Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Jak se vyrábí nízkoalkoholické a nealkoholické pivo?

Publikováno: Vesmír 84, 221, 2005/4

Zájem pivovarů obohatit sortiment o nové výrobky – nealkoholická a nízkoalkoholická piva – měl několik příčin. Výrobci si uvědomovali, že trh v oblastech s nejvyšší spotřebou piva je již nasycen a nelze očekávat vyšší odbyt. Proto chtěli zajistit růst výroby novými druhy piv, zaměřenými především na proklamované zdravotní aspekty. Snažili se přijít s výrobkem, který by vyhovoval tradičním pijákům piva, ale omezil konzumaci alkoholu.

Tento trend odpovídá zdravotní osvětě především v zemích s vysokou spotřebou alkoholických nápojů, mezi které Česká republika patří. V posledních letech si v konzumaci piva stále udržujeme světový primát – roční spotřeba je okolo 160 litrů na obyvatele.

Co je nealkoholické a co nízkoalkoholické pivo
Označení a odlišení nealkoholického a nízkoalkoholického piva není ve světě jednotné. K určitému sjednocení došlo v zemích Evropské unie, kde jako nealkoholické pivo jsou označovány výrobky s obsahem do 0,5 objemových procent 1) alkoholu, za nízkoalkoholické od 0,6 do 1,2 %. V USA výrobky s obsahem pod 0,5 % alkoholu nesměly nést název pivo, ale musely se označovat jako lehký sladový nápoj (light malt beverage). Obdobně je tomu i v Kanadě. V Japonsku jsou tato piva označována jako nápoj podobný pivu či chutnající jako pivo (beer taste drink).

Nealkoholické pivo je určeno především pro řidiče, neměli by však před jízdou ani během ní pít pivo nízkoalkoholické. Obě tato piva jsou vhodná pro lidi pracující v horkých provozech, např. hutích, kde by měla omezit široce rozšířenou konzumaci běžných výrobků s vyšší hladinou alkoholu, a tím podpořit bezpečnost práce. Dalšími skupinami, u nichž se předpokládalo, že budou mít o tyto výrobky zájem, byli jednak sportovci, jednak nemocní lidé, kterým jejich choroba zabraňuje pít běžné pivo, ale nevadí jim výrobky s velmi nízkou hladinou alkoholu. V neposlední řadě se pivovary snažily výrobou těchto piv proniknout na trhy v zemích, kde je alkohol zakázán z náboženských důvodů.

Předpokládaný rozvoj spotřeby, a tím i výroby nízkoalkoholických a nealkoholických piv se však nekonal. V naší republice tato piva představují pouze asi 2,5 %, z toho nealkoholické 0,89 % z celkového ročního výstavu piva (r. 2003 byl 18 534 314 hl). Obdobně je tomu i v Anglii, v SRN, ve Švýcarsku, v USA a v dalších zemích. 2)

Delší tradici přípravy sladového nápoje s nulovým obsahem alkoholu, který se zajišťuje vynecháním kvasného procesu, má Karibská oblast – nápoj se jmenuje Malta. Nahrazuje zde nedostupné mléko a je podáván i kojencům. 3)

Jakmile se pivovary začaly zajímat o výrobu nealkoholických a nízkoalkoholických piv, projevily o tuto tematiku velký zájem jak výzkumná centra, aby získala v nových postupech prioritu, tak firmy vyrábějící pivovarská zařízení, které očekávaly možnost rozšířit svůj sortiment. Publikováno bylo množství způsobů výroby těchto piv, ale většina z nich se v praxi neujala především proto, že výrobky se chuťově od běžných piv lišily.

Základní způsoby výroby nízkoalkoholických a nealkoholických piv
Postupy výroby těchto nápojů lze zhruba rozdělit do dvou skupin. Prvou skupinu tvoří receptury, které omezují tvorbu alkoholu při výrobě, druhou pak postupy, které alkohol z běžného piva šetrnou cestou odstraňují. Prvá skupina je ekonomicky méně náročná, protože se nevyžaduje nic dalšího. Pro druhou skupinu postupů jsou zapotřebí speciální zařízení na redukci alkoholu, což je investičně i energeticky náročnější, ale tato piva se vesměs chuťově méně odlišují od piv s normální hladinou etanolu.

Technologie bez nároků na speciální zařízení – omezení tvorby alkoholu
  • Zkvašování mladiny s nízkým obsahem sacharidů, který se zajistí použitím sladů s malou aktivitou β-amylázy. Tento postup při výrobě nízkoalkoholických a nealkoholických piv se v českých pivovarech uplatňuje (pivo Pito). Zakvašuje se mladina ochlazená na nízkou teplotu 3–3,5°C a při krátkém kvašení se nechá teplota vystoupit nejvýše na 6 °C. 4) Pak se směs rychle ochladí k 0 °C a pivo zůstává na kvasnicích ležet při nízké teplotě, aby se obohatilo o typické buketní látky ale neprokvašovalo. Poté se filtruje a stabilizuje (snižuje se obsahu koloidů typu polypeptidů a polyfenolů, které u stočeného piva způsobují nebiologické zákaly). Po filtraci se nasytí oxidem uhličitým, stočí se a pasteruje. Postup se musí dokonale prověřit a upravit podle kvality zpracovávaného sladu i technologie daného závodu, protože výrobky inklinují k silnější sladové příchuti, která může být chuťově až velmi nepříjemná.
  • Smíchání piva s nezkvašenou sladinou nebo mladinou čili jakési „naředění“ koncentrace alkoholu. Tato směs pak několik týdnů leží na kvasnicích při nízké teplotě, která omezuje metabolizmus kvasnic. Potom se provedou stejné operace jako u předchozí technologie – jsou součástí všech postupů výroby nízkoalkoholických a nealkoholických piv.
  • Oddělené zakvašení dvou mladin různých koncentrací a následné smíchání podílů mladého piva z obou várek v poměru, který zajistí požadovanou redukovanou hodnotu etanolu v konečném výrobku. Na tomto principu je založen Barrel Patent, pocházející z Anglie.
  • Využití inhibičního účinku tlaku na množení a metabolizmus kvasinek. V tomto případě se kvašení provádí pod tlakem a při nízké teplotě. Obdobně lze omezit činnost kvasinek, a tím zajistit i nižší tvorbu etanolu kvašením mladiny nasycené oxidem uhličitým. Stejně tak se kvašení mladiny omezí za aerobních podmínek při silném větrání.
  • Odstranění alkoholu z mladého piva povařením po hlavním kvašení a novým kvašením tohoto piva při velmi nízké teplotě bylo sice patentováno, postup však poskytuje výrobky s vyšší hodnotou barvy, porušuje senzorickou kvalitu a koloidní vlastnosti piva, které pak předčasně tvoří nebiologické zákaly při skladování a transportu.
  • Imobilizace kvasinek, která umožňuje regulovat dobu styku mladiny s kvasinkami, a tím i míru zkvašování sacharidů za tvorby etanolu, patří k postupům elegantním, ale technicky náročným. Mladina pro tento způsob musí být předem vyčeřena, aby pevné částice nezalepovaly imobilizovaný biosystém. Nerozpustné nosiče s navázanou či jinak zachycenou kvasinkovou populací (v pivovarství nejčastěji alginátové pelety) se postupně aplikují do mladiny v kvasné nádobě. Následuje zrání piva při nízké teplotě a další běžné závěrečné úpravy.
  • Využití speciálních kmenů kvasinek bylo sice navrženo, ale v praxi se zatím nerealizuje. Šlo o náhradu pivovarské kvasinky Saccharomyces cerevisiae var. uvarum druhem Saccharomyces ludwigii, který nezkvašuje hlavní cukr obsažený v pivovarské mladině - maltózu. Uvažovalo se rovněž o pivovarských kvasinkách, u nichž byla genovými manipulacemi redukována aktivita enolázy - enzymu, který je důležitý pro poslední metabolický krok v tvorbě etanolu.
  • Částečná náhrada sladu pro várky piva upraveným pivovarským odpadem (sladovým mlátem) je postup, jenž byl publikován jako možnost, která sníží množství zkvasitelných sacharidů v mladině, a tím i tvorbu etanolu. Jak toto pivo chutná, popsáno nebylo, ale o jeho kvalitě lze pochybovat.

Mohl by následovat výčet dalších publikovaných námětů výroby nízkoalkoholických a nealkoholických piv, ale vesměs to jsou postupy, jejichž úspěšnost skončila v laboratorních, nanejvýš v čtvrtprovozních podmínkách.

Technologie používající speciální zařízení na odstraňování alkoholu
Pro odstraňování etanolu z piva vyrobeného tradiční technologií je k dispozici řada postupů:

  • destilace etanolu šetrným způsobem z pivního filmu stékajícího v trubkových odparkách, vakuová destilace na deskovém výměníku tepla, vakuové odpaření etanolu v tenké vrstvě na talířích výkonné odstředivky;
  • odstranění etanolu pomocí reverzní osmózy;
  • dialýza piva;
  • extrakce piva fluidním oxidem uhličitým;
  • sprejové sušení piva a následné naředění prášku odplyněnou vodou;
  • frakční krystalizace či lyofilizace.

Z destilačních postupů se v praxi především v zahraničních pivovarech nejvíce realizovaly postupy založené na odparu etanolu. Teploty nepřekračují hodnoty 30-45 °C, což minimalizuje změnu barvy a chuti piva. Piva odalko-holizovaná destilacímají vyšší koncentraci extraktu původní mladiny (dříve nazývanou stupňovitost) než původní výrobek. Proto se musí naředit odplyněnou vodou na původní hodnotu. 5) Po odstranění etanolu a naředění zraje výrobek v ležáckých nádobách. Následují filtrace, stabilizace, nasycení oxidem uhličitým, stáčení a pasterace piva.

K destilaci se používají dvoustupňové až třístupňové odparky se sloupci trubek, které jsou zvnějšku vyhřívány parou (na 45 °C). Po vnitřních stěnách trubek stéká v tenkém filmu pivo a odpařený alkohol se odvádí do sběrače, a pak do kondenzátoru. Částečně odalkoholizované pivo postupuje do dalšího stupně odparky.

Dalším zařízením pro dealkoholizaci piva je vakuová destilace alkoholu. Pivo se v deskovém výměníku vyhřeje na 45 °C a převede se do stripperu aromatických látek, což je nádoba, v níž se při nižší teplotě koncentrují snadno těkavé látky z chmele a sladu, které jsou důležité pro pivní buket. Ty se rychle při nízké teplotě odpaří a soustředí v rekombinačním tanku. Pivo ze stripperu se převede do vakuové sekce odparky. Zde se při teplotě asi 40 °C odpaří etanol a odchází do kondenzátoru. Dealkoholizované pivo se ochladí na deskovém výměníku na 0-1 °C, přidají se k němu dříve odpařené snadno těkající látky, naředí se odplyněnou vodou na původní koncentraci a provedou se další běžné úpravy.

Švédská firma Alfa Laval dodává pro vakuový odpar speciální talířové odstředivky, které pracují s 1500 otáčkami za minutu a piva se v tenkém filmu při teplotě 30-40 °C na vyhřívaných talířích zdrží pouze 0,5 sekundy.

Redukce etanolu v pivu pomocí membránových technik se v provozu používá za různých tlakových podmínek. Principem je oddělení látek určité molekulové hmotnosti, speciálně etanolu, jenž projde póry membrány, zatímco ostatní látky z extraktu, důležité pro chuť a aroma piva, které mají vesměs větší molekulovou hmotnost než etanol, zůstávají v pivu zachovány.

Jedním z postupů je reverzní osmóza (obrázek). Při tangenciálním nátoku piva (tzv. cross flow) projdou membránou malé molekuly, především etanol a voda, která se doplňuje přítokem odplyněné diafiltrační vody, jejíž spotřeba je přibližně 2-3 hl na 1 hl piva při snížení obsahu etanolu v pivu z 4 % na 0,5 %. 6) Zahuštěné pivo postupuje do sběrného zásobníku, kde se naředí odplyněnou vodou na původní koncentraci a provedou se další běžné technologické operace.

Při dialýze (obrázek) se etanol odděluje na základě vyrovnávání rozdílných koncentrací. Na jedné straně membrány protéká odsolená voda a opačným směrem na straně druhé cirkuluje pivo. Membránové póry specifických rozměrů propouštějí jen molekuly vody a etanolu. Alkohol přechází z piva do dialyzátu tak dlouho, dokud na obou stranách nedojde k vyrovnání koncentrací. Dialyzát se průběžně odvádí a odparem se z něj odstraňuje alkohol, poté se zase vrací do dialyzačního zařízení. Tento proces probíhá tak dlouho, až se v pivu docílí potřebné snížení etanolu. 7) Postup je vůči pivu velmi šetrný a nedochází k žádným změnám barvy ani pivního extraktu. Ztráty oxidu uhličitého jsou však větší, i když si pivo zachovává původní koncentraci a nemusí se ředit.

Nízkoalkoholická a nealkoholická piva připravená oddělením etanolu z hotového piva odpařením či pomocí membránové techniky jsou chuťově velmi podobná pivům s běžným obsahem alkoholu. Jejich výroba však vyžaduje další investice a spotřebovává více energie, proto jsou tato piva většinou dražší než běžné výrobky.

Z jednoduchého nástinu operací při různých výrobních technologiích nealkoholických a níz-koalkoholických piv je patrné, že stejně jako při výrobě běžného "alkoholického" piva hrají velkou, ne-li největší roli schopnosti sládka a jeho spolupracovníků. Ti musí umět vzájemně regulovat sled operací, reagovat na rozdíly v kvalitě surovin způsobené např. klimatickými podmínkami v jednotlivých letech. Vedle znalostí a zkušeností musí mít i štěstí při výběru nejvhodnější technologie pro svůj výrobek. Ne nadarmo se říká, že výroba piva je uměním - a u piv s redukovaným obsahem alkoholu to platí stoprocentně.

Poznámky

1) Všechny údaje v tomto článku o procentech alkoholu se týkají objemových procent.
2) K známým zahraničním výrobkům nealkoholických piv s obsahem 0–0,1 % etanolu patří značky Barcitan, Kaliber, Moussy a St. Christopher. Širší oblibu si získala nízkoalkoholická piva s obsahem etanolu 0,5–1,5 %, např. piva Clausthaler, Birell, Talisman, Danish Light a Highway, Swan Light.
3) Připravuje se smícháním mladiny s kvasnicemi, aby se obohatil typickými buketními těkavými látkami. Směs se výrazně sytí oxidem uhličitým, čímž se zabrání rozvoji kvasného procesu, a pak se adsorbenty sníží obsah dusíkatých látek, nápoj se filtrací vyčeří, přidají se proteolytické enzymy, které sníží tvorbu nebiologických zákalů (nápoj se stabilizuje) a pasterací se zajistí lepší biologická trvanlivost výrobku.
) ýrobě klasického piva včetně vysvětlení technologických pojmů viz Vesmír 82, 550, 2003/10 a dále dvoustranu Cesty piva, Vesmír 82, 570-571, 2003/10.
4) Běžné teploty při tradičním kvašení se pohybují od zakvašování při 6 °C do maxima 13 °C.
5) Kyslík přítomný v běžné vodě nepříznivě působí na senzorické vlastnosti a koloidní stabilitu piva. Způsobuje oxidační změny extraktu pivních látek, jejichž následkem je zvýšení barvy, změna chuti a náchylnost k tvorbě nebiologických zákalů při skladování. Zařízení na přípravu odplyněné vody je většinou založeno na principu odstraňování plynů (především kyslíku) pomocí membránové techniky. Kromě odplynění se tímto postupem odstraní i dusičnany. Pro pivovar, který má problémy s obsahem dusičnanů ve vodě (povolený limit je stejný jako u pitné vody - 50 mg/l), má potom zařízení dvojí použití.
6) Zařízení pracuje při tlaku asi 40 bar, což způsobuje zvyšování teploty. Proto se musí celé zařízení chladit, aby teplota piva nepřestoupila 15 °C.
7) Na rozdíl od reverzní osmózy pracuje dialyzační zařízení bez nároků na tlak a teplota se pohybuje od 1 do 6 °C.

ODPADY A JEJICH ZPRACOVÁNÍ
Problémem využití popsaných technických zařízení pro dealkoholizaci piva je zpracování odpadů. U destilačních technik to jsou kondenzáty brýdových par, které obsahují 8–12 % etanolu. Pokud pivovar vyrábí tímto způsobem větší množství nízkoalkoholických a nealkoholických piv, vyplatí se mu pořídit si zařízení na destilaci, při malé produkci by však návratnost této investice byla v nedohlednu. Ovšem vypouštění brýdových par do ovzduší neodpovídá předpisům, a tak se většinou jejich kondenzáty někde „rozpustí ve výrobě piva“ – obvykle se zpracují ve varně.

Destilace alkoholu z permeátů membránových technik by byla v každém případě neekonomická (obsah etanolu je pouze 1,5–2,2 %). Do odpadních vod je vypouštět nelze a obvykle se v pivovaře přimíchávají do varní vody. Pivovarům, které mají velkou produkci piv s redukcí etanolu membránovou technikou, a tím produkují velké množství permeátu, se doporučuje založit výrobu mikrobiální biomasy. Kromě permeátů s alkoholem jako zdrojem uhlíku pro mikroorganizmy se zpracují i další odpady, např. sladové mláto, které obsahuje podstatně větší soubor a množství látek důležitých pro pomnožení mikroorganizmů.

POZOR NA DIA PIVO
Stává se, že si někteří lidé pletou pivo pro diabetiky s nízkoalkoholickým a nealkoholickým pivem, což je nebezpečné především pro řidiče. DIA pivo je vhodné pro nemocné, kteří trpí určitým typem diabetes. Vyrábí se postupy, které, zajistí intenzivní zkvašení cukernatých látek mladiny pomocí technologických úprav a určitých enzymových přípravků. Výsledkem je pivo s velmi nízkou hladinou zatěžujících sacharidů. Vzhledem k vyššímu prokvašení má však toto pivo i vyšší obsah alkoholu v porovnání s pivem vyrobeným ze stejně koncentrované mladiny.

DIA pivo je vhodné pro nemocné s určitou formou diabetu a lékař musí posoudit, zda zvýšená hladina etanolu je pro jeho pacienta přípustná, či může škodit. V každém případě řidič, který si pochutná na DIA pivu v domnění, že je to pivo nealkoholické, a s veselou myslí sedne za volant, rychle ztratí dobrou náladu vzhledem k výši pokuty, kterou dostane za výsledek dechové zkoušky. Naopak vyšší obsah zatěžujících sacharidů v málo prokvašených nealkoholických a nízkoalkoholických pivech je nebezpečný pro diabetiky.

Soubory

článek ve formátu pdf: 2005_V221-230.pdf (793 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky