obtinerea berii

Upload: sorin-daniel

Post on 31-Oct-2015

108 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

obtinerea berii

TRANSCRIPT

Obtinerea Berii

CAPITOLUL 1

1.1 SCHEMA TEHNOLOGIC DE OBINERE A BERII

1.2 DESCRIEREA OPERAIILOR DIN

FLUXUL TEHNOLOGIC DE OBINERE A BERII

Berea este o butur cu coninut sczut de alcool, nedistilat, spumant, obinut prin fermentarea alcoolic a mustului de mal aromatizat cu hamei. Face parte din categoria buturilor alcoolice, alturi de vin cu un coninut de alcool mediu spre redus. Este caracterizat de un extract nefermentat bogat n substane nutritive ce confer valoare nutritiv.

Spre deosebire de buturile alcoolice tari (distilate), berea a cptat n a II-a jumtate a secolului, o pondere din ce n ce mai mare din cantitatea total de buturi alcoolice consumate.

Materia prim de baz este malul, reprezentat de orz sau orzoaic germinat, ncolit.

Extractul nefermentat este reprezentat de componenii provenii din mustul de mal i anume: glucide; substane cu azot (fie cu mas molecular mare, fie aminoacizi) care reprezint substane uor asimilabile pentru organismul uman cu valoare nutritiv ridicat iar unele cu importan pentru nsuirile senzoriale ale berii; sruri minerale reprezentate de oligoelemente; substane polifenolice; acizi organici; glicerol; substane de arom; vitamine hidrosolubile (complexul B, mici cantiti de vitamina C); vitamine liposolubile (vitaminele A, D, E).

Malul, obinut prin germinarea n condiii industriale a orzului sau orzoaicei urmat de uscare, regimurile de uscare putnd s conduc la obinerea malului blond sau brun.

POLISAREA MALULUI

Malul depozitat n silozuri, nainte de a intra la mcinare, poate s fie supus unei operaii de polisare (nu este obligatorie), maina de polisare fiind conectat la unitatea de aspiraie centralizat. Polisarea se execut ntr-o main cu rotor avnd discuri abrazive sau ntr-o main cu rotor vertical care se rotete ntr-o carcas cu suprafaa interioar abraziv, realizndu-se concomitent i desprfuirea. Malul care intr n fabricaie trebuie cntrit pentru a se determina randamentul la malificare i deci pierderile de malificare. Cntrirea malului se poate realiza cu balana automat cu cuv basculant i cu balana electronic.

MCINAREA MALULUI

Mcinarea malului e indispensabil datorit realizrii unui contact mai intim ntre enzime i substrat i datorit posibilitii dilurii produilor de hidroliz. Bobul e alctuit din coaj i corp finos, coaja contribuind la compoziia mustului cu substane puin favorabile: substane polifenolice, substane amare pe care n general dorim s le extragem mai puin. Coninutul n celuloz a particulelor de coaj nu influeneaz calitatea mustului, fiind insolubil, st la baza formrii stratului de filtrare. Astfel gradul de mrunire trebuie corelat cu tipul de utilaj folosit pentru filtrare.

Mcinarea malului realizeaz reducerea dimensiunilor materialului de start i o clasare pe dimensiuni a particulelor obinute, prin cernere. Tehnica de mcinare adoptat depinde de metoda de plmdire i de metoda de filtrare a plmezii dup brasaj. Din punct de vedere tehnologic, mcinarea malului va influena:

extracia i randamentul n extract la plmdire ntr-un timp optim;

durata de brasaj i viteza de filtrare a plmezii;

claritatea mustului primitiv i a celui secundar;

stabilitatea aromei mustului i, respectiv, a berii.

O mcinare care conduce la griuri fine i la fin asigur o plmad care se lichefiaz i se zaharific bine, mustul avnd un coninut ridicat n extract i un grad de fermentare mare, dar plmada se filtreaz greu atunci cnd aceast operaie se face la cazan.

Exist dou metode de mcinare a malului:

1. Mcinarea uscat,

2. Mcinarea umed.

Mcinarea uscat e metoda cea mai veche; se folosesc mori cu valuri i site vibratoare care realizeaz structura mciniului adecvat sistemului de filtrare, de care dispune fabrica. Structura mciniului cuprinde coji, griuri mari, griuri fine sau mici; fin i pudre.

Mcinarea umed presupune o cretere n prima faz a umiditii boabelor, dup care urmeaz mcinarea ntr-o moar cu o singur pereche de valuri cu construcie special care s nu rup coaja ci doar s o desprind de bob i doar corpul bobului s fie mrunit.

BRASAJUL

Este ansamblul de operaii de plmdire i de obinere a plmezii zaharificate. La aceast operaie se au n vedere urmtoarele aspecte:

trecerea n soluie a unei cantiti maxim posibile din substanele coninute n bobul de mal;

hidroliza enzimatic a tuturor substanelor hidrolizabile din mal.

Brasajul are drept scop:

s solubilizeze substanele solubile preexistente n mal (10-15% din totalul componentelor malului);

s fac solubile prin aciunea enzimelor proprii i, respectiv, cu ajutorul celor adugate, substanele care n starea lor nativ sunt insolubile (60% din totalul componentelor malului);

s modifice, pe cale enzimatic, structura chimic a substanelor solubilizate la un nivel dorit, astfel nct 75% din extractul mustului dulce s fie format din zaharuri fermentescibile.

Procesele enzimatice implicate la brasaj vor fi influenate de:

temperatura de brasaj care, de regul, nu este constant, ci are o evoluie n trepte. n general, prin creterea temperaturii se favorizeaz reducerea vscozitii plmezii, accelerarea vitezei de trecere n soluie a componentelor solubile din mal, accelerarea vitezei de aciune dar i de inactivare a enzimelor;

durata de brasaj, care va influena efectele de solubilizare i de aciune a enzimelor, dar nu direct proporional;

starea fizic a substanelor;

consistena plmezii, care este dependent, n principal, de raportul dintre mcintur/ap;

activitatea enzimatic a malului;

pH-ul plmezii: avnd n vedere c fiecare enzim are un interval de pH optim, la brasaj se lucreaz cu un pH de compromis care este situat ntre 5,2-5,4.

Degradarea amidonului are loc n trei stadii:

stadiul I, care const n absorbia de ap i umflarea granulelor de amidon;

stadiul II, care const n gelatinizarea amidonului i care are loc cnd amidonul umflat ajunge la o temperatur critic numit temperatur de gelatinizare, cuprins de obicei ntre 60-80oC;

stadiul III, care n fapt se subdivide n dou etape:

o etap n care are loc lichefierea amidonului prin aciunea ( amilazei asupra amilozei i amilopectinei, cu formare de dextrine liniere i ramificate cu mas molecular medie i mare;

n etapa a II-a are loc zaharificarea, care const n aciunea att a (- amilazei ct i a (-amilazei asupra legturilor (-1,4 glicozidice.

Degradarea substanelor cu azot

Acestea sunt solubilizate n proporie de 70% la malificare de ctre peptidhidrolazele existente n orz i cele sintetizate la malificare. n timpul malificrii, se vor forma din proteinele insolubile de depozit, proteine solubile, peptide i aminoacizi.

Degradarea hemicelulozelor

n timpul palierului de proteoliz are loc i o degradare a glucanilor din pereii celulari, ai arabinoxilanilor i gumelor solubile sub aciunea diferitelor enzime hemicelulazice.

Degradarea polifenolilor

Acetia reprezint 0,3-0,4% din substana uscat a orzului, fiind localizai n coaj i stratul aleuronic, i endosperm. La brasaj polifenolii trec n plmad, respectiv n must, formnd cu proteinele compleci insolubili (mai ales la fierberea mustului cu hamei) ceea ce va face ca berea finit s fie mai stabil coloidal.

Degradarea lipidelor aduse de mal (trigliceride, mono i digliceride, fosfatide) are loc i la brasaj sub influena lipazelor din mal care au temperatur optim de 35-40oC i sunt inactive la 65oC/30 minute.

Operaiile de plmdire-zaharificare se efectueaz n recipiente nclzite, n care se poate realiza o amestecare ct mai bun a mciniului cu ap. Aceste recipiente se numesc generic cazane. Cazanele sunt executate din tabl de cupru, oel inoxidabil sau din oel carbon placat cu oel inoxidabil.

FILTRAREA PLMEZII ZAHARIFICATE

La sfritul brasajului, plmada zaharificat reprezint o dispersie format din faza lichid, n care sunt solubilizate substanele care alctuiesc extractul mustului i o faz solid (borhot), care este format din coji i alte pri din mal ce nu au trecut n soluie la brasaj. Avnd n vedere cele menionate, se impune filtrarea plmezii zaharificate pentru separarea mustului (fraciunea lichid a plmezii) de borhotul de mal (parte insolubil). La filtrare se urmrete s se recupereze ct mai mult extract.

Filtrarea plmezii are loc n dou stadii:

scurgerea liber a primului must denumit i must primar sau primitiv;

splarea borhotului, n vederea recuperrii extractului reinut, apele de splare alctuind mustul secundar.

Pentru a obine un must cu concentraia dorit la sfritul filtrrii, mustul primitiv trebuie s conin cu 4-6% mai mult extract dect berea care se produce. Factorii ce influeneaz operaia de filtrare pot fi:

temperatura plmezii influeneaz direct vscozitatea mustului cu care e invers proporional. Temperatura trebuie s fie 75oC, maxim 78oC;

calitatea malului: un mal bine solubilizat ofer posibilitatea filtrrii mai rapide a primului must;

structura mciniului. Mcinarea va urmri meninerea cojilor ct mai intacte pentru c acestea vor constitui de fapt scheletul stratului filtrant de borhot, acestea vor asigura afnarea stratului;

calitatea procesului de brasaj influeneaz prin domeniile de temperatur optim activitatea enzimelor celulozolitice, glucanolitice i proteolitice.

SPLAREA I EPUIZAREA BORHOTULUI

Urmrete antrenarea extractului rmas n borhot dup scurgerea primului must, pn ce borhotul devine vizibil. Se obin rezultate mai bune ca randament de epuizare, dac splarea are loc n reprize, deoarece se prelungete contactul apei cu borhotul.

Calitatea apei de splare trebuie s fie aceeai cu a apei de brasaj, att din punct de vedere bacteriologic ct i al alcalinitii remanente. Prezena cojilor i o ap cu alcalinitate remanent mare pot duce la extragerea unor componeni mai puini favorabili calitii berii.

Cantitatea de ap de splare depinde de concentraia primului must i se divizeaz n 3-5 fraciuni care se adaug separat, fraciunile fiind intercalate cu omogenizri i aezri ale stratului de borhot i cu recirculri pn la limpiditatea mustului. Se consider ca ultima fraciune de ap de splare aceea ce va conduce la 0,5-1% extract, splarea exagerat ducnd la o diluare avansat a mustului nainte de fierbere.

Compoziia mustului va determina proprietile berii finite. Mustul trebuie s conin n principal zaharuri fermentescibile, nutrieni pentru drojdii i precursori/substane de arom. Mustul, datorit compoziiei sale, este nestabil microbiologic i conine mult material precipitabil, care poate antrena, la fierberea cu hamei, lipide, proteine, substane amare din hamei, polifenoli din must i hamei.

FIEBEREA MUSTULUI CU HAMEI

Are drept scop atingerea urmtoarele obiective:

stabilitatea mustului;

dezvoltarea aromei mustului;

concentrarea mustului.

n ceea ce privete stabilitatea mustului trebuie artat c fierberea mustului implic o anumit temperatur, durat i un anumit grad de agitare. Fierberea confer mustului stabilitate sub 4 aspecte: biologic, biochimic, coloidal i arom.

Modificrile de arom care au loc la fierberea cu hamei a mustului (altele dect cele cauzate de hamei) se refer la:

formarea produilor de arom prin reacia Maillard;

ndeprtarea substanelor volatile din orz i a celor formate n procesul de malificare;

distrugerea cisteinei i cistinei care, n caz contrar, ar fi o surs de H2S produs de drojdii.

La fierberea mustului are loc i o concentrare, cantitatea de ap evaporat fiind de 5-10% (i chiar 10-15% n cazul fierberii prelungite) din volumul mustului/or.

Hameiul adugat la fierberea mustului va conferi berii un miros agreabil, delicat, gust de amar curat deci, cu alte cuvinte, o arom (gust i miros) nobil. Pentru a stabili cu exactitate doza de hamei, este necesar s se aib n vedere urmtoarele lucruri importante:

gradul de amreal cerut de un anumit tip de bere;

pierderile de substane amare n procesul tehnologic;

gradul de transformare al (-acizilor n izo-(-acizi.

CLARIFICAREA MUSTULUI

Trubul la cald este format din particule cu dimensiuni de 30-80(m, care au densitatea ceva mai mare dect a mustului i, din acest motiv, vor sedimenta relativ uor formnd o mas compact, dac timpul este suficient. Trubul la cald reprezint 0,21-0,28kg/hl must (dup ali autori 0,6-0,8kh/hl must) i conine 80-85% ap, fiind format din: material protein-tanin; sruri insolubile; material rinos din hamei; material lipidic din must i hamei; proteine denaturate-coagulate.

ndeprtarea trubului la cald este necesar, deoarece prezena lui n must are urmtoarele efecte negative: ngreuneaz clarificarea mustului; poate acoperi celulele de drojdie folosite la fermentare; face dificil filtrarea berii dac nu este ndeprtat la timp.

Pentru clarificarea mustului se poate utiliza cazanul de sedimentare dar cel mai utilizat echipament de clarificare este Whirlpool-ul care poate fi fund conic i cu fund nclinat.

RCIREA MUSTULUI

Rcirea mustului fiert se face n scopul:

reducerii temperaturii de la aproximativ 100oC la 5-6oC sau la 7-12oC, ceea ce mpiedic dezvoltarea ulterioar a microorganismelor care pot infecta mustul postfierbere. Temperaturile de rcire sunt favorabile nsmnrii mustului cu drojdii;

formrii trubului la rece: mustul cald este limpede, dar pe msur ce se rcete el devine turbid din cauza formrii trubului la rece.

Dup ndeprtarea trubului la cald, linia de tratare a mustului cuprinde: echipament de rcire, dispozitiv de aerare a mustului, echipament de ndeprtare a trubului la rece.

Aerarea mustului rcit este necesar pentru:

multiplicarea drojdiilor;

sinteza ergosterolilor;

sinteza acizilor grai nesaturai.

NSMMAREA

Se face cu culturi de producie. Pentru realizarea acestora se parcurg dou etape i anume:

etapa de multiplicare a drojdiei n laborator, care se realizeaz n condiii de perfect asepsie conform unei scheme;

etapa de multiplicare a drojdiei n condiii industriale n vederea obinerii culturii de producie.

FERMENTAIA MUSTULUI

Prin fermentaia mustului se urmrete transformarea zaharurilor fermentescibile n alcool etilic i CO2, dar, n acelai timp, se formeaz i produi secundari cum ar fi alcoolii din fuzel, acizi, esteri, cetone, aldehide i produi cu sulf.

Pentru a realiza fermentaia mustului de bere cu o anumit compoziie chimic este necesar ca unele substane din must s difuzeze n celula de drojdie strbtnd att peretele celular, ct i plasmalema (membrana propriu-zis).

Zaharurile sunt metabolizate n secven, glucoza i fructoza fiind rapid consumate (la demararea fermentaiei), maltoza este consumat mai lent (la fermentaia primar) i, n final, este consumat maltotrioza (la fermentaia secundar). De remarcat c zaharoza este hidrolizat de invertaza din peretele celular. n interiorul celulei att maltoza ct i maltotrioza sunt hidrolizate enzimatic la glucoz.

Expresia simplificat a fermentaiei alcoolice este dat de ecuaia Gay-Lussac:

Glucoza(2CO2+2CH3CH2OH+Energie

(180) 2x44 2x46

Energia eliberat nu este folosit n totalitate de ctre drojdie, ea fiind n mare parte pierdut sub form de cldur. Ecuaia Gay-Lussac nu ia n considerare dezvoltarea drojdiei, atunci expresia mai real a ecuaiei fermentaiei alcoolice n industria berii este urmtoarea:

Maltoz+Aa(Drojdie+Alcool etilic+CO2+50Kcal

100g 0,5g 5g(SU) 48,8g 46,8g 209Kj

Fermentaia este un proces foarte complex i este influenat de trei mari categorii de factori:

compoziia chimic a mustului: prezena i concentraia nutrienilor; pH-ul;

drojdia utilizat: tipul i varietatea utilizat; condiia drojdiei la utilizare; distribuia drojdiei n must; aerarea mustului; temperatura mustului la adugarea drojdiei;

condiiile de procesare (fermentaia): durata i temperatura de fermentare; presiunea; dimensiunile i forma recipientelor de fermentare; agitarea i curenii ce se formeaz la fermentare.

La fermentarea primar i secundar se formeaz o serie de produi secundari, care au o influen deosebit asupra calitii berii. La formarea produilor secundari particip 3% din glucidele fermentescibile, 95% sunt utilizate pentru producia de alcool etilic, iar restul de 2% se folosesc pentru formarea de noi celule de drojdii. Produii formai pot avea influen pozitiv (esterii) i negativ (carbonili i produi cu sulf).

n general, la fermentarea primar se formeaz n principal diacetil, aldehide i compui cu sulf care confer berii tinere o arom (gust i miros) de bere imatur, neechilibrat. Se mai formeaz i alcooli superiori i esteri, dar acetia se concentreaz mai mult la fermentaia secundar/maturare i ei contribuie la aroma definitiv a berii, n condiiile n care se gsesc n concentraii adecvate.

CLARIFICAREA BERII

Dup fermentarea secundar i maturare, berea este nc turbid datorit prezenei microorganismelor (drojdii, bacterii), care au rmas n suspensie, particulelor fine din trubul provenit de la Whirlpool-ul, particulelor fine care alctuiesc tulbureala permanent i tulbureala la rece. Pentru a asigura o bere clar trebuie s fie ndeprtate urmtoarele grupe de particule:

drojdiile, care conduc la tulbureli i la o stabilitate a aromei sczut;

bacteriile, care dau natere la tulbureli i modificri de arom.

SEDIMENTAREA

Sedimentarea gravitaional realizeaz n fapt o limpezire natural a berii n timpul depozitrii acesteia pentru maturare pe o perioad de minimum 7 zile, cnd temperatura berii scade pn la 0oC i chiar la -1oC ( -2oC.

Limpezirea va fi influenat, pe de o parte, de caracteristicile tancului de maturare (H, D), de temperatura berii n tanc, care va influena att formarea precipitatelor proteino-tanice (trubul la rece) ct i densitatea berii, respectiv vscozitatea dinamic a acesteia. De asemenea, limpezirea prin sedimentare va fi influenat i de pH-ul berii, care va determina formarea precipitatelor proteino-tanice i mrimea acestora.

Cu toat simplitatea sistemului i eficacitatea lui sub aspect tehnologic i al costurilor, sedimentarea are i pri negative, n sensul c drojdiile din depozitul depus la fundul tancului, mai ales dac acesta nu este rcit pot intra n autoliz i vor conferi berii gust i miros de drojdie. Pe de alt parte depozitul conine i bere care trebuie recuperat prin filtrare sau centrifugare.

CENTRIFUGAREA

Pentru centrifugare se elimin din bere particulele grosiere (>0,1) i parial particulele coloidale (>0,001-0,1). Sub influena forei centrifugale, particulele din bere sunt deplasate n spaiile dintre talere n direcie radial i se acumuleaz ntr-un spaiu separat, iar berea clarificat este separat la partea spaiului dintre 2 talere. Viteza de separare a particulelor n spaiul dintre dou talere urmeaz legea lui Stockes, amplificat i de efectul centrifugal al separatorului:

produs (V)

main (F)

n care F factorul de accelerare. Aceast vitez de separare va fi influenat aa cum se vede din ecuaia menionat, de urmtorii factori:

diferena dintre densitatea particulelor (1) i a lichidului (2);

vscozitatea lichidului (berii);

viteza tobei cu talere;

raza tobei;

suprafaa de sedimentare (separare) a talerelor.

Nu se recomand s fie centrifugat berea dup o depozitare pentru maturare mai ndelungat, ntruct celulele de drojdii devin mai fragile i se pot sparge la centrifugare, conducnd la tulbureal fin n berea clarificat, precum i la arom de drojdie autolizat.

FILTRAREA BERII

Filtrarea este operaia care se aplic berii pentru a-i da limpiditatea final, i trebuie s fie practicat cel puin o dat i pentru berea nainte de mbuteliere, pentru ca aceasta s aib o limpiditate cu luciu, respectiv strlucire (de menionat c celelalte metode de clarificare conduc la o bere cu un anumit grad de limpiditate nesatisfctor pentru berea ce trebuie comercializat).

Procesul de filtrare este dominat de prezena drojdiilor i proteinelor, ns, atunci cnd are loc preclarificarea berii (care conduce la ndeprtarea drojdiilor i proteinelor), filtrarea va fi dominat de prezena carbohidrailor i anume: amidon nemodificat; dextrine, pentozani, -glucani. Dintre substanele menionate, -glucanii, care se pot gsi n concentraie de 150-300mgl/l bere nefiltrat, influeneaz filtrarea pe 2 ci:

prin prezena lor sub form coloidal sau gel, fapt ce conduce la scderea capacitii de filtrare a filtrului;

prin prezena lor sub form solubil, care conduce la creterea vscozitii berii i, deci, la diferen mare de presiune la trecerea berii prin filtru.

Limpezirea prin filtrare se bazeaz pe 2 principii: primul este absorbia (reinerea) particulelor/impuritilor pe materiale poroase cu o suprafa mare de contact. Al doilea principiu este cel de cernere (reinere de suprafa) n care caz sunt reinute mecanic particulele care au dimensiuni mai mari dect diametrul porilor stratului filtrant.

La filtrare se mbuntesc unele caracteristici senzoriale ale berii, cum ar fi culoarea, limpiditatea strlucirea, ns se influeneaz relativ negativ spumarea. Filtrarea asigur o stabilitate biologic i coloidal bun pentru berea finit.

n industria berii, filtrele utilizate sunt astfel alese nct s lucreze 8; 16 sau 24 de ore, astfel ca la sfritul perioadei grosimea stratului format pe filtru s ajung la maximum, ceea ce permite n continuare golirea, splarea i sterilizarea filtrului n perioada de timp neproductiv.

STABILIZAREA BERII

Berea livrat trebuie s aib o bun stabilitate coloidal i microbiologic, pe lng nsuirile sale senzoriale apreciate de consumatori: culoare, arom (gust i miros), luciu caracteristic, spumare, etc.

Pe parcursul operaiilor tehnologice (dup fierberea mustului care face ca acesta s fie steril) berea se poate infecta cu microorganisme prin a cror dezvoltare (multiplicare) n bere se formeaz produi metabolici, care pot conduce la tulburarea acesteia i la modificarea aromei.

Prin urmare, instabilitatea microbiologic a berii este consecina, n principal, a unei igienizri nesatisfctoare a tuturor aparatelor, utilajelor i instalaiilor folosite, a spaiilor de producie, a operatorilor.

Stabilizarea microbiologic a berii poate fi realizat prin urmtoarele procedee:

pasteurizare;

filtrare pe cartoane;

filtrare tangenial pe membrane, care realizeaz i o stabilizare coloidal a berii n cazul aplicrii ultrafiltrrii.

Scopul principal al pasteurizrii este acela al mbuntirii stabilitii biologice a produsului finit. La pasteurizare este necesar s se asigure un grad mare de inactivare a microorganismelor, fr a se afecta calitatea senzorial a berii, ceea ce presupune optimizarea procesului de pasteurizare.

Este cunoscut faptul c n tehnologia modern de fabricare a berii o serie de operaii contribuie esenial la asigurarea aromei, stabilitii coloidale i microbiologice a berii (depozitarea la rece, filtrarea obinuit, pasteurizarea, filtrarea pe membrane).

Stabilitatea coloidal a berii pe termen lung este de o mare importan mai ales n cazul berilor deschise la culoare, n care percepia tulburelui este mai evident.

Aroma berii (gust i miros) este influenat negativ de prezena oxigenului n bere i n spaiul liber de sub capsul n cazul berii mbuteliate. n prezena oxigenului, din anumite substane din bere se formeaz cantiti suplimentare de compui carbonilici, care confer berii un gust i miros nvechit, de bere mbtrnit. Stabilizarea aromei berii se poate face i prin adaos de sulfii i acid ascorbic, dar mijlocul cel mai bun este lipsa de oxigen n berea mbuteliat.

1.3. FERMENTAIA N TANCURI CILINDRO-CONICE

Prin fermentaia mustului se urmrete transformarea zaharurilor fermentescibile n alcool etilic i CO2 dar, n acelai timp, se formeaz i produi secundari cum ar fi alcoolii din fuzel, acizi, esteri, cetone, aldehide i produi cu sulf.

Fermentaia este un proces foarte complex i este influenat de 3 mari categorii de factori: compoziia chimic a mustului; drojdia utilizat; condiiile de procesare (fermentaia). Mustul fiert cu hamei utilizat ca mediu de fermentare este bogat n nutrieni, compoziia acestuia va influena att viteza de fermentaie, gradul de fermentare, ct i cantitatea de biomas produs i, n final, calitatea berii.

Condiia drojdiei n momentul adugrii n must va depinde de modul de obinere a culturii i de pstrarea acesteia pn la folosire. La o analiz mai profund, drojdiile folosite la fermentarea mustului hameiat de bere, n funcie de comportamentul lor, pot fi clasificate n 6 grupe:

grupa A: drojdii care sedimenteaz foarte devreme;

grupa B: drojdii care sedimenteaz atunci cnd mustul este bine atenuat;

grupa C: drojdii care sedimenteaz ntr-un anumit grad pn la sfritul fermentaiei;

grupa D: drojdii care prsesc mustul i ajung la suprafaa acestuia;

grupa E: drojdii care formeaz la suprafaa mustului n fermentare aglomerri;

grupa F: drojdii care se ridic la suprafa ntr-un anumit grad.

n legtur cu geometria recipientului de fermentare, n cazul rezervoarelor cilindro-conice este important nlimea acestora pentru c aceasta influeneaz sedimentarea drojdiilor; generarea de bule de CO2 pe unitatea de suprafa; presiunea hidrostatic care, la rndul ei, afecteaz evoluia CO2 i circulaia curenilor de convecie.

La fermentarea primar i secundar se formeaz o serie de produi secundari, care au o influen deosebit asupra calitii berii. La formarea produilor secundari particip 3% din glucidele fermentescibile, 95% sunt utilizate pentru producia de alcool etilic iar restul de 2% se folosesc pentru formarea de noi celule de drojdii. Produii formai pot avea influen pozitiv (esterii) i negativ (carbonai i produii cu sulf).

La fermentarea primar se formeaz i alcooli superiori i esteri dar acetia se concentreaz mai mult la fermentaia secundar (maturare) i ei contribuie la aroma definitiv a berii, n condiiile n care se gsesc n concentraii adecvate.

Alcoolii superiori sunt compui de arom care caracterizeaz berea finit. n timpul fermentrii primare se formeaz 80% din totalul alcoolilor superiori. La fermentaia secundar i maturare, nivelul de alcooli superiori crete relativ puin. Berea de fermentaie inferioar conine 60-90mg/l alcooli superiori, iar cea de fermentaie superioar pn la 100mg/l.

Esterii sunt unii dintre cei mai importani compui care determin aroma berii, ns un coninut ridicat de esteri confer berii un gust amar neplcut, un gust de fructe. Esterii se formeaz n timpul fermentrii prin esterificarea acizilor grai cu alcool etilic i n msur mai mic cu alcooli superiori. Coninutul de esteri depinde de densitatea iniial a mustului i de tipul de bere fabricat. Berea de fermentaie superioar conine pn la 80mg/l esteri, iar cea de fermentaie inferioar pn la 60mg/l.

Formarea dicetonelor vicinale ar avea loc n dou stadii i anume un stadiu enzimatic n care drojdia formeaz -acetolactat, care este excretat n must. Acetolactatul se formeaz din acetil CoA i acid pirunic, enzima acetohidroxid sintetaza acionnd asupra acetil CoA. ( Acetolactatul excretat n mustul n fermentaie nu influeneaz aroma. n al II-lea stadiu din acetolactat se formeaz dicetone vicinale, respectiv diacetil, reacia implicnd decarboxilarea neenzimatic a acetolactatului; fiind necesar prezena oxigenului dizolvat.

n cazul compuilor carbonilici n special intereseaz acetaldehida, un produs intermediar normal al fermentaiei alcoolice. Acetaldehida este excretat de drojdie n berea tnr n primele 3 zile de fermentaie primar i este responsabil pentru mirosul berii tinere.

Produii cu sulf rezult din metabolismul drojdiilor. H2S se produce n timpul fermentaiei din aminoacizi cu sulf. Avnd n vedere c H2S este volatil, el este eliminat la fermentaia primar i secundar prin antrenare de ctre bulele de CO2.

Acizii organici prezeni n bere sunt sintetizai de drojdia din aminoacizii prezeni n bere.

Substanele menionate ca produi secundari la concentraii sub pragul de sensibilitate contribuie foarte mult la plintatea gustului berii, la aroma berii i stabilitatea acesteia, la nsuirile spumei. Dac concentraia unora dintre substanele menionate depete pragul de sensibilitate, ele influeneaz negativ calitatea senzorial a berii, n special gustul i mirosul.

Fermentaia primar se desfoar sub controlul riguros al temperaturii i ncepe prin pregtirea mustului n vederea nsmnrii cu drojdie, pregtire care const n aerarea mustului rcit i clarificat, aceast aerare avnd un rol esenial n dezvoltarea fermentaiei primare.

Fermentaia primar propriu-zis ncepe imediat dup adugarea drojdiei i pe parcursul a 8-10 zile de fermentare la temperatura de 6-10oC, se constat urmtoarele faze ale mustului:

faza iniial, care dureaz 12-20h de la nsmnare i se caracterizeaz prin apariia la suprafaa mustului a unei spume albe;

faza crestelor joase, care dureaz 2-3 zile, se caracterizeaz prin desprinderea spumei de marginea linului;

faza crestelor nalte, care ncepe cu a treia zi de fermentaie i care dureaz 2-3 zile. Aceast faz este caracterizat printr-o fermentare intens, spuma se coloreaz n galben-brun pn la brun nchis, crestele atingnd 30 cm. ncepe i flocularea;

faza final, care dureaz 2-3 zile i care se caracterizeaz prin colapsarea crestelor, deoarece fermentaia nu mai este viguroas i cantitatea de CO2 este diminuat.

La trecerea berii crude la fermentaia secundar i maturare, stratul de spum trebuie eliminat. Urmrirea fermentaiei primare se face zilnic prin msurarea temperaturii, a extractului aparent i a pH-ului. Exist dou tipuri de fermentaii i anume: fermentaie superioar i fermentaie inferioar, care se difereniaz ntre ele prin: tipul de drojdie folosit, temperatura de fermentare i durata de fermentare.

Berea de fermentaie primar se caracterizeaz prin urmtoarele aspecte senzoriale: gust destul de pronunat de drojdie, amreal cu gust neptor, miros crud, aspect tulbure. Aceast bere este trecut la fermentarea secundar/maturare, unde vine cu aproximativ 1,1-1,4% extract fermentescibil, din care 80% maltoz i 20% maltotrioz

La fermentaia secundar au loc procesele:

a) se continu fermentaia zaharurilor fermentescibile rmase n berea primar n dou faze: o faz de fermentaie secundar mai activ (aproximativ 2 zile); o faz de fermentare secundar linitit;

b) antrenarea unor compui nedorii de CO2 care se degaj;

c) sinteza de noi cantiti de produi secundari (crete cu 20% nivelul de alcooli superiori i cu 30-200% cel de esteri);

d) saturaia berii n CO2 i reducerea coninutului de oxigen.

Berea de fermentaie primar este o bere din care s-a recuperat biomasa de drojdie (2l crem drojdie/hl bere) i care conine aa, cum s-a artat, 0,2% CO2. La sfritul fermentaiei secundare/maturare, berea trebuie s conin 0,45-0,5% CO2.

n industria berii, vasele de fermentare poart denumirea de linuri, dac lucreaz la presiune barometric, i de tancuri, dac lucreaz sub presiune. Linurile de fermentare sunt recipiente deschise n care se face fermentaia primar i care sunt rcite cu ajutorul unor serpentine pentru eliminarea cldurii produse prin fermentaie. Tancurile de fermentare sunt recipiente nchise sub presiune pentru fermentaia primar, pentru fermentaia secundar, respectiv pentru ambele fermentaii n cazul tancurilor cilindro-conice de capacitate mare.

CAPITOLUL 2

TANCUL CILINDRO-CONIC

Este destinat att fermentaiei primare, ct i fermentaiei secundare-maturare. Unitancurile sunt construite pentru diferite capaciti, nlimea lor fiind de 3-4 ori mai mare dect diametrul. Unghiul de nclinaie al prii conice este de 60-75o. capacul este elipsoidal. Pe partea exterioar a prii cilindrice este montat o serpentin de rcire mprit n trei zone, din care primele dou sunt apropiate, iar ultima este distanat de cele dou pe vertical cu 600mm. Cele trei zone de rcire sunt prevzute cu racorduri de intrare agent de rcire i racorduri de evacuare a agentului de rcire. Fundul tronconic are i el pe suprafaa exterioar o zon de rcire, format din patru canale cu seciune triunghiular, prin care se introduce agentul de rcire.

Schia simplificat a tancului cilindro-conic

1-vizor conic cu geam; 2-ieie agent din manta; 3-conduct pentru intrare CO2 i soluii de igienizare sub presiune; 5-intrare agent de rcire manta; 6-conduct pentru scderea presiunii; 6-vas pentru splarea CO2; 7-intrare agent de rcire n mantaua prii conice; 8-robinet de evacuare; 9-robinet de evacuare drojdie prevzut cu geam de sticl; 10-robinet pentru injecie de CO2; 11-termometru; 12-ieire agent de rcire din mantaua prii conice.

Tancul este prevzut cu du de splare sferic prin care iese i CO2 rezultat la fermentare. Clapeta i supapa sunt protejate de o camer de protecie n sezonul rece. Tancul are la partea inferioar tuul de evacuare bere i drojdie.

Tancul este izolat la exterior cu poliuretan expandat, protejat de o manta din tabl ondulat zincat i se monteaz pe un inel de beton, prinderea realizndu-se cu uruburi.

Schia mai complet a tancului cilindro-conic

1-platform de serviciu; 2-domul tancului cu accesorii; 3-canal de cablu i conduct de ndeprtarea apei aezate n izolaie; 4-conectare termometru; 5-zon de rcire mai redus; 6,8-zone de rcire la fermentare; 7-izolaie; 9-conectare pentru aprovizionare cu NH3 lichid cu robinete (9a) i eliminare amoniac condensat; 10-zona de rcire din partea conic; 11-partea conic a fermentatorului cu gura de vizitare DN-450; 12-robinet de luat probe; 13-conduct pentru admisie/evacuare CO2, aer, soluii CIP legate la accesoriile domului i conducte care sunt aezate n izolaie; 14-dispozitiv de msurare i controlul al presiunii; 15-dispozitiv de msurare a coninutului (nivelul) berii n tanc i de alarmare a strii de golire a fermentatorului cilindro-conic.

La tancurile de fermentare secundar nchise (care lucreaz sub presiune) trebuie s se aib n vedere ca CO2-ului produs, i care nu este solubilizat n bere, s nu fie evacuat dect dac este n exces. Pentru acest lucru, tancul se prevede cu dispozitive speciale (valve de siguran) care s asigure evacuarea CO2-ului la un exces de presiune, deoarece un exces de presiune mai mare n tanc va avea efecte negative asupra geometriei tancului, mai ales n zona capacului.

Tancurile cilindro-conice sunt echipate cu: dispozitive de umplere i golire; valve de siguran (supape); aparatur (instrumente de control); echipament CIP pentru igienizare.

Dispozitivele de umplere i golire sunt: conducte de alimentare; conducta de evacuare drojdie; conducta de evacuare bere; conducta de alimentare/evacuare soluii CIP.

Fitingria de conectare, robinetele, coturile trebuie s asigure o etaneitate perfect, pentru a nu permite accesul oxigenului (respectiv a aerului care poate s i contamineze berea cu microorganisme).

Valvele de siguran sunt: valva (regulator) pentru evacuare exces de presiune reglat la 1,8 bar; valva pentru vacuum (regulator) pentru deschidere la 0,99 bar. Ansamblul de valve (inclusiv cele de siguran) se monteaz la partea superioar a tancului cilindro-conic.

Aparatura de control este format din: termometru; indicator de nivel; manometru; dispozitiv de reglare a nivelului maxim i minim care este foarte important n a menine ct mai constant volumul (nlimea) lichidului i, respectiv, al spaiului liber; dispozitiv de luat probe n vederea analizelor de laborator.

Echipamentul de rcire al fermentatoarelor cilindro-conice trebuie s asigure meninerea temperaturii mustului la fermentarea primar, secundar i la maturarea i rcirea acestuia n anumite etape. La rcirea tancurilor cilindro-conice (TCC) se are n vedere: agentul de rcire utilizat; dispunerea elementelor de rcire; izolarea termic a TCC.

Agentul de rcire poate fi soluia de glicol rcit la -5oC, n care caz exist dou circuite i anume circuitul agentului de rcire al TCC (soluia de glicol) i circuitul de rcire al soluiei de glicol. Rezult c rcirea cu glicol este o rcire indirect. n cazul utilizrii NH3 lichid ca agent de rcire direct, acesta este evaporat direct n sistemul de rcire al TCC. Folosirea rcirii directe prezint urmtoarele avantaje:

nu mai este necesar circuitul suplimentar pentru rcirea glicolului;

se pot utiliza pompe de transport mai mici;

se poate controla temperatura de rcire mai bine;

sistemul este mai flexibil.

Elementele de rcire sunt dispuse n anumite zone ale TCC. n cazul rcirii indirecte, elementele de rcire (serpentina) sunt dispuse astfel nct s asigure un flux orizontal. n cazul rcirii directe, serpentinele de rcire pot fi aranjate vertical sau orizontal.

Distribuia vertical a conductelor de rcire (evaporator tubular vertical) la folosirea agentului frigorific (NH3)

n concluzie, se consider c tancul cilindro-conic prezint urmtoarele avantaje: investiie i costuri de exploatare mai reduse; reducerea pierderilor de bere datorit drenajului foarte bun i o eliminare de asemenea bun a drojdiei; vitez mai mare i flexibilitatea operaiei de fermentare; mbuntirea substanial a calitii berii; utilizarea mai bun a fermentatorului; colectarea uoar a CO2-ului; splarea eficient a tancului; manipulare uoar i igienic a drojdiilor; folosirea mai eficient a substanelor amare; retenie mai bun a spumei n bere.

Plmdire

Zaharificare

Filtrare

Plmad zaharificat

Filtrare

Centrifugare

Sedimentare

BERE FINIT

Fermentare secundar

Fermentare primar

nsmnare

Must primitiv

Rcire

Separare trub la cald

Fierbere

Must nainte de fierbere

Primul must

Borhot

Splare

Ap de splare

I, II, III

Borhot epuizat

MAL

Impuriti

AP DE BRASAJ

Brasaj

Separare conuri

Clarificarea mustului

Fin de mal

Mcinare

Polisare

AP DE BRASAJ

BERE BRUT

PAGE 3

_1182433924.unknown

_1182434101.unknown