Chémia výroby a zloženia piva

Vitajte v komplexnom sprievodcovi chémiou výroby a zloženia piva. Tento blog bude vašim učiteľom, ktorý vás prevedie fascinujúcim svetom chémie piva. Od základných zložiek, ako sú voda, slad, chmeľ a kvasnice, až po zložité biochemické reakcie, ktoré prebiehajú počas fermentácie, sa ponoríme do vedy, ktorá sa skrýva za vašim obľúbeným nápojom. Takže, či už ste domáci pivár, študent alebo jednoducho nadšenec piva, tento blog je práve pre vás.

Základné zložky piva

Znalosť základných zložiek piva je prvým krokom k pochopeniu zložitosti jeho výroby a zloženia. Doučovatelia často zdôrazňujú dôležitosť pochopenia základov a pri výrobe piva sa základy začínajú kvalitnými prísadami. Štyri základné zložky piva sú voda, slad, chmeľ a kvasnice. Tieto štyri zložky harmonicky spolupracujú pri vytváraní rozmanitej škály pív, ktoré si dnes vychutnávame. Pri ďalšom čítaní pochopíte, ako každá zložka prispieva k celkovému zloženiu piva.

Voda

Voda je hlavnou zložkou, ktorá tvorí približne 90 % väčšiny pív. Aj keď sa to môže zdať jednoduché, obsah minerálov vo vode môže výrazne ovplyvniť chuť piva a pocit v ústach. Tvrdá voda napríklad zvýrazňuje horkosť chmeľu, zatiaľ čo mäkká voda zvýrazňuje sladové chute. Suroviny neboli rovnaké ako dnes. Stávalo sa, že niekedy bola várka mŕtva. Keď skúmali prečo, prišli na to, že po veľkých dažďoch a predovšetkým, keď sa hnojilo, bola voda rôzne kontaminovaná a pivo ovplyvnila, pretože sa pre jeho varenie nijako neupravovala.

Slad

Na ďalšom mieste máme slad, ktorý sa zvyčajne získava z jačmeňa. Slad je hlavným zdrojom skvasiteľných cukrov v pive. Slad z jačmeňa poskytuje cukry potrebné na kvasenie a prispieva k farbe a chuťovému profilu piva. Pri rôznych stupňoch praženia sa získavajú rôzne druhy sladu, z ktorých má každý jedinečné vlastnosti. Slad nepodporuje však len kvasenie, ale prispieva aj k chuti, farbe a pocitu v ústach. Špeciálne slady, ako napríklad karamelový a čokoládový slad, prinášajú ďalšie chute.

Aby mohlo jačmenné zrno podstúpiť dlhú cestu premeny v zlatistý mok - prísne strážený a riadený proces, zabezpečujúci výrobu tých najlepších pív, musí hneď od začiatku spĺňať vysoké štandardy sladovníckej kvality. Svoj príbeh premeny začína na poli a s rozširujúcou sa paletou certifikovaných odrôd priamoúmerne obohacuje aj portfólio rôznych druhov pív lákavých chutí. Dopestovať ho v požadovanej kvalite však nie je až tak úplne jednoduché a od pestovateľa si vyžaduje istý fortieľ. V rámci obilnín patrí sladovnícky jačmeň k najcitlivejším a najviac reagujúcim na podmienky vonkajšieho prostredia, ako aj na to, ako sa ním manipuluje po zbere.

Je to neuveriteľné, ale na uspokojenie požiadaviek spotrebiteľa na chuťové, farebné a aromatické parametre piva sa v pivovarníctve využívajú fyziologické a biochemické procesy, ktoré sa za určitých podmienok odohrávajú v zrne. Táto fáza premeny zrna sa nazýva sladovanie. Finálnym produktom celého procesu je slad, ktorý v sebe ukrýva látky, ako škroby, enzýmy, bielkoviny, vitamíny a minerály, ktoré sa neskôr podpíšu na výslednej podobe piva.

Na sladovni sa vyrába z jačmeňa slad. Všetky naše pivovary majú vlastné sladovne a vyrábajú vlastný slad. Jačmeň sa namáča v náduvniciach na dobu 24 hodín s využitím vzdušných prestávok. Obsah vlahy v namočenom jačmeni, tzv. stupeň domočenia, sa pohybuje okolo 45%. Namočený jačmeň sa vymáča na humná a tu prebieha klíčenie. Každých 8 hodín sa hromada poorie, čím sa zabráni zrastaniu klíčkov, zreguluje sa teplota ( do 25 °C ) a zabezpečí prísun kyslíka k zrnu. Klíčenie trvá 4 až 5 dní a pri ňom v zrne dochádza k rozštiepeniu bunkových stien a tiež k aktivácii technologicky dôležitých enzýmov. Keď je zrno správne naklíčené, výroba na humne končí. Hromada sa premiestni na hvozd, kde prebieha hvozdenie, čiže sušenie. Teplota pri hvozdení sa pohybuje od 30 do 80 °C. Pôsobením teploty vznikajú v zrne melanoidné látky, ktoré mu dávajú charakteristickú farbu a vôňu. Hvozdenie trvá dvakrát 24 hodín a vlaha klesne vo vysušenom slade na cca 4%. Poslednou činnosťou je odklíčovanie, teda odstránenie korienkov.

Druhy sladov:

českého - plzenského typu - typický pre výrobu svetlého piva.
slad bavorského - mníchovského typu - surovina na výrobu tmavých pív.
slad viedenského typu - je prechodným typom medzi českým a bavorským.
špeciálne slady:
- karamelové slady - sladkasté, silne karamelové, príjemnej chuti, pridávajú sa v malom množstve k bavorskému i svetlému sladu.
- farebné slady - vyrábajú sa z vlhkého svetlého sladu pražením pri vysokých teplotách až 220 °C.

Chmeľ

Chmeľ predstavujú kvety rastliny chmeľ obyčajný (Humulus lupulus). Sú zodpovedné za arómu a horkosť piva, čím vyvažujú sladkosť sladu. Rôzne odrody chmeľu prinášajú odlišné chute a vône. Chmeľ je známy svojimi horkými, chuťovými a aromatickými vlastnosťami. Obsahujú rôzne kyseliny, éterické oleje a polyfenoly. Alfa kyseliny, ako napríklad humulón, sú zodpovedné predovšetkým za horkosť, zatiaľ čo esenciálne oleje prispievajú k aróme. Špecifické odrody chmeľu môžu vniesť citrusové, borovicové alebo korenisté tóny.

Kvasinky

Nakoniec, kvasinky sú mikroskopické organizmy, ktoré vykonávajú kúzlo kvasenia. Metabolizuje cukry zo sladu, pričom vzniká alkohol a oxid uhličitý. Kvasinkové kmene sa líšia a každý z nich dodáva pivu jedinečnú chuť a vôňu. Výber kvasiniek je ďalším zásadným rozhodnutím v procese výroby piva. Kvasinky kvasia cukry zo sladu na alkohol a oxid uhličitý.

Pokiaľ ide o pivovarské kvasinky, do úvahy prichádzajú najmä dva druhy: pivovarské kvasnice a ležiakové kvasnice. Pivovarské kvasnice najlepšie fungujú pri vyšších teplotách a sú známe výrobou piva s bohatým, komplexným chuťovým profilom. Kvasinky slúžia ako biochemický motor pivovarníckeho procesu, ktorý premieňa cukry, ako je maltóza a glukóza, na etanol a oxid uhličitý. Táto metabolická aktivita predstavuje sériu enzýmovo katalyzovaných reakcií, ktoré významne ovplyvňujú konečné zloženie piva.

Kvasinky okrem základných látok produkujú aj sekundárne metabolity, ako sú estery, fenoly a vyššie alkoholy. Tieto vedľajšie produkty dodávajú pivu komplexnosť a ponúkajú ovocné, korenisté alebo kvetinové tóny. Produkciu týchto zlúčenín môžu ovplyvniť rôzne faktory, ako napríklad teplota kvasenia a kmeň kvasiniek.

Fermentácia

Fermentácia je biochemický zázrak, ktorý premieňa jednoduchú zmes na zložitý nápoj. Táto kapitola bude ako súkromný učiteľ, ktorý rozoberie biochemické reakcie počas tejto kľúčovej fázy výroby piva. Proces sa začína sladinou, cukornatou tekutinou získanou zo sladového jačmeňa. Do sladiny sa pridajú kvasinky, čím sa začne kvasenie. Bunky kvasiniek metabolizujú cukry, predovšetkým maltózu a glukózu, na alkohol a oxid uhličitý. V tejto fáze vstupujú do hry rôzne enzýmy. Napríklad zymáza, komplex enzýmov v kvasinkách, uľahčuje rozklad cukrov. Teplota a úroveň pH sú tiež rozhodujúcimi faktormi. Kvasinky optimálne fungujú pri špecifických teplotách, ktoré sa zvyčajne pohybujú v rozmedzí 18-22 °C v prípade pivných kvasiniek a 7-13 °C v prípade ležiakových kvasiniek. Úroveň pH, ktorá sa zvyčajne pohybuje medzi 4,0 a 4,4, ovplyvňuje aktivitu kvasiniek a výslednú chuť piva.

Nie je to len o výrobe alkoholu; pri kvasení vznikajú sekundárne metabolity. Tieto zlúčeniny, ako sú estery a fenoly, prispievajú k aróme a chuti piva. Takže keď nabudúce v pive zbadáte ovocné alebo korenisté tóny, nezabudnite, že sú výsledkom zložitých biochemických reakcií. Napokon, pre úspešné kvasenie je veľmi dôležité udržiavať zdravie kvasiniek, pretože ich môžu ovplyvniť faktory ako vystavenie kyslíku a dostupnosť živín.

Vplyv chmeľu a sladu

Zatiaľ čo kvasnice a voda sú základnými hráčmi pri výrobe piva, chmeľ a slad majú taktiež svoj jedinečný prínos. Nie je to len o jednotlivých príspevkoch; chmeľ a slad sa počas varenia piva vzájomne chemicky ovplyvňujú. Napríklad úroveň pH sladiny môže ovplyvniť využitie chmeľu, čím sa zmení konečná úroveň horkosti piva.

Proces varenia piva

Pivo plzenského typu, najbežnejšie u nás, sa vyrába spodným kvasením z obilného sladu, vody a chmelu. Vyčistený jačmeň sa máča, aby nabral vodu, potrebnú k riadenému klíčeniu. Namočený jačmeň sa rozprestrie na humná, kde dochádza v priebehu 5 až 7 dní ku klíčeniu. Sušenie sladu prináša okrem zníženia objemu vody a konzervácie tiež vytváranie typickej farby a vône. Celý proces by mal trvať dvakrát 24 hodín pri teplotách od 55 - 80 °C. Potom sa slad rozomelie a používa sa na výrobu mladiny.

Výroba piva začína vo varni a dá sa rozdeliť na štyri fázy. Najskôr sa sladový šrot zmieša s vodou - vystieranie. Nasleduje dekokčné rmutovanie (na jeden, na dva, alebo na tri rmuty), zahrievanie, kedy zo škrobov vzniknú cukry a tie sa prevedú do roztoku. Po skončení rmutovania sa musí výsledné dielo rozdeliť na dve fázy, kvapalnú, tzv. sladinu a pevnú, tzv. mláto. Proces prebieha v scedzovacej kadi, kde mláto po určitom čase sedimentuje a vytvorí približne 20 až 30 cm hrubú vrstvu, cez ktorú začne pretekať a čistiť sa sladina. Čistá sladina začne pretekať do mladinovej kade. Poslednou fázou je povarenie sladiny s chmeľom, čím vzniká mladina. Chmeľovar trvá približne 90 minút a celá chmeľová dávka sa pridáva postupne na trikrát. Nie je teda trikrát chmelené, ako deklarujú isté reklamné kampane.

Chladením mladiny sa znižuje teplota a zároveň sa z nej vylučujú hrubé kaly (vyzrážané bielkovinové vločky a ďalšie čiastočky zo sladu a chmeľu), ktoré je nevyhnutné odstrániť. Tento proces sa deje spravidla vo vírivých kadiach. Do vyčistenej, vychladenej (6 °C) a prevzdušnenej mladiny sa pridávajú pivovarské kvasnice, ktoré v priebehu 8 až 14 dní premenia cukor na alkohol a oxid uhličitý. Po ukončení procesu hlavného kvasenia dochádza k dozrievaniu piva v ležiackych pivniciach pri teplote 0 až 3 °C, ktoré by malo trvať podľa stupňovitosti od 20 do 60 dní.

Možnosti pasterizácie:

Po filtrácii pasterizácia tunelovým pastérom, kde sa pasterizujú nápoje už naplnené v obaloch a tá zničí všetky výživné hodnoty piva.
Po filtrácii pasterizácia prietokovým pastérom, ktorá pasterizuje nápoje pred naplnením do obalov za iných teplotných podmienok ako pri tunelovej pasterizácii. Choroboplodné zárodky sa zničia, ostatné výživné hodnoty piva sa z veľkej časti zachovajú. Nevýhodou je vysoká náročnosť na čistotu obalov, do ktorých sú nápoje potom stáčané.
Filtrácia s pridaním prírodných konzervačných prísad je najnáročnejší proces, ktorý ale zachová najväčšie množstvo biologicky významných prvkov v pive. Je to pivo varené v CKT tankoch, ktorých výhodou je sterilné prostredie (pokiaľ bolo sterilným na začiatku várky), no nevýhodou je to, že všetky procesy prebiehajú v jednej uzavretej nádobe za teplotných podmienok (cca 16 °C pri hlavnom kvasení), ktoré chladomilné kvasinky privádzajú do hektického stavu. V ňom potom rýchlejšie premieňajú výživný roztok, no kvalita premenených látok sa výrazne znižuje.

Výroba piva sa po stáročia mení, no podstata ostáva. Môžu za to hlavné suroviny, ktoré ostali identické. Ešte pred samotným mletím sladu musíme vybrať správnu surovinu požadovanej hodnoty pre výrobok, ktorý sa chystáme vyrobiť. Ak chceme dosiahnuť čo najvyššiu kvalitu piva, určite vyberajte slad len z jedného druhu jačmeňa. Môžete ísť aj cestou zmesi odrôd, ktoré disponujú podobnými generickými vlastnosťami. Slad uschovajte v sile alebo na pôde. Cieľom je dosiahnuť správne namiešanie sladového šrotu s nálevom vriacej vody.

Aby sme dostali presné zloženie sladiny potrebné pre konkrétny typ piva, musíme správne zvoliť suroviny, ich pomer, spôsob vystierania či rmutovania. Výsledným efektom tohto procesu je rozštiepenie a prevedenie ideálneho dielu extraktov surovín do roztoku. Musí byť dodržané požadované množstvo látok, ktoré sú nevyhnutné pre následné technologické procesy a v konečnom dôsledku aj kvalitu piva. Evidujeme tu pôsobenie chemických, fyzikálnych, mechanických a hlavne enzýmových dejov. Kľúčová je teda práca sladových enzýmov.

Nasledujúcim krokom pri varení mladiny je scedenie. Ide o akúsi filtráciu, pri ktorej dôjde k odlúčeniu predku od zvyšnej časti sladového šrotu. V tomto procese hrajú veľmi dôležitú úlohu kvalita vody, zložene sladových šrotov, teplotné podmienky ale aj zariadenia využívajúce na chod procesu. Sled chemických, biochemických a fyzikálnych reakcií prebieha aj pri varení sladiny s chmeľom. A to aj za spoluúčasti vplyvu mechanického pohybu. Aj tu evidujeme chemické reakcie a fyzikálne deje, ktoré sú ovplyvnené teplotou a princípu užívania zariadenia.

Jeho účelom je neúplné zkvasenie cukornatých látok extraktu mladiny za pomoci pivovarských kvasníc. Produkujú sa oxid uhličitý, etanol a nepriame metabolity. Premnoží sa aj kvasničný zákvasok. Tu môžeme využiť veľké množstvo zariadení či výrobných postupov, aby sme získali tzv. Ich úlohou je len povoľne zakvasiť pri sýtení, nízkych teplotách a fixácii oxidu uhličitého sacharidy v súbehu s vyčerením a dosiahnutím zrelosti piva.

Tento proces prebieha v ležiackych nádobách v podzemných skladoch alebo chladiacich budovách. Modernejšie výroby využívajú aj veľkoobjemové izolované nádoby. Pri dokvasení a zrení zelené sudové pivo mení svoje prvotné zloženie. Akým spôsobom, to ovplyvní tlak, teplota ale aj doba tohto procesu. Zabúdať netreba na vlastnosti kvasiniek a fyzikálno-chemické vlastnosti zeleného piva. Dôležitá je premena látok, ktorá udeje v priebehu dokvasenia. Tá totiž upravuje zakvasenú chuť a nepríjemnú horkosť zeleného piva.

Sudovanie mladého zrelého piva by sa malo udiať v ležiackych nádobách z viacvasných kadí pri teplote medzi 4 až 6 stupňov Celzia. Následne sa za dva týždne schladí na teplotu okolo 0 stupňov Celzia. Spomeňme ešte dobu zrania a dokvasenia piva. Pri klasickej výrobe spodne kvasených pív trvá dokvasovanie z 12-stupňových ležiakoch až 70 dní a pri 10-stupňových výčapných pivách 21 dní.

Pivo preteká počas finálnej filtrácie pórovitým sitom, kde sa usadia tvrdé častice. Dostaneme tak filtračný koláč. Čiastočky tu uchytené zmenšujú póry a spôsobia zvýšenie tlaku či spomalenie prietoku piva.

Ide o tepelné spracovanie piva, aby sme dosiahli biologickú trvanlivosť. Prichádza k procesu potlačenia aktivity mikroorganizmov, ktoré často spôsobia poškodenie piva. Nejde ale o sterilizáciu, pri ktorej sa potlačia všetky mikroorganizmy. Ide o náročný proces, keďže hrozí úbytok oxidu uhličitého ale aj iných buketných prchavých látok. Pozor si treba dávať aj na prístup kyslíka, ktorý môže negatívne ovplyvniť senzorickú stabilitu piva.

Kvasenie etanolu alebo alkoholové kvasenie je jednou z najdôležitejších častí procesu varenia piva, počas tejto fázy pivo získa svoj obsah alkoholu. Fáza kvasenia piva je jednou z posledných fáz varenia piva; deje sa po mletí, drvení, cedení, varení, schladení a nakoniec kvasení. Počas tejto fázy sa nádrž naplnená kvapalinou prevzdušňuje kyslíkom. Je dôležité zachovať správne množstvo prevzdušnenia, správne množstvo kyslíka, aby sa kvasinky nepokazili. Množstvo potrebného kyslíka závisí od množstva kvapaliny a baktérií v nádrži. Nakoniec kvasinky premenia glukózu v sladine na etylalkohol a uvoľňuje sa pri tom oxid uhličitý (CO2). CO2 je možné rekuperovať (prečítajte si viac o rekuperácii CO2).

Upútavka na videokurz domáceho varenia piva zo základných surovín na hrnoch all in one

tags: #fazy #varenia #piva #proces