Protitlaké stáčení a jak ho (ne)provádět

Slavná Kurucova stáčečka. Foto: Martin "Grádyš" Březa

Velmi rád se pouštím do zpracování témat, které se stanou aktuálními na internetových fórech. Je prostě třeba kout železo, dokud je žhavé. Komentáře a další rozumy, které zaznějí, mají na facebooku jepičí život, a tak považuji za vhodné jim život vtisknout tím, že je kompletně zpracuji v takovém rozsahu, který se ani v běžné diskuzi postihnout nedá. Mnohé problémy takovou hloubku potřebují, protože ona slavná selská logika ne vždy funguje. Nebo spíše bychom měli říci, že ne každému funguje, protože někdy je potřeba mít k zodpovězení otázky mnohem širší vědomosti a zkušenosti a nevystačíme si jen s analogií s něčím, co je nám blízké. To právě dnes uvidíte.

Dnes se spolu po kolena zaboříme do tajů protitlakového stáčení piva. Pojďme si tedy rychle říci, o co se vlastně jedná, kdyby vás náhodou tento pojem zcela minul.

Stáčení pod protitlakem je metoda, jak vaše pracně uvařené pivo dostat ze sudu (či jiné tlakové nádoby) do lahve, v co možná nejlepší kondici. Základním nepřítelem pivovarníka číslo jedna není celní úředník, jak by se někdy mohlo zdát, avšak je jím kyslík. Stáčení pod protitlakem je tedy metoda, kterou by se měl omezit kontakt hotového piva s kyslíkem na minimum. Pivo se tedy napouští do lahve, v které by měl být obsah kyslíku výrazně snížen – v podstatě by tam žádný neměl být – a místo kyslíku (vzduchu) by lahev měla obsahovat oxid uhličitý. Tak se zajistí, že pivo na jeho počátku setrvání v lahvi, bude mít ty nejlepší podmínky.

Kyslík: nepřítel sládka číslo 1. (zdroj: internet)

Negativní vliv kyslíku na hotové pivo je poměrně známý a doporučuji přečíst článek o oxidaci od Franty Sýkory v čtvrtém vydání časopisu Pivař na straně 20.

Vyjmenujme rychle pouze pár zásadních důsledků oxidace piva. Vlivem oxidace piva se mohou projevit oxidační vady a pivo má menší stabilitu/trvanlivost. Pokud si chcete ze vzdělávacích účelů vyzkoušet, jak chutnají oxidační vady, tak otevřete nějaký lacinější ležák, foukněte do hrdlového prostoru tak, abyste plyn, který se tam nachází, vyměnili za vzduch (preciznější z vás k tomuto použijí třeba stříkačku). Znovu zazátkujte. Pak ponechte pivo několik dní stát v teple, poté už pouze vychlaďte a ochutnejte. Případně porovnejte s lahví, kterou jste takto „nevylepšili“. Klíčový vliv má oxidace také na chmelové aroma, které se díky oxidaci může vytratit skutečně velmi rychle, což jistě u vaší IPA, z kterého má chmel vysloveně stříkat, dozajista nechcete.

Je tedy už asi jasné, že oxidace hotového piva je něco špatného a něco, čemu se chceme za každou cenu vyhnout. Protitlakové stáčení je technika, která by nám k tomu měla pomoci. Problém je ten, že ne každá stáčečka je dobře vymyšlena, a ne každý ji správně používá. Vinou jsou často velmi zkreslené představy o průběhu procesu. Neberte to jako neúctu k práci druhých, ale prostý fakt, který teď můžeme dát snadno do pořádku tím, že se spolu na proces plnění podíváme očima fyziky. Ukážeme si tedy, jak procesy skutečně probíhají. V tomto článku se nevyhnu zmínění různých stáčeček a jejich výrobců. Není v tom absolutně nic osobního. Stáčečky jsou obvykle dílensky velmi kvalitně provedeny. Problém je pouze v designu, který není ideální. Drobnou úpravou (třeba jen výměnou kohoutu) lze tyto nedostatky odstranit. Pak získáte při stejné pracnosti stáčení mnohem lepší kvalitu výsledku.

Krok první: Kyslík ven, CO₂ dovnitř

Prvním krokem protitlakového stáčení je vytěsnění vzduchu (tedy kyslíku) z lahve.

Právě tento proces je nejčastěji prováděn chybně, a právě na tento proces jsou ty nejčastější domácí plničky špatně designované, tudíž tento účel špatně plní. Druhý krok plnění lahve už obvykle není problém a budu se mu tedy věnovat až úplně na konci tohoto článku v Bonusu. Chleba se totiž láme hned při kroku prvním a z toho, co jsme si o kyslíku řekli, je zcela jasné, že čím lépe kyslík z lahve odstraníme, tím kvalitnější bude plnění. Jinými slovy: tím kvalitnější bude vaše pivo v lahvi, a hlavně tím déle v ní v kvalitní formě vydrží.

Obvyklá mylná představa je asi takováto: Oxid uhličitý je těžší než vzduch, takže padne na dno lahve a vzduch odejde horem lahve.

Tuto představu bych nazval jakousi selskou logikou/analogií k vodě. Tak si totiž pravděpodobně většina lidí tento proces představuje. Voda je těžší než vzduch a teče. Co se stane, když nalejeme vodu přes hrdlo do lahve? Padne na dno a vzduch z lahve odejde hrdlem. Analogie sice hezká a snadno vizuálně představitelná, avšak nefunkční, a to hned z několika důvodů.

Představa s naléváním vody je sice hezká a snadno představitelná,
avšak pro oxid uhličitý vcelku nepoužitelná. (zdroj: internet)

Důvod č. 1: Ano, oxid uhličitý je sice těžší než vzduch, ale ne o moc. Hustota vzduchu je cca 1,2 kg/m³. Hustota vody 1000 kg/m³. To znamená, že vůči vzduchu je voda poměrně těžká, a tak v něm rychle bude také „padat“ ke dnu lahve. Hustota plynného oxidu uhličitého je za normálního tlaku ale pouze 1,9 kg/m³, tedy cca 60 % více než vzduch. Oxid uhličité je tedy sice těžší než vzduch, ale ne zas tak o moc. Pokud by voda byla naším měřítkem, tak bychom museli konstatovat, že vůči vodě jsou vzduch i CO₂ v podstatě stejně těžké. To, jak rychle bude něco „padat“, je ovlivněno tím, jak moc těžké to je v porovnání s tím, v čem to „padá“.

Pokud se vám tedy líbí analogie s vodou, tak si představte, jak voda padá ke dnu lahve. Teď si tuto představu přehrajte 500krát pomaleji (neboli každá sekunda teď bude 8,3 minuty). Takhle „rychle“ by přibližně „padal“ oxid uhličitý ve vzduchu, kdyby ale dokázal držet tvar a nemísil se, jako to umí voda. Celkem pomalé, nemyslíte? A to navíc ani oxid uhličitý neumí, čímž se dostáváme k druhému důvodu.

Důvod č. 2: Voda je od vzduchu ohraničena fázovým rozhraním. Se vzduchem se tedy téměř nemísí. To je vcelku zásadní rozdíl oproti oxidu uhličitému, který je plyn, tudíž od vzduchu není fyzicky ohraničený. Pokud jsou vzduch a CO₂ v kontaktu, tak se vcelku ochotně mísí. Pokud byste někde měli nerušenou vrstvu CO₂, jako třeba na hladině kvasící mladiny (, kde navíc neustále CO₂ přibývá), tak míšení se vzduchem bude probíhat pouze difuzí, a tedy relativně pomalu. Jakmile ale přidáte jakýkoliv pohyb těchto plynů, tak se mezi sebou budou mísit velmi rychle až téměř okamžitě. Při plnění lahve a výměně plynů v lahvi je pohyb samozřejmou součástí. Takže nejen, že CO₂ „nepadá“ ke dnu příliš rychle, ale po cestě se ještě promísí se vzduchem a tím bude ještě pomaleji „padat“, protože se bude ještě více smývat rozdíl mezi hustotou plynu v lahvi (CO₂ a vzduch) a čistým CO₂. Navíc vzduch odcházející z lahve musí nutně jít v hrdlu přímo proti proudu oxidu uhličitého, což míšení ještě více usnadňuje.

Spoléhat tedy na to, že CO₂ přivedete k hrdlu lahve a ono jaksi poslušně padne na dno lahve a postupně kyslík vytěsní, je pohled z říše fantazie jakéhosi alternativního vesmíru, kde funguje zcela jiné fyzika než na planetě Zemi.

A přece se najdou uživatelé stáčeček, kteří to takto praktikují a stáčečky, které jsou de facto na tento princip postavené. Třeba zrovna ta slavná od Honzy Kuruce. Nedá se nic dělat, ale není jiné cesty než si nalít čistého vína a říci, že by mohla být vymyšlená malinko lépe. Dá se ale snadno a levně vylepšit. O tom už za chvíli. 

(stejný princip využívá stáčečka od Ondry Kašuby, jeho stáčečka se mi však líbí ještě o kousek více způsobem zpracování a rozebiratelností)

Jak se doopravdy chová CO₂ během proplachu lahve?

Tak a teď se dostáváme k sekci, kvůli které jste tento článek dost možná začali číst. Pokud jsem vás sem nalákal skrze dobře vypadající videa simulací toku, tak teď přišla vaše chvíle. Já vám totiž snadno řeknu, jak se to chová. Vy si ale nejspíš řeknete, proč byste mi měli věřit. Problém je ten, že CO₂ je bezbarvý plyn, a tak ho při práci nevidíte. Proto jsem se rozhodl využít počítačových simulací toku. CFD (Computational fluid dynamics) je dneska nástroj, který se používá naprosto všude – od simulací toku v potrubí až po aerodynamický vývoj automobilů či letadel. Proč bychom si tento nástroj tedy nemohli vypůjčit také pro vznešenou „pivní vědu“.

O čem je vlastně to CFD?

CFD má velmi široké použití - například pro výpočty
aerodynamiky aut. Proč si ho tedy nepůjčit pro
 výpočty piva! (zdroj: internet)

Není potřeba, abyste znali podrobnosti CFD, protože to by bylo dalece nad rámec tohoto článku. Postačí, když si v kostce naznačíme, o co jde. Existují rovnice toku (Navier-Stokes), které popisují tok tekutin natolik dobře, že lze přesně modelovat tok při jakékoliv situaci. Problém je ten, že rovnice jsou to natolik složité, že kromě nějakých naprosto triviálních situací je nikdo z nás nedokáže analyticky vyřešit (nebo třeba takové řešení v podobě vztahu ani neexistuje). Vyřešení Navier-Stokesovi rovnice je dokonce vypsáno jako jeden ze sedmi problémů tisíciletí, a pokud to dáte zrovna vy, tak odměnou je milion dolarů! To, že složitější případy nejdou vyřešit analyticky, ale neznamená, že by nešli vyřešit numericky. Numerické řešení si můžete představit jako takovou kličku, kdy jeden složitý problém rozsekáme na „milion“ jednodušších a řešíme je samostatně. Řešení pak složíme dohromady. Řešení tedy není zcela dokonalé, ale je přibližné. Pokud chcete, aby takové řešení bylo velmi blízko přesnému řešení, tak je potřeba rozsekat ho na dostatečné množství malých kousků, což byla poměrně dlouho zcela zásadní limitace. Až do té doby, než přišli počítače… Dnes máme v ruce všichni dostatečný výpočetní výkon, abychom dokázali rozumně numericky vyřešit základní situace a tomu se právě věnuje CFD. Čím složitější problém si vymyslíte, tím lepší počítač potřebujete, a pak přijdou k řeči i superpočítače. Abyste dostali trochu představu, tak videa v tomto článku byla vypočítána na mém pracovním počítači, který není úplně marný a zahráli byste si na něm i ty nejnovější hry. I přes to trval výpočet jedné 10sekundové simulace třeba celé dva dny.

Tak se nezdržujme a pojďme se podívat na ta videa. Na začátek jen krátká poznámka k použité geometrii. 3D model, který jsem nakreslil, vychází z lahve NRW. Všechny základní rozměry lahve jsou shodné s realitou, avšak hrany jsou ponechány ostré. Zaoblení hran například u dna, jak jej najdete v opravdové lahvi, nehraje klíčovou roli a už vůbec ne zde, kde se vám jen snažím předvést, jak plyn v lahvi teče. Průtok plynu je u všech simulací nastaven na 0,25 L/s, což je hodnota reálná a zároveň je zvolena tak, aby se dala snadno představit. Prostě kdyby všechno fungovalo zcela ideálně a plyny by se nemísili, tak k vypláchnutí půllitrové lahve, byste za těchto podmínek potřebovali pouhé 2 sekundy. Ve skutečnosti již za chvíli uvidíte, že vždy potřebujete násobně více.

Účelem těchto videí je vám lépe přiblížit, jak se opravdu plyny za takovýchto podmínek chovají. Abyste viděli, že výše zmíněné představy jsou daleko od pravdy. Výsledky s vaší stáčečkou a s vaším vybavením se budou lišit – například průtok plynu bude záležet na nastavení redukčního ventilu, jeho typu, nastavení stáčečky atd. Mechanismus, kterým se děje budou dít, zůstane však téměř stejný. Hlavní rozdíly budou v tom, jak dlouho bude proces u vás trvat.

Simulace #1 – Stáčečka a la Honza Kuruc v režimu proplachu

Čas v sekundách můžete na videích sledovat vlevo dole.
Pro lepší kvalitu videa ho otevřete přímo na YouTube.

A začneme rovnou od této varianty, o které jsme si již řekli, že není ideální. Situace zde je taková, že plyn proudí na videu zleva do stáčecí hlavy a odvod plynu (napravo, stáčecí hlava) je plně otevřen. Jak se sami můžete přesvědčit, tak proces je to velmi velmi neúčinný. Simulaci jsem ukončil po 352 sekundách (téměř 6 minut), kdy se v lahvi stále ještě nacházelo mezi 4-5 % kyslíku, což je žalostně nedostatečné. Důvodem je to, že víceméně jediný důvod proudění CO₂ do lahve je difúze (pomalý děj) a gravitace (malý rozdíl hustot). Navíc kyslík a dusík, které jsou v lahvi také musejí chtít odejít a musejí mít kudy. Jediná cesta jejich úniku je nahoru, a tak musejí jít nutně přímo proti CO₂, čímž se sním budou o to ochotněji mísit.

Simulace #2 – stáčečka s CO₂ přiváděným do lahve ke dnu

Trubička 1 cm ode dna

Druhou simulací je poměrně oblíbený model stáčečky, která přivádí CO₂ horem trubičkou či hadičkou až téměř ke dnu lahve. Ihned si můžete všimnout, že tento design je mnohem chytřejší. Tím, že se mírně těžší CO₂ přivádí až ke dnu, se v lahvi vytvoří jednosměrný tok, kdy CO₂ přichází „spodem“ a nechtěný vzduch odejde horem. Vstupující a vystupující plyny nejsou v přímém kontaktu, a tak je míšení omezeno. I tak si ale samozřejmě všimnete, že plyny se v lahvi mísí, a to poměrně výrazně. Důvod je ten, že CO₂ do lahve přichází poměrně velkou rychlostí a tok je turbulentní, tudíž jeho přirozenou vlastností je vířit, což podporuje míšení plynů. Simulace je ukončena ve 4 sekundách, kdy koncentrace kyslíku v lahvi klesla pod 1 %. To stále není ideální hodnota, která by stačila třeba profesionálům. Výsledek to ale vyloženě špatný není a pro domácí podmínky to může být adekvátní, pokud zajistíte, že ostatní kroky stáčení proběhnou dobře – například, že zazátkujete do pěny.  Dle přesného průtoku plynu ve vašem zařízení může stejný proces trvat kratší či delší dobu. Rozhodně ale vidíte, že je takový design výrazně lepší, než ten předchozí.

Simulace #3-6 – stáčečka s CO₂ přiváděným do lahve v různé výšce

Trubička 4 cm ode dna

Trubička 18 cm ode dna

Trubička 19,8 cm ode dna tam, kde začíná krk lahve

Trubička 21,5 cm ode dna - v krku lahve

Nejspíš vás napadne, jestli je nutné mít hadičku/trubičku CO₂ přivedenou až úplně ke dnu, nebo jestli by stačila jen krátká do půlky, nebo třeba jen do krčku lahve. Přesně to podchycují tyto simulace, které se liší tím, kde se nachází hrdlo trubičky s CO₂. Výsledek? Ten byste asi snadno tipnuli. Čím níže trubička je, tím lépe. Pokud máte trubičku někde mezi, tak se plyny v lahvi více promísí, tudíž účinnost proplachu klesá. Nicméně tak dlouho, dokud bude trubička dlouhá alespoň tak, že bude sahat po úroveň krku lahve, tak to není žádná tragédie. Důležité je, aby byl krk lahve vyhrazen pro nerušený odvod plynů a „nepral“ se v něm s plynem příchozím.

Graf průměrné koncentrace kyslíku v lahvi v závislosti na pozici trubičky ode dna. 

Jaké jsou tedy vhodné možnosti použití stáčečky?

Tak teď už máme trochu lepší představy o tom, jak plyny tečou a mísí se. Také víme, co je během tohoto procesu důležité. Teď si spolu tedy shrňme možnosti, jakými lze kyslík z lahve účinně dostat. Třeba i ty, které jsme ještě nezmínili. Stranou zcela ponecháme možnost, kterou jsem již diskutoval mnohokrát – tedy ono „modlíme se, že CO₂ padne na dno“, protože to, jak jsme si ukázali, dost dobře nefunguje. S nadsázkou by se dalo říci, že pokud děláte jen to, tak už rovnou profukovat nemusíte vůbec a lahev pouze natlakujte a plňte (, což také někteří dělají). Teď se ale podívejme na ty lepší možnosti v pořadí směrem k nejlepším.

Možnost  #1 – tlakování a vypouštění

Kurucova stáčečka - hlava.
Vlevo plyn, v pravo vývod (úkap), horem pivo.
Foto: Martin "Grádyš" Březa

První možností je jediná cesta, kterou lze Kurucovu stáčečku používat tak, abyste alespoň nějaký kyslík vypláchli. Na redukčním ventilu nastavíte třeba 2 bary a lahev natlakujete. Potom uzavřete přívod CO₂ a lahev vypustíte (odvodem). V lahvi je na počátku vzduch o atmosférickém tlaku, pokud lahev natlakujete na 2 bary (přetlak), tedy v lahvi bude nakonec 3 bary celkový tlak, tak v takovém plynu již bude obsah vzduchu (tedy i kyslíku) třetinový. Kyslíku je ve vzduchu nějakých 21 %. Po prvním cyklu tlakování-vypuštění bude v lahvi 1/3*21=7 % kyslíku, což je stále ještě hodně. Po druhém to bude 2,33 % atd. atd. Vypláchnout tedy takto lahev lze, avšak bude vám to trvat mnohem déle.

Teď ale pozor. Pokud jste skončili už po prvním kroku – neboli jste pouze na začátku natlakovali lahev pomocí CO₂ a pak rovnou plnili pivo, jako to řada lidí dělá. Tak jste sice snížili procentuální zastoupení kyslíku, ale vůbec jste pivu nepomohli vůči oxidaci. Pro rozpustnost plynu v kapalině je totiž klíčový takzvaný parciální tlak kyslíku a ten zůstane stejný do té doby, než tlak z lahve upustíte (on ten kyslík logicky neměl kam utéct, tudíž jste ho nikam nemohli propláchnout).

Kolik cyklů máte projít? To je otázka toho, jak moc chcete kyslík odstranit. Z praktického hlediska se asi málokomu bude chtít dělat více než 4 cykly – tak vám v lahvi zůstane 0.3 % kyslíku (stáčení při 2 bar). Pokud byste stáčeli pouze při 1 baru, tak po 4 cyklech byste skončili stále ještě s 1.3 %. To je samozřejmě mnohem lepší, než jak byste na tom byly bez žádné snahy. Jen pro představu: abyste se dostali na hodnoty požadované v průmyslu, museli byste provést cca 9-11 cyklů! Výsledky se samozřejmě zlepší, pokud byste použili vyšší tlak, ale dejte bacha na to, abyste ty lahve nerozstřelili. Nad 2 bary bych nechodil a pokud to chcete dělat lépe, budete se muset posunout k lepšímu způsobu provedení.

Možnost  #2 – výplach pomocí CO₂ trubičkou od spodu lahve

Stáčečka s trubičkou ke dnu.  Všimněte si nahoře
 trojcestného kohoutu pro plyn a pivo a jehlového
 ventilu na výstupu. Taková konfigurace je velmi
 vhodná. Dostupné např. z AliExpress. Nevýhodou
je, že stáčečka nemá vlastní stojan.

Jak jsme si řekli a ukázali, tak spoléhat na to, že CO₂ „padne“ na dno, není dobré. Mnohem lepší je ho přímo na dno přivést. S tímto principem operuje například oblíbená varianta stáčečky z Číny, která má trubičku sahající téměř ke dnu, a kterou se přivádí pivo i CO₂ na proplach. Oproti Kurucově stáčečce není až tak jiná a můžete si na tento princip stáčečku snadno vylepšit. Potřebujete jen vyměnit kohout pivního vedení za trojcestný kohout a dosáhnete v podstatě stejného výsledku (V diskuzi jsem se dozvěděl, že Kurucova stáčečka by měla mít všechny závity 1/4, vhodný trojcestný kohout můžete koupit za hubičku na AliExpress a když už v tom budete kupte i jehlový ventil na výstup stáčečky). CO₂ přivedete ke dnu a vzduch odejde hrdlem. Oba plyny se tedy mísí méně a proplach je tak mnohem efektivnější. To, co byste dosáhli předchozím způsobem až po několika cyklech tlakování-vypouštění, tak tady dosáhnete za několik sekund. Přesný čas závisí na konkrétní situaci, jako je průtok plynu atd. I tak se ale plyny stále budou trochu mísit, a tak ani tato varianta není dokonalá, i když pro domácí použití je vcelku adekvátní.

Další variantou s proplachem od spodu je tzn. BeerGun. Originál od Blichmann Engineering. Ta se ale nedá nazvat protilakovou stáčečkou, protože lahve se vůbec netlakují. Lahev se vypláchne pomocí oxidu uhličitého trnem od spodu a poté se stejným trnem plní pivem. Vzhledem k tomuto principu je nutné plnit velmi chladné pivo pod nižším tlakem a ideálně do vychlazených lahví. V opačném případě má pivo tendenci se velmi rozpěňovat. Někteří BeerGun úspěšně používají, avšak je mnohem více náročný na to, abyste našli přesné podmínky stáčení. Klasická protitlaková stáčečka je jak se lidově říká "blbuvzdornější", neboli je s ní dosažení dobrého výsledku snazší.

Možnost  #3 – evakuace

Naprosto nejlepší a nejúčinnější metodou je opakovaná evakuace lahve a napuštění CO₂. K tomu potřebujete vývěvu, což samozřejmě není něco, co se vám doma válí na stole. Nicméně všechny opravdu kvalitní stáčečky v pivovarech budou s evakuací pracovat. Vývěva je velmi široký pojem a existuje mnoho možných provedení. Ty se liší konstrukčně a i tím, jak dobré (hluboké) vakuum dosahují. Plyny se snadno mísí, a proto jsou předchozí metody pouze omezeně účinné. Při použití vývěvy se tento problém obejde tím, že vývěva vysaje z lahve v podstatě všechen plyn a lahev se pak už jen naplní pomocí čistého CO₂. Teoreticky by tedy stačil jeden cyklus evakuace-napouštění a jste zcela bez kyslíku. Žádná vývěva ale nevysaje zcela všechen plyn, tudíž v závislosti na použitém typu a ostatních podmínkách se často pro jistotu použijí alespoň 2 cykly. Po dvou cyklech dosáhnete takové kvality, jakou byste nedokázali ani proplachem po desítky vteřin pomocí předchozí metody. Tady už se bavíme o profesionální kvalitě a profesionálním balení, které zajistí dlouhou stabilitu piva vůči oxidačním vadám, což je něco, s čím bojuje i řada minipivovarů.

Vodní vývěva je jednoduchá, levná a dostupná.
(zdroj: internet)

To zní parádně, že? Jen škoda, že v domácích podmínkách to nepřipadá v úvahu, protože vývěvy jsou drahé a nevyplatí se nám. Nebo, ne? Ano, vývěvy, které by používali pivovary, jsou pro nás cenově nedostupné, ale existuje jedna jednoduchá a velmi levná vývěva, kterou si dovolit určitě můžeme. Dokonce byste si ji i mohli doma vyrobit – jmenuje se vodní vývěva. Možná jste ji někdy zahlédli během svých studií, kde se používá v laboratořích obvykle k vytvoření podtlaku pro filtraci. Vodní vývěva funguje tak, že voda proudí tenkou kapilárou a tím bokem přisává plyn. Taková vývěva sice nedosáhne tak nízkého tlaku jako její vznešenější kolegyně vývěvy, avšak oceníte to, že je naprosto jednoduchá a levná. Potřebujete pouze samotnou vývěvu, kterou koupíte za 200-300 Kč v laboratorních potřebách (třeba ZDE), a nějakou tu hadici, kterou vývěvu připojíte ke zdroji tlakové vody (vodovod, čerpadlo, atd.). 2-3 cykly s vodní vývěvou dosáhnete mnohem lepších výsledků, kterými se budete moci kvalitou balení piva téměř měřit s profesionály. Pokud jste vlastníkem Kurucovi stáčečky a rozhodli byste se pro takovouto modifikaci, tak postačí přidat na postranní kohout (přívod plynu) trojcestný kohout – k jednomu vývodu připojíte CO₂ a k druhému vývěvu.

Pokud se vám zalíbila možnost evakuace a chtěli byste pořídit vývěvu, ať už vodní nebo jinou, tak nemiňte Bonus 2 na konci tohozo článku, kde jsou rady na to – co pořídit a jak zapojit.

Jak dobrý proplach je dostatečný?

Musí být proplach zcela dokonalý? Kolik kyslíku můžeme v pivě tolerovat? To jsou všechno správné otázky, ale nemají nutně jednoznačnou odpověď.

Odpověď je například daná tím, co s daným pivem zamýšlíte. Čas a skladovací teplota jsou dva velké faktory, o čemž se můžete přesvědčit v následující tabulce. Nezapomeňte ale i na to, že každé pivo se chová jinak. Například v pivech postavených na chmelu, můžete negativní vlivy oxidace pozorovat ještě mnohem rychleji.

	Doba do projevení účinků oxidace
Množství vzduchu v headspace (mL / 330 mL lahev)	Skladování při 30 °C	Skladování při 6 °C
0,5	60	120
1,0	40	100
1,5	20	80
2,0	5	70

Tabulka převzata z: https://www.morebeer.com/articles/oxidation_in_beer

Jen doplním, že standard pivovarů (US) je dnes na 0,2 mL vzduchu v headspace (plynném prostoru lahve). Při nešetrné práci s domácí zátkovačkou na tom budete ještě daleko hůře než 2 mL. Bez proplachu se můžete pohybovat někde kolem těch 2. Jen bych rád upozornil, že i když budete zavírat do pěny, tak stále vaše pivo bylo s kyslíkem v kontaktu, pokud jste lahev předem dobře nevypláchli pomocí CO₂. Napouštěné pivo bude v kontaktu s obsahem lahve, tudíž se snažte alespoň, aby se co nejméně rozstřikovalo a vířilo. I tak ale ke kontaktu s kyslíkem dojde.

Abych ilustroval, jak dramatický vliv na to má kvalita designu zátkovačky, tak jsem pro vás vynesl následující graf.

V grafu jsou vyneseny úrovně obsahu kyslíku odpovídající objemům vzduchu z předchozí tabulky a vynesena data toho, jaká úroveň se dá očekávat od různých možností stáčečky v závislosti na počtu cyklů (varianta s proplachem pomocí trubičky ode dna, by byla někde mezi tlakováním a evakuacemi). Graf slouží pro představu toho, jak účinná varianta s evakuací je, a naopak jak neúčinné je pouze tlakování/odpouštění. Ne všechen kyslík ponechaný v lahvi před plněním pivem skončí ve finále pod zátkou, tudíž porovnání s hladinami kyslíku berte pouze orientačně. Nicméně pro představu účinnosti je to dostatečné.

Zpátky tedy k otázce, jak dobrý proplach je dost dobrý proplach.

Chcete nalahvovat jen proto, abyste si pivo ten samý večer otevřeli u televize? Pak se můžete na celou stáčečku vykašlat a opatrně si do lahve stočit pivo přes výčepní kohout. Chcete, aby vaše pivo vydrželo v lahvi v ideální kondici po dlouhou dobu (třeba i pár měsíců)? Pak byste se naopak měli snažit hodně o to, abyste všechny kroky stáčení provedli co možná nejlépe.

Ať už jsou vaše potřeby a úmysly jakékoliv, tak to neospravedlňuje nevhodně navrženou stáčečku, nebo její špatné používání. Méně kyslíku je vždycky lépe pro kvalitu vašeho piva, ať už se snažíte o cokoliv. Tím chci říci, že účelem protitlakového stáčení je nalahvovat pivo, tak aby se riziko oxidace významně snížilo. Pokud tohoto cíle nedosáhnete, tak jste si celý ten aparát pořizovali zbytečně. Na to mizerně nalahvovat pivo, nepotřebujete protitlakovou stáčečku. Takže ano, někteří z vás se mnou nemusí souhlasit a řeknou si, že na to jejich domácí, které za měsíc stejně vypijou, to nevadí. Já vám na to ale odpovím: tak proč vůbec stáčíte protitlakem? Jak jsme si v tomto článku ukázali: postarat se o naše pivo během stáčení lépe nám nezabere žádný čas ani snahu navíc. Pouze je potřeba používat dobré nástroje a používat je správně. A i když některé stáčečky, které se mezi domovarníky, ale i malými pivovarníky potulují, nejsou zrovna ideálně vymyšleny, tak úprava na mnohem lepší kvalitu není ani nikterak nákladná ani složitá. Často stačí jen přidat jeden trojcestný kohout a voila – jste úplně někde jinde.

Čímž jsme se dostali až na samý konec článku o teoretických aspektech protitlakového stáčení. Jako bonus jsem si ještě dovolil shrnout mnou doporučený design protitlakové stáčečky a jejího používání.

Dej Bůh štěstí!

Petr Novotný

BONUS 1

Dobrá stáčečka a jak ji poznat a používat (a třeba i vyrobit)

Jako první je potřeba se rozhodnout, jestli bude využita evakuace nebo proplach. Pojďme na proplach jako první, poněvadž je v domácích podmínkách mnohem častější. Vezmeme to hezky přímo od začátku až po zazátkování.

Pivo máte v kegu pod tlakem. Z kegu bude převedeno tlakem do lahve pomocí stáčecího zařízení (stáčečky). Abyste neztráceli říz a pivo se vám nerozpěňovalo, tak bude stáčecí tlak muset být vyšší než tlak, při kterém je pivo v sudu (neboli vyšší, než je rovnovážný tlak k vámi žádanému nasycení). Nemusíte se bát, během tohoto krátkého procesu se vám pivo nepřesytí. Na redukčním ventilu tedy musíte nastavit vyšší tlak, můžete začít třeba s 2 bary a podle potřeby doladit později. Plyn z tlakové lahve by měl vést do kegu a poté na CO₂ vstup stáčečky.

Prvním krokem je to, o čem pojednával celý tento článek. Odstranit z lahve co nejvíce kyslíku. K tomu by měl být CO₂ přiváděn trubičkou či hadičkou ke dnu lahve. Jediná praktická varianta je ta, že CO₂ sdílí stejnou přívodní trubičku s pivem a mezi pivem a plynem přepínáte pomocí trojcestného kohoutu. Nasaďte lahev na stáčečku. Měla by dobře těsnit. Proplach začnete tím, že otevřete trojcestný kohout do polohy pro plyn a otevřete výstup stáčečky, tak aby mohl plyn unikat hrdlem lahve a proplach započal. Mělo by vám stačit několik sekund (5-10) proplachu k tomu, abyste odstranili většinu kyslíku. Poté první uzavřete výstup stáčečky, čím plyn přestane proudit, avšak lahev bude pod tlakem.

Pak přichází plnění pivem. Otočte trojcestný kohout do polohy piva. Pivo by stále ještě nemělo proudit. Rychlost plnění budete totiž regulovat otevíráním výstupu stáčečky, tak aby bylo pivo neustále pod tlakem CO₂. Ostatně proto se o tom mluví jako o protitlakovém plnění – neboli plníme proti tlaku. Na mnoha stáčečkách naleznete na výstupu kulový kohout, který není k jemné regulaci vůbec vhodný. Vřele doporučuji ho vyměnit za ventil jehlový – ihned to oceníte. Po naplnění lahve (necháváme vždy prostor pro plyn, tak jak známe od komerčních piv cca 2-3 cm) proud piva opět zastavíme uzavřením výstupu stáčečky. Až pak uzavřeme trojcestný kohout s pivem. V tuto chvíli tedy máme naplněnou lahev a stále ve stáčečce pod tlakem.

Je čas lahev zazátkovat. Zkontrolujte, že všechny kohouty stáčečky jsou uzavřeny! Nechcete malovat strop. Upusťte přetlak výstupním kohoutem stáčečky. V ideálním případě máte výstup odveden například do sklenice a úkap, který nějaký nejspíš nevyhnutelně bude, můžete posléze vypít. Vyjměte lahev ze zátkovačky a okamžitě zazátkujte. Zazátkování by vám mělo trvat jen několik málo vteřin. Pro dobrou kvalitu je důležité zátkovat pivo do pěny, protože pěna vyžene a zpátky nevpustí vzduch, který by se nám mohl do lahve vrátit. Po odstranění lahve ze zátkovačky se pivo obvykle samo trochu rozpění, případně je potřeba získat cit tak, abyste pivo během napouštění rozpěnili tak akorát, abyste mohli zátkovat do pěny. V tom je celý trik. Rozpěníte příliš a ztratíte trochu nasycení a nenaplníte lahve celou. Rozpěníte málo a nebudete uzavírat do pěny. To prostě chce vyzkoušet a získat cit a cvik. To je celý základ. Další drobnosti odladíte po cestě – jako třeba to, že ať chcete nebo ne, tak trochu naděláte, tudíž je lepší plnit v prostoru, kde to nevadí, nebo je snadno omyvatelný.

Jediný rozdíl při práci se stáčečkou využívající evakuaci je v prvním kroku. CO₂ nemusí jít trubičkou ke dnu, protože bude plnit vzduchoprázdnou lahev. Stejně tak vývěva může být napojena na stranu stáčecí hlavy, tudíž zde se vyplatí mít trojcestný kohout na vývěvu a CO₂. Pivo pak přivádět samostatně trubičkou. Lahev evakuujte, pak naplňte CO₂ a postup jednou opakujte. Vše ostatní zůstává stejné. Při plnění evakuované lahve může tlak ve vedení plynu (tedy i v kegu) rychle klesnout. Je potřeba vyzkoušet pro vaše konkrétní řešením, jak moc velký je to problém, protože by vám to mohlo zbytečně rozpěňovat pivo. Jednoduše zkuste jednu lahev a pozorujte kolísání tlaku na redukčním ventilu. Pokud by to byl problém, tak se ještě vyplatí omezit průtok plynu do lahve třeba polouzavřeným jehlovým ventilem. Pokud byste stáčečku chtěli ještě vyšperkovat, tak můžete přidat měřák tlaku (podtlaku), abyste mohli monitorovat evakuaci.

Netvrdím, že jsou to jediné možné postupy, avšak jsou to ověřené postupy, které zajišťují kvalitu plnění, za kterou se nemusíte stydět a dopřejete svému pracně vyrobenému pivu péči, kterou si zaslouží.

BONUS 2


Dostupné vývěvy vhodné pro domácí použití a práce s nimy

V první chvíli jsem trochu podcenil váš zájem o variatu s evakuací, a tak jsem se rozhodl sem na konec doplnit krátké info.

Není totiž vývěva jako vývěva.

Začněme od oné vodní vývěvy, kterou jsem navrhoval původně. Ta je jednoduchá a levná. Pozor byste si měli dát na to, že občas při spouštění vody nebo rychlém tlakovém rázu se může stát, že místo sání vstříkne do systému vývěva trochu vody. Z toho důvodu je důležité, abyste vodu do vývěvy pustili jako první, nastavili průtok vody, na který již pak nešahejte. Změna průtoku vody je totiž nejčastějším důvodem náhlé změny tlaku vedoucí k tomuto problému. Po celou dobu stáčení mějte tedy vývěvu v chodu a evakuaci provádějte otevíráním kohoutu na stáčečce. Zároveň je vhodné pro jistotu osadit ještě pojistou lahev, jako je ukázáno na obrázku níže, která případnou vodu zachytí. Pojistnou lahev můžete buďto koupit, nebo vyrobit. Jedná se vlastně jen o nádobu s trubičkami napojenou na hadičky (v krajním případě vyrobíte i z větší zavařovací sklenice).

Klasické zapojení vodní vývěvy pro filtraci. Ve vašem případě bude
 filtrační aparatura (3, 4) nahrazena stáčečkou. (zdroj: internet)

Vodní vývěva má určitý minimální průtok vody, bez kterého nebude vůbec sát. Zvyšováním průtoku se zvyšuje sací síla – lepší podtlak a větší sací rychlost. Práci s vývěvou si předem vyzkoušejte a naučte se s ní manipulovat, pokud máte měřák tlaku, můžete pozorovat vliv průtoku vody na úroveň vakua. Jak správně někdo podoktnul, tak tímto způsobem zbytečně plýtváte vodu. Doporučuji tedy spotřebovanou vodu nějak smysluplně využít, případně nemusíte využít vodovodu, ale můžete vodu ve vývěvě cirkulovat čerpadlem. 

Všechny ostatní lepší vývěvy jsou dražší. Dejte si také pozor, abyste nekoupili příliš slabou vývěvu, která nedosáhne dobrého vakua. V české kotlině jsem v podstatě nenalezl žádné cenově dostupné řešení a kvalitní laboratorní vývěvy jsou otázkou několika málo desítek tisíc, což je pro domácí použití zbytečné. Na zahraničních webech se dají ale sehnat vhodné vývěvy za 50-100 USD, což už může být lákavé.

V podstatě jsou dva typy, které nás pro tyto účely zajímají – membránová či olejová vývěva. 

Membránová vývěva by byla úplně nejlepší, poněvadž snese i trochu eventuální tekutiny bez velké újmy. Problém je, že aby membránová vývěva dosáhla kvalitního vakua, musí mít alespoň dva stupně a více (dual stage, dual chamber). Takové jsou už poměrně drahé a ty kvalitní samozřejmě ještě více. Na internetu naleznete poměrně levné membránové pumpy (jako třeba tuto), které jsou vždy ale pouze single stage (jeden stupeň), tudíž nedosahují vakua, které bychom si představovali. Často se u nich uvádí vakuum jako "vacuum degree" např. -76 kPa, což znamená, že dokáže snížit tlak o 76 kPa. Atmosferický tlak je přibližně 100 kPa, tudíž dosažené vakuum by bylo 24 kPa. Neboli po jednom cyklu evakuace, byste se dostali na 24% vzduchu (tedy 5 % kyslíku), po dvou cyklech na 1 % kyslíku. Ještě je dobré vzít v úvahu, že skutečně dosažené vakuum bude o něco vyšší. Takže řekněme, že tato možnost je použitelná, ale není příliš efektivní, protože vakuum není příliš dobré. S vodní vývěvou byste měli dosáhnout lepších výsledků.

Olejová vývěva - nalevo olejová vana, vlevo motor.

Olejová vývěva (vacuum rotary vane pump) je další možností a na zahraničních webech je můžete sehnat za 50-100 USD, což není úplně mimo náš rozpočet (například takováto a jí podobné). Tato vývěva funguje na jiném principu a potřebuje vakuový olej (vacuum oil), ten obvykle musíte koupit zvlášť a s pumpou ho neposílají - na to bacha! Díky jinému principu vám na naše účely bohatě stačí single stage (jeden stupeň). Například vývěva z předchozího odkazu má specifikaci na 0,15 Torr (atmosferický tlak 760 Torr). To znamená, že po prvním cyklu s touto vývěvou zůstane v lahvi jen 0,02 % vzduchu (0,004 % kyslíku) a to je stále ještě jedna z nejobyčejnějších olejových – kvalitní laboratorní nemají problém s úrovní 10^-3 Torr. Ve skutečnosti to bude trochu více, ale už asi sami vidíte, že po 1-2 evakuací dosáhneme v podstatě perfektního stavu... Pokud se tedy rozhodnete pro menší investici, tak doporučuji tuto alternativu. Dejte si pouze pozor, aby se vám do vývěvy nedostala tekutina. Proto vřele doporučuji zapojit pojistnou lahev, stejně jako v případě vodní vývěvy. Pouze v tomto případě obráceně – tzn. dlouhá trubička v pojistné lahvi by měla být zapojena směrem ke stáčečce a krátká trubička nahoře v pojistné lahvi k vývěvě. V případě, že byste pak nasáli trochu piva, tak toto pivo skončí v pojistné lahvi a ne ve vývěvě. V případě proniknutí piva do vývěvy, vývěva ztratí svůj výkon a je potřeba pečlivě vypustit olej a vyměnit ho za nový. Olej z vodou se ale nemísí, a tak perfektní vypuštění a vyčištění nebude tak snadné.

Modifikace stáčečky Kuruc:

Trojcestný ventil na inerez.cz. Případně levná alternativa z Číny, která bude myslím více než stačit ZDE. Dále ještě můžete vylepšit výstupní kohout stáčečky na jehlový (třeba ZDE), který se mnohem snáze a jemněji reguluje. Neručím za správnost závitů, nicméně z diskuze vyplynulo, že Kurucova stáčečka má všechny závity 1/4.