TEHNOLOGIA MALULUI I A BERII

MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA BERII

1. OrzulOrzul este materia prim tradiional pentru fabricarea berii, fiind puin pretenios din punct de vedere al solului i climei. Folosirea orzului ca materie prim pentru fabricarea berii este cunoscut nc de acum 6000 de ani, de la popoarele antice, odat cu arta fabricrii berii. Iniial orzul se folosea ca atare, nemalificat, la obinerea berii. Malificarea orzului a fost introdus de abia n secolul al VIII-IX-lea e.n. De atunci berea se fabric aproape n exclusivitate din mal, hamei, ap i drojdie, fiind interzis n rile mai conservatoare utilizarea altor cereale nemalificate. Cu toate acestea se folosesc astzi n numeroase ri i cereale nemalificate ca: orz, porumb, orez etc., datorit n special avantajelor economice pe care le prezint. Folosirea de nlocuitori ai malului capt astzi un teren i mai larg, odat cu utilizarea preparatelor enzimatice microbiene la fabricarea berii, ajungndu-se la un procent ridicat de cereale nemalificate de pn la 75 %.Orzul este preferat deoarece are bobul acoperit cu un nveli care protejeaz embrionul n timpul procesului de germinare, nveli care i din punct de vedere tehnic este utilizat n formarea stratului filtrant la filtrarea plmezii cu cazane de filtrare. Orzul nu introduce n bere substane care s-i imprime acesteia un gust sau un miros neplcut, iar din punct de vedere enzimatic, prin germinarea unui orz bine maturat, se acumuleaz n bobul orzului un echipament enzimatic bogat i echilibrat.

Orzul face parte din familia gramineelor, genul Hordeum L., care cuprinde circa 27 specii slbatice i dou specii cultivate , existnd specii de orz cu 6, 4 i 2 rnduri de boabe pe spic. De la forma de origine cu 6 rnduri de boabe (Hordeum vulgare L. hexastichum), s-a ajuns prin cultur la orzul cu 2 rnduri de boabe pe spic, uniform dezvoltate (Hordeum vulgare distichum). n ara noastr se folosete la fabricarea berii att orzoaica ct i orzul .Orzoaica se caracterizeaz printr-o mai bun uniformitate a boabelor, un coninut mai ridicat n amidon i mai sczut n proteine, asigurnd obinerea unor maluri cu randament ridicat n extract, care se prelucreaz uor n secia de fierbere i conduc la beri de calitate superioar.

Compoziia chimic a orzului. Cei mai importani componeni chimici ai orzului i limitele lor de variaie sunt urmtoarele :Umiditate: 12 20 %;substan uscat: 8088 %, din care:amidon: 55-65 %;alte polizaharide (celuloz , hemiceluloz , gume , pectine ): 10-14 %;zaharuri simple: 4-7 %;substane proteice: 8-13,5 %;grsimi: 2-3 %;substane minerale: 2,4-3 %;polifenoli: 0,1-0,3 %.

2. ApaApa este una din materiile prime de baz pentru fabricarea berii, produs n compoziia cruia intr n medie n proporie de 88% i ale crei caliti le influeneaz.Prin caracteristicile fizice, chimice i microbiologice, apa utilizat n anumite operaii la fabricarea malului i berii poate avea un efect favorabil sau nefavorabil.Cele mai renumite i mai tipice beri fabricate n lume i datoreaz caracteristicile ndeosebi calitilor apelor cu care sunt obinute. Apa conine n medie 500 mg/l sruri, n mare parte disociate.Srurile i ionii din ap, din punct de vedere al fabricaiei berii, se mpart n: inactivi (NaCl, KCl, Na2SO4 i K2SO4) i activi - acele sruri sau ioni care interacioneaz cu srurile aduse de mal i influeneaz pH-ul plmezii i al mustului. Totalitatea srurilor de calciu i de magneziu din ap formeaz duritatea total, exprimat n grade de duritate: 1duritate = 10 mg CaO/l ap. Dup duritatea total, apele pot fi caracterizate dup modul prezentat n tabelul 1.

Tabelul 1. Clasificarea apelor dup duritatea total

Caracterul apeiDuritatea (D)Ap foarte moale0-4Ap moale4,1-8Ap moderat dur8,1-12Ap relativ dur12,1-18Ap dur18,1-30Ap foarte durPeste 30

Duritatea total este format din duritatea temporar sau de carbonai (dat de coninutul n carbonai i bicarbonai) i din duritatea permanent sau de sulfai (dat de srurile de calciu i magneziu ale acizilor fici). Srurile i ionii care dau cele dou componente ale duritii se mpart n ioni i sruri care, n plmad, contribuie la creterea pH-ului (bicarbonaii de calciu i magneziu i carbonaii i bicarbonaii alcalini) i ioni i sruri care contribuie la scderea pH-ului (ionii de calciu i magneziu i srurile de calciu i magneziu cu acizii minerali tari: sulfuric, clorhidric, azotic). Cele mai importante procese biochimice i fizico-chimice care au loc n timpul obinerii berii sunt influenate de modificri ale pH-ului, majoritatea acestor procese necesitnd un pH mai sczut. Valoarea pH-ului influeneaz activitatea enzimelor la brasaj, extracia substanelor polifenolice din mal, solubilizarea substanelor amare din hamei, formarea tulburelii la fierbere etc. Apa contribuie n mare msur la fixarea tipului de bere prin influena pe care o au ionii i srurile din ap asupra nsuirilor senzoriale ale berii.

3. HameiulReprezint o materie prim indispensabil fabricrii berii conferindu-i acesteia gust amar i o arom specific. Valoarea sa const n faptul c are un coninut ridicat de substane amare (rini) i uleiuri eseniale.Hameiul are i aciune antiseptic, dat de rini care constituie precursorii substanelor amare din bere, iar uleiurile eseniale confer berii aroma caracteristic. Componentele hameiului contribuie la stabilizarea i limpezirea mustului i duc la obinerea unei beri cu nsuiri de spumare mbuntite.Toate speciile de hamei cultivate n prezent aparin speciei Humulus lupulus. La fabricarea berii se utilizeaz conul de hamei care reprezint inflorescena femel a plantei. Conul de hamei este constituit dintr-un ax cotit de 8-10 ori i din dou tipuri de bractee, unele purttoare de granule de lupulin i altele protectoare. Granulele de lupulin conin principii utile la fabricarea berii: substanele amare, uleiurile eseniale i o parte din substanele tanante.

Rinile de hamei reprezint componenta cea mai valoroas a granulelor de lupulin. Ele reprezint ntre 12-23% din greutatea conului, n funcie de sortul de hamei i de condiiile pedoclimatice. -acizii amari sau humulonii constituie 4-12% din substana conurilor i sunt un amestec de 3 omologi denumii: humulonul, cohumulonul i adhumulonul. Prin oxidarea -acizilor n timpul uscrii i conservrii hameiului, acetia trec n rini cu diferite grade de polimerizare pn la rini tari.-acizii amari sau lupulonii, n concentraie de 4-6% din substana conurilor s-a dovedit a fi un amestec analog de omologi (lupulon, adlupulon, colupulon). S-a constatat c -acizii sunt mai bogai n colupulon dect fraciunea -acizilor. Aceti acizi par a fi foarte susceptibili la oxidare, unul din produii de oxidare formai fiind lupulona. -acizii amari nu au capacitatea de amrre a berii datorit slabei lui solubiliti n must la pH-ul normal al acestuia, dar dau ns prin oxidare compui cu putere de amrre, spre deosebire de -acizii amari care prin oxidare dau i compui neamari, ceea ce face ca valoarea de amrre a hameiului proaspt s rmn un timp constant, considerndu-se c ceea ce se pierde prin oxidarea -acizilor se ctig prin oxidarea -acizilor. -acizii au o influen mai redus asupra formrii spumei la berea finit.

Preparate din hamei

Hameiul este important la fabricarea berii din urmtoarele motive:rinile de hamei confer gustul amar al berii;uleiurile aromatice contribuie la arom;hameiul contribuie la textura/plintatea berii;are proprieti bacteriostatice care protejeaz berea de unele microorganisme duntoare;hameiul reduce supraspumarea din timpul fierberii mustului;ajut la coagularea proteinelor din timpul fierberii;hameiul este un agent activ n formarea spumei berii

Folosirea hameiului sub form de conuri prezint unele inconveniente cum ar fi:deprecierea substanelor utile din conurile de hamei n timpul depozitrii;randament sczut de extracie a substanelor amare.

n scopul minimalizrii acestor inconveniente s-au cutat diferite posibiliti de utilizare a hameiului i au fost obinute aa numitele preparare de hamei care n principal sunt: pulberi de hamei i extracte de hamei.

Extractele din hamei sunt preparate din hamei care se obin prin extragerea hameiului cu solveni.

Extractele de hamei izomerizate sunt preparate din hamei n care -acizii amari au fost izomerizai.

Pulberile de hamei se obin prin mcinare cu sau fr concentrarea mecanic a lupulinei.

Granulatele de hamei sau produsele de tip pellet. Produsele granulate se obin dintr-un hamei cu umiditate sub 10% mcinat fin n mori cu ciocane care se comprim n matrie speciale. n timpul comprimrii hameiul se nclzete la 64C fiind necesar o rcire. Prin comprimare se pierde circa 5% din uleiurile volatile, ceea ce reprezint un avantaj al folosirii granulatelor.

4. Drojdia utilizat la fabricarea berii

Dup criterii practice drojdiile de bere se mpart n drojdii se fermentaie superioar (Saccharomyces cerevisiae) i drojdii de fermentaie inferioar (Saccharomyces carlsbergensis).

Pentru fermentarea mustului de bere se folosesc n majoritatea rilor, inclusiv n ara noastr, drojdii de fermentaie inferioar (Saccharomyces carlsbergensis).

Drojdiile de fermentaie superioar (Saccharomyces cerevisiae) se folosesc numai la fabricarea unor tipuri speciale de beri de fermentaie superioar, ca de exemplu berile spumante din gru.

Drojdiile de fermentaie inferioar nu formeaz asociaii de celule i au o capacitate redus de formare a sporilor.

Din punct de vedere al capacitii de fermentare a rafinozei, unul din testele biochimice de baz pentru diferenierea celor dou tipuri de drojdie, drojdiile de fermentaie inferioar o pot fermenta integral, deoarece pe lng capacitatea invertazic au i capacitate melibiazic.

Temperatura normal de fermentare este mai scazut de 5-15C. n timpul fermentaiei ele rmn n suspensie n substrat iar spre sfritul fermentaiei se depun la fundul linului de fermentare.

Capacitatea de sporulare i capacitatea respiratorie a acestor drojdii este mai slab dect a drojdiilor de fermentaie superioar, ceea ce se poate corela i cu cantitatea mai mic de biomas (de 3-4 ori inoculul iniial) dect la drojdiile de fermentaie superioar (pn la de 6 ori inoculul iniial).

Drojdiile de fermentaie superioar formeaz asociaii de celule, care se desfac abia la terminarea fermentaiei, fermenteaz numai 1/3 din rafinoz, ntruct nu secret melibiaza i sporuleaz destul de pronunat.

Drojdiile de fermentaie superioar au o capacitate respiratorie mult mai mare dect cele de fermentaie inferioar.

Fermenteaz la temperaturi mai ridicate de 15-25C ntr-un timp mai scurt pn la gradul final de fermentare, ridicndu-se n mare parte n cursul fermentaiei intense n stratul de spum.

Drojdiile de fermentaie superioar se folosesc n special la fabricarea spirtului i a drojdiei de panificaie.

FABRICAREA MALULUI

Malul i rolul lui n industria berii

Malul este materia prim de baz folosit la fabricarea berii. Se obine prin germinarea cerealelor, proces n urma cruia rezult malul verde care, dup uscare i polizare, este transformat n mal uscat. Principalul scop al malificrii este acumularea enzimelor i hidroliza parial a substanelor macromoleculare din bob.

Orzul, orzoaica constituie principala materie prim pentru fabricarea malului, deoarece :

boabele de orz - orzoaic au un nveli pios, aderent care protejeaz germenele n timpul malificrii;pe parcursul filtrrii mustului, nveliurile pioase ale boabelor formeaz stratul filtrant care asigur separarea corespunztoare a mustului de mal din plmada zaharificat;orz - orzoaica este o plant foarte rspndit i puin pretenioas din punct de vedere al climei solului;pe parcursul procesului tehnologic de obinere a mustului, malul din orz orzoaic ofer cel mai bogat echipament enzimatic i substrat pentru aciunea enzimelor;berea din mal provenit din orz - orzoaic este considerat a fi cea mai autentic, cu toate c s-a verificat experimental i la nivel industrial c i alte cereale (grul, secara, maniocul) pot germina bine. Fabricarea malului din orz se desfoar dup schema tehnologic general prezentat n figura 1, in care, pentru simplificare nu s-au inclus operaiile de transport.

Figura 1. Schema tehnologic de fabricare a maluluiORZ BRUT

Condiionarea orzului

Precurirea, curirea i sortarea orzului. Orzul brut constituie o mas de boabe mai mult sau mai puin uniforme, care conine ntotdeauna i impuriti. n tehnologiile actuale orzul brut este precurit pentru ndeprtarea impuritilor mari (pietre, particule de pmnt etc.) i de praf, dup care este nsilozat, urmnd ca naintea malificrii s fie bine curat i sortat. Condiionarea cuprinde etapa de precurire nainte de depozitare n siloz i apoi curirea propriu - zis. Utilajul principal pentru precurire este separatorul aspirator care asigur separarea corpurilor strine mai mari i mai mici dect bobul cerealei ce urmeaz a fi prelucrat precum, i a celor care se deosebesc de masa de cereale prin nsuiri aerodinamice (mai uoare sau mai grele dect bobul de cereale) putnd fi astfel separate ntr-un curent de aer.Orzul curat este sortat dup limea bobului deoarece boabele cu limi diferite se nmoaie i germineaz cu vitez diferit. Prin sortare, boabele de orz cu aceleai dimensiuni vor trebui s fie puse n aceleai condiii de germinare. La sortare se pot obine urmtoarele fraciuni:fraciunea a I-a, care este reinut pe sita cu ochiuri de 2,5mm lime i care const din boabe de orz cu grosimea mai mare de 2,5mm, boabe care sunt cele mai indicate pentru fabricarea malului i, respectiv, a berii. Aceast fraciune trebuie s fie ct mai mare; fraciunea a II-a, care cuprinde boabe de orz ce trec prin sita cu ochiuri de 2,5mm lime, dar sunt reinute de sita cu ochiuri de 2,2mm grosime. Aceast fraciune trebuie s fie ct mai redus i se prelucreaz separat n mal;fraciunea a III-a i a IV-a, care cuprind boabele de orz care trec prin sita de 2,2mm. Aceast fraciune nu este pretabil pentru fabricarea malului, avnd destinaia de furaj pentru animale.

Depozitarea orzului

Depozitarea orzului este necesar din dou considerente:asigurarea unui stoc de materie prim pentru producia fabricii de bere;realizarea postmaturrii care necesit 3 9 sptmni i care coincide cu o perioad de repaus germinativ.Acest repaus germinativ ncepe imediat dup recoltarea orzului i se datoreaz lipsei n embrionul orzului recoltat la maturitate a fitohormonilor (gibereline libere), glutationului i cisteinei, substane implicate n sinteza de proteine din embrion, respectiv pentru activarea unor sisteme enzimatice care asigur substanele necesare prin aciune asupra diferitelor substraturi din embrion.

nmuierea orzului

Faza iniial a procesului complex de germinare este reprezentat de nmuierea cerealelor. Scopul acestei operaii este de a aduce umiditatea cerealelor la valori ct mai apropiate de umiditatea optim pentru germinare. Nivelul de ap care trebuie atins n orz depinde de tipul de mal ce se dorete a fi obinut: 4244% pentru malul blond i 4447% pentru malul brun.

Nivelul de ap din orz la nmuiere este important pentru germinare, deoarece acesta influeneaz decisiv formarea enzimelor, dezvoltarea embrionului i transformrile metabolice la germinare.Sub aspect tehnologic, n faza de nmuiere se urmrete dirijarea absorbiei de ap conform unor diagrame de nmuiere, stabilite de la caz la caz.

nmuierea orzului se face n etape, n sensul c apa de nmuiere se scurge o dat la 6-8 h i orzul se las n repaus pentru o perioad determinat, dup care se introduce din nou ap de nmuiere. n timpul etapelor menionate trebuie asigurat un necesar de oxigen prin aerarea masei de orz pentru obinerea unui mal de calitate. Aerarea este necesar i pentru a ndeprta CO2 care, n numite concentraii, acioneaz ca un inhibator al dezvoltrii embrionului (n prezen de CO2 embrionul nu mai este oxigenat).

Prima ap n care se introduc cerealele este o ap de splare i se schimb dup 2-3 ore. Apa de nmuiere se schimb n funcie de gradul de curire a cerealelor i de temperatura apei. Dup fiecare schimbare a apei cerealele se las s stea cteva ore fr ap.

GERMINAREA ORZULUI Modificri morfologice i fiziologice ce au loc la germinarea orzului

Totalitatea proceselor morfologice, fiziologice i biochimice de trecere a embrionului din smn de la starea de via latent la starea de via activ se numete germinaie. Germinarea este o metod simpl i eficient pentru obinerea modificrilor dorite n calitile nutritiv fiziologice ale cerealelor.

n smn, metabolismul este redus la minim iar respiraia este la un nivel foarte sczut, datorit coninutului redus de ap. n mod normal smna uscat conine 12-14% ap i se afl n stare de repaus, suprimat numai dup ce se produc o serie de modificri interne. Ea poate germina la maturitate, dup ce au avut loc o serie de fenomene morfologice (dezvoltarea embrionului i a endospermului) i fiziologice (acumularea unor substane de rezerv, deshidratarea). Odat cu absorbia apei crete activitatea enzimelor aflate n stare latent (-amilaze, endopeptidaze) sau are loc sinteza de novo a enzimelor (-amilaze, -glucanaze i proteaze). Sinteza de novo a unor hidrolaze importante ca -amilaze i proteaze are loc n celulele aleuronice sub influena acidului giberelic figurile 2-5. Transportul acidului giberelic n stratul aleuronic este facilitat de creterea umiditii. Dup secreia n endosperm, aceste hidrolaze catalizeaz descompunerea substanelor macromoleculare n formele lor solubile care sunt absorbite de scutellum, parial metabolizate i transportate mai departe n esutul embrionar. Procesul de germinare este influenat de urmtorii factori: calitatea seminelor, cantitatea de ap absorbit, temperatura, umiditatea i aerarea. Rolul determinant l are calitatea seminelor, apreciere care se face dup aspect, prin analize fizice i chimice. Pentru caracterizarea seminelor din punct de vedere a calitii de germinare se iau n considerare energia de germinare i capacitatea de germinare.

Energia de germinare reprezint procentul de boabe, care dup trei zile de germinare, dezvolt radicele.

Capacitatea sau puterea de germinare reprezint procentul de boabe germinate dup cinci zile.

Din factorii menionai, puterea de germinare prezint cea mai mare importan, ea variind de la soi la soi, n funcie de condiiile de pstrare i de puritatea seminelor.

Puterea de germinare este invers proporional cu mrimea boabelor.

Cerealele destinate germinrii trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

s aib miros proaspt, caracteristic; nu se admit semine mucegite;s nu fie contaminate cu parazii;energie de germinare ridicat;s fie din aceiai varietate i soi;s fie un soi pur;s aib o compoziie chimic unitar;s fie maturizat corespunztor;coninutul n corpuri strine s nu fie mai mare de 3-5%.

Figura 2. Sinteza enzimelor n stratul aleuronic sub aciunea acidului giberelic

Figura 3. Sinteza - amilazei sub aciunea unor fitohormoni din clasa giberelinelor

GA - Acid giberelic

Figura 4. Transformri biochimice induse la germinare de diverse sisteme enzimaticeGA - Acid giberelic

EMBRIONCRETEREDifuzia giberelinelorSTRAT ALEURONICSecreia enzimelorENDOSPERMAbsorbia glucozei, aminoacizilor, peptidelorSCUTELLUMTransportul glucozei,glutaminei i aminoacizilorFigura 5. Reprezentarea schematic a procesului de germinare a cerealelor

METODE DE GERMINARE A ORZULUI

Sistemele de germinare se clasific n dou mari categorii: germinare pe arie i germinare pneumatic, ultima categorie putnd fi executat n casete i n tobe de germinare.

Germinarea pe arie poate fi aplicat n cazul obinerii unor cantiti mici de semine germinate. Este un procedeu foarte vechi, fiind abandonat n prezent n multe ri. Seminele nmuiate se ntind pe o suprafa curat de ciment, eventual acoperit cu material plastic, n strat de 20-30 cm; temperatura ncperilor trebuie s fie cuprins 10-14C i pentru aerisirea grmezilor se procedeaz la loptarea lor periodic asigurnd afnarea lor. Parametrii de germinare sunt urmtorii:temperatura 12-15C;durata de germinare 7-10 zile (78 zile pentru malul blond i 811 zile pentru cel brun);ntoarcerea boabelor - de dou ori zilnic;

Dezavantajele procedeului sunt:productivitate sczut;funcionare dependent de timp;necesit suprafee ntinse;controlul i dirijarea parametrilor tehnologici (temperatur, umiditate) este dificil.

Germinarea pneumatic

Principalele caracteristici ale sistemelor pneumatice de germinare sunt:

grosimea stratului de mal n germinare este mult mai mare comparativ cu germinarea pe arie;mlriile pneumatice cuprind pe de o parte instalaia propriu-zis de germinare i separat instalaia de condiionare a aerului;folosirea aerului condiionat, curat de praf, rcit sau nclzit i umidificat;ntoarcerea malului verde cu ntorctoare mecanice n cazul casetelor sau prin rotirea tobelor de germinare;suprafaa de germinare este de 4-7 ori mai mic dect n cazul germinrii pe arie;prelungirea campaniei de malificare pn la 300 zile pe an, datorit posibilitii de rcire a aerului utilizat pentru aerarea malului n germinare.

Mlriile pneumatice sunt compuse dintr-o instalaie pentru condiionarea aerului i din instalaia propriu-zis de germinare. Dispozitivele pentru condiionarea aerului au menirea de a nclzi sau rci aerul la temperatura la care se desfoar procesul tehnologic.

Instalaiile de germinare pneumatice se construiesc n forme deosebit de variate, dar n principal au la baz cele dou sisteme pneumatice clasice:casetele de germinare Saladin constau n doi perei unii printr-un fund metalic perforat, pe care este aezat orzul orzoaica n strat de cca. 1 m grosime. Aerul este insuflat prin intermediul unui ventilator, plasat sub fundul perforat al casetei, dup o condiionare prealabil. Pe cei doi perei laterali ai casetei ruleaz un ntorctor care are rolul de a pune alternativ malul verde n contact cu aerul proaspt de la baza casetei. n mod normal, ntoarcerea malului se realizeaz de trei ori pe zi;tobele de germinare Galland constau n tamburi perforai, n interiorul crora sunt tuburi perforate pentru insuflarea de aer condiionat. ntoarcerea malului se realizeaz prin rotirea tamburului. Viteza de rotire este de 5060 minute pentru un tur complet. Capacitatea tobelor este de 0,50,6t orz/orzoaic /m3.

Uscarea malului verde

Scopul principal al uscrii malului este acela de a asigura o conservabilitate de lung durat, n condiii normale de depozitare, prin reducerea coninutului de ap, dar, n funcie de tipul de mal dorit, uscarea trebuie s realizeze:

dirijare pn la oprire a proceselor enzimatice (biochimice);anumite modificri chimice care determin o anumit culoare, gust i miros, precum i o anumit compoziie chimic produsului finit;ndeprtarea gustului i mirosului de verde (de crud) i favorizarea ndeprtrii radicelelor, care confer malului gust amar i intensific absorbia de ap n malul uscat, n condiii de depozitare necorespunztoare.

Faza fiziologic. Este caracterizat prin aceea c se continu procesele specifice germinrii: creterea radicelelor, plumulei, sinteza i activarea unor enzime. Aceast faz dureaz pn ce umiditatea malului scade la 20%, iar temperatura acestuia atinge 40-50C.

Faza enzimatic. Este caracterizat prin aciunea diferitelor enzime asupra substraturilor principale din mal n funcie de temperatura lor optim i de coninutul n umiditate al malului, umiditate care, pe msur ce scade n mal, defavorizeaz reaciile enzimatice (se micoreaz mobilitatea enzimelor la substraturile respective). Pe msur ce crete temperatura malului i scade umiditatea acestuia, se realizeaz i inactivarea progresiv a enzimelor, n raport cu termosensibilitatea lor.Faza enzimatic este deosebit de important n tehnologia de fabricare a malului, pentru c n aceast faz sub aciunea enzimelor asupra substraturilor se formeaz precursori pentru formara aromei (aminoacizi i zaharuri reductoare) i se realizeaz melanoidizarea, intensitatea creia depinde de ritmul de cretere a temperaturii n bob de la 40 la 70C i, care determin tipul de mal (blond sau brun). Faza enzimatic nceteaz cnd umiditatea malului scade la < 10% (8-10%), iar temperatura acestuia a ajuns la 70C.

Faza chimic. Este caracterizat prin reaciile care conduc la formarea compuilor de arom (gust, miros), prin insolubilizarea unor fraciuni proteice, prin definitivarea culorii malului.Culoarea final a malului uscat va fi influenat de:gradul modificrilor din malul verde (concentraia de aminoacizi i zaharuri reductoare);coninutul de umiditate al malului n timpul uscrii (un nivel mai mare de umiditate intensific culoarea n timpul uscrii malului);transformarea unor polifenoli n flobafene, care sunt colorate.

Din punt de vedere al tehnologiei de fabricare a malului, uscarea acestuia implic parcurgerea a dou faze:vetejirea, care este o preuscare i care conduce la ndeprtarea apei din mal pn la atingerea umiditii de echilibru, prin folosirea unor temperaturi ale aerului mai sczute: constant la 45-50 C sau crescnd la intervalul 45-60C;uscarea propriu-zis (final), care const n eliminarea apei din mal la temperaturi mai ridicate: 80-85C pentru malul blond i 100-105C pentru malul brun.

Vetejirea n cazul malului brun trebuie s se fac mai lent pentru a permite enzimelor s acioneze n continuare i s produc transformrile necesare mai ales n ceea ce privete proteinele i poliglucidele.

Pentru uscarea malului se folosesc urmtoarele tipuri de usctoare: clasice cu grtare orizontale (1-3 grtare); clasice cu grtare verticale; cu grtar basculant.n general, uscarea se face cu aer cald i mai rar cu gaze de ardere.

Condiionarea cerealelor germinate

nainte de a fi depozitat malul proaspt este supus operaiilor de rcire, curirii de radicele, polizrii i maturrii.

Rcirea maluluiMalul fierbinte rezultat de la uscare trebuie supus mai nti unei rciri pn la temperatura de 20C pentru a se evita inactivarea enzimelor i nchiderea culorii, care concur la nrutirea nsuirilor gustative ale berii obinute.

Curirea de radicele i polizarea maluluiRadicele care se formeaz n timpul germinrii au un coninut ridicat n substane amare i sunt foarte higroscopice ceea ce produce greuti la depozitarea i conservarea malului. Eliminarea radicelelor se efectueaz imediat dup ce au fost scoase din instalaiile de uscare. Radicelele sunt foarte friabile i se elimin uor. Cerealele germinate curite de radicele sunt trecute n mainile de polizat, deoarece pe nveliul exterior mai rmn o serie de impuriti de praf, rupturi de tegumente ce trebuie ndeprtate. Odat cu ndeprtarea acestora se realizeaz i operaia de lustruire sau polizare a malului, prin trecerea boabelor mai nti pe site vibratoare nclinate i prin trecerea printr-o tob prevzut cu perete ondulat, unde se rotete un tambur cilindric prevzut cu perii.

Maturarea malului

Malul uscat este supus depozitrii n vederea maturrii. Prin prelucrarea malului proaspt uscat se obin musturi tulburi, apar dificulti la filtrarea plmezii i la fermentare, fiind influenate negativ limpiditatea, gustul i capacitatea de spumare a berii. Acest lucru se explic prin faptul c enzimele malului proaspt uscat nu au depit aa numitul oc termic care s-a produs la uscare.

Durata de depozitare a malului pentru maturare este de min. 4 sptmni. Dac malul se depoziteaz rece i uscat n siloz, el poate fi pstrat timp de 1-2 ani, fr modificri importante ale calitii.

Malurile care n timpul depozitrii absorb prea mult ap (8-10%) se recomand s fie reuscate pentru a se asigura o mcinare la granulaia normal.

OBINEREA MUSTULUI DE BERE

Obinerea mustului de bere din mal, cu sau fr adaos de cereale nemalificate, ap i hamei se mparte n urmtoarele faze principale:

mcinarea malului i eventual a altor cereale;plmdire-zaharificarea;filtrarea plamezii in scopul obtinerii mustului primitiv;fierberea mustului cu hamei;rcirea i limpezirea mustului fiert.

Mcinarea malului

Procesul de solubilizare enzimatic a materiei prime este precedat de mcinarea acesteia. Att maltul ct i cerealele nemalificate sunt supuse nainte de plmdire i zaharificare operaiei de mcinare care se face cu scopul de a permite enzimelor sa treac n soluie i s acioneze asupra amidonului, proteinelor i a altor produse macromoleculare n timpul plmdirii i zaharificrii. Procesul de mcinare influeneaz transformrile chimice i biochimice n procesul de plmdire, compoziia mustului precum i randamentul de extracie

Pentru mcinare, se folosesc mori cu ciocane sau cu valuri. Morile cu ciocane realizeaz o pulverizare fin a malului, permind utilizarea lor la procedee de filtrare continu. Morile de mal cu valuri permit fracionarea produselor de mcini prin cernere, respectiv obinerea separat a griurilor, a finii i tegumentului.Morile cu valuri se folosesc pentru mcinarea uscat sau umed a malului.

n multe cazuri, pentru obinerea unui mcini corespunztor pentru cazanele de filtrare, naintea mcinrii uscate a malului, acesta se supune unei operaii de condiionare. Aceasta const n mrirea umiditii malului cu circa 2,5% prin umectare direct sau prin aburire, n transportoare elicoidale. Ca urmare a condiionrii malului, tegumentul devine mai elastic si nu se produce zdrobirea acestuia. Toate acestea conduc la mbuntirea mciniului, respectiv la creterea vitezei de filtrare, a randamentului la filtrare i la evitarea nchiderii exagerate a culorii mustului de bere. n vederea reducerii duratei de filtrare a mustului i a mririi nlimii stratului de borhot n cazanele de filtrare, s-au introdus n ultimii ani procedee i instalaii de mcinare umed a malului. Pentru acest scop, malul este supus unei nmuieri n ap timp de 15-30 minute. Se prefer utilizarea apei calde cu temperatura de pn la 50C. n felul acesta umiditatea malului crete cu circa 30% iar tegumentul devine mai elastic.Macinarea umed contribuie la intensificarea procesului de plmdire, deoarece chiar din timpul prenmuierii i mcinrii malului ncepe solubilizarea prii finoase din bob i dizolvarea enzimelor. n mod curent, apa de la prenmuiere se utilizeaz n continuare ca o parte din apa de plmdire. Deoarece stratul de borhot i de lichid din cazanul de filtrare are o nlime mai mare, filtrarea mustului se realizeaz mai uor, rezistena stratului de borhot fiind diminuat.

Plmdirea malului

Dup mcinarea malului, n procesul de plmdire se urmrete solubilizarea componenilor solizi ai malului prin procese de amestecare cu ap i cu ajutorul enzimelor. Se obine astfel mustul de bere, iar totalitatea substanelor solubile din must formeaz extractul. Extractul se msoar cu zaharometrul Balling i se exprim n Bllg sau n grame extract/100 g must. Principalii componeni solubili reprezint hidraii de carbon, proteinele i substanele minerale. Prin stimularea activitii enzimatice din mal, ceea ce se realizeaz conferind enzimelor temperaturi optime de activitate la anumite intervale de timp, se mrete considerabil cantitatea de extract obinut. De multe ori se adaug la plmdire i alte finuri nemalificate n vederea mririi cantitii de extract.

Instalaiile de plmdire i zaharificare sunt formate din: preplmditor, cazanul de plmdire, cazanul de zaharificare i pompa de plmad. Preplmditorul este un aparat simplu care permite amestecarea rapid i uniform a finii de mal cu apa. Este format dintr-o poriune de conduct cu diametru mai mare, cu o lungimea de 100 cm i limea de 40 cm prevzut n interior cu un ubr pentru reglarea mciniului i un dispozitiv de pulverizare a apei.

Rolul preplmditorului este de a evita formarea aglomeraiilor de fin de mal. Preplmditorul este montat direct pe cazanul de plmdire. Cazanul de plmdire clasic are form cilindric, cu fundul plat sau sferic, i un capac de form sferic (calota) pe care se gsete o u de vizitare i un co pentru vapori secundari. Raportul dintre nlimea cazanului i diametrul (H/D) su este de .

nclzirea cazanului se face cu abur de 3 atm, prin manta sau cu serpentine. Agitarea plmezii se face cu ajutorul unui agitator cu elice, acionat de un electromotor care este montat sub cazanul de plmdire. Turaia agitatorului este de 35-40 rot/min. n cazanul de plmdire se plmdete de regul fina de mal i se face zaharificarea final. Cazanul de zaharificare are, de asemenea, form cilindric, cu fundul bombat i capac sferic (calota) pe care se gsete coul de evacuare a vaporilor secundari, conducta de alimentare cu mcini de cereale nemalificate i gura de vizitare. nclzirea se poate realiza cu ajutorul aburului, prin serpentine sau manta de nclzire. Sistemul de agitare este similar cu cel de la cazanul de plmdire.

Ambele cazane sunt prevzute cu conducte de ap cald i ap rece i cu conducte i robinei pentru transportul plmezii n timpul efecturii brasajului. Se construiesc de regul din oel. n cazanul de zaharificare se prelucreaz cerealele nemalificate i, de asemenea, poriunile de plmezi (maii).

Desfurarea procesului de brasaj se realizeaz ntre aceste dou cazane, cu ajutorul pompei de plmad. Dup fiecare arj, cazanele i conductele de legtur sunt splate cu ap, pentru a evita infecia cu microorganisme.

Dup fiecare utilizare, cazanele sunt splate, iar periodic, sunt tratate cu soluii dezinfectante i dezincrustante.

Tehnici de plmdirePlmdirea ncepe cu introducerea mciniului n ap. Cantitatea de mcini folosit pentru o fierbere reprezint o arj, iar soluia de extract obinut dup plmdire i filtrare poart denumirea de must primitiv. Concentraia mustului primitiv depinde de cantitatea de ap folosit la plmdire i care este de 300-500 l pentru 100 kg mcini, n funcie de tipurile de bere ce se fabric. n general , raportul ntre cantitatea de ap i cantitatea de mal este 4/1. Pentru obinerea mustului de bere se cunosc dou procedee de plmdire care difer ntre ele fundamental, respectiv procedeul de plmdire prin infuzie i cel prin decocie.

Plmdirea prin infuzie. Acest procedeu se aplic la obinerea berii blonde de fermentaie superioar i se bazeaz pe modificarea temperaturii plmezii de la temperatura de plmdire pn la temperatura de zaharificare final sau invers. n primul caz avem de-a face cu un procedeu ascendent iar n cel de-al doilea cu un procedeu descendent. n practic se ntlnete de regul procedeul prin infuzie ascendent, plmada fiind nclzit de la temperatura de plmdire de 35-50C la cea de zaharificare final de 77-78C cu pauze la 50C pentru aciunea proteazelor, glucanazelor i fosfatazelor, la 63-65C pentru aciunea -amilazei i la 70C pentru aciunea -amilazei. Creterea de temperatur a plmezii se face cu circa 1C pe minut. Diagrama de plmdire prin infuzie

Plmdirea prin decocie reprezint metoda clasic de fabricaie folosit pentru tipurile de bere obinute prin procesul de fermentaie inferioar. Procedeul se caracterizeaz prin aceea c pentru facilitarea solubilizrii mciniului pe lng dezagregarea enzimatic se recurge i la fierberea poriunilor de plmad pentru cleificarea amidonului.

Procedeul cu trei plmezi este cel mai cunoscut procedeu de plmdire-zaharificare, de la care deriv cele mai multe procedee prin decocie cu una i dou plmezi folosite astzi.

Diagrama de plmdire prin decocie cu trei plmezi

Dup plmdirea la 37C se trece circa o treime din partea groas a plmezii n cazanul de zaharificare, care se nclzete treptat cu pauze la 50 i 70C pentru aciunea diferitelor enzime i apoi se aduce la fierbere i se fierbe timp de 15-25 min. n cazul malului blond i 30-45 min. la cel brun. Aceast plmad conine o cantitate mai redus de enzime care sunt distruse n timpul fierberii, dar are loc o bun cleificare i solubilizare a amidonului. Restul de plmad rmne la 37C, temperatur la care are loc dizolvarea substanelor solubile ale malului, reacii ale fosfailor cu ionii din ap i o oarecare acidifiere datorit microorganismelor din mal.

Plmada fiart se pompeaz din nou n cazanul de plmdire sub agitare continu, pentru a se evita inactivarea enzimelor, ajungndu-se la 50-53C. Dup pompare se mai amestec timp de 10 min. i se scoate cea de a doua plmad, tot din partea mai groas, care se zaharific la 70C, se aduce la fierbere, se fierbe i se pompeaz din nou n cazanul de plmdire peste restul de plmad meninut la 50C. Prin amestecare se ajunge la temperatura de zaharificare de 63C.

n acest moment cea mai mare parte din componentele solide ale plmezii este cleificat, solubilizat i aproape zaharificat, astfel nct cea de a treia plmad nu se mai ia din partea groas, ci din cea lichid, se nclzete direct la fierbere i se fierbe 10-20 min. n cazul malului blond i circa 25 min. la cel brun. Proporia acestei plmezi se alege astfel nct prin amestecarea cu restul de plmad s rezulte o temperatur final de zaharificare de 76-78C, iar zaharificarea s fie deja terminat.

Procedeul prin decocie cu dou plmezi, deriv din cel cu trei plmezi prin renunarea la una din cele trei plmezi pariale, are o durat mare de 5-6 ore, necesit un consum ridicat de energie i se preteaz la prelucrarea malurilor bine solubilizate i cu activitate enzimatic ridicat, deoarece prin cele trei fierberi ale plmezilor pariale se distruge o mare parte din enzime

Diagrama de plmdire prin decocie cu dou plmezi

Procedeul cu o plmad deriv de asemeni de la procedeul cu trei plmezi, renunndu-se la dou plmezi, ns n acest caz este necesar s se combine decocia cu infuzia pentru a se putea trece prin ntregul interval de temperatur dorit.Diagrama de plmdire prin decocie cu o plmad

Filtrarea plmezii

Filtrarea plmezii are ca scop separarea mustului de bere de particulele solide aflate n plmad.

Filtrarea plmezilor decurge prin parcurgerea urmtoarelor etape:evacuarea aerului de sub sitepomparea plmezii n filtrusedimentarea plmeziirecircularea mustului tulburefiltrarea primului mustepuizarea plmeziievacuarea borhotului

Mustul obinut dup sedimentarea plmezii se numete primul must (n literatura de specialitate mai este denumit i must primitiv).

Cnd acest must a fost colectat, plmada rmas n cazan mai conine extract. Acest extract este recuperat prin splare cu ap fierbinte (78C).

Epuizarea borhotului se continu pn cnd se obine concentraia dorit n cazanul de fiert must cu hamei. Concentraia final a ultimei ape de splare se monitorizeaz prin citire cu zaharometrul i se nregistreaz n fisa tehnologic.

Fierberea mustului de bere

Aceast operaie are ca obiective principale: solubilizarea n must a unor componente valoroase ale hameiului, coagularea unor fraciuni proteice macromoleculare i concentrarea mustului pn la extractul primitiv dorit. Ca efecte secundare se pot meniona inactivarea enzimelor, sterilizarea mustului, formarea substanelor reductoare, modificarea culorii i pH-lui.O caracteristic a instalaiilor de fierbere este reprezentat de cifra de evaporare realizat, respectiv cantitatea procentual de ap evaporat pe or, raportat la volumul util al cazanului. Evaporarea puternic reprezint un fenomen dorit, deoarece astfel se favorizeaz fenomenele de extracie i de coagulare, concomitent cu mrirea randamentului total de extracie, putndu-se spla mai bine borhotul, dilundu-se corespunztor mustul primar cu apele de splare care rein nc substane extractibile. Ca un fenomen nedorit dar inevitabil, n decursul procesului de fierbere are loc o nchidere a culorii mustului. nchiderea culorii este cauzat de fenomene de mbrunare neenzimatic prin reacii melanoidinice, precum i de procese de oxidare a polifenolilor, reductonelor i a unor reacii de oxidare enzimatic.

La fierberea mustul cu hamei cele mai utilizate cazane sunt cele nclzite cu aburi. Presiunea aburului este de obicei de 2-3 atm (suprapresiune), adic aburul are o temperatur de 133-143C n mantaua cazanului. nclzirea se realizeaz printr-o manta aezat n partea de jos a cazanului.

Hameiul se poate aduga la fierbere n 1, 2, 3 sau chiar mai multe poriuni, primele servind pentru amreal, iar ultimele n special pentru arom. Trebuie s se evite adugarea trzie a unor poriuni mai mari de hamei, ceea ce nseamn risip de substane amare i obinerea unor beri cu o stabilitate gustativ mai redus.

Modificrile fizico-chimice care au loc n timpul pregtirii mustului pentru fermentareCele mai importante fenomene care au loc n timpul pregtirii mustului pentru fermentare sunt: rcirea, formarea trubului la cald, formarea trubului la rece, concentrarea mustului i aerarea mustului.

Rcirea mustuluiRcirea se face de la o temperatur apropiat de cea de fierbere i pn la temperatura de nsmnare cu drojdie (6-7C n cazul fermentaiei inferioare i 12-18C n cazul fermentaiei superioare) printr-o zon de temperaturi de 20-50C, favorabil pentru infecia cu diferite microorganisme. Mustul de bere, aproape steril n urma fierberii cu hamei, se raceste in schimkbatoare de caldura cu plc), care asigur o rcire rapid, evitndu-se i contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii slbatice, duntoare.

Formarea trubului la cald sau fierbinte. Trubul se produce n timpul fierberii mustului cu hamei ca urmare a coagulrii proteinelor sub aciunea cldurii i a polifenolilor din hamei. Trubul la cald este format din particule grosiere cu dimensiunea de 30-80 m care pot fi separate mai uor din must prin sedimentare sau filtrare. Separarea trubului la cald din must, nainte de fermentare, trebuie s fie ct mai complet, pentru a se evita impurificarea drojdiei i nrutirea proceselor de depunere ce au loc la fermentare, care au drept urmare obinerea unor beri de culoare mai nchis, cu gust amar neplcut de trub i spumare insuficient. Trubul la cald se separ utiliznd urmtoarele aparate: cazanul de sedimentare, centrifugele, ciclonul de depunere a trubului la cald, denumit i Whirlpool (Rotapool),

Formarea trubului la receAre loc n timpul rcirii mustului fiert cu hamei ncepnd de la temperatura de 55-70C i pn la cea de nsmnare cu drojdie. Trubul la rece este format din particule mult mai fine, cu dimensiuni de 0,5-1m i cu o mas specific mai sczut ca cea a trubului la cald.

Concentrarea mustuluin cadrul sistemelor nchise de tratare a mustului pierderile prin evaporare de ap nu depesc 2%, astfel nct concentrarea mustului este de numai 0,1-0,2% extract. Datorit apelor de splare a borhotului de hamei i a apei folosite pentru splarea utilajelor poate avea loc chiar o scdere a extractului primitiv cu circa 0,2%.

Aerarea mustuluiPentru a asigura o desfurare normal a fermentaiei este necesar aerarea mustului pn la un coninut optim de oxigen de 7-8 mg/l. Aerul se introduce de obicei n must cu ajutorul unor bujii poroase cu dimensiunea porilor de circa 5, care asigur o distribuire fin a aerului n must. n unele cazuri se folosesc plcue metalice prin care trece aerul fin distribuit. Aceste dispozitive se amplaseaz dup rcitorul cu plci, aerul i mustul circulnd n contracurent pentru ca dizolvarea oxigenului n must s fie ct mai bun. Pentru a se evita infectarea mustului este necesar ca aerul insuflat s fie n prealabil filtrat sterilizant.