Jak se vyrábí nízkoalkoholické a nealkoholické pivo?

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

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

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

• 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.