ŞEF LUCRĂRI DR. ING. DORIN POPA

UNIVERSITATEA ORADEA FACULTATEA DE PROTECŢIA MEDIULUI CATEDRA CEPA-TPPA

NOTE DE CURS

TEHNOLOGII FERMENTATIVE

CONTROL ŞI ANALIZĂ

BERE

Tehnologia fabricării berii

13.1. Materii prime

13.1.1. Orzul

Orzul este cereala consacrată ca materie primă, sub formă de malţ, utilizată la fabricarea berii. Orzul aparţine familiei GRAMINEAE, genului HORDEUM, speciei HORDEUM VULGARE L, cu două covarietăti: HORDEUM VULGARE L HEXASTICHON (care cuprinde soiuri de orz cu şase rânduri de boabe pe spic, însămânţate toamna, ceea ce face ca orzul să fie denumit orz de toamnă sau simplu „orz”) şi HORDEUM VULGARE DISTICHON (care include soiuri de orz cu două rânduri de boabe pe spic, însămânţate de obicei primăvara, de unde provine denumirea de orz de primăvară sau „orzoaica”). Din H. VULGARE DISTICHON fac parte soiurile europene de orz, tradiţionale pentru fabricarea malţuiui pentru bere.

Orzul cu şase rânduri de boabe pe spic are boabele mai neuniforme ca mărime, cu învelişul mai gros, un conţinut mai ridicat în proteină, dă malţuri cu randament în extract mai scăzut.

Orzoaica are boabe mai uniforme ca mărime, mai mari decât orzul, cu înveliş mai fin, cu conţinut în proteine mai scăzut, dă malţuri bine solubilizate şi cu randament mare în extract.

Deoarece soiul de orz are o mare influenţă asupra calităţii malţuiui, există o permanentă preocupare pentru crearea prin inginerie genetică a unor soiuri noi de orz cu calităţi tehnologice îmbunătăţite, îndeosebi care să dea malţuri cu activitate enzimatică ridicată, cu capacitate mare de solubilizare, dar care să corespundă şi din punct de vedere agronomic.

Cele mai renumite soiuri cultivate astăzi sunt: Alexis (german), Blenheim, Optic, Chariot (englezeşti), Dekada, Krona, Maresi, Marina (germane), Prisma (olandez), Krystal, Rubin, Orbit (cehe), Volga (francez).

în S.U.A. se cultivă soiurile Robust, Excel, Marex, Azura.Aprecierea calităţii tehnologice a orzului pentru bere se face după criterii

stabilite, în Europa, de Comitetul pentru orz al EBC şi anume: producţia la hectar, uniformitatea boabelor, conţinutul în proteină, randamentul în extract al malţuiui obţinut din orz, conţinutul în azot total şi solubil al malţuiui, friabilitatea malţuiui, activitatea diastatică, vâscozitatea şi conţinutul în befa-glucani în mustul de laborator, gradul de fermentare a mustului de laborator.

în România, în 1996, sunt promovate în cultură următoarele soiuri de orz de toamnă: Adi, Andra, Dana, Kelibia, Laura, Productiv şi următoarele soiuri de orz de

‘Contribuţie la subcapitolele 13.3.1.5; 13.3.1.7; 13.3.2.3; 13.3.3.1; 13.3.4.1.primăvară: Aura, Farmec, Turdeana, Tremois. Ponderea în cultură o au soiurile de orz cu şase rânduri de boabe pe spic.

Compoziţia chimică a orzului pentru bere este prezentată în tabelul 13.1,

Tabelul 13.1

Cu privire la componentele orzului se fac următoarele precizări:- UMIDITATEA ORZULUI la recoltare variază între 12 şi 20%, în funcţie de modul de

recoltare şi clima la recoltare;- AMIDONUL - principalul component chimic - este localizat ca granule în celulele

endospermului. Granulele de diferite mărimi au o structură lamelată, semi- cristalină, constând din straturi concentrice formate pe un spot. Structura este stricată când granula absoarbe apă, se umflă şi, la cald, componentele ei chimice gelati- nizează. Din punct de vedere chimic, granula este formată din 17-24% amiloză, 74-81% amilopectină şi 2% alte substanţe (lipide polare, substanţe proteice, substanţe minerale);

- CELULOZA este localizată aproape în exclusivitate în învelişul bobului, insolubilă în apă şi nehidrolizabilă de enzimele din malţ. în orz are rol structural în pereţii celulari din înveliş. Nu are rol în calitatea berii;

- HEMICELULOZEIE şi gumele sunt substanţe de structură a pereţilor celulelor endcspermului, dar şi a celor din înveliş. Hemicelulozeie sunt insolubile în apă, dar hidrolizabiie cu enzime ce se acumulează în malţ, hidrolizarea lor ducând la permeabiîizarea pereţilor endospermului. Spre deosebire de hemiceluloze, gumele sunt solubile în apă la cald, dând soluţii vâscoase. Hemicelulozeie şi gumele au aceeaşi structură, dar au greutăţi moleculare diferite. Conţinutul variază cu gradul de coacere al orzuiui şi cu condiţiile climatice de cultură;

- GLUCIDELE cu moleculă mică, zaharoză şi rafinoza, sunt prezente în embrion şi în stratul aleuronic iar în endosperm maltoza, fructoza şi glucoza; servesc la nutriţia embrionului, inclusiv la începutul germinării;

-SUBSTANŢELE CU AZOT pot varia cantitativ foarte mult cu soiul şi cu condiţiile pedo-climatice de cultură, dar orzul pentru bere, îndeosebi pentru obţinerea malţului şi

a berilor blonde, trebuie să le conţină între 9 şi maximum 11,5% s.u. Deşi din cantitatea de proteine dintr-un orz numai 1/3 trec în bere, ele au o foarte mare influenţă asupra calităţii berii, influenţând culoarea, plinătatea gustului, însuşirile de spumare, caracteristicile spumei, aroma berii şi stabilitatea ei eoloidală. Din totalul substanţelor cu azot din orz, 92% sunt proteine (gluteline 30%, prolamină 37%, globuline 15% şi albumină 11%). Conţinutul în proteine scade în timpul fabricării

Compoziţia chimică a orzului pentru bere

Compusul Conţinutul mediu, %s.u.'Amidon 63-65

Zaharoză 1-2

Zaharuri reducătoare 0,1-0,2Alte zaharuri 1Gume solubi le 1-1,5Hemiceluloze 8-10

Celuloză 4-6Lipide 2-3Proteină brută (Nx6,25): 8-11

- aibumine 0,5- globul ine 3,0- hordeină 3-4- glutel ină 3-4

Aminoacizi ş i pept ide 0,5Acizi nucleici 0,2-0,3Substanţe minerale 2

Alte substanţe 5-6

malţului şi a berii, datorită hidrolizei enzimatice sau a coagulării.în proporţie de 8% substanţele cu azot din orz sunt produse de hidroliză a

proteinelor inclusiv aminoacizi liberi. Conţinutul în substanţe cu azot al orzului influenţează randamentul în extract al viitorului malţ. între cei doi indici există urmă-toarea relaţie:

Formula de calcul pentru preestimarea extractului în funcţie de conţinutul în azot (N% din substanţa uscată a orzului) şi greutatea a 1000 boabe (G în g) este următoarea:

E = A-A,7 • A/ + 0,1 • G [%], (13.1)în care: A este o constantă relativă în funcţie de soiul de orz;

- LIPIDELE sunt prezente în orz, în special în stratul aleuronic şi în embrion, în cea mai mare măsură ca trigliceride ale acizilor: stearic, oleic, linoleic şi linolenic. Cea mai mare parte din lipide rămân nemodificate la maiţificare şi la brasaj. Sunt insolubile în apă şi se elimină cu borhotul. Lipidele hidrolizate la maiţificare şi la brasaj servesc pentru nutriţia embrionului şi a drojdiei. în cantitate mare, în bere, au efect negativ asupra spumei berii şi stabilităţii aromei aceteia;

- POLIFENOLII sunt reprezentaţi de acizi fenolici simpli până la polifenoli înalt polimerizaţi. Prezintă importanţă atât pentru fiziologia bobului la germinare cât şi asupra unor însuşiri ale berii (culoare, spumare, stabilitatea eoloidală şi gustul berii). Concentraţia în polifenoli creşte cu cât coaja este mai groasă. Orzul este singura cereală care conţine autocianogene;

- SUBSTANŢELE MINERALE în proporţie de circa 35% sunt reprezentate de fosfaţi, 25% de silicaţi şi circa 20% de potasiu (exprimat ca oxid). Existenţa în proporţie mare a fosfaţilor este foarte importantă, desfăşurarea unor procese metabolice în fiziologia bobului la germinare şi a drojdiei la fermentare fiind condiţionată de participarea fosfaţilor. Fosfaţii formează cele mai importante sisteme tampon în must şi în bere;

-ORZUL CONŢINE CANTITĂŢI IMPORTANTE DE VITAMINE (în mg/kg orz): vitamina B-,, 5,72; vitamina B2, 1,32; acid pantotenic, 6,60; colină, 9,90; vitamina B6, 3,52; biotina, 0,13; vitamina PP 59,40; acid folie, 0,59; vitamina E, 36,52; caroten, 0,44. Sunt esenţiale pentru o serie de procese metabolice la germinare şi la fermentarea mustului; sunt o sursă bogată de vitamine pentru bere, mărindu-i valoarea nutritivă a acesteia;

- BOBUL MATUR DE ORZ CONŢINE O SERIE DE ENZIME, în cantităţi mici, care îi sunt necesare întreţinerii activităţii vitale.

EVALUAREA ORZULUI. Este necesară deoarece calitatea orzului determină, în mare măsură, calitatea malţului şi a berii precum şi randamentele de fabricaţie.

Orzul se evaluează senzorial, fizic, chimic şi biologic.Evaluarea senzorială este foarte importantă în aprecierea orzului. Ea constă

în examinarea:- mirosului, care trebuie să fie curat, proaspăt de paie; un miros de

mucegai, de pământ, indică o depozitare necorespunzătoare care poate avea consecinţe negative asupra capacităţii de germinare;

- umidităţii orzului, care poate fi estimată indirect prin comportarea unei probe de boabe ţinute în mână: boabele trebuie să curgă uşor, iar dacă boabele se lipesc de mână, orzul are umiditate mare;

-culorii şi strălucirii: orzul trebuie să aibă o culoare deschisă, strălucitoare, uniformă, de pai. O culoare verzuie denotă recoltare prematură, iar cea brună

Conţinutul în proteină brută al orzului , %

9-10 10-12 12-13 >13

Randamentul în extract preest imăt al malţului

79,0-78,0 77,5-77,0 76,5-74,0 74,0-70,0

denotă o recoltare pe timp umed, care ar putea produce orz cu sensibilitate la apă ridicată;

- aspectul învelişului: învelişul trebuie să prezinte riduri fine, ceea ce denotă un înveliş fin, un bob care va da un malţ cu randament în extract ridicat. Un înveliş cu câteva riduri grosiere este un înveliş gros, care conţine o cantitate mare de polifenoli şi substanţe amare;

- purităţii masei de boabe: masa de boabe să fie pe cât posibil lipsită de corpuri străine;

-formei şi mărimii boabelor: boabele trebuie să fie mari, pline. Cu cât boabele sunt mai mari, conţinutul în proteine este mai scăzut. Forma bobului depinde în principal de soiul de orz.

Se mai determină:- boabele sparte, provenite din timpul recoltării, care trebuie să fie în

procent foarte scăzut, deoarece ele creează probleme tehnologice şi microbiologice;

- boabele încolţite (orzul pregerminat), care pot fi prezente în masa de orz recoltat pe timp foarte umed şi cald. Un astfel de orz nu trebuie utilizat, deoarece germinează neuniform;

- boabele atacate de insecte sau de fungi fac ca lotul de orz să nu corespundă pentru malţificare.

Evaluarea fizică se face pe baza următorilor indici:- uniformitatea orzului. Suma în % a orzului de calitatea I şi a ll-a (orz

malţificabil) trebuie să fie:- minimum 85% la orzul de calitate medie;- minimum 90% la orzul fin;- minimum 95% la orzul de calitate excepţională;

-greutatea a 1000 de boabe, calculată la substanţa uscată, care dă relaţii asupra randamentului în extract; se calculează numai pentru boabele întregi de orz (din 100 g orz se îndepărtează boabele sparte şi străine a căror greutate se scade din 100). Valorile sunt:

- valori normale, 38-40 g;- valori limită, 30-45 g;

- greutatea hectolitrică, care variază între 68 şi 75 kg. Dă relaţii asupra conţinutului în amidon;

- farinozitatea, determinată prin examinarea secţiunii bobului, care trebuie să fie de minimum 80%.

Evaluarea chimică , la recepţia orzului, constă în determinarea umidităţii şi a conţinutului în proteine.

Evaluarea biologică se face pe baza următorilor indici:- capacitatea de germinare, care reprezintă procentul de boabe vii

(determinate prin colorare cu săruri de tetrazoliu), capabile să germineze şi să se transforme în malt; capacitatea de germinare trebuie să fie de minimum 98%;

- energia de germinare, care arată procentul de boabe de orz care germinează, în condiţii normale, după 3 şi 5 zile. Energia de germinare după 5 zile trebuie să fie:

- minimum 95% la orzul de calitate medie;- minimum 98% la orzul de bună calitate;- peste 98% la orzul de calitate excepţională;

Energia de germinare după trei zile trebuie să fie apropiată de cea de după cinci zile;

- sensibilitatea la apă a orzului, care este determinată ca diferenţă între energia de germinare stabilită la germinarea a 100 boabe de orz înmuiate cu 4 mL

apă şi cea la care înmuierea se face cu 8 mL apă. Din acest punct de vedere, un orz este considerat: puţin sensibil la apă când diferenţa este sub 10%, uşor sensibil la apă între 11 şi 25 %, sensibil la apă între 26 şi 45% şi foarte sensibil la apă la peste 45%. Sensibilitatea la apă are importanţă pentru alegerea metodei de înmuiere şi a umidităţii la care trebuie să ajungă prin înmuiere.

13.îr2. Hameiul

Este o materie primă utilizată la fabricarea berii în vederea conferirii gustului amar plăcut şi a aromei caracteristice de hamei. La fabricarea berii se foloseşte, din planta de hamei, numai inflorescenţa femelă, conul de hamei, care conţine, ca substanţe specifice, substanţele amare şi uleiurile eterice. Utilizarea hameiului la fabricarea berii creşte stabilitatea biologică şi fizico-chimică a berii, îmbunătăţeşte stabilitatea spumei berii şi contribuie la limpezirea naturală a berii în decursul procesului tehnologic.

Conurile de hamei se recoltează la maturitatea tehnologică. După durata de vegetaţie, soiurile de hamei se împart în soiuri timpurii, semitimpurii, semitârzii şi târzii. Pentru acelaşi soi, atingerea maturităţii tehnologice a conurilor depinde de condiţiile climatice ale anului de recoltă. Recoltarea începe între mijlocul şi sfârşitul lunii august şi durează circa 14 zile.

Conurile de hamei la recoltare au o umiditate de 75-80% şi pentru a putea fi depozitate pe durata unui an, până la noua recoltă, ele se usucă, reducându-se umiditatea la 8-12%. Uscarea se face prin convecţie cu aer cald, cu temperatura de maximum 60°C, în uscătoare cu bandă sau cu grătar.

Hameiul uscat se presează, cu ajutorul preselor hidraulice, în baloţi de 80-150 kg, în acest mod micşorându-se volumul ocupat de hamei şi evacuând din masa de conuri cea mai mare parte din aer, mărind în acest fel durata de păstrare a hameiului. Baloţii de hamei sunt ambalaţi în ţesătură din fibre de iută sau sintetice. în instalaţia de ambalare, hameiul poate fi sulfitat, prin ardere de sulf în camere speciale (0,5-1,2 kg/100 kg hamei), dioxidul de sulf având rol de antioxidant şi dezinfectant. După sulfitare, dioxidul de sulf este înlăturat cu un curent de aer proaspăt. Depozitarea şi transportul baloţilor cu hamei se face în spaţii uscate, iluminate artificial şi răcite, temperatura de depozitare optimă fiind de 0...2°C. în depozitul de hamei, baloturile se aşază pe paleţi, în stive de 3-4 rânduri, cu înălţimea de 2,6-3,4 m şi cu distanţe între ele pentru o bună circulaţie a aerului rece.

Compoziţia chimică a conului de hamei este dată în tabelul 13.2.

în compoziţia conului intră substanţe comune vegetalelor şi substanţe specifice plantei de hamei, concentrate în „granulă de lupulină” şi anume răşinile amare şi uleiurile eterice, substanţe care dau valoare tehnologică a conurilor.

Compuşii caracteristici cei mai valoroşi sunt răşinile amare care, după solubili- tatea în diferiţi solvenţi şi după capacitatea de a forma săruri cu acetatul de plumb, au compoziţia menţionată în figura 13.1,a.

Solubilitatea a-acizilor amari este relativ redusă în must. Ea creşte cu creşterea pH-ului şi a temperaturii; ia fierberea mustului cu hamei, a-acizii trec în IZO a-acizi care sunt mai solubili şi sunt responsabili de amăreala berii. Cohumulomul este cel mai uşor izomerizat şi are cea mai mare contribuţie la gustul amar al berii. Prin oxidare şi polimerizare a-acizii amari se transformă în a-răşini moi care au numai 33% din puterea de amărâre a a-acizilor amari.

a-Acizii amari sunt compuşii chimici cei mai importanţi în fabricarea berii şi se prezintă sub forma a cinci homologi (fig.13.1, B.)

Procesele de oxidare şi polimerizare au loc în cursul depozitării hameiului, cu atât mai intens cu cât temperatura de depozitare este mai ridicată şi durata depozitării este mai lungă. Produsele de oxidare ale a-acizilor amari conţin un nucleu cu cinci atomi de carbon (de exemplu humulinona şi abeo-izohumulonul), au o capacitate de amărâre slabă, dar au importante însuşiri de formare şi stabilizare a spumei. Acizii amari sunt optic activi şi dau săruri insolubile cu acetatul de plumb, proprietăţi utilizate la determinarea lor prin metoda polarimetrică şi, respectiv, metoda gravimetrică (Wolmer) sau conductometrică.

p-Acizii amari diferă ca structură prin înlocuirea grupării OH de la C3 cu un radical izopentil. p-Acizii sunt foarte puţin solubili în must, solubilitatea crescând cu pH-ul mustului. Prin oxidare conduc la p-răşini moi solubile şi mai amare ca a-răşinile moi. Pierderea în potenţialul amar al unui hamei, prin învechirea sa, depinde de raportul între a-acizii amari şi p-acizii amari din acel hamei. p-Acizii amari nu sunt optic activi şi nu formează săruri cu acetatul de plumb.

Tabelul 13.2Compoziţia chimică a conurilor de hamei uscat, % (după Heyse)

CompusulRaportat la hamei

uscatRaportat la substanţa

uscată a hameiuluiApă 10-12 -

Răşini totale 12-21 14-23

- din care: a-acizi amari 4-21 4,5-11fracţ iunea p 6-9 7-10

- din care: p-acizi amari 3-6 3,5-7răşini tar i 2-3 2,3-3,5

Uleiur i eter ice 0,5-2,5 0,6-2,8Hidrat i de carbon 4-9 4,5-10Proteine 11,5-20 13-22Celuloză 10-17 11-19Pol i fenol i 4-14 4,5-16Substanţe minerale 7-11 8-12Lipide şi cerur i Până la 3 Până la 3,4Acizi graşi 0,05-0,2 0,06-0,22

Fracţiuneainsolubilă în

hexan(răşini tari)

Fracţiunea solubilă în

hexan (răşini moi)'

__________AR

SUBSTANŢELE PRECIPITABILE CU ACETAT DE PLUMB

_____________JL____________SUBSTANŢE CARE NU PRECIPITĂ

CU ACETAT DE PLUMB

- A-ACIZI AMARI CARE FT-ACIZI AMARI:INCLUD: • LUPULON

• HUMULON • COLUPUTON

• COHUMULON • ADTUPULON• ADHUMULON - HULUPONE• POSTHUMULON ACIZI HUMICÎ

• PREHUMULON - RĂŞINI MOI NECARACTERIZATE

a

bFig. 13.1. Compoziţia hameiului:a - compoziţia răşinilor totale din hamei; b - homologii a-acizilor amari

Hamei

Extracţie cu metanol şi eterciietiiîc, ia rece

▼Răşini totale

Extracţie cu hexan

Valoarea amară = a-acizi amari +fracţiunea (3

9(13.2)

Acizii amari prin oxidare se pot degrada cu formare de acizi humulinici şi acid valerianic, acesta din urmă dând hameiului oxidat un miros asemănător cu cel de brânză.

Substanţele amare au însuşiri bacteriostatice, inhibând dezvoltarea anumitor microorganisme în must şi în bere.

Răşinile tari sunt formate prin oxidarea substanţelor amare şi sunt reprezentate de xantohumol (GAMA-răşina), eta-răşină ((provenită din (3-răşini moi) şi delta-răşina (provenită din a-răşini moi). Capacitatea lor de amărâre este slabă şi conţinutul lor într-un hamei poate servi drept criteriu de învechire a hameiului. Un hamei cu peste 15% răşini tari nu mai trebuie utilizat la fabricarea berii.

Valoarea amară a unui hamei proaspăt se poate calcula cu formula lui Wolmer:

Pentru caracterizarea hameiurilor vechi, Kolbach a stabilit următoarea formulă:

.. , „ 100-Vfl-0,4 BVALOAREA AMARA = ----------------,-------------------------------(13.3)

100-2,2 Bîn care: VA este valoarea amară după Wolmer; B - proporţia de răşini tari faţă de răşinile totale -15.

Actualmente, hameiurile se caracterizează prin valoarea amară universală (UBW) după metoda Schur.

Uleiurile esenţiale dau hameiului şi berii aromă caracteristică. Sunt constituite din circa 200 compuşi chimici care se grupează în hidrocarburi terpenoide (70-75%) şi compuşi cu oxigen (25-30%). Kunze dă o clasificare a substanţelor ce intră în compoziţia uleiurilor eterice (fig. 13.2).

O importanţă deosebită o are mircenul foarte volatil şi uşor oxidabil, care conferă berii o aromă dură, spre deosebire de (3-cariofilen, humulen şi p-farnesen care dau aroma fină de hamei. Uleiurile eterice sunt antrenabile cu vapori de apă, elimi- nându~se în mare măsură la fierberea mustului.

Polifenolii din hamei, localizaţi în codiţă, ax şi bractee sunt substanţe cu complexităţi diferite: fenoli monomeri, polifenoli monomeri (flavone, catehină şi antociano- geni), bi- şi triflavani până la polifenoli cu indice mare de polimerizare şi o reactivitate mai mare decât cei din malţ. Polifenolii cu indice înalt de polimerizare sunt implicaţi în formarea tulburelilor în bere. Polifenolii cu moleculă simplă contribuie la capacitatea reducătoare a unei beri.

Evaluarea hameiului se face senzorial şi prin determinarea substanţelor amare, în analiza senzorială a conurilor de hamei (bonitarea

Uleiuri esenţiale din hameihameiului) se utilizează metodele standard ale „European Hop Producers

Commision”, metode care evaluează prin puncte următoarele însuşiri ale hameiului: puritatea probei (1-5 puncte pozitive = pp); gradul de uscare (1-5 pp), culoarea şi luciul (1-15 pp), forma conului (1-15 pp); lupulina (1-30 pp), aroma (1-30 pp), dăunători, seminţe (1-15 puncte negative = pn), tratamente necorespunzătoare (1-15 pn).

După punctajul obţinut hameiul este:- de calitate inferioară, sub 60 puncte;- de calitate medie, 60-66 puncte;- de calitate bună 67-73 puncte;- de calitate foarte bună, 74-79 puncte;- hamei premium, peste 80 puncte.

Determinarea conţinutului în substanţe amare constă, de obicei, în determinarea conţinutului de a-acizi amari (conductometric, spectrofotometric sau prin alte metode) sau în stabilirea, în condiţiile simulării unei fierberi cu hamei, a valorii amare universale (UBW).

VARIETĂŢILE DE HAMEI. Cunoaşterea varietăţilor de hamei prezintă importanţă pentru comerţul cu hamei, diferitele varietăţi având preţuri diferite, precum şi pentru modul de hameiere a mustului. Se disting varietăţi de hamei pentru amăreală (hameiuri „amare”) şi varietăţi de hamei pentru aromă (varietăţi de „aromă”). Varietăţile „amare” au un conţinut mai ridicat în a-acizi amari, până la 10%, şi o aromă mai slabă şi mai puţin fină decât varietăţile de aromă caracterizate de conţinuturi mai scăzute în a-acizi amari dar de o „aromă” intensă şi plăcută. Varietăţile de „aromă” se comercializează la preţuri mai mari decât varietăţile „amare”. în tabelul 13.3 sunt date caracteristicile unor varietăţi de hamei europene, prestigioase.

Tabelul 13.3

Fig. 13.2. Uleiurile esenţiale din hamei

Caracteristicile unor varietăţi de hamei

Varietatea Aroma, 1-30 puncte a-Acizi amari , %1 2 3

Varietăţ i de aromă: 25 4,8

Hersbrucker Spat 26 3,2Tettnanger 26 4,8Spalter 26 5,1Perle 25 6,9Hii l ler Bit terer 25 6,0

Uleiuri esenţiale din hamei

PRODUSE DIN HAMEI. Produsele din hamei au apărut ca o soluţie pentru înlăturarea unor dezavantaje ale utilizării conurilor de hamei ca atare (dificultăţi în depozitare şi transport; instabilitatea conţinutului în substanţe cu valoare tehnologică, hameiul fiind sensibil la oxidări; neomogenitatea hameiului în conuri care face mai dificilă dozarea hameiului). Din considerente economice, după 1960 producerea şi utilizarea preparatelor din hamei s-a extins mult încât, în 1992, producţia mondială de bere s-a obţinut utilizând: 20% conuri de hamei, 30% extracte de hamei, 40% pelleţi şi 10% produse izomerizate. S-a diversificat mult şi tipul produselor comercializate din hamei (fig. 13.3).

PELLEŢII ŞI PULBERILE NORMALE, denumite adesea „tip 90”, se obţin prin: destrămarea baloţilor cu conuri de hamei uscat la 7-9% umiditate, îndepărtarea impurităţilor dure (metale, pietre etc), răcirea la -35°C şi măcinarea în particule de 1-5 mm. în cazul producerii pudrelor, hameiul măcinat se ambalează în ambalaje impermeabile la aer, sub vid şi cu impreganarea de gaz inert (C02 sau azot). In cazul producerii peileţiior, hameiul măcinat este granulat într-un granulator şi transformat în mici cilindri-pelleţi. Pelleţii se ambalează sub vid în atmosferă de gaz inert. în pelleţi tip „90”, raportul între substanţele amare, uleiurile eterice şi polifenoli este acelaşi ca şi în conurile de hamei.

PELLEŢII ŞI PULBERILE CONCENTRATE (îmbogăţite) conţin 45-75% din greutatea hameiului iniţial, îndeosebi granule de lupulină. Cele mai cunoscute produse sunt cele „tip 45”. Pentru obţinerea lor din masa de conuri uscate sunt îndepărtate impurităţile dure, conurile sunt măcinate blând, la temperatura de -35°C, în particule de circa 0,15 mm. Hameiul măcinat este cernut pentru a se îndepărta particulele mai grosiere provenite din ax şi bractee. Pulberea îmbogăţită în granule de lupulină este ambalată sub vid (se obţin pulberi îmbogăţite) sau se supune granulării şi formării peileţiior îmbogăţiţi. Pelleţii sunt ambalaţi într-un ambalaj cu patru straturi şi cu o barieră de aluminiu pentru a fi impermeabili pentru oxigen.

PELLEŢII IZOMERIZAŢI sunt produse ce conţin substanţe amare izomerizate. Se utilizează în scopul creşterii randamentului de izomerizare a a-acizilor amari la fabricarea berii, deci la creşterea gradului de utilizare a unui hamei. Pelleţii izomerizaţi se obţin din pelleţi „tip 90”. Se preferă utilizarea unui hamei bogat în a-acizi amari, ce se transformă în pulbere în care se amestecă 1-3% oxid de magneziu, care catalizează izomerizarea, apoi pulberea se granulează. Pelleţii obţinuţi se ambalează şi se menţin în camere la temperatura de 50°C până are loc izomerizarea a 95-98% din a-acizii amari

Tabelul 13.3 (continuare)1 2 3

Varietăţ i amare:Northern Brewer 22 9,0Brewer Gold 17 7,8Record 23 4,9Orion 24 6,4

din hamei. Utilizarea peileţiior izomerizaţi în locul peileţiior „tip 90”, din aceeaşi varietate de hamei, creşte gradul de utilizare a hameiului cu circa 60%. întrebuinţarea peileţiior izomerizaţi scade timpul de fierbere a mustului, micşorează costul hameiului şi al energiei.

NormaliL 1Pelleţi şi pulberi I1Pudre

1

îmbogăţiţi tip 45

______;

Cu solvenţiorganici• etanol• hexan• cloruri de

metilen

Cu C03

• CO; lichid la presiunea de 70 bar

♦ C02 supercritic la >150 bar

Y JProduse convenţionale Extracţie cusolvent sau C02

Pelleţi izomerizaţiÎncălzire în mediu

alcalin 1Extract izomerizat

tProduse obţinute prin procedee mecanice

1Produse obţinute

prinextracţie

Conuri de hamei 1

Diferite produseizomerizate

Fig. 13.3. Clasificarea principalelor produse din hamei

Pelletii izomerizaţi sunt denumiţi pelleţi „stabilizaţi”, deoarece potenţialul amar al hameiului este protejat faţă de deteriorări în timpul depozitării. Pelleţii izomerizaţi sunt utilizaţi îndeosebi pentru hameierea târzie a mustului în vederea asigurării aromei.

Extracte din hamei. Răşinile din hamei şi uleiurile eterice au caracter hidrofob şi pot fi extrase cu solvenţi organici. Cu ajutorul solvenţilor sunt extrase substanţele amare, în principal a-acizii amari, fără a fi transformaţi. în trecut s-au utilizat solvenţi organici de tipul: metanol, hexan, clorură de metilen, tricloretilenă etc. Aceşti solvenţi creează probleme prin:

-existenţa în extract a unor urme (câteva părţi per milion) de solvenţi consideraţi toxici;

- emisiunea de hidrocarburi clorinate în atmosferă, care creează probleme sub aspect ecologic.

Astăzi, extractele de hamei se obţin utilizând pentru extracţie alcoolul etilic şi C02-ului critic sau supercritic.

EXTRACTELE DE HAMEI ÎN ETANOL se obţin astfel: hameiul în conuri se amestecă într-un şnec cu alcool etilic de 90°C, amestecul este pompat într-o moară de măcinare umedă şi apoi într-un extractor, soluţia alcoolică ce părăseşte extractorul - miscela - care conţine toate substanţele utile din hamei este concentrată într-un concentrator cu

mai multe trepte de concentrare, rezultând extractul concetrat brut. într-o coloană specială, alcoolul etilic este eliminat complet cu ajutorul aburului; coloana lucrează la un vid de 120 mbar, ceea ce asigură o temperatură de evaporare de 60°C. în aceste condiţii, în extract rămân cea mai mare parte din uleiurile eterice şi a-acizii amari (numai o foarte mică parte din a-acizii amari izomerîzează).

Extractul etanolic are următoarea compoziţie, în % masice: răşini totale 91%, a-acizi 42%, IZO a-acizi 1%, răşini tari 11% (din răşinile totale), uleiuri eterice 4%, taninuri în urme, nitraţi circa 100 mg/100 g şi cupru circa 200 mg/kg.

EXTRACTELE DIN HAMEI CU C02 se bazează pe proprietăţile de solvent ale C02-ului, când acesta este adus în condiţiile de lichid sau fluid supercritic. Extractele cu C02 sunt actualmente cel mai mult folosite în industria berii. Dioxidul de carbon capătă proprietăţi de solvent în cazul în care, prin comprimare, este adus la o densitate de 0,9-1,0 kg/dm3, asemănătoare lichidelor. Punctul critic pentru C02 este la 73,8 bar şi +31 °C. Punctul triplu pentru C02 este la 5,19 bar şi -56,66°C. între cele două puncte, C02 este lichid; la condiţii de presiune şi temperatură mai ridicate decât ale punctului critic C02, denumit supercritic, este un fluid (amestec lichid-gaz).

EXTRACTELE CU C02 LICHID (SUBCRITIC) se obţin în instalaţii speciale ce au în alcătuirea lor un extractor, o instalaţie pentru comprimarea C02-ului, schimbătoare de căldură pentru evaporarea C02-ului şi reîntoarcerea lui în circuit. Extracţia este mai intensă când se utilizează hameiul sub formă de pelleţi. Temperatura de extracţie variază la diferite procedee între 7 şi 20°C. Solubilitatea maximă a a-acizilor amari este la +7°C. Presiunile utilizate variază între 45 bar şi 60-70 bar, în funcţie de temperatură. Necesarul de C02

lichid este de 20 kg C02 lîchid/kg hamei. Dioxidul de carbon lichid realizează o extracţie foarte selectivă, extractele fiind lipsite de răşini şi taninuri.

EXTRACTELE CU C02 SUPERCRITIC se obţin la regimuri de presiune de 150-300 bar şi la temperaturi variind între 32 şi 100°C (fig. 13.4). Extractul obţinut la 150 bar şi la35.. .40°C este asemănător cu cel obţinut cu C02 lichid. C02-ul supercritic are capacitate de dizolvare mai mare decât C02-ul lichid, ceea ce face ca timpul de extracţie să fie mult mai scurt. Extracţia cu C02 supercritic este mai puţin selectivă, extractele conţinând mai multe răşini tari, taninuri, apă sau ceruri (tabelul 13.4).

L

Tabelul 13.4Comparaţie între extractele obţinute cu C02 lichid şi C02 supercritic

CompusulExtracţie cu9

CO2 supercritic CO2 l ichid% masice

Răşini totale 77-98 80-98a-Acizi amari 27-41 35-553-Acizi amari 43-53 25-35Uleiuri eterice 1-5 3-10Răşini tari 5-11 0Taninuri 0,1-5 0-2Apă 1-7 0-2Grăsimi şi ceruri 4-13 0-8

Cu C02 supercritic se pot obţine, prin extracţie fracţionată la diferite presiuni, produse bogate într-un anumit component. Astfel, la presiuni de 120 bar sunt solubile îndeosebi uleiurile eterice şi se poate separa o fracţiune bogată în acestea şi cu foarte puţine răşini, utilizată în cantităţi mici, la sfârşitul fierberii cu hamei, pentru intensificarea aromei de hamei. La presiuni mai mari se obţine o fracţiune bogată în a şi (3-acizi, utilizată la fierberea mustului cu hamei, iar la presiuni peste 150 bar se poate obţine o fracţiune foarte bogată în a-acizi, utilizată la obţinerea extractelor izomerizate de hamei. Extractele cu C02 sunt foarte sărace în nitraţi, metale grele şi sunt lipsite de pesticide.

EXTRACTELE IZOMERIZATE DE HAMEI sunt obţinute intens, mai ales după apariţia extractelor cu C02 supecritic. Sunt fabricate astăzi următoarele tipuri de extracte izomerizate:

- extracte răşinoase izomerizate;- extracte izomerizate postfermentaţie;- extracte de hamei reduse.EXTRACTUL RĂŞINOS IZOMERIZAT se obţine din extract cu C02 lichid sau

supercritic, amestecat în condiţii controlate cu o substanţă alcalină şi încălzit blând pentru a se produce transformarea a-acizilor în IZO-a-acizi. Randamentul de conversie este de 95-98%. Stabilitatea extractului răşinos izomerizat este mai mică decât a extractului răşinos cu C02, dar poate fi asigurată prin depozitare la rece. Produsul este lichid şi reprezintă o soluţie

Fig. 13.4. Schiţa unei instalaţii de obţinere a extractelor de hamei cu CO2 supercritic:1 - extractor; 2 - pompă pentru CO2 lichid; 3 - schimbător de căldură pentru încălzirea CO2 lichid până la 31,2°C; 4-supapă de expansiune; 5-schimbător de căldură pentru încălzirea C02 care trece în stare gazoasă; 6-separator în care se separă extractul de hamei de C02 gazos; 7 - agregatul pentru lichefierea C02

L

de săruri de sodiu sau potasiu a IZO-a-acizilor amari. Extractul

izomerizat se utilizează sub forma de soluţie 2-5% în apă distilată sau demineralizată, pentru a evita formarea de săruri insolubile de Ca şi Mg care dau tulbureală.

EXTRACTUL IZOMERIZAT POSTFERMENTAŢIE se poate utiliza sub formă de soluţie apoasă adăugată în berea matură înainte de filtrare. Aceste extracte se obţin din extracte de hamei cu C02, care au o foarte bună puritate (conţin numai a- şi p-acizi amari şi uleiuri eterice), fiind lipsite de compuşi care interferează cu izomerizarea. Datorită înaltei purităţi a extractelor supuse izomerizării, extractele izomerizate obţinute nu mai contribuie la apariţia defectului de supraspumare a berii, ca vechile extracte obţinute cu clorură de metilen. Extractele izomerizate postfermentare aduc în bere numai substanţe amare; de aceea, prin ele trebuie să se asigure numai 20-60% din unităţile de amăreală din berea finită.

EXTRACTELE DE HAMEI REDUSE sunt produse realizate şi utilizate după 1976. Utilizarea lor are drept scop obţinerea berilor stabile la lumină, chiar în cazul ambalării în sticle incolore, precum şi pentru îmbunătăţirea spumei şi aderenţei. Extracte de hamei redus se obţin prin reducerea extractelor izomerizate. Există trei clase de acizi amari reduşi: Rho-/zo a-acizi (au gruparea cetonică din catena de la C4 redusă), tetrahidroizo a-acizi (au reduse dublele legături din catenele laterale de la C4 şi C5) şi hexahidroizo a-acizi (au şi gruparea cetonică şi cele două duble legături din catenele laterale reduse). Toţi aceşti IZO a-acizi reduşi sunt amari. Produsele se comercializează ca soluţii alcaline în apă sau propilenglicol. Produsele au concentraţii în acizi amari de 5-40%; soluţiile se conservă bine la 20°C. Aceste extracte se pot adăuga în orice stadiu al procesului tehnologic. Recomandat este să se prepare o soluţie 1-2% acizi amari în apă demineralizată şi să se adauge înainte sau după prefiltrarea berii.

Utilizarea unuia sau altuia dintre produsele de hamei se face având în vedere următoarele criterii:

- instalaţia de fierbere existentă într-o fabrică (în care să existe separator de borhot din hamei, Rotapool etc.);

- existenţa unui depozit de hamei corespunzător produsului;- produsele din hamei mai deosebite necesită forţă de muncă de

calificare înaltă;- tradiţia;- costul mai mic;- creşterea calităţii berii.Gradul de utilizare a substanţelor amare, din diferite produse de hamei,

este următorul: conuri de hamei 31%, pelleţi standard 35%, extract cu C02 36%, pelleţi izomerizaţi 53%, extracte răşinoase izomerizate 50%, izoextracte 90%. Costul relativ al IZO a-acizilor amari din bere, proveniţi din diferite produse de hamei, poate fi considerat ca fiind de : conuri de hamei, 100, pelleţi standard, 99, extract cu C02,115, pelleţi izomerizaţi, 72, extract răşinos izomerizat, 99 şi izoextract, 79.

13.1.3. Apa

Este a doua materie primă principală, pe lângă malţ, care influenţează profund calitatea berii. în fabricarea berii apa intră în mare proporţie în compoziţia produsului, dar este într-un mod sau altul utilizată în fiecare dintre operaţiile proceselor tehnologice de obţinere a malţului şi a berii. Consumul de apă pentru obţinerea a 1 hL de bere variază între 8,5 şi 13,5 hl, în funcţie de

mărimea fabricii, înzestrarea tehnică, tehnologia utilizată şi gradul de reutilizare al apei. Dat fiind costul ridicat al apei şi implicarea lui în preţul de cost al berii, sunt necesare măsuri de economisire a apei cu păstrarea severă a igienei şi calităţii berii. în tabelul 13.5 sunt date valorile consumului de apă în fabricarea berii.

Apa conţine în medie 500 mg/L săruri, în mare parte disociate. Sărurile şi ionii din apă, din punct de vedere ai fabricaţiei berii, se împart în inactivi (NaCI, KCi, Na2S04 şi K2S04) şi activi, care sunt acele săruri sau ioni care interacţionează cu sărurile aduse de malţ şi influenţează în acest mod pH-ul plămezii şi al mustului.

Totalitatea sărurilor de calciu şi de magneziu din apă formează duritatea totală, exprimată în grade de duritate:

1° duritate = 10 mg CaO/L apă.După duritatea totală, apele pot fi caracterizate aşa cum se prezintă în

tabelul 13.6.

Duritatea totală este formată din duritatea temporară sau de carbonaţi {dată de conţinutul în carbonaţi şi bicarbonaţi) şi din duritatea permanentă sau de sulfaţi (dată de sărurile de calciu şi magneziu ale acizilor fixi). Sărurile şi ionii care dau cele două componente ale durităţii se împart în ioni şi săruri care, în plămadă, contribuie la creşterea pH-ului şi ioni şi săruri care contribuie la scăderea pH-ului:

-la scăderea pH-ului contribuie ionii de Ca2+ şi Mg2+ şi sărurile de calciu şi magneziu cu acizii minerali tari (sulfuric, clorhidric, azotic);

- la creşterea pH-ului contribuie bicarbonaţii de calciu şi magneziu şi carbonaţii şi bicarbonaţii alcalini.

Cele mai importante procese biochimice şi fizico-chimice care au loc în timpul obţinerii berii sunt influenţate de modificări ale pH-ului, majoritatea

Tabelul 13.5Consumul de apă la fabricarea berii (Kunze)

OperaţiaConsumul, hL

apă/hL bereConsumul optim, hL

apă/hL bereCondiţ ionare materi i pr ime 0,16-0,26 0,13Secţ ia de fabricaţ ie 1,05-3,11 1,53Fermentare pr imară 0,44-0,70 0,34Fermentare secundară 0,50-0,80 0,39Fi l t rare 0,46-0,76 0,37Tragere la st ic le 1,79-2,86 1,40Traqere la butoaie 0.56-0,90 0,44Umplere containere 0,48-0,77 0,38Distr ibuţ ie 0,37-0,59 0,29Aer comprimat 0,45-0,71 0,35Răcire ^ 0,32-0,51 0,25

Recuperare C0 2 0,70 0,55

Tabelul 13.6Clasificarea apelor după duritatea totală

Caracterul apei Duritatea, °D

Nivelul ionilor alcalino-pământoşi/L apă

Apă foarte moale 0-4 0-1,45Apă moale 4,1-8 1,45-2,80Apă moderat dură 8,1-12 2,89-4,3Apă relat iv dură 12,1-18 4,33-6,40Apă dură 18,1-30 6,49-10,8

Apă foarte dură Peste 30 Peste 10,8

acestor procese necesitând un pH mai scăzut. Astfel, prin realizarea unui anumit pH în plămadă şi în must este influenţată activitatea enzimelor la brasaj, extragerea substanţelor polifenolice din malţ, solubilizarea substanţelor amare din hamei, formarea tulburelii la fierbere etc. Prin influenţa pe care o au ionii şi sărurile din apă asupra însuşirilor senzoriale ale berii, apa contribuie în mare măsură la fixarea tipului de bere. De altfel, principalele prototipuri de bere produse în lume îşi datorează în mare măsură caracteristicile compoziţiei saline a apelor utilizate la obţinerea lor, aşa cum rezultă din tabelul 13.7.

Tabelul 13.7

Pentru a caracteriza mai bine apa utilizată la fabricarea berii s-a introdus noţiunea de alcalinitate remanentă sau necompensată, care reprezintă acea parte a alcaiinitătii totale a unei ape care nu este compensată de acţiunea ionilor de calciu şi magneziu din apa respectivă. Se calculează cu formula:

Alcalinitatea remanentă = (alcalinitatea totală-duritatea de la calciu +0,5 duritatea de la magneziu)/3,5

Pentru obţinerea berilor de culoare deschisă, de tip Pilsen, este necesar ca alcalinitatea remanentă a apei utilizate să nu depăşească 5°D, corespunzătoare unui raport dintre duritatea temporară şi cea permanentă de circa 1:3,5. Pentru apele cu alcalinitate remanentă mai mare este necesară corectarea lor.

Asupra calităţii berii au influenţă şi alţi ioni prezenţi în apă:- ionii sulfat în cantitate de peste 400 mg/L, care dau berii un gust

„uscat” şi amăreală intensă nespecifică;- clorurile în concentraţii de până la 200 mg/L, care dau berii un gust

dulceag mai plin;-fierul şi manganul în concentraţii de peste 1mg/L, care influenţează

negativ activitatea drojdiei, culoarea şi fineţea gustului berii;- silicaţii la concentraţii mari influenţează negativ activitatea drojdiei.

Acţiune toxică asupra drojdiei au în concentraţii mari, care şi cuprul, plumbul şi staniul;

- zincul în concentraţii până la 0,15 mg/L, care stimulează multiplicarea drojdiei şi fermentaţia;

- nitraţii la concentraţii de peste 40 mg/L, care inhibă activitatea drojdiei.

Sub aspectul microbiologic, apa utilizată la fabricarea berii (ca materie primă, pentru spălarea ambalajelor, spălarea drojdiei, igienizarea utilajelor)

Compoziţia apelor de brasaj folosite la obţinerea unor beri reprezentative^"■"-^Tipul de bere

Pilsen Miinclen Dortmund Viena

Indicatorul mmol/L °D mmol/L °D mmol/L °D mmol/L °DDuritatea totală 0,28 1,6 2,63 14,

87,35 41,3 6,87 38,6

Duri tateatemporară

0,23 1,3 2,53 14,2 2,99 16,8 5,50 30,9

Duri tateapermanentă

0,05 0,3 0,10 0,6 4,36 24,5 1,37 7,7

Duri tatea de Ca 0,18 1,0 1,89 10,6

6,53 35,7 4,06 22,8Duri tatea de Mg 0,10 0,6 0,75 4,2 0,82 4,6 2,81 15,8Alcal ini tatearemanentă 0,16

0,9 1,89 10,6 1,01

5,7 3,9322,1

Reziduul de evaporare, mg/L

51 284 1110 948

SO*', mg/L 5,2 9,0 290 216

CL, mg/L 5,0 1,6 107 39

trebuie să îndeplinească condiţiile pentru apa potabilă.TRATAREA APEI în vederea corectării ei sub anumite aspecte implică:- corectarea durităţii apei;- îndepărtarea unor ioni cu acţiunea negativă în fabricarea berii;- purificarea microbiologică.CORECTAREA DURITĂŢII APEI. Este necesară pentru a aduce caracteristicile

apei dintr-o anumită sursă la caracteristicile specifice obţinerii unui anumit tip de bere. Dat fiind efectul negativ al alcalinităţii apei asupra culorii berii dar şi a altor însuşiri, corectarea constă în: decarbonatarea apei (prin fierbere, cu ajutorul laptelui de var, cu schimbători de ioni), demineralizarea apei (cu schimbători de ioni, electroosmoză, osmoză inversă sau electrodializă) sau prin modificarea naturii sărurilor din apă (tratarea cu acizi). Cele mai utilizate metode sunt cele de decarbonatare cu schimbători cationici sau lapte de var.

DECARBONATAREA APEI CU CATIONIŢI necesită instalaţii de dimensiuni relativ mici, care se pot automatiza, asigurând o dedurizare controlată, dirijată după utilizarea apei. Se utilizează cationiţi slab acizi care reţin Ca şi Mg din bicarbonaţi. Apa se încarcă cu COz şi este necesară aerarea în vederea îndepărtării dioxidului de carbon agresiv. Schimbătorii cationici puternic acizi reţin ionii de Ca, Mg, Na din sărurile lor cu acizii tari şi încarcă apa cu acizi care trebuie neutralizaţi sau reţinuţi pe unanionit.

Demineralizarea apei se realizează prin trecerea succesivă a apei pe straturi din cationiţi şi anioniţi.

Demineralizarea apei se poate face şi prin folosirea osmozei inverse prin care se îndepărtează cationii şi anionii din apă, în funcţie de însuşirile membranei folosite. Pentru buna funcţionare a instalaţiei se recomandă o prefiltrare a apei pentru a preveni colmatarea membranelor şi tratarea apei cu H2S04, cu îndepărtarea C02 eliberat cu Ca(OH)2 sau folosirea de filtre cu marmură spartă.

La demineralizarea apei se recurge pentru pregătirea apei folosite la utilizarea anumitor preparate din hamei; pentru corectarea apei utilizate în alte scopuri, inclusiv la brasaj, apa demineralizată se cupajează cu apa brută în proporţii necesare.

DECARBONATAREA CU LAPTE DE VAR SATURAT are loc la rece, necesită stabilirea foarte exactă a cantităţii de Ca(OH)2 astfel încât să transforme Ca(HC03)2 şi Mg (HC03)2 în compuşi insolubili (0aCO3 şi Mg (OH)2 şi să lege C02 liber), fără a crea un exces de alcalinitate. Dedurizarea prin această metodă dă rezultate bune pentru ape la care duritatea de Mg este sub 3°D. Prin dedurizarea cu Ca(OH)2 se realizează şi o dezinfectare a apei, sunt precipitaţi concomitent ionii de Fe, Mn şi impurităţile organice; se poate realiza astăzi în instalaţii cu o treaptă sau cu două trepte, conducând la alcaiinităţi remanente diferite, în apa tratată. Procedeele au cost readus.

îndepărtarea unor ioni cu acţiune negativă. Aceasta se referă la:-îndepărtarea nitraţilor; când sunt în concentraţii ridicate, se poate face

cu schimbători de ioni;-îndepărtarea fierului; când este prezent în apă în concentraţii peste 1

mg/mL, se face prin trecerea apei prin filtre cu substanţe oxidante care contribuie la formarea Fe(OH)2 insolubil.

PURIFICAREA MICROBIOLOGICĂ. Se poate face prin: clorinare (cu clor sau dioxid de clor), ozonizare, tratare cu radiaţii U.V., filtrare sterilizantă (cu filtre cu lumânări sau membrane), oxidare anodică. Una dintre cele mai simple

metode este ciorinarea, dar cantitatea de clor rezidual trebuie să fie foarte scăzută, deoarece la concentraţii de 1 pg/L dă reacţii cu fenolii din apă formând clorfenoli, substanţe care la concentraţii de peste 0,015 pg/L dau un gust de „medicament” berii la a cărei fabricaţie s-a utilizat apa.

Dioxidul de clor (CI02) are activitate bactericidă mai puternică decât clorul şi nu formează clorfenoli.

13.1.4. înlocuitori de malti

Prin înlocuitori de maiţ se înţeleg produsele cu conţinut ridicat de glucide, produse care au un echipament enzimatic sărac sau sunt lipsite de echipament enzimatic. înlocuitorii de malţ pot conţine cantităţi mai mari de substanţe cu azot sau pot fi lipsiţi de astfel de substanţe. înlocuitorii de malţ pot înlocui malţul în proporţie variabilă (10-50%, foarte rar mai mult). Utilizarea înlocuitorilor este determinată în mare măsură de avantaje economice şi în mai mică măsură de avantaje de ordin calitativ (obţinerea de beri de culoare foarte deschisă sau cu un gust mai plin).

Tipuri de înlocuitori. Există o mare varietate de produse care pot fi utilizate ca înlocuitori. înlocuitorii se pot clasifica după starea lor (solizi şi lichizi) şi după gradul lor de prelucrare (cereale nemalţificate, produse rafinate, siropuri etc.).

ÎNLOCUITORII SOLIZI. Din această categorie fac parte: cereale nemalţificate (porumb, orez, orz, sorg, grâu), cereale prelucrate hidrotermic (cereale expandate, fulgi de cereale, cereale micronizate), produse rafinate (amidon de porumb, de grâu), zahăr cristalizat cu diferite grade de rafinare.

înlocuitorii lichizi. Sunt siropuri de zahăr cum ar fi: zahăr invertit, sirop de zahăr, siropuri din cereale negerminate (porumb, orz, grâu) şi siropuri din malţ verde sau din malţ uscat (cunoscute şi sub denumirea de „malţ lichid”).

Compoziţia chimică a unora dintre cei mai utilizaţi înlocuitori solizi este dată în tabelul 13.8.

Tabelul 13.8

Cei mai utilizaţi înlocuitori solizi sunt porumbul, orezul şi orzul, înlocuitorii lichizi, care conţin glucide fermentescibile, se pot utiliza îndeosebi pentru creşterea capacităţii de producţie în anumite limite, fără investiţii suplimentare ia instalaţiile de brasaj. Compoziţia chimică a înlocuitorilor lichizi este dată în tabelul 13.9.

Tabelul 13.9

Compoziţia chimică a principalilor înlocuitori de malţCompusul Grişuri de

porumbAmidon de

porumbBrizură de

orezGrişuri din

sorgApă, % 12-14 12-13 12-13 11-13Extract, % din s.u. 87-91 101-103 93-95 91-93Proteine, % din s.u. 7-9 0,04 8-9 10-11Lipide, % din s.u. <1 0,05 0,05 0,07Substanţe minerale, % din s.u.

0.7 0,1 0,09 0,09

Temperatura de gel i f icare a amidonului , °C

65-75 62-70 65-80 68-76

Compoziţia chimică a unor înlocuitori de malţ lichizi, % s.u.

înlocuitorul Extract

Glucoza

Fruc-toză

Zaharoză

Maltoză+

maltotrioză

Glucidenefermentes-

cibileZahăr sol id 102 0 0 100 0 0Zahăr invert i t 84 50 50 0 0 0Sirop de porumb-HG (cu conţ inut r idicat de glucoza)

82 43 0 0 37 20

Sirop de porumb-HM (cu conţ inut r idicat de maltoză)

82 3 0 0 42 25

Aer

Apă

l _

Aer |

Aer cald

înmuierea orzului la 15-20°C/36-48 ore, spălare şi

dezinfectare

■►Germinare 17-25°C/4-6 zile

Orz germinat (malţ verde)

Malţ finit

13.2. Tehnologia malţului

Malţul, principala materie primă utilizată la fabricarea berii, este un semifabricat obţinut prin germinarea în condiţii industriale, controlate a orzului sau orzoaicei şi uscarea malţului verde rezultat. Malţul este în egală măsură o sursa de substanţe mai complexe sau mai puţin complexe cu rol de substrat şi o sursă de enzime, îndeosebi hidrolitice, care, prin acţiunea lor asupra substratului, determină, în fabricarea mustului de bere, formarea extractului. întreaga fabricare a malţului are în vedere acest dublu rol al malţului.

Tehnologia de fabricare a malţului este prezentată în figura 13.5.

13.2.1. Condiţionarea orzului>

Această operaţie constă în precurăţirea, curăţirea şi sortarea orzului. în situaţii deosebite âe impune uscarea orzului şi depozitarea lui în vederea maturării.

PRECURĂŢIREA ORZULUI are în vedere îndepărtarea impurităţilor cu dimensiuni mai mari sau nrîăî mici decât bobul de orz (fragmente de spic, paie, bucăţi de lemn, metal, pietre, nisip, pământ etc). Precurăţirea se face cu tarare aspiratoare şi cu electromagneţi.

CURĂŢIREA ORZULUI se realizează cu triorul. Curăţirea constă în îndepărtarea impurităţilor de formă rotundă (boabe de alte plante şi boabe sparte de orz) care, având aceeaşi grosime ca bobul de orz, nu au putut fi îndepărtate la precurăţire.

Orz brut

ICondiţionare• Precurăţire• Curăţire• Sortare oe calitate

Depozitare pentru post- maturare şi învingerea

repausului germinativ

■►Uscare• la 50*60°C• la 60-80°C

1Răcire şt degerminare T

TDepozitare pentru maturare

Fig. 13.5. Schemă tehnologică de fabricare a malţului

SORTAREA ORZULUI pe calităţi este necesară deoarece masa de boabe de orz este neomogenă. Boabele de diverse grosimi absorb apa cu viteze diferite şi au o compoziţie diferită. Prin sortare pe calităţi, după grosimea bobului, se poate obţine un malţ omogen calitativ şi care să aibă un randament în extract mai mare. Sortarea orzului se face cu sortatoare cu site cilindrice sau cu site plane, pe patru calităţi:

- calitatea I, boabe cu grosimea peste 2,8 mm;- calitatea a ll-a, boabe cu grosimea peste 2,5 mm;- calitatea a lll-a , boabe cu grosimea peste 2,2 mm;- calitatea a IV-a, boabe cu grosimea sub 2,2 mm.La fabricarea malţului pentru bere se utilizează numai orzul de calitatea

I şi a ll-a (denumite împreună sortimentul sau uniformitatea acelui orz), orz care se înmoaie pe calităţi.

Depozitarea orzului este necesară pentru:- postmaturarea orzului proaspăt recoltat şi învingerea repausului de

germinare;-asigurarea unui stoc de orz matur necesar unei funcţionări normale a

fabriciide malţ.

Postmaturarea orzului după recoltare necesită o depozitare de 4-9 săptămâni, în această perioadă orzul iese din „repausul de germinare" şi atinge energia germinativă maximă. Repausul de germinare, fenomen natural de protejare a speciei care împiedică amorsarea germinării boabelor pe spic, este constituit din: repausul fundamental şi sensibilitatea la apă.

Repausul fundamental se datorează prezenţei în bobul de orz proaspăt recoltat a unor inhibitori (cumarina, acizi fenolici) localizaţi în coaja bobului. Se datorează, de asemenea, insuficienţei de glutation redus, a cisteinei, a fitohormonilor, substanţe implicate în sinteza de proteine sau în activarea unor sisteme enzimatice absolut necesare creşterii embrionului.

Sensibilitatea la apă a orzului reprezintă sensibilitatea embrionului faţă de o înmuiere prea puternică a bobului când se face simţită asigurarea unei cantităţi suficiente de oxigen la nivelul embrionului. Sensibilitatea la apă este influenţată de caracteristicile climatice ale anului de cultură (creşte în anii cu temperaturi scăzute, cu multe precipitaţii şi umiditate relativă ridicată a aerului în perioada de maturare a bobului), de soiul de orz şi de gradul de contaminare cu microorganisme a orzului.

Scurtarea repausului de germinare fundamental se poate face prin metode fizice precum uscarea orzului în curent de aer cald cu temperatura de 40...50°C sau prin îndepărtarea învelişului bobului prin abraziune. în ţările în care legislaţia sanitară o permite se poate face tratarea orzului la înmuiere sau la germinare cu acid giberelic. Sensibilitatea la apă a orzului se poate reduce prin înmuierea în apă cu adaos de 0,1% apă oxigenată, îndepărtarea cojii prin abraziune, dar mai ales prin metode speciale de înmuiere.

Depozitarea orzului necesar unei producţii fluente a fabricii de malţ sa face în siloz care se dimensionează pentru depozitarea unei cantităţi de orz corespunzătoare obţinerii a minimum 30% din producţia anuală a fabricii de malţ.

Orzul destinat fabricării malţului trebuie să-şi păstreze, după recoltare, viabilitatea. în timpul depozitării bobul respiră, consumă din substanţa sa

uscată, elimină prin respiraţie C02, apă de transpiraţie şi căldură. Intensitatea respiraţiei depinde de umiditatea orzului şi de temperatura de depozitare (tabelul 13.10).

Tabelul 13.10

Respjrpţia bobului de orz trebuie redusă la minim în timpul depozitării, pentru a reduce la minim pierderile de substanţă uscată din bob şi pentru a reduce căldura formată prin respiraţie şi apa de transpiraţie, factori care intensifică respiraţia. Orzul se poate depozita, cu pierderi minime prin respiraţie şi cu cheltuieli minime de întreţinere, când umiditatea lui este de 14-15%. La recoltarea mecanică şi în anii cu multe precipitaţii în perioada de recoltare, umiditatea poate fi de până la 20-25%. Timpul de depozitare a orzului până la prelucrare scade mult cu creşterea umidităţii lui (tabelul 13.11). Orzul cu umiditate ridicată nu trebuie depozitat la temperaturi peste 18°C. Deoarece, după recoltare, în ţările cu climat temperat, temperatura ambiantă permite depozitarea orzului la temperaturi de 20...25°C, este necesară scăderea umidităţii orzului prin uscare artificială sau depozitarea la rece a acestuia.

Tabelul 13.11

Uscarea orzului se face în uscătoare cu aer cald: uscător pentru orz; uscător pentru malţ, uscare în siloz; uscare în uscător sub vid. Uscarea orzului trebuie să se facă la temperaturi care să nu afecteze viabilitatea bobului. Temperatura de uscare trebuie să fie cu atât mai scăzută cu cât umiditatea iniţială a orzului este mai ridicată (tabelul 13.12).

După uscare, orzul este răcit la o temperatură cu 5°C peste temperatura ambiantă. Pentru uscarea orzului în uscătoare cu funcţionare continuă este necesar un consum de aer cald de circa 1500 m3/t şi h, necesarul de căldură pentru uscare de la 20% la 16% este de 65 000-70 000 kcal/h, iar consumul de energie de 2,5 kWh/t, în cazul în care parametrii aerului exterior sunt o umezeală relativă de 75% şi tempera-tura de 15°C. în cazul uscării orzului în uscătorul de malţ, pentru scăderea umidităţii de la 20% la 15%, este necesar un consum de 45 000 kcal/t, un consum de aer de 4000 m3/t şi un consum de energie de 7kWh/t. în aceste condiţii, uscarea unei şarje de orz durează 8 ore.

Uscarea orzului se face şi în silozuri amenajate, dotate cu instalaţie de încălzire a aerului şi de transport al aerului cald (SukaSilo), în care se insuflă în treimea inferioară aer cu temperatura de 40°C, în cantitate de 1500 m3/t şi h. După uscare, trecerea de aer rece prin masa de orz uscat duce la uniformizarea umidităţii în întreaga masă.

Depozitarea la rece a orzului este o alternativă de depozitare temporară , în

Durata maximă de depozitare a orzului (în zile) în funcţie de umiditatea orzului şi de temperatura de depozitare

Conţinutul în

tapă al

Temperatura orzului, °C

5 10 15 20 25 30

24 14 9 5 4 - -

22 23 13 8 6 - -

20 42 20 14 9 - -

18 130 43 20 16 7 3

16 Fără limită

150 50 30 17 914 Fără

limităFără limită

180 100 60 32

Tabelul 13.11

vederea eşalonării uscării unor cantităţi mari de orz achiziţionat, sau poate fi o metodă în sine de depozitare, deoarece depozitarea la temperaturi scăzute reduce viteza reacţiilor metabolice, micşorează în acest mod pierderile prin respiraţie, reduce dezvoltarea fungilor şi bacteriilor precum şi a eventualelor insecte prezente în masa de orz. Creşterea duratei de depozitare cu scăderea temperaturii de depozitare este prezentată în tabelul 13.13.

Tabelul 13.13

O instalaţie performantă pentru conservarea la rece a orzului este instalaţia Granifrigor, construită de Compania Sulzer Escher-Wyss.

Depozitarea se face la temperaturi sub 15°C, temperaturi care protejează foarte bine orzul faţă de dezvoltarea insectelor. Aerul răcit este insuflat în celula silozului pe la partea inferioară şi zona răcită avansează progresiv de la partea inferioară a celulei până ajunge în stratul superior de orz.

MODIFICAREA ORZULUI LA DEPOZITARE. La depozitarea orzului are loc o micşorare a greutăţii masei de orz datorită pierderilor prin respiraţie şi prin evaporare de apă. Pierderile cele mai mari sunt în prima lună după recoltare, apoi ele se micşorează, după cum urmează: în primul trimestru 1,3%, în trimestrul II 0,9%, în trimestrul III 0,5%, iar în trimestrul IV de 0,3%. Orzul ce urmează a fi depozitat trebuie să aibă umiditatea de 12% pentru ca pierderile să fie mici.

în timpul depozitării orzului trebuie controlată temperatura masei de orz; când temperatul,creşte cu mai mult de 1°C/24 ore este necesară aerarea orzului. Aerarea se poate face prin insuflarea de aer prin masa de orz (când construcţia silozului permite acest lucru) sau prin prefirarea orzului (trecerea orzului dintr-o celulă în alta a silozului). Aerarea orzului în siloz trebuie să se facă cu aer cu o umiditate relativă care să fie în echilibru cu umiditatea orzului (tabelul 13.14).

Durata de conservare la rece în funcţie de temperatura de conservare şi de umiditatea orzului

Conţinutul în Temperatura de Durata deumiditate, % depozitare, °C depozitare

12,0-15,0 9...12 Indefinit15,0-16,5 8...10 1-1,5 ani16,6-18,0 5...7 4-6 luni18,0-20,0 5 3-4 luni20,0-22,0 5 2-3 luni22,0-25,0 5 1-2 săptămâni25,0-30,0 4...5 2-3 zile

Peste 30% - -

Tabelul 13.14Corelaţia dintre umiditatea orzului şi umiditatea relativă a aeruluiUmiditatea orzului, %

13,5 14,0 15,0 16,0 17,0 19,0 21,0Umiditatea relativă a aerului cu care este în echilibru, %

60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0

Tabelul 13.12

13.2.2. înmuierea orzului

Prin creşterea umidităţii în bob, procesele metabolice din bob se intensifică, iar la umidităţi de circa 30% (apa de vegetaţie), începe să se dezvolte ţesutul embrionar, ceea ce determină o creştere a activităţii enzimatice şi o modificare a complexităţii unor substanţe macromoleculare. înmuierea orzului pregăteşte declanşarea germi-nării. Dezvoltarea germenelui şi procesele legate de germinarea propriu-zisă necesită umidităţi de 35-40%. Modificarea complexităţii substanţelor macromoleculare din bob („solubilizarea bobului”) necesită umidităţi de 44-50%.

Absorbţia apei în bob se face pe la baza bobului şi prin nervurile din învelişul dorsal. Viteza de absorbţie a apei depinde de: temperatura apei de înmuiere, grosi-mea bobului de orz, varietatea de orz şi condiţiile pedoclimatice de cultură (factori care influenţează compoziţia şi structura bobului).

Pentru atingerea unui anumit grad de înmuiere, durata de înmuiere variază cu temperatura apei de înmuiere (tabelul 13.15). Temperatura optimă a apei de înmuiere este de 10...12°C.

Umiditatea orzului înmuiat 88 ore cu o apă de 10°C variază cu grosimea bobului (tabelul 13.16).

Viteza de absorbţie a apei în bob depinde şi de metoda de înmuiere; viteza este mai mare, deci durata înmuierii este mai mică, în cazul metodelor de înmuiere cu pauze lungi de înmuiere uscată.

Viteza de absorbţie a apei şi demararea germinării depind de varietatea de orz şi de anul recoltei şi, în mod deosebit, de sensibilitatea la apă a orzului. Orzurile sensibile la apă se recomandă să fie înmuiate numai până la umiditatea de 37-40% şi numai după instalarea germinării în bob se ridică umiditatea la valoarea optimă pentru solubilizarea bobului. Umiditatea pentru obţinerea, prin metode convenţionale, a mal- ţurilor blonde este de 42-44% şi a malţurilor brune este de 44-47%.

Asigurarea necesarului de oxigen în timpul înmuierii este o condiţie a obţinerii unui malţ de bună calitate. Creşterea umidităţii bobului intensifică respiraţia şi, deci, creşte nevoia de oxigen a bobului. în prezenţa unei cantităţi suficiente de oxigen, metabolismul bobului este aerob, substanţa uscată din bob (amidon şi proteine) este consumată economic, în timp ce, în prezenţa unei cantităţi insuficiente de oxigen sau în lipsa oxigenului, bobul recurge la alte căi metabolice decât respiraţia, apar produşi de metabolism (acizi organici, alcool etilic), care acţionează ca inhibitori ai creşterii bobului. C02-ul rezultat din respiraţie, în anumite concentraţii, acţionează ca inhibitor al creşterii embrionului, împiedicând utilizarea completă a oxigenului. Ţinând seama de acestea pe parcursul înmuierii se practică, în timpul menţinerii orzului sub apă, o barbotare de aer în amestecul de apă şi orz iar în perioadele de menţinere a orzului fără apă se absoarbe, pe la parte inferioară a linului de înmuiere, aer îmbogăţit cu C02. Absorbţia aerului cu C02 se practică după 1-2 ore de înmuiere uscată; se absorb 4-

Tabelul 13.16Variaţia conţinutului în apă (%) cu grosimea bobului de orzGrosimea bobului, mm

2,9 2,8 2,7 2,5 2,4 2,3 2,2 2,0Conţinut în apă, % 43,

743,3 43,6 43,7 44,7 45,6 46,

949,0

Tabelul 13.13

10 m3 aer/kg orz şi h.Spălarea şi dezinfectarea orzului. în timpul înmuierii se realizează şi

spălarea şi dezinfectarea orzului. îndepărtarea resturilor de praf ce nu au fost separate din masa de orz în decursul precurăţirii şi curăţirii orzului, ca şi a orzului plutitor, se face atât printr-o bună agitare a orzului în apa de înmuiere cu ajutorul aerului comprimat ce se dispersează în perioada de înmuiere umedă în amestecul de apă şi orz, cât şi prin

recicularea amestecului de apă-orz. De obicei, la spălarea mecanică se aplică şi o spălare chimică, prin introducerea în a doua apă de înmuiere a unor substanţe alcaline cu acţiune detergentă, precum: CaO (1,3 kg/m3apă de înmuiere), NaOH (0,35 kg/m3); Na2C03 (0,9 kg/m3), Na2CO3-10H2O (1,6kg/m3)). Aceste adaosuri alcaline contribuie şi la extragerea de substanţe polifenolice, substanţe amare şi proteine din coaja bobului de orz, determinând îmbunătăţirea calităţii malţului şi a berii. în cazul unei încărcături microbiene mari cu FUSARIUM, este necesară utilizarea unor dezinfectanţi în apa de înmuiere. Ca dezinfectant se poate utiliza apa oxigenată 30% (3 l/m3 apă de înmuiere), substanţă cu acţiune favorabilă şi asupra micşorării sensibilităţii la apă a orzului, dar scumpă. Un alt dezinfectant este aidehida formică (1-1,5 kg/t orz), produs ieftin, cu puternică acţiune dezinfectantă şi detergentă şi care produce şi o micşorare a pierderilor lamalţificare, dar a cărei utilizare trebuie să fie aprobată de legislaţia sanitară.

înmuierea se realizează în linuri de înmuiere.LINUL ete ÎNMUIERE este un vas cilindro-conic, construit din tablă de

oţel, sau un vas cilindric cu fund piramidal construit din beton armat. Schiţa de principiu a unui lin metalic estehţjrezentată în figura 13.6. în mălţăriile cu funcţionare discontinuă existente în ţară este larg răspândită instalaţia de înmuiere cu trei linuri, legate între ele, în care orzul este trecut succesiv în diferite stadii de înmuiere, instalaţie denumită „linie de înmuiere” (fig. 13.7). Trecerea orzului dintr-un lin în altul şi recircularea orzului în acelaşi lin în vederea spălării orzului se fac pe cale umedă, cu ajutorul unor pompe centrifugale, cu palete mari, care să nu producă degradarea boabelor.

Fig. 13.6. Lin de înmuiere:a-ventilator pentru absorbţie C02; b- compresor de aer pentru asigurarea aerului comprimat utilizat pentru aerare la înmuierea umedă; c - distribuitor de aer comprimat; (/-dispozitiv de dispersare a amestecului de orz-apă; e - cuva linului de înmuiere; f-conductă cu duze pentru pulverizarea apei

(13.4)

Volumul unui înmuiator se calculează cu formula:

p L J

în care: G este masa de orz supus înmuierii, în kg; 1,45 - coeficient ce ţine cont de modificarea (creşterea) volumului orzului cu 40-45%, prin înmuiere; 1,20 - coeficient pentru asigurarea spaţiului necesar agitării orzului (20%).

Capacitatea unui lin de înmuiere trebuie să fie de maximum 30 t orz sortat, pentru ca înmuierea să fie uniformă. Volumul necesar înmuierii a 1 t orz, cu greutatea hectolitrică de 670 kg, este de 2,4 m3. Pentru o înmuiere cât mai uniformă se recomandă următoarele dimensiuni de linuri cu volum de 20-30 m3:

- diametru = 3,3-4,0 m;- înălţime parte cilindrică - 1,2-2,0 m;-înălţime parte conică = 1,5-2,3 m;-unghiul din vârful conului de 45°C pentru a asigura o golire uşoară şi

completă a înmuietorului.La proiectarea liniilor de înmuiere se consideră o durată de înmuiere

maximă de 72 de ore (în care se include şi umplerea şi golirea orzului înmuiat). Umplerea sau golirea unui lin trebuie să se facă în maximum 1 oră.

TEHNICI DE ÎNMUIERE A ORZULUI. O metodă de înmuiere constă din următoarele etape: introducerea orzului în apă şi spălarea cu apă a orzului, eliminarea orzului plutitor şi menţinerea alternativă a orzului în perioade de menţinere a orzului imersat în apă (înmuiere umedă) şi de menţinere a orzului fără apă („înmuiere uscată”), până la atingerea umidităţii optime,

Fig. 13.7. Linie de înmuiere:1 - robinet cu trei căi; 2-conductă pentru orz+apă; 3-colector pentru apa de transport; 4 - suflantă (ventilator); 5 - conducte pentru barbotarea de aer; 6 - şibăr pentru alimentare orz; 7- robinet pentru apă proaspătă; 8- robinet pentru apă uzată; 9 -colector de apă; 10 -preaplin; 11 -filtre pentru apă uzată; 12- robinet golire înmuietor; 13- conductă de alimentare pompă transport orz cu apă; 14 -manta; 15 -robinet conductă transport orz înmuiat; 16 - robinet cu trei căi; 17 - pompă centrifugă; 18 - buncăr orz sortat

(13.4)

după care orzul înmuiat este transportat la germinare. în

a doua etapă de înmuiere se adaugă substanţa detergentă cu care orzul se menţine circa 2 ore, timp după care soluţia detergentă se evacuează şi orzul se spală intens cu apă pentru eliminarea urmelor de detergent, în perioadele de înmuiere umedă se barbotează aer comprimat, iar în perioadele de înmuiere uscată se absoarbe din partea inferioară a linului aer îmbogăţit cu C02. Ponderea duratei înmuierilor uscate în durata totală a înmuierii s-a modificat o dată cu perfecţionarea metodelor de înmuiere, trecând de la circa 50% în metodele vechi la circa 80% în metodele moderne. Creşterea duratei înmuierii uscate conduce la creşterea vitezei de absorbţie a apei în bob şi duce la scurtarea duratei operaţiei de înmuiere de la 72 de ore la 36-52 de ore. Pentru aerare se consumă circa 15 m3 aer/t şi oră, la presiunea de 2-5 bar, în funcţie de înălţimea stratului de orz. Aerul cu C02 este absorbit cu ventilatoare care în 10-15 min la fiecare oră de înmuiere uscată absorb 15 m3aer/t şi h. în metodele cu pauze lungi de înmuiere uscată (12-24 ore) prin absorbţia aerului cu C02 trebuie să se realizeze şi o aerare şi o răcire a orzului; de aceea ventilatorul trebuie ales astfel încât să absoarbă 50 m3/t şi h în prima zi de înmuiere şi 100-120 m3/t şi h în următoarele zile.

Pierderile la înmuiere sunt reprezentate de: 0,1% prin îndepărtarea prafului şi impurităţilor; 0,5-1% prin îndepărtarea de substanţe din coji; 0,1-1,0% orz plutitor; 0,5-1,5% prin respiraţie.

Necesarul de apă de înmuiere variază în limite largi, în funcţie de procedeul de înmuiere aplicat: la procedeele vechi, cu număr mare de înmuieri umede, este de 10-11 m3 apă/t orz, în timp ce la unele procedee moderne, cu recircularea apei, el este de numai 5-6 m3 apă/t orz. Consumul de apă pe etape de înmuiere ar fi următorul:

- pentru înmuiere, spălare şi îndepărtare orz plutitor: 1,8 m3/t;- pentru schimbarea apei fără pompare orz: 1,2 m3/t;- pentru schimbarea apei cu pomparea orzului: 1,5 m3/t;- pentru transport la germinare: 1,8-2,4 m3/t.

13.2.3. Germinarea orzului

Din punct de vedere tehnic, germinarea are drept scop sinteza, în cantitate cât mai mare, de enzime şi micşorarea complexităţii substanţelor de rezervă şi a celor ce intră în structura bobului de orz, proces denumit „solubilizarea bobului”.

în timpul germinării au loc următoarele procese:- procese de creştere a ţesutului embrionar, cu dezvoltarea sub învelişului

dorsal al plumulei şi dezvoltarea în exteriorul bobului a radicelelor. Mărimea şi aspectul radicelelor dă relaţii asupra stadiului germinării. La malţul verde, pentru producerea de malţ blond, radicelele sunt de 1,5 ori mai lungi decât bobul, iar la malţul verde pentru malţ brun sunt de 2,0 ori mai lungi decât bobul. Creşterea radicelelor este stimulată de creşterea temperaturii de germinare şi de creşterea duratei germinării. Pierderile prin radicelele care se îndepărtează din masa de malţ sunt în medie de 4% din substanţa uscată a malţului şi ele pot fi reduse prin germinarea la temperaturi mai scăzute şi cu o durată mai mică. Mărimea plumulei (acrospirei) dă relaţii asupra modificărilor din corpul bobului de malţ. La malţul blond, plumula atinge 2/3-3Z4 din lungimea bobului, la malţul brun este de 3/4-1/1 din lungimea lui;

-formarea enzimelor este unul din scopurile practicării germinării. Cele mai importante enzime care se activează sau se sintetizează la germinare aparţin hidrolazelor. Formarea enzimelor este rezultatul activării proceselor de sinteză de proteine enzimatice în stratul aieuronic de către fitohormoni (acid gibberellic şi

substanţe asemănătoare), elaboraţi în ţesutul nodal al embrionului şi transportaţi de apă, prin scutellum la stratul aleuronic. Cu excepţia a-amilazei, toate celelalte enzime hidrolitice importante sunt prezente Tn cantităţi mici în orzul matur. La germinare se formează a-amilază şi, de asemenea, cantităţi noi din toate celelalte enzime în următoarea succesiune: (3-glucanaze, a-amilază, proteaze, fosfataze şi (p-amîlază. Formarea enzimelor, îndeosebi a endoenzimelor, avansează paralel cu respiraţia. Cu cât este mai intensă aerarea orzului şi, deci, respiraţia, cu atât se formează o cantitate mai mare de enzime.

Activitatea a- şi (3-amilazică dintr-un malţ depind de o serie de factori cum ar fi:- varietatea de orz maltificată şi condiţiile climatice de cultură;- mărimea bobului de orz (în boabele mai mari se formează cantităţi mai mari

de amilaze, fapt care justifică în plus oportunitatea sortării orzului);- condiţiile de germinare: orzuri cu umidităţi mai mari şi temperaturi mai

scăzute de germinare favorizează formarea amilazelor.Activitatea amilazică se măsoară prin „puterea diastatică” a malţului (“WK =

Windisch-Kolbach) care exprimă îndeosebi activitatea p-amilazică. De cele mai multe ori, activitatea a-amilazică se exprimă în unităţi ASBC de a-amilază, iar din punct de vedere tehnologic se reflectă în durata de zaharificare a plămezii.

Activitatea enzimelor hemicelulozolitice (care hidrolizează p-glucanii şi pentozanii) creşte în decursul germinării. Astfel, activitatea p-glucanazică (endo p1 -> 4 glucanazică, endo p 1 3 glucanazică, exo p-glucanazică) şi pentozanazică(endo-xilanazică, exo-xilanazică, xilobiazică şi arabinozidazică) creşte mult între zilele2 şi 5 de germinare şi este influenţată de aceiaşi factori ca şi formarea amilazelor. Activitatea acestor enzime se apreciază prin diferenţa de randament între măcinişul fin şi măcinişul grosier şi prin vâscozitatea mustului de laborator.

Enzimele care hidrolizează substanţele cu azot din bobul de malţ sunt cele proteolitice (endopeptidaze, exopeptidaze, dipeptidaze). Sinteza enzimelor proteo- litice, îndeosebi a endopeptidazelor, este influenţată de însuşirile soiului de orz, de condiţiile de vegetaţie şi de condiţiile de germinare (creşte la o umiditate medie a orzului de 43%, cu intensificarea aeraţiei, prezintă un maxim între zilele 2 şi 4 de germinare, continuând formarea până la sfârşitul germinării).

Activitatea enzimelor proteolitice în malţ poate fi apreciată prin gradul de solubilizare proteică (cifra Kolbach şi conţinutul malţului în azot a-aminic).

Modificarea complexităţii substanţelor macromoleculare este cel de al doilea scop al germinării orzului. Sub acţiunea enzimelor formate la germinare, îndeosebi în a doua jumătate a perioadei de germinare, substanţele macromoleculare sunt transformate în substanţe cu greutate moleculară medie şi mică. Transformările sunt intens influenţate de condiţiile de germinare (temperatură, umiditatea malţului şi durata germinării) şi prin reglarea acestor condiţii trebuie să se atingă gradul de modificare dorit cu pierderi minime de substanţe utile din bob.

Totalitatea modificărilor este denumită generic „solubilizarea malţului” şi se reflectă în modificarea însuşirilor mecanice ale malţului, malţul uscat devenind friabil, în mare măsură, friabilitatea malţului este consecinţa modificării pereţilor celulelor endospermului care sunt formaţi din hemiceluloze şi proteine. Sub acţiunea endo p-glucanazelor şi a p-glucan-solubilazei, pereţii celulari din semipermeabili devin permeabili pentru moleculele altor enzime care pot produce modificarea substanţelor macromoleculare din celulele endospermului.

în timpul germinării scade conţinutul în amidon (de la circa 63% la 58%) prin formarea de zaharuri simple, din care circa 50% sunt consumate prin respiraţie. Pentru ca pierderile prin respiraţie să fie cât mai mici, germinarea trebuie condusă la temperaturi mai mici şi cu o durată mai mică.

Substanţele care accelerează şi intensifică germinarea sunt reprezentate de acidul gibberellic. Se găseşte în cantitate mică în bobul de orz, dar poate fi adăugat ca activator la germinare în cantitate de 0,03-0,08 g/t orz, în funcţie de soiul de orz, anul de cultură şi momentul fabricării malţului. Utilizarea acidului gibberellic scurtează cu 2 zile operaţia de germinare, creşte randamentul cu 1%, scurtează repausul de germinare dar, stimulând formarea enzimelor proteolitice, poate conduce la beri de culoare mai închisă.

Condiţiile practice pentru o bună germinare sunt următoarele:- umiditatea orzului de peste 40%;-temperatura de germinare 12...16°C, cu o temperatură maximă de germinare

de 17...18°C, în cazul obţinerii malţurilor de culoare deschisă şi de maximum23.. .25°C, în cazul obţinerii malţurilor de culoare închisă;

-aerarea intensă a stratului de malţ în prima jumătate a duratei germinării şi o aerare moderată în a doua jumătate, cu utilizarea de aer recirculat, prin care să se reducăjntensitatea respiraţiei;

- afânarea stratului de malţ pentru evitarea aglomerării şi pentru uniformizarea condiţiilors^e germinare;

- germinarea durează circa 7 zile, la obţinerea malţurilor blonde.Instalaţiile de germinare utilizate astăzi în fabricile de malţ sunt denumite

instalaţii pneumatice, deoarece folosesc circulaţia forţată a aerului prin stratul de malţ. Aerul utilizat care trebuie să asigure reglarea temperaturii de germinare, asigurarea oxigenului necesar, evacuarea C02-ului format şi păstrarea umidităţii malţului este un aer condiţionat în instalaţii speciale de condiţionare.

Instalaţiile de germinare constau din: unitatea de germinare, instalaţia de aer condiţionat aerul, ventilatoare şi canale pentru transportul aerului.

Consumul de aer condiţionat este de 300-700 m3 aer/t malţ verde într-o oră, în funcţie de stadiul germinării şi de tipul instalaţiei de germinare. Aerul condiţionat are la intrarea în stratul de malţ o temperatură cu 2°C mai mică decât temperatura stratului de malţ. La germinare, cantitatea de căldură degajată este de 202 000 kcal/t orz (850 000 kJ/torz), ceea ce corespunde la circa 1500 kcal/t şi h în mălţăriile conven-ţionale şi circa 2300 kcal/t şi h în mălţăriile moderne.

într-un proces de germinare normal, cantitatea de substanţe consumate prin respiraţie este de circa 4,5%, din care 4,2% amidon cu putere calorică de 4140 kcal/kg şi 0,3% lipide cu puterea calorică de 9400 kcal/kg. In tabelul 13.17 este dată repartizarea cantităţii de căldură produsă pe durata germinării.

Pentru a nu usca malţul, aerul utilizat trebuie să fie umezit.Umidificarea aerului până la 100% umiditate relativă se poate face mai

economic, cu un consum mic de apă, dacă aceasta este foarte fin pulverizată în

Tabelul 13.17Cantitatea de căldură degajată în timpul germinării

Durata germinării ,

h

Pierderile pe intervale de

germinare, % (din total)

Cantitatea de căldură degajată, kcal/t kcal/t şi

hDin amidon

Din lipide

Totale0-24 3,65 6350 1020 7370 307

24-48 6,22 10 820 1750 12 570 52348-72 10,47 18210 2950 21 160 88272-96 15,59 27 110 4400 31 510 1313

96-120 17,45 30 340 4930 35 270 1470120-144 16,14 28 070 4550 32 620 1359144-168 15,27 26 350 4310 30 860 1286168-192 15,21 26 450 4390 30 740 1281

curentul de aer; consumul de apă este de circa 0,5 m3 apă/t orz. Aerul este pus în mişcare cu ventilatoare radiate sau axiale, iar în instalaţiile moderne cu ventilatoare de presiune.

Instalaţiile propriu-zise de germinare de construcţii foarte diverse pot fi cu funcţionare discontinuă şi continuă.

Instalaţii de germinare cu funcţionare discontinuă. în aceste instalaţii orzul înmuiat rămâne în instalaţie pe întreaga durată de 7-8 zile a germinării. O fabrică de malţ are un număr de instalaţii de germinare minim egal cu numărui zilelor de germinare. Din această categorie fac parte instalaţiile de germinare cu tobe şi insta-laţiile de germinare cu casete.

INSTALAŢIA DE GERMINARE CU TOBE CU CASETE este cea mai reprezentativă (fig.13.8). Este caracterizată de o lungime de 3-15 m şi un diametru de 2-4 m; gradul de umplere este de 60-70%. încărcarea specifică este de 300-400 kg orz/m2 de suprafaţă de sită, pentru un strat de orz cu înălţimea de maximum 1,4 m.

Toba se roteşte încet pentru afânarea malţului, timpul total în care se roteşte fiind de aproximativ 1/10 din durata germinării. Germinarea în tobe asigură un tratament blând stratului de malţ şi un control destul de bun al parametrilor, dar sis-temul este neeconomic şi este din ce în ce mai rar utilizat.

INSTALAŢIA DE GERMINARE CU CASETE SALADIN (fig. 13.9) are o suprafaţă de sită pentru aşezarea orzului înmuiat în vederea germinării cu un raport lungime:lăţime de 4-8:1. încărcarea specifică a casetei este de 300-500 kg/m2, cu înălţimea stratului de malţ de 0,7-1,25 m. Afânarea stratului de malţ, nivelarea orzului înmuiat pe suprafaţa casetei şi descărcarea casetei se fac cu un întorcător cu 3-11 şnecuri verticale, care se deplasează pe lungimea casetei cu 0,4-0,6 m/min. De regulă, fiecare casetă este prevăzută cu o instalaţie de condiţionare a aerului. Transportul aerului condiţionat se face cu ventilatoare de presiune. Conducerea germinării în casete Saladin se poate face după diferite metode. Parametrii de lucru la germinarea cu temperatura în creştere, pentru obţinerea malţului blond, sunt daţi în tabelul 13.18.

Tabelul 13.18

b2 < 5 e

Fig. 13.9. Instalaţie de germinare cu casete-Saladin: a-secţiune longitudinală: 1 - ventilator cu răcitor de aer; 2-duze pentru umezirea aerului;

3 - întorcător de malţ; 4 - conductă de alimentare a casetei cu orz înmuiat; b - vedere de sus; c - secţiune transversală: 1 - susţinere grătar; 2 - capac; 3 - şnec amestecător-afânător;4 - electromotor; 5 - sistem de antrenare şnecuri de amestecare/afânare; 7 - casetă degerminare; 5 - legătura dintre axul şnecului şi dispozitivul de stropire; 9 - cuţit

Instalaţii de germinare cu funcţionare continuă. în aceste instalaţii, ritmic, la anumite intervale de timp (de exemplu o zi), la un capăt al instalaţiei se alimentează orz înmuiat, iar la capătul opus se evacuează malţ verde. în decursul germinării, malţul în diferite stadii de germinare este adus progresiv într-o altă secţiune a instalaţiei, în care este aerat cu aer condiţionat cu parametrii stadiului de germinare corespunzător. O instalaţie din această categorie, care există în mălţării din România, este instalaţia cu alee de germinare Wanderhaufen (cu grămezi mobile).

Instalaţia de germinare Wanderhaufen, asemănătoare în principiu cu o casetă de germinare, a‘re, însă, spaţiu dintre cele două funduri compartimentat în 14-18 compartimente, un compartiment fiind alimentat cu aer condiţionat cu anumite caracteristici. La intervale de o jumătate de zi, o anume cantitate de malţ este adus, cu ajutorul unui întorcător de construcţie specială, deasupra unui alt compartiment, înaintând în acest mod pe suprafaţa aleii către capătul de golire al acesteia. Sub aspectul construcţiei întorcătorului, acesta există în două tipuri: întorcător cu şnecuri şi întorcător cu cupe (fig. 13.10).

Aleea de germinare este o casetă din beton, cu un al doilea fund din tablă perforată (cu 20-40% suprafaţă liberă) montat la înălţimea de 60-80 cm. Lăţimea aleii este de 5,2 m, iar lungimea de 50-60 m. încărcarea specifică a aleii este de 430 kg malţ verde/m2. Aleile sunt dimensionate pentru o productivitate de 151 orz sortat/zi. întorcătorul cu rol şi de transportor are cursă activă numai în deplasarea de la capul de golire către cel de alimentare al aleii, fiind prevăzut cu un reductor care îi permite o viteză de deplasare de 0,33 m/min în cursa activă şi 2,5 m/min în cursa moartă.

în lume există o mare diversitate de instalaţii de germinare, concepute îndeosebi pentru a fi mai avantajoase din punct de vedere economic.

13.2.4. Uscarea maltului

Este o operaţie indispensabilă, deşi intens energofagă, deoarece prin uscare: se obţine un produs conservabil, care se poate transporta şi depozita în condiţii normale; sunt oprite procesele biochimice la stadiul dorit specific tipului de malţ fabricat; poate fi făcută degerminarea; sunt îndepărtate substanţe ce dau aroma de malţ verde; se formează substanţe de aromă şi culoare ce fixează tipul de malţ.

Prin uscare trebuie scăzută umiditatea malţului verde de la 41-43% sau 45-50% la 3,5-4% în cazul malţului blond şi la 1,5-2% în cazul malţului brun. Uscarea se face în două trepte: I - vestejirea, caracterizată de scăderea umidităţii la temperaturi scăzute până la 10% şi II-uscarea propriu-zisă în care are loc scăderea umidităţii până la umiditatea malţului uscat şi ridicarea temperaturii până la temperatura finală de uscare (82...85°C la malţurile blonde şi 95...105°C la malţurile brune).

Volumul bobului de malţ uscat trebuie să fie cu 16-23% mai mare ca cel al bobului de orz.

Greutatea malţului scade prin uscare de la 160 kg malţ verde, cu 47% umiditate (obţinut din 100 kg orz), la 80 kg malţ uscat.

Culoarea malţului uscat se intensifică de la culoarea malţului verde 1,8-2,5 unităţi EBC la 2,3-4,0 unităţi EBC, la malţul blond, şi la 9,5-21 unităţi EBC, la malţul brun.

Paralel cu închiderea culorii în malţ apare şi aroma plăcută, specifică de malţ. La uscare, în ultima fază, se formează, prin reacţii Maillard, substanţe complexe, melanoidine, care dau culoarea şi aroma malţului uscat, precum şi reductone. La uscarea malţului blond, formarea melanoidinelor trebuie să fie minimalizată, în timp ce la uscarea malţului brun formarea melanoidinelor este favorizată.

în timpul uscării malţului se formează în bob, la temperaturi ridicate, din precursorii inactivi de DMS (sulfura de dimetil), precursori activi DMS-P şi DMS liberă. Precursorii activi de DMS prin încălzire se transformă parţial în DMS liberă care, la rândul ei, rămâne, în parte, în malţul uscat, iar în parte se volatilizează.

Fig. 13.10. Tipuri de întorcătoare în cadrul instalaţiei de germinare Wanderhaufen: A -încărcător cu şnecuri; B-întorcător cu cupe: a-carcasă; b- sistem de deplasare transportor cu rachete; c - sistem de ghidare transportor cu cupe; d-cupe; e-lanţ purtător de cupe; f-clapetă; g-plan înclinat; h - plan înclinat; i- conveier transportor cu cupe; k- transportor cu rachete; / -clapetă de distribuire; m - distribuitor rotativ; n - perete înclinat

Fig. 13.11. Uscător de malţ cu grătar dublu basculant

Procentul de transformare a DMS-P în DMS creşte cu creşterea temperaturii de uscare. DMS este eliminată în parte la fierberea mustului. DMS are un prag de sensibilitate de 50-60 ug/L şi ea dă berii, la concentraţii peste acest prag, o aromă de varză sau de vegetale fierte. Din această cauză este oportun ca malţul să conţină o cantitate cât mai mică de DMS-P.

După transformările care predomină la un anumit moment, durata uscării malţului se împarte în trei faze:

- FAZA FIZIOLOGICĂ, în care se continuă procese specifice germinării, durează de ia începutul uscării şi până când prin condiţiile de uscare, embrionul este omorât: circa 20% umiditate şi 40°C. La obţinerea malţurilor blonde trebuie să se coreleze temperatura în bob cu conţinutul în umiditate:

43% umiditate............................maximum23...25°C34% umiditate..........................................maximum26...30°C24% umiditate............................maximum40...50°Cîn faza fiziologică creşte cantitatea de enzime şi au loc pierderi prin

respiraţie;- FAZA ENZIMATICĂ, în care se continuă cu intensitate mai mare acţiunea

enzimelor hidrolitice. Intensitatea transformărilor enzimatice şi, deci, cantitatea de precursori pentru melanoidine depinde de ritmul de creştere a temperaturii în bob, în intervalul 40...70°C, în raport cu umiditatea din bob. Desfăşurarea fazei diferenţiază uscarea malţului blond de cea a malţului brun. Faza încetează când umiditatea malţului a scăzut la 8-10% şi temperatura a ajuns la 70°C;

- FAZA CHIMICĂ, în care au loc procese chimice şi fizico-chimice, se desfăşoară la temperaturi peste 70°C şi în decursul ei se formează substanţe de culoare şi aromă, are loc o coagulare a unor substanţe macromo-lecufare cu azot.

Evoluţia enzimelor la uscare cunoaşte, în general, creşteri în faza fiziologică şi descreşteri mai mari sau mai mici în faza de uscare finală. Sunt mai afectate de uscare exoenzimele (P-amilaza, exo p-glucanaza) decât endoenzimele.

Uscarea malţului utilizează ca a- gent de uscare în cea mai mare măsură aer cald (încălzit în schimbătoare de căldură cu căldură de la gaze de ardere, apă caldă sau abur) şi mai rar gaze de ardere, cu condiţia ca acestea să nu transmită malţului miros străin.

i

Uscarea malţului se face în uscă-!

toare de malţ care, după poziţia grătarelor şi numărul lor, se clasifică în: uscătoare cu grătare orizontale (unul, două, trei) şi uscătoare cu grătare verticale (celule verticale). Dintre uscătoarele cu funcţionare discontinuă, cele mai

folosite sunt uscătoarele cu un grătar orizontal, simplu sau dublu basculant (fig. 13.11), denumite şi uscătoare de mare productivitate, deoarece au o încărcare specifică corespunzătoare la maximum 500 kg orz/m2 (400 kg malţ/m2), cu o înălţime a stratului de malţ de 0,6-1 m şi fără întoarcerea stratului în timpul uscării.

- debitul ventilatorului: - consum de energie:

- la încălzire directă: - la încălzire indirectă:

- necesarul de căldură: - la încălzire directă: - la încălzire indirectă:

Fig. 13.12. Diagramă de uscare pentru malţul blond într-un uscător cu grătar basculant, fără recirculare de aer uzat

Date caracteristice uscătorului:- durata de uscare: 18-20 ore;

~ încărcarea specifică: 250-400 kg malţ/m2;

4000- 5500 m /t şi h;

25-40 kWh/t; 33-48 kWh/t;

0,8-1,05 Mio kcal/t;1,5- 1,2 Mio kcal/t;Presiunea aburului, când încălzirea aerului se face cu abur, trebuie să fie

de1,5- 2 bar în perioada de vestejire şi 5 bar în perioada de uscare propriu-zisă. Când încălzirea aerului se face cu apă fierbinte, este necesară o temperatură de 110°C în perioada de lfeştejire şi 160°C în perioada de uscare.

Pentru economisirea de energie şi pentru uniformizarea uscării pe înălţimea stratului de malţ se practică utilizarea de aer uzat, după ce umezeala relativă a acestuia a scăzut sub 10%, respectiv la începutul uscării propriu-zise. Gradul de utilizare a aerului uzat creşte de la 25 la 75% în ultimele ore de uscare. în uscătorul de mare randament se poate face uscarea malţului verde pentru obţinerea de malţuri blonde sau de malţuri brune, după diferite diagrame de uscare, cu durate de 18-20 de ore. Exemple de diagrame de uscare pentru malţuri blonde şi brune sunt date în figurile 13.12 şi 13.13.

Reducerea consumului de energie la uscare este o problemă de mare actualitate. Consumul de energie la uscarea malţului blond este, de exemplu, pentru perioada rece, cu temperatura aerului exterior de +8°C şi umiditatea relativă de 80%, cel prezentat în tabelul următor:

cft aer viat

Fig. 13.13. Diagramă de uscare malţ brun într-un uscător cu grătar basculant

Reducerea consumului de energie se poate face prin diferite metode: preîn- călzirea aerului exterior cu căldură din instalaţia de răcire a aerului din instalaţia de germinare, utilizarea unei pompe de căldură cuplată cu recuperarea căldurii de condensare din instalaţia frigorifică de la germinare, recuperarea căldurii din aerul uzat cu schimbătoare de căldură cu tuburi din sticlă sau aluminiu.

13.2.5. Tratarea maltului uscat9

Tratarea constă din răcirea, degerminarea şi depozitarea malţului în vederea maturării.

RĂCIREA este necesară deoarece nu se poate depozita malţul la temperatura ridicată cu care părăseşte uscătorul. Răcirea se poate face introducând aer rece în stratul de malţ uscat în uscător de mare randament, până când temperatura malţului este de maximum 35...40°C, sau în fabricile cu şarje mici, prin trecerea înceată a malţului cald către maşina de degerminat.

DEGERMINAREA MALŢULUI constă în îndepărtarea radicelelor, imediat după uscarea malţului, cât sunt foarte friabile. Se face în maşini speciale de degerminat.

MATURAREA MALŢULUI este necesară deoarece malţul, imediat după uscare, s-ar măcina în particule foarte fine, ar da plămezi care zaharifică greu, ar

Faza uscării Vestejire

încălzire malţ

Uscare propriu-zisă

TotalDurata fazei, ore 10 3 5Temperatura sub grătar, °C 60

60-+8080

Debitul de aer, m J / t malţ ş i oră

4 000 3 500 2 500

Necesarul de căldură, kcal/ t malt 575 000 175 000 212 500 962 500

produce dificultăţi la filtrarea plămezii şi la fermentare. în timpul maturării, umiditatea malţului creşte

încet de la 4% la 5%, au loc modificări fizice şi chimice în endosperm care îmbunătăţesc însuşirile malţuiui. Pentru maturare, malţul trebuie depozitat timp de 4 săptămâni în siloz.

Pierderile la malţificare, raportate la substanţa uscată, sunt prezentate în tabelul 13.19.

Tabelul 13.19

Pierderi ia malţificarei

Indicatorii de calitate ai malţuiui. Malţul este apreciat pe baza unor metode oficiale de analiză elaborate de organizaţii ca European Brewery Convention (EBC), American Society of Brewing Chemists (ASBC), Middle European Brewing Analysis Commision (MEBAK) sau Institute of Brewing (IOB). Aprecierea malţuiui se face senzorial, prin metode fizice, chimice şi fizico-chimice. După EBC, indicii de calitate ai malţuiui sunt daţi în tabelul 13.20.

Tabelul 13.20

Operaţia Malţ blond Malt brunînmuiere 1,0% 1,0%Pierderi pr in respiraţ ie 5,8 % 7,5 %Pierderi pr in radicele 3,7 % 4,5 %Pierderi totale 10,5% 13,0%

Indicii de calitate ai malţuiui, după EBCIndicele de calitate UM Valoarea optimă

1 2 3Puri tatea soiului % Minimum 93

Sort imentul (cal. l+l l ) % Minimum 85Masa a 1000 boabe g 28-36Greutatea hectol i t r ică kg 48-62

1,10, malţ foarte bun

Greutatea specif ică g/cm 3 1,10-1,13, malţ bun 1,13-1,18, malţ sat isfăcător

Peste 1,18, malţ nesat isfăcătorBoabe plut i toare % 30-35, malţ bine dezagregatFriabi l i tatea % Minimum 70

Boabe st ic loase % Maximum 5Lunqimea acrospirei - 3/4 din lungimea medie a bobuluiUmiditatea % Maximum 4,5Proteină totală %s.u. Maximum 12

Azot solubi l %s.u. 0,55-0,75Azot formol mg/100 q

s.u.180-200

Azot aminic l iber mg/100 g s.u.

Minimum 150Cifra Kolbach % 35-45

Fracţ iuni Lundin:A % 25B % 15C % 60

Cifra Hartonq-

5Puterea diastat ică “WK 200-300

13.3. Tehnologia berii

Berea este o băutură alcoolică nedistilată, obţinută prin fermentarea cu drojdie a unui must realizat din malţ, apă şi fiert cu hamei. La fabricarea berii se pot utiliza, în anumite proporţii, şi înlocuitori de malţ. Schema tehnologică de fabricare a berii este prezentată în figurile 13.14, a şi B.

13.3.1. Obţinerea mustului de bere

La obţinerea mustului de bere se au în vedere operaţiile tehnologice prezentate în continuare.

13.3.1.1. Pretratarea maltuluii

Malţul achiziţionat de fabrică este depozitat în silozuri. în siloz, malţul trebuie păstrat la temperaturi de 10...15°C şi într-o atmosferă cu umiditate relativă mică. Chiar în aceste condiţii se pot dezvolta insecte; de aceea, silozurile trebuie să fie dezinsectizate periodic. înainte de utilizare, malţul trebuie curăţat de impurităţi prin trecere prin separator magnetic şi tarar aspirator. Din masa de malţ trebuie aspirat şi praful care dăunează sănătăţii personalului şi creează pericol de explozie. Malţul curăţat, prelucrat pe şarjă, este cântărit cu un cântar automat, cantitatea de malţ înregistrată fiind necesară calculării randamentului secţiei de fierbere şi consumului de malţ pentru 1 hL bere.

13.3.1.2. Măcinarea maltuluii

Măcinarea malţului este un proces mecanic. Transformarea bobului în particule de diferite dimensiuni este necesară trecerii în soluţie a enzimelor şi uşurării hidrolizei compuşilor macromoleculari, în decursul brasajului. Coaja bobului de orz, elastică, conţinând celuloză, polifenoli, lipide, proteine şi silicaţi, substanţe insolubile sau defavorabile calităţii berii, trebuie mărunţită cât mai puţin. Cojile folosesc şi la formarea stratului filtrant, în utilajele de filtrare cu strat filtrant de borhot. Mărimea cojilor determină volumul

1 2 3

Randamentul în extract:- metoda convenţională- metoda TEPRAL:

%s.u. 79-83 (funcţ ie de soi)

malţ din orz de pr imăvară %s.u. Minimum 79 (funcţ ie de soi)malt din orz de toamnă

i%s.u. Minimum 78 (funcţ ie de soi)

Culoare must convenţ ional Unităţ i EBC 2,5-4,5Culoare must după f ierbere Unităţ i EBC 5-6

Vâscozitate must convenţ ional

mPa.sec. 1,5-1,6

pH-ul mustului convenţ ional Unităţ i pH 5,0-6,0

mâcinişului şi volumul borhotului.

a

Fig. 13.14. a - Schemă tehnologică de obţinere a berii tinere

Separare borhot de hamei_____ _► Borhot de hamei

Limpez^e ta cald

Răcire must

iLimpezim la rece

-->7rub la caid {grosier)

Trub ta rece

(rm)î | Musl primitiv

________t. Tratare j 1

ApăDrojdie

Drojdiereziduali’

Droj dierecoltată

Aera re cu aer steril

..^ însămanţare

Fermentare primară• ► CO; ^Purificare,

compnmare

Bere tânără

Bere tânără

Y ... introducere sitele m

navele

Fig. 13.14. b ~ Schemă tehnologică de obţinere a berii finite

Din 100 kg malţ, ocupând un volum de 1,7 hL, prin măcinare uscată rezultă măciniş pentru:

-filtrare cu cazan: volumul măcinişului 2,7 hL; volumul borhotului 2,2 hL;-filtrare cu filtru de plămadă: volumul măcinişului 2,0 hL; volumul borhotului 1,2-

1,4 hL.Endospermul care conţine substanţele formatoare de extract (amidon, proteine)

ar trebui măcinat cât mai fin. Endospermul este neomogen din punct de vedere mecanic şi prin măcinare dă produse de diferite dimensiuni, în funcţie de gradul de solubilizare atins la malţificare. Malţul trebuie măcinat cu atât mai fin cu cât este mai slab solubilizat.

COo purificat, comprimat

I------u

Stabilizatorii___

Materiale filtrante

i -------------------*•

I*. Filtrare

Fermentam secundari şl maturare „.^COj

DroMie reziduali cu bere

iKecuperare bere

i

Bere filtrată

Butoaie igienizate Lini]!tii

Sticle foienizats

> Tragere în butoi Tînchidere butoaie

Pasteurizate in vrac îrntuteliere <-

Capsule

îmbuteliere aseptică.... .. .p. Capsuîare

Depozitare bere labutoi

Etichetare

Pasteurizate Pere iast Mă

Fig. 13.15. Moară de măcinare uscată a maiţului: 1 - valţ dozator; 2 - valţuri de prezdrobire; 3- valţuri pentru coji; 4 - valţuri pentru grişuri;5 - set superior de site vibratoare; 6 - set inferior de site vibratoare; 7-coji cu grişuri aderente; 8-grişuri; 9-făină

Malţul poate fi măcinat în: mori de măcinare uscată; mori de măcinare uscată cu condiţionare prealabilă; mori de măcinare umedă.

MĂCINAREA USCATĂ este me-toda cea mai răspândită. Se reali-zează în mori cu valţuri aşezate în perechi. Frecvent utilizate sunt morile cu şase valţuri şi cu seturi de site vibratoare montate între perechile de valţuri (fig. 13.15). Sitele sortează materialul măcinat rezultat de la perechea anterioară de valţuri. Produsele rezultate din măcinare sunt cojile, grişurile mari, grişurile fine I, grişurile fineţii, făina şi pudra. Structura măcinişujui se poate determina cu ajutorul plansichterului ale cărui site au caracteristicile prezentate în tabelul 13.21.

Structura măcinişului determină volumul şi porozitatea stratului filtrant de borhot şi ea trebuie stabilită în funcţie de utilajul în care se realizează filtrarea mustului de malţ după brasaj. Structura măcinişului pentru diferite tipuri de filtrare a mustului este prezentată în tabelul 13.22.

Tabelul 13.21Caracteristicile plansichterului pentru analiza măcinişului de malţ

Numărul sitei Fracţiunea»

Grosimea sârmei

Dimensiuneasitei, mm ochiului sitei,

mm1 (16) Coj i 0,31 1.272 (20) Grişur i mari 0,26 1,013 (36) Grişur i f ine 1 0,15 0,5474(85) Grişur i f ine I I 0,07 0,253

5 1400 Făină 0,04 0,152Sub si ta 5 Pudră - -

Tabelul 13.22Structura normală a măcinişului în funcţie de tipul de filtrare pentru mustul de malţ

Fracţiunea Cazane de fi ltrare Filtru de plămadă

Filtru 2001Co|i , % 18 11 1Grişuri mari , % 8 4 2Grişuri f ine I , % 35 16 15Grişuri f ine I I , % 21 43 29Făină, % 7 10 24Pudră, % 11 16 29

Modul de prelucrare a valţurilor şi distanţa dintre valţuri influenţează structura măcinişului. Suprafaţa valţului este rifiuită cu 600-900 rifluri. După poziţia muchiilor riflurilpr, vaiţurile pot fi aşezate în următoarele moduri: tăiş (7) pe tăiş, tăiş pe spate (S), spate pe spate sau spate pe tăiş. La vaiţurile pentru grişuri, aşezarea cea mai frecventă sste spate pe spate. Riflurile, de obicei, sunt răsucite faţă de axul valţului, răsucire care variază între 4 şi 14 %. Diametrul optim al valţurilor este de 200-300 mm. Lungimea valţurilor se alege în funcţie de productivitatea morii, de regulă până la 1000 mm. Turaţia valţurilor este diferită în cadrul aceleiaşi perechi sau de la pereche la pereche de valţuri, în funcţie de structura măcinişului care trebuie obţinut şi în funcţie de productivitate (tabelul 13.23).

Tabelul 13.23

Distanţa dintre valţuri depinde, de asemenea, de structura măcinişului care trebuie obţinut şi de modul de măcinare (tabelul 13.24).

Capacitatea morilor cu şase valţuri este de până la 14 t/h, cu o putere instalată de 2,3-2,5 kW pentru obţinerea măcinişului pentru cazane de filtrare, de 3,3-3,8 kW pentru filtru de plămadă.

Măcinarea în mori cu ciocane este indicată atunci când filtrarea mustului de malţ se face în filtrul 2001, cu spaţiu mic pentru borhotul de malţ şi strat filtrant de polipropilenă, în care caz măcinătura trebuie să aibă dimensiuni mici.

MĂCINAREA USCATĂ CU CONDIŢIONAREA PREALABILĂ A MALŢULUI. Condiţionarea malţului constă în ridicarea umidităţii malţului cu 0,1%, cu ajutorul apei sau aburului, în scopul creşterii elasticităţii cojilor şi măcinării lor în fragmente cât mai mari. La condiţionare, absorbţia apei în bob este neuniformă. Conţinutul de apă al cojilor creşte cu 1,5-1,7 %, iar al endospermului numai cu 0,3-0,5 %. Prin condiţionarea malţului creşte volumul borhotului, creşte viteza de scurgere a mustului la filtrare, creşte randamentul în extract şi scade durata de zaharificare. în timpul condiţionării temperatura malţului trebuie să fie < 40°C. Condiţionarea malţului poate fi făcută astfel:

Productivitatea specifică a morii în funcţie de tipul de măciniş şi turaţia valţurilorTipul măcinişului Cazane de fi ltrare Filtru

deplămadăProductivitatea specifică,

kg/cm valţ oră25 45 80 35 64

Valţur i de prezdrobire, rot/min 200/190 260/225 450/370 325/255 470/400Valţur i pentru coj i , rot /min 200/220 355/365 550/450 255/325 400/490Valţur i pentru gr işur i , rot /min 165/330 455/198 450/395 455/198 480/390

Tabelul 13.24

Distanţa dintre valţuri în funcţie de structura măcinişului şi de modul de măcinare

Tipul măcinişului şi felul valţurilor

Cazane deiltrare Filtru de plămadă

Măcinare uscată Măcinare uscată cu condiţionare

Măcinare uscată

Distanţa,

mm

Aşezareavalţurilo

Distanta, mm

Distanţa,

mm

Aşezareavalţurilor

Valţur i de prezdrobire

1,6 S/S 1,2 0,9 T/T

Valţur i pentru coj i

0,8 s/s 0,6 0,4 T/TValţur i pentru gr işur i

0,4 T/T 0,4 0,2 T/T

Fig. 13.16. Moară de măcinare malţ cu instalaţie de condiţionare încorporată:1 - rezervor de malţ; 2 - instalaţie de condiţionare; 3 - alimentare cu apă; 4 - valţ de dozare; 5 - valţuri de măci-nare; 6-duze; 7-duze de spălare;

8 - pompă de plămadă

- ÎN ŞNEC DE CONDIŢIONARE, care se realizează prin pulverizarea malţului cu apă, cu temperatura de 30°C, în timpul deplasării acestuia în utilaj pe o durată de circa un minut. în acest caz, moara de măcinare uscată cu şase valţuri este aşezată imediat după şnecul de condiţionare;

- PRIN ÎNMUIERE, care se realizează în [mori care au încorporate şi instalaţia de condiţionare. Morile de acest tip sunt cu două sau cu patru valţuri. Instalaţia de condiţionare, care este fără piese în mişcare (fig. 13.16), realizează înmuierea cojilor boabelor de malţ prin trecerea lor într-o cuvă de înmuiere, timp de 1 min. în timpul trecerii malţului prin cuva de înmuiere, acesta este pulverizat cu apă cu temperatura de 60...70°C. în continuare, malţul condiţionat este trecut la o moară prevăzută‘"cti valţ dozator unde, la prima pereche de valţuri, sunt desprinse cojile, iar la a doua pereche este măcinat endo- spermul. Măcinişul este amestecat cu apa de plămădire şi este scos din cuva morii cu o pompă sub formă de plămadă. Valţurile de măcinare sunt rifluite, distanţa dintre ele fiind de 0,25-0,4 mm, distanţă care poate fi ajustată continuu. Productivitatea morilor cu condiţionare prealabilă este de 4-20 t/h.

Măcinarea umedă a malţului.Constă în înmuierea malţului până la 30% umiditate prin imersare în apă, cu temperatura de 30...50°C, aflată în rezervorul morii. în acest caz, umiditatea cojilor ajunge la 35-40%, iar enzimele din malţ sunt activate. înmuierea durează 5-10 min (maximum 30 min). Malţul înmuiat este măcinat, într-o moară cu două valţuri uşorconice, rifluite, riflurile fiind răsucite. Distanţa dintre valţuri este 0,45 mm. Coaja se desprinde întreagă şi este mărunţit numai endospermul. în figura 13.17 se prezintă schiţa de principiu a morii de măcinare umedă.

13.3.1.3. Plămădirea şi zaharificarea plămezii (brasajul)

Operaţia se execută în scopul obţinerii mustului de malţ. La brasaj, cea mai mare parte a substanţei, uscate a malţului, care este insolubilă, trebuie să devină cât mai solubilă. Substanţele care trec în soluţie la brasaj formează extractul mustului. O mică parte din extract este formată prin dizolvarea substanţelor solubile existente în malţ, dar cea mai mare parte provine în urma acţiunii enzimelor asupra componentelor macromoieculare din malţ.

Principalele enzime care acţionează la brasaj, în plămadă, sunt menţionate în tabelul 13.25.

Fig. 13.17. Moară de măcinare umedă:1 - buncăr de alimentare; 2 - rezervor de măciniş; 3 şi 4 - valţuri de strivire;

distribuţie; 5 - vait de distribuţie; 6 - pompă; 7 - dispozitiv de dozare apă

Tabelul 13.25

Degradarea amidonului. în figura 13.18 se arată modul de acţiune al a şi p-amilazei asupra amilopectinei şi amilozei din amidonul conţinut de malţ. Degradarea amidonului decurge în trei stadii: absorbţia apei şi umflarea granulei de amidon, gelatinizarea amidonului şi degradarea enzimatică a componentelor granulei de amidon (lichefiere şi zaharificare).

în stadiul întâi, granula de amidon absoarbe apă, cu atât mai mult cu cât temperatura apei este mai mare şi îşi măreşte volumul, care devine maxim la 50°C.

Principalele enzime din plămadă şi caracteristicile lorEnzima pH-ul

optimTemperatura optimă, °C

Temperatura de inactivare,

°C

Legăturahidrolizată

Produsele de hidrolizâ

1 2 3 4 5 6Enzime care hidrolizeaza amidonul

|3-Amilaza 5,4-5,6 60.. .65 70

Legătur i le a1,4 de la capătul

lanţuluiMaltoza

a-Amilaza 5,6-5,8 70.. .75 80Legătur i le a1,4

din inter iorul lanţului

Dextr ine

Dextr inazal imită

5,1 55.. .60 65 Legătur i a1,6 Dextr ine

Maltaza 6,0 35.. .40 40 Maltoza 2 Glucoză

Invertaza 5,5 50 55 Zaharoza Glucoză + fructoză

Enzime care hidrolizeaza substan

te/e cu azotEndopepti-daza

3,9 şi 5,5 45.. .50 60

Legătur i le pept idice din

inter iorul lanţului

Pept ide scurte

1 2 3 4 5 6

Carboxipept idaza 4,8-5,6 50 70Legătur i le pept idice

de la capătul C-terminal

Aminoacizi

Aminopeptidaza 7,0-7,2 45 55Legătur i le pept idice

de la capătul N-terminal

Aminoacizi

Dipept idaza 8,8 45 55 Dipept ide 2 Aminoacizi

Glucanaze

Endo 31,4- glucanaza

4,5-4,8 40.. .45 55 Legătur i p 1,4 P-glucani cu masă moleculară mică

Endo p 1,3- glucanaza

4,6 şi 5,5 60 70 Legătur i p 1,3 P-glucani cu masă

moleculară mică

p-Glucansolu-bi laza 6,6-7,0 63 73 Legătura dintre p-

glucan şi proteineP-glucani şi proteine

Endo-xi lanaze -■5,0 45 - - Xi lanodextr ine

Exo-xi lanaze 5,0 45 - - Xi lozaArabinozidaza 4,6-4,7 40-50 60

- Arabinoza

Alte enzimeFosfataze 5,0 50-53 60 Fosfaţ i organici Acid fosfor icPeroxidaza - 50-65 70-75 Oxidarea

pol i fenol i iorPol i fenol i oxidaţ i

Lipaze - 50 65 Lipide Acizi graşi şi gl icer ina

în stadiul al doilea, care se desfăşoară la temperaturi mai mari, granula de amidon se fisurează, iar la temperatura de gelatinizare granula se distruge şi amidonul se transformă într-o soluţie vâscoasă care la răcire dă gelul de amidon. Gelul de amidon este format din molecule de amilopectină care dau vâscozitate şi din molecule de amiloză, dispersate coloidal, cu rol de coloid protector. Temperatura de gelatinizare a amidonului din diferite surse este prezentată în tabelul 13.26.

Tabelul 13.26Temperatura de gelatinizare a amidonului din diferite surse

Natura amidonului Temperatura de gelatinizare, °C

Cartof i 55...60Grâu 60...85

Porumb 65...75Orz 70...80

Orez 65...85

f Locul de atac al a-amitazet I Locul de atac al P-amilazei _o. Moleculă de glucoza -o-o- Moleculă de maltoză £3* Dextnne

în stadiul al treilea sub acţiunea amilazelor au loc:- lichefierea amidonului, manifestată prin micşorarea viscozităţii

amidonului gelatinizat sub acţiunea dextrinizantâ a a-amilazei;- zaharificarea, care constă în scindarea legăturilor a 1,4-glucozidice

din interiorul lanţurilor de amiloză şi amilopectină, cu formare de dextrine cu moleculă din ce în e mai mică, până la formarea de dextrine cu 7-12 resturi de glucoza, nefermentescibile şi care nu mai dau coloraţie cu iodul. La brasaj, degradarea amidonului până la produşi ce nu mai dau coloraţie cu iodul este foarte importantă, deoarece urmele de amidon nedegradat în bere produc tulburarea amidonoasă a acesteia. Plămada zaharificată care nu mai dă coloraţie cu iodul se numeşte IOD NORMALĂ. Zaharificarea amidonului este, de asemenea, consecinţa acţiunii p-amilazei asupra lanţurilor de amiloză şi amilopectină prin desprinderea, pas cu pas, a unei molecule de maltoză de la capătul nereducător al lanţurilor de amiloză şi amilopectină. Datorită acţiunii de formare a maltozei şi în măsură mai mică a glucozei şi maltotriozei, p-amilaza determină în mare măsură conţinutul mustului în zaharuri fermentescibile (gradul final de fermentare sau atenuarea limită a mustului).

Atât în cazul a-amilazei cât şi al |3-amilazei, acţiunea se opreşte la 2-3 resturi de glucoza în faţa legăturilor a 1,6-glucozidice, formându-se în acest

P

Fig. 13.18. Modul de acţiune al a şi p-amilazei asupra amilozei şi amilopectinei

fel dextrinele limită. Datorită temperaturii de inactivare redusă, enzima dextrinază limită are o acţiune foarte slabă la brasaj. Compoziţia extractului fermentescibil într-un must pentru beri blonde, cu grad final aparent de fermentare de 80%, este prezentată în tabelul 13.27.

Acţiunea de zaharificare a enzimelor este influenţată de: calitatea malţului, temperatura plămezii, pH-ul plămezii şi concentraţia în substanţă uscată a plămezii.

INFLUENŢA TEMPERATURII PLĂMEZII. Pauze mai lungi la temperatura de 62...63°C conduc la musturi mai bogate în maltoză, cu fermentescibiiitate mai mare.

Pauze mai lungi la temperatura de 72...75°C conduc la musturi mai bogate în dextrine, deci cu fermentescibiiitate mai redusă (scăzută).

Intensitatea activităţii enzimelor este neuniformă în timp: ea atinge un maximum după primele 10-20 min, apoi descreşte puternic după 40-60 min, respectiv mult mai lent la sfârşitul brasajului, fapt ce se manifestă în dinamica fermentescibilităţii mustului (tabelul 13.28).

Tabelul 13.28

Asupra fermentescibilităţii mustului influenţează şi temperatura de plămădire, temperaturi mai scăzute favorizând degradarea gumelor şi proteinelor din pereţii celulari (tabelul 13.29)

Tabelul 13.27Compoziţia extractului fermentescibil din mustul pentru berea blondă

Zahărulfermentescibil

% din extract

% din extractul

g/100 mL must de 12%

Hexoze■ 7-9 11,9 0,9-1,2Zaharoză 3-4 5,1 0,4-0,5Maltoză 43-45 65,4 5,6-5,9Maltotr ioză 11-13 17,6 1,4-1,7

Influenţa temperaturii plămezii şi a duratei brasajului asupra gradului final de fermentare a mustului (% aparent)

Temperatura

°C

Durata brasajului, min

5 20 40 80 10050 53,5 71,2 75,9

55 67,6 79,2 86,7

60 83,3 86,4 89,5

63 83,9 87,9 89,7

67 83,8 85,2 84,8 85,3 85,7

71 69,8 68,5 67,8 67,4 67,875 39,1 39,0 38,1 38,5 37,6

80 28,3 - - 26,2 25,0

Tabelul 13.29Pauzele la temperaturi de 68...75°C influenţează durata de zaharificare a

plămezii (tabelul 13.30).

INFLUENŢA PH-ULUI PLĂMEZII. La pH = 5,5-5,6, care este pH-ul optim pentru a şi p-amilaze, se obţine cel mai mare randament în extract, în comparaţie cu un pH mai ridicat. De asemenea, la pH-ul optim, musturile au fermentescibilitatea cea mai ridicată. pH-ul plămezii depinde de compoziţia apei de brasaj. Când pH-ul plămezii este de 5,6-5,9, este necesară corectarea lui prin decarbonatarea apei de brasaj, adăugarea de malţ acid, adaos de acid sau acidifiere biologică.

INFLUENŢA CONCENTRAŢIEI PLĂMEZII. La concentraţii mai mari în substanţă uscată ale plămezii se obţin randamente în extract mai mari şi musturi cu fermentescibilitate mai ridicată (tabelul 13.31).

Degradarea hemicelulozelor şi gumelor. Hemicelulozele sunt insolubile în apă iar gumele sunt solubile. Ambele componente au structuri apropiate, formate din 80-90% glucani şi 10-20% pentozani.

p-Glucanii (macromolecule cu masa moleculară de 2 000 000) se găsesc în pereţii celulari ai malţului, au o structură liniară, între lanţurile de p-glucani, stabilindu-se legături de hidrogen, iar între glucani şi proteine legături esterice. p-Glucanii în apă, la cald, dau soluţii vâscoase, producând dificultăţi la filtrarea mustului şi uneori a berii. Legăturile esterice trebuie hidrolizate la brasaj.

Pentozanii suferă modificări slabe şi au influenţă redusă asupra vâscozităţii mustului. Cea mai importantă degradare este produsă de endo-p-glucanaze sub acţiunea cărora din p-glucani se formează p-glucan-dextrine cu acţiune favorabilă asupra însuşirilor de spumare şi asupra plinătăţii gustului berii. Sub acţiunea p-glucansolubilazei, din gume se eliberează p-glucani macromoleculari şi proteine.

Degradarea hemicelulozelor şi gumelor este apreciată prin diferenţa de randament între măcinişul fin şi grosier, prin vâscozitatea mustului şi prin deter-minarea valorii friabilimetrice a malţului prelucrat, care trebuie să fie >80. Vâscozitatea

Tabelul 13.30Influenţa temperaturii de zaharificare asupra duratei de zaharificareTemperatura de zaharificare, °C 68 70 72 74 76Durata de zaharificare, min 35 20 15 10 5

Tabelul 13.31Influenţa concentraţiei plămezii asupra degradării amidonului

Raportul malţ/apă 1 : 2 1 : 3 1 : 4 1 : 5Grad de fermentare aparent în plămadă Konqress, %

83,7 81,3 79,9 80,0

în plămada cu pauză 30 min la 64°C 82,8 82,8 84,0 84,8Durata de zahari f icare la 70°C, min 30 20 12 10

mustului Kongress (standardizat la 8,6% extract) este de 1,51-1,63 mPa-s, a mustului primitiv de 12% de 1,73-2,20 mPa s, iar a unei beri de 12% de 1,78-1,95 mPa s. Degradarea hemicelulozelor şi, respectiv, a (p-giucanilor este influenţată de calitatea malţului (gradul lui de solubilizare şi conţinutul de endo-p-glucanaze, p-glucansolu- bilaza şi pentozanaze). Malţurile din orz de toamnă dau musturi mai bogate în p-glucani. Conţinutul în enzime şi solubilizarea depind de: condiţiile de malţificare; gradul de măcinare a malţului în sensul că dintr-un măciniş fin se extrag mai mulţi p-glucani, dar hidroliza lor este mai slabă decât din măcinişul grosier (tabelul 13.32); intensitatea procesului de brasaj, care influenţează degradarea hemicelulozelor şi P-glucanilor prin temperatura de plămădire, temperatura poate fi folosită ca factor de corectarea a conţinutului mustului în p-glucani, factorul principal rămânând calitatea malţului.

Tabelul 13.32

Degradarea substanţelor cu azot. Substanţele cu azot din must sunt implicate în însuşirile senzoriale ale berii, ca plinătatea şi rotunjirea gustului berii, în capacitatea de spumare şi însuşirile spumei berii, în formarea culorii berii, în formarea de sisteme tampon, în nutriţia drojdiei şi, prin aceasta, în formarea de substanţe de aromă în timpul fermentaţiei.

Unele substanţe cu azot sunt implicate în formarea trubului în berea finită, deci în stabilitatea ei coloidală. Din aceste considerente, transformările substanţelor cu azot la brasaj sunt de mare importanţă, deşi conţinutul lor în must este mic în comparaţie cu cel al glucidelor (5-6 % din extract). în plămadă se găsesc prolamine şi gluteline insolubile precum şi albumine şi globuline solubile, inclusiv macropeptide, polipeptide, peptide simple şi aminoacizi liberi.

în timpul brasajului, substanţele cu azot aduse de malţ şi menţionate anterior sunt degradate progresiv de către endo- şi exopeptidaze. Proteinele insolubile şi nedegradate se elimină cu borhotul de malţ. Endopeptidazele atacă proteinele native, fragmentând molecula de proteină în macro- şi polipeptide, fragmentarea fiind dusă, după un timp mai mare de acţiune, până la compuşi cu masă moleculară mai mică. Exopeptidazele eliberează aminoacizi din proteine şi produşi de degradare ai endo- peptidazelor. Degradarea substanţelor cu azot depinde de:

- gradul de solubilizare a malţului şi conţinutul acestuia în enzime proteolitice (tabelul 13.33);

-condiţiile de brasaj, respectiv temperatura şi durata pauzei la temperatura de degradare a proteinelor. în această direcţie, menţionăm că enzimele care hidrolizează proteinele au temperatura optimă de 45...55°C. La 45°C se formează mai mulţi compuşi cu masa moleculară mică, iar la 55°C mai mulţi compuşi cu masă moleculară mare (tabelul 13.34).

Influenţa solubilizării şi a gradului de măcinare al malţului asupra conţinutului ,în substanţe gumoase

Solubilizarea malţului Slab solubilizat Bine soubilizatFelul măcinişului Fin Grosier Fin Grosier

Substanţe gumoase totale, mg/L

1693 1619 688 673(3-Glucani, mg/L 1314 1249 372 361Pentozani, mg/L 379 370 316 312

O pauză de proteină lungă la temperatura de 50°C conduce la beri cu capacităţi reduse de spumare şi cu rezistenţă redusă a spumei. La temperatura de 65...70°C are loc o continuare a proteolizei sub acţiunea „desmo-proteazelor”, cu formare de substanţe macromoleculare cu azot;

-pH-ul plămezii, care influenţează activitatea enzimelor proteolitice în plămadă. Cele mai importante enzime proteolitice au pH-ul optim la 5,0-5,2. Prin corectarea apei de brasaj sau prin acidifierea biologică a plămezii se intensifică degradarea enzimatică a substanţelor cu azot (tabelul 13.35).

Având în vedere că plămada se corectează la pH = 5,7-5,4, este necesară prelungirea pauzei de proteoliză pentru asigurarea degradării necesare a proteinelor.

Concentraţia plămezii influenţează activitatea enzimelor proteolitice în sensul că la creşterea concentraţiei plămezii creşte activitatea endopeptidazelor.

Durata pauzei de proteoliză influenţează, de asemenea, hidroliza substanţelor cu azotîntr-o măsură semnificativă (tabelul 13.36).

Produşii rezultaţi în urma activităţii combinate a endo- şi exopeptidazelor sunt următorii:

- compuşi macromoleculari cu masă moleculară >60 000, care constituie azotul coaguîabiLşi care reprezintă circa 20% din substanţele cu azot din mustul de malţ nefiert. Aceşti compuşi sunt coagulabili la plămădire şi mai ales la fierberea mustului. Sunt precursori activi de trub în bere;

-compuşi cu masă moleculară medie (10 000-60 000), care reprezintă circa 20% din substanţele cu azot din must. Au acţiune favorabilă în formarea spumei berii şi sunt relativ termostabiîi;

- compuşi cu masă moleculară mică reprezentând circa 60% din substanţele cu azot din must, din care circa 22% sunt a-aminoacizi liberi, sursa de azot pentru drojdie. Conţinutul în a-aminoacizi al mustului trebuie să fie > 200 mg N/L must pentru a se asigura multiplicarea drojdiei, o viteză normală de fermentare şi o aromă corectă a berii.

La brasaj, proteinele native dizolvate în plămadă (albumine şi globuline) coagulează mai mult sau mai puţin sub influenţa temperaturilor înalte. Coagulează, de asemenea, şi substanţele macromoleculare rezultate

Conţinutul în azot total şi azot a-aminic liber la plămădirea izotermăTemperatura plămezii

din şrot grosier menţinută 30 min, °C

40 45 50 52,5 55 60 65 70

Azot total , mg /100 mL must

60,0 62,5 67,5 72,5 71,5 70,0 68,5 67,5Azot a-aminic l iber (FAN), mg/100mL 13,7 14,0 15,2 15,5 16,3 13,8 12,4 11,6

Tabelul 13.35Influenţa pH-ului asupra hidrolizei proteinelor

Fracţiunea de azot pH-ulalămezii5,73 5,59 5,40 5,20

Azot total , mg /100 mL must 101,0 102,5 111,1 119,2

Azot macromolecular, mg 7100 mL must 25,8 25,1 27,5 27,9Azot a-aminic l iber, mg 7100 mL must 18,7 19,6 20,8 22,0

din hidroliza enzimatică şi intră în combinaţie cu substanţele polifenolice din malţ.

Controlul degradării substanţelor cu azot la brasaj se face prin determinarea azotului solubil din must, a azotului coagulabil, a diferitelor fracţiuni cu azot şi în special a azotului a-aminic liber. Un indice important este cifra intensităţii plămădirii, după Kolbach, cu valori între 80 şi 120 (normal 105), care se calculează cu relaţia:

, , ± Gradul de solubilizare în primul mustIntensitatea plămădelii =----------------------------------------------------------------------100 (13.5)

Gradul de solubilizare în mustul Congres fiert

DEGRADAREA COMPUŞILOR CU FOSFOR. Degradarea fosfaţilor are loc sub acţiunea fosfatazelor din malţ, care hidrolizează compuşii cu fosfor organici, eliberând acid fosforic. Acidul fosforic reacţionează cu sărurile din apă şi formează în plămadă şi în must sisteme tampon importante. Are loc şi o scădere a pH-ului plămezii. Condiţiile optime pentru fosfataze sunt la temperatura de 50...53°C (sunt inactivate la temperaturi mai mari de 60°C şi la pH = 5,0). Temperatura de plămădire de 58...62°C restrânge activitatea fosfatazelor. Degradarea compuşilor organici cu fosfor este influenţată de gradul de soiubilizare a malţului, de activitatea fosfatazică a malţului şi de condiţiile de brasaj. Un rol important îl are temperatura de plămădire (tabelul 13.37).

Un conţinut mai ridicat în fosfaţi în plămadă determină o scădere mai mică a pH-ului la fierberea mustului şi la fermentare.

MODIFICAREA POLIFENOLILOR. Polifenolii reprezintă 0,3-0,4% din substanţa uscată a orzului, fiind localizaţi în coaja bobului, în stratul aleuronic (în cantităţi mai mici) şi în endosperm. La brasaj, modificarea polifenolilor merge paralel cu degradarea substanţelor cu azot. Substanţele polifenolice formează cu substanţele cu azot complecşi ce pot deveni insolubili la temperaturi de plămădire mai mari de 50...60°C. De asemenea, polifenolii se pot polimeriza prin oxidare catalizată enzimatic de peroxidază şi poli- fenoloxidază, mărindu-şi astfel capacitatea tanantă. Polifenolii polimerizaţi formează cu proteinele complecşi insolubili la rece. La 45°C, prin oxidarea polifenolilor se pierd circa 42% din polifenoli, iar la 65°C circa 65%. La brasaj în atmosferă de azot, în condiţii normale de aerare şi prin insuflare de aer, are loc micşorarea concentraţiei antocianilor, taninului, polifenolilor totali din musturile obţinute (tabelul 13.38).

Intensitatea brasajului şi variaţia pH-ului la fabricarea berii

Etapa Temperatura de plămădire, °C62 50 50 + pauză

Must la „cazanul plin” 5,78 5,75 5,79Must fiert cu hamei 5,56 5,51 5,60Bere 4,38 4,37 4,44

Conţinutul mustului în polifenoli este influenţat de condiţiile de brasaj: cu cât este mai fin măcinată coaja bobului de malţ, cu atât mustul este mai bogat în polifenoli, care au indicele de polimerizare cel mai ridicat; cu cât endospermul este mai profund măcinat, cu atât mai mult se intensifică eliberarea antocianilor (tabelul 13.39).

Tabelul 13.38Conţinutul în polifenoli (mg/L) al musturilor obţinute prin brasaj în diferite condiţii

IndicatorulTipul de brasaj

Sub atmosferă de azot

Fără aerare (condiţii normale)

Cu aerare

Polifenoli totali 256 190 168Antociani 166 106 81Indice de polimerizare

1,54 1,79 2,07Tanin 394 244 148

Tabelul 13.39Tipul măcinişului şi conţinutul de polifenoli din mustul primitiv, mg/L

Indicatorul

Tipul măcinişului pentru fi ltrare cu:

Filtru de plămadă

Cazan de fi ltrareîn cazul

măcinării uscate

în cazul măcinării uscate cu condiţionare

în cazul măcinăr

ii umedePolifenoli totali 226 215 196 241Antociani 66 62 57 79Indice de polimerizare

3,42 3,47 3,43 3,05

Apa de brasaj cu alcalinitate remanentă mare conduce la musturi cu un conţinut mare de polifenoli, respectiv polifenoli cu indice de polimerizare mai mare. O temperatură de plămădire ridicată şi o durată de brasaj scurtă conduc la un must cu conţinut redus în polifenoli. O cantitate mare de polifenoli în must se constată la brasajul cu pauze lungi la 50°C.

Intensificarea aerării la brasaj prin cantitatea de aer din măciniş, înglobarea de aer la plămădire sau prin utilizarea unui agitator nepotrivit conduce la creşterea indicelui de polimerizare a polifenolilor din must. Polifenolii cu indice de polimerizare ridicat imprimă amăreală persistentă şi închiderea culorii mustului, care nu se mai poate înlătura/ameliora la fermentare.

Polifenolii înalt polimerizaţi dau complecşi cu substanţele cu azot cu masă moleculară mare, complecşi ce devin insolubili la brasaj şi la fierberea mustului cu hamei, rezultatul fiind o bere mai stabilă coloidal. Polifenolii cu masă moleculară mică au însuşiri reducătoare şi conduc la creşterea stabilităţii gustului berii.

Degradarea lipidelor. Degradarea lipidelor aduse de malţ (trigliceride, mono- şi digliceride?acizi graşi liberi, fosfatide) are loc, la brasaj, sub influenţa lipazelor din malţ cu eliberare,de acizi graşi şi glicerina. Lipazele au temperatura optimă de acţiune de 50°C şi sunt inactivate după 30 min la 65°C. La plămădire, la 62...64°C, în must se găseşte o cantitate mică de lipide, în timp ce la temperatura de plămădire de 68°C concentraţia lipidelor în must este mai mare. La fierberea mustului şi la răcirea acestuia, o dată cu trubul format se elimină din must o mare parte din lipide, în extractul mustului primitiv regăsindu-se numai 10-26% din acizii graşi totali din mustul nefiert.

Conţinutul de lipide din must influenţează însuşirile de spumare ale berii. Conţinutul mustului în acizi graşi nesaturaţi este important pentru metabolismul drojdiei, respectiv pentru formarea esterilor la fermentare.

Extractul obţinut din malţ la brasaj reprezintă 75-80% faţă de malţ. Cea mai mare parte a extractului este formată din glucide fermentescibile (61-65%), care vor da gradul de fermentare final real ai acelui must, corespunzător unui grad de fermentare frnal aparent de 75-80%.

Necesarul de apă la plămădire. Cantitatea de apă de plămădire în raport cu cea de malţ determină concentraţia plămezii şi influenţează compoziţia mustului şi tipul berii. Pentru berile de culoare deschisă se utilizează cantităţi mai mari de apă de plămădire (raport malţ : apă = 1:4 sau chiar 1 : 5) în comparaţie cu berile de culoare închisă (raport 1 : 2 sau 1 : 2,5) care la pauza de zaharificare se aduc la concentraţii mai mici, corespunzătoare raportului 1 : 3,5 sau 1 : 5.

Cantitatea de apă de plămădire necesară obţinerii unei anumite concentraţii a primului must (EPM), atunci când se prelucrează 100 kg malţ cu un randament în extract R, se determină cu relaţia:

R(100-enJW = -----PJUL [hL apă/100 kg malţ] (13.6)

Mustul rezultat M(kg) din 100 kg malţ va fi:

M = R + W

Concentraţia procentuală a acestui must se calculează cu relaţia:

100-R 100-R pm

[%]=■R + W M

Volumul plămezii obţinute din 100 kg malţ se calculează cu relaţia:

V = W + 0,7 [hl/100 kg malţ],în care: 0,7 reprezintă volumul ocupat HP 100 kg măciniş utilizat la plămădire.

(13.7)

(13.8)

(13.9)

epm

Pentru utilizări practice, necesarul de apă de plămădire şi volumul plămezii în funcţie de concentraţia primului must sunt date în tabelul 13.40.

Tabelul 13.40

Dacă randamentul în extract al malţului este diferit de 75%, cantitatea de apă de plămădire trebuie calculată cu relaţia corespunzătoare. Pentru randamente de 71-77%, valorile sunt prezentate în tabelul 13.41.

Tabelul 13.41

în cazul brasajului prin decocţie, cantitatea de apă de plămădire trebuie să fie ceva mai mare pentru a acoperi pierderile prin evaporare.

Temperatura apei de plămădire se alege în funcţie de metoda de brasaj utilizată şi de intensitatea brasajului. Temperatura apei de plămădire se stabileşte şi în funcţie de grupa de enzime a cărei activitate trebuie favorizată iniţial. Temperatura de plămădire poate fi 40...50 °C (optim pentru enzimele proteolitice şi p-glucanaze) sau 62°C (optim pentru p-amilază) în cazul malţurilor foarte bine solubilizate. Temperaturi de plămădire scăzute (35...40°C) permit numai o înmuiere mai bună a particulelor de măciniş şi o trecere în soluţie a „lioenzimelor”, dar brasajul devine prea lung, consumul de energie creşte şi scade stabilitatea spumei berii.

Pentru plămădire se folosesc utilajele prezentate în continuare. PREPLĂMĂDITORUL DE MALŢ. Este utilizat pentru plămădirea măcinăturii obţinute prin măcinare uscată cu sau fără condiţionare. Utilizarea preplămăditorului

Concentraţia primului must, volumul de apă de plămădire şi volumul plămezii pentru un randament R = 75%

Extractulprimuluimust

Apa de plămădire W, L/100 kg malţ

Volumul plămezii V,

L/100 kg malţ

Extractul primului must ep m ,

%

Apa de plămădire W, L/100 kg malţ

Volumul plămezii V,

L/100 kg malţ

12 550 620 18 342 41213 502 572 19 320 39014 461 531 20 300 37015 425 495 21 282 35216 394 464 22 266 33617 366 436

Cantitatea de apă de plămădire, în hL/100 kg malţ, în funcţie de randamentul în extract al malţului şi de concentraţia primului must

Concentraţia primului must ep m , %

Randamentul în extract, %

71 72 73 74 75 76 7715 4,02 4,08 4,14 4,19 4,24 4,31 4,36

16 3,73 3,78 3,83 3,89 3,94 3,99 4,0417 3,47 3,51 3,56 3,61 3,66 3,71 3,76

18 3,23 3,28 3,33 3,37 3,42 3,46 3,5119 3,02 3,07 3,11 3,15 3,19 3,24 3,28

20 2,84 2,88 2,92 2,96 3,00 3,04 3,08

21 2,67 2,71 2,75 2,78 2,82 2,86 2,90

Fig. 13.19. Preplămăditor de malţ:1 - intrare malţ; 2 - alimentare cu apă; 3 - tub perforat; 4 - plămadă

Fig. 13.20. Cazan de plămadă cu secţiune circulară:

1 - cap de spălare; 2 - robinet de alimentare cu abur; 3 - şibăr; 4 - preplămăditor; 5 - intrare abur; 6 - condens; 7 - antrenare agitator; 8 - racord golire; 9-alimentare cu abur; 10- agitator; 11- vizor; 12-bec de iluminare; 13-hotă pentru abur secundar

minimalizează înglobarea de aer în plămadă. Schiţa de principiu a preplămăditorului, montat pe cazanul de plămădire, este prezentată în

figura 13.19.CAZANUL DE PLĂMĂDIRE. Serveşte pentru plămădire şi menţinerea plămezii

reziduale la brasajul prin decocţie. Cazanele sunt de diferite tipuri constructive; cu secţiune circulară şi fund bombat (fig. 13.20), cu secţiune rectangulară cu fund în formă de pană, aşa cum este cel din instalaţia Hydroautomatic (fig. 13.21) sau cu fund semicilindric, cum este cel din instalaţia-bloc. Cazanele sunt confecţionate din tablă de cupru, din oţel inoxidabil sau oţel obişnuit placat cu tablă de oţel inoxidabil cu grosimea de 1,5-2 mm şi sunt izolate termic la exterior. încălzirea plămezii se face cu abur sau cu apă caldă. Suprafaţa de schimb de căldură este formată dintr-o manta dublă din profiluri sudate pe peretele exterior sau din ţevi semicilindrice sudate pe peretele exterior. La cazanele cu secţiune circulară, în interior poate fi montată o suprafaţă de încălzire suplimentară sub forma unui fierbător tubular. Suprafaţa de încălzire trebuie să asigure un ritm de încălzire de 1°C/min. Volumul util al cazanului este de circa 60% din volumul total, iar acesta este de 7-8 hL pentru 100 kg malţ. Cazanele sunt prevăzute cu agitator pentru asigurarea unei bune omogenizări a plămezii, o distribuţie uniformă a temperaturii în plămadă, fără modificarea structurii particulelor din plămadă sau emulsionarea ei. Prin formă şi turaţie, agitatorul trebuie să permită o înglobare minimă de oxigen în plămadă. Turaţia agitatorului este de 10-12 rot/min, pentru omogenizare, şi 35 rot/min, la golirea plămezii.

CAZANUL DE ZAHARIFICARE. Este asemănător din punct de vedere constructiv cu cel de plămădire. Capacitatea acestuia variază între o valoare minimă de 70% din plămada totală şi capacitatea maximă egală cu cea a

cazanului de plămădire.

Fig. 13.21. Cazan de plămadă cu secţiune rectangulară (din instalaţia Hydroautomatic): 1- intrare abur; 2-manta de încălzire; 3 - condens; 4 - agitator; 5 - vizor; 6 - cap de spălare; 7-apă; 8 - electromotor; 9-hotă pentru abur secundar

Suprafaţa de încălzire trebuie să asigure un ritm de încălzire de 2°C/min, iar agitatorul trebuie să aibă 20-25 rot/min.

Procedee de brasaj. Procedeele de brasaj se clasifică în procedee prin infuzie şi procedee prin decocţie, în cadrul fiecărui procedeu existând variante de brasaj. Varianta de brasaj aleasă trebuie să ţină seama de caracteristicile berii ce se fabrică, de caracteristicile instalaţiei de fierbere utilizate şi de calitatea malţului folosit. Variantele de brasaj pentru ambele procedee diferă prin:

- temperatura de plămădire;- temperaturile la care se fac

pauzele şi durata pauzelor;- numărul de decocturi, mo-

mentul scoaterii plămezii pentru de- coct, durata fierberii decoctului, canti-tatea de plămadă pentru decoct şi viteza de reîntoarcere a decoctului peste restul de plămadă (în cazul procedeelor de brasaj prin decocţie).

Reprezentarea grafică a variaţiei temperaturii în funcţie de timp pentru plămadă poartă denumirea de diagramă de brasaj.

BRASAJUL PRIN INFUZIE este cel mai simplu procedeu, el necesitând un singur cazan pentru prelucrarea plămezii. Acest procedeu conduce la obţinerea de beri cu gust mai puţin

pronunţat de malţ şi culoare mai deschisă. Avantajele procedeului sunt următoarele: conducerea operaţiei poate fi realizată automat, iar necesarul de energie este cu 25-50% mai mic decât la procedeul prin decocţie. Dezavantajul se referă la randamentul mai scăzut decât cel obţinut prin decocţie, îndeosebi în cazul malţurilor cu solubilizare mai slabă. în fig. 13.22, a, B sunt prezentate exemple de diagrame de brasaj prin infuzie. Diagramele diferă între ele prin temperatura de plămădire: plămădirea la 35°C favorizează o hidroliză profundă a proteinelor şi a p-glucanilor, în timp ce o plămădire la 58°C reduce hidroliză proteinelor.

BRASAJUL PRIN DECOCŢIE este caracterizat de faptul că o parte din plămadă este transvazată în cazanul de zaharificare unde este fiartă (formând „DECOCTUL”). Prin reintroducerea decoctului peste restul de plămadă se ridică temperatura întregii plămezi până la nivelul următorului palier de temperatură. După numărul de decocţii, metodele de brasaj sunt cu trei decocţii, cu două decocţii sau cu o decocţie. Fierberea unei părţi din plămadă sub formă de plămadă groasă are următoarele efecte:

- gelatinizarea şi zaharificarea amidonului nemodificat la malţificare;- o extracţie mai intensă a substanţelor din coaja bobului;- formarea mai intensă de melanoidine;- o degradare mai slabă a proteinelor din decoct;

- eliminare mai accentuată a DIVIS;- reducerea cantităţii de enzime active din întreaga plămadă;- un randament la fierbere mai mare.Brasajul prin decocţie necesită instalaţii de fierbere cu cazan de

plămădire şi cazan de zaharificare şi se realizează cu un consum de energie cu circa 20% mai mare decât la brasajul prin infuzie, energie consumată pentru fierberea decocturilor.

BRASAJUL CU TREI DECOCŢII (plămezi) este cea mai veche metodă de brasaj prin decocţie, având durata cea mai mare (circa 5 % ore pentru obţinerea berilor brune şi 3 1/2-4 ore pentru obţinerea berilor blonde), fiind folosit de obicei pentru obţinerea berilor brune. Acest procedeu se pretează la prelucrarea malţului cu activitate enzimatică ridicată. Diagrama de brasaj pentru obţinerea unei beri brune este prezentată în fig. 13.23. Prima şi a doua plămadă pentru decoct sunt scoase sub formă de plămadă groasă, formată prin sedimentarea cojilor şi grişurilor mari după oprirea agitatorului. Plămada groasă conţine particule provenite din partea nesolu- bilizată sau slab solubilizată a bobului, care la fierbere suferă o degradare fizică, permiţând hidroliza enzimatică a acestora după întoarcerea decoctului peste restul plămezii. Plămada groasă conţine mai puţine enzime care au trecut în soluţie la plămădire. Volumul de plămadă scoasă (VD) pentru decocţie poate reprezenta circa 1/3 din plămada totală sau se poate stabili cu relaţia:

bFig. 13.22. Diagramă de brasaj: a - prin infuzie, cu plămădire la 35°C; b - prin infuzie, cu plămădire la 50°C

t 2 ~ t ,[hL], (13.10)

Fig. 13.23. Diagramă de brasaj prin decocţie cu trei plămezi pentru beri brune:

■/-plămădire; 2-agitare; 3-pauză de sedimentare; 4,5,6-scoaterea primei plămezi (a celei de a doua şi, respectiv, a celei de a treia plămezi); 7- reîntoarcere plămadă fiartă; A,B- plămadă groasă 1:2-2,5 şi 33%; C - plămadă omogenă 40%

în care: P este plămada totală, în hL; U - temperatura plămezii din cazanul de plămădire, în °C; t2 - temperatura decoctului, în °C; t3 - temperatura la care trebuie adusă plămada tratată, în °C.

Cu cât temperatura de plămădire este mai scăzută şi cu cât este mai mic numărul de decocţii, cu atât este mai mare volumul de plămadă pentru decoct. în tabelul 13.42 sunt prezentate volumele de plămadă pentru decoct în funcţie de temperatura de plămădire, pentru un procedeu cu

un decoct, iar în tabelul 13.43 pentru un procedeu cu două decocţii.

Tabelul 13.42

Volumul plămezii pentru decoct la un brasaj cu un decoctşi diferite temperaturi de plămădire

Concentraţia primului must

ep m , %

Plămada totală hL/100

kg

Mărimea plămezii pentru decoct, hL/100 kg

36°C 50°C 60°C

16 4,74 3,42 (72,16%)

2,96 (62,57%)

2,37 (50%)17 4,46 3,22

(67,9%)2,79 (58,87%)

2,23 (47%)

18 4,21 3,04 (64,1%)

2,63 (55,57%)

2,10 (44%)

Volumul de plămadă pentru decoct la un brasaj cu două decocţiiConcentraţia

primului must ep m , %Plămada totală

hL/100 kgPrima plămadă

A doua plămadăhl_/

1G0kg% hUIOOk

g%

16 4,74 1,48 31 2,15 4517 4,46 1,39 29 2,03 4318 4,21 1,31 28 1,91 40

RAC* \/ T T » / ny'AT %

/ 7 \i

/ Â \

T

f1%I

.../ Y

,R/SJ

Tţ /AA‘ J

)/

T ....../

- * -

63

Timp [min]

a

Tabelul 13.43

Timpul de fierbere a plămeziior influenţează direct gradul de modificare a

amidonului, dar pentru a nu creşte mult consumul de energie, el se limitează la 10-15 min pentru berile blonde şi 20-30 min pentru berile brune.

BRASAJUL CU DOUĂ DECOCŢII (plămezi) este procedeul cel mai frecvent utilizat la obţinerea berilor de culoare deschisă şi de fermentaţie inferioară. El se practică sub multiple variante, care diferă prin temperatura de plămădire, temperaturile după întoarcerea decocturilor, calitatea malţului prelucrat şi tipul de bere fabricat. Exemple de diagrame de brasaj cu două plămezi sunt prezentate în figurile 13.24 a şi B.

I

----------Ti i i

*T--------yik At1if

k 1tl / j - /

30'nit

Tabelul 13.43

4tt

90

Timp [min]

Brasajul cu temperatura de plămădire de 50°C, temperatură la care plămada reziduală rămâne un timp mai îndelungat, conduce la înrăutăţirea plinătăţii gustului berii şi a însuşirilor ei de spumare. Brasajul cu temperatura de plămădire medie de 62°C, superioară temperaturii optime de degradare a proteinelor, permite obţinerea de bere cu bune însuşiri de spumare. Acest procedeu nu permite însă hidroliza (3-glu- canilor şi, în consecinţă, se recomandă a fi utilizat la malţuri foarte bine solubilizate.

BRASAJUL PRIN DECOCŢIE CU o SINGURĂ PLĂMADĂ este, de regulă, un procedeu combinat de infuzie şi decocţie, ridicarea temperaturii de la 63...65°C la 75°C făcându-se prin întoarcerea decoctului (fig. 13.25) Decoctul poate fi utilizat şi pentru ridicarea temperaturii de la 35°C la 50°C sau de la 50°C la 63°C, dar volumul decoctului trebuie să fie mai mic.

Brasajul cu orez. La brasajul cu orez trebuie avut în vedere că granulele de amidon din orez absorb apă mai încet şi au temperatura de gelatinizare de 75...80°C. Pentru soiurile de orez cu temperatura de gelatinizare mai mare (85...90°C), plămada de orez este gelatinizată la această temperatură, apoi răcită la 70...75°C, pentru a se putea introduce în ea malţul cu care să se realizeze lichefierea şi zaharificarea (fig. 13.26, a).

Deoarece omogenizarea plămezii vâscoase de orez cu plămada de malţ este dificilă, se poate introduce de la început în plămada de orez, la temperatura de 50°C, aproximativ 10-20% malţ, după care se realizează o creştere a temperaturii la72.. .75°C, urmată de o pauză la această temperatură, apoi o creştere lentă (15-20 min) la 85°C pentru lichefierea şi zaharificarea amidonului, după care plămada este adusă la fierbere (fig. 13.26, B).

Brasajul cu porumb. Se practică, de obicei, prin procedeul cu decocţie cu două plămezi, în care plămada de porumb are rolul primului decoct (fig. 13.27). Se preferă utilizarea porumbului degerminat, în vederea reducerii conţinutului de lipide prin îndepărtarea germenelui (> 5% lipide).

Brasajul cu orz negerminat. Se deosebeşte de brasajul cu alţi înlocuitori prin aceea că orzul este introdus direct în plămada de malţ

Fig. 13.25. Diagramă de brasaj prin decocţie cu o plămadă

deoarece:- temperatura de gelatinizare a amidonului este inferioară

temperaturii maxime atinse de plămadă la brasaj;- se poate valorifica activitatea (3-amilazică a orzului în procesul de

zaharificare a plămezii.

Orzul este măcinat uscat, proces în care cojile sunt mărunţite mai profund sau poate fi utilizat sub formă de fulgi din orz integral sau descojit. La brasajul cu orz trebuie să se ţină seama de conţinutul ridicat în (3-glucani macromoleculari ai orzului, care, dacă nu sunt hidrolizaţi la brasaj, produc dificultăţi la filtrarea mustului şi a berii, în acest scop, în diagrama de brasaj este necesar să existe o pauză la temperatura de 45...50°C, iar când gradul de înlocuire a malţului cu orz depăşeşte 15-20%, este

a - pentru plămezi din malţ şi orez: 1 - plămadă din malţ (20%); 2 - plămadă din orez; 3 - fluidificare; 4 - fierbere decoct;5 - plămadă reziduală; 6 - ridicare temperatură decoct; 7- menţinere plămadă la 63°C; b - pentru plamezi din malţ şi orez:

1 - plămadă de orez; 2 - plămadă din malţ; 3 - fierbere;4 - decoct; 5 - plămadă reziduală

necesară adăugarea unui preparat enzimatic exogen de (3-glucanază, Diagrama de brasaj cu orz este prezentată în figura 13.28.

Fig. 13.27. Diagramă de brasaj pentru plamezi din malţ şi cereale nemaltificate (porumb)

io

70------------------- -

60', sr \

c 5o *5* / t

| 4f0 ' !| 1I

«30: i

20 ii ii i ii

J0 i 1 i i1 ! I l

iâl9o' 7

,

Zaharificara completă /’

. Spre filtrare

/o

7£ m /O'

Timp [minj

Fig. 13.28. Diagramă de brasaj pentru plămezidin malţ şi cereale nemaltificate (orz)

Brasajui cu procent ridicat de înlocuitori. Se practică din considerente strict economice. Gradul de înlocuire a malţului poate ajunge la 50-65%, utilizându-se, de regulă, amestecuri de înlocuitori, frecvent porumb şi orz. Brasajui se conduce după aceleaşi principii ca în cazul utilizării unui procent mic de înlocuitori ai malţului (20-25%), cu observaţia că întotdeauna este necesar un adaos de preparate enzimatice de origine microbiană, pentru hidroliza compuşilor macromoleculari din nemalţificate. Diagramele de brasaj şi dozarea preparatelor enzimatice se fac la recomandarea firmei producătoare de enzime, ţinându-se seama de condiţiile optime ale enzimelor conţinute în preparatul utilizat.

13.3.1.4. Filtrarea plămezii zaharificate

Filtrarea are drept scop separarea mustului de malţ limpede de particulele aflate în suspensie şi de precipitatele formate la brasaj. Partea insolubilă a plămezii este denumită BORHOT DE MALŢ. Filtrarea plămezii comportă două stadii:

- scurgerea primului must;- spălarea borhotului de malţ, rezultând ape de spălare sau mustul

secundar.

Spălarea şi epuizarea borhotului sunt necesare pentru recuperarea extractului rămas în borhot după scurgerea primului must. Cantitatea de apă utilizată la spălare depinde de concentraţia primului must, aşa cum rezultă din tabelul 13.44.

Tabelul 13.44

Spălarea trebuie să antreneze cât mai mult din extractul din borhot, epuizarea borhotului'~oprindu-se când ultima apă de spălare are 0,5-0,6% extract, având în vedere fabricarea de bere cu 11-14% extract, în cazul fabricării berii cu 16-17% extract (bere tare), spălarea borhotului se opreşte la concentraţii mai mari ale apelor de spălare, care apoi sunt utilizate ca apă de plămădire în şarjele următoare (tabelul 13.45).

Tabelul 13.45

Filtrarea plămezii se poate face prin strat filtrant natural din borhot sau prin straturi filtrante artificiale (pânze filtrante, membrane filtrante).

Filtrarea prin strat filtrant de borhot se poate realiza în următoarele tipuri de filtre:

- cu cazane de filtrare: în cazane cu scurgere gravitaţională a mustului sau în cazane Strainmaster cu filtrare sub vid;

- cu filtre de plămadă cu strat filtrant artificial (pânze din fibre naturale sau polipropilenă sau membrane): filtre care lucrează sub presiune (filtrul clasic cu rame şi plăci, filtrul 2001, filtrul-presă cu membrane) sau filtrul rotativ sub vib.

Filtrarea prin strat natural de borhot. Se face în cazane de filtrare de diverse construcţii, în structura cărora există întotdeauna un suport din tablă perforată pe care se formează stratul de borhot. Viteza de scurgere a primului must ca şi a apelor de spălare depinde de:

- temperatura plămezii şi a apei pentru spălare, care influenţează vâscozitatea şi care trebuie să fie cât mai ridicată, dar să nu depăşească 80°C (cazanul trebuie să fie bine izolat);

- porozitatea stratului filtrant din borhot (depinde de calitatea malţului utilizat, de structura mâcinişului şi de modul de măcinare a malţului).

Raportul dintre volumul primului must şi volumul de apă de spălare în funcţie de concentraţia primului must

Concentraţia primului must

Raportul primul must / apa de spălare, hL : hL14 0,7

16 1,018 1,220 1,522 1,9

Compoziţia primului must şi a primei ape de spălare

Componentul Compoziţia, %în primul must în apa de

spălareMaltoză 58,95 53,07Substanţe cu azot 4,37 5,38Compuşi anorganici 1,54 2,54

Acid si l ic ic (CaSiC> 2) 0,1481 0,4536

Sunt construite astăzi noi tipuri de cazane de filtrare care permit o filtrare mai economică şi minimalizează dizolvarea oxigenului în plămada la filtrare. Unul dintre aceste cazane este construit de firma Huppmann (Germania) şi este prezentat în figura 13.29. Cazanul este construit din tablă de oţel crom-nichel, cu sita de filtrare cu orificii de 0,7-1,2 mm şi o suprafaţă liberă de peste 12% .

încărcarea specifică (kg malţ în şarjă/m2 suprafaţă filtrantă) depinde de volumul borhotului, deci de modul de măcinare a malţului (tabelul 13.46).

Sita este fixată la 20 mm faţă de fundul cazanului. între sită şi fundul cazanului sunt montate duze pentru pulverizarea soluţiilor la spălare. Scurgerea mustului şi a apelor de spălare se face prin conducte montate prin intermediul unor capete conice pe fundul cazanului (pentru fiecare m2 suprafaţă de filtrare este montată câte o conductă). Fundul cazanului este

'T77777777777777777'

Fig. 13.29. Cazan de filtrare pentru plămadă (Huppman):1 - conductă alimentare cu plămadă; 2 - valvă pentru intrarea plămezii; 3 - dispozitiv pentru afânare; 4 - cuţite; 5 - evacuare borhot; 6 - sistem de antrenare şi ridicare dispozitiv de afâ-nare; 7 - conducte scurgere must; 8 - cameră pentru colectare must; 9 - racord ieşire must la pompă pentru must; 10 - racord pentru evacuare borhot; 11 - cap de spălare din instalaţia CIP; 12-valvă pentru evacuare borhot; 13- rezervor de borhot; 14 -izolaţie; 15- gură de vizitare; 16 -bec de iluminare

Tabelul 13.46încărcarea specifică a cazanului de filtrare pentru diferite tipuri de măcinare

CaracteristicaŞrot obţinut

prin măcinare

uscată

Şrot din malţ

condiţionat

Şrot rezultat la măcinare

umedă

Şrot din malţ

condiţionat prin încărcarea

specifică a sitei cazanului, kg/m2

160-190 190-200 280 - 330 280 - 330

înălţimea borhotului după scurgerea primului must, cm

<32 <36 45-55 45-55

împărţit în mai multe zone concentrice, fiecărei zone corespunzându-i în exterior o conductă de colectare a mustului şi a apelor de spălare. Alimentarea cu plămadă se face pe la partea inferioară a cazanului prin intermediul a 2-6 valve. Viteza de alimentare cu plămadă este de 1 m/s. Scurgerea mustului durează circa 10 min. Cazanul de filtrare este dotat cu un dispozitiv de afânare cu 2, 3, 4 sau 6 braţe, în funcţie de mărimea cazanului (tabelul 13.47).

Dispozitivul de afânare este prevăzut cu cuţite de o construcţie specială, (fig. 13.30), aşezate pe braţele dispozitivului astfel încât fiecare cuţit are propria sa traiectorie de tăiere. Forma cuţitului şi aşezarea pe braţ asigură o uniformitate a spălării borhotului. Dispozitivul de afânare se poate deplasa pe verticală, înălţimea la care este ridicat fiind reglată automat în funcţie de turbiditatea mustului. Apa pentru spălarea borhotului se introduce prin duze montate, ca şi duzele pentru circuitul CIP de spălare a cazanului, la partea superioară a acestuia. Borhotul se evacuează prin deschiderea unor valve cu clapetă cu ajutorul dispozitivului de afânare care se coboară până la nivelul sitei. Cuţitele sunt prevăzute la partea inferioară cu teflon, pentru a se evita uzura prematură a sitei. Conducerea filtrării şi epuizării borhotului constă în:

- eliminarea aerului de sub sită;- introducerea plămezii în cazanul de filtrare;- depunerea borhotului;- returnarea mustului tulbure;- scurgerea primului must;- spălarea borhotului;- evacuarea borhotului.

Tabelul 13.47Caracteristicile cazanului de filtrare de construcţie modernă (Huppmann)

Diametrul, m

Suprafaţa de fi ltrare, m 2

Circumferinţa,

m

Durata unei rotatii , min

Numărul de braţe

3,0-4,3 7-14,5 9,4-13,5 3,1-4,5 24,4‘—5,9 15-27 13,8-18,5 4,6-6,2 46,0-9,9 28-76 18,8-31,1 6,4-10,4 6

10,0-14,0 78-15,4 31,4-44,0 10,5-14,7 8

Fig. 13.30. Dispozitiv de afânare cu cuţite în formă de zigzag, cu picioare duble

Fig. 13,31. Cazan de filtrare Strainmaster (secţiune)

Filtrarea cu cazan Strainmaster.Se utilizează un cazan cu secţiune dreptunghiulară şi fund sub formă de pană. în interiorul cazanului sunt montate elemente filtrante cu secţiune triunghiulară, din tablă cu fante de 1 x13 mm, care asigură o suprafaţă liberă de circa 10%. Schiţa cazanului este prezentată în fig. 13.31. Elementele filtrante sunt legate la o pompă care absoarbe primul must şi, ulterior, apele de spălare la o depresiune de 0,05-0,1 bar, prin intermediul unor conducte colectoare. Pentru spălarea borhotului, filtrul este prevăzut cu duze montate sub capac şi la partea inferioară. Cazanul se umple pe la

partea superioară. După ce elementele filtrante superioare sunt acoperite de borhot, se recirculă mustul tulbure şi apoi se scurge mustul limpede. Pentru spălarea borhotului, apa de spălare se introduce mai întâi pe la partea superioară, apoi pe la cea inferioară. încărcarea specifică a cazanului este de 120 kg/m2

Filtrarea cu fi ltre de plămadă. Se realizează în diferite tipuri de filtre în care stratul filtrant este un strat artificial de porozitate controlată. Mai utilizate sunt:

-FILTRUL TRADIŢIONAL CU RAME ŞI PLĂCI, care este prezentat în capitolul 11, voi. I al manualului;

- FILTRUL DE PLĂMADĂ 2001 (construit de firma Meura - Belgia), care constă dintr-o serie de module de filtrare montate alternativ, cu plăci cu grătar. Plăcile au dimensiuni de 2 x 1,8 m, un filtru cuprinzând peste 60 plăci. Modulul constă din plăci cu şanţuri groase de circa 1 cm, acoperite pe ambele părţi cu o membrană elastică din material plastic. Placa este legată la o conductă de aer comprimat, care intră între placă şi membrană, realizându-se în acest fel comprimarea stratului de borhot acumulat în spaţiul format din ramă şi membranele elastice susţinute de plăcile cu grătar (confecţionate din polipropilenă cu grosime de circa 4 cm), acoperite pe ambele părţi cu o pânză filtrantă din polipropilenă. Filtrul 2001 prezintă următoarele avantaje:

- permite obţinerea unui must foarte limpede, cu conţinut scăzut de acizi graşi şi o calitate cel puţin egală cu cea obţinută cu un cazan de filtrare (tabelul 13.48);

- permite obţinerea unui borhot mai uscat;- are o productivitate ridicată (12 şarje/24 ore).

Filtrarea cu filtrul 2001 necesită conducerea filtrării la presiune constantă, plămada trebuie obţinută din măciniş fin, iar apa de spălare trebuie distribuită uniform. Condiţiile de filtrare sunt menţionate în tabelul

Tabelul 13.48Compoziţia mustului fiert de 12% obţinut cu filtrul 2001 şi cu cazan de filtrare

Filtrul Cantitate must, hl

PHCuloarea

unităţi EBCPolifenoli,

mg/L

Acizi graşi, mg/L

Dextrine,mg/L2001 487 5,36 7,6 175 22 295

Cazan de fi ltrare 464 5,55 6,85 162 34,83 837

13.49.

Borhotul care rezultă la filtrarea plămezii este utilizat ca furaj, având în vedere valoarea sa nutritivă (tabelul 13.50).

Umiditatea borhotului este de 75-80%, iar cantitatea de borhot umed este de 120-130 kg raportat la 100 kg malţ utilizat la plămădire.

13.3.1.5. Fierberea mustului cu hamei

Fierberea mustului diluat, rezultat din amestecarea primului must cu apele de spălare a borhotului (denumit şi „MUST LA CAZANUL PLIN”), are următoarele scopuri:

- extracţia şi transformarea substanţelor amare, de aromă şi polifenolice din hamei;

- definitivarea compoziţiei chimice a mustului prin inactivarea enzimelor;

- sterilizarea mustului;- evaporarea surplusului de apă şi atingerea concentraţiei în extract

a mustului, specifică sortimentului de bere produs;- formarea de substanţe reducătoare şi de culoare;- eliminarea unor substanţe cu sulf;- coagularea unor substanţe cu azot şi a complexelor proteine -

polifenoli şi intensificarea stabilizării naturale a viitoarei beri.Extracţia şi transformarea substanţelor din hamei. Substanţele

amare şi uleiurile volatile din hamei conferă berii gust amar şi aromă specifică.

SUBSTANŢELE AMARE DIN HAMEI se solubilizează în must şi se izomerizează. Solubilitatea substanţelor amare se intensifică cu creşterea gradului de mărunţire al hameiului şi cu creşterea pH-ului mustului.

La temperatura de fierbere a mustului, a-acizii amari se izomerizează şi se transformă în IZO- a-acizi amari mult mai solubili în must şi bere decât a-acizii din care au provenit. Izomerizarea se face cu un randament care depinde de: natura acidului

Tabelul 13.50Compoziţia borhotului de malţ, proaspăt

Componentul% din

substanţa uscată

Componentul% din

substanţa uscată

Extract liber de substanţe 40-47 Proteină brută, din care: 23-28cu azot, din care: - aminoacizi esenţiali 9,4

- amidon 8-9 - aminoacizi neesentiali 1,6

- zaharuri 1,3-1,6 Cenuşă 4-6- celuloza 16-21 Elemente în urme 0,03

Lipide brute 5-9,5 Vitamine 0,07

amar care se izomerizează, durata fierberii, pH-ul mustului, concentraţia mustului, cantitatea de trub formată la fierbere, limpiditatea mustului supus fierberii, cantitatea de substanţe amare utilizate. Randamentul de izomerizare variază între 50 şi 80-90%. Randamentul de utilizare a substanţelor amare din hamei este de minimum 20% (tabelele 13.51 şi 13.52).

Un factor important care influenţează izomerizarea este timpul de fierbere. Hameiul se adaugă, de regulă, în mai multe porţiuni: prima porţie se adaugă la începutul fierberii (va forma amăreala de bază), a doua porţie la mijlocul duratei de fierbere, iar ultima cu 15-20 min înainte de sfârşitul fierberii. Ultima porţiune reprezintă 20% din cantitatea totală de hamei. Pentru aprecierea gradului de utilizarea a hameiului trebuie să se ţină seama de durata medie de fierbere care se calculează cu relaţia:

Yfa - Acizi amari adăugaţi x timpul de firbere)Durata medie de fierbere (min) ;------------------------------ (13.11)

Cantitatea totală de a-acizi amari adăugaţi

Tabelul 13.52

Notă: *Must limpede obţinut prin filtrare cu cazan de filtrare, pH = 5,1; **Must tulbure filtrat cu filtru de plămadă, pH = 5,5; a - Fermentare must provenit din *; b - Fermentare must provenit din **; c - Pierderi la fermentare must a; d - Pierderi la fermentare must b

Durata medie de fierbere trebuie să fie de peste 90 min.ULEIURILE VOLATILE (antrenabile cu vapori de apă) din hamei dau berii

aromă specifică de hamei. Uleiurile din primele porţiuni de hamei sunt antrenate de vaporii de apă formaţi şi, deci, se pierd. Pentru a asigura o aromă suficientă şi plăcută, ultima porţiune de hamei se adaugă numai cu 15-20 min înainte de sfârşitul fierberii. Aromade hamei va depinde de alegerea soiului de hamei sau a preparatului de

Tabelul 13.51-Evoluţia pierderilor de substanţe amare la fabricarea berii

Produsul% pierderi de substanţă uscată

Pierderi raportate la valoarea amară

Borhot de hamei 20 7Trub la fierbere 50 18Precipitate formate la fermentare şi cu drojdia

10 25

Substanţe amare în drojdie 20 50

Influenţa unor factori asupra randamentului de utilizare a substanţelor amare din hamei

i

Sortimentul de bere

Unităţi

deamăreală

dinmust,

Randament de util izare a

substanţelor amare din

must,%

Unităţi de amăreală din bere,

EBC

Randament de util izare a

substanţelor amare din bere,

%

Pierderi la fermentare

* ** a b c dPiis 55 48 42 37 32 28 16 14

Export 33 53 47 24 38 34 15 13Bere din grâu 18 65 60 15 54 50 11 10

hamei utilizat, de cantitatea de hamei utilizată şi de momentul optim ales pentru atingerea aromei dorite. Substanţele care dau aromă de floare de hamei sunt (3-linalolul, humulen-epoxidul II şi X-terpineolul.

Polifenolii din hamei (antociani, taninuri, catechine) sunt substanţe solubile în apă şi la fierbere se dizolvă rapid în must, contribuind la formarea trubului la fierbere, la plinătatea gustului berii şi la amăreală berii.

Inactivarea enzimelor prezente în must are loc în primele minute de fierbere. Prin inactivarea lor se păstrează raportul glucide fermentescibile/glucide nefermentes- cibile stabilit prin brasaj.

Steril izarea mustului este necesară pentru distrugerea microflorei străine adusă de malţ, care ar provoca acidifierea necontrolată a mustului. Sterilizarea se realizează prin aducerea mustului la fierbere.

Concentrarea mustului. Concentrarea mustului diluat prin amestecarea primului mast cu apele de spălare trebuie să se facă până la concentraţia caracteristică sortimentului de bere fabricat. Cifra de evaporare (CE) care trebuie atinsă se calculează ti) relaţia:

CE - Gp0 ~Gmd -100 r%l, (13.12 a)P L J

epo

în care: eDOeste extractul mustului fiert, în %; EMD~ extractul mustului diluat, în %.

Cifra de evaporare se poate calcula şi pe baza variaţiei volumului mustului la fierbere:

CE = — ~ - ^ - 1 0 0 r%l (13.12 b)Md

1 J

unde: MD este volumul de must diluat, în hl; MF-volumul de must după fierbere, în hl.

Evaporarea apei se face cu consum de energie; de aceea, la fierbere, este recomandat ca:

- fierberea să nu dureze mai mult decât este necesar;- să nu fie necesară evaporarea unei cantităţi prea mari de apă;- să se recupereze o parte din energia consumată la evaporare.Formarea de substanţe reducătoare şi de culoare. în timpul fierberii

are loc formarea de melanoidine şi de reductone; la începutul fierberii are loc şi oxidarea polifenolilor. Aceste transformări conduc la formarea de substanţe colorate/colorante, care produc închiderea culorii mustului fiert (de la 8,8 unităţi EBC, pentru mustul nefiert, ia 13 unităţi EBC, pentru mustul fiert în cazul berii blonde). Produşii de aromă formaţi în reacţia Maillard, incluzând şi heterociciii, sunt implicaţi în aroma de malţ a mustului fiert şi a berii. Reductonele formate la fierbere acţionează protector deoarece reacţionează cu oxigenul.

îndepărtarea substanţelor cu sulf. Mustul diluat conţine S-metilmetionină (SMM) care se transformă la fierbere în sulfura de dimetil (DMS), compus cu prag de sensibilitate foarte scăzut, de 50-60 pg/L şi care, în concentraţie mai mare, conferă berii gust şi miros neplăcute. Cu cât fierberea mustului este mai intensă, cu atât se formează o cantitate mai mare de DMS, care este evaporată la fierbere. La o durată de fierbere de 80-90 min se asigură transformarea SMM în DMS şi îndepărtarea acesteia sub

pragul de sensibilitate. Fierberea sub presiune scurtează durata de fierbere.Coagularea proteinelor şl a complexelor proteine-polifenoli.

Proteinele se insolubilizează la fierbere şi se aglomerează formând TRUBUL LA FIERBERE. Precipitarea

Fig. 13.32. Cazan de fierbere a mustului, cu fund ridicat

maximă are loc la pH = 5,4. La temperaturi sub 80°C are loc şi formarea de complexe proteine - polifenoli oxidaţi care contribuie la volumul trubului. Formarea trubului depinde de intensitatea fierberii şi de durata acesteia. La o fierbere de 2 ore, aproape toţi compuşii cu azot coagulabil sunt insolubilizaţi, în must rămânând < 20 mg/L azot coagulabil. Timpul necesar pentru coagularea substanţelor cu azot scade cu creşterea temperaturii la care se face fierberea. La 140°C sunt necesare numai 3-5 min de fierbere.

Solicitarea termică a mustului se concretizează prin formarea de substanţe colorate/colorante. Valorile normale care caracterizează solicitarea termică a mustului sunt:

- intensificarea culorii cu 1,5 unităţi EBC/oră de fierbere;- testul cu acid tiobarbituric < 40 mg/L;- testul pentru 5-hidroximetilfurfuraf < 20 mg/L.Solicitarea termică exagerată a mustului conduce şi la formarea de

substanţe ce dau defecte de aromă. Ca indicatori ai suprasolicitării termice se iau compuşii carbonilici, care, la concentraţie ridicată, dau o slabă stabilitate a gustului berii.

Metodele de fierbere a mustului sunt:- fierberea convenţională;-fierberea la presiune joasă;- fierberea la presiune ridicată.Fierberea convenţională. Se realizează ia presiune atmosferică, pe o

durată de circa 2 ore, în cazane de fierbere de diferite forme constructive: cazan cu secţiune circulară, cazan cu secţiune dreptunghiulară (instalaţii de fierbere Hydroautomatic sau bloc). Fierberea convenţională se realizează la 100°C cu o durată de menţinere la această temperatură de 80-90 min. Cifra de evaporare care trebuie realizată este de circa 8%.

CAZANUL DE FIERBERE CU SECŢIUNE CIRCULARĂ este construit din tablă de cupru sau de oţel placată cu oţel inoxidabil sau din oţel inoxidabil. Deşi coeficientul de transfer termic al tablei de cupru este cu 30% mai mare ca cel al tablei din oţel inoxidabil, se preferă cazanele din oţel inoxidabil, întrucât ionii de Cu2+ au acţiune negativă asupra calităţii şi stabilităţii berii. Cazanul de fierbere pentru capacităţi mari (fig. 13.32) are fundul ridicat la mijloc pentru a se realiza o mai bună convecţie. Cazanul are un volum corespunzător la 9 hl/100 kg malţ prelucrat, volumul total fiind cu 25% mai mare. Raportul dintre înălţimea lichidului şi diametru trebuie să fie de 1 : 2, pentru a se permite dispunerea suprafeţei de încălzire şi pentru a se asigura cifra de evaporare necesară, care creşte o dată cu creşterea

diametrului. Cazanele actuale au încălzire cu apă sau abur în manta sau prin intermediul unor canale din ţevi semicilindice sudate pe suprafaţa exterioară a fundului cazanului. Suprafaţa de încălzire este împărţită în două zone: o zonă distribuită central, alimentată cu abur de 4-4,5 bar, şi o zonă periferică, alimentată cu

bine izolat termic.

Fig. 13.33. Cazan de fierbere a mustului cu secţiune rectangulară (instalaţia de fierbere Hydromatic

Steinecker-Lenz):1, 2-suprafaţe de schimb de căldură; 3-conductă pentru spălare cazan; 4 -

agitator; 5 - vizor; 6 - termometru

Fig. 13.34. Instalaţie de fierbere-bloc, cu filtru de plămadă (Ziemann):

A,B, E, F- cazane de plămădire-zaharificare; D-rezervor intermediar de must; /-/-cazan de fierbere a mustului; CG - filtru de plămadă cu rame şi plăci; V-rezervor ape de spălare

abur de 2 bar. Raportul dintre suprafaţa de încălzire periferica şi centrală este de 3 : 1, iar în cazul cazanelor mari (şarje de malţ de 10 t) este de 5 : 1. Suprafaţa de încălzire trebuie să fie dispusă sub nivelul mustului din cazan. Cazanul este prevăzut cu agitator mecanic, cu 6-10 rot/min. Aburul secundar rezultat la fierbere este evacuat printr-o hotă cu circulaţie naturală. Diametrul hotei este de 1/30-1/50 din diametrulinterior al cazanului. Cazanul trebuie să fie

CAZANUL DE FIERBERE DIN INSTALAŢIA HYDROAUTOMATIC este o construcţie paralelipipedică cu fundul în formă de pană asimetrică (fig. 13.33), cu unghiuri de înclinare a pereţilor de 33°şi 38°. Pe cele două suprafeţe inegale ale fundului este distribuită asimetric suprafaţa de încălzire formată din profiluri sudate. încălzirea cazanului se face cu abur de 3 bar. Coeficiente de umplere a cazanului este de 60-80%, iar coeficientul de evaporare orară de €-8%. Cazanul este dotat cu două agitatoare de 28 şi 58 rot/min.

CAZANUL DE FIERBERE DIN INSTALAŢIA DE FIERBERE BLOC (ZIEMANN) este un cazan paralelipipedic, cu fund semi-cilindric, montat la partea inferioară a instalaţiei- bloc (fig. 13.34). Cazanul nu are agitator, dar realizează o bună convecţie a mustului prin dispunerea asimetrică a suprafeţei de încălzire formată din ţevi semicilin- drice sudate pe suprafaţa exterioară a fundului cazanului. în acest cazan se realizează o cifră de evaporare de 8-10%.

Fierberea sub presiune. Prin creşterea temperaturii de fierbere, toate reacţiile fizico-chimice în must se desfăşoară mai rapid. S-a stabilit că, pentru realizarea aceluiaşi randament de izome- rizare ca şi la fierberea convenţională de 90 min la 100°C, sunt valabile următoarele corelaţii temperatură/timp: 110°C/30 min; 120°C/16 min; 130°C/6,9 min; 140°C/ 2,9 min; 150°C/1,2 min; 160°C/0,5 min. Efectul temperaturii de peste 100°C conduce la creşterea vitezei de coagulare a proteinelor, dar şi la creşterea vitezei reacţiei Maillard.

Fierberea la presiune joasă

(NDK) se poate realiza în instalaţii de diferite construcţii, care au incluse în construcţie suprafeţe suplimentare de căldură de tipul fierbătorului interior şi al fierbătorului exterior. Fierberea se realizează la 102...106°C (maximum 110°C), cifra de evaporare fiind de 3-6%.

în categoria cazanelor de fierbere sub presiune joasă intră:-CAZANUL DE FIERBERE CU FIERBĂTOR INTERIOR (fig. 13.35), care are în interior

un schimbător de căldură tubular, mustul deplasându-se ascendent în interiorul ţevilor încălzite de abur care circulă în spaţiu intertubular. La ieşire din fierbătorul interior, mustul este pulverizat printr-un distribuitor al fierbătorului, evitându-se în acest fel spumarea mustului. Cazanul este caracterizat printr-o circulaţie intensă a mustului. Durata fierberii este de 60-70 min, iar cifra de evaporare scade la 50% faţă de fierberea convenţională. Avantajele acestui cazan sunt următoarele: costul redus al investiţiei, posibilitatea modificării regimului de fierbere şi a cifrei de evaporare, fierbere fără formarea de spumă, posibilitatea folosirii aburului de joasă presiune (1 bar). Schimbătorul de căldură tubular poate fi montat şi în cazanele convenţionale, dacă acestea au rezistenţă la presiunea ce rezultă;

- CAZANUL DE FIERBERE CU FIERBĂTOR EXTERIOR, care este folosit pentru o primă fierbere în interiorul cazanului la 100°C, urmată de o fierbere la 102 ... 108°C, într-un fierbător exterior reprezentat de un schimbător de căldură multitubular (fig. 13.36). în decursul fierberii, mustul este recirculat de 7-12 ori/h prin fierbătorul exterior. La întoarcerea mustului din fierbătorul exterior în cazan are loc o evaporare intensă, datorită diferenţei de presiune. în schimbătorul tubular exterior, mustul circulă cu viteza de 2,5 m/s. Temperatura de fierbere în fierbătorul exterior este de 102...104°C, pentru berile de fermentaţie inferioară, şi de 104...108°C, pentru berile de fermentaţie superioară. Fierberea cu fierbător exterior se poate realiza şi într-o instalaţie combinată dintr-un cazan Whirlpool în care se poate realiza fierberea şi separarea trubului la cald şi dintr-un fierbător exterior.

Cazanul cu fierbător exterior permite un randament de utilizare a hameiului mai ridicat, o foarte bună coagulare a proteinelor, utilizarea unui abur de foarte joasă presiune (0,3 bar), o foarte bună eliminare a compuşilor volatili nedoriţi, obţinerea de beri de bună calitate. Dezavantajele se referă

Fig. 13.35. Cazan de fierbere must cu fierbător interior

la: consum ridicat de energie electrică pentru pompare, pierdere de căldură prin radiaţie.

FIERBEREA LA PRESIUNE RIDICATĂ (HTW) se realizează în două tipuri de instalaţii:

- DE FIERBERE LA PRESIUNE RIDICATĂ CU DESTINDERE ÎN MAI MULTE TREPTE (fig. 13.37). în această instalaţie mustul este încălzit treptat cu vapori din prima treaptă de destindere şi, ulterior, cu abur primar până la temperatura de 120...122°C. Menţinerea la această temperatură variază între 4 şi 10 min, după calitatea mustului obţinut. Adaosul hameiului se poate face în rezervorul cu must nefiert, în serpentina de menţinere a temperaturii maxime, şi, pentru aromatizare, în primul vas de detentă. în ultimul vas de detentă de creiază un vid de 0,1 bar;

- DE FIERBERE LA PRESIUNE ÎNALTĂ CU DESTINDERE ÎN DOUĂ TREPTE (fig. 13.38), în care se realizează preîncălzirea treptată a mustului în trei schimbătoare de căldură pană la 140°C (temperatură corespunzătoare presiunii de 6 bar), temperatură la care mustul este ţinut 5 min. Mustul fiert trece treptat în două vase de depresiune cu scăderea temperaturii la 120°C (1 bar) şi apoi la 100°C. Vaporii rezultaţi din detentă sunt utilizaţi la preîncălzirea mustului.

Stabilirea dozei de hamei la fierbere. Acesta operaţie se face ţinând seama de amăreală corespunzătoare tipului de bere fabricat, exprimată în unităţi de amăreală BU (mg substanţe amare/L bere) şi de randamentul de utilizare a a-acizilor amari.

Necesarul de unităţi de amăreală pentru 1 hL bere dintr-un anume sortiment de bere este de x BU • 100 ■ 10~3 g substanţe amare. Dacă r) este randamentul de utilizare a substanţelor amare din hamei, atunci rezultă un necesar de substanţe amare (a-acizi amari) de:

XBE • 100 • 10'3 • = GRAME A-ACIZI AMARI. (13.13)

Doza de hamei necesară obţinerii a 1 hL bere va depinde de conţinutul hameiului utilizat în a-acizi amari.

Fig. 13.36. Cazan de fierbere must cu fierbător exterior

Must

Randament la fierbere =----------*-—- ■ 100 [%], (13.14)

în care: W este volumul de must fierbinte, în hL; 0,96 - factor de corecţie care ţine seama de contracţia de 4% la răcirea mustului la 20°C şi de borhotul de hamei prezent în must; ep - extractul mustului fiert, în % masice; - densitatea mustului la 20°C, în kg/dm3; M- cantitatea de

Fig. 13.37. Instalaţie de fierbere a mustului la presiune ridicată (HTW) cu destindere în mai multe trepte:1 - rezervor pentru must; 2 - schimbătoare de căldură (WTi şi WT2) pentru încălzirea mustului cu abur secundar; 3-schimbător de căldură (WT3) pentru încălzirea, cu abur primar, a mustului la 130...140°C; 4 -schimbător de căldură pentru încălzire apă la 85°C cu căldură din condens; 5- serpentină de menţinere a mustului la temperatură maximă, 2Î4-3 min; 6 - vas de detentă, cu scăderea temperaturii mustului la 115...120°C; 7 - vas de detentă cu scăderea temperaturiimustului ia 100°C

Fig. 13.38. Instalaţie de fierberea mustului la presiune ridicată (HDK) cu destindere în două trepte:1- cazane pentru must; 2-vas pentru hamei; 3,5- schimbătoare de căldură; 4-răcitor pentru condens; 7-vas de detentă; 8 (l.ll.lll) - rotapool; KW-apă rece; WW-apă caldă; AD1 şi AD2-abur secundar de la treapta I şi, respectiv, II detentă

Randamentul la fierbere al unei secţii de fierbere se calculează cu relaţia:măcinătură pe şarjă, în kg/şarjă.

Metode de reducere a consumului de energie la fierbere. Evaporarea a 1 kg apă la 100°C necesită 2260 kJ. La evacuarea vaporilor de apă prin hota cazanului se pierde o parte din energia consumată pentru evaporarea apei la fierberea mustului. în plus, vaporii de apă antrenează şi substanţe volatile din must care sunt considerate ca poluanţi.

Pe lângă metodele de reducere a cifrei de evaporare prin fierberea sub presiune, se mai utilizează următoarele metode de recuperare a energiei vaporilor de apă formaţT la fierbere şi anume: condensarea vaporilor, compresia vaporilor, fierberea la presiune joasă cu recuperator de căldură.

RECUPERAREA ENERGIEI DIN VAPORI CU PHADUKO (condensator de vapori) montat pe hota de evacuare a vaporilor din corpul de fierbere permite ca pentru fiecare 1 hL de apă evaporată din cazan să se încălzească la 80°C circa 0,8 hL apă.

COMPRESIA DE VAPORI şi creşterea temperaturii vaporilor la 102...108°C, pentru a putea fi refolosiţi, se poate face prin (fig. 13.39).

Fig. 13.39. a - Instalaţie de fierbere cu recompresie mecanică de vapori - compresor Roots

- COMPRESIE MECANICĂ, ce se realizează cu un compresor până la 0,2-0,5 bar. Consumul de energie pentru compresie este de circa 5% din energia primară necesară. Compresia mecanică de vapori poate fi utilizată la instalaţiile convenţionale;

- TERMOCOMPRESIE, care utilizează un ejector în care, cu ajutorul aburului de 8-18 bar, se antrenează vaporii de apă din cazanul de fierbere, energia cinetică produsă de viteza mare de transport fiind transformată într-o suprapresiune de 0,1-0,4 bar. Procedeul este producător de cantităţi mari de apă caldă rezultată într-o instalaţie de fierbere cu fierbător exterior, apă rezultată din condensarea vaporilor. Este recomandat în fabricile cu consum mare de apă caldă.

Necesarul de energie primară pentru diferite sisteme de fierbere a mustului este prezentat în tabelul 13.53.

Fig. 13.39. b - Instalaţie de fierbere cu recompresie mecanică de vapori - compresor Hibron

Tabelul 13.53Necesarul de energie primară pentru diferite sisteme de fierbere a mustului

Tipul fierberii

încălzire de la 75°C la

temperatura de fierbere

Necesarul total de

căldură, kJ/hL must primitiv

Producerea de apă caldă şi răcirea

mustului, hL apă caldă / hL must

primitiv*1 2 3 4Fierbere la presiune atmosferică cu Pfaduko

100 51 960 (100%) 1,96

Fierbere la presiune atmosferică cu compresor de vapori

100 23 160 (45%) 1,56

1 2 3 4

Fierbere la presiune ioasă cu Pfaduko

100 22 530 (43%) 1,36

Fierbere la presiune înaltă (140 ... 160°C)

113 16 300 (32%) 1,24

Fierbere la presiune înaltă (120°C)

95 15 090 (29%) 1,23

* Producerea de apă caldă prin răcirea mustului la 20°C, apa rece intră cu 11°C şi iese cu 80°C.

Tabelul 13.53 (continuare)13.3.1.6. Separarea trubului la cald

Mustul fiert cu hamei conţine în suspensie borhotul de hamei şi precipitatele formate în timpul fierberii mustului, TRUBUL LA CALD sau TRUBUL GROSIER. Borhotul de hamei, atunci când hameiul s-a utilizat sub formă de hamei floare, se îndepărtează prin trecerea mustului prin separatorul de conuri de hamei. Dacă la hameiere s-a utilizat hamei măcinat, pudre de hamei sau pelleţi, borhotul se separă concomitent cu separarea trubului la cald.

Trubul la cald are particule de 30-80 gm şi se formează în cantitate de 40-80 g S.U.LHL must sau 200-400 g trub umed/hL must. Compoziţia trubului la cald este prezentată în tabelul 13.54.

Tabelul 13.54

Trubul la cald se poate separa prin sedimentare, centrifugare, filtrare sau separare hidrodinamică (în Whirlpool).

SEPARAREA HIDRODINAMICĂ ÎN WHIRLPOOL sau ROTAPOOL este procedeul cel mai utilizat. „Whirlpool”-ul (fig. 13.40) este un vas cilindric închis, aşezat vertical, în care mustul cu trub este alimentat tangenţial. Forţele care acţionează la separarea trubului (fig. 13.41) sunt forţa centrifugă şi forţele de frecare a lichidului de pereţii şi fundul vasului care orientează particulele de trub către centrul fundului vasului unde se acumulează depozitul de trub sub forma unui con, deasupra căruia mustul rămâne limpede. „Whirlpool”-ul este construit din oţel placat cu oţel inox, inox sau aluminiu. Raportul D/H este de 1 : 1 - 5 : 1, cel mai frecvent fiind 3 : 1 . Vasul este bine izolat termic. Fundul poate fi plat, cu o pantă de 1% spre racordul de evacuare sau poate fi conic, cu o înclinare de 12°. Alimentarea cu must se face tangenţial, printr-un racord situat în treimea inferioară a înălţimii vasului, alimentare care imprimă mişcarea de rotaţie lichidului din vas sau printr-un racord situat pe fundul vasului pentru a preveni absorbţia de oxigen în must. Evacuarea mustului se face printr-un racord situat deasupra nivelului maxim al conului de trub. Viteza de alimentare cu must este < 5 m/s. Pentru a evita antrenarea trubului în must, racordul de golire trebuie să fie situat cu 60 cm deasupra pompei de must, iar debitul pompei de must trebuie redus

Compoziţia trubului la caldComponentul Valoarea, %

Proteine 40-65

Substanţe amare (a-acizi şi izo-a-acizi) 4-8

Acizi graşi 1-2

Polifenoli 4-8Glucide 4-10

Fig. 13.40. Rotapool (Whirpool):1 - hotă evacuare abur secundar; 2 - capac; 3 - îndepărtare apă condens; 4 - instalaţie CIP; 5 - bec de iluminare; 6 - vizor; 7 - perete lateral; 8-izolaţie; 9-fund cu pantă 10%; 10-jet de spălare de la CIP; 11 -racord pentru umplere tangenţială; 11 - racord de golire

Fig. 13.41. Forţele care permit separarea trubului în Rotapool:1 - forţe centrifuge; 2 - forţe de frecare de peretele şi fundul rotapool-lui; 3 - curenţi circulari care împiedică concentrarea trubului în zona centrală a fundului

către sfârşitul golirii vasului. Mustul rămâne în „Whirlpool” circa 20-40 min. în „Whirlpool”-ul cu inel Denk montat la o anumită înălţime de fund, timpul de staţionare se reduce la 20 min.

După evacuarea mustului care este trimis la răcire, trubul este

evacuat cu o cantitate de 1,5-2% apă faţă de volumul mustului fiert, amestecul trub + apă fiind trimis la filtrarea plămezii, după scurgerea primului must. Din „Whirlpool”-ul cu fund conic, depozitul de trub este evacuat cu ajutorul mustului rămas în vas. Pierderile de must cu trubul sunt de 0,3-0,5 % faţă de cantitatea de must fiert sau de 3-3,5 L/100 kg malţ. Pierderile sunt 0,8-1 % faţă de must, când se utilizează pulberile de hamei al căror borhot se elimină cu trubul. Whirlpool-ul este legat la instalaţia de spălare CIP.

SEPARAREA CENTRIFUGALĂ A TRUBULUI LA CALD se poate face atât în centrifuge cu camere inelare cât şi în separatoare centrifugale cu talere. Centrifugele cu camere inelare lucrează la 4000 rot/min, spaţiul de depunere a trubului fiind de 60-70 L, corespunzător mustului obţinut din circa 5000 kg malţ. Debitul centrifugii este de 80-100 hL/h. Funcţionarea este discontinuă, curăţirea lor fiind greoaie. Trubul este eliminat cu 70% umiditate, pierderile de must fiind mici.

Separatoarele cu talere funcţionează cu descărcarea automată a

trubului, la o turaţie de 6000-7000 rot/min. Descărcarea trubului poate fi intermitentă sau continuă. Separarea centrifugală a trubului este costisitoare ca investiţie şi consum de energie (0,65-0,8 kW/m ), dar este rapidă.

Fig. 13.42. Schiţă de principiu a unui răcitor de must cu plăci, cu două zone:

1 - rezervor apă glacială; 2 - pompă pentru apă glacială; 3-zonă de răcire adâncă; 4 -

zonă de prerăcire

Fig. 13.43. Schiţă de principiu a unui răcitor de must, cu plăci şi o zonă:

1 - rezervor apă glacială; 2 - pompă pentru apă glacială; 3 - răcitor

în multe fabrici, trubul cu must se foloseşte direct la filtrarea mustului dintr-o şarjă următoare, adăugarea făcându-se o dată cu apa de spălare.

13.3.1.7. Răcirea mustului

Mustul cald, limpezit, trebuie răcit de la temperatura de 95...98°C până la temperatura de însămânţare cu drojdie, adică la 5...7°C, pentru drojdia de fermentaţie inferioară, şi10.. .15°C, pentru metodele rapide de fermentare, respectiv de 12...18°C, pentru drojdiile de fermentaţie superioară. Răcirea unei şarje de must trebuie să se facă în 50-90 min.Operaţia se realizează în schimbătoare de'~căldură cu plăci cu două zone sau cu o singură zonă.

RĂCITORUL CU DOUĂ ZONE (fig. 13.42) realizează în prima zonă răcirea de la 95...98°C la 20...25°C cu apă de la sursă cu temperatura de10.. 15°C, care se încălzeşte până la85.. .88°C, constituind o sursă de apă caldă pentru secţia de fierbere. în zona a doua, mustul se răceşte de la20.. .25°C la temperatura de însămânţare cu drojdie. în această zonă răcirea se face cu apă glacială care intră cu temperatura de 0,5...2°C şi iese cu circa 10°C, fiind recirculată în instalaţia de producere a apei glaciale. în prima zonă, raportul must/ apă de răcire este de 1 : 1,1-1 : 2, iar în zona a doua de 1 : 2 - 1 : 3. Mustul este introdus în răcitor la presiunea de 2,5-3,5 bar.

RĂCITORUL CU O SINGURĂ ZONĂ (fig. 13.43) realizează răcirea cu apă glacială de1.. .2°C, care se încălzeşte prin răcirea mustului la 85...88°C, în timp ce temperatura mustului scade de la 95...98°C la 6...8°C.

13.3.1.8. Limpezirea la rece a mustului

La răcirea mustului sub 60°C, acesta începe să se tulbure datorită formării unor precipitate fine care constituie TRUBUL LA RECE sau TRUBUL FIN. Răcirea mustului sub 30°C şi până la 0°C conduce la creşterea cantităţii de trub la rece. La 0°C cantitatea de trub la rece variază între 15 şi 30 g/hL, ceea ce reprezintă 15-35% din cantitate de trub la cald. Compoziţia trubului

la rece este prezentată în tabelul 13.55.

Trubul la rece trebuie bine îndepărtat pentru o bună filtrabiiitate şi fermentare a mustului. El se separă mai greu decât trubul la cald, particulele având dimensiuni de 0,5-1 pm. Separarea trubului la rece se face prin diferite metode care diferă între ele prin procentul de îndepărtare a trubului la rece (tabelul 13.56).

Limpezirea prin sedimentare se face în linuri sau în tancuri de sedimentare, înălţimea stratului de must fiind de circa 1 m şi necesită 12-16 ore de repaus. Când se face limpezirea în linuri de angajare a mustului însămânţat cu drojdie, după limpezire, mustul trebuie trecut în linul de fermentare înainte de demararea fermentaţiei.

Limpezirea prin centrifugare se practică mai rar, eficienţa separării fiind relativ redusă.

Limpezirea prin fi ltrare este cea mai eficientă şi se realizează în filtre cu aluvionare. Consumul de kieselgur este de 50-100 g/hL must.

Flotaţia constă în separarea particulelor de trub prin ridicarea lor într-un strat de spumă cu ajutorul bulelor de aer. Separarea prin flotatie se realizează într-un tanc de flotatie. Aerarea mustului se face prin intermediul unui tub Venturi, cu bujii ceramice poroase sau cu barbotor static. Spaţiul liber în tancul de flotatie necesar formării spumei trebuie să fie de 30-50% din volumul tancului. Stratul de must din tanc nu trebuie să depăşească 4 m. Aerarea intensă poate conduce la beri cu stabilitate scăzută a gustului. Flotaţia poate fi condusă în mustul neînsămânţat sau însămânţat cu drojdie.

13.3.1.9. Aerarea mustului

Mustul răcit şi limpezit trebuie aerat pentru a se asigura condiţii normale la multiplicarea drojdiilor. Aerarea se face prin dispersie fină de aer steril în must. Conţinutul optim de oxigen în must corespunde la 75% din saturarea maximă la 5°C (10 mg 02/L) şi trebuie să fie, deci, de 8 - 9 mg/L. Pentru a realiza această aerare, în practică se utilizează 3-10Laer/hL must. Mustul limpezit şi aerat se trimite la fermentare.

13.3.2. Fermentarea mustului de bere

Principala transformare în must este fermentaţia alcoolică a glucidelor fermen- tescibile cu formare de alcool etilic şi C02. Se formează în acelaşi timp şi produşi secundari de fermentaţie, care intervin în

Tabelul 13.56Eficienţa de îndepărtare a trubului la rece

Metode de limpezireProcent de trub îndepărtat

faţă de total trub la receSedimentare la rece 45-50

Centrifugarea must rece 50Filtrare cu fi ltre 75-85Flotatie 60-65

determinarea însuşirilor berii.

13.3.2.1. Transformări în mustul de bere

Fermentarea zaharurilor, derulată pe calea Embden-Meyerhof-Parnas, este redată prin ecuaţia:

C5H12O6 —^ 2C2H5OH + 2C02 QZaharurile din must sunt fermentate cu viteze diferite, şi anume:- la demararea fermentaţiei sunt fermentate hexozele;- fermentaţia principală se caracterizează prin fermentarea

maltozei;-fermentaţia secundară este dominată de fermentarea maltotriozei.Viteza de fermentare a zaharurilor este influenţată de caracteristicile

tulpinilor de drojdier starea fiziologică a culturii, cantitatea de inocul, temperatura de fermentare, compoziţia şi concentraţia în extract a mustului, geometria vasului, convecţia în must, presiunea.

Prin transformarea zaharurilor în alcool, densitatea mustului scade, dinamica fermentaţiei putând fi urmărită prim măsurarea concentraţiei în extract a mustului cu ajutorul zaharometrului Balling. Profunzimea fermentaţiei se exprimă prin GRADUL DE FERMENTARE (sau atenuarea mustului). Gradul de fermentare exprimă procentul din extractul total al unui must care a fost fermentat şi se calculează cu relaţia:

QF = ÎJLZÎL . 100 [%],

(13.15)ep

în care: GF este gradul de fermentare, în %; ep - extractul mustului primitiv, în %; ET - extractul în produsul fermentat în momentul determinării gradului de fermentare, în %.

După modul în care se determină e, şi după momentul calculării gradului de fermentare se deosebesc:

- GRAD DE FERMENTARE APARENT, când ET se măsoară ca extract aparent în mustul fermentat, conţinând alcool etilic, cu ajutorul zaharometrului, metodă folosită în conducerea fermentaţiei;

-GRAD DE FERMENTARE REAL, când e, se măsoară ca extract real în produsul dezalcoolizat prin distilare şi reconstituit.

GFR =GFAPX 0,81,

(13.16)

unde 0,81 este un factor stabilit experimental de Balling.Pentru conducerea procesului de fermentare a berii este important să

se stabilească următoarele grade de fermentare:-gradul final de fermentare, determinat numai în condiţii de laborator;

el exprimă fermentescibilitatea maximă a unui anume must;-gradul de fermentare în berea tânără, deci după fermentarea

primară;- gradul de fermentare în bere după fermentarea secundară şi

maturare, denumit grad de fermentare al berii la vânzare.

Fiecare din aceste grade se poate determina ca grad real sau ca grad aparent. Gradul de fermentare în diferite etape de fermentare are următoarele valori:

bere blondă bere brună- grad de fermentare

aparent în berea tânără, % 70-73 58-60- grad final de

fermentare aparent, % 80-83 70-72Gradul de fermentare în berea la vânzare este cu 3-4% mai mic

decât gradul defermentare final, în cazul berilor blonde obişnuite, cu 0-0,5% mai mic în cazul berilor blonde pentru export şi cu 5-6% mai mic în cazul berilor brune.

FORMAREA ŞI ÎNDEPĂRTAREA PRODUSELOR SECUNDARE DE FERMENTAŢIE este rezultatul activităţii vitale a drojdiei în must. Produsele secundare de fermentaţie, în funcţie de concentraţia lor în produsul fermentat, în raport cu pragul lor de sensibilitate, pot influenţa pozitiv plinătatea gustului berii, aroma şi stabilitatea spumei berii sau pot dăuna acestor însuşiri. Concentraţia la care produsele secundare ajung în bere este influenţată de factorii care influenţează viteza şi intensitatea fermentaţiei alcoolice. Substanţele incluse în produşii secundari de fermentaţie sunt: alcoolii superiori, alde- hidele, esterii, dicetonele vicinale, compuşii volatili cu sulf, glicerina şi acizii organici.

Substanţele acumulate peste pragul de sensibilitate şi care dau aromă de bere tânără sunt: diacetilul, aldehidele, compuşii cu sulf. în timpul maturării berii, aceste substanţe pot fi îndepărtate prin metode biochimice şi fizice.

Aroma de fermentare a berii maturate este datorată prezenţei în concentraţii diferite a alcoolilor superiori şi a esterilor. în tabelul 13.57, sunt prezentate principalele substanţe care alcătuiesc produsele de fermentare secundare.

Tabelul 13.57Caracteristicile unor compuşi de aromă din bere

Compusul de aromă Concentraţia în bere, mg/L

Pragul de sensibilitate,

mg/LImpresia de aromă

Alcooli superiori2-Metil propanol 5-20 10-(200) Alcool,2-Metil butanol 10-20 10-(65) Alcool, solvent

3-Metil butanol 35-70 30 - (70) Alcool, banane2-Fenil etanol 10-20 28-(125) Trandafir

EsteriAcetat de etil

5-30 25-30 Fructe

Acetat de izobutil 0,1 0,4-(1,6) Fructe, banane

Acetat de izoamil 0,5 -2,5 1 -(1,6) Fructe, banane

Butirat de etil 0,3 0,4 Papaia, mere

Hexanat de etil 0,1 -0,3 0,12-0,23 Mere, fructe

Dodecanoat de etil 0,02 3,5 EsteriLactat de etil 0,1 -0,5 25-50 Fructe, zmeură

AldehideAldehida acetică

8 50 Acid, înţepător

Dicetone vicinaleDiacetil 0,1 0,10-0,5 Dulceag, neplăcutAcetoină 3,0 8-20 Fructe

Compuşi cu sulfSulfura de dimetil (DMS) 0,03-0,12 0,10-0,12 Vegetale, mucegăite fierte

Alte transformări în must în timpul fermentării. Aceste transformări se referă ia:- TRANSFORMĂRI ALE SUBSTANŢELOR CU AZOT (consumarea de azot a-aminic

de către drojdie, excreţia de substanţe cu azot de către drojdie după încetarea fermentaţiei primare, precipitarea polipeptidelor cu masă moleculară mare);

- SCĂDEREA PH-ULUI de la 5,3-5,6, în mustul primitiv, la 4,3-4,6, în bere, cauzată de formarea de acizi organici, consumare de ioni fosfat şi de a-aminoacizi;

- CREŞTEREA CAPACITĂŢII REDUCĂTOARE, deci scăderea rH-ului berii, datorită consumării de 02 din must de către drojdie, conţinutul de 02 în berea din tancul de maturate ajungând la 0,01 mg 02/L;

- DESCHIDEREA CULORII BERII (datorită scăderii pH-ului şi adsorbţiei de substanţe colorate/colorante de către drojdie) cu trei unităţi EBC de culoare;

- PRECIPITAREA ŞI ADSORBŢIA DE CĂTRE DROJDIE A UNOR SUBSTANŢE AMARE ŞI POLIFENOLICE (se elimină 25-30% din substanţele amare iar la fermentarea la caid, chiar 50% din conţinutul de substanţe amare din mustul rece);

- DIZOLVAREA DE C02 ÎN BERE, solubilizarea fiind dependentă de temperatura berii şi de presiunea exercitată asupra berii. Berile de bună calitate au 4,5-5,0 g C02/L. La tragerea berii în ambalaje se pierd circa 0,3 g C02/L şi, din această cauză, berea la sfârşitul fermentaţiei trebuie să conţină 4,7-5,2 g C02/L. Numai circa 15% din C02 produs la fermentaţie rămâne dizolvat în bere. Restul de C02 este pierdut sau poate fi colectat.

13.3.2.2. Cultura pură de drojdie

Pentru fermentaţia mustului de bere se utilizează culturi pure de drojdie sau biomasă de drojdie recoltată dintr-o fermentaţie anterioară, cu condiţia ca aceasta să- şi păstreze însuşirile iniţiale şi puritatea microbiologică.

Cultura pură de drojdie se obţine în următoarele trepte de multiplicare:

- IZOLAREA DE CELULE DE DROJDIE cu însuşiri dorite şi obţinerea culturii-stoc. Izolarea se face din must în fermentaţie, în faza de „creste” înalte. Colonia cu drojdia cea mai viguroasă este însămânţată în 5 mL must steril, iar din acesta se însămânţează drojdia pe mediu solid, constituind cultura stoc, care se păstrează la 0...5°C, timp de 6-9 luni;

- MULTIPLICAREA DROJDIEI ÎN LABORATOR şi obţinerea culturii pure de laborator. Multiplicarea se face în condiţii perfecte de asepsie după schema prezentată în tabelul 13.58. Cultura pură din vasul 3 este ulterior însămânţată într-un vas Carlsberg de 10 L sau chiar de 20 L;

Tabelul 13.58

- MULTIPLICAREA DROJDIEI ÎN INSTALAŢII INDUSTRIALE DE CULTURI PURE şi obţinerea culturii pure necesare pentru însământarea mustului din şarjele industriale.

Multiplicarea culturii pure de drojdie în primele etape, în laborator

Caracteristicile Vasul1 2 3

Volumul vasului, mL 10 100 1 000Volumul de must steril, mL 5 50 500

Volumul de inocul, mL o ansă 5 55Volumul total de cultură, mL 5 55 555

Fig. 13.44. Vas de cultură pură:1 - capac; 2 - manta; 3 - fund conic; 4 - cilindru din sticlă pentru cultura pură de laborator; 5-racord de golire; 6-ştuţ în formă de caice; 7 - racord de alimentare cu cultură pură; 8 - robinet pentru probă; 9-robinet cu cep; 10-robinet cu trei căi pe conducta de golire vas; 11 - robinet de închidere pentru conducta de aer steril; 12 -filtru de aer; 13 -vizor; 14- robinet cu cep, pe conducta de alimentare cu must steril

Pentru multiplicarea drojdiei la nivel industrial se utilizează instalaţii de culturi pure sau vase de cultură deschise.

INSTALAŢIILE DE CULTURI PURE au în componenţa lor un sterilizator de must şi unul sau mai multe vase de multiplicare a drojdiei (fig. 13.44). Multiplicarea se face pe must de bere sterilizat 30 min la 100°C şi răcit la 14...16°C. Mustul sterilizat este aerat cu aer steril introdus prin barbotare cu ajutorul unui tub Venturi şi transportat în generatorul de drojdie unde este însămânţat cu cultura pură de laborator. Pentru păstrarea însuşirilor fermentative ale drojdiei, multiplicarea trebuie făcută la o temperatură cât mai apropiată de cea din instalaţia de fermentare (cu 2...4°C mai mare ca temperatura de însămânţare a mustului în vasul de fermentare) şi anume:8.. .14°C în cazul drojdiei de fermentaţie inferioară şi 19...20°C în cazul drojdiei de fermentaţie superioară. Multiplicarea în generatorul mic durează 24-36 de ore şi mustul în faza de „creste înalte” (faza de creştere logaritmică) este transportat, în condiţii sterile, în generatorul mare, unde este amestecat cu must de bere steril şi aerat. Cultura obţinută în generatorul mare, sub forma unui must în faza de „creste înalte”, este utilizată pentru însământarea mustului în linuri sau în tancuri de fermentare.

Instalaţia românească de culturi pure are caracteristicile prezentate în tabelul 13.59.

Tabelul 13.59Caracteristicile instalaţiei româneşti de culturi pure

Componentele Capacitate utilă, L

Diametrul, mm

înălţimea totală, mm

Sterilizator de must (vas cilindric cu fund conic)

650 900 2 200

Generator mic (2 bucăţi) (vas cilindric cu fund conic)

360 650 2 000(hdlindru = 900)

Generator mare (vas de prefermentare, cilindroconic, cu manta de răcire)

4 000 1 700 3 000

Există, în prezent, instalaţii mai simple pentru obţinerea culturilor pure de drojdie, cum ar fi instalaţia Conti-Prop, instalaţia cu două asimilatoare sistem Back şi instalaţia cu un singur propagator Wackerbauer.

Obţinerea de culturi pure în vase deschise. Aceste procedee sunt propuse pentru fabrici mici, cele mai utilizate fiind procedeele Stochausen-Coblitz şi procedeul de multiplicare la bidoane.

Procedeul Stochauser-Coblitz se desfăşoară într-un vas de multiplicare cu capac. Ca medii de cultură se utilizează must fiert cu hamei, nesterilizat. Treptele de multiplicare sunt prezentate în tabelul 13.60.

13.3.2.3. Vase pentru fermentarea şi maturarea berii

în tehnologia convenţională de fermentare a berii, după parametrii de desfăşurare a fermentaţiei, după scopul urmărit şi după utilajul şi locul în care se desfăşoară fermentaţia mustului de bere, fermentaţia se împarte în două perioade bine definite: fermentarea primară şi fermentarea secundară. Pentru fermentarea primară sunt utilizate linuri de fermentare, de obicei, închise cu capac, dar care lucrează la presiune atmosferică, iar pentru fermentarea secundară sunt folosite tancuri cilindrice orizontale metalice sau tancuri paralelipipedice din beton, vase care lucrează la suprapresiune de circa 1 bar.

în ultimii 30 ani au apărut vase de fermentare de capacitate mare şi foarte mare, multe amplasate în aer liber cum sunt: tancuri cilindro-conice, tancuri Asahi, tancuri sfero-conice, în care se poate desfăşura numai una din perioadele de fermentare sau ambele. Dintre acestea, mai frecvent se utilizează tancurile cilindro- conice construite din oţel inoxidabil sau din aluminiu şi prevăzute cu instalaţie de spălare CIP.

în cele ce urmează se prezintă un lin de fermentare şi un tanc de fermentare cilindro-conic.

Linul de fermentare poate fi deschis sau închis cu capac. Are formă paralelipipedică, cu capacitate totală până la 1 000 hL şi capacitate utilă de 80-90% din cea totală. înălţimea lichidului în lin trebuie să fie de 2-2,5 m, pentru a se asigura o bună depunere a drojdiei. Linurile sunt prevăzute cu sistem propriu de răcire.

Tancurile de fermentare sunt de formă cilindro-conică (TCC); raportul între diametru şi înălţimea stratului de must în partea cilindrică a tancului variază de la 1 : 1 la 1 : 5. Raportul între diametru şi înălţimea totală a stratului de must este 1 : 2. Gradul de umplere al TCC este de 75%. Dacă TCC este folosit pentru depozitarea la rece a berii, spaţiul liber necesar din tanc este 5-8%. La fermentarea secundară cu adaos de creste, spaţiul liber din tanc este de 25%.

Tabelul 13.60Treptele de multiplicare în cazul procedeului Stochauser-Coblitz

CaracteristiciVas Coblitz mic

Vas Coblitz mare

Fermentator

mic

Fermentatormare

Cantitatea de must fierfft’

17 50 225 900

Cantitatea de bere tânără utilizată ca inocul, I

8 25 75 300

Conţinutul total, I 25 75 300 1 200

Conducerea fermentaţiei mustului de bere se realizează, în principal, prin reglarea temperaturii mustului la anumite valori, potrivit stadiului de fermentaţie, în conformitate cu o anumită diagramă de fermentare. La fermentaţia alcoolică se degajă 586,6 kJ/kg extract fermentat şi, deci, pentru menţinerea temperaturii la valori optime, cât şi pentru răcirea berii tinere la temperatura de sedimentare a drojdiei sau la temperatura de maturare, este necesară preluarea căldurii prin răcire. La răcirea corectă a TCC se au în vedere: agentul de răcire utilizat, dispunerea zonelor de răcire, izolarea termică a tancului. Răcirea TCC poate fi: răcire indirectă cu glicol-apă (răcit în prealabil în instalaţia frigorifică); răcire directă cu NH3 lichid. Răcirea directă prezintă următoarele avantaje: economie de energie de 30-40%, control mai precis al temperaturii, folosirea compresoarelor la temperaturi mai ridicate (~5...-6°C), flexibilitatea sistemului.

Tancurile cilindro-conice răcite cu glicol-apă au manta de răcire în care conductele pentru circulaţia agentului sunt orizontale, intrarea glicolului făcându-se pe la partea inferioară şi ieşirea pe la partea superioară. în cazul răcirii cu NH3 conductele din suprafaţa de răcire pot fi aşezate vertical, orizontal sau sub formă de spiră. Frecvent, TCC are trei zone de răcire dispuse pe partea cilindrică şi o zonă de răcire dispusă pe con, necesară depunerii drojdiei la sfârşitul fermentaţiei primare sau pentru răcirea berii la -2°C în vederea maturării.

Mustul în fermentaţie în TCC poate fi răcit şi într-un răcitor cu plăci amplasat în exterior, readucerea mustului în TCC făcându-se printr-o conductă situată la 3-4 m sub nivelul superior al mustului (fig. 13.45, a). Un asemenea mod de recirculare a mustului evită sedimentarea drojdiei şi stratificarea mediului de fermentare. Pentru a permite sedimentarea drojdiei la sfârşitul fermentării, recircularea berii în faza de răcire adâncă (-1...-2°C) se face în sensul arătat în fig. 13.45, B. Răcirea mustului în fermentare cu ajutorul unui răcitor cu plăci exterior este avantajoasă economic. Tancurile cilindro-conice amplasate în aer liber sunt izolate la exterior cu un strat de spumă de poliuretan, de 100-150 mm grosime, izolaţie protejată de o folie de oţel crom-nichel sau aluminiu.

Necesarul de suprafaţă de răcire în cazul răcirii directe este de 3,4 m2/100 hL, când temperatura agentului este -1°C şi 1,9 m2/100 hL, în cazul TCC cu temperatura agentului de răcire de -4°C.

13.3.2.4. Realizarea fermentaţiei primare

Fermentaţia mustului începe cu însămânţarea acestuia cu cultura de drojdie care trebuie distribuită uniform în mustul aerat. Cantitatea de cultură necesară este de 0,5-0,7 L cremă densă de drojdie/hL must, respectiv o concentraţie de celule de drojdie de 15-30 mil/hL must. Cultura de drojdie se dozează în fluxul de must cu o pară de însămânţare sau o pompă dozatoare. Cultura se poate introduce direct în fermentator sau într-un lin de angajare, unde rămâne 12-24 de ore, timp în care se depune o parte din trubul la rece şi se depun celulele moarte de drojdie. La însămânţare se poate lucra prin împrospătare, care constă în adăugarea de must proaspăt peste un must în faza de fermentare de „creste înalte”, raportul de amestec stabilindu-se astfel încât diferenţa dihftre extractul mustului însămânţat şi extractul în must la sfârşitul amorsării să fie 1,5-2,5 %. în acest mod, drojdia se menţine permanent în faza de multiplicare, reducându-Se faza de LAG, din fermentatorul propriu-zis.

Fermentarea mustului prin metode convenţionale, în vederea obţinerii de beri de fermentaţie inferioară, se poate face în următoarele variante:

- FERMENTAŢIE LA RECE, caracterizată de temperatura de însămânţare de 5...6°C şi o temperatură maximală de 8...9°C. Se obţin beri de calitate foarte bună, cu o bună plinătate a gustului şi cu bune însuşiri de spumare;

- FERMENTAŢIA LA CALD, caracterizată de temperatura de însămânţare de 7...8°C şi o temperatură maximală de 10...12°C. în condiţiile menţionate, scăderea pH-ului este mai rapidă, berile au o plinătate a gustului şi însuşiri de spumare mai reduse, dar o foarte bună stabilitate coloidală.

Durata fermentării primare depinde de modul de conducere a fermentaţiei şi este de 6-10 zile. Durata optimă pentru o bere de 12% concentraţie în extract a mustului primitiv, de culoare deschisă, fermentat la

Fig. 13.45. Răcirea mustului în fermentaţie:a - tanc cilindroconic cu răcirea mustului în fermentaţie în răcitor cu plăci exterior: 1 - conductă verticală; 2 - pompă; 3 - răcitor cu plăci; 4 - conductă mobilă pentru must în fermentaţie; 5-racord la con; b- răcirea TCC, cu răcitor cu plăci exterior, în faza de depunere a drojdiei: 1 - conductă verticală; 2 - pompă; 3 - răcitor cu plăci; 4 - conductă mobilă readucere bere răcită; 5- racord la con

rece, este de 7 zile. Fermentarea în tancuri cu convecţie puternică se scurtează cu 1-2 zile. Durata fermentaţiei se împarte în patru stadii: faza iniţială (de amorsare), faza „crestelor joase”, faza „crestelor înalte” şi faza finală (de coborâre a crestelor). Pentru fiecare fază se înregistrează modificări ale mustului (tabelul 13.61).

Tabelul 13.61Modificări ale mustului pe faze de fermentare la fermentarea primară

Faza de fermentare

Durata fazei, zile

Scăderea extractului, %/24

h

Variaţia temperaturii , '

°C/24 h

VariaţiapH-ului

Faza iniţială 12-16 ore 0,3-0,5 0,5-1 Cu 0,25-0,30 unităţi

Fazacrestelorjoase

2 0,6-1,0 1,5-2 4,9-4,7

Fazacrestelorînalte

2-3 1,2-2,0

După a 4-a zi începe scăderea; la început cu 0,5

... 0,9°C, apoi cui ...1,5°C/24ore

4,6-4,4

Faza finală 2-30,2 - 0,4 % în ultimele 24

hTemperatura ajunge

la3,5...5°C Constant

Fig. 13.46. Diagrame de fermentaţie a berii: a - de fermentaţie inferioară; b - de fermentaţie superioară: SG - densitatea mustului; t - temperatura; fa - alcooli superiori (mg/L); e - esteri (mg/L)

Urmărirea desfăşurării fermentaţiei primare se face prin măsurarea zilnică a extractului aparent, a temperaturii şi pH-ului, valorile respective fiind înscrise într-o fişă a şarjei de must fermentat, şi reprezentate într-o diagramă de fermentaţie (fig. 13.46, A, B).

b

13.3.2.5. Colectarea drojdiei de ia fermentarea primară şi tratarea sa

Biomasa de drojdie colectată după trecerea berii la fermentaţia secundară reprezintă 2,0-2,5 L cremă de drojdie/hL must însămânţat. Drojdia colectată poate fi folosită imediat pentru însămânţarea altei şarje de must primitiv sau depozitată până la o nouă utilizare. Dacă drojdia nu este utilizată imediat, ea este trecută printr-o sită vibratoare cu ochiuri de 0,4-0,5 mm, spălată şi depozitată. Spălarea se face cu apă

potabilă la temperatura de 4...5°C. Uneori este necesară purificarea prin spălare cu o soluţie 1% H2S04 (pH = 2). După spălarea acidă, drojdia este clătită cu apă. Drojdia spălată se depozitează în vane sau în rezervoare, în următoarele condiţii:

- pentru 2-3 zile, sub strat de apă sau bere tânără, la temperatura de 0...2°C;

- pentru maximum 2 săptămâni, când drojdia este ţinută sub must cu temperatura de 2°C. Se poate face şi presarea şi ambalarea drojdiei care se păstrează apoi la 0°C.

13.3.2.6. Recuperarea C02 de la fermentaţia primară

La fermentarea primară, prin fermentarea a 1 kg extract, teoretic rezultă 0,464 kg C02. Din fermentarea unui must cu 12% extract până la un extract real în bere de 4,4% rezultă 3,5 kg C02/hL bere tânără. Din această cantitate, 0,4-0,5 kg C02/hL rămâne dizolvat în bere, 10% sunt pierderi şi deci la fermentarea convenţională se pot recupera 1,8*2,1 kg C02/hL, iar în cazul fermentării în TCC se pot recupera 2,1-2,5 kg COz/hL bere tânără. Dioxidul de carbon recuperat şi stocat într-un gazometru este purificat (prth’spălare cu apă, răcire-comprimare, uscare şi dezodorizare), după care este lichefiat şi valorificat în fabrica de bere în diferite operaţii care necesită lucrul sub presiune de C02 (tabelul 13.62) sau este încărcat în butelii pentru comercializare.

13.3.2.7. Conducerea fermentaţiei secundare şi a maturării berii

La fermentaţia secundară şi la maturarea berii se continuă şi se aprofundează cele mai multe din transformările care au loc la fermentaţia primară. La fermentaţia secundară se realizează:

- continuarea fermentaţiei zaharurilor cu atingerea gradului de fermentare ai berii la vânzare;

- saturarea berii cu C02;- limpezirea naturală a berii;- maturarea berii.în legătură cu CONTINUAREA FERMENTAŢIEI ZAHARURILOR, berea vine la

fermentarea secundară cu 1,2-1,4 % extract fermentescibil format din 80% maltoză şi 20% malto- trioză, mai greu fermentescibilă. Fermentaţia

Tabelul 13.62Valorificarea CO2 în fabrica de bere

Operaţia Presiunea, bar

Necesarul de CO2, kg/hL bereTanc de maturare 0,8-1,0 0,35-0,50

Filtrare 1,5-2,5 0,40-0,50Tanc de liniştire 1,0-1.5 0,30-0,60Aparat de îmbuteliere 1,5-2,5 0,18-0,45Tragere la butoaie 2,0-2,5 0,30-1,40Tragere la cutii 2,0-2,5 0,60-0,80Carbonatare bere 1,5-2,0 0,50-0,70Transport bere în cisterne 1,0-1,5 0,30-0,50Unitanc (faza de spălare) - 1,60-1,80Debitare (la consumator) 0,5-1,0 0,20-0,50

secundară este influenţată prin scăderea treptată a temperaturii (tabelul 13.63).

Tabelul 13.63

Intensitatea fermentaţiei secundare este influenţată şi de cantitatea de zahăr fermentescibil şi de concentraţia în celule de drojdie prezente în suspensie în berea tânără. în cazul în care fermentaţia se reia cu greu, se pot adăuga „creste”, adică must în faza de „creste” (cu grad de fermentare de 20-25%), în proporţie de 8-12%. Mustul cu acest grad de fermentare aduce zahăr fermentescibil şi celule active de drojdie; se pot folosi şi „creste” fermentate cu drojdie pulverulentă.

Saturarea berii cu C0 2 depinde de solubilitatea acestuia în bere, solubilitate care creşte cu scăderea temperaturii berii (tabelul 13.64) şi, conform legii lui Henry, cu creşterea presiunii exercitate asupra berii.

Tabelul 13.64

O bere de fermentaţie inferioară care va fi ambalată în butoi va trebui să aibă 0,39-0,42 % C02 şi, având în vedere pierderile la filtrare-tragere, va trebui să iasă din fermentaţia secundară cu 0,44% C02, dacă temperatura ei este de -1°C. Pentru berea îmbuteliată, conţinutul normal de C02 este 0,48-0,52%. Presiunea ce trebuie realizată în tancurile de fermentare depinde de temperatura berii.

Limpezirea naturală A berii în timpul maturării este necesară pentru îndepăr-tarea particulelor de trub la rece, formate în timpul fermentaţiei, precum şi a celulelor de drojdie ce au realizat fermentaţia secundară. O bună limpezire naturală asigură o bună comportare a berii la filtrare şi o stabilitate coloidală bună a acesteia. Limpezirea berii depinde de: cantitatea şi proprietăţile trubului din bere, temperatura şi pH-ul berii, dimensiunile tancului de fermentare, durata depozitării berii, vâscozitatea berii.

Pentru a elimina cât mai eficient precursorii de trub la rece, este necesară o depozitare de minimum 7 zile, la -1°C...-2°C.

Temperatura la care densitatea berii este maximă depinde de concentraţia berii în alcool şi extract şi se calculează cu relaţia:

Temperatura densităţii maxime, [°C] = 4- (0,65 x er- 0,24 x A), (13.17)

în care: ER, este extractul real, în %; A - concentraţia în alcool, în % masice.Temperatura de congelare este dată de relaţia:

TEMPERATURA DE CONGELARE [°C] = - (0,42 x A + 0,04 x EP + 0,2). (13.18)în care: EP este extractul mustului primitiv, în % masice.

Maturarea berii constă în înnobilarea gustului şi aromei berii. Maturarea se datorează depunerii drojdiilor şi precipitatelor din bere, antrenării unor compuşi volatili cu C02 care se degajă, sinteza unor noi cantităţi de produşi secundari de fermentaţie (creste cu 20% alcooli superiori şi cu 30-200 % esteri), transformarea unor compuşi cu prag de sensibilitate mai ridicat (diacetil, aldehide). Berea se consideră matură când conţinutul în diacetil scade sub 0,1 mg/L,

Variaţia solubilităţii C02 în bere (g/L) în funcţie de temperatură şi presiune

Suprapresiunea, bar 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

-rc 3,20 3,60 3,90 4,20 4,55 4,90 5,20

+ rc 2,95 3,20 3,50 3,80 4,10 4,40 4,70+ 3°C

2,802,95 3,20 3,45 3,70 4,00 4,25

o

13.3.2.8. Metode de fermentare şi maturare în tancuri cilindro-conice

Pentru scurtarea duratei de fermentare (primară şi secundară) şi maturare au fost elaborate metode rapide cu o durată de 17-20 zile, fără înrăutăţirea calităţii berii. Condiţiile pentru creşterea vitezei de fermentare secundară şi maturare sunt:

- aerarea intensă a mustului;- conţinutul minim de azot a-aminic liber de 200 mg/L pentru beri numai din

malţ şi 150 mg/L pentru beri obţinute cu înlocuitori;- d<3za de drojdie la fermentarea primară de 30 milioane celule/mL must,

corespunzătoare la 1 L cremă de drojdie/hL.Fermentarea completă şi maturarea pot fi conduse prin procedeele prezentate

în continuare (fig. 13.47).Fermentarea la rece şi maturarea la rece constau în însămânţarea mustului cu

temperatura de 6 ... 7°C, creşterea temperaturii în 2 zile la 8 ... 9°C, menţinerea temperaturii până în a 6-a zi, după care se începe o răcire înceată până la 3,..4°C, transvazarea berii în cel de-al doilea tanc atunci când mai conţine 1,1-1,3 % extract fermentescibil, dacă fermentarea are loc în TCC, răcirea lentă a berii până la temperatura de depozitare, pentru a fi redusă cantitatea de diacetil, depozitarea la -1°C, timp de 21 zile.

Fermentarea la rece şi maturarea forţată constau în însămânţarea la 6...7°C, creşterea temperaturii la 8...9°C, în două zile, menţinerea temperaturii încă 5 zile, trecerea berii în TCC şi adaos de 10% „creste” în berea tânără, care declanşează o fermentare viguroasă şi asigură reducerea diacetilului până în a 14-a zi când diacetilul a scăzut sub 0,1 mg/L; răcirea rapidă a berii la -1°C, temperatură care se menţine 7 zile (când se atinge gradul de fermentare a berii la vânzare se elimină drojdia la intervale de 2-4 zile).

Fermentarea la rece şi maturarea la cald constau în însămânţare la 6°C, creşterea temperaturii la 9°C în 2 zile; după 4 zile de la însămânţare, când gradul de fermentare este 50%, temperatura este crescută la 12...13°C, apoi are loc maturarea cu controlul concentraţiei în diacetil, transvazarea berii în tancul de maturare şi depozitarea la rece (-1 °C) timp de 7 zile (dacă suprapresiunea în tanc este de 1 bar se ating concentraţii de C02 de 5,4-5,6 g/L).

Fermentare sub presiune constă în însămânţarea mustului şi pornirea fer-mentaţiei la 10°C.

»

După 2 zile, gradul de fermentare ajunge la 50%, iar temperatura la 14°C. La aceşti paramerii, presiunea este lăsată să crească la 0,8 bar şi este menţinută la această valoare până la sfârşitul maturării. După maturare, presiunea este lăsată să scadă la valoarea caracteristică depozitării berii (circa 0,45 bar, la temperatura de -1°C), la care rămâne circa o săptămână.

o

Fig. 13.47. Diagrame de fermentare şi maturare: a-diagramă de fermentare primară la rece şi fermentare secundară şi maturare clasică; b -diagramă de fermentare la rece şi maturare forţată în tanc cilindro-conic; c - diagramă de maturare la cald fără presiune; d — diagramă de fermentare la rece şi maturare la rece sub presiune; e-diagramă de fermentare la rece şi maturare la 12°C; f-diagramă de fermentare primară la rece, fermentare secundară şi maturare la cald cu schimbător de căldură programat la 20°C--------variaţia temperaturii;-variaţia extractului;-----variaţia diacetilului; —..— variaţia presiunii (Pii);s - transferarea berii la maturare; H - îndepărtarea depozitului de drojdie

13.3.3. Filtrarea berii

După fermentarea secundară şi maturare, berea este mai mult sau mai puţin tulbure datorită particulelor fine de trub formate la depozitare şi a celulelor de drojdie care au mai rămas în suspensie. Berea dată în consum trebuie să prezinte o limpiditate perfectă, cu luciu. Limpiditatea berii se apreciază prin măsurarea turbidităţii, exprimată în unităţi EBC de formazină (tabelul 13.65).

Tabelul 13.65

Limpiditatea cu luciu se conferă berii prin filtrare. La limpezire berea îşi îmbu-nătăţeşte însuşirile gustative şi de spumare, dar mai ales stabilitatea coloidală şi biologică. Reţinerea particulelor din suspensie se face pe un strat filtrant şi se poate realiza prin două mecanisme:

-PRIN CERNERE (reţinere de suprafaţă), în care caz sunt reţinute particulele cu diametrul mai mare decât diametrul porilor stratului filtrant. Pe parcursul filtrării se intensifică fineţea filtrării, însă scade volumul de bere ce trece prin strat în unitatea de timp. Sunt reţinute atât particulele în suspensie cât şi coloizii cu molecule mari;

-PRIN REŢINERE pe materiale foarte poroase, cu o suprafaţă mare de filtrare şi cu acţiune adsorbantă (filtrare adâncă). Acţiunea adsorbantă scade treptat şi, deci, scade şi viteza de filtrare. Cu asemenea materiale filtrante sunt reţinute suspensiile, coloizii macromoleculari, dar şi cele dizolvate molecular în bere. Se îmbunătăţeşte, de asemenea, stabilitatea coloidală a berii, dar se pot influenţa negativ plinătatea gustului şi însuşirile de spumare.

13.3.3.1. Materiale filtrante

Materialele filtrante folosite în industria berii pot fi cu strat fix sau aluvionare: Materialele fi ltrante cu strat fix. Aceste materiale, la rândul lor, se clasifică în: -MASĂ FILTRANTĂ, care este un amestec de fibre de bumbac şi 1-2% fibre de azbest (care îi conferă acţiune adsorbantă), îmbibate în apă şi modelate sub formă de turte (discuri) filtrante. Datorită efectului cancerigen al azbestului, manoperei mari pentru recondiţionare după fiecare filtrare, masa filtrantă este puţin utilizată astăzi şi mai ales în fabricile mai vechi;

- CARTOANE FILTRANTE (plăci filtrante), care sunt confecţionate din fibre de celuloză, cu adaos de circa 2,0% kieselgur. Eficienţa filtrării este dependentă de structura fibrelor de lemn din care este obţinută celuloza. Sunt utilizate cartoane cu diferite porozităţi şi cu eficiente de filtrare diferite (fig. 13.48). Creşterea fineţii filtrului micşorează productivitatea acestuia. Clasificarea cartoanelor se face după „cifra de apă", respectiv debitul orar de apă (L) care trece printr-o suprafaţă de filtrare de 400 x

400 mm, la aplicarea presiunii de 1 bar şi la temperatura de 20°C. în funcţie de „cifra de apă”, cartoanele pot fi:

-de mare productivitate, care asigură şi reţinerea parţială a drojdiilor. Au o productivitate de 2 hL/m2h şi o capacitate totală de filtrare de 150 hL/m2;

Limpiditatea beriiUnităţi EBC de formazină Limpiditatea berii

<0,2 Foarte limpede (cu luciu)

0,2-1,0 Limpede

1 -4,0 Voalată>4,0

------------------------------...............................................- 1

Tulbure

Creştereaproductivităţii

/\ Filtrare finăEfectul de filtrare

Filtrare sterilizantă

Creştereaefectului filtrării OSEJTZ-.lt; ÎSO K150 K100 KS80 KSSO CKB

Productivitatea

Fig. 13.48. Efectul de limpezire şi productivitatea diferitelor cartoane filtrante Seitz

-de filtrare fină, care reţin 95-100% drojdii şi o parte din bacteriile aflate în bere. Au productivitate de 1,3-1,5 hL/m2h şi capacitate totală de filtrare de 60-90 hl/m2;

-de filtrare avansată, care reţin 100% drojdiile şi o bună parte din bacterii. Au productivitate 1-1,3 hL/m2h şi o capacitate totală de filtrare de 30-40 hL/m2;

-sterilizante (EK), care reţin toate microorganismele prezente în bere şi care sunt utilizate pentru filtrarea sterilizantă. Au o productivitate de 1-1,3 hL/rrrh şi o capacitate totală de filtrare de 8-15 hL/m2.

-MEMBRANE FILTRANTE, care sunt confecţionate din poliuretan, poliacrilaţi, poliamidă, polietilenă, policarbonat, acetat de celuloză. Membranele au pori fini (0,02-1 pm) Şi pentru a avea rezistenţă sunt aplicate pe suporturi poroase. După porozitatea pe care o au, membranele se clasifică în:

-membrane pentru microfiltrare (cu pori de 10_1-102 pmj;-membrane pentru ultrafiltrare (cu pori de 10~3-10-1 pm).Materialele fi ltrante aluvionare. Acestea sunt materiale poroase care se depun

(se aluvionează) pe un suport (cartoane din fibre de celuloză, site metalice, lumânări). Principalele materiale aluvionare sunt:

-KIESELGURUL (pământ de diatomee), care se utilizează în proporţie de 80-200 g/hL bere, existând kieselgur fin, mediu, grosier (tabelul 13.66);

- PERLITA, care este un material de origine vulcanică ce conţine silicat de aluminiu. La pH scăzut elimină în mediu ioni de Fe şi Ca şi din această cauză este utilizată numai la filtrarea mustului de bere (pH=5,4-5,5).

Tabelul 13.66Viteza de curgere şi limpezirea relativă a berii în funcţie de marca de kieselgurMarca kieselgurului

Viteza relativă de fi ltrare

Limpezirea relativă

Tipul de kieselgurFiltre Cel 100 100 Fin

Celite 577 şi Celite 505 115 98

Standard Super Cel 213 85Celite 512 326 76 Mediu

Hyflo Super Cel 534 58

Celite 503 910 42

Celite 535 1 269 35

Celite 545 1 830 32Celite 560 2 670 29 Grosier

13.3.3.2. Tipuri de filtre utilizate în industria berii

Indiferent de construcţia filtrului şi de materialul filtrant utilizat, filtrul trebuie:- să menţină gradul de saturare a berii cu C02 realizat la fermentare. Din acest

motiv la filtrare se lucrează cu o contrapresiune mai mare decât presiunea de saturaţie a C02;

-să minimalizeze dizolvarea 02 în bere în decursul filtrării. Berea la sfârşitul fermentaţiei secundare conţine <0,01 mg 02/L, înglobarea ulterioară de 02 având efecte negative asupra însuşirilor senzoriale (stabilitatea gustului, culoare) şi asupra stabilităţii coloidale. Minimalizarea înglobării de aer la filtrare se face prin: eliminarea aerului din filtru înainte de introducerea berii, utilizarea de apă dezaerată, etanşarea corectă a filtrului, utilizarea C02 pentru realizarea contra-presiunii;

-să nu contamineze berea cu microfloră dăunătoare provenită din filtru sau materialul de filtrare. Pentru aceasta, filtrele sunt spălate şi dezinfectate înainte de introducerea berii.

Filtîârea berii se poate realiza în filtre cu material filtrant fix sau cu aluvionarea materialului filtrant.

Filîrele cu materia! fi ltrant fix. în categoria aceasta intră: filtre cu plăci şi masă filtrantă, filtre cu plăci şi cartoane filtrante, filtre cu membrană filtrantă.

Frecvent se utilizează:- FILTRU CU CARTOANE FILTRANTE pentru filtrarea fină a berii la care, pentru a le

prelungi durata de funcţionare, se face o prefiltrare a berii printr-un alt filtru, de obicei un filtru cu kieselgur;

- FILTRU CU MEMBRANĂ FILTRANTĂ pentu filtrarea berii în sistem cross-flow, pentru filtrare finală, pentru producerea berii fără alcool sau cu conţinut redus de alcool (osmoză inversă, dializă);

Filtrele cu aluvionarea materialului fi ltrant (kieselgur, perlită). Suportul îl reprezintă cartonul, sitele metalice, lumânările. Pregătirea filtrului se face conform următoarelor secvenţe:

- PREALUVIONAREA, care are drept scop formarea stratului filtrant de bază şi constă în prealuvionare primară (bază) şi secundară. Prealuvionarea se face cu o suspensie concentrată de kieselgur grosier în apă degazată sau bere filtrată, suspensie care este pompată la 2-3 bar pe suport. Pentru prealuvionarea de bază se folosesc 700-800 g kieselgur/m2 (70% din cantitatea de kieselgur prealuvionat). Prealuvionarea secundară completează primul strat filtrant şi se face cu un amestec de kieselgur mai fin. Cantitatea totală de kieselgur prealuvionat este de 900-1000 g/m2, când se formează un strat de 1,5-3 mm grosime. Prealuvionarea durează 10-15 min;

- FILTRAREA BERII, CARE decurge cu dozarea continuă de kiselgur (60-120 g/hL bere) sub forma unui amestec de kieselgur mediu şi fin. Dozarea continuă serveşte la păstrarea permeabilităţii stratului filtrant. Suspensia de kieselgur se dozează în bere cu o pompă dozatoare.

Filtrarea se conduce cu contrapresiune de 1 bar. Presiunea în filtru este la început 0,1-0,4 bar, iar apoi creşte cu 0,2-0,3 bar/h, datorită colmatării startului filtrant. După 8-10 ore de funcţionare, presiunea maximă în filtru nu trebuie să depăşească 2-2,5 bar. La presiune mai mare se întrerupe filtrarea.

Tipurile de filtre cu aluvionare de kieselgur pot fi:- cu rame şi plăci cu cartoane-suport pentru kieselgur;- cu suport din site metalice aşezate orizontal în rezervor vertical;- cu lumânări.Foarte bine se comportă filtrul cu suport de sită metalică ce se poate igieniza

uşor, pierderile de bere în stratul filtrant sunt reduse şi se poate automatiza uşor.

Sunt, însă, sensibile la diferenţe de presiune şi la variaţii de debit, în care caz se poate produce fisurarea stratului filtrant.

13.3.4. Stabilizarea berii

Berea livrată în consum trebuie să-şi menţină calităţile senzoriale un timp cât mai îndelungat. Instabilitatea berii în timp se poate datora:

-modificării gradului de dispersie a unor coloizi, creşterii moleculelor de coloizi, pierderii solubilităţii lor şi apariţiei de suspensii care duc la tulbureala berii;

-multiplicării unor microorganisme de infecţie care, prin produsele de metabolism, produc tulbureala berii şi modificări nedorite de gust şi miros;

-înrăutăţirii în timp a aromei berii, denumită pierderea stabilităţii aromei sau „îmbătrânirea berii”.

Măsurile speciale de stabilizare a berii se referă la stabilizarea berii prin diferite metode, care sunt prezentate în subcapitolele ce urmează.

13.3.4.1. Stabilizarea coloidală a berii

Este necesară îndeosebi în cazul berilor ce se pasteurizează, deoarece pasteurizarea accelerează apariţia trubului în bere. Pentru a utiliza corect un anume mijloc de stabilizare, este necesar să se stabilească precis cauza potenţială a pierderii stabilităţii. Se disting două feluri de truburi, care pot provoca tulburarea berii: trubul la rece (reversibil) şi trubul de oxidare (permanent). Formarea trubului în bere este intensificată de următorii factori: creşterea temperaturii; oxidarea unor componente din bere; acţiunea catalizantă a unor metale grele; agitarea berii şi lumina. Formarea trubului se datorează producerii de complecşi între compuşii cu azot cu masă moleculară mare şi polifenoli înalt condensaţi. Din analiza trubului, s-a stabilit că acesta este format din 40-75% s.u. din substanţe cu azot şi 15-35% s.u. din substanţe polifenolice. în trub s-au mai găsit cantităţi mici de ioni metalici şi hidraţi de carbon. în timp, mărimea agregatelor formate creşte, apar suspensii foarte fine care dau tulbureala berii, iar mai târziu apar suspensii vizibile cu ochiul liber.

Trubul la rece este cel format la răcirea berii la 0°C şi care dispare prin încălzirea acelei beri la 20°C (trubul este reversibil).

Trubul permanent se formează în timp, din trubui la rece, sub influenţa factorilor mai sus menţionaţi.

Pentru obţinerea unei beri cu stabilitate mare în timp este necesară utilizarea unor metode de stabilizare, cum ar fi:

- SUBRĂCIREA BERII înainte de filtrare, care este o măsură tehnologică absolut necesară. Constă în depozitarea cel puţin 7 zile a berii răcite la -2...0°C, pentru precipitarea trubului la rece;

- MODIFICAREA COMPLEXITĂŢII MOLECULELOR PRECURSORILOR DE TRUB prin tratarea berii cu preparate enzimatice, care conţin, de regulă, enzime proteolitice sau, uneori, şi enzime glucanolitice. Cel mai frecvent tratament este cel cu papaină, în doze de 2-5 g/hL bere, cu 10-14 zile înainte de filtrare. Berea tratată cu preparate enzimatice, în mod

obligatoriu, se pasteurizează. Se pot utiliza şi preparate enzimatice imobilizate;

-TRATAREA BERII CU AGENŢI DE STABILIZARE, produşi insolubili, care reţin prin adsorbţie precursori ai truburilor. Stabilizatorii utilizaţi cel mai frecvent sunt:

- preparate pe bază de gel de siliciu care leagă polipeptidele cu masă moleculară peste 12.000, formatoare de trub. Acest preparat are acţiune

foarteselectivă, nu adsoarbe alţi compuşi, având un efect foarte slab asupra compuşilor cu azot implicaţi în formarea spumei. Nu înrăutăţeşte plinătatea gustului berii. Se utilizează în doze de 50-150 g/hL şi se adaugă la fermentarea secundară, înainte de filtrare, în rezervorul pentru suspensia de kiselgur sau în tancul tampon înainte de filtrare. Preparatele de gel de siliciu cele mai eficiente au granulaţia de 8-20 pm;

- polivinilpolipirolidona (PVPP), substanţă de sinteză cu masă moleculară mare şi structură tridimensională, care adsoarbe selectiv substanţele polifenolice, îndepărtând din bere unul dintre cei mai periculoşi precursori ai trubului. Se adaugă în bere în cantitate de 30-50 g/hL bere. Se poate utiliza singură sau în combinaţie cu hidrogel în cantitate de 50-100 g/hl. PVPP se poate adăuga: în rezervorul pentru suspensia de kieselgur; în cartoane filtrante sau în instalaţii complexe cu stabilizare cu PVPP şi filtrare în flux, cu regenerarea PVPP-ului.

Cartoanele filtrante produse de firma Enzinger Union Werke sub denumirea de cartoane Stabil-S conţin adaos de PVPP şi asigură productivităţi ale filtrului de 4-8 hL/m^în funcţie de gradul de stabilizare dorit. PVPP se poate regenera prin spălarea cartoanelor, după filtrarea berii, cu soluţii de NaOH 0,3%. Ciclul de regenerare.constă în: spălarea cartoanelor cu apă rece, apoi cu apă caldă (90°C), regenerarea cu soluţie de NaOH 0,3%, clătirea cu apă caldă şi apoi cu apă rece. în cazul stabilizării unei beri bine prelimpezite, cartoanele se pot regenera de 10 ori.

Instalaţia de stabilizare-filtrare în flux cu regenerarea PVPP, reprezentată schematic în fig. 13.49, include un filtru cu kieselgur cu site orizontale. Stabilizarea are loc prin filtrarea berii prin stratul de stabilizator. Regenerarea PVPP uzat se face în filtru cu ajutorul unei soluţii calde de NaOH 1%, apoi stabilizatorul este spălat cu apă, neutralizat cu soluţie 0,1-0,2% HN03, cu temperatura de 40...50°C, este clătit cu apă, sterilizat cu apă caldă şi reîntors în vasul dozator a! instalaţiei de filtrare-stabilizare. La regenerare se pierde circa 2% PVPP;

- TRATAREA BERII CU SUBSTANŢE ANTIOXIDANTE, care are drept scop legarea oxigenului dizolvat în bere şi protejarea altor compuşi susceptibili la oxidare prezenţi în bere. Se utilizează:

-acidul ascorbic în cantitate de 2-8 g/hl, care poate compensa acţiunea oxigenului dintr-o bere care conţine 0,5-1,0 mg 02/L bere. Acidul ascorbic se adaugă în berea filtrată înainte de tragere.

- reductonele, în cantitate de 25-35 g/hL bere, care se pot adăuga în bere la maturare;

- glucozoxidaza-catalaza, care formează un sistem enzimatic cu care se poate înlătura oxigenul din bere. Preparatul enzimatic este însă scump.

STABILIZAREA AROMEI BERII. După îmbuteliere, aroma berii se poate înrăutăţi, ca urmare a creşterii cantităţii de compuşi carbonilici, formaţi îndeosebi prin oxidare. Tratarea berii cu antioxidanţi încetineşte procesul de formare a compuşilor carbonilici.

13.3.4.2. Stabilizarea biologică a berii

Mustul de bere după fierbere şi berea finită pot fi infectate cu microfloră străină provenită de pe utilaje, din aer, din cultura de drojdie, de pe materiale filtrante sau de pe ambalaje, în lipsa respectării măsurilor normale de igienă. Microorganismele de infecţie ce pot altera berea sunt: drojdii sălbatice (SACCH.DIASTATICUS, SACCH. PASTORIANUS) şi bacterii (LACTOBACILLUS BREVIS, LACTOBACILLUS FRIGIDUS, PEDIOCOCCUS DAMNOSUS etc.).

în condiţii de igienă foarte severe, în funcţie şi de eficienţa filtrării, berea obţinută poate rămâne stabilă un timp mai lung sau mai scurt. Pentru a avea certitudinea unei stabilităţi biologice de ordinul lunilor, trebuie realizată distrugerea termică a microorganismelor sau îndepărtarea lor prin filtrare sterilizantă, urmată de umplere sterilă (aseptică).

PASTEURIZAREA BERII. Este metoda cea mai larg utilizată pentru stabilizarea biologică a berii. Datorită faptului că berea are un pH scăzut, de 4,3-4,6, şi microorganismele ce o pot afecta nu sporulează,

Fig. 13.49. Instalaţie de stabilizare a berii cu PVPP cu regenerarea stabilizatorului:1 - tanc de bere nestabilizată; 2/3 - vas cu agitator pentru recuperare şi regenerare PVPP;

4 -filtru cu site orizontale pentru stabilizarea berii cu PVPP; 5 -tanc de bere stabilizată; 6- tanc dozare PVPP cu evacuare în conducta de bere nestabilizată; 7-admisie PVPP regenerat în

conducta de bere nestabilizată; 8- pompă pentru bere nestabilizată

pasteurizarea berii se poate realiza la un regim mai blând decât al altor produse alimentare. Pentru măsurarea efectului de distrugere a microorganismelor din bere se utilizează „unitatea de pasteurizare”, care corespunde efectului obţinut prin încălzirea berii la 60°C, timp de 1 min. Dependenţa între temperatura de pasteurizare şi timpul de pasteurizare este o funcţie logaritmică, numărul de unităţi de pasteurizare, UP, obţinut la diferite temperaturi fiind:

Numărul de unităţi de pasteurizare se poate calcula şi cu formula:UP = D ■ 1,393(f 60)

(13.19)în care: D - este durata pasteurizării, în min; T - temperatura de pasteurizare, în °C.

Pentru siguranţa pasteurizării este suficientă o pasteurizare echivalentă cu 14 UP, respectiv o menţinere a berii timp de 14 min la temperatura de 60°C. în practică, pentru a avea certitudinea atingerii regimului de temperatură în aşa-numitul „nucleu de frig” din sticla de bere (situat la 1,5 cm pe axul sticlei, deasupra fundului sticlei), se utilizează o durată de pasteurizare de 20 min la 62°C, ceea ce corespunde la 1,9 x 20 = 38 UP.

Pasteurizarea berii la regimuri mai intense poate înrăutăţi calitatea acesteia, cu apariţia unei arome asemănătoare pâinii, aroma de pasteurizare, închiderea culorii şi micşorarea stabilităţii coloidale. Berile ce urmează a fi pasteurizate trebuie să aibă un grad de fermentare cât mai ridicat şi să fie stabilizate coloidal. Pasteurizarea berii se poate face şi ia temperaturi mai mari de 72°C, dar un timp mult mai scurt, şi anume ~50 s, fără consecinţe nedorite; acest regim poate fi realizat prin pasteurizarea berii în flux (flash pasteurization) cu ajutorul schimbătoarelor de căldură cu plăci.

în practică se pot utiliza următoarele procedee de pasteurizare a berii:

- pasteurizarea berii în sticle, cu ajutorul pasteurizatoarelor-tunel;- pasteurizarea în flux (vrac) a berii cu ajutorul pasteurizatoarelor cu

plăci, cu tragerea berii la rece, în condiţii sterile sau cu îmbutelierea la cald a berii.

PASTEURIZAREA BERII ÎN STICLE, în tunel de pasteurizare, se face după schema prezentată în fig. 13.50. Pentru reuşita pasteurizării berii ambalate în sticle, este necesar ca temperatura apei de stropire să fie cu 5°C mai mare ca cea de pasteurizare. Creşterea temperaturii până la temperatura de pasteurizare trebuie să se facă încet, cu 3°C/min, iar răcirea sticlelor cu bere pasteurizată cu 2°C/min, pentru a evita spargerea sticlelor. Tot în vederea evitării spargerilor, spaţiul liber din gâtul sticlei trebuie să fie de 5% în volum. Creşterea presiunii în sticle în timpul pasteurizării, în funcţie de spaţiul liber din gâtul sticlei, este reprezentată în figura 13.51.

Temperatura, °C

54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74Numărul de UP 0,14 0,27 0,52 1,0

01,9 3,7 7,2 14 27 52 100

ZOnacăldurrăajPerare Zona d® înCă,Zire Zona de men*nere ZOnareSpJare ^ Z°na de răcire

Fig. 13.50.

înălţimea conţinutului în % faţă de înălţimea cutieiFig. 13.50. Schiţă de principiu a pasteurizatorului tip tunel: a - secţiune longitudinală prin tunel; b - secţiune transversală: 1 - intrare apă rece; 2-e- vacuare apă; 3 - recipient colectare; 4 - condensat; 5 - abur; 6 - schimbător de căldură; 7-pompă; 8- recirculare; c- diagrama timp/temperatura, evoluţia temperaturii în recipient; ci-formarea curenţilor de convecţie la pasteurizarea berii în sticlă; e-profilul temperaturii la pasteurizarea berii în cutii metalice; f-variaţia temperaturii la pasteurizarea berii în cutii (sub 20% înălţime de lichid faţă de înălţimea totală de umplere,datele fiind extrapolate)

f

- > Fig. 13.51. Presiunea din sticla de bere în funcţiede mărimea spaţiului liber şi de temperatură

Tunelul de pasteurizare este utilajul din secţia de tragere a berii, cel mai scump, care necesită cel mai mare spaţiu de amplasare (3-3,5 m2

pentru 1000 sticle/h), cel mai mare consum de energie (1,2 milioane kJ/1000 sticle) şi prezintă, de asemenea, riscul suprapasteurizării.

PASTEURIZAREA BERII ÎN FLUX („flash pasteurization”) se face în instalaţii de pasteurizare cu pasteurizator cu plăci (fig. 13.52). Pasteurizatorul pentru bere necesită un spaţiu relativ redus pentru amplasare şi asigură, prin modul de concepţie, un coeficient de recuperare a căldurii de 97% din energia utilizată la pasteurizare. Regimul de temperatură poate fi foarte bine monitorizat. Berea iese din pasteurizator cu temperatura de 4°C şi poate fi îmbuteliată fără probleme. Menţinerea saturaţiei berii în C02, în timpul pasteurizării, se face cu ajutorul unei pompe de presiune înaltă, care asigură presiuni peste 12 bar. Cum circa 50% din microflora străină este introdusă în bere în timpul tragerii berii în ambalaje, pasteurizarea în flux a berii nu garantează că asigură stabilizarea biologică a acesteia. Reuşita pasteurizării în flux este condiţionată de sterilitatea ambalajelor pentru bere şi de igiena perfectă a aparatelor de tragere.

UMPLEREA LA CALD a berii este o alternativă de stabilizare biologică a berii. Instalaţia de pasteurizare şi îmbuteliere la cald este prezentată în figura 13.53. Instalaţia conţine, în principal, un pasteurizator cu plăci în care berea este pasteurizată în flux la 68...75°C. Berea iese caldă din pasteurizator şi este îmbuteliată în sticlele care ies, de asemenea, calde (40°C) din maşina de spălat sticle, clătirea lor făcându-se cu apă caldă. Pentru a menţine saturarea berii în C02 la temperatură ridicată de îmbuteliere şi pentru evitarea spumării sunt necesare presiuni de 8-10 bar.

Variaţia temperaturii berii în acest proces este următoarea: în maşina de îmbuteliat 72°C, în sticlă, 68...70°C, la capsulare, 62...65°C, la introducerea sticlei în ambalaj, 50...55°C. La umplerea la cald, spaţiul gol din gâtul sticlei este mai mic decât la îmbutelierea la rece. Pentru a

10 20 30 40 50 60 70

^ Temperatura [°C]

reduce absorbţia de 02 în bere, este necesar ca înaintea îmbutelierii să se evacueze aerul din sticlă şi în ea să se creeze presiune cu C02. Deoarece berea este introdusă caldă în sticle, nu are loc o recuperare de căldură din berea pasteurizată, consumul de energie fiind mult mai mare decât la pasteurizarea în sticlă şi anume de circa 10 000 kcal/hL bere.

Fig. 13.52. Schiţă privind mersul fluidelor într-un pasteurizator cu plăci: a - secţiunile pasteurizatorului; B - distribuţia fluidului primar şi secundar la un pasteurizator cu plăci în configuraţie 4x2/2x4; c - diagrama timp/temperatură la

Intrare bere

Evacuare bere

Mediu de răcire

a

A-Secţiune de răcire B — Secţiune de recuperare C - Secţiune de încălzire

O 20 40 60 60 100 120

Timp [secunde]

C

pasteurizarea berii într-un pasteurizator cu plăci;

1

Principalele avantaje ale procedeului sunt: un spaţiu necesar pentru amplasare mic (faţă de pasteurizatorul-tunel) şi o stabilitate biologică foarte bună datorită excluderii reinfectărilor.

Procedeul are şi serioase dezavantaje: înrăutăţirea calităţii berii datorită rămânerii berii un timp mai lung la temperaturi ridicate; spargeri mari de sticle datorită presiunii mari la umplere şi un consum mare de energie.

„STERILIZAREA” LA RECE A BERII. Deoarece tratamentul termic pentru stabilizarea biologică implică riscul înrăutăţirii calităţii berii, îndepărtarea microorganismelor din bere se poate face prin filtrare sterilizantă. Se utilizează în acest scop filtrarea cu membrane filtrante şi cu filtre cu module. Pentru reuşita procedeului sunt necesare următoarele: berea să aibă o bună filtrabilitate, alegerea corectă a materialului filtrant, instalaţia de filtrare precum şi sticlele să corespundă condiţiilor igienice pentru îmbuteliere sterilă la rece. Filtrarea sterilizantă se face în instalaţii cu 3 sau 4 filtre cu module sau cartuşe, cu dimensiuni descrescânde ale porilor. Berea supusă filtrării sterilizante este filtrată, în prealabil, în filtre cu kieselgur. Această metodă de stabilizare biologică este încă foarte costisitoare.

1

Fig. 13.52. Schiţă privind mersul fluidelor într-un pasteurizator cu plăci: d - secţiunea de încălzire: 1 - intrare bere; 2 - ieşire bere; 3 - intrare abur; 4 - evacuare condensat; 5- serpentină de menţinere; 6 - circuitul de apă caldă; 7- secţiunea de recuperare; e - secţiunea de răcire: 1 - intrare bere nepasteurizată; 2-evacuare bere pasteurizată; 3-intrare agent secundar de răcire; 4 -evacuareagent secundar de răcire

i

13.3.5. Tragerea (ambalarea) berii

Berea se ambalează în sticle, în cutii şi în butoaie. Ambalajele trebuie spălate şi dezinfectate în prealabil.

Tragerea berii în sticle reprezintă modul de ambalare predominant al berii. Sticlele de bere pot avea capacităţi de 330 mL, 500 mL, 700 ml_ şi 1000 ml_. Pentru a preveni apariţia „gustului de lumină” în bere, sticlele sunt întotdeauna colorate în verde, dar mai ales în brun, aceste culori absorbind radiaţiile cu lungimi de undă mici care catalizează formarea compuşilor ce dau gust de lumină în bere. Sticlele trebuie să reziste la suprapresiunea de 8 bar menţinută 1 min. Sticlele trebuie, de asemenea, să reziste la şoc termic (5 min la 60°C şi apoi 5 min la 27°C). Sticlele provin, în parte, din fabrici de sticlă şi în cea mai mare măsură sunt returnate din reţeaua comercială, în mare măsură, stabilitatea berii depinde de starea de igienă a sticlelor; de aceea, acestea trebuie spălate în maşini de spălat sticle de diferite construcţii. Ca agenţi de spălare sunt utilizate soluţii calde, alcaline, cu concentraţia 1-2%.

Pentru a evita formarea crustei pe suprafaţa de încălzire, în soluţiile de spălare se pot adăuga polifosfaţi. Pentru a preveni reinfectarea sticlelor, în multe cazuri, cum este îmbutelierea berii pasteurizate în vrac sau filtrată sterilizant, în apa de clătire a sticlelor se adaugă clor în cantitate de 1-2 g/m3 apă. în soluţiile de spălare se mai pot adăuga agenţi antispumanţi şi substanţe superficial active. Sticlele spălate sunt supuse unui control vizual sau cu ajutorul unor unităţi de inspectare.

13.3.6. Berea finită

Berea este o băutură alcoolică nedistilatâ, spumantă, saturată

1 - maşină de îmbuteliat; 2 - preîncălzire bere; 3 - pasteurizare; 4 - regulator de presiune la alimentare maşină îmbuteliat; 5 - ventil; 6 - schimbător de căldură în contracurent pentru încălzirea apei; 7 - regulator de temperatură şi reglarea admisiei aburului;8-tablou de comandă; 9-pompă de vid; 10- rezervoare pentru soluţie de spălare dininstalaţia CIP

inatural cu C02, cu gust şi aromă caracteristice. Berea este un sistem coloidal.

Compoziţia chimică a berilor variază în limite relativ largi, în funcţie de tipul şi de sortimentul de bere.

Cantitativ, principalele componente ale berii sunt apa, extractul şi alcoolul etilic, alături de care, o mare varietate de compuşi chimici contribuie la însuşirile senzoriale şi la valoarea nutritivă a berii.

CONŢINUTUL ÎN ALCOOL ETILIC este dat, pentru câteva sortimente de bere, în tabelul 13.67.

Alcoolul etilic care rezultă din fermentaţia alcoolică reprezintă circa 1/3 faţă de extractul primitiv caracteristic acelei beri sau chiar mai mult, la berile cu grad mare de fermentare. Berile nutritive şi cele brune, care au grad de fermentare mai scăzut, au un grad alcoolic mai scăzut.

CONŢINUTUL ÎN EXTRACT AL BERII poate fi determinat şi exprimat ca extract real sau extract aparent. Extractul real reprezintă totalitatea substanţelor nevolatile din bere, provenite din extractul mustului supus fermentării şi care nu au fost asimilate sau fermentate de drojdie. Extractul berii este format în proporţie de: 75-80% din hidraţi de carbon (dextrine şi foarte puţină maltotrioză); 6-9% compuşi cu azot; 4-5% glicerina, (P-glucani, compuşi minerali, substanţe polifenolice, substanţe amare, acizi organici.

Dextrinele au rol de coloid protector şi contribuie la plinătatea gustului berii. Sunt asimilabile şi contribuie la valoarea energetică a berii.

Substanţele cu azot, deşi reduse cantitativ, joacă un rol foarte important asupra stabilităţii spumei berii, a plinătăţii gustului ca şi asupra stabilităţii coloidale a berii. Cantitatea totală de azot prezentă în berea finită este de 900-1100 mg/L şi se găseşte în următoarele forme: azot coagulabil 18-20 mg/L; substanţe cu azot precipitabile cu MgS04, 130-160 mg/L; azot a-aminic liber 80-120 mg/L şi azot formolic 160-210 mg/L.

Substanţele minerale au influenţă asupra calităţii berii, a valorii ei nutritive şi dietetice. Berea conţine 30-32 mg/L sodiu; 500-600 mg/L potasiu (cu rol diuretic şi împotriva infarctului); 35-40 mg/L calciu (previne producerea infarctului); 100-110 mg/L magneziu (scade nivelul colesterolului, are acţiune benefică asupra activităţii cardiace); 300-400 mg/L fosfaţi (implicaţi în stocarea energiei în celule); sulfaţi 150-200 mg/L; cloruri 150-200 mg/L; nitraţi 10-80 mg/L, valoare inferioară limitei de 50 mg/L admisă în apa potabilă, ceea ce situează berea în afara limitelor de toxicitate stabilite pentru nitraţi.

Extractul berii conţine mici cantităţi de p-glucani (120-400 mg/L),

Tabelul 13.67Conţinutul în alcool şi extract al unor sortimente de bere

SortimentulAlcool % masic

Alcovo

ol % în urne

Extract aparent,%

Extract real

mediu limite mediu limite mediu limite mediu limite

Bere blondă 3,8 3,3-4,5 4,9 4,3-5,8 2,4 1,5-3,4 4,2 3,4-5,0Bere blonda de export

4,3 3,7-4,6 5,5 4,2-5,9 2,7 2,0-3,9 4,6 2,7-6,0

Bere „Pi lsen” 3,9 3,4-4,5 5,0 4,4-5,7 2,3 1,5-3,7 4,1 2,9-5,6Bere „Bock" 5,4 4,2-5,9 7,0 5,5-7,5 4,1 3,4-6,8 6,5 5,8-8,7Bere dietet ică 3,9 3,7-4,1 5,0 4,7-5,1 -0,1 -1,2-0,3 1,9 1,6-2,1Bere fără alcool

0,3 0,0-0,5 0,4 0,0-0,6 5,3 2,0-2,7 5,5 2,9-7,6Bere din grâu 4,0 3,5-4,6 5,2 4,5-5,9 2,4 1,8-3,7 4,3 3,7-5,3

circa 150 mg/L polifenoli totali şi autocianogene în proporţie de 5-70 mg/L. Polifenolii din bere provin 2/3 din malţ şi 1/3 din hamei. Polifenolii şi anticianogenele cu moleculă mică au putere reducătoare mare, au acţiune baciericidă, influenţează activitatea cardiacă, absorb fierul şi magneziul. Polifenolii cu indice mare de polimerizare sunt implicaţi în apariţia tulburărilor coloidale în berea finită.

VITAMINELE BERII. Berea conţine cantităţi importante de vitamine provenite din malţ şi drojdie, ceea ce îi dă acesteia o valoare nutritivă deosebită: vitamina (10-100Y/L), vitamina B2 (120-1300 Y/L), vitamina B6 (300-900 Y/L), nicotinamidă (500-10000Y/L), acid pantotenic (320-1100Y/L), biotină (2,6-9,7Y/L), acid folie (85-100 Y/L), acid p-aminobenzoic (20-30 Y/L) şi inozitol (20000-30000 Y/L).

Acizii organici, care se găsesc în cantitate de 300-400 mg/L, sunt acidul citric, malic, lactic, piruvic.

Substanţele de aromă, provenite din materiile prime (malţ, hamei), formate în procesul de obţinere a mustului şi în fermentaţia alcoolică a mustului sunt reprezentate de alcooli superiori (50-120 mg/L), acizi organici volatili (120-200 mg/L), esteri (20-70 mg/L), aldehide (5-10 mg/L), diacetil (sub 0,1 mg/L), acetoină (sub 3,0 mg/L), glicerina (1200-1600 mg/L). Majoritatea acestor compuşi sunt volatili şi contribuie pozitiv asupra gustului şi aromei berii, în limitele menţionate.

Indicii caracteristici ai berii. Aceşti indici se referă la:- vâscozitatea berii, care variază între 1,5 şi 2,2 cP, în funcţie de

conţinutul de dextrine, gume şi substanţe macromoleculare cu azot;- tensiunea superficială, care variază între 42 şi 48 dyne/cm şi este

influenţată de conţinutul în alcool şi în substanţe amare din hamei;- pH-ul berilor, care variază între 4,35 şi 4,6. Valoarea lui este

foarte importantă pentru gustul berii şi pentru stabilitatea ei;- potenţialul redox care este în berea matură, la sfârşitul

fermentaţiei, de 8-10 unităţi de RH şi poate ajunge după filtrare şi ambalare la 15-20 unităţi, în funcţie de cantitatea de oxigen ce se dizolvă în bere şi de cantitatea de substanţe reducătoare pe care o conţine. Un RH scăzut este foarte important pentru stabilitatea fizico-chimică, biologică şi pentru stabilitatea gustului berii.

VALOAREA ENERGETICĂ ŞI NUTRITIVĂ A BERII. Organismul uman are nevoie să consume 2-3 I de apă zilnic, sub diferite forme. Berea, prin conţinutul ridicat în apă (91-92%) şi prin conţinutul în elemente minerale, satisface senzaţia de sete şi acoperă pierderile în oligoelemente care au loc prin transpiraţie.

Valoarea energetică a unei beri, cu concentraţia în extractul primitiv de 12%, este de circa 450 kcal/L. Valoarea energetică se poate calcula, în funcţie de concentraţia în alcool (a) şi de cea în extract real (er), cu formula:

VE =(7,1xa + 4,1xer)-10[kcal/L],

(13.20)în care: VE este valoarea energetică a berii, în kcal/L; 7,1 - valoarea energetică a 1 g alcool, în kcal; 4,1 - valoarea energetică a 1 g extract, în kcal.

Valoarea nutritivă a berii se datorează gradului mare de asimilare a substanţelor ce alcătuiesc extractul berii finite, conţinutului ridicat în

vitamine din grupul B şi în substanţe minerale biologic active. Alcoolul etilic conţinut în bere este aproape complet ars în organism, când cantitatea de bere ingerată este redusă. Cu cât berea este consumată mai încet, cu atât este mai redus conţinutul de alcool din sânge. Asocierea consumului de bere cu consumul de alimente şi prezenţa vitaminelor B în bere micşorează efectul negativ al alcoolului asupra funcţiilor ficatului. Prin conţinutul în C02 şi în substanţe amare din hamei alături de conţinutul în alcool, berea are un efect de stimulare a secreţiei gastrice, contribuind la o mai bună digestie. Are acţiune diuretică, stimulează respiraţia, circulaţia şi atenuează stresul şi tulburările nervoase. Berea este o băutură igienică. Datorită pH-ului scăzut, conţinutului în alcool şi substanţelor amare din hamei, în bere nu se pot dezvolta şi prin ea nu se pot transmite microbi patogeni.

TIPURILE DE BERE. Berile sunt fabricate în mii de sortimente care, după culoare şi drojdia utilizată la fabricarea lor, se pot clasifica în câteva tipuri principale.

DUPĂ CULOARE, berile sunt: de culoare deschisă (blonde) şi de culoare închisă (brune), cu nuanţe diferite în cadrul fiecărui tip.

DUPĂ DROJDIA utilizată la fermentare se disting:- beri de fermentaţie inferioară;- beri de fermentaţie superioară.în cadrul fiecărui tip se disting sortimentele de bere după

concentraţia în extract a mustului primitiv, după gradul de fermentare, după intensitatea gustului amar, după gust şi aromă.

Berile DE FERMENTAŢIE SUPERIOARĂ sunt obţinute prin fermentare la 15...25°C cu drojdii de fermentaţie superioară care produc cantităţi mai mari de produşi secundari de fermentaţie decât drojdiile de fermentaţie inferioară, îndeosebi esteri. Au un gust şi o aromă mai pronunţate de fructe şi flori. Principalele beri de fermentaţie superioară sunt fabridafe în Marea Britanie (Ale, Porter, Stout), în Germania (Beri din grâu = Weizenbiere, Berea albă = Weissbier, Altbier, Kolsch) şi în Belgia (Lambic, Gueuze, Trappist, beri albe = White beers).

BERILE DE FERMENTAŢIE INFERIOARĂ sunt fabricate numai în ultimul secol. Sunt cele mai larg fabricate, sub formă de beri filtrate limpezi, limpiditatea cristalină a acestor beri fiind principalul criteriu de calitate. Principalele tipuri de bere de fermentaţie inferioară, produse pe plan mondial, sunt prezentate în cele ce urmează.

BERILE DE TIP PILSEN sunt caracterizate de extractul mustului primitiv de 11,5-11,7% şi foarte rar peste 12%. Au conţinuturi în alcool de 4,8-5,1% voi (3,8-4,1% masic). Culoarea berilor de tip Pilsen este de 5,5-7,0 unităţi EBC şi chiar mai deschisă, deşi berea de origine „Pilsen Urquell” are culori de 8-10 unităţi EBC şi chiar mai intensă. Amăreala berilor Pilsen este de 25-30 BE, ele având totodată o aromă fină de hamei. O caracteristică a acestor beri trebuie să fie gustul amar fin şi aroma fină de hamei.

BUDWEISER ESTE al doilea tip important de bere de fermentaţie inferioară provenit din Cehia (Ceske Budejovice). Sunt beri cu un conţinut în extract al mustului primitiv de 12%, cu un gust moale, catifelat. Sunt fabricate mult în Europa, dar au devenit apreciate şi în S.U.A. (de Anheuser Busch Brewery).

„LAGER BEEF” sunt beri îndeosebi de culoare deschisă, cele mai larg

răspândite; sunt fabricate din musturi cu EP- 10,0-11,5%, cu hameiere moderată (18-23 BE) şi cu o aromă discretă de fermentaţie. Sunt incluse în acest tip şi beri brune, dar acestea sunt fabricate din musturi cu ep=12,5-13,0, au conţinuturi mai mari de alcool (5,0-5,2% voi.), au o aromă de malţ mai pronunţată şi o aromă de fermentaţie mai intensă.

BERILE DE „EXPORT”, mult fabricate în Germania, sunt în general beri blonde, cu EP = 12,5-13,5%, un conţinut în alcool de 4,8-5,9% voi (3,7-4,6% masic), cu 20-25 BE, culoare de 8-15 unităţi EBC, o aromă şi un gust amar de hamei mai slabe ca la berile Pilsen.

BERILE SPECIALE sunt fabricate, de obicei, pentru un cerc mai restrâns de consumatori, cărora li se adresează în mod special: beri dietetice, beri nutritive, beri cu conţinut scăzut în alcool şi beri fără alcool.

BERILE DIETETICE sunt destinate, de obicei, diabeticilor. Sunt produse din musturi cu eB=9,0-9,5%, au un grad final de fermentare de 99%, un conţinut în alcool de4,5- 5,1% voi, un conţinut în dextrine de 0,3-0,7%, un conţinut în hidraţi de carbon de 0,6-0,75 g/100 ml_, şi b valoare energetică de 280-340 kcal/L.

BERILE NUTRITIVE sunt beri cu conţinut redus în alcool (1,5%) sau fără alcool (sub 0,5%), cu un grad de fermentare, după sortiment, de 8-10% sau maximum 25-30%, cu pH = 4,7-4,9 şi un gust amar slab corespunzător la 6-10 BE.

BERILE CU CONŢINUT SCĂZUT ÎN ALCOOL (1,5-2,5%) pot fi obţinute prin două căi distincte:

- prin procedee tehnologice de frânare a fermentaţiei (ca şi în cazul berilor nutritive);

- prin îndepărtarea alcoolului format (prin distilare, evaporare în strat subţire, osmoză inversă, dializă).

Cea de a doua cale este utilizată, de asemenea, pentru obţinerea berilor fără alcool, al căror conţinut în alcool diferă cu legislaţia ţârii în care se consumă berea (0,5% în numeroase ţări ca: Germania, Finlanda, S.U.A., Canada, sau 0,02% în ţările Arabe). Berilor fără alcool li se impun condiţii de calitate în ceea ce priveşte stabilitatea coloidală şi însuşirile senzoriale. în timpul îndepărtării alcoolului etilic, el însuşi compus care contribuie la aroma berii, sunt îndepărtate şi substanţe de aromă, ceea ce face ca aceste beri să difere din punct de vedere senzorial de berile normale. Există procedee de recuperare a substanţelor de aromă şi de adăugare a concentratelor de aromă obţinute în bere dezalcoolizată.

BIBLIOGRAFIE

1. Petersen, H. Brauerreianlagen, Ed. Hans Cari Nurenberg (Brauwelt Verlag), 1986.2. Narziss, L. Abriss der Bierbrauerei, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1980.3. Kunze, W. Technology brewing and malting, Editura VLB Berlin, 1996.4. Heyse, K.U., coordonator. Handbuch der Brauerei Praxis, Editura Cari Getrănke Fachverlag,

1996.