Výroba piva


Technologický postup výroby sladu


Slad se z ječmene vyrábí v následujích technologických krocích

  1. Příjem, čištění a třídění ječmene

  2. Máčení ječmene

  3. Klíčení ječmene

  4. Hvozdění sladu

  5. Odkličování a skladování sladu


Suroviny pro výrobu piva


Základními surovinami pro výrobu piva jsou:

V některých průmyslových pivovar se mohou používat následujcí pomocné suroviny:


Technologický postup výroby piva


Pivo se vyrábí v následujících technologických krocích

Velké množství sladu určené pro pivovary může obsahovat cizorodé látky (kamínky, prach, kovové příměsi), které je potřeba před šrotováním odstranit. K tomu slouží čistička, odkaménkovač, magnet a aspirátor. Před šrotovníkem je případně zařazen kondicionovací šnek, který má za úkol zvlhčit slad v případě mokrého šrotování.

Ke šrotování sladu slouží různé typy přístrojů:

  • dvouválcový šrotovník (nejčastěji používaný v minipivovarech)
  • čtyřválcový šrotovník
  • šestiválcový šrotovník (nejlepší a nejvíce používaný typ šrotovníku pro suché šrotování)
  • kladívkový mlýn

"Sypání na várku" je rozpis surovin, které vnášejí do várky extrakt a tím určují objem a koncentraci várky. Surovinami jsou slady, náhražky sladu (cukr, cukerné sirupy, rýže, ječmen...), prostředky pro úpravu pH, cukrový kulér (běžný prostředek dobarvování piva) a enzymatické preparáty. Více o těchto surovinách v sekci Suroviny pro výrobu piva.

Jedná se o proces, kdy se smíchává varní voda se sladem (popř. s náhrašky sladu) v daném poměru. Této směsi se říká vystírka. Varní vodě použité při vystírce se říká hlavní nálev a ten bývá rodělen do dvou podílů. První podíl se přidává na počátku vystírání se sledem (popř. sladovými náhrašky) o dané teplotě v závislosti na zvoleném způsobu vystírky. Druhému podílu nálevu se říká zapářka a je to horká voda (okolo 80 °C), která se přidává k dílu v takovém množstvím, aby výsledná teplota odpovídala požadovanému postupu. Pracovní postupy jsou následující:

  • studené vystírání - teplota vody pod 20 °C
  • teplé vystírání - teplota vody 35 - 38 °C, zapařováním se teplota vystírky zvýší na 52 °C (pro dobře rozluštěné slady a výrobu mladiny dekokčním rmutování, typické pro výrobu českých piv) 
  • horké vystírání - teplota vody 50 - 62 °C

Cílem rmutování je převést žádoucí složky obsažené ve sladu do roztoku. Dominantní složkou sladu a pro pivovarské účely nejdůležitější je škrob. Tuto látku je potřeba naštěpit na cukry (oligosacharidy, disacharidy, monosacharidy), které jsou během kvašení kvasinkami převážně transformovány hlavně na ethanol a oxid uhličitý, který dává základní charakter piv. Štěpení škrobu zajišťují enzymy obsažené ve sladu (více v sekci Výroba sladu). Tyto enzymy je potřeba aktivovat požadovanou teplotou a pH. Ve sladu se také nacházejí enzymy, které štěpí i ostatní látky, které jsou klíčové k výrobě pivního moku. Zde jsou uvedeny nejdůležitější enzymy:

Amylolytické enzymy (tj. štěpící škrob):

Ostatní enzymy:

  • proteolytické enzymy (štěpí bílkoviny)
  • enzymy štěpící hemicelulosy a další gumovité látky)
  • enzymy štěpící organické fosforečnany
  • lipasy (štěpí lipidy)

Praxe rmutování spočívá s postupném zvyšování teploty a prodlevy při určitých klíčových teplot. Technologických postupů rmutování je více, zde je jejich přehled:

Infuzní rmutování (ve světě nejrozšířenější)

Spočívá v postupném zvyšování teploty, přičemž celé dílo zůstává v jedné nádobě. 

Dekokční rmutování (typické pro česká piva)

Spočívá v oddělení části objemu vystírky (rmutu), který se samostatně zpracuje a před vrácením do vystírací pánve se povaří. Povařením rmutu se dosáhne zmazovatění a ztekucení škrobu, čímž se škrob stává lépe dostupný pro enzymy ve vystírce (enzymy přítomné ve rmutu se varem zničí). Dekokční rmutování se rozděluje podle počtu takto popsaného procesu na:

  • jednormutový postup
  • dvourmutový postup (nejběžnější postup pro výrobu Českého piva)
  • třírmutový postup (tento postup je typický pro Plzeňský Prazdroj)

Cílem tohoto technologického kroku je oddělit mláto (pevné části sladového zrna) od vodného roztoku extraktivních látek, tj. sladiny. Používají se dvě možné zařízení - scezovací káď a sladinový filtr. Scezovací káď je nejstarší a v Evropě nejvíce užívaný scezovací systém. Jedná se o válcovou nádobu s plochým dnem, klenutým nebo kuželovým víkem a parníkem. Nad pevným dnem je umístěno ještě jedno dno, které je perforované (jalové dno). To slouží k zadržení mláta. Odfiltrována sladina je vedena scezovacími trubkami do mladinové pánve nebo sběrače sladiny. Dalším důležitým zařízení ve scezovací kádi je kypřidlo neboli kopačka. Praxe scezování je následující:

  • odvzdušnění scezovacího systému
  • čerpání díla
  • odpočinek
  • podrážení - cílem je odstranit kaly z prostoru mezi pevným a jalovým dnem. Dosahuje se toho vytvořením krátkodobého podtlaku, který strhne nečistoty. Kalná sladina se vrací zpět do scezovací kádě.
  • stékání předku
  • vyslazovaní - cílem vyslazování je získání zbylých extraktivních látek, které jsou ještě přítomné v mlátě. Po scezování předku se mláto prokypří kopačkou a napustí se "vyslazovací voda", která se scedí buď nepřetržitě, nebo přerušovaně ve více "výstřelcích" (2 až 3).

Po dokončení scezování následuje výhoz mláta a výplach kátě. Mláto se skladuje a následně se využívá v zemědělství (krmivo, výroba paliva atd.).

Cílem této operace je vaření sladiny s chmelem čímž vzniká mladina. Během chmelovaru dochází k těmto technologicky důležitým změnám:

  • odpaření přebytečné vody
  • inaktivace enzymů a sterilizace mladiny
  • pokles hodnoty pH a nárůst barvy
  • tvorba produktů tepelného rozkladu a redukujících látek (melanoidinů)
  • koagulace bílkovin a tvorba "lomu" - varem bílkoviny denaturují a následně koagulují, tj. sráží se do viditelných vloček, které se po chmelovaru odstraní
  • reakce účinných složek chmele s mladinou
  • změna obsahu dimethylsulfidu a jeho prekurzorů

Chmelovar probíhá v mladinové pánvi. Jedná se o oválnou nádobu s rovný nebo klenutým dnem, kuželovým víkem a parníkem opatřenou otopem (buď s vnitřním nebo vnějším vařákem). Doba varu se běžně pohybuje v rozmezí 90 až 120 minutami při atmosférickém chmelovaru. Při tlakové varu se doba varu snižuje na 60 - 80 minut. Ke chmelení se nejčastěji používání chmelový gralutát a chmelový extrakt. Hlávky chmele používá z velkých Českých pivovarů jen Budějovický Budvar. Chmelové preparáty se dávkují nejčastěji dvakrát nebo třikrát. 

Chmel propůjčuje mladině hořkou chuť, chmelová aroma a podporuje vylučování bílkovin. Nejdůležitějšími složkami chmele jsou (více v sekci Suroviny pro výrobu piva):

  • hořké látky - nejvíce hořkosti udílí pivu α-hořké kyseliny (humulony), které při varu částečně izomerují na isohumulony a stávají se tak na rozdíl od původních α-hořkých kyselin rozpustné i ve studené mladině. 
  • polyfenoly - udílejí pivu drsnou hořkost a zhoršují jeho koloidní stabilitu. Na druhou stranu jsou účinnými antioxidanty (tj. zdraví prospěšné látky).
  • silice - významně se podílejí na aromatu piva. Při chmelovaru oxidují a těkají s vodní párou, proto nejvýznamnější podíl silic pochází ze závěrečné dávky aromatického chmele 15 -20 minut před koncem.

Úkolem mladinové linky je ochlazení horké mladiny na zákvasnou teplotu a separace kalu vzniklého chmelovarem. Tento kal se rozděluje na hrubý a jemný. Hrubý kal je tvořen vločkami vysráženými při chmelovaru a odstraňuje před chlazením mladiny. Jemný kal se začíná ve větší míře vylučovat při teplotách 80 °C, proto se odstraňuje až po chlazení mladiny. K separaci hrubých kalů složí:

  • chladící stoky - dříve používaná technologie založená na prosté sedimentaci. Spojovaly funkci předchlazení mladiny a oddělení hrubých a části jemných kalů. Byly konstruovány jako velké otevřené ploché mísy, na které se vyčerpala mladina z varny do vrstvy o hloubce 15 - 25 cm. Vznikalo zde nebezpečí kontaminace.
  • usazovací káď 
  • vířivá káď - v dnešní době nejvíce používaná.  Je to stojatá válcová nádoba s rovným nebo jen mírně skloněným dnem, do které se tangenciálním nátokem načerpá mladina. Tím dochází k rotačnímu pohybu, při kterém se horký kal shromažďuje ve středu dna nádoby, kde postupně vytváří kalový kužel. Čirá mladina po zpomalení pohybu se odtahuje ze strany válcového pláště.  
  • sběrače kalů - stojatý válcově-kuželový tank, které slouží jako zásobník kalů, které se poté vracejí do scezovací kádě po stažení předku spolu s výstřelkovou vodou nebo až na mláto bezprostředně před koncem vyslazování
  • odstředivky - urychlují sedimentaci vloček hrubého kalu

Dříve k chlazení mladiny na zákvasnou teplotu ( 6 - 9 °C) (pro spodně kvašená piva) sloužil sprchový chladič, dnes se již používá výhradně deskový chladič. 

 K separaci jemných kalů složí:

  • sedimentace - sedimentační káď
  • odstřeďování - hermeticky uzavřené talířové odstředivky
  • filtrace - sítové nebo svíčkové naplavovací filtry
  • flotace - flotační tank (studená mladina se přesycuje jemně rozptýleným vzduchem, při čemž se využívá tendence drobných vloček studeného kalu ulpívat na povrchu vzduchových bublinek) 

Cílem hlavního kvašení je přeměna sacharidů na ethanol a oxid uhličitý - hlavní produkty. Dále vytvoření vedlejších produktů (vyšší alkoholy, estery, ketony, aldehydy, sloučeniny síry aj.), které se také spolupodílejí na organoleptických vlastnostech piva. Kvašení se dosahuje pivovarskými kvasinkami (více v sekci Suroviny pro výrobu piva). 

Klasický výrobní postup hlavního kvašení probíhá na spilce. Je to prostor, ve kterém probíhá hlavní kvašení. V místnosti jsou umístěné kvasné kádě, ve kterých probíhá kvašení. Celý prostor spilky a součastně i jednotlivé kádě jsou chlazeny. Dále místnost musí být dobře větrána, aby se v ní nehromadil oxid uhličitý, který se vytváří při kvašení. Součástí spilky je i místnost pro uchovávání kvasnic (kvasničárna), ve které jsou skladovány a ošetřovány násadní kvasnice. Moderní výrobní postup kvašení probíhá v cylindrokónických tancích (CKT). Tato technologie ve velkých pivovarech je nejpoužívanější. Hlavní výhodou CKT je snadná automatizace kvasného procesu, možnost kvalitní sanitace, výroba velkého objemu piva o stejné kvalitě, menší potřeba půdorysové plochy a rychlejší průběh kvašení. V Českých minipivovarech a některých regionálních průmyslových pivovarech převládá kvašení na spilce. Praxe hlavního kvašení na spilce je následující:

  • zakvašování a provzdušňování 
  • hlavní kvašení - celková doba hlavního kvašení je obvykle 6 až 10 dní a počet dnů by měl být stejný nebo nižší než původní extrakt (stupňovitost) mladiny. Během hlavního kvašení se tvoří hustá pěna ("deka"), které se na konci kvašení včas sundává, aby se nepropadla do piva.
  • sudování mladého piva - mladé pivo přečerpává do ležáckých tanků. Čerpání probíhá ze spod kvasné kádě, poté se provádí sběr kvasnic usazených na dně (kvasinky spodního kvašení) a následně sanitace celého výrobního zařízení.

Při použití technologie výroby piva v CKT můžeme postupy rozdělit na dvě základní varianty:

  • jednofázový postup - kvašení a dokvašování probíhá v jedné nádobě
  • dvoufázový postup - mladé pivo je po ukončení hlavního kvašení přečerpáno do jiného CKT nebo do ležáckých tanků

Celková výrobní doba pivo v CKT obvykle je v rozmezí 15 - 30 dnů, přičemž doba hlavního kvašení je v rozmezí 5 - 9 dnů.

Svrchní kvašení

Systém high gravity brewing (HGB)

Výroba nealkoholického piva

Cílem dokvašování piva je dosažení optimálních organoleptických vlastností, nasycení oxidem uhličitým a vyčiření. Dokvašování probíhá v ležáckých tancích umístěných v ležáckém sklepě. Sklep musí být větrán, teplota je udržována na -2 až +3 °C. Dokvašování začíná při teplotě 4 až 6 °C. Někdy se při sudování prování kroužkování (přidání kvasnic), aby dokvašovací procesy probíhaly intenzivněji. Během dokvašování se snižuje zdánlivý extrakt a teplota se plynuje snižuje až na 0 °C. Klasická technologie doporučuje dobu dokvašování u výčepních piv 21 dnů, u ležáků 70 dnů. Každé pivo má však odlišný výrobní postup, který vyžaduje různou délku ležení. Proto celková doba dokvašení se pohybuje od 1 do 10 týdnů. Po ukončení dokvašování pivo putuje na filtr.

Cílem filtrace je zamezit změně čirosti piva v transportním obalu po dobu několika měsíců. V průběhu filtrace se z piva oddělují zákalotvorné částice a zbylé kvasničné buňky. Tyto částice rozdělujeme podle velikosti na:

  • hrubé disperzní podíly (kvasinky a částečně bakterie)
  • koloidní částice (vysokomolekulární bílkoviny)
  • molekulárně disperzní látky (hořké látky a anthokyanogeny)

Nejdůležitější složkou filtru je porézní filtrační přepážka a filtrační materiál.  Do piva se před filtrací přidává filtrační materiál, který se následně je zadržen na filtrační přepážce a tím se vytváří filtrační vrstva. Jako filtrační přepážky se používá celá řada materiálů:

  • síta (nerezový drát nebo štěrbinová síta z profilovaného drátu)
  • plachetky (kovová, polypropylenová nebo textilní vlákna) 
  • filtrační desky (celulosa, bavlna, křemelina, perlity, skleněná vlákna)
  • porézní materiály (sintrové nebo kovové frity)
  • membrány (polyethylen, polyakrylát, polyuretan, polyamid)

Filtrační materiál je prášková substance. V pivovarství se používají převážně křemelina (perlit se používá na filtraci sladiny, když je použit sladinový filtr). Křemelina se skládá z drobných skořápek pravěkých rozsivek z oxidu křemičitého.

Při filtraci piva se uplatňují tři efekty:

  • sítový efekt
  • mechanické zachycování částic ve filtrační vrstvě
  • adsorpční efekt

Dnes se nejčastěji používají naplavovací filtry, které lze rozdělit:

  • deskový filtr
  • svíčkový filtr
  • sítový filtr s vodorovnými síty

Pivovar musí garantovat po celou dobu záruky trvanlivost piva ve všech směrech, tj. trvanlivost:

  • biologickou (pasterace piva v tunelovém nebo průtokovém pastéru, stočení piva za horka, studenou sterilizací a aseptickým stáčením do transportních obalů)
  • koloidní (použití křemičitých gelů, PVPP, antioxidantů)
  • chuťovou

Další možné úpravy piva před stáčením:

  • dosycování piva oxidem uhličitým
  • ředění piva z vysokoprocentní mladiny (HGB)
  • výroba ledového piva

Pivo se plní do KEG sudů, skleněných lahví, plechovek a PET lahví. Plnění se prování na stáčírně. Sem patří ještě přetlačný sklep. Přetlačným sklepem nazýváme část, ve které jsou umístěny přetlačné (stáčecí) tanky, sloužící k vytvoření zásoby zfiltrovaného, případně stabilizovaného piva. 

Technologie výroby sladu a piva (RNDr. Karel Kosař, Ing. Stanislav Procházka a kolektiv) vydáno Výzkumným ústavem pivovarským a sladařským v roce 2000

Technologický postup výroby nealkoholického piva


Nealkoholickým pivem se podle EU legislativy rozumí pivo, které obsahuje max. 0,5 % obj. ethanolu. Rozdělení základních výrobních postupů je následující:

Podmínky: tlak 4 - 20 kPa, teplota 30 - 55 °C

Výhody: možnost využití ethanolu, separace takřka veškerého ethanolu, flexibilita

Nevýhody: nutnost investovat, provozní náklady, riziko snížení kvality piva (vyšší teplota a dlouhý kontakt), ztráta senzoricky důležitých těkavých látek

Separační zařízení:

  • vakuové destilační/stripovací kolony
  • odparky se splývajícím filmem kapaliny
  • rotační vakuové odparky

Úprava chuti po odstranění ethanolu

  • vrácení odseparovaných těkavých látek
  • přídavek kvasnic (následné ležení při 0 °C), (mladého) piva
  • sycení nečištěným kvasným CO2

Podmínky: tlak 0,2 - 8 MPa, teplota 1 - 15 °C

Výhody: bez tepelné zátěže, možnost využití ethanolu, separace takřka veškerého ethanolu, flexibilita

Nevýhody: nutnost investice, provozní náklady, ztráty senzoricky důležitých těkavých látek

Separační procesy:

  • dialýza
  • reverzní osmóza
  • extrakce
  • adsorbce
  • lyofilizace
  • Rmutování při teplotách 75-80°C

  • β-amylasa (deaktivace teplotou, speciální slady)

  • α-amylasa (tvorba nezkvasitelných dextrinů, částečná deaktivace, zvýšený zákal mladiny)

  • 40 - 70 % surogace (škrobnaté náhražky, mláto) - způsobuje výraznou mladinovou chuť

  • nutné snížení pH mladiny (kyselina fosforečná, kyselina sírová, kyselina mléčná)

  • metoda vyžaduje vhodnou kombinaci s řízenám kvašením

úprava provozních podmínek s cílem omezit tvorbu ethanolu

Nástroje: zkrácení kvašení, snížení/změna aktivity kvasinek
Různé technologické postupy:
  • Přerušené kvašení (odstranění kvasinek)
  • "Cold contact process" (zakvašování až 108 buněk/ml, teplota 0 až -1 °C)
  • Kvašení pod přetlakem (za aerobních podmínek) po nasycení mladiny CO2
  • Oddělené zakvašení dvou mladin různých koncentrací a následné smíchání podílů mladého piva z obou várek 

Saccharomycodes ludwigii, GMO atd.