Proces 2. díl: Chmelovar

Varna.

Poté, co jsme spojením předku a výstřelků získali sladinu, nás čeká poslední etapa horké fáze vaření. Chmelovar je zjednodušeně povaření sladiny s chmelem, výsledný produkt poté nazýváme mladina a ten už po zchlazení odevzdáme do náruče kvasinkám.

Chmelovar má mnohem více důsledků, než jen hořčení pomocí chmelu. Při chmelovaru odpaříme přebytečnou vodu k získání finální stupňovitosti, ukončíme veškerou enzymatickou aktivitu sladových enzymů, čímž zafixujeme složení sacharidů a dalších látek před zakvašením...

ÚVOD

Pokračování...

Vytěkávají také mnohé látky, které jsou v mladině nežádoucí (např. aldehydy). Varem při chmelovaru také sterilujeme mladinu, čímž připravíme prostředí pro zdárné kvašení na alkohol a CO₂.

Díky varu se vysrážejí bílkoviny, které poté skončí ve chmelovém mlátě. Varem se hořké látky chmele isomerisují na produkty, které jsou hořčí a také mnohem lépe rozpustné. V tuto chvíli je vhodné si osvěžit, co jsme si o těchto dějích řekli v článku Suroviny 3. díl: Chmel. Při chmelovaru jsou důležité také další reakce, při kterých například vznikají látky barvící mladinu, snižující pH aj. 

A co takhle pivo s mandragorou?
(obrázek z WEBu)

Sterilizace, jež nastává při chmelovaru je jedním z důvodů, proč bylo pivo oblíbené již od starověku. V těchto časech byla výroba piva jednou z mála efektivních možností, jak získat zdravotně nezávadný nápoj z často nepitné vody. V této době se pro hořčení piva ještě nepoužíval chmel, zato se používala pestrá škála bylin. S nadsázkou bychom tedy mohli přejmenovat proces na - bylinovar... Vývoj výroby pradávných piv je vůbec zajímavou oblastí, jestliže Vás tato kapitola zajímá (a to má proč), můžu Vám vřele doporučit knihu "Buhner Stephen Harrod - Sacred Herbal Healing Beers" ( v českém předkladu Bylinná piva, ke koupi ZDE). Je zde velmi barvitě vyobrazen vývoj bylinných piv a to s velkým důrazem na často až náboženský význam těchto nápojů. Zároveň je zde mnoho konkrétních receptů, které si můžete poté vyzkoušet. Koho by nelákalo uvařit pradávné pivo s přídavkem bájné mandragory... (prosím, ušetřete všechny psy od posmrtných křečí, dnes se již dá i takováto surovina sehnat na jiných místech než za úplňku na šibeničním vrchu...*) 

*Pozn. 1: O trhání mandragory jsme se dověděli i s praktickou ukázkou mnoho z filmu Císařův pekař s Janem Werichem... Potřebujeme: Být o půlnoci na šibeničním vrchu, mít psa z krve anglické,
devátého z vrhu po slunce západu, pomocníka znalého magické formule, majícího meč k probodení psa, aby tento ve smrtelné křeči mandragoru ze země vytrhl. Zní to vcelku jednoduše...

Pozn 2.: Tímto se zříkám veškerých následků halucinací, blouznění a čehokoliv dalšího. Je třeba mít na paměti, že k mnohým těmto nápojům je potřeba přistupovat s velkou opatrností a experimenty jsou pouze vaší volbou...

Nyní však zpátky z historie do současnosti. Vím, že jsem původně sliboval, že článek o chmelovaru dokončím do konce minulého roku (mnozí byli jistě už natěšení :-) ), avšak snad vám bude útěchou, že za nedlouho (tento týden) vypustím článek o chlazení mladiny... 

Nechť tedy článek slouží všem, kteří se chtějí o chmelovaru něco nového naučit, nebo si jen osvěžit a utřídit vědomosti.

V první části tohoto článku se podíváme na teorii chmelovaru a také na způsob a provedení chmelovaru v pivovarech. V druhé části článku se zaměřím na specifické rozdíly a provedení chmelovaru v domácích podmínkách. Jestliže se nechcete věnovat hlubším znalostem, můžete v tuto chvíli začí scrolovat dolů. Škoda, přeškoda...

Důležité pojmy (aneb co se tu bude řešit)

Isomerace, hořké látky, výtěžnost, IBU, výpočet IBU, rovnice Glenna Tinsetha, bílkoviny, teplotní denaturace bílkovin, zvyšování barvy, chmelení a doba chmelovaru, technologie chmelovaru...

Teorie chmelovaru 

Rozpouštění a isomerace hořkých látek 

Chmelové hlávky.

Isomerací α-hořkých látek vznikají produkty lépe rozpustné a hořčí. Rozsah isomerace roste s teplotou a dobou chmelovaru. Tyto parametry ovlivňují tedy výtěžek hořkých látek do mladiny.

Z celkového množství hořkých látek z chmelu se obvykle do výsledného piva dostane max. 25 - 35 % těchto látek - 20 % hořkých látek zůstane v chmelovém mlátě, 20 - 30 % se zachytí v kalech a 20 - 30 % se zachytí při kvašení na kvasinky a do deky.

Konečné hodnoty výtěžnosti hořkých látek závisí zejména na době chmelovaru a hustotě (stupňovitosti) díla. Důležitou roli hraje také forma chmelu, kdy mletý granulovaný chmel dosahuje lepšího výtěžku než chmel hlávkový.

Hodnota IBU

Tabulka IBU některých pivních stylů. Více ZDE

IBU  (International Bittering Units) je veličina, jež je běžně používána pro vyjadřování obsahu hořkých látek v pivu. Jedná se vlastně o hodnotu mg hořkých látek na litr piva. Tato veličina se používá k porovnávání hořkosti piv a je charakteristická pro různé pivní styly.

Pro nás je to vhodná veličina pro tvorbu receptů a vyjadřování hořkosti. I když opravdovou hodnotu IBU lze zjistit pouze kvalifikovaným měřením v laboratoři, existuje řada odhadových vzorců, jež dávají uspokojivé výsledky pro naše domácí použití, proto vám dále ukážu asi nejpoužívanější z nich.

Rovnice Glenna Tinsetha

Existují různé rovnice pro odhadové výpočty hořkosti. Nejvíce se mi osvědčil výpočet, který dále uvádím, protože nejlépe odráží chemickou podstatu isomerace látek a je také nejvíce používán (např. v BeerSmith). Pokud si tedy nechcete kupovat, či shánět software, není nic jednoduššího, než si udělat na základě tohoto vzorce vlastní tabulku třeba v Excelu jako já. Hlavní výhodu, kterou v takovém přístupu vyhledávám, je to, že vidíte, jak to celé funguje, což vám webové kalkulačky neumožní. Vzorec jsem z původního znění převedl do pro Evropana blízkých SI jednotek, nebojte se výsledky jsou stejné a ušetříte si přepočty do galonů, liber, uncí atd.

EDIT: Jak jsem po mnoha vyhledávání a porovnávání zjistil, že Tinseth svůj vzorec vytvořil na základě experimentů s hlávkovým chmelem. My dnes ve většině případů používáme chmel granulovaný, který má obvykle trochu větší výtěžnost. Tento rozpor se obvykle řeší tím, že se k výsledku připočte 10 %. Na druhou stranu jedná se o balancování na hraně přesnosti a konec konců dojde jen k přeškálování hořkosti, zvolte tedy jestli budete připočítávat nebo ne a poté to vždy používejte stejně, jedině tak si uděláte svou IBU chuťovou škálu. (pro granulovaný chmel tedy můžete násobit výtežnost, nebo až konečné IBU hodnotou 1,1 , tak získáte hodnoty stejné jako dávají programy jako BeerSmith)

Výtěžnost:

IBU:

Pozn.: Zvídavého čtenáře jistě napadne otázka, která hustota a objem díla jsou správné. To není vůbec jednoduché zodpovědět. Hustota a objem se během chmelovaru mění zejména vlivem odparu a teploty. Rovnice pro výpočet výtěžnosti však není exaktní, ale vychází z empirických zkušeností a dat autora, běžně se pro výpočty považuje a je také nejrozumější – průměrná hustota během chmelovaru (průměr sladiny a mladiny) a objem mladiny před odstraněním mláta (pokud některou z těchto hodnot nemáte nevadí to až tolik, místo průměrné hodnoty hustoty lze použít hustotu mladiny (EPM) a objem mladiny na spilce, bez nějakých zásadních problémů) . Hustota však na výsledek nemá nijak zásadní vliv, což si můžete i sami vyzkoušet. Objem má na výsledek vliv větší, z podstaty procesu by bylo lepší používat vždy objem mladiny před vířivou kádí. Ten není často, ale znám a jedná se o odhadový vzorec, tudíž v rámci přesnosti postačí objem na spilce. DŮLEŽITÉ! Jakmile se však jednou rozhodnete dodržujte vždy stejné veličiny a stejný vzorec, jinak budou odhady IBU mezi jednotlivými recepty těžko porovnatelné...

Je třeba vždy pamatovat, že jediná správná hodnota IBU je ta naměřená v laboratoři z piva, tyto výpočty nám však stačí k odhadu pro naše domácí účely. Nemá tedy velký smysl se zde trápit s velkými detaily. I když se rovnice na první pohled zdá poměrně složitá, nezahrnuje celou řadu dalších faktorů. Její přesnost v závislosti na konkrétních podmínkách může být +- 20 % (ale i více) (mimochodem se uvádí, že rozlišovací schopnost naší chutí je asi 10 IBU). Nepřeceňujme tedy zbytečně tuto hodnotu. Uvádět IBU na dvě i jedno desetinné místo je tedy holý nesmysl. Pro výpočty a odhad má pro nás však nenahraditelné místo.

Graf závislosti výtěžnosti na době chmelovaru (vlastní výpočet pro hustotu 1,050 g/ml)

Když se důkladně podíváme na graf výtěžnosti vycházející z tohoto vzorce, uvidíme, že jestliže přidáváme chmel 40 minut před koncem chmelovaru (obvykle hořčící chmely), tak se výtěžnost příliš neliší. Z toho také plyne, proč se může před koncem chmelovaru přidávat velké množství chmele tzv. na aroma, bez toho aby výrazně ovlivnil hořkost.

Úplně na konci tohoto článku uvádím konkrétní příklad výpočtu i s dosazením, aby bylo naprosto zřejmé jak hodnotu vypočítat. Také pro méně zdatné počtáře uvádím vzorec, který stačí zkopírovat do MS Excel... 

Porovnání a diskuze nad běžně používanými výpočty

Chmelovar_Mastermind:

Možná mnozí využíváte Excel tabulky na výpočty Chmelovar od uživatele Mastermind a další, které jeho výpočty používají. Musím podotknout, že jeho výpočty výtěžnosti složitou interpolací a fitováním (která vůbec nerespektuje matematickou podstatu původního vzorce) je přinejmenším velmi nešikovná a těžkopádná... Interpolují a fitují totiž data z tabulky výtěžností, která je složena z dat výsledků výše specifikovaného vzorce Glenna Tinsetha. I když se výsledky oproti použití vzorce liší pouze minimálně, tak je to ladné jako sloni v porcelánu. Avšak pozor výpočet Masterminda trpí klasickými neduhy použití polynomu pro popis funkce! Důležité je opozornit, že jeho výpočet naprosto padá zhruba od dvou hodin chmelovaru (viz graf), poté vykazuje nesmyslné výsledky (dokonce se můžete dostat na výtěžnost větší než 100%). Je pravda, že nad 2 hodiny chmelovar provádíme opravdu jen velmi výjimečně, ale kdyby to někoho náhodou napadlo, je potřeba na to myslet.

 Mimálně by vás to mohlo zajímat, jak ta Mastermindova tabulka funguje a odkud vzala data , protože to je nám skryto pod zámkem (původní data jeho interpolací ZDE). Lze tedy konstatovat, že vychází právě ze vzorce Glenna Tinsetha, i když se tak netváří... Možná je to tedy pro tvůrce námět k zamyšlení pro další verze.

Porovnání výpočtů výtěžnosti: Přístup od Mastermind VS.
původní vzorec Glenna Tinsetha pro hustoty 1030 a 1050

Výpočty X: 

Toto je další z Excel tabulek v souborech z facebooku, jež mnozí používají. Tento výpočet sice využívá vzorec Glenna Tinsetha, ale bohužel ho chybně interpretuje (faktické chyby v opisu vzorce). Jak vidíte z grafu níže, tak tyto výpočty dávají kvalitativně dobrou křivku, avšak díky chybě v zápisu neodráží dobře vliv hustoty, což vede k nadhodnocení výtěžnosti a potom IBU oproti původnímu vzorci.

Porovnání výpočtů výtěžnosti: Často využívaná tabulka za facebooku
 pojmenovaná jako Vypočty X.xls VS. Glenn Tinseth pro hustoty 1030 a 1050.

Tvorba lomu mladiny 

Je libo denaturované vejce?

Varem mění dusíkaté látky (bílkoviny) podobu své fyzické struktury a postupně dojde k vysrážení těchto látek z roztoku ve formě lomu – kalů. Jedná se o teplotní denaturaci těchto bílkovin. Všichni známe průběh vaření vajec, změna tekutého bílku na tuhý bílý bílek je krásným příkladem takové teplotní denaturace.

Vznik lomu je důležitým prvkem čiření mladiny a nedostatečné srážení dusíkatých látek vede k následnému srážení při kvašení, nebo až v pivu, kde negativně ovlivňuje stabilitu piva a způsobuje nežádoucí bílkovinovou hořkost. 

Znatelné kaly po chmelovaru.
 Vařím IPA Sky Is the Limit 16°.
(vlastní foto)

Rozlišujeme hrubé a jemné kaly, které se liší svou chemickou podstatou, což však pro nás není důležité. Technologicky se hrubé kaly sráží při chmelovaru a při prvotním chladnutí mladiny asi do 80°C, pod touto teplotou se poté vylučují kaly jemné. Lom mladiny může mít podobu světlého zákalu až světlých velkých vloček, které se poté samozřejmě snáze usazují. Také je časté, že se část bílkovin vysráží a vytvoří hustou kašovitou pěnu při chmelovaru. Tuto pěnu můžete sbírat, ale nebojte se, stejně skončí při vířivé kádi usazená spolu s mlátem...

Zvyšování barvy 

Při chmelovaru dochází ke zvýšení barvy mladiny vlivem karamelizace cukrů a produktů tzv. Maillardovy reakce. Zvídavý čtenář si může najít o této reakci více informací, jedná se o poměrně důležitý děj, avšak bližší studium vyžaduje orientaci v chemii a biochemii a nepřineslo by nám stejně příliš velký užitek. 

Chmelovar je také důležitý pro odpaření řady nežádoucích látek jako třeba dimethylsulfidu (DMS), který vzniká z látek sladu a dává pivu nežádoucí mladinovou chuť.

Technologie a provedení chmelovaru v pivovaru

Varna pivovaru.

V pivovarech je obvykle pro výhřev varních pánví využíváno páry, nebo zemního plynu. Nádoby jsou dnes zejména nerezové, ale dříve se používala především měď. Důležitou součástí nádoby je samozřejmě míchání. Pro vytěkání nežádoucích látek je důležité mít nádobu otevřenou (s odtahem par).

Většina aromatických silic chmele během chmelovaru vytěká, zejména ty z prvních dávek chmele na začátku chmelovaru. Proto je často zpočátku dávkován vysokoobsažný hořčící chmel, který není příliš aromatický. Jemně aromatické chmely na aroma se dávkují ke konci chmelovaru, tak aby jejich povaření trvalo max. 20-30 minut, v této době je také možno nádobu uzavřít aby se těkající silice vracely do mladiny. Často je chmel dávkován až na konci varu, ve vířivé kádi, nebo pomocí studeného chmelení při sekundární fermentaci (dry hoping bude popsán v kapitole kvašení a zrání).

Chmelení 

Dávka chmele se určuje podle charakteru hořkosti plánovaného piva a je potřeba zohlednit množství, obsah hořkých látek a dobu varu jednotlivých dávek chmele. K určování hořkosti piva nám dnes slouží IBU (International Bitterness Units), o této veličině jsme si již povídali výše.

Chmelení obvykle probíhá v několika dávkách, přičemž chmel na aroma je vhodné směřovat až k samému konci chmelovaru. Jinak naprostá většina aromatických látek vytěká během varu. Nejčastěji se chmelí ve třech, nebo dvou dávkách. První dávka chmele určená na hořčení (často vysokoobsažná odrůda) se přidává ihned po dosažení varu, nebo krátce potom. Druhá dávka obvykle přibližně v polovině chmelovaru a poslední dávka až ke konci chmelovaru. Konkrétní časy chmelení jsou dané recepturou dle požadované hořkosti, aromatického profilu atd. 

                        Chmel ve své nejpřirozenější podobě.                    

Doba chmelovaru trvá pro klasický český ležák 90 minut (max. však 120 min, delším chmelovarem vzniká již příliš nežádoucích produktů staré chuti piva a příliš se zvyšuje barva mladiny), pro americká piva typu Ale je charakteristický čas chmelovaru 60 minut. Lze tedy říci, že doba chmelovaru by se měla pohybovat obvykle mezi 60 - 90 minuty podle produkovaného piva.

Dobou chmelovaru a intenzitou varu také můžeme ovlivnit množství odparu, a tím výslednou sílu piva. Především můžeme toto využít pro výrobu velmi silných piv, kdy nemusí být vhodné vzhledem k problémům při scezování sílu řídit poměrem sypání a nálevů.

Často je chmeleno více druhy chmelů, ale v dnešní době roste obliba chmelení jediným druhem (tzv. Single hop), což nám nejlépe umožní detailně rozpoznat vliv daného chmelu.

Proces 

Varna v pivovaru. No není ta měď krásná?

Var započíná až když je dílo pohromadě, čeká se tedy až na poslední výstřelky. Dílo se míchá míchadly, ale tak aby nedocházelo ke zbytečnému provzdušňování. Nejčastěji se chmelovar provádí za atmosférického tlaku (teplota mírně nad 100 °C) a odpar činí do 10 %, což zapříčiní zvýšení extraktu asi o 3 %. Otop je prováděn obvykle pláštěm varní pánve, nebo pomocí externích trubkových vařáků. Existují však procesy využívající přetlakový a podtlakový chmelovar, jež mají specifické výhody a nevýhody. 

Po ukončení chmelovaru je potřeba od mladiny oddělit chmelové mláto a kaly. Při použití hlávkového chmele se zbytky hlávek oddělují pomocí cízů, tento postup však dnes vzhledem k velkému zastoupení granulovaných chmelů ztratil na důležitosti. Chmelové mláto z granulovaných chmelů a dalších chmelových výrobků je odděleno naráz s kaly ve vířivé kádi. Chmelové mláto obsahuje velké množství mladiny, proto je také někdy vyslazováno. Toto mláto nemá na rozdíl od sladového mláta příliš uplatnění, a tak se nejčastěji likviduje jako odpad.

O vířivé kádi a chlazení mladiny se dozvíme více v dalším článku, jež vypustím tento týden... Přeci jen by toho bylo naráz asi moc...

Chmelovar  v domácích podmínkách 

Chmelovar

Chmelovar doma provádíme obvykle v hrnci nebo různých upravených nádobách s výhřevem. Tato operace nám nečiní příliš velké problémy, je však nutné myslet na několik základních věcí.

V prvé řadě si musíme zajistit vhodný prostředek k ohřevu, který se odvíjí podle naší nádoby. Nejjednodušší je to v okamžiku, když používáme zavařovací hrnec, poněvadž máme otop již součástí hrnce.

Po vaření je nejlépe vzít rodinu na procházku.
 Krásné zátiší podmínkou...

Je však důležité abychom pomocí vhodného ohřevu dokázali mladinu přivést za poměrně krátkou dobu k varu. Tudíž je přibližně potřeba na 20 litrů mladiny výkon otopu kolem 2 kW, což je však velmi orientační hodnota a bude záviset na konkrétních podmínkách účinnosti přenosu tepla a izolaci nádoby.

Je potřeba dávat pozor na vypěnění mladiny při varu, což nastává obvykle po přidání dávky chmele.

Míchání není potřeba příliš intenzivní, poněvadž je mladina promíchávána varem, ale dílo by se nám nemělo připalovat a karamelizovat na dně. Je však vhodné mícháním dosáhnout stejné teploty v celém objemu. S velkou výhodou lze použít míchání vyrobené z motůrku od stěračů. Chmelovar poté nevyžaduje oproti rmutování takovou péči a při použití míchání můžeme omezit svou přítomnost u hrnce na přidávání chmele. 

Ohřev je nejčastěji elektrický, nebo plynový, který má pro nás více výhod. O ohřevu jsem se již zmiňoval v článku Proces 1. díl: Rmutování a vystírání.

Chmelení

Dávky chmele přidáváme podle našeho receptu a dáváme pozor na vypěnění. Pro zachování aroma můžeme část chmelu přidávat např. až při roztočení mladiny (vířivá káď - Whirlpool). Po provedení chmelovaru je potřeba oddělit chmelové mláto a kaly, poté schladit mladinu na zákvasnou teplotu.

O tom už příště...

Petr Novotný

hlavní zdroj: vlastní zkušenosti a vědomosti

v kombinaci s literaturou: Pivovarství - Basařová a kol., 2010; Technologie výroby sladu a piva - Kosař a kol., 2000

neuvedené zdroje obrázků: pixabay.com (obrázky bez licenčních nároků, volně k použití)

Na konec ještě slíbený příklad...

Příklad výpočtu IBU:

Provedli jsme chmelovar s chmelem Chinook. Výrobce udává 13 % alfa - hořkých látek. Chmelovar probíhal 60 minut a chmel byl přidán v čase 60 min (15 g), 30 min (10 g) a 10 min (20 g) před koncem chmelovaru. Hustota díla byla 1,050 g/ml a objem mladiny 12,5 L.

IBU z prvního chmelení:

Druhé chmelení (stejným způsobem): 18 IBU

Třetí chmelení: 17 IBU

Celkem IBU piva: 72 IBU

Var [min]	Chmel	Alfa	Množství [g]	Výtěžnost	IBU
60	Chinook	13,0%	15	23%	36
30	Chinook	13,0%	10	18%	18
10	Chinook	13,0%	20	8%	17

Pozn.: Pro ty, kteří neměli matiku již řádku let a necítí se v takovém složitějším výpočtu jistí, uvádím zápis vzorce pro IBU při prvním chmelení. Tento vzorek zkopírujte do buňky MS Excel a odkažte na buňky, kde se nachází požadované veličiny, nebo je zadejte natvrdo… Pozor na jednotky!

=39,8*(0,000125)^(HUSTOTA-1)*(1-EXP(-0,04*ČAS))*10*ALFA/100*HMOTNOST/OBJEM

Pokud jste se rozhodli rozlišovat mezi výtežností hlávkového a granulovaného chmele vynásobte hodnoty IBU chmelů, jež jsou v granulých hodnotou 1,1. 

=> pokud by byl veškerý Chinook z příkladu granulovaný dostaneme tedy konečných 72*1,1=79 IBU