4.4.3.3. Fermentaţia rece cu maturaţie accelerată într-un vas

cilindro-conic În acest proces, adaosul drojdiei

se face la 6-7ºC, iar apoi temperatura se ridică la 8-9ºC. În acest proces, această temperatură maximă este menţinută iar berea este transferată la rezervorul cilindro-conic la aceeaşi temperatură (fig. 4.4.9.).

Fig. 4.4.9 Fermentaţie rece cu maturaţie forţată într-un vas cilindro-conic

În timpul transferului, se adaugă cca. 10% bere tânără în faza de spumă scăzută la berea verde.Ca rezultat se obţine o drojdie activă de fermentaţie viguroasă în bere, care reduce apoi cantitatea de diacetil încă prezent până sub valoarea pragului limită. După aceea se răceşte la temperatura de depozitare de -1ºC şi păstrată la această temperatură timp de o săptămână. Când se ajunge la atenuarea finală, care trebuie să fie cât mai apropiată de atenuarea limită, drojdia trebuie să fie îndepărtată la un interval de 2-4 zile, ultima îndepărtare fiind înainte de filtrare.

4.4.3.4. Fermentaţia caldă fără presiune-maturaţia receÎn căutarea căilor de accelerare a

fermentaţiei se porneşte de la faptul că toate procesele de fermentaţie şi maturaţie decurg mai repede la temperaturi mai ridicate.

Astfel dacă adaosul drojdiei se face la 8ºC, iar temperatura se ridică la 12-14ºC (fig. 4.50.), se formează mai mult diacetil dar este îndepărtat mai repede şi mai complet.

Fig. 4.5.0. Fermentaţia caldă fără presiune - maturaţie rece Numai după ce a fost îndepărtat diacetilul, berea se răceşte la temperatura de depozitare de -1ºC şi faza de depozitare la rece este continuată pentru timp de o săptămână. Procesul durează 17-20 zile şi poate fi de asemenea realizat într-o pivniţă convenţională. Avantajele procesului sunt:

atenuarea finală este atinsă foarte rapid

diacetilul este rapid şi sigur îndepărtat

berea produsă în acest mod are o calitate foarte bună

Procesul a fost utilizat cu succes ca o fermentaţie la presiune.

4.4.3.5. Fermentaţia sub presiune

Dacă se lasă temperatura să crească mai mult, de exemplu peste 20* C, atunci se formează mai multe produse secundare de fermentaţie. Acest lucru se întâmplă fără restricţie până când formarea de diacetil suplimentar şi alte produse secundare este limitată de presiune ( fig. 4.5.1). Aceasta presupune, desigur, că vasele sub presiune sunt disponibile /autorizate pentru folosirea la presiunea cerută.

Fig. 4.5.1 Fermentaţia sub presiune La o atenuare de cca. 50%,

presiunea aplicată este ridicată până la contrapresiunea calculată dorită. Această presiune este menţinută până la sfârşitul fazei de maturaţie şi apoi este redusă până la contrapresiunea adecvată pentru temperatura de depozitare. După răcire în ziua 9-10, are loc din nou o fază de depozitare la rece la -1ºC timp de cca. o săptămână.

Procesul total decurge în 17-20 zile.

4.4.3.6. Fermentaţia rece-maturaţia caldă

Fermentaţia caldă produce întotdeauna o cantitate mare de produse secundare de fermentaţie. În cazul fermentaţiei la rece şi maturaţie caldă există avantajul că se formează produse secundare mai puţine şi acestea pot fi îndepărtate uşor în timpul maturaţiei la cald ( fig. 4.5.2).

Fig. 4.52 Fermentaţia rece-maturaţia caldă.

Gesant diacetyl= total diacetilÎn cazul fermentaţiei primare la

rece cu maturaţie integrată, fermentaţia este realizată la 8-9ºC până la o

atenuare în vasul de fermentaţie de cca. 50%, apoi se ridică temperatura la 12-13*C. După o fază de maturaţie cu controlul diacetilului îndepărtat, berea este transferată şi depozitată la rece timp de o săptămână, sau este răcită în rezervor la -1ºC şi depozitată la rece (procesul cu un rezervor). Cu o suprapresiune de 1 bar, este posibil să se obţină un conţinut de CO2 de 5,4-5,6 g/l fără carbonatare. Acest proces poate fi realizat de asemenea într-o pivniţă convenţională de depozitare.

Procesul total durează cca. 20 zile.

4.4.3.7.Fermentaţia primară rece cu maturaţie programată

Această procedură aşa-numită „9/20” este considerabil mai scumpă. Fermentaţia primară are loc de asemenea la 8-10ºC şi continuă până la atenuarea aproape completă (fig. 4.53).

Fig. 4.53 Fermentaţia rece - cu maturaţie programată

Berea tânără, cu adaos de 10% bere în fază de spumă redusă, este apoi încălzită cu un schimbător de căldură la 20ºC şi menţinută la această temperatură timp de 1,5-2 zile cu urmărirea îndepărtării diacetilului. Berea este apoi răcită la o temperatură de depozitare de – 1ºC şi păstrată rece pentru încă o săptămână. Este recomandabil să se îndepărteze berea de la fermentaţia primară înainte de atingerea atenuării finale, cu alte cuvinte înainte de adaosul de „kransen” (berea în fază de spumă redusă). Pentru aceasta, cel mai bine este să se utilizeze centrifuga, dar după aceea trebuie utilizat CO2 pentru prevenirea accesului aerului. Procesul decurge cu 20 zile şi se caracterizează în special prin următoarele proprietăţi:

maturaţia este scurtată la 2-3 zile faza întreagă de maturaţie şi de

depozitare la rece durează 10-12 zile

este importantă separarea sigură a drojdiei după maturaţie

4.4.3.8. Fermentaţia primară caldă cu maturaţie normală

sau forţatăS-a arătat mai sus că este posibil să

se scurteze considerabil perioada de fermentaţie dacă este crescută temperatura.

Totuşi, în acest mod au loc o serie de modificări după cum urmează:

cantitatea de produse secundare de fermentaţie este crescută

la creşterea temperaturii, berea are tendinţa să-şi dezvolte o aromă aspră, de floare

spuma şi stabilitatea coloidală sunt în general mai proaste

Avantajele sunt: timpul de fermentaţie poate fi

redus la 4 zile aceasta conduce la o creştere

substanţială a capacităţiiDe obicei se procedează la realizarea

fermentaţiei la cald împreună cu adaosul de „kransen” (bere tânără în fază de spumă redusă) şi folosirea maturaţiei în condiţii speciale .

4.4.4.Colectarea şi depozitarea drojdiei

Diferit de situaţia cu fermentaţie convenţională, drojdia este în acest caz îndepărtată din con înainte ca berea să fie transferată. Drojdia este colectată de mai multe ori la intervale scurte de timp (vezi figurile de la modelele de fermentaţie - săgeţile mici indicatoare). Drojdia nu trebuie colectată prea târziu. În special drojdiile din fermentaţia superioară sunt foarte sensibile la concentraţiile crescute de CO2. Se colectează o cantitate de drojdie de cca. 3 ori mai mult decât cantitatea adăugată.

De bază, drojdia trebuie să fie utilizată din nou pentru adăugare cât mai repede posibil. Pentru activarea proceselor metabolice, drojdia trebuie aerată 2-3 ore înainte de adăugare. Drojdia este apoi pregătită pentru readăugare.

Spălarea şi trecerea prin sită a drojdiei slăbesc drojdia şi introduc un risc

de infecţie microbiologică. De aceea, se vor evita pe cât posibil . Dacă drojdia este depozitată numai 2-3 ore, nu este necesară răcire, dar în cazul creşterii duratei de depozitare, răcirea devine mai importantă. Metabolismul drojdiei continuă, chiar mai puţin activ. În pauzele dintre şarje drojdia trebuie păstrată la 0*C sub extract rezidual care conţine bere sau sub apă.

Pentru depozitare mai lungă, drojdia trebuie presată şi păstrată la rece.

Când drojdia este pusă din nou în must după depozitare, are loc un şoc de excreţie astfel încât în primele 1-2 ore ale fermentaţiei drojdia secretă aminoacizi şi nucleotide precum şi alte celule folositoare din conţinut care pot afecta aroma berii.

4.4.5. Proprietăţile berii înainte de filtrare

După îndepărtarea drojdiei, berea este trimisă din rezervorul de depozitare la filtrare. Berea în acest stadiu trebuie să fie coloidală şi trebuie să aibă următoarele proprietăţi:

temperatura între 0 şi -10C (după o săptămână de depozitare la -1 până la -20C)

conţinutul de CO2 fără carbonatare cel puţin 0,50%, celule moarte nu mai mult de 5%

pH - ul între 4,2-4,4, maximum 4,6 concentraţia drojdiei 2 milioane

celule/ml, max. 5 milioane /ml diacetil max. 0,10 mg/l conţinutul de oxigen 0 mg/l

4.4.6. Recuperarea berii din drojdieLa fundul rezervorului se sedimentează drojdie rămasă în rezervorul de depozitare după extragerea berii. În mod normal, acest sediment mai conţine bere (berea de la fundul rezervorului). Dintr-un hectolitru de bere se obţin 3 litri de drojdie recoltată+bere, sau, altfel spus, cantitatea depusă este de 1,5-2% din volumul berii. Berea de la fundul vasului nu este de cea mai

bună calitate. Ea are un pH mai ridicat, conţine mai mult azot aminic şi mai mulţi alcooli superiori, cantitatea acestora fiind cu atât mai mare cu cât berea de la fundul rezervorului este în contact cu drojdia, deoarece procesele de degradare au deja loc în celulele de drojdie.Berea recuperată este combinată cu bere din rezervor. Această bere, care conţine deja ceva produs de autoliză, trebuie adăugată cât mai repede posibil, cu alte cuvinte la începutul fermentaţiei. Drojdia prezentă în mustul de fermentaţie preia rapid produsele metabolice din procesul de autoliză şi utilizarea lor accelerată duce la o viteză mai mare de fermentaţie şi îmbunătăţirea creşterii drojdiei.Circa 1% din totalul producţiei poate fi recuperat din drojdia sedimentată. Există mai multe căi pentru a realiza acest lucru.

4.4.6.1. Presarea drojdieiDrojdia este trimisă într-un filtru presă cu camere iar berea este filtrată prin ţesătură din polipropilenă –fig. 4.54.

Fig. 4.54 Filtru presă cu camere-principiul

1. plăcile camerei cu canale de ieşire

2. ţesături filtranteEinlanf= intrare; ablanf= ieşire

Printr-o presiune de 4-6 bari (60-90 psi) şi în final 15-18 bari (220-270 psi), turta de filtrare din drojdie este presată până la uscare şi după desfacerea presei, poate fi evacuată şi vândută ca produs.Presiunea crescută duce la dezavantaje ale acestui proces, care se datorează unui pH crescut şi cantităţilor mai mari de compuşi proteinici şi acizi nucleici, care sunt de semnalat în special când drojdia este depozitată în prealabil un timp mai îndelungat la temperatură mai ridicată. De aceea, regula este: presarea să se facă imediat după sedimentarea drojdiei.

Este de asemenea posibil să se adauge această bere înapoi, filtrată şi pasteurizată, la un must care a început să fermenteze. Componentele secretate de drojdie sunt apoi preluate de drojdie şi utilizate. În acest fel se evită orice reducere a calităţii berii finite.

4.4.6.2.Separarea drojdieiO altă metodă, fără şocuri, de

recuperare a berii de la fundul rezervoarelor implică folosirea separatorilor( fig. 4.55)

Fig. 4.55.Separarea drojdiei(1)rezervor de circulaţie, (2)separator de prelimpezire, (3)separator de limpezire de mare performanţă, (4)răcitor cu plăci, (5)pompă de dozare a drojdiei, (6)pompă.Drojdie de sedimentareBere de sedimentare cu conţinut de drojdie pentru preluare O cantitate predeterminată de apă degazată este introdusă într-un rezervor de recirculaţie(1) şi trimisă printr-o pompă(6) la o pompă de dozare a drojdiei (5) prin care drojdia de la fundul rezervorului de colectare a drojdiei este amestecată cu apă. Cea mai mare parte din drojdie este imediat separată în separatorul de prelimpezire (2), iar berea de la fundul rezervorului, diluată acum cu apă, este trimisă înapoi la rezervorul de recirculaţie. Acest proces este repetat cu diluţie continuă a berii şi îndepărtare extinsă a berii.Apoi se face o comutare la separatorul de limpezire de mare performanţă(3) şi berea este eliberată de toate celulele de drojdie. Berea care a fost diluată în mare măsură în acest mod poate fi utilizată, de exemplu, pentru producerea de bere fără alcool.

4.4,6.3.Filtrarea cu membrană a drojdiei

Filtrele cu membrană(vezi cap. 4.5.1.2 şi 4.5.2.6.) sunt filtre în care debitul de lichid nu curge în unghiuri drepte prin filtru, ci trece printr-o membrană care conţine pori fini ce permit ca numai berea lichidă să

difuzeze prin membrană, în timp ce drojdia continuă să se separe. Timpul de filtrare este numit filtrare cu curgere transversală. Ea nu necesită material auxiliar de filtrare şi se foloseşte tot mai mult pentru recuperarea berii din drojdie,în condiţiile unei dimensionări corespunzătoare pot fi obţinute rezultate financiare bune şi o calitate adecvată pentru berea recuperată.

4.4.7. Curăţirea vaselor cilindro-coniceVasele sunt curăţite prin echipamentul de curăţire CIP. „Curăţirea standard” tradiţională prin sistemul CIP constă în:

preclătirea cu apă rece clătirea cu soluţie fierbinte de sodă

caustică (1-2%), care conţine aditivi

clătirea cu soluţie caustică fierbinte, cu răcire simultană, cu răcire intermediară cu apă

curăţirea cu acid azotic (1-2%), care conţine aditivi

clătirea cu apă rece clătirea cu agent de dezinfectare

(acid peracetic)Detaliile sunt discutate mai detailat în cap. 6.4.

Curăţirea şi sterilizarea vaselor mari este foarte scumpă şi de aceea este de interes reducerea acestor costuri.

În acest sens:- se va încerca să nu se utilizeze

dezinfectanţi, dacă este posibil- dacă este posibil, nu se vor utiliza

substanţe caustice la fiecare curăţire- concentraţia agentului de curăţire

este redusă la 0,5-0,6%, iar temperatura este crescută pentru un rezultat mai bun; fiecare grad C duce la o economie

- apa caldă disponibilă în exces este folosită la curăţirea rezervoarelor.

Când se foloseşte soluţia caustică pentru curăţire, este necesar să se verifice că CO2 a fost îndepărtat din rezervor, deoarece în caz contrar, ca urmare a reacţiilor de mai jos, rezultă o serie de substanţe care precipită şi pot bloca circuitele. O atmosferă lipsită de CO2 este o condiţie preliminară pentru curăţirea alcalină a rezervorului.

2NaOH +CO2 =Na2CO3(sodă) +H2Osau NaOH +CO2 =NaHCO3( carbonat acid de sodiu, insolubil).Deşi curăţirea alcalină este cea mai eficientă, acelaşi efect de curăţire se obţine şi prin încălzirea la 350C cu soluţii acide.Avantajul curăţirii acide este că bioxidul de carbon nu trebuie să fie îndepărtat, deoarece el nu reacţionează cu agenţii de curăţire acizi.Folosirea soluţiilor de curăţire calde şi fierbinţi înseamnă că trebuie urmărită presiunea. La încălzirea rezervoarelor cu apă fierbinte, presiunea creşte şi poate depăşi limita permisă. Dacă presiunea din rezervor este menţinută şi controlată, ea se reduce din nou după răcire la valoarea iniţială. Oricum, pentru siguranţă, în multe fabrici de bere se face curăţirea rezervoarelor cu soluţii reci sau la temperatură scăzută( până la 300C).Cu timpul în fiecare rezervor apar depuneri pe pereţi. Este vorba de o creştere continuă a stratului poros de depunere care, datorită structurii sale poroase, oferă un loc de dezvoltare a microorganismelor şi favorizează astfel contaminările. Aceste depuneri rezultate din bere trebuie evitate. Ale se îndepărtează cu soluţie de acid azotic 0,5-1,0%, sau acid fosforic, sau cu ajutorul aditivilor din agentul de curăţire (detergent).Multe fabrici de bere dirijează soluţia de curăţire înapoi într-un rezervor de depozitare. Ultima apă de curăţire este păstrată ca apă de depozitare şi este folosită pentru clătirea preliminară în ciclul următor de curăţire. Apoi se poate îndepărta prin scurgere. În prezent, în multe fabrici de bere se folosesc soluţii caustice şi acide într-un mod similar, astfel încât ele sunt reutilizate pentru curăţirea preliminară iar soluţiile rezultate sunt evacuate la canal. Curăţirea principală se face cu o soluţie proaspătă (vezi cap. 6.4.).Îndepărtarea completă a ultimului reziduu caustic trebuie, datorită mărimii vaselor să se facă prin mai multe clătiri. Este

important să se facă o verificare microbiologică amănunţită a rezervorului curăţit în ceea ce priveşte contaminările (vezi cap. 8.3.). dacă sunt prezente contaminări, se vor lua măsuri pentru curăţire şi sterilizare.

4.4.8. Recuperare CO2 În cap. 4.3.1.2. s-a arătat că în timpul

fermentaţiei primare într-o pivniţă convenţională de fermentaţie se produc cca. 4 kg CO2. care constituie o problemă, deoarece CO2 este o substanţă dăunătoare pentru respiraţie care trebuie îndepărtată. Pe de altă parte, se cumpără CO2scump în fabricile de bere, care este necesar pentru:

contrapresiune în rezervoarele de depozitare şi presiune pentru golirea lor =0,35-0,5 kg CO2/hl

contrapresiune la filtrul presă şi presiune pentru golirea lui=0,40-0,50 kg / hl

rezervorul sub presiune =0,30-0,50 kg CO2/hl

contrapresiunea la dispozitivul de îmbuteliere, fără preevacuare =0,18-0,22 kg CO2/hl

contrapresiunea la dispozitivul de îmbuteliere, cu preevacuare=0,35-0,40 kg CO2/hl

dispozitiv de umplere keguri cu contrapresiune=0,90-1,10 kg CO2/hl

dispozitiv de umplere cutii= 0,60-0,80 kg CO2/hl

reglarea carbonatării=0,10-0,20 kg CO2/hl

carbonatarea totală=0,50-0,70 kg CO2/hl

autocisterne=0,30-0,50kg CO2/hl distribuţii/repartiţii =0,20-0,50 kg

CO2/hl băuturi răcoritoare(nealcoolizate)

=0,60-0,70 kg CO2/hlExistă o cantitate mare de CO2 necesară, dar multe din date sunt alternative, adică una înlocuieşte pe alta. Prin carbonatare (vezi cap. 4.7.)se înţelege adaosul de CO2 în bere pentru a se ajunge la conţinutul dorit de CO2.În total se poate calcula un necesar de 1,8-2,0 kg de CO2/hl de bere.

Când fermentarea şi maturarea are loc într-un vas cilindro-conic, CO2rezultă într-o formă concentrată şi poate fi uşor îndepărtat şi colectat. Desigur, nu se poate presupune că CO2va fi colectat fără pierderi, dar în practică se admite că se pot colecta cca. 2,0kg CO2 pentru un hl de bere. Aceasta corespunde aproximativ la necesităţile proprii ale fabricii de bere.Multe fabrici de bere cu vase cilindro-conice îşi asigură astfel necesităţile lor proprii de CO2 prin secţia de recuperare a acestui produs gazos. O secţie de recuperare a CO2 (fig. 4.56), constă în primul rând dintr-un separator de spumă în care particulele de spumă antrenate sunt îndepărtate în timp ce gazul se colectează într-un recipient mare de CO2

gazos. Recipientul este desigur mai plin luni dimineaţa , iar în timpul săptămânii conţinutul de gaz scade. Recipientul pentru gaz este vasul tampon necesar coletării gazului. În schimbul de gaz , CO2 este eliberat de impurităţile solubile în apă. Un compresor absoarbe gazul şi îl comprimă în două faze la presiunea de lichefiere 18-22 bari (270-330 psi). Deoarece gazul devine foarte fierbinte în această situaţie, el trebuie răcit din nou într-un răcitor cuplat la compresor. În turnurile de uscare care urmează, folosite alternativ, este îndepărtată umiditatea care mai există în CO2.pentru aceasta se foloseşte în special ca mediu aluminiu activat. În filtrele cu carbon activ care urmează , utilizate alternativ, sunt absorbiţi compuşii aromaţi nedoriţi care încă mai sunt prezenţi. În agregatul de lichefiere, CO2 comprimat condensează la temperatura scăzută produsă de utilajele de răcire. Lichidul este apoi stocat în rezervorul de stocare a CO2, de unde poate fi dirijat conform necesităţilor de utilizare.

4.4.9. Drojdia imobilizată

Mult timp a existat o dorinţă de a face drojdia imobilă prin legarea de un suport purtător. Folosirea drojdiei imobilizate prezintă mare interes pentru producătorii de bere. Fermentaţia ia un timp scurt, dar drojdia poate fi utilizată timp îndelungat. Datorită mărimii mici a coloniilor de drojdie întregul proces este mult redus ca dimensiuni. Un factor decisiv este, în primul rând, imobilizarea drojdiei pe un material suport macroporos. Un material adecvat în acest sens este sticla sinterizată ,macroporoasă „Siran” (Schott Engineering, Mainz). Ea este fabricată prin amestecarea sticlei sub formă de pulbere cu sare şi sinterizarea amestecului (prin ardere).După ace ea, sarea solubilă este îndepărtată prin spălare astfel încât, în funcţie de cantitatea de sare şi mărimea granulelor, pot fi obţinute particule cu volume foarte diferite ale porilor . Fig. 4.57, arată o asemenea particulă sferică de „Siran” cu un diametru de 1-2 mm şi pori de 60-300μm.

Fig. 4.57 –particula de „Siran”Dacă porii sunt mai mari, ei se ramifică şi asigură loc pentru depunerea drojdiei. Drojdia se depune pe materialul suport, dar nu fiecare sortiment de drojdie este capabilă să se depună permanent prin secretarea substanţelor necesare pentru aderenţă. Oricum, după ce a fost imobilizată (fig. 4.58), drojdia poate funcţiona un timp îndelungat fără să trebuiască să fie înlocuită. Există un echilibru constant între cantitatea de celule de drojdie spălate cu mediu şi celulele noi care cresc pe suport. Dacă este necesar, este posibil să se spele drojdia de pe suport cu chimicale adecvate şi să se utilizeze suportul din nou după utilizare.

Fig. 4.58-celule de drojdie imobilizată într-o particulă de „Siran”

Drojdiile imobilizate sunt utilizate sunt utilizate în primul rând pentru producţia de bere fără alcool. Folosirea drojdiei imobilizate oferă în continuare posibilităţi multiple în perspectivă pentru următorii ani.

4.5. Filtrarea beriiFiltrarea este un proces de

separare în care celulele de drojdie şi alte materiale generatoare de turbulenţă încă prezente în bere, sunt îndepărtate din produsul finit. În acelaşi timp, sunt îndepărtate substanţele care ar putea, în decursul următoarelor săptămâni sau luni, să precipite ca atare şi să facă berea tulbure.Scopul filtrării este să se obţină o bere suficient de stabilă, ca să nu apară schimbări vizibile pe timp lung şi să arate la fel ca şi atunci când a fost fabricată.

4.5.1 Metode alternative de filtrare

Filtrarea este un proces în care un lichid tulbure (nefiltrat) este separat printr-un filtru într-un filtrat limpede şi un reziduu filtrat sau turte de filtrare. Forţa de acţionare în acest scop este o diferenţă de presiune între intrarea şi ieşirea filtrului. Presiunea de intrare este întotdeauna mai mare decât presiunea de ieşire. Cu cât este mai mare diferenţa de presiune, cu atât mai mare este rezistenţa pe care filtrul o opune filtrării. Ea creşte semnificativ la sfârşitul filtrării.

4.5.1.1. Mecanismele de separareEste făcută o distincţie între

următoarele mecanisme de separare: Fig. 4.59 Mecanisme de filtrare

(1) Filtrarea pe suprafaţă, (2)filtrarea în adâncime (particulele sunt reţinute mecanic),(3) filtrarea în adâncime cu absorbţia particulelor

Sortarea sau filtrarea pe suprafaţă (1). Particulele nu pot trece prin porii mediului de filtrare şi sunt reţinute într-un strat care devine tot mai gros. Filtrarea devine tot mai fină, dar volumul de trecere scade continuu. Filtrarea cu curgere transversală aparţine acestui tip de filtrare. Ea va fi discutată în detaliu ulterior.

Filtrarea în adâncime. Din ce în ce mai mult sunt utilizate medii de separare formate din materiale foarte

poroase şi ca urmare a suprafeţei foarte mari şi a structurii tip labirint forţează lichidul să treacă printr-un traseu foarte cotit/şerpuit.

Particulele sunt prin aceasta reţinute printr-un efect mecanic de sortare datorită mărimii lor. Ele blochează treptat porii (2)şi prin aceasta scade debitul de curgere prin filtru, sau

Particulele fine sunt fixate prin absorbţie (3).Această adsorbţie are loc datorită diferenţelor de încărcare electrică între filtru şi materialul reţinut. Efectele de sortare (trecere prin sită) şi adsorbţie au loc de obicei împreună.

4.5.1.2. FiltreleFiltrele includ:

- Site de toate felurile, de ex. site de metal, site cu fantă sau dispunere paralelă a traseelor de trecere, site în filtru lumânare.

- Ţesături din metal sau material textil. Dintre acestea , ţesăturile metalice sunt mai uşor de curăţat şi sterilizat, iar ţesăturile textile moderne, de ex. pe bază de polipropilenă, sunt în multe poziţii de valoare cel puţin egală (vezi filtrul pentru decoctul de malţ). Ele nu se utilizează totuşi pentru filtrarea berii pentru că nu pot fi sterilizate atât de bine. - Straturile/păturile filtrante făcute din celuloză, bumbac, kieselguhr, perlit, fibre de sticlă sau alte materiale (azbest, care totuşi nu se mai utilizează datorită efectului dăunător asupra sănătăţii). Straturile filtrante sunt acum utilizate pe scară largă şi sunt disponibile pentru diferite limite de filtrare. Cu cât este mai jos limita de separare, cu atât este mai fină separarea. - Straturi de umplutură, de ex. filtre cu prundiş mărunt pentru apă sau materiale pulverulente folosite ca pături preliminare de acoperire pentru straturile de filtrare. - corpuri poroase, ca de ex. metale sinterizate sau foiţe de metal pentru pulverizarea aerului şi extinderea debitului . - Membrane: ele sunt făcute din poliuretan, poliacrilat, poliamidă, poletilenă, policarbonat, acetat de celuloză şi alte substanţe. Membranele

sunt foarte subţiri (0,02-1 μm) şi de aceea sunt aplicate pe straturi suport cu pori mari ca să nu se rupă. Ele sunt fabricate prin impregnare, pulverizare sau depunere. Porii ca atare sunt făcuţi:

° Prin săruri de incorporare care ulterior se dizolvă din nou pentru a forma pori, sau

o Prin corodare/gravareÎn prezent membranele pot fi făcute cu orice mărime a porilor (fig. 4.60), putându-se filtra astfel materiale cu orice mărime moleculară aleasă.Fig. 4.60. Membrane filtrante

a) membrană din ester celulozic (x1000)

b) membrană din polivinildiflucerură (x1000)

c) membrană din polisulfură (x1000)d) membrană din polisulfură

(x10000)Deoarece aceste filtre conţin pori foarte fini, se vorbeşte despre:

-microfiltre, unde domeniul este de ordinul μm (10-1-102 μm) - ultrafiltre sau nanofiltre unde domeniul este de ordinul μm (10-3 -10-1 μm).Fig. 4.61 arată domeniile de mărime ale particulelor şi porilor de filtrare. Trebuie reţinut că fiecare sector acoperă un domeniu care este doar o zecime din sectorul din dreptul său. Astfel aceste membrane conţin pori foarte fini.

Fig. 4.61 Particulele şi domeniile de mărime ale porilor filtrului

Desigur, berea nu poate să treacă, precum în filtrarea statică, în unghiuri drepte prin aceste straturi subţiri deoarece:- membrana se acoperă repede cu un strat la suprafaţă- diferenţa de presiune ar duce la ruperea acestei membrane subţiri. În consecinţă, bere este trecută şi o spală continuu, astfel încât se poate forma un strat foarte limitat. Microorganismele şi impurităţile rămân în spate ca material reţinut sau nefiltrat în timp ce materialul permeabil sau filtratul trece prin porii membranei.

Acest tip de filtrare este numită transversală.Deoarece numai o parte a lichidului trece prin găurile din membrană şi o porţiune foarte mare curge de-a lungul membranei, este necesară o suprafaţă foarte mare a membranei. Pentru a evita suprafeţe mai mari ale filtrului, membranele se dispun înfăşurate. Pentru aceasta, se utilizează două membrane aplicate pe un material poros ca suport de cca. 0,7 mm, lipite pe trei laturi, cu un strat intermediar de 0,5 mm pentru distanţare, rulate împreună. O astfel de combinaţie rulată de membrane, material suport şi un strat intermediar se numeşte modul răsucit în spirală (fig. 4.62).

Fig. 4.62 Modulul răsucit în spirală (principiul ) (1) membrană, (2) material suport poros, (3)strat intermediar de distanţare prin care circulă lichidul nefiltrat, (4)ieşire filtrat, (5)intrare filtrat.Pentru a creşte capacitatea filtrului, trebuie conectate în paralel mai multe asemenea module. Un agregat de filtrare microflow ( fig. 4.63) este format dintr-o serie de asemenea module.

Fig. 4.63 Agregat de filtrare microflow (curgere micro) Un tip special este membrana cu fibre tubulare. Membranele au peretele gros de 10-25μm, un diametru de 50-200μm şi o lungime de până la 3 metri. Fibrele tubulare pot fi utilizate numai cu lichide complet curate, deoarece ele se blochează uşor. Fibrele tubulare vor fi luate din nou în consideraţie la descrierea procesului de dializă pentru producerea berii fără alcool. Modulele de fibre tubulare, care pot fi liniare sau în formă de U, fac posibil să se asigure 20.000 m2 de suprafaţă de membrană/m3

de spaţiu.În locul membranelor se utilizează adesea materiale ceramice cu canale foarte fine pentru microfiltrare (fig.4.64). În cazul modulului cu canale multiple arătat se poate vedea că fiecare canal este înconjurat de material ceramic care

conţine pori foarte mici iar de fineţea lor depinde, normal, fineţea de filtrare.Folosind o legătură în paralel de mai multe elemente şi module pot fi obţinute capacităţi mari.Cu toate acestea, trebuie subliniat că prin filtrarea cu curgere transversală numai o mică parte din lichid este filtrat prin membrană iar materialul reţinut, îmbogăţit în material care cauzează turbulenţă, trebuie să fie recirculat în mod repetat pentru a se obţine rezultate bune la filtrare (vezi cap. 4.5.2.6).

4.5.1.3 Materiale filtranteMaterialele filtrante sunt substanţe

pulverulente, precum kiselgurul sau perlitul, care sunt dispuse la un filtru (ţesătură sau strat) şi ca rezultat al formei şi dispunerii lor fac posibilă filtrarea. Materialele filtrante nu pot fi utilizate fără un filtru suport.Materialele filtrante utilizate în fabricile de bere sunt :- kiselgurul pentru filtrarea berii şi- perlitul pentru filtrarea mustului.

4,5.1.3.1 Kieselguhr Kieselgurul este termenul utilizat

pentru materialele fosile din diatomit (alge unicelulare conţinând bioxid de siliciu SiO2) din care există mai mult de 15.000 tipuri în mare. Ele au trăit de milioane de ani în mări izolate sau alte zone maritime în număr foarte mare, astfel încât în decursul timpului fosilele lor au format un strat gros la fundul mării. Ca urmare a mişcărilor de la suprafaţă pământului, aceste depuneri cu înălţimea de mai mulţi metri au fost aduse la suprafaţă. Cele mai mari depuneri există în California. Germania are depozitele de kieselghur în regiunea Lϋneburg Heath. În funcţie de prelucrarea lor, există trei grupe de kieselgururi :- kiselguhruri uscate : pentru producerea lor, materialul este uscat la cca. 300ºC şi apoi măcinat. În acest mod sunt produse aşa numitele kieselgururi fine (fig.4.65) Fig. 4. 65 Kieselgur fin (x 1000)

- kieselgururi arse şi calcinate : Pentru obţinerea lor, materia primă este încălzită în sobe rotative mari la temperatura de 600-800ºC şi apoi sortată. În acest fel se obţin, funcţie de temperatura de combustie şi dimensiunile ochiurilor de sortare, kieselgururi fine şi medii.- kieselgururi arse cu un aditiv pe flux : Acestea sunt produse prin recombustia la 1000ºC a kieselgururilor deja arse cu adaos de CaCO3 sau alt aditiv pe flux şi astfel scheletele diatomitice sunt cimentate împreună în structuri mari care sunt cernute pentru acoperire preliminară. În acest fel sunt formate kieselgururile grosiere (fig.4.66). Fig. 4.66 Kieselgur grosier (x 1000).În esenţă, viteza de filtrare depinde de fineţea kiselgurului. Cu cât este mai fin kiselgurul, cu atât mai bine are loc limpezirea, dar în acelaşi timp viteza de filtrare este mai mică. Kieselgururile grosiere pe de altă parte filtrează mai rapid dar nu filtrează atât de complet. Cantitatea trecută şi gradul de limpezire sunt deci invers proporţionale, după cum se vede din tabelul de mai jos :

Tipul de kieselghur

Rata de curgere relativă

Limpezirea relativă

Pentru filtrarea berii

Filter-Cel 100 100 Kieselguhr fin

Celit 577 şi 505

115 98

Standard Super-Cel

213 85

Celit 512 326 76 Kieselguhr mediu

Hyflo Super-Cel

534 58

Celit 503 910 42Celit 535 1269 35Celit 545 1830 32Celit 560 2670 29 Kieselguhr

grosier

O caracteristică importantă pentru utilizarea economică a kieselgurului este densitatea în stare umedă. Prin aceasta se înţelege volumul pe care-l ocupă Kieselgurul sub presiune. Densitatea în

stare umedă este exprimată în g/l. Kieselgururile cu o densitate umedă sub 300g/l sunt cele mai adecvate pentru filtrare. La valori mai mari ale densităţii umede, pentru acelaşi grad de limpezire şi aceeaşi cantitate trecută, este de aşteptat că se utilizează mai mult Kieselgur şi se obţine o creştere a presiunii. Cantitatea de Kieselgur utilizată poate varia între 80-200 g/hl şi de obicei este între 150-180 g/hl. Kieselgurul este foarte scump şi necesită de asemenea costuri pentru evacuarea şi depozitarea materialului uzat (suspensie).

4.5.1.3.2 PerlitulPerlitul este un material de origine

vulcanică şi este format în special din silicat de aluminiu. Perlitul brut este încălzit la 800ºC. Apa conţinută în el se dilată şi duce la umflare şi plesnire. Structurile sticloase care rezultă sunt măcinate (fig. 4.67). Fig. 4.67 Perlit (imagine mărită de1000 de ori).Astfel rezultă un material pulverulent foarte uşor care cântăreşte cu 20-40% mai puţin decât Kieselgurul. La valori scăzute ale Ph-ului, perlitul separă carbonat de calciu şi fier. În consecinţă el poate fi utilizat numai pentru filtrarea mustului cu pH între 5,4-5,5. Cu perlit, viteza de filtrare depinde în mod similar de tipul de filtru.

4.5.2 Tipuri de filtruPentru filtrare în fabricile de bere

se folosesc următoarele tipuri de filtre : - filtre cu material filtrant pulverulent (filtre plane-cu plăci şi rame, filtre lumânare, filtre cu sită, filtre cartuş-cu plăci/discuri) - filtre plane fără material filtrant (filtre cu plăci) - filtre cu camere (ex. filtre pentru plămadă) şi - filtre cu membranăPentru filtrarea berii, în prezent se folosesc aproape numai filtre cu material pulverulent, filtre plane şi filtre cu membrană. Filtrele cu filtrare în masă, care au fost predominante timp de

decenii la filtrarea berii, astăzi sunt rareori folosite. Orice tip de filtru la care filtrarea se realizează în unghiuri drepte faţă de filtru sunt denumite filtre statice sau filtre cu capăt mort.

4.5.2.1 Filtrul cu filtrare în masă

Acest tip de filtru nu se mai utilizează. Totuşi ,va fi descris pe scurt deoarece el a dominat filtrarea berii timp de decenii.În acest filtru berea este trecută printr-o masă de filtrare de cca. 6 cm grosime şi astfel este filtrată (fig. 4.68). Fig. 4.68 Curgerea berii printr-un filtru cu masă de filtrare

(a) Secţiune filtru I(b) Secţiune filtru II(1) Canal pentru bere nefiltrată(2) Canal pentru bere filtrată(3) Orificiu de distribuţie(4) Şanţuri/nişe de distribuţie (5) Suspensie(6) Masa de filtrare

Masa de filtrare este formată din deşeu de bumbac (fibră scurtă compactă), la care a fost adăugat 1% azbest pentru a se obţine o filtrare mai intensă. Chiar înainte de interzicerea utilizării azbestului, acest tip de filtrare a dispărut din industria berii datorită volumului mare de muncă pe care-l implica şi în consecinţă a costurilor foarte ridicate : - după fiecare filtrare filtrul trebuie desfăcut - masa de filtrare trebuie pusă deoparte, spălată şi sterilizată - masa de filtrare trebuie presată din nou pentru a fi pusă din nou în filtru - filtrul trebuie reasamblat din nouÎn plus, există un număr de lucrări suplimentare de executat, care implică un volum mare de forţă de muncă necesară. Chiar la filtrare dublă, stabilitatea berii era necorespunzătoare, astfel încât au fost căutate alte căi pentru a se obţine o bere limpede prin filtrare. În acest sens, s-a impus în timp filtrarea cu material pulverulent.

4.5.2.2 Filtre cu material filtrant pulverulent

În aceste filtre filtrarea are loc printr-un material pulverulent, de obicei Kieselgur sau perlit, care se află în filtru, depus în strat. Depunerea preliminară în strat este necesară deoarece particulele de material filtrant utilizate pentru dozare continuă sunt prea mici pentru a fi reţinute de filtru ca atare. În consecinţă, la filtrarea cu materiale pulverulente trebuie făcută distincţie între :

- depunere preliminară în strat- filtrare

4.5.2.2.1 Depunere preliminară în strat4.5.2.2.1.1 Principiul de bază al depunerii preliminare

Filtrarea cu Kieselgur se face folosind o ţesătură fină din sârmă, cu ochiuri de 70-100 μm sau alt material poros cu găuri mult mai mari decât 2-4μm (particule de diatomee mici). Dacă a fost dozat numai Kieselgur pentru bere, acesta va trece nestingherit prin ţesătură şi berea va deveni chiar mai tulbure ca înainte.4.5.2.2.1.2 Depunerea stratului iniţial şi dozarea continuă

Pentru a obţine un efect perfect de filtrare, turta de filtrare se aplică în trei straturi de acoperire:- stratul de bază, primar sau depunerea preliminarăSe trece prin filtru la o suprapresiune de 2-3 bari apă dozată sau bere filtrată care conţine o suspensie concentrată de Kieselgur grosier. Stratul primar format astfel va preveni antrenarea particulelor fine în filtrat. Acest strat primar formează elementul cel mai important pentru formarea ulterioară a turtei de filtrare şi pentru filtrarea ca atare. Particulele acestui strat primar se sprijină una pe alta şi previn reciproc orice altă curgere (fig. 4.69).Fig. 4.69 Depunerea staturilor de Kieselgur (1)Stratul suport (ţesătură din sârmă, sită din sârmă sau altă ţesătură specială) (2) Prima depunere preliminară cu Kieselgur grosier (3) A doua depunere preliminară

(4) Dozare continuăPentru depunerea primară se utilizează cca. 700-800 g/m2; aceasta este cca. 70% din totalul utilizat la depunerea preliminară.- a doua depunere preliminară sau stratul de siguranţă Acest strat asigură ca şi primul filtrat de după depunerea preliminară să rezulte limpede. Şi acest strat se aplică cu apă degazată sau bere filtrată, dar suspensia este formată dintr-un amestec de Kieselgur mai fin şi mai eficient, astfel încât materialele din tulbureală sunt reţinute şi este prevenită blocarea filtrului. Este foarte important să existe o distribuţie complet uniformă a depunerii pe toată suprafaţa filtrului. Regiunile mai subţiri sau marginile pot cauza neuniformitate a curgerii şi este posibil să treacă material tulbure prin filtru. Stratul total de depunere conţine cca. 1000 g/m2

şi este gros de 1,5-3 mm. Procesul de acoperire durează 10-15 minute.- dozarea continuă Aceasta serveşte la menţinerea permeabilităţii stratului de acoperire preliminară după schimbarea pe o filtrare cu o rată constantă a debitului de curgere volumetric. Această rată constantă de curgere este necesară deoarece şocurile de presiune sau de debit duc la ruperea punţilor formate şi berea poate curge tulbure. Acest lucru trebuie prevenit în orice situaţie.Rata uniformă a creşterii cauzează totuşi o creştere a diferenţei de presiune între debitul de intrare şi cel de ieşire. Este de dorit ca această creştere de presiune să aibă loc lent şi continuu până la un exces de presiune de 2-5 bari în cazul filtrelor plane cu material filtrant pulverulent, respectiv 3-5 bari în cazul filtrelor presă (sub presiune).Această diferenţă de presiune trebuie să aibă o creştere de cel mult 0,2-0,3 bari pe oră (bere filtrabilă în mod normal).Fabricantul va lua decizia în ceea ce priveşte compoziţia amestecului de kieselgur, pe baza experienţei. În mod normal, amestecul dozat continuu este format di 2/3 kieselgur mediu şi 1/3

kieselgur fin. în timpul dozării continue cantitatea de kiselgur folosită este între 60-120 g/hl de bere.

4.5.2.2.1.3 Oxigenul în timpul filtrării

În prima fază a filtrării – prima şi a doua depunere preliminară precum şi începutul dozării continue – prezintă mare importanţă evitarea preluării oxigenului care ar avea drept consecinţă scăderea calităţii berii. La sfârşitul fermentaţiei şi maturaţiei, conţinutul de oxigen a scăzut la 0,0-0,01 mg O2/ l. Este posibil, dar foarte dificil să se menţină această valoare. Dar nu există altă cale pentru îndepărtarea oxigenului care se dizolvă.Aerul intră în principal prin : - introducerea de bule de aer din spaţiile goale incomplet dezaerate- folosirea apei care nu este dezaerată- utilizarea de CO2 care este deja amestecat cu aer- locuri neetanşeDeoarece chiar şi o sutime de mg de O2/l trebuie exclusă, chiar cele mai mici cantităţi de aer joacă un rol important, după cum rezultă din calculul de mai jos :Aerul conţine 23,01% în greutate oxigen = 20,93 % în volum. 1 m3 de aer cântăreşte 1,239 Kg23,01% din această cantitate=0,285Kg= 300 gLa presiunea de 1 bar 1 m3 de aer conţine 300 g O2

1 l de aer conţine 300 mg O2

La 0,5 bari suprapresiune = 1,5 bari, un litru de aer conţine 300 x 1,5 = 450 mg O2.Dacă această cantitate este amestecată apoi în:450 l = 4,5 hl vor conţine 1 mg O2

dizolvat / l4500 l = 45 hl vor conţine 0,1 mg O2

dizolvat / l45000 l = 450 hl vor conţine 0,01 mg O2

dizolvat / lAcest exemplu arată cum chiar o cantitate mică de aer (un litru) este suficientă pentru a creşte conţinutul de

oxigen în bere într-o mărime semnificativă. În consecinţă, pentru aplicarea straturilor de acoperire preliminară trebuie utilizată apă degazată, curată din punct de vedere biologic iar gazul pentru contrapresiune trebuie să fie CO2. Se va arăta că este o problemă să se menţină separat apa şi berea fără pierderi.La sfârşitul filtrării, berea reziduală rămasă trebuie de asemenea tratată cu grijă. Aceasta se referă la tratamentul pentru fracţiunile preliminare şi cele de capăt. Aceste fracţiuni sunt foarte bogate în oxigen şi compoziţia lor coloidală nu mai este normală. De aceea este avantajos să se realizeze filtrarea fără să se mai utilizeze aceste fracţiuni. Fiecare introducere de oxigen în bere în timpul filtrării este mai dăunătoare asupra berii decât dacă se introduce înainte de această fază. Măsurile care urmează fac posibil să se obţină o preluare de oxigen sub 0.01 mg O2 / l de bere în timpul filtrării :- Evitarea extragerii de aer în timpul golirii rezervorului- Îndepărtarea completă a aerului din toate conductele şi containerele cu apă lipsită de oxigen, înaintea începerii şi în timpul filtrării, prin urmărirea continuă a ventilelor de eliberare a aerului- Eliminarea bulelor/ incluziunilor de aer din conducte- Instalarea corectă de conducte cu ventile de eliberare a aerului- Evitarea ştrangulărilor transversale- Folosirea unei presiuni a lichidului suficient de mare înainte de pompa filtrului pentru a preveni scăparea de CO2

şi a preveni intrarea aerului- Folosirea gazului inert ( CO2,N2 ) pentru contrapresiune şi clătirea sistemului conducte - rezervor- dezaerarea suspensiei de kieselgur în vasul de dozare prin gazare cu CO2

- Evitarea fracţiunilor preliminare şi de capăt bogate în oxigen- Folosirea de discuri şi deflectoare pentru berea care intră în rezervoarele sub presiune (rezervoarele de bere

limpede), pentru a evita formarea de vârtejuri şi turbioane la debitul de intrare. 4.5.2.2.1.4 Echipamentul de dozare

Adausul de kieselgur cu apă fără oxigen pentru stratul de depunere preliminar sau cu bere pentru dozarea continuă este realizat în dispozitivul de dozare (fig. 4.70). Fig. 4.70 Echipamentul de dozare (principiul)(1) Recipientul de stocare(2) Agitator cu motor de acţionare(3) Pompă cu depunere rapidă pentru depunere preliminară(4) Pompă de dozare(5) Reglarea dozării(6) Amestecarea suspensiei(7) Vizor cu indicator pentru rata debituluiEchipamentul de dozare este format dintr-un recipient de stocare (1) în care un agitator acţionat mecanic (2) produce o amestecare completă a suspensiei. Deoarece este necesar un debit puternic de lichid pentru aplicarea stratului preliminar de depunere, el este asigurat de o pompă separată centrifugală (3). Dozarea ulterioară este realizată ulterior printr-o pompă de dozare cu diafragmă (4). Pompa de dozare cu diafragmă, care poate fi reglată foarte precis, controlează adausul de kieselgur în timpul dozării continue. Acest lucru este necesar deoarece se doreşte utilizarea unei cantităţi cât mai mici de kieselgur în timpul filtrării. Elementul esenţial al pompei cu piston şi diafragmă (fig. 4.71) este o membrană de cauciuc (1) care este mişcată de un piston (2). Deoarece spaţiul este umplut cu ulei siliconic (4), care nu este compresibil, fiecare mişcare a pistonului acţionează asupra membranei. Dacă pistonul se mişcă spre dreapta, el forţează membrana de cauciuc spre dreapta şi presiunea produsă forţează rulmentul inferior spre garnitura de etanşare în timp ce rulmentul superior este ridicat şi trecerea pentru dozare este deschisă. Când pistonul şi membrana se mişcă spre stânga, rulmentul superior închide ieşirea în timp ce rulmentul inferior este ridicat şi o nouă doză este absorbită.

Amplitudinea mişcării membranei se schimbă cu lungimea cursei şi cu cantitatea de amestec kieselgur/bere transmisă. Lungimea cursei pistonului este reglată printr-un şurub manual (fig. 4.72). deoarece prin rotaţie, şurubul de reglare se mişcă înainte şi înapoi pe ax , reglarea dozării continue poate fi citită direct din punctul de contact între şurubul de reglare şi ax.Fig. 4.71 Pompă de dozare (pompă cu piston şi diafragmă) (1) membrană, (2) piston, (3) ventil cu bilă (de obicei montat ca ventil dublu), (4) ulei siliconic. Fig. 4.72 Reglarea dozării prin modificarea cursei pistonuluiUnitatea de dozare (fig. 4.73) este o componentă a fiecărui filtru cu material filtrant pulverulent, indiferent dacă este vorba despre filtru plan, filtru lumânare sau filtru cu discuri.Fig. 4.73 Unitate de dozare kieselgur (vedere în spaţiu)(1) vas de dozare, (2) agitator cu motor de acţionare, (3) pompă pentru aplicarea stratului preliminar de acoperire, (4) pompă de dozare, (5) vizor cu indicator al ratei debitului. 4.5.2.2.2 Filtre cu placă şi ramă

Aceste filtre sunt formate dintr-un cadru în care sunt dispuse alternativ plăci şi rame de obicei pătrate, suspendate.Straturile filtrante sunt atârnate pe ambele părţi ale plăcilor şi ele formează sisteme de etanşare între rame şi plăci. Straturile filtrante sunt făcute din celuloză şi răşină cu schimbători de ioni. Ele sunt stabilizate prin întărire în masă astfel încât pot fi spălate şi utilizate timp îndelungat. După filtrare kieselgurul este curăţat şi stratul filtrant poate fi folosit din nou (fig. 4.74). Fig. 4.74 Curăţirea prin pulverizare a stratului de acoperire cu kieselgurFolosirea unui filtru cu placă şi ramă :Un filtru cu placă şi ramă (fig. 4.75) este format din rame (2) şi plăci (1) alternative. Deoarece straturile filtrante sunt atârnate astfel încât acoperă ambele părţi ale plăcilor. După ce filtrul

este presat împreună există cavităţi în rame unde este dispusă acoperirea cu kieselgur (5). Stratul de acoperire preliminară şi apoi berea, dozată continuu de un dispozitiv de dozare în maniera descrisă mai sus se pompează în rame de sus în jos şi acoperă straturile de filtrare cu o pătură depusă care devine tot mai groasă. Fig. 4.75 Filtrarea cu plăci şi ramă (principiul) – vedere descompusă a ansamblului(1) plăci cu straturi de acoperire atârnând pe ele, (2) rame, (3) alimentare cu bere nefiltrată, (4)ieşirea filtratului, (5) acoperirea cu strat de kieselgur.4.5.2.2.3 Filtre lumânare acoperite cu material filtrant pulverulent

Filtrele lumânare (fig. 4.76) sunt containere sub presiune, verticale, cilindrice (1) cu partea inferioară în formă conică. Dedesubtul capacului filtrului sunt plăcile filtrului candelă (3) de care sunt suspendate filtrele lumânare (2). Fig. 4.78 Filtru lumânare – vedere în spaţiu (1)containerul filtrului, (2) filtre lumânare suspendate, (3) placă găurită pentru suspendarea filtrelor candelă, (4) capacul filtrului, (5) conducta de alimentare cu bere nefiltrată, (6) conducta de alimentare a filtrului, (7) conducta de evacuare a sedimentului de kieselgur, (8) conducta de îndepărtare a aerului.Filtrele candelă au kieselgurul (materialul filtrant) depus în straturi de acoperire. Pentru a face filtrarea posibilă, o sârmă cu pană este răsucită radial cu o separare fixă de 50-80 μm pe o secţiune longitudinală. Secţiunea longitudinală este formată dintr-o spirală de sârmă cu pană sau o foaie perforată cilindrică (fig. 4.76 şi 4.77). Pe toată lungimea filtrului lumânare, care poate ajunge până la 2 metri, există o gaură foarte îngustă şi lungă. Fig. 4.76 Filtru lumânare (1) placă găurită pentru suspendarea lumânărilor, (2) placă perforată, (3) sârmă răsucită în spirală, (4) capac filetat Fig. 4.77 Filtru lumânare (secţiune)(1) spirală din sârmă cu pană

(2) distanţierDeoarece în filtru pot fi aranjate până la 700 de lumânări, se produce o suprafaţă foarte mare de filtrare care garantează o capacitate ridicată de filtrare folosind un filtru fără părţi în mişcare.Suprafaţa de filtrare a unei lumânări de filtrare :- 25 mm în diametru şi 1,5 m lungime este de 0.118 m2

- 30 mm în diametru şi 1,5 m lungime este de 0,141 m2

- 35 mm în diametru şi 2 m lungime este de 0,220 m2

La filtrul lumânare se mai găsesc conducte, legături şi instrumente de control. Toate accesoriile filtrului sunt executate cu grijă, astfel încât să nu poată fi preluată nici cea mai mică cantitate posibilă de oxigen la începutul, în timpul filtrării şi după filtrare. Aceasta are ca urmare cheltuieli considerabile.Secvenţa operaţiilor în timpul filtrării şi curăţirii filtrului ( 4.79 a – i ).Fig. 4.79 Secvenţa operaţiunilor la filtrare cu un filtru lumânare(1)container filtru, (2) lumânări filtru, (3) unitate de dozare, (4) conductă alimentare bere nefiltrată, (5) pompă de filtrare, (6) pompă de aplicare a stratului preliminar de acoperire, (7) pompă de dozare, (8) pompă pentru eliminarea filtratului, (9) îndepărtarea aerului din partea superioară a capacului, (10) îndepărtarea aerului din filtru, (11) îndepărtarea sedimentului de kieselgur, (12) containerul cu soluţie caustică, (13) containerul cu soluţie acidă, (14) încălzire. Umplerea filtrului cu apă.Deoarece această apă vine mai târziu în contact cu berea, trebuie utilizată apă degazată. Această apă este pompată circular într-un circuit (a). Se amestecă materialul pentru primulstrat de acoperire cu apă şi se aplică primul strat de acoperire pe lumânările filtrului timp de cca. 10 minute. Până când se formează un strat suport, lichidul care conţine material pentru primul strat de acoperire curge tulbure. Apoi se

aplică în mod similar al doilea strat de acoperire (b). Este circulat lichid în unitatea de

filtrare (c). Apoi filtrarea este începută. În timpul acestei faze se înlocuieşte apa cu berea ( berea nefiltrată înlocuieşte încet berea de sus în filtru şi este filtrată prin lumânare). Amestecul de kieselgur a fost introdus în prealabil în unitatea de dozare şi dozat în pompă prin pompa de dozare. Trebuie remarcat că zona de limitare/separare între apă şi bere, deşi mică , nu este abruptă. Există o cantitate mică la început, fracţiunea preliminară (d).

Filtrarea acum decurge în acelaşi mod şi ca rezultat al dozării kieselgurului, se formează un strat tot mai gros în jurul lumânării care filtrează tot mai evident, dar cauzează creşterea continuă a presiunii debitului de intrare. Când s-a atins cea mai mare presiune permisă de 5-6 bari suprapresiune, filtrarea trebuie terminată (i)

Filtrarea este terminată prinînlocuirea berii de la ieşire la baza filtrului cu apă degazată . Aici va rezulta o cantitate mică de fracţiune de capăt din amestecul berii cu apa (f).

Kieselgurul este îndepărtat sub formă de pastă sau ca fluid după ce lumânările au fost eliberate de suspensia de kieselgur cu aer comprimat (g).

Curăţirea este apoi realizată îndirecţie opusă, prin amestecarea aerului în apă la intervale. Ca urmare se formează un turbion care conduce la insuflări de aer în lumânări şi în consecinţă lumânările sunt curăţate din nou din interior (h).

În faza finală se sterilizează din nou filtrul şi toate conductele şi conexiunile cu apă fierbinte şi astfel se pregăteşte filtrul pentru o nouă utilizare (i). Fig. 4.79 a PornireaFiltrul este umplut cu apă degazată sau bere filtrată şi aerul este îndepărtat. Lichidul este circulat. Fig. 4.79 b Aplicarea straturilor preliminare de acoperire

Aplicare acoperirii şi stratului de protecţie (primul şi al doilea strat preliminar de acoperire). Fig. 4.79 c CirculaţiaPentru fiecare acoperire, lichidul este circulat 10-15 minute. Fig. 4. 79 d Începutul filtrăriiFiltrarea este începută prin înlocuirea apei cu bere. Berea nu a fost deja folosită pentru aplicarea straturilor preliminare de acoperire. Fig. 4.79 e FiltrareaFiltrarea berii cu dozare continuă a kieselgurului ( alimentarea corpului). Diferenţa de presiune în filtru creşte lent. Fig. 4.79 f Sfârşitul filtrăriiFiltrarea este terminată prin înlocuirea berii cu apă degazată. Fig. 4.79 g Îndepărtarea suspensieiTurta de filtrare este suflată cu aer comprimat din interior şi este îndepărtată ca suspensie (nămol). Fig. 4.79 h CurăţireaCurăţirea cu spălarea în contracurent împreună cu şocuri de presiune de aer. Fig. 4.79 i SterilizareaÎntreaga secţie este sterilizată cu apă fierbinte.4.5.2.2.4 Filtre disc cu sită, acoperire cu material filtrant pulverulent

Filtrele cu sită cu strat de acoperire sunt formate dintr-un cilindru orizontal sau vertical care conţine un ax tubular pe care sunt aranjate multe elemente de filtrare circulare, care realizează filtrarea. Aceste filtre se clasifică în :- filtre cu sită verticale, care conţin discuri de filtru orizontale- filtre cu sită orizontale, care conţin discuri de filtru verticale- filtre cu sită centrifugale, în care elementul disc orizontal se roteşte cu 350-450 r.p.m. în timpul curăţirii.Fig. 4.80 arată o secţiune printr-un filtru cu sită. Elementele filtrante, numai câteva care sunt arătate din motive de claritate pot fi văzute în mod limpede.Fig. 4.80 Filtru cu sită, cu strat de acoperire(1) vasul filtrului cu vizor, (2) axul de ieşire a filtratului, (3) element filtrant, (4)

inel de distanţare, (5) sită suport, (6) dispozitiv de compresie, (7) element de filtrare reziduu, (8) inel inferior, (9) intrare superioară cu distribuitor al debitului de intrare, (10) ieşirea principală a filtratului, (11) ieşire filtrat reziduu, (12) ventilaţie aer, (13) unitate de acţionare hidraulică, (14) motor hidraulic, (15) etanşare arbore, (16) spălare etanşare/scurgere, (17) conducta de eliminare kieselgur, (18) screper pentru eliminarea kieselgurului, (19) dispozitiv de pulverizare.Suportul pentru materialul filtrant în acest tip de filtru este o sită din metal făcută din oţel crom nichel cu ochiurile de 50-80 μm. În cazul elementelor filtrante orizontale, numai partea superioară a elementului filtrant este acoperită cu material filtrant iar în cazul elementelor verticale ambele părţi sunt acoperite. Este uşor de văzut că acoperirea cu kieselgur pe elemente orizontale este mai bună decât pe elementele verticale de pe care pot luneca. Succesiunea operaţiilor cu filtrele cu sită este în principiu aceeaşi ca şi la filtrele lumânare (umplere preliminară cu apă degazată, 2 faze de aplicare a straturilor de acoperire, dozarea continuă de alimentare a corpului), dar nu este uşor să se obţină acoperirea uniformă necesară a tuturor elementelor filtrului.Filtrele mai noi lucrează cu două canale în axul tubular şi distribuie materialele pentru aplicarea stratului de acoperire şi alimentarea corpului pe fiecare element al filtrului astfel încât turta de filtrare se formează uniform pe toate elementele de filtrare (fig. 4.81)Fig. 4.81 Element de filtrare pentru aplicarea uniformă a turtei de filtrareTrebuie de reţinut că rămâne un reziduu jos la baza filtrului care nu poate fi filtrat. Extragerea kieselgurului uzat ca o suspensie (nămol) este realizată prin rotirea elementelor filtrante pe ax, pentru care poate fi selectată o gamă largă de viteze de rotaţie. Pentru curăţire, axul se roteşte încet în timp ce se pulverizează cu atenţie cu lichidul de spălare.

4.5.2.25 Tratamentul fracţiunii preliminare şi fracţiunii de capătS-a menţionat că aceste fracţiuni apar la fiecare filtrare, mai puţin la filtrele cu sită orizontale, mai mult la filtrele lumânare şi cel mai mult la filtrele cu placă şi ramă. Când se prelucrează corespunzător, aceste fracţiuni nu sunt de calitate proastă, dar au o densitate originală mai scăzută care ar putea denatura berea dacă sunt amestecate fără control.Dacă a fost folosită apă degazată, aceste fracţiuni pot fi utilizate pentru reglarea exactă a densităţii originale, în caz contrar se tratează cu bere proaspătă „kransen” (cu nivelul spumei scăzut) şi fermentată din nou în rezervoare speciale de bere recuperată (Vezi cap. 4.3.9.3).4.5.2.3 Filtrele plane (Filtrele cu plăci)Aceste filtre, în contrast cu filtrele cu ramă şi placă, sunt formate numai din plăci. Straturile filtrante care realizează filtrarea sunt atârnate între plăci. Berea este alimentată la fiecare a doua placă de sus în jos în acelaşi timp, curge prin stratul filtrant şi este condusă la placa alăturată. În consecinţă există un strat de filtrare între fiecare placă şi următoare (fig. 4.82).Fig. 4.82 Filtru cu straturi filtranteAceste straturi/foi filtrante sunt foarte importante. Ele sunt formate din celuloză şi kieselgur. Nu numai raportul amestecului este important, dar şi structura fibrei lemnului din care a fost obţinută celuloza joacă un rol decisiv. Trebuie făcută o distincţie între puterea de pătrundere a filtrării dată de stratul filtrant şi performanţa ratei de curgere.Odată cu creşterea puterii de pătrundere a filtrării, capacitatea ratei de curgere scade. Funcţie de scopul pentru care sunt utilizate, există straturi/foi de filtrare pentru :

- filtrarea grosieră - filtrarea pentru limpezire- filtrarea pentru finisare - filtrarea sterilă

În fabricile de bere aceste filtre sunt frecvent pentru filtrarea de finisare după filtrul cu kieselgur. În fabricile mai mici

ambele filtre (filtrul cu placă şi ramă şi filtrul cu strat filtrant) sunt adesea combinate împreună într-un singur filtru cu o placă intermediară care se poate schimba.Fig. 4.83 arată cum sunt combinate ultimele celule de drojdie într-o structură complicată formând un strat filtrant de mare performanţă care asigură o bere lipsită de drojdie .Fig. 4.83 Suprafaţa unui strat/foaie filtrantăTotuşi nu trebuie uitat faptul că filtrul cu strat filtrant are câteva dezavantaje substanţiale care îi limitează aplicaţia generală :- straturile/foile filtrante nu pot fi regenerate în mod nelimitat în fabrică- filtrul ocupă un spaţiu mare şi necesită un volum considerabil de muncă- costurile de funcţionare sunt relativ ridicate- nu poate fi automatizat şi trebuie să fie curăţat manual- nu poate face faţă la concentraţii ridicate în solide şi la un număr mare de celule de drojdie în berea care urmează să fie filtrată. Ca un rezultat al acestor dezavantaje, adesea se foloseşte un al doilea filtru cu acoperire ca un al doilea filtru în loc de un filtru cu strat/ foaie filtrantă. Pentru filtrarea de finisare şi sterilizare, astăzi se folosesc mai des următoarele tipuri de filtre :

- filtre cu module- filtre cu cartuş - filtru cu membrană

4.5.2.4 Filtre cu moduleModulele filtrante (fig. 4.84) sunt elemente filtrante , rigide, rotunde, cu diametrul până la 40 cm care , printr-un distanţier integral, permit ieşirea debitului unei coloane centrale. Stratul filtrant a modulului este format din celuloză cu o umplutură de kieselgur. Există straturi/foi filtrante care asigură diferite grade de eficienţă a filtrării şi aici de asemenea, cu cât filtrarea este mai profundă, cu atât rata de debit este mai scăzută.Fig. 4.84 Structura unui modul filtrant

Un filtru cu module este format dintr-un număr mare de module aranjate unul peste altul şi instalate într-un container special (fig. 4.85)Fig. 4.85 Filtru cu module cu un set de module filtranteExistă module filtrante care conţin PVPP pentru îndepărtarea simultană a polifenolilor. 4.5.2.5 .Filtre cu cartuş

În filtrele cu cartuş filtrarea este realizată prin cartuşele în formă de lumânare care sunt dispuse mai multe într-o carcasă (fig. 4.86). Fig. 4.86 Filtru cu cartuş, deschisEle sunt făcute în special din fire răsucite continue (fără sfârşit) din polipropilenă sau nailon 66,care au o suprafaţă foarte mare. Există diferite tipuri de cartuşe, dar toate cuprind o parte centrală solidă perforată pentru eliminarea filtratului şi o acoperire făcută din polipropilenă cu o restrângere continuă a diametrului porilor din afară spre interior (fig. 4.87) asigurând astfel un grad înalt de îndepărtare a tulburelii şi o calitate ridicată a filtratului sau o membrană plisată, cu pori fini, care poate fi formată din mai multe straturi, în prezent acest tip de membrană ondulată/cutată fiind tot mai răspândită, cu o creştere a ratei debitului.Fig. 4. 87 Cartuş filtrant în adâncime, cu reducerea succesivă a diametrului porilorFig. 4.87a Lumânare de filtru cu membrană plisată multistrat Este de asemenea posibil să se aranjeze mai multe straturi plisate ale unei lumânări filtrante suprapuse în partea superioară (fig. 4.88). diametrul unei asemenea lumânări „jumbo” poate fi până la aproape 30 cm. Fig. 4.88 Cartuş cu membrană filtrantă plisată multistrat(1) strat plisat exterior(2) filtru combinat cu membrană şi cu filtrare în adâncime(3) strat plisat interior 4. 5.2.6 Filtre cu curgere transversală

În cap. 4.5.1.2 s-a arătat că filtrarea poate fi realizată cu membrane

cu pori foarte fini. Aceste membrane sensibile sunt folosite pe un strat poros pentru creşterea stabilităţii lor mecanice.Aceste membrane sunt utilizate într-un proces cu curgere transversală în care lichidul de filtrat este trecut sub presiune prin membrana cu pori fini. O parte din lichid (filtratul partea permeabilă) trece prin membrană şi toate particulele sunt îndepărtate din el. Partea care rămâne din lichid, partea reţinută sau concentratul, care este acum îmbogăţită în material tulbure, este lăsată în spate şi îndepărtată.Dar deoarece partea reţinută conţine încă o cantitate mare de lichid care poate fi eliminat prin filtrare, lichidul este acum recirculat (fig. 4. 89). Deoarece filtrarea continuă, partea reţinută (concentrată) devine tot mai îmbogăţită în particule materiale.Fig. 4.89 Filtrul cu curgere transversală (principiul de operare)(1) rezervor tampon de depozitare(2) pompă de alimentare(3) filtru preliminar(4) pompă de circulaţie(5) schimbător de căldură(6) filtru cu membrană(7) conducte de circulaţie(8) conductă de ieşire a filtratuluiAcest proces necesită :- o pompă de circulaţie pentru a menţine circulaţia- un răcitor cu plăci deoarece folosirea presiunii încălzeşte lichidul.În decursul filtrării, suprafaţa membranei devine treptat blocată (fig. 4.90).Fig. 4.90 Particule materiale depuse pe suprafaţa membraneiFiltrarea trebuie atunci întreruptă şi suprafaţa membranei clătită mai întâi cu apă şi apoi tratată cu acid azotic sau soluţie caustică. De aici rezultă clar, ca o regulă , că un filtru cu membrană este instalat ca filtru final, astfel încât să fie prevenită blocarea suprafeţei de filtrare.Astăzi, filtrele cu membrană sunt utilizate:- pentru osmoză inversă pentru purificarea apei şi producerea berii cu conţinut scăzut de alcool

- ca filtre de dializă pentru fabricarea berii cu conţinut scăzut de alcool- ca microfiltre pentru recuperarea berii din drojdie- mai rar, pentru filtrarea finală a berii.Filtrarea cu membrană devine tot mai importantă (vezi cap. 4.6.1.5 ). Pentru prefiltrare se foloseşte aproape întotdeauna kieselgurul. Totuşi, datorită costului său ridicat şi mai mult, costurilor în creştere în unele ţări legat de evacuarea şi depozitarea kieselgurului uzat, folosirea kieselgurului devine tot mai puţin dorită. Ca atare, s-au făcut fel de fel de încercări pentru a înlocui faza de limpezire cu kieselgur.În primul rând,este posibilă îndepărtarea drojdiei prin separatori (vezi cap. 3.8.4). La legarea în paralel a mai multor separatori este posibil să se obţină o limpezire preliminară bună a berii şi în acest caz poate fi urmată de o filtrare fină folosind un filtru cu module sau cu cartuş.Recent a fost propusă pentru limpezire o combinaţie de separator şi filtrare transversală (fig. 4.91). Berea nefiltrată (1) este aici limpezită în prealabil de un separator de mare performanţă (2) iar berea limpezită este transportată de o pompă de alimentare (3) controlată prin frecvenţă la filtrul cu membrană care realizează limpezirea. În acest mod este posibil să se evite folosirea kieselgurului şi problemele legate de evacuarea şi depozitarea acestuia.Fig. 4.91 Combinaţie de separator pentru limpezire preliminară şi filtru cu micro-curgere(1) alimentare cu material nefiltrat(2) separator de mare performanţă(3) pompă de alimentare reglată prin frecvenţă(4) filtru cu micro-curgere(5) pompă de circulaţie(6) bere filtrată(7) descărcare (evacuare)Altă posibilitate este să se înlocuiască kieselgurul cu o masă de filtrare care poate fi regenerată, compusă din celuloză, fibrile şi fibre din diferite materiale plastice şi PVPP.

4.6 STABILIZAREA BERIIDacă berea trebuie să fie vândută

după un timp mai lung de la producerea ei, stabilitatea în timpul perioadei de garanţie este foarte importantă. Berea poate deveni foarte repede alterată şi neplăcută la gust. Există mai multe motive pentru aceasta :- orice microorganisme din bere se pot multiplica, duc la tulbureala berii şi o fac neplăcută la gust datorită produselor secretate prin metabolism.- în timp, substanţele coloidale din bere cresc în dimensiuni, din diferite motive şi fac berea tulbure.- cu timpul aroma berii se denaturează Strălucirea, claritatea berii, este împreună cu aroma şi spuma, un factor important de evaluare pe care orice consumator poate uşor să-l verifice fără probleme. Un băutor de bere consideră o tulbureală vizibilă a berii ca pe un defect de calitate foarte serios. Acest lucru poate cauza deteriorarea imaginii berii respective şi să ducă la pierdere de clienţi. De aceea trebuie făcute toate eforturile posibile pentru a asigura stabilitatea berii în perioada până la vânzare.Există două căi de acţiune în acest sens, şi anume :- să se realizeze o bere stabilă din punct de vedere microbiologic- să se realizeze o bere stabilă din punct de vedere coloidal.În plus, trebuie făcute toate eforturile pentru a menţine o aromă stabilă pentru o perioadă cât mai lungă posibilă.

4.6.1Stabilizarea microbiologică a beriiLa sfârşitul fazei de fierbere,

mustul este steril. Microorganismele care dăunează berii pot pătrunde în lichid ca urmare a lipsei de curăţenie. Ele se înmulţesc în bere şi formează produse de metabolism care pot face berea complet de nebăut. Dacă nu se are grijă şi nu se menţin condiţii perfect curate de lucru, tulbureala şi aroma se pot schimba foarte rapid şi după câteva zile de la îmbuteliere. În cazuri extreme, ele pot avea loc chiar în timpul depozitării. De

aceea,trebuie avute în vedere următoarele, oriunde şi oricând, într-o fabrică de bere :Porunca, preceptul de bază în industria berii este „curăţenia meticuloasă în toate locurile de muncă”.Stabilitatea microbiologică a berii este scurtată de :- operaţii efectuate în stare de necurăţenie.- prin supraîncărcarea secţiei de filtrare a berii- când se realizează diferenţă mare între atenuarea limită şi atenuarea finală (depozitarea prea scurtă sau transfer prea verde)- ca urmare a introducerii aerului în bere, în special la îmbuteliere- prin depozitare la cald- prin mişcare/deplasare continuăDin aceşti factori producătorul de bere poate acţiona cel mai eficient în privinţa curăţeniei operaţiilor de lucru. Acesta trebuie să fie un principiu permanent de activitate. Microorganismele pot ajunge în bere de pe echipamentul personalului sau dacă activitatea de curăţire s-a desfăşurat în mod superficial, necorespunzător. În consecinţă, se prezintă aici un sumar al ceea ce trebuie să înţeleagă fabricantul de bere prin „lucru în condiţii de curăţenie”, în măsura în care este în legătură cu apariţia tulburelii biologice.Menţinerea curăţeniei personale, ordinea şi verificarea igienei personale, starea de curăţenie a echipamentului de lucru sunt de o primă importanţă în acest sens.Se vor proteja cizmele la curăţirea vaselor de fermentaţie şi rezervoarelor de depozitare şi se vor clăti după aceea, se vor păstra curate echipamentele de curăţire precum scruberele şi periile şi se vor curăţa din nou după utilizare. Nu se vor utiliza perii uzate, se vor curăţa mecanic toate resturile de murdărie şi depunerile de pe pereţii vaselor până când nu se mai văd deloc. Se va acorda atenţie găurilor mici şi deteriorărilor mecanice. Se vor respecta programele de curăţire şi sterilizare stabilite exact pentru condiţiile din fabrică (vezi cap.

5.2.2.5). se vor verifica periodic soluţiile de curăţire şi dezinfecţie în vederea eficienţei lor. Se vor elimina toate sursele posibile de infecţie. După ce tot personalul din fabrică are în vedere în permanenţă aceste cerinţe, se poate considera că s-a făcut un pas mare în direcţia îmbunătăţirii stabilităţii microbiologice a berii.Alterarea nedorită a berii este cauzată în special de :- drojdii sălbatice, precum Sacharomyces diastaticus sau Sacharomyces pastorianus şi mai presus de orice,de- bacteriile de alterare a drojdiei, precum Lactobacillus brevis, Lactobacillus frigidus, Pediococcus damnosus şi altele care fac bere tulbure iar produsele rezultate din metabolismul lor fac ca berea să capete un gust neplăcut.Locurile pe unde ajung aceste organisme continue în bere trebuie desigur să fie descoperite pentru a se lua măsurile adecvate de contracarare. Acest control caracteristic al procesului de producţie şi al stabilităţii microbiologice a berii constituie obiectivul principal al controlului microbiologic al producţiei. Tulbureala microbiologică începe cu un sediment uşor la fund care creşte devenind o ceaţă uşor opalescentă până când în final tulbureala nu se mai poate amesteca şi în acelaşi timp aroma/ buchetul se schimbă. Dacă se lucrează în condiţii foarte curate, berea rămâne limpede o perioadă foarte lungă de timp iar modificările descrise mai sus nu se întâmplă timp de luni de zile.Dacă totuşi se doreşte o siguranţă absolută că berea va fi stabilă o perioadă foarte lungă de timp, atunci berea trebuie tratată prin : - pasteurizare rapidă - umplere (îmbutelierea) fierbinte - pasteurizarea în tunelEste posibil de asemenea să se obţină o bere aproape sterilă prin metode de filtrare rece. 4,6.1.1 Pasteurizarea

Prin pasteurizare se înţelege distrugerea microorganismelor în soluţie apoasă prin încălzire. Termenul provine

de la Louis Pasteur care a descoperit că este posibil să se facă lichidele stabile din punct de vedere biologic prin încălzire puternică.Lichidele acide devin sterile la temperaturi mai scăzute decât cele neutre sau bazice (în cazul berii, 10-20 minute la 60 - 62ºC).În cercetările ulterioare s-a descoperit că timpul necesar pentru distrugerea microorganismelor se reduce exponenţial când temperatura creşte liniar. Astfel, dacă berea este expusă la o temperatură mai ridicată, microorganismele conţinute în ea sunt distruse într-un timp mai scurt.Nu este de dorit să se folosească o temperatură prea mare căci atunci berea capătă o aromă/gust de pasteurizare.Dacă totuşi, se menţine temperatură ridicată pentru un timp foarte scurt, nu se mai dezvoltă aroma de pasteurizare. În acest fel se poate face pasteurizarea rapidă. 4.6.1.2 Pasteurizarea rapidă

În pasteurizarea rapidă berea este încălzită cu un schimbător de căldură cu plăci la cel puţin 68 - 72ºC şi această temperatură se menţine timp de cca. 50 de secunde. Apoi se răceşte berea din nou. 4.6.1.2.1 Echipamentul pentru pasteurizarea rapidă

De regulă berea este încălzită şi răcită în schimbătoare de căldură cu plăci, care permit un schimb rapid de căldură. În fabrică (fig. 4.92) berea rece este încălzită într-o primă secţiune (2) a unui schimbător de căldură, adusă la temperatura de pasteurizare într-o a doua secţiune (3) prin apă fierbinte controlată cu precizie (10) şi apoi menţinută un timp prestabilit într-o buclă/serpentină de menţinere a temperaturii (4). Această buclă de menţinere a temperaturii este adesea o secţiune a schimbătorului de căldură cu plăci. În final berea este răcită din nou la temperatura de îmbuteliere în schimbătorul de căldură (2 şi 5). Această răcire este de obicei produsă de bere rece alimentată în contracurent. La

folosirea unei secţiuni (2) mari, berea de alimentare rece la 0ºC poate răci berea de ieşire la cca. 4ºC şi astfel berea poate fi trimisă la îmbuteliere fără nici o problemă.Fig. 4.92 Secţia de pasteurizare rapidă(1) intrare bere rece, (2) încălzirea berii de intrare şi răcirea berii de ieşire,(3) zona pentru încălzirea la temperatura de pasteurizare, (4) zona de menţinere a temperaturii, (5) răcirea la temperatura de îmbuteliere, (6) ieşirea berii pasteurizate, (7) intrare abur, (8) ieşire condens, (9) intrare saramură de răcire, (10) circuitul de apă fierbinte.Întregul proces durează cca. 2 minute şi nu influenţează deloc calitatea berii. Datorită schimbului de căldură proiectat corespunzător între debitele de bere, cca. 97% din energia utilizată poate fi recuperată din nou. Avantajele procesului au contribuit la răspândirea lui cu succes în lume. Este important ca presiunea de saturaţie a CO2 să fie mai mică decât presiunea aplicată tot timpul şi ca presiunea la partea de intrare a berii să fie mai mare decât la partea de ieşire (fig. 4.93). Pentru aceasta sunt necesare pompe de înaltă presiune, până la 12 bari.Fig. 4.93 Curbele de presiune şi temperatură în timpul pasteurizării rapide(1) presiunea berii, (2) presiunea de saturaţie a CO2, (3) temperatura berii. 4.6.1.2.2 Temperatura şi durata pasteurizării

Mult mai puţin timp este necesar pentru distrugerea microorganismelor când temperatura creşte uşor. Aceasta conduce la necesitatea unui bloc de măsurare pentru pasteurizare. Unitatea de pasteurizare ( PE) :O unitate de pasteurizare este un min. necesar la o anumită temperatură (pentru un efect definit). Ca etalon este luată temperatura de 60ºC şi se calculează numărul de PE = timpul x 1.393(temperatura în încălzitor - 60ºC)

Termenul din paranteză este un exponent de putere.Astfel când temperatura în încălzitor este 60ºC, exponentul este (60 – 60 = 0),deci

1.393 0 = 1. Deci o unitate PE este trimisă în fiecare minut în pasteurizator la 60ºC.Dacă temperatura este crescută la 61ºC, factorul cu care trebuie înmulţit timpul este de 1,393(61 -60) = 1,393 1 = 1,393.Dacă temperatura este 62ºC, factorul multiplicat este 1,393 (62 – 60) = 1,393 2 = 1,940 pentru 63ºC = 2,70 pentru 64ºC = 3,76 pentru 65ºC = 5,24 pentru 66ºC = 7,30 ş.a.m.d.Pentru pasteurizarea berii sunt necesare 14 -15 unităţi PE. Cu cât se folosesc mai puţine unităţi PE, cu atât se protejează mai multe proprietăţi valoroase ale berii, dar berea se apropie mai mult decât limita la care pot încă supravieţui microorganismele.Dacă se alege un necesar de 15 PE, temperaturile trebuie să fie menţinute la :66ºC timp de 15 PE / 7,30 = 2,06 min.65ºCtimp de 15 PE / 5,24 = 2,86 min64ºC timp de 15 PE / 3,76 = 3,98 minŞ.a.m.d.Regimul de temperatură trebuie să fie urmărit cu foarte mare grijă şi controlat exact pentru a evita alterarea berii.Pasteurizarea rapidă garantează numai puritatea biologică în momentul respectiv. După nivelul cunoştinţelor prezente, cca. 50% din organismele străine sunt introduse ca infecţii secundare în timpul îmbutelierii berii, astfel încât pasteurizarea rapidă singură nu garantează o stabilitate nelimitată microbiologică (vezi cap. 5.2.2.5).Pasteurizarea rapidă necesită deci măsuri legate de curăţenia buteliilor şi tehnica de umplere. Totuşi acest tip de pasteurizare rămâne forma cea mai comună de stabilizare a berii îmbuteliate. 4.6.1.3 Umplerea (îmbutelierea) fierbinte a beriiOcale posibilă pentru a evita o extindere mare a contaminării suplimentare a berii este folosirea umplerii/ îmbutelierii fierbinţi a berii. Pentru aceasta este necesar ca mustul să fie la presiuni foarte mari (8 – 10 bari suprapresiune) astfel încât CO2 să nu se degaje din

soluţie. Un avantaj este faptul că buteliile nu trebuie să fie răcite după curăţire, dar dezavantajele sunt foarte mari :- calitatea berii este scăzută ca rezultat al acţiunii căldurii timp mai lung- spargerea de butelii este în procent mare datorită presiunii ridicate- procesul necesită multă energieAcest proces nu mai este folosit pentru umplerea berii. 4.6.1.4 Pasteurizarea într-un pasteurizator tunel

Pentru a avea o securitate absolută, berea trebuie să fie pasteurizată după îmbuteliere/umplere în butelii sau cutii.Deoarece o butelie sau o sticlă parcurge o perioadă de cca. o oră în pasteurizator, acest utilaj ocupă cel mai mare spaţiu în secţia de umplere / îmbuteliere. El este de asemenea echipamentul cu cel mai mare cost de investiţii şi cel mai mare necesar de energie, care este cca. 1.2 milioane Kj / 1000 butelii.Încălzirea uniformă a berii în butelii nu este uşoară, după cum se ştie oricine doreşte să încălzească repede conţinutul unei butelii de bere. Are loc un schimb de căldură prin peretele de sticlă, slab conducător de căldură, şi mai întâi se încălzeşte partea exterioară a conţinutului sticlei în timp ce interiorul rămâne rece. Încălzirea necesară a întregii butelii nu este realizată până când nu ajunge la punctul care rămâne rece cel mai mult timp „miezul rece”. Miezul rece este situat la cca. 1,5 cm deasupra mijlocului fundului buteliei. De aceea, temperatura de pasteurizare trebuie să fie verificată în acest punct (vezi fig. 5.55).În timpul pasteurizării se produc o serie de presiuni ridicate în butelii. Aceasta se întâmplă deoarece la încălzire berea se dilată uşor. De aceea ea creşte în spaţiul umplut cu CO2 şi îl face mai mic. Perna de gaz este astfel comprimată şi presiunea în butelie creşte. Numai gazele sunt comprimate şi nu lichidele. Perna de gaz are de aceea o funcţie importantă de protecţie. Spaţiul din butelie în timpul pasteurizării nu trebuie

să fie mai mic de 5% din volumul buteliei; în caz contrar, presiunea din butelie poate duce la spargeri. Datorită creşterii presiunii, presiunea de saturaţie a CO2

creşte de asemenea şi CO2 din bere restabileşte echilibrul în spaţiul liber superior din butelie. Conţinutul de CO2

din bere este astfel redus.Într-un pasteurizator tunel, buteliile şi cutiile împreună cu conţinutul lor sunt încălzite la temperatura de pasteurizare şi apoi răcite din nou. Construcţia şi modul de funcţionare a pasteurizatorului tunel sunt descrise în cap. 5.2.6. Pasteurizatoarele tunel sunt astăzi folosite în special pentru pasteurizarea berii la cutie. 4.6.1.5 Umplerea / îmbutelierea sterilă la rece a berii

Pasteurizarea în tunel şi pasteurizarea rapidă s-au dovedit a fi metode adecvate pentru sterilizarea biologică a berii. Cu tot tratamentul blând al berii – inclusiv în timpul pasteurizării rapide – tratamentul cu căldură al berii implică întotdeauna un risc de schimbare a constituenţilor berii.Există de aceea un efort susţinut pentru îndepărtarea tuturor microorganismelor din bere la un proces rece.Filtrele cu membrană şi module sunt disponibile pentru această filtrare. S-a arătat că la alegerea membranelor adecvate,o filtrare foarte profundă/avansată poate fi obţinută la o viteză foarte redusă a debitului şi ca atare sunt necesare foarte multe module pentru a se ajunge la un debit de trecere satisfăcător.În consecinţă, procesul este foarte scump. Fiecare efort este ca atare direcţionat pentru o activitate economică.Dacă se intenţionează să se folosească filtrarea rece, întregul proces de producţie trebuie adaptat în acest scop. Aceasta înseamnă :- filtrabilitate bună a berii- supraveghere apropiată a oricărei surse posibile de contaminare, în particular şi conexiunile pentru apă, CO2, aer etc.- sistemul de umplere şi închidere trebuie să corespundă ultimelor cerinţe tehnice,

în special tratamentul cu abur sub presiune. Cca. 50% din contaminările detectate pot fi atribuite infecţiilor după filtrare (vezi cap. 5.2.2.3).Există multe metode posibile pentru filtrarea sterilă la rece a berii. De obicei se amplasează după filtrarea cu kieselgur trei sau patru filtre cu modul sau cartuş cu creştere a profunzimii filtrării şi în consecinţă o scădere a capacităţii (debitului trecut).Pentru volume mai mari de curgere, desigur, sunt necesare în mod corespunzător mai multe filtre conectate în paralel.Succesiunea filtrelor după filtrul cu kieselgur este în general :- filtru fin cu mărimea porilor de cca. 5μm- filtru de finisare şi în final- un filtru de sterilizare cu o mărime a porilor de cca. 45μm.Figurile 49a şi 49b arată exemple de filtrare sterilă la rece a berii, după cum poate fi văzut în fabricile de bere.Fig. 49a – Filtrarea sterilă la rece a berii (exemplul 1) :(1) berea din filtrul cu kieselgur, (2) filtrul cu modul sau fin I (mărimea porilor 10μm), (3) filtru cu modul sau fin II (mărimea porilor 5μm), (4) filtru cu cartuş ca filtru de finisare (mărimea porilor 1μm), (5) rezervor tampon, (6) filtru cu cartuş ca filtru de sterilizare (mărimea porilor 0,45μm), (7) dispozitivul de umplere.Fig. 49b – Filtrarea sterilă la rece a berii (exemplul 2) :(1) berea de filtrul cu kieselgur, (2) filtrul cu cartuş ca filtru fin (mărimea porilor 5μm), (3) filtru cu cartuş ca filtru de finisare (mărimea porilor 1μm), (4) filtru cu modul ca filtru de sterilizare (mărimea porilor 0,5μm), (5) rezervor tampon, (6) instalaţia de umplere.Cu umplerea sterilă la rece se obţine acelaşi efect ca şi la pasteurizarea rapidă. Este totuşi important ca instalaţia de umplere să corespundă tuturor cerinţelor pentru umplerea sterilă la rece.Deoarece umplerea sterilă la rece evită modificarea negativă a gustului datorită

tratamentului termic, tendinţa de astăzi este îndreptată către umplerea sterilă la rece (vezi cap. 5.2.2.5). 4.6.2 Stabilizarea coloidală a berii

Chiar dacă este pasteurizată, berea devine tulbure în timp. Această tulburare este cauzată îndeosebi de substanţele coloidale dizolvate în bere. Pentru a preveni formarea lor, trebuie mai întâi studiat modul cum apar acestea, pentru a putea trage apoi concluzii cum poate fi împiedicat acest lucru. 4.6.2.1 Natura tulburelii coloidale

Experienţă : Se pune o sticlă de bere în apă cu gheaţă. După câtva timp se poate vedea că berea este uşor tulbure. Sticla este încălzită la 60ºC, se poate vedea că tulbureala dispare. Această operaţie se repetă de câteva ori şi în final se observă că drojdia nu mai dispare la încălzire.Acest test dur pe care berea nu îl suferă de obicei, serveşte pentru definirea a două tipuri de tulbureală coloidală – tulbureală la rece şi tulbureală permanentă.Tulbureala la rece este definită ca tulbureala coloidală care apare în bere în timpul răcirii şi dispare la încălzire peste 20ºC. Cu timpul, tulbureala la rece se schimbă într-o tulbureală permanentă care nu mai dispare la încălzire. Tulbureala la receDeoarece tulbureala la rece poate fi considerată ca un precursor al tulburelii permanente, ea este de un interes major pentru producătorul de bere. Tulbureala la rece în bere constă în legături libere ale produselor de degradare proteinice cu greutate moleculară mare (vezi cap. 1.1.3.2.3) cu polifenoli cu grad mare de condensare (în special antocianogeni). În aceste agregate legate sunt incluse cantităţi mici de carbohidraţi şi material anorganic. Aceste legături se desfac din nou la încălzire.Pentru a înţelege această formare a tulburelii trebuie imaginat că particulele coloidale dizolvate conţinute în bere, ca un rezultat al mişcării lor Browniene, se ciocnesc şi formează tot mai multe

Oxigen

Căldură

Metale grele

Mişcare (deplasare)Lumină

legături de hidrogen între particule. În decursul timpului, agregatele tot mai mari se leagă împreună şi în final devin vizibile ca tulbureală.O comparaţie poate fi făcută cu particulele de mărime nesemnificativă de scamă (praf) care sunt antrenate de mişcările de aer până când ajung vizibile în mod limpede.Formarea tulburelii este crescută de următorii factori :- temperatura crescută- oxidarea berii- ioni de metale grele- mişcările de deplasare a berii- luminaTemperatura de depozitare are fără îndoială cea mai mare influenţă asupra formării tulburelii, deoarece o creştere a temperaturii duce la creşterea ratei de reacţie. De aici poate fi văzut că pasteurizarea accelerează formarea tulburelii coloidale.Oxidarea are de asemenea un efect foarte mare asupra formării tulburelii în bere. Oxidarea extensivă poate creşte de cinci ori rata de apariţie a tulburelii.Ionii de metale grele favorizează formarea tulburelii coloidale.Mişcarea/deplasarea berii accelerează formarea tulburelii deoarece astfel coloizii ajung mai repede împreună iar lumina încurajează oxidarea şi în consecinţă formarea tulburelii.Dintre toţi aceşti factori, efectul oxigenului este în special dăunător stabilităţii coloidale. De aceea, trebuie să se prevină în toate situaţiile accesul oxigenului la bere. Tulbureala permanentăTulbureala la rece se schimbă cu timpul, sub influenţa mai sus menţionaţi, într-o tulbureală permanentă. În consecinţă, ambele tipuri de tulbureală au aproape aceeaşi compoziţie. Timpul de dinaintea apariţiei tulburelii permanente poate varia în limite largi. În general, ea apare la câteva săptămâni după umplere/îmbuteliere.În consecinţă, tulbureala permanentă este importantă în cazul berii cu o durată mare de viaţă. De aceea, măsurile pentru

întârzierea sau prevenirea tulburelii coloidale sunt de mare importanţă. 4.6.2.2 Îmbunătăţirea stabilităţii coloidale a berii Principiul formării tulburelii coloidale

Tulbureala la rece

Produse complexe de degradare proteinice

(legături libere)

Tulbureală permanentă

Principiul formării tulburării coloidale : de aici iese în evidenţă faptul că o tulbureală coloidală nu poate fi formată sau poate fi formată cu viteză redusă dacă unul din cei doi componenţi este parţial sau total îndepărtat sau dacă factorii care favorizează conversia sunt în mare parte excluşi. Există următoarele posibilităţi :- prevenirea formării unor cantităţi mari de complecşi de degradare proteinică în timpul producerii berii- îndepărtarea unora din produsele de degradare proteinică în complexe- degradarea enzimatică a produselor complexe de degradare proteinică- îndepărtarea parţială a polifenolilor în timpul producerii berii- îndepărtarea polifenolilor din bere- degradarea enzimatică a polifenolilor- păstrarea berii la rece- îndepărtarea şi prevenirea accesului de oxigen- se vor ţine departe de bere metalele grele şi sărurile lor- se va mişca/deplasa berea cât mai puţin posibil

Polifenoli complecşi

Produse complexe de degradare proteinice polifenoli complecşi

- se va proteja berea de lumină în timpul depozitării4.6.2.3 Măsuri tehnologice pentru îmbunătăţirea stabilităţii coloidale

Unele din posibilităţile arătate pot fi realizate în mare măsură prin măsuri tehnologice. În plus, este necesară utilizarea agenţilor de stabilizare pentru a obţine o bună stabilitate.Măsurile tehnologice includ :

Folosirea unui malţ din orz cu conţinut scăzut de azot cu o coajă fină : conţinutul de proteine sub 11%

Folosirea unui malţ fără antocianogen, cu conţinut scăzut de oxalat

Germinaţia lungă şi la rece, modificarea bună a bobului

Arderea finală (în cuptor) intensă Alcalinitatea reziduală în soluţia de

fabricat bere sub 5ºDh Separarea cojilor în timpul

măcinării, decoctul separat (procesul Kubessa)

Fără resturi proteinice lungi Se va căuta pe cât posibil să se

obţină o limită ridicată de atenuare Obţinerea unei zaharificări

complete şi normalitatea iodului Nu se vor stropi prea mult

reziduurile (polifenoli) Mustul se fierbe îndelung şi

permanent, se urmăreşte o precipitare bună a proteinelor ( nu mai mult de 2mg coagulabile

N /100 ml must Controlul formării degradărilor Acidificarea mustului de turnare

(pH 5,2 – 5,3) Adausul de hamei nu prea repede

(polifenolii din malţ trebuie să reacţioneze)

Evitarea accesului oxigenului Separarea completă a degradării

fierbinţi, îndepărtarea optimă a degradării reci

Aerarea intensă a mustului pentru începerea rapidă a fermentaţiei

Fermentaţie rece şi viguroasă Fază de depozitare la rece timp de

cel puţin 7 zile la - 2 până la 0ºC

înainte de filtrare pentru a precipita particulele de tulbureală la rece

Evitarea contactului cu părţi metalice neizolate

Evitarea oricărui contact cu aerul ceea ce include :

- evitarea antrenării aerului în interior - evitarea creării de turbulenţă prin reducerea vitezelor de deplasare- folosirea apei degazate pentru fracţiunea preliminar şi fracţiunea de capăt- eliminarea aerului din filtre şi echipamentele de dozare şi clătirea cu CO2

- evitarea preluării de aer pe traseul spre umplere în totalitate- se va folosi numai CO2 complet pur, fără urme de aer. 4.6.2.4 Adausul de agenţi de stabilizare

Prin urmărirea cu grijă a factorilor arătaţi mai sus, formarea tulburelii coloidale poate fi întârziată substanţial, dar nu poate fi prevenită. Berea cu o durată mare de viaţă trebuie de aceea să fie stabilizată.Principalii agenţi de stabilizare utilizaţi în prezent sunt :- preparate din kiselgel (silicagel) şi / sau- polivinilpolipirolidonă(PVPP)Ambii agenţi pot fi utilizaţi împreună. În plus se utilizează antioxidanţi. 4.6.2.4.1 Preparate de silicagel

Preparatele de silicagel sunt agenţi importanţi de stabilizare care leagă polipeptide generatoare de tulbureală, dar au efect redus asupra substanţelor care favorizează spuma. Ele sunt folosite în cantităţi de 50–150 g / hl şi sunt dispuse în dispozitivul de dozare înainte de filtrare.Se face o distincţie între :- hidrogeluri cu un conţinut de umiditate de peste 50% şi- xerogeluri (geluri uscate) cu un conţinut de 5% apă.Silicagelurile sunt realizate din acid sulfuric şi silicat de sodiu. Ca rezultat al aglomerării, rezultă atât pori largi cât şi pori înguşti. Suprafaţa porilor foarte

înguşti din geluri poate să nu fie utilizată în întregime iar la gelurile cu pori prea largi rezultă o capacitate de adsorbţie prea redusă. În consecinţă, preparatele cu o rază a porilor între 3.0 – 3,5μm sunt în primul rând preferate. În aceste condiţii există o adsorbţie optimă a polipeptidelor generatoare de tulbureală din bere.Un criteriu important pentru aplicabilitatea preparatelor de silicagel este distribuţia mărimii particulelor, cu atât filtrul se blochează mai repede. Particulele mari (peste 40μm) pe de altă parte au efect redus. Particulele cele mai eficiente au o valoare medie între 8 -20μm.

4.6.2.4.2 Polivinilpolipirolidona (PVPP)Acesta este un produs organic

(fig. 4.95) care are legături transversale tridimensionale şi în plus fixate prin lanţuri intermoleculare. PVPP este o pulbere insolubilă în toţi solvenţii cunoscuţi iar în apă are loc doar umflarea produsului. PVPP îndepărtează selectiv toate substanţele care conţin fenol.Această selecţie depinde de formarea legăturilor de hidrogen sensibile la pH care sunt desfăcute din nou în soluţie alcalină cu eliberarea produşilor fenolici adsorbiţi. Aceasta este baza regenerării PVPP care poate fi utilizat în mod repetat. În Germania se admite utilizarea a maxim 50 g PVPP / hl de bere. Fig. 4.95 Structura PVPPCu roşu : substanţe fenolice adsorbite

În prezent PVPP este utilizat în special în combinaţie cu un preparat de silicagel, dar adesea poate fi utilizat ca atare. Pentru stabilizare :- PVPP poate fi adăugat prin dispozitivul de dozare : în acest caz poate fi utilizat numai o dată- pot fi utilizate foi / straturi filtrante care conţin PVPP - stabilizarea PVPP poate fi realizată într-un proces de recirculareUltimul procedeu este folosit cel mai mult şi este descris în continuare.

Stabilizarea berii cu PVPP într-un proces de recirculare :Echipamentul constă în esenţă dintr-un filtru sită cu strat de acoperire, cu un vas şi pompă de dozare ( fig. 4.96).La începutul stabilizării, apa de sterilizare încă prezentă este înlocuită pe sus de CO2 (1).Turta de PVPP de pe discul de filtrare este scoasă prin rotaţia ansamblului filtrului iar PVPP este trimis înapoi la dispozitivul de dozare (2).În timpul rotaţiei, filtrul este clătit iar PVPP rezidual este pompată înapoi la dispozitivul de dozare (3). Filtrul rămâne sub presiunea CO2. Filtrul este apoi umplut cu bere filtrată care conţine PVPP în suspensie care se depune pe discurile filtrului (4). Stabilizarea berii este apoi realizată prin curgere prin PVPP (5). Particulele PVPP antrenate în bere sunt îndepărtate într-un mic filtru posterior.La sfârşitul stabilizării, berea reziduală este înlocuită de apă degazată (6).Pentru regenerare, turta de PVPP este mai întâi clătită cu apă caldă (7).Apoi se pompează soluţie de hidroxid de sodiu 1% pentru regenerare în interiorul filtrului (8). Se circulă soluţie caustică fierbinte (9). Apoi soluţia caustică este înlocuită din nou de apă fierbinte (10).Se pompează apoi soluţie acidă (11) după care întreaga aparatură este clătită cu apă şi în final întreaga secţie se sterilizează prin circulaţie (12).Fig. 4.96 Stabilizarea berii cu PVPP folosind un proces de recirculare(1) La începutul stabilizării, filtrul este umplut cu apă. Apa este înlocuită de sus prin CO2 iar accesul oxigenului este astfel prevenit.(2) Turta de PVPP de pe discul filtrului este scoasă prin rotaţia ansamblului filtrului iar PVPP este trimis înapoi la dispozitivul de dozare.(3) În timpul rotaţiei, filtrul este clătit iar PVPP care a rămas este pompat înapoi la dispozitivul de dozare. Filtrul rămâne sub presiunea CO2.(4) Filtrul este apoi umplut cu bere deja filtrată iar în timpul acesta PVPP este distribuit de la dispozitivul de dozare şi

depus pentru a forma un strat de acoperire pe discurile filtrului.(5) Berea este stabilizată de PVPP : particulele de PVPP antrenate de bere sunt îndepărtate într-un filtru posterior, montat în aval.(6) După ce se întrerupe acest proces, berea reziduală este înlocuită de apă degazată şi filtrarea este astfel terminată.(7) Regenerarea este începută prin clătirea turtei cu apă caldă.(8) PVPP este regenerat cu soluţie de hidroxid de sodiu 1% caldă până la fierbinte. PVPP este încă în filtru în timpul acestui proces.(9) Soluţia caustică este circulată are loc astfel o regenerare profundă. Soluţia caustică ajunge la o culoare avansată ca urmare a reacţiei cu polifenolii dizolvaţi din PVPP.(10) Soluţia caustică este apoi treptat înlocuită de apă. Soluţia caustică trebuie să fie tratată corespunzător datorită culorii puternice pe care o prezintă.(11) Pentru neutralizare, se pompează soluţie de acid azotic 0,1 - 0,2 % la 40 - 50ºC.(12) În final, întreaga secţie se clăteşte cu apă şi apoi se sterilizează cu apă fierbinte prin circulaţie.Apoi totul este pregătit din nou pentru reutilizare.

Regenerarea PVPP cu soluţie caustică fierbinte este foarte eficientă. Cei mai mulţi dintre polifenoli sunt deja eliminaţi prin spălare după primul tratament cu soluţie caustică. Această soluţie devine de o culoare neagră puternică şi este îndepărtată. Datorită culorii şi temperaturii, soluţia nu poate fi adăugată direct în apele uzate şi se diluează cu alte ape uzate într-un rezervor de neutralizare.A doua spălare caustică nu este atât de complet terminată şi este din nou utilizată pentru faza următoare ca primă spălare. Astăzi se fac încercări pentru eliminarea din soluţiile caustice a tuturor amestecurilor adăugate printr-o filtrare foarte fină şi folosirea lor ulterioară.Când se utilizează PVPP, se face o suspensie dintr-un kg de PVPP în 9 l de

apă. Pentru fiecare m2 de suprafaţă filtrantă sunt necesare cca. 200 g PVPP.În ciclul de stabilizare se pierd 0.5 – 1 % din PVPP.În loc de adausul PVPP la filtru, în fabricile mai mici pot fi utilizate module filtrante care conţin PVPP. La trecerea din exterior spre interior prin foaia / stratul filtrant care conţine celuloză – PVPP, polifenolii din bere reacţionează cu PVPP şi precipită pe suprafaţă. Filtrul poate fi astfel clătit, regenerat şi sterilizat de până la 30 de ori. Debitul de trecere este de cca. 20 hl / m2 suprafaţă filtrantă.Această filtrare totuşi nu îndepărtează polifenolii în măsura debitului de trecere prin proces, deoarece capacitatea de filtrare a modulului devine epuizată. În acest caz este necesară amestecarea şi echilibrarea în rezervorul de presiune. 4.6.2.4.3 Antioxidanţi

După cum se descrie în capitolul care urmează, schimbările în aroma berii după umplere / îmbuteliere sunt rezultatul creşterii cantităţii de compuşi carbonil, care sunt favorizaţi în special prin oxidare. Acest efect de „ trezire / răsuflare” se poate întâmpla foarte repede în prezenţa oxigenului printr-un gust neplăcut de caramel, un gust de asemenea dezagreabil şi o scădere considerabilă a calităţii berii în general.Prin adausul de substanţe care acţionează împotriva oxidării (antioxidanţi), procesul poate fi întârziat în mare măsură.Bioxidul de sulf reduce oxidarea în direcţia formării carbonililor şi astfel întârzie îmbătrânirea aromei. SO2 este fapt format de către drojdie în timpul fermentaţiei, dar formarea sa depinde de solicitarea drojdiei. Cantitatea de SO2

format este insuficientă pentru stabilizarea completă, dar dă o anumită protecţie împotriva îmbătrânirii.Pentru siguranţă, trebuie adăugat SO2 la umplere sub formă de sulfiţi. Se produce astfel o reducere substanţială a formării aromei îmbătrânite.Adausul de acid ascorbic (l) acţionează într-un mod similar. Activitatea lui

reducătoare contribuie la stabilizarea aromei. 4.6.3 Stabilizarea aromei

Pe lângă claritate gustul şi aroma berii sunt cele mai importante caracteristici de calitate care trebuie menţinute. După cum s-a menţionat deja, aroma berii ambalate nu este întotdeauna ci se deteriorează mai mult sau mai puţin rapid cu o reducere corespunzătoare în calitatea berii. Stabilizarea aromei este determinată în primul rând de oxigenul încă prezent în bere şi în partea superioară a buteliei după umplere. Aroma îmbătrânită (răsuflată) care se dezvoltă este caracterizată printr-o modificare crescută în profilul aromei, pentru care compuşii de carbonil, care au o valoare a pragului de aromă extrem de scăzută, sunt responsabili în primul rând. Schimbările în cantităţile unor componenţi din berea proaspătă şi berea îmbătrânită sunt arătate în tabelul care urmează. Care dintre aceşti componenţi şi în ce măsură contribuie la îmbătrânirea aromei nu este clar. Este totuşi sigur că oxigenul – chiar în cele mai mici concentraţii – este factorul principal care afectează aroma îmbătrânită.

Componentul Berea proaspătă

Berea îmbătrânită

2metilbutanal 60 1803metilbutanal 20 1103 metil butan 2 -onă

16 110

fenilacetaldehidă 45 250benzaldehidă 4 2592 furfural 40 3000nonalactonăץ 60 150Nicotinat de etil 10 750heptanal 4 25

Totuşi, există şi alţi factori pe lângă oxigen, care degradează aroma berii, de ex:- temperaturi înalte, de durată, pentru depozitare- mişcări / deplasări substanţiale ale berii, pe lung timp.

Efectul luminii este în special dăunător pentru aromă. Ca rezultat al efectului luminii, în particular lumina solară, în bere se formează un gust specific ca urmare a faptului că, într-un timp scurt, cantităţile mici de mercaptani (alcooli în care atomul de oxigen a fost înlocuit de sulf) reacţionează cu acizii amari din hamei şi produc pe lângă alţi componenţi, acest gust neplăcut. De aceea, berea trebuie ferită de efectul luminii şi în mod special a luminii cu lungimea de undă cuprinsă între 350 – 500 nm. Această protecţie este asigurată cel mai bine de butelii făcute din sticlă brună. Sticlele de culoare verde sau deschise la culoare sunt mai puţin adecvate. Berea nu trebuie îmbuteliată în butelii din sticlă albă / transparentă.Independent de acest lucru, trebuie urmărit ca buteliile să nu fie transportate sau oferite la vânzare neprotejate de lumină.Stabilizarea gustului şi aromei, constituie un factor important pentru menţinerea şi extinderea numărului de clienţi existenţi.De aceea, este necesar să se urmărească toate măsurile de precauţie pentru excluderea oxigenului pe toate fazele circuitului de producţie şi să se acorde atenţie tuturor celorlalţi factori de influenţă. De aceea este foarte important ca toţi angajaţii să cunoască factorii care favorizează deteriorarea în timp a aromei berii. Este totuşi de asemenea important ca fabricanţii de bere să noteze exact cât de repede sau cât de încet se deteriorează aroma din bere. Ei trebuie să evite posibilitatea să ajungă la clienţi bere îmbătrânită cu gust modificat, care i-ar putea face să-şi schimbe părerea despre firma producătoare de bere. Clientul este regele : el decide ce marcă anume de bere doreşte să cumpere ( în legătură cu degustarea, vezi de asemenea cap. 7) 4.7 Carbonatarea berii

O bere normal tratată î-şi păstrează conţinutul de CO2 până când este în butelie. Se poate întâmpla să scadă conţinutul de CO2 ca urmare a

unui proces de tratare la presiune scăzută sau temperatură ridicată şi el trebuie completat înainte de umplere/ îmbuteliere. În acest caz, CO2 pierdut trebuie înlocuit. Acest proces se numeşte „ carbonatare”. Pentru a ajunge aici se introduce o unitate de carbonatare în linia de curgere a berii. În unitatea de carbonatare (fig. 4.97 şi 4.98), CO2 este injectat şi se dizolvă într-o secţie următoare de reacţie care este de obicei în formă de conductă lungă care cuprinde o serie de coturi, în principiu este la fel ca la aerarea drojdiei :- CO2 trebuie injectat în bule care sunt cât mai mici posibile astfel încât se pot dizolva în apă- legătura pentru CO2 (soluţie) este la început desfăcută (liberă). Legătura permanentă la materialele coloidale din bere se face la momentul oportun. Fig. 4.97 Unitate de carbonatare (schemă)(1)(1) ajutaj venturi, (2) ventil de control pentru CO2, (3) ventil de curăţire CIP, (4) senzor de CO2, (5) secţiune de dizolvare, (6) dispozitiv de măsurare a cantităţii de CO2. Fig. 4.98 Unitate de carbonatare ( imagine în spaţiu)Din motive de calitate, trebuie avut în vedere să se utilizeze CO2 de cea mai înaltă puritate, deoarece oxigenul introdus în această fază duce ulterior la mari probleme. Deoarece nu există nici un filtru după unitatea de carbonatare, trebuie manifestată mare grijă să se păstreze instalaţia perfect curată. Din acest punct de vedere este foarte important modul în care este introdus CO2, dispozitivul de injectare trebuie să poată fi curăţit uşor. Nu trebuie folosite elemente din materiale sinterizate care se întreţin cu greutate şi nu pot fi cu uşurinţă menţinute permanent în condiţii igienice perfecte. Se poate câştiga o prelungire a duratei de viaţă (funcţionare), dar în detrimentul calităţii.De aceea este avantajos să se opteze pe cât posibil pentru un proces fără carbonatare.

4.8 Depozitarea în rezervoare sub presiune (depozitarea berii filtrate)

Berea filtrată este pompată într-un rezervor de depozitare sub presiune (rezervor de bere limpede) şi depozitată timp de 2 – 3 zile în acest rezervor sub presiune. Rezervoarele de bere limpede sunt rezervoare tampon între filtru şi instalaţia de umplere. Ele sunt construite în special ca rezervoare verticale din oţel crom nichel fără armături interioare şi întreaga pivniţă de depozitare a berii limpezi este răcită la 0 până la 2ºC. Rezervoarele de bere limpede sunt ultima staţie înainte de umplere. Nu există altă depozitare de siguranţă după ele. Toate măsurile de siguranţă trebuie ca atare să fie încorporate acolo. Aici sunt incluse următoarele : - rezervoarele trebuie să fie curăţite cu minuţiozitate de un sistem de curăţire CIP- curăţirea trebuie să fie controlată cu atenţie- rezervoarele trebuie să aibă suprafaţa interioară cât mai netedă (rugozitate redusă a suprafeţei)- rezervoarele trebuie să fie în prealabil supuse contrar presiunii cu CO2; ele nu trebuie să prezinte nici cea mai mică preluare de oxigen.4.9 Metode speciale pentru producerea berii4.9.1 Fabricarea berii de densitate ridicată

Este posibil să se producă un must mai puternic decât cel care corespunde densităţii originale a berii de produs şi după aceea, înainte sau după fermentaţie, să se dilueze cu apă până la conţinutul dorit de extract. Acest proces este numit fabricarea berii de densitate ridicată. Motivul pentru introducerea acestui proces poate fi o capacitate insuficientă a secţiei de fierbere, care poate fi depăşită în acest fel.Totuşi motivul principal este acela că apa care trebuie utilizată pentru diluţie mai târziu în stare rece nu trebuie să fie încălzită şi fiartă cu mustul. De aici rezultă un avantaj economic substanţial.

În mare, se poate face un calcul după cum urmează :La o fabrică de bere se realizează 300 hl de 11% must. Deci în cazan se află cca. 300 x 11 = 3300 kg de extract. Dacă se decide să se obţină mustul cu 15% extract, atunci pentru 3300 kg extract sunt necesare 3300 / 15 = 220 hl. În acest caz este o reducere de 80 hl = 26,7% care nu mai trebuie încălzită şi fiartă. Această economie enormă de energie arată că şi o creştere mică în conţinutul de extract la 13 – 14% poate duce la obţinerea unor economii importante. Creşterea conţinutului de conţinut de extract implică în mod natural o creştere a conţinutului de extract al primelor musturi care este în general cu 4 – 6% mai mare decât conţinutul de extract al mustului convenţional căci mai târziu trebuie suficient de multă apă de stropire pentru spălarea boabelor utilizate. În exemplul de mai sus,conţinutul extractului din primele musturi va fi de 19 – 20%. Pentru aceasta, obţinerea decoctului urmează regula degetului mare :1dt malţ + 3 hl apă = 20% primele musturiPentru malţul pur, decocturile în general nu creează probleme. Cerealele înlocuitoare sunt pretratate şi hidrolizate în fierbătoarele de cereale. Totuşi, imediat ce o cantitate mare de înlocuitori este pusă împreună cu malţul pentru extracţia decoctului, pot apărea serioase probleme cu gelatinizarea – în special cu orezul care se umflă în mare măsură.Dacă se încălzeşte orezul prea repede şi se neglijează lichefierea pastei de orez prin adăugarea unei părţi din decoctul de malţ, se poate întâmpla ca orezul să se ardă sau agitatorul să se blocheze datorită vâscozităţii mari a compoziţiei. Când se utilizează cereale înlocuitori, trebuie să se procedeze cu mare atenţie când se încearcă obţinerea unei creşteri a conţinutului de extract din primele musturi. În multe ţări conţinutul de extract este crescut simplu prin adausul de zahăr, sirop comercial de zaharoză sau sirop de amidon, siropul de zaharoză

este un sirop fermentabil pur. În consecinţă, el creşte limita de atenuare a berii şi aceasta trebuie avută în vedere la obţinerea decoctului. Cu siropuri de amidon se cotează conţinuturile de zaharuri fermentabile.Siropurile sunt pe parcurs adăugate în cazanul de must numai cca. 10 minute înainte de terminarea fierberii când nu mai există descompuneri ale substratului.Este, desigur,cel mai bine să se adauge extractul de malţ la must. Extractul de malţ este fabricat prin concentrarea îngrijită a mustului sub vacuum şi se vinde ca o masă vâscoasă. El are o compoziţie similară cu mustul şi nu produce nici o modificare.Pentru utilizare, se va face o comparaţie între economiile costurilor energetice pentru producerea lui faţă de costul utilizării extractului de malţ.Cu cât este mai înalt conţinutul de extract, cu atât poate fi separat mai uşor folosind noua generaţie de filtre pentru decoct (2001, MK, 15/20) decât cu butoaiele de limpezire. Conţinutul mai mare de extract al primelor musturi şi volumul mai mare al reziduurilor de boabe sunt de asemenea factori de limitare pentru recipientele moderne de limpezire. Este important că mai mult timp e câştigat pentru spălarea reziduurilor de boabe pentru a păstra redus conţinutul de extract de la ultimele cicluri de funcţionare. Reutilizarea resturilor de la ultimele cicluri este nefavorabilă din motive de calitate.Datorită vâscozităţii mai mari a mustului şi cantităţii corespunzătoare mai mari de fracţiuni şi posibil resturi uzate de hamei, sedimentarea tulburelii în vârtej poate fi mai rea decât cu musturi cu extract ridicat.La bază însă, procesul decurge în manieră normală.Adausul de apă rece urmează fie înainte de fermentaţie, după fermentaţia primară, fie numai după filtrare.Când se adaugă apă înainte de fermentaţie, fermentaţia decurge normal, fără nici o problemă.

Când se adaugă după fermentaţia primară, folosind vase cilindro-conice pentru fermentare şi depozitare de aceeaşi mărime, creşterea volumului datorită dispariţiei spumei este utilizată suplimentar şi rezervoarele pot fi utilizate complet. Adausul apei rece după filtrare necesită grijă mare pentru a garanta cea mai bună calitate a berii, după cum este descris în continuare.Adausul de apă înainte de fermentaţie este realizat de obicei pe răcitor cu plăci şi la aceeaşi temperatură cu cea a mustului. Adausul trebuie făcut la aceeaşi rată peste transferul mustului pentru a obţine un amestec uniform prin circulaţia unei cantităţi determinate de apă într-un rezervor plin.Apa trebuie să fie dedurizată şi să nu prezinte probleme microbiologice. Ea nu trebuie să fie dezaerată deoarece drojdia va îndepărta câteva minute mai târziu orice oxigen conţinut, apoi se poate continua normal.Este de asemenea posibil şi frecvent uzual să se fermenteze mai întâi mustul cu extract ridicat şi numai după aceea se diluează. În acest mod, după cum este recunoscut, se obţin câştiguri energetice deoarece căldura fermentaţiei trebuie să fie îndepărtată, iar capacitatea rezervorului şi respectiv investiţiile de capital sunt economisite.Când se fermentează must cu extract ridicat, fermentaţia durează mai mult şi se obţin mai multe produse secundare, în special esteri şi alcooli superiori. În special conţinutul mai ridicat de esteri poate fi detectat în berea diluată din nou în afară de cazul când fermentaţia este accelerată şi creşterea drojdiei este îmbunătăţită. Aceasta se obţine prin :- un adaos suplimentar de drojdie- o alimentare mai bună de oxigen către drojdie. Cantitatea recomandată : 1 mg O2 pe procent de extract de must original.Alimentarea cu aer îmbogăţit cu oxigen (metoda aceasta este totuşi în discuţie)- aerare intensă a mustului cu un amestecător static sau alt dispozitiv de aerare

- îndepărtarea tulburelii depuse câteva ore după ce s-a umplut rezervorul este deplină şi se stimulează prin suflarea de aer pentru a mişca în sus drojdia din partea inferioară- recoltarea drojdiei cât mai repede posibil şi adăugarea ulterioară după aerare. Este avantajos să se asigure drojdie proaspătă la timp pentru propagare. În plus este avantajos să se folosească drojdii care produc mai puţine produse secundare de fermentaţie sau să folosească săruri stimulatoare pentru hrana drojdiei.În general, la temperaturi mai ridicate şi un conţinut mai ridicat de extract al mustului original se formează mai multe produse secundare de fermentaţie. Limita pentru conţinutul de extract al mustului original este de 14,5–15 %. Peste această valoare, pot fi detectate produse secundare în produsul finit.Adausul de apă după fermentaţie este realizat de regulă pe traseul de la rezervorul de depozitare la filtru sau după filtru (fig. 4.99)Fig. 4.99 Reglarea concentraţiei dorite prin adaos de apă(1)apă tratată în fabrică, (2) dezaerator de vacuum, (3) pompă, (4) injecţie CO2, (5) răcitor cu plăci. (6) aparat de măsură pentru oxigenul dizolvat, (7) rezervor tampon, (8) depozitarea berii, (9) filtru cu cartuş, (10) punct de amestecare / combinare, (11) control automat concentraţie CO2, (12) filtru de colectare, (13) rezervor de bere, (14) umplere (îmbuteliere).Aceasta este partea cea mai complicată parte a întregului proces deoarece această apă trebuie să satisfacă mai multe cerinţe după cum urmează :- să corespundă compoziţiei chimice necesare pentru utilizare în producţia de bere - să fie răcită la -1ºC- să fie sterilizată pe un filtru de sterilizare- să fie complet dezaerată(vacuum, purjare cu CO2)- să fie carbonatată la conţinutul de CO2

din bere

- să fie dozată cu transferul berii. De asemenea să fie dozată în fracţiunea preliminară şi fracţiunea de capăt.O corecţie ulterioară nu poate fi făcută.Adausul acestei ape necesită echipament complicat de control şi măsură. Cheltuielile financiare necesare pentru aceasta se justifică totuşi la fabricile mai mari.Aroma berii produse prin procedeul cu densitate ridicată este, după diluţie, greu de deosebit de berea produsă prin procedeul cu densitate normală, cu condiţia ca, conţinutul de extract din mustul original să nu depăşească 14,5 -15%.În general spuma este influenţată negativ de diluţie, cu atât mai mult cu cât este mai mare diluţia. O corecţie legată de amăreala hameiului poate fi făcută prin adaos de extract de hamei izomerizat.Pot fi de asemenea adăugate esenţe de aromă de hamei. Aceste adausuri nu sunt permise pentru berea produsă în conformitate cu cerinţele legale pentru puritate. 4.9.2 Producerea berii cu gheaţă

După cum se ştie, apa îngheţă la 0ºC. Berea îngheaţă la o temperatură mai scăzută, în funcţie de conţinutul în extract şi alcool.Extractul mustului original 11,5%Conţinutul în alcool 5%Temperatura de îngheţare -2,3ºCExtractul mustului original 15,5%Conţinutul în alcool 7%Temperatura de îngheţare – 2,9ºCBerea nu îngheaţă în mod omogen, adică cu o compoziţie constantă, ci apa începe să îngheţe mai întâi. Dacă temperatura este scăzută sub 0ºC, apa se separă în părţile cele mai reci ca gheaţă. În acelaşi timp precipită o serie de componenţi insolubili la temperaturi scăzute, în special polifenoli şi polipeptide, în timp ce concentraţia alcoolului şi a altor componenţi din extract creşte. Producătorii de bere germani obişnuiau să plaseze un butoi (de obicei metalic) de

„Bock bier” (bere de martie) într-un container cu saramură răcită sau se lăsa un butoi cu bere afară în nopţile geroase de iarnă. Se forma astfel un strat gros de gheaţă pe pereţi în interior iar în centrul butoiului berea, devenită tulbure, se concentrează continuu. Deoarece lichidul se dilată puternic prin răcire, ca rezultat al creşterii presiunii dopurile pot să sară şi astfel pătrunde saramură rece în interior. Conţinutul mare de alcool, necontrolat, şi aroma plăcută, lipsită de asprime, fac ca această bere să fie o băutură „periculoasă”.Pentru producerea berii cu gheaţă, un asemenea procedeu în şarje este desigur complet neadecvat. În primul rând trebuie evitat ca gheaţa care rezultă să formeze depuneri într-un anumit loc şi să deranjeze procesul odată cu creşterea presiunii. Din acest motiv, este necesar, pentru a se forma cristale mari de gheaţă, să se mişte / deplaseze berea tot timpul, fără încetare în această fază de răcire avansată. La început se formează cristale mici de gheaţă în berea rece, dar ele devin tot mai mari ca urmare a mişcării berii şi se depun apoi sub formă de cristale mari de gheaţă. Este posibil apoi să se filtreze sau să se separeu în hidrocicloane.Berea produsă are un conţinut mai ridicat de alcool decât berea de pornire. Apoi se adaugă apă degazată impregnată cu CO2

pentru reglarea conţinutului dorit de alcool. Conţinutul de alcool este de obicei ceva mai mare decât berea de pornire şi va fi definit exact de producător.Ca rezultat al îndepărtării parţiale a polifenolilor şi polipeptidelor, gustul berii astfel produse este mai moale şi mai „rotund”. Spuma şi stabilitatea sunt de obicei îmbunătăţite comparativ cu berea de pornire. Numele de bere cu gheaţă se referă numai la această metodă de producere şi nu are nici o legătură cu temperatura de consum.Fig. 4.100 arată principiul unei instalaţii de producere a berii cu gheaţă (Labatt/Niro).

Fig. 4.100 Producerea berii cu gheaţă (Labatt /Niro )(1)de la fermentaţie, (2) răcitor cu picurare, (3) centrifugă, (4) drojdie, (5) răcitor de bere, (6) schimbător de căldură, (7) recristalizator, (8) către maturare.Berea de la fermentaţie este răcită într-un răcitor cu picurare iar drojdia este îndepărtată printr-o centrifugă. Apoi berea este răcită în continuare printr-un răcitor de bere şi apoi pompată prin trei schimbătoare de căldură în care temperatura berii este scăzută la - 4ºC. Se formează astfel cristale mici de gheaţă. În recristalizatorul care urmează, berea este mişcată mecanic iar cristalele mici de gheaţă încep să se depună şi devin tot mai mari, până când ajung la dimensiuni la care se pot îndepărta prin filtrare. O anumită cantitate de gheaţă rămâne întotdeauna în recristalizator. Gheaţa este acum îndepărtată prin filtrare sau într-un hidrociclon unde berea îmbogăţită în alcool este mai întâi pompată într-un rezervor de depozitare înainte de a se regla conţinutul final de alcool cu apă carbonatată.Principalul avantaj al procesului constă în îmbunătăţirea vizibilă a calităţii berii rezultate. Poate fi de asemenea obţinută o creştere dorită în conţinutul de alcool prin tehnologia cu densitate ridicată. Cheltuielile tehnologice pentru producerea berii cu gheaţă pot fi justificate numai dacă poate fi obţinut un preţ corespunzător mai ridicat pentru produs.4.9.3 Procedee pentru îndepărtarea alcoolului

Pot exista mai multe motive pentru îndepărtarea parţială sau totală a alcoolului din bere :- exist[ o tendinţă în creştere pentru un stil de viaţă mai sănătos fără alcool- conducătorii auto pot consuma bere fără alcool, fără să suporte eventuale consecinţe nedorite- există de asemenea motive religioase pentru o interdicţie a alcoolului

îndepărtarea alcoolului poate fi totală sau parţială , reglementările variind în mare măsură în diferite ţări.Alcoolul poate fi îndepărtat din bere în diferite moduri.Metodele curente pot fi depuse în trei grupe : - procedee de separare cu membrană- tratamente termice- suprimarea formării alcooluluiToate cele trei tipuri de procedee sunt folosite şi îşi au avantajele şi dezavantajele lor, care vor fi detaliate în cele ce urmează. 4.9.3.1 Procedeele de separare cu membranăÎn procedeele cu membrană, berea este trecută printr-un strat foarte subţire de celuloză de bumbac sau acetat de celuloză iar alcoolul este îndepărtat după aceea. Pentru îndepărtarea alcoolului în aceste procedee se folosesc mai multe efecte fizice diferite. 4.9.3.1.1 Osmoza inversăOsmoza inversă este opusul osmozei. Ce anume este osmoza va fi explicat prin următorul experiment teoretic. Un vas este divizat în mijloc printr-un perete care are în partea inferioară o gaură închisă cu o membrană. Această membrană are porii atât de fini încât permit să treacă numai apa pură prin ea. Membranele care au asemenea pori mici încât nu permit să difuzeze substanţe mai mari decât o dimensiune moleculară se numesc semipermeabile ( nu complet permeabile).Dacă vasul este umplut pe jumătate cu apă, ea se ridică la aceeaşi înălţime pe ambele părţi ale membranei (fig.4.101a). Fig. 4.101 Osmoză / osmoză inversă

(a) starea de echilibru, (b) osmoză, (c) osmoză inversă.

Se adaugă apoi sare în partea stângă a vasului şi se dizolvă. Moleculele de sare au o tendinţă puternică să se dizolve într-o cantitate de apă. Deoarece moleculele de sare sunt prea mari pentru a trece prin membrană, ele vor trage apă prin membrană. Aceasta continuă până când presiunea hidrostatică a coloanei mai înalte de lichid din partea stânga–care

exercită o forţă acţionând pentru împingerea apei din partea stângă în partea dreaptă – echilibrează forţa exercitată de soluţia de sare pentru a trage apă din partea dreaptă spre stânga (h). Presiunea osmotică a soluţiei originale înainte ca apa să se mişte transversal spre ea a fost, prin definiţie, egală cu această presiune hidrostatică de echilibrare, când a fost atins echilibrul. De fapt presiunea osmotică a soluţiei trebuie privită ca o presiune negativă, deoarece o soluţie cu presiune osmotică mai mare trage apă dintr-o soluţie cu presiune osmotică mai scăzută. Această mişcare a apei într-o soluţie cu o presiune osmotică mai mare este cunoscută sub numele de osmoză. Toate procesele vieţii, inclusiv cele din drojdie sunt controlate prin osmoză.Acum dacă prin contrast, se aplică presiune pe partea stângă a vasului apa este forţată, contra presiunii osmotice a soluţiei, prin membrană spre partea dreaptă a vasului (c). acest moment este cunoscut ca osmoză inversă, inversul osmozei. Principiul reducerii alcoolului prin osmoză inversă În îndepărtarea alcoolului prin osmoză inversă berea este pompată discontinuu (în şarje) sau continuu printr-un modul de separare (Fig. 4.102).Fig. 4.102 Principiul osmozei inverse(1)intrarea berii netratate, (2) membrană, (3) adaos de apă, (4) bere dezalcoolizată, (5) soluţie de alcool diluat.Apa şi alcoolul sunt forţate prin membrană împotriva presiunii osmotice naturale a berii (2). Pe de altă parte, toate moleculele mai mari, cum sunt compuşii de aromă şi gust rămân în bere. Deoarece apa este îndepărtată, trebuie adăugată continuu apă deionizată şi dezaerată (3). În consecinţă, conţinutul de alcool este continuu redus. Datorită presiunii ridicate se produce încălzirea, astfel încât echipamentul trebuie răcit pentru ca temperatura berii să nu depăşească 15ºC.

În acest proces direcţia curgerii berii este tangenţial la suprafaţa membranei (adică de-a lungul suprafeţei) iar suprafaţa membranei este spălată de forţele de forfecare produse, rămânând curată.Procesele de acest fel sunt numite filtrare tangenţială sau filtrare cu curgere transversală (vezi cap. 4.5.2.6). Amestecul apă / alcool care trece prin membrană este numit „permeate” (material care trece) şi are un conţinut de alcool de 1,5 – 1,8%. Conţinutul scăzut de alcool nu justifică o concentrare a alcoolului. Materialul trecut prin membrană este refolosit pentru stropire. Echipament pentru osmoza inversă :O instalaţie de osmoză inversă (fig. 4.103) are în componenţă un rezervor sub presiune pentru bere (1) în care este depozitată berea din care trebuie îndepărtat alcoolul. Presiunea este crescută la cca. 40 de bari de o pompă de înaltă presiune (2) şi printr-o pompă de circulaţie (3) berea este trecută peste membrană cu viteză mare astfel încât nu se depune nimic.

Fig. 4.103 Instalaţie de osmoză inversă(1)rezervor sub presiune, (2) pompă de înaltă presiune, (3) pompă de circulaţie, (4) modul filtrant, (5) adaos de apă de filtrare prin dializă.Modulele (4) formează partea cea mai mare, mai importantă şi mai scumpă a instalaţiei. Capacităţile de trecere ale acestor membrane, făcute în special din acetat de celuloză, sunt de 50 – 80 l / m2

pe oră. Suprafeţele membranei folosite trebuie să fie în mod corespunzător foarte mari, ceea ce se reflectă în costuri. O instalaţie cu 18 module de separaţie poate produce cca. 25 hl de bere cu conţinut scăzut de alcool pe oră.Cantitatea de amestec alcool / apă (permeate) – material care trece prin membrană – îndepărtată – este înlocuită de apă de filtrare prin dializă (5) deoarece în caz contrar ar creşte concentraţia. Circulaţia este continuată până când se obţine reducerea de alcool dorită.

Este necesară o instalaţie anexă care să asigure apă deionizată. Apa trebuie să fie total dezaerată pentru a nu ajunge oxigen în bere. De astfel numai bioxidul de carbon trebuie folosit ca gaz de dezlocuire, inclusiv în timpul depozitării apei deionizate, dezaerate, în caz contrar oxigenul va difuza / pătrunde din nou în bere.Curăţirea membranei este de asemenea foarte importantă pentru capacitatea modulului. Toate depunerile trebuie să fie îndepărtate de pe membrană pentru menţinerea capacităţii de circulaţie. Procedeele de curăţire şi materialele depind de tipul de membrană. Tratamentul necorespunzător duce la modificarea porilor şi în consecinţă la distrugerea membranelor scumpe. Realizarea procedeului de osmoză inversă Berea este introdusă prin pompa de înaltă presiune şi pompa de circulaţie, în modul descris mai sus, în module, care sunt de obicei grupate şi fixate împreună câte şase. Prima bere parţial dezalcoolizată este trimisă înapoi în rezervor printr-un ventil de reducere presiunea din nou de la presiune înaltă la 40 bari în modul. În această fază nu este încă adăugată apă. În timpul îndepărtării alcoolului există trei faze :- faza de concentrare - faza de filtrare dializă- faza de rediluţie Faza de concentrareÎn timpul trecerii prin modulul de 2,2 l de permeat (material permeabil) se produc dintr-un hl de bere. Ca rezultat, conţinutul de alcool şi concentraţia de bere sunt în creştere (fig. 4.104).Fig. 4. 104 Fazele îndepărtării alcoolului prin osmoză inversăAlcool gehalt = conţinutul de alcoolEntalkorolisiert = dezalcoolizatKonzentrierphase = fază de concentrareDialtraţion phase = fază de filtrare cu dializăAuftŭll phase = fază de rediluţie. Faza de filtrare cu dializă

În timpul fazei de filtrare cu dializă cantitatea de material trecut prin membrană îndepărtată din bere este înlocuită cu apă complet deionizată până când se obţine în concentrat conţinutul de alcool dorit. Faza de rediluţieConcentratul este acum rediluat cu apă la volumul original al berii de pornire şi astfel conţinutul de alcool este redus la mai puţin de 0,5%. În acelaşi timp trebuie adăugat în bere, deoarece ca rezultat al osmozei inverse şi adausului de apă doar o mică parte din CO2 este încă prezentă în bere. 4.9.3.1.2 Procedeele de dializă

În procesele de dializă membrana este formată din fibre tubulare cu un perete foarte subţire. Aceste fibre tubulare au diametrul egal cu fracţiuni de milimetru (50 - 200 μm) şi au pori foarte fini. Într-un modul sunt legate împreună mii din aceste membrane fine şi pe lângă conexiuni, modulele sunt etanşate la capete. Berea este forţată uniform prin fibre în timp ce materialul dializat (sau apa) trece prin fibrele tubulare în direcţie opusă. Schimbul de componenţi are loc prin porii fini din membrană (grosimea peretelui 10 – 25 μm). Principiul procedeului de dializăÎn timpul dializei, toate substanţele dizolvate de pe ambele părţi ale membranei încearcă să ajungă la un echilibru cu concentraţiile lor de pe partea opusă. Aceasta înseamnă că alcoolul iese din bere în dializat până când se obţine aceeaşi concentraţie pe ambele părţi. Dacă alcoolul este îndepărtat din dializat, alcoolul difuzează din cealaltă parte a membranei până când se ajunge la echilibru. Dacă se foloseşte un debit contrar de dializat (fig. 4.105) alcoolul este îndepărtat foarte rapid. Fig. 4.105 Principiul dializei(1) direcţia debitului în fibra tubulară a berii care urmează să fie dezalcoolizată(2) direcţia debitului de dializat în curgerea exterioară.În figură se vede că berea care conţine alcool curge înăuntru de la dreapta spre

stânga. Deoarece există puţin alcool în dializat în această poziţie, alcoolul curge prin membrană în dializat pentru a ajunge la echilibru. Cu cât ajunge mai mult spre stânga, berea conţine tot mai puţin alcool care a trecut în dializat prin membrană, dializatul circulând în contracurent de la stânga spre dreapta.Alcoolul este astfel aproape complet îndepărtat din bere şi se găseşte acum în dializat, din care trebuie îndepărtat pentru ca procesul să poată să continue. Alcoolul din dializat este îndepărtat cu grijă prin distilare continuă la presiune redusă (distilare sub vacuum).În comparaţie cu osmoza inversă, dializa necesită mai multe eforturi şi mai mulţi bani. În schimb, berea tratată mai blând deoarece separarea are loc la temperaturi scăzute şi încălzirea are loc doar între 1 - 6ºC.Sistemul lucrează cu o suprapresiune redusă pe partea berii de numai cca. 0,5 bari. Realizarea procesului de dializăO instalaţie de dializă (fig. 4. 106) are ca elemente principale modulele cu membrană (18(2). Aceste module sunt de obicei module de fibre tubulare iar schimbul de substanţe are loc într-un proces de contracurent prin porii fini ai membranei.Berea cu conţinut scăzut de alcool este apoi răcită la cca. 1ºCîntr-un schimbător de căldură cu plăci (6) şi dusă înapoi la rezervorul de bere limpede. Fig. 4.106 Procesul de dializă(18(2) module cu membrană de dializă, (3) coloană de rectificare, (4) pompă, (5) reglare temperatură, (6) schimbător de căldură cu plăci.Alcoolul este îndepărtat din dializatul îmbogăţit în alcool într-o coloană de rectificare (3) iar dializatul este apoi pompat înapoi în modul de o pompă de dializat (4) cu o reglare a temperaturii (5).Cerinţa ca numai alcoolul să difuzeze prin membrană este desigur, adevărată numai în anumite condiţii. În practică toate produsele secundare volatile de fermentaţie sunt în mare măsură îndepărtate din bere în timpul dializei. În

timpul dializei, alcoolul este eliminat împreună cu o cantitate importantă de alte substanţe volatile, în special esteri şi alcooli superiori. În consecinţă, aceste substanţe trec din bere în dializat şi deci sunt eliminate din bere. Pierderea în cazul anumiţilor esteri este de până la 65%. Pe de altă parte, substanţe din dializat pot trece de asemenea în bere. Aceasta se referă la sărurile din apă care sunt concentrate în dializat în timpul rectificării şi apoi în timpul dializei cresc cantităţile din bere(sodiu, calciu, azotat). Aceasta arată cât este de importantă utilizarea continuă a dializatului şi cât de complicat este acest proces de schimbare. În mod similar cu alte procese pentru îndepărtarea alcoolului nu există nici un caz în care este îndepărtat doar alcoolul deoarece alte substanţe volatile se comportă la fel ca şi alcoolul. În orice caz, în prezent dializa este o metodă comună pentru îndepărtarea alcoolului.

4.9.3.2 Procedeele cu tratament termicÎn procedeele cu tratament termic

alcoolul este eliberat din bere prin încălzire. La presiunea de 1 bar, apa are punctul de fierbere de 100ºC iar alcoolul 78,3ºC. Apa nu începe să se evapore doar când ajunge la 100ºC, ci se evaporă încet chiar la temperaturi mai scăzute. Alcoolul se evaporă la o temperatură mai scăzută decât apa, astfel încât în acest mod poate fi realizată o separare.Evaporarea în condiţii atmosferice denaturează gustul datorită temperaturii ridicate.După cum se ştie, temperatura de fierbere sau de evaporare depinde de presiune. Dacă presiunea este redusă, cu alte cuvinte se creează un vacuum, alcoolul poate fi extras la o temperatură mult mai scăzută. Toate procedeele cu tratament termic pentru îndepărtarea alcoolului sunt astfel realizate uşor sub vacuum, la o presiune absolută între 0.04 – 0,2 bari în care se obţin temperaturi de evaporare între 30 - 55ºC. O reducere a calităţii berii datorită temperaturii crescute ulterior depinde de:

- temperatura de evaporare- timpul de întârziere între încălzire şi răcirea ulterioară.Sunt folosite următoarele procedee :- îndepărtarea cu evaporator cu film descendent- distilarea sub vacuum- evaporarea sub vacuum- îndepărtarea cu un evaporator de mare performanţă (centrifugal.Evaporator cu filtru descendent (fig. 4.107) Fig. 4.107 Evaporator cu curgere descendentă(1)coloană de evaporare, (2) conducte de încălzire, (3) separator, (4) intrare abur, (5) ieşire condens, (6) intrare bere, (7) condensarea berii parţial dezalcoolizate, (8) conductă de transfer, (9) îndepărtarea aburului cu conţinut de alcool, (10) îndepărtarea berii dezalcoolizate.Un evaporator cu curgere descendentă (film descendent) este format dintr-o coloană (1) înaltă de 4–5 m care conţine conducte de încălzire (2) prin care berea este încălzită la maxim 45ºC.Alcoolul care se eliberează din filmul descendent este separat într-un separator (3) conectat la ieşirea evaporatorului şi în final condensat într-un condensator. Berea deja parţial dezalcoolizată se supune din nou acestui proces într-un al doilea evaporator cu film descendent şi în final ajunge dezalcoolizată la cca. 0,03% val.Distilarea sub vacuum (fig. 4.108) : Fig. 4.108 Instalaţie de distilare a vacuumului (1) alimentarea cu bere, (2) schimbător de căldură cu plăci, (3) striper pentru aromă, (4) coloană cu vacuum, (5) vas de recombinare, (6) condensator cu pulverizareÎn acest proces, berea pentru dezalcoolizare (1) este încălzită la 45ºC într-un schimbător de căldură cu plăci şi presiunea este rapid scăzută/redusă în striperul pentru aromă (3) care urmează.Ca urmare, compuşii de aromă uşor volatilizaţi se evaporă din bere şi sunt adăugaţi mai târziu din nou în vasul de

recombinare (5). În coloana de vacuum (4) conectată, berea este eliberată de alcool la cca. 40ºC şi alcoolul este precipitat / separat din nou într-un condensator cu pulverizare (6) şi eliminat. Berea dezalcoolizată este răcită din nou într-un schimbător de căldură cu plăci (2) la 0 până la 1ºC şi este amestecată în vasul de recombinare cu compuşii de aromă volatili care fuseseră îndepărtaţi.Distilarea sub vacuum este utilizată relativ rar deoarece este dificil să se controleze şi este posibil să se obţină o bere de calitate necorespunzătoare datorită temperaturilor înalte. Evaporarea sub vacuumEvaporarea sub vacuum este o dezvoltare ulterioară a distilării sub vacuum, dar produsul este tratat mai blând deoarece : - temperatura este mai scăzută - transferul de căldură pe plăci este mai redus - timpul de staţionare în timpul evaporării este mai scurt. Construcţia şi funcţionarea unei instalaţii de evaporare sub vacuum :O instalaţie de evaporare în trei trepte (fig. 4.109) are în componenţă în principal un schimbător special de căldură (1) – în cazul de faţă un evaporator cu plăci cu curgere descendentă. Fig. 4.109 Instalaţie de evaporare sub vacuum în trei trepte(1) schimbător de căldură, (2) prima treaptă de evaporare, (3) vas de reducere presiune, (4) sistem de pulverizare condensat, (5) a doua treaptă de evaporare, (6) a treia treaptă de evaporare, (7) răcitor cu plăci.Plăcile acestui schimbător de căldură sunt proiectate pentru un transfer de căldură compact şi permit încălzirea berii până la 30ºC. Încălzirea este obţinută de la amestecul cald alcool – bere redusă şi apoi de la apă fierbinte. Berea încălzită este în continuare încălzită cu grijă în primul evaporator (2) iar vaporii de alcool eliberaţi sunt colectaţi în vasul de reducere a presiunii (3) conectat şi

precipitaţi / separaţi în vasul de pulverizare a condensatului şi apoi eliminaţi.Berea, conţinând încă alcool, este încălzită într-un al doilea evaporator (5) până la un maxim de 38 - 40ºC iar aburul rezultat cu conţinut de alcool este eliminat. Acest proces este repetat în mod similar într-o a treia treaptă de evaporare (6) la temperaturi de 33 - 35ºC. Berea rezultată cu un conţinut redus de 0,3 – 0,4 este răcită într-un schimbător de căldură în contracurent cu berea proaspătă de alimentare şi iese din instalaţie cu temperatura între 0 şi 1ºC. Aceste instalaţii sunt foarte răspândite şi pot fi proiectate pentru un debit de trecere de până la 200hl / h. Evaporator centrifugal de mare performanţă :Altă metodă uzuală de îndepărtare a alcoolului din bere implică trecerea berii într-un film subţire peste suprafeţele încălzite ale unor plăci centrifuge. Ca un rezultat al forţei centrifuge berea este introdusă în filme subţiri între plăci şi astfel este încălzită de abur saturat trimis prin peretele dublu al evaporatorului centrifugal (fig. 4.110). În consecinţă, alcoolul se evaporă şi poate fi îndepărtat iar berea cu conţinut scăzut de alcool este forţată spre exterior şi poate fi îndepărtată printr-o conexiune cu disc. (Procedeu Centri – Therm) Fig. 4.110 Evaporator centrifugal (Procedeu Centri – Therm)(1) intrarea aburului şi evacuarea condensului(2) distribuţia aburului către discurile centrifugale cu încălzire(3) intrarea berii pentru îndepărtarea alcoolului(4) ieşirea berii parţial dezalcoolizate(5) îndepărtarea aburului cu conţinut de alcoolÎn acest caz, se utilizează vacuum şi temperaturi de 30 - 34ºC pentru a asigura cea mai bună protecţie posibilă a produsului. Procesul total durează mai puţin de 10 secunde, dar procesul trebuie repetat de mai multe ori deoarece o reducere imediată a conţinutului de

alcool sub 0,5% nu este posibilă fără probleme. Modificările de gust / aromă ale berii dezalcoolizate făcute prin membrană sau procesele de evaporareBerea fără alcool nu mai păstrează gustul berii originale.Există două motive pentru aceasta : alcoolul ca atare contribuie la

impresia gustului în timpul îndepărtării alcoolului sunt

îndepărtaţi în mare măsură şi alţi compuşi volatili de aromă, în special alcooli superiori şi esteri (unii fiind îndepărtaţi în proporţie de până la 80%.

Pentru a obţine o anumită adaptare a gustului, la berea cu conţinut de alcool redus până la 0,30%, se adaugă până la conţinutul permis de 0,50% (pentru berea fără alcool) bere verde sau bere cu început de fermentaţie (kransen) sau bere maturată. În acest fel, compuşii adăugaţi de aromă restabilesc întrucâtva gustul / aroma iniţială. Desigur, nu întotdeauna se reuşeşte refacerea gustului berii fără alcool conform cerinţelor. În mod similar şi alte sortimente de bere cu conţinut redus de alcool pot fi corectate ulterior prin adaos de kransen, bere verde sau bere matură.Amestecul cu bere filtrată conferă o cantitate proporţională a substanţelor aromatice în timp ce la adausul de „kransen” rezultă o tentă florală, de drojdie. 4.9.3.3 Suprimarea formării alcoolului

Altă metodă pentru reducerea conţinutului de alcool este să nu se permită fermentaţia alcoolică sau să se întrerupă fermentaţia suficient de timpuriu pentru ca, conţinutul de alcool să rămână scăzut.Problema este că aroma nu se modifică suficient în direcţia berii, ci se produce un amestec must / bere cu gust dulce de saturaţie.

Pentru a îndepărta sau reduce acest gust de must cu anticipaţie următoarele măsuri sau dovedit încununate de succes : - punctul de pornire să fie la 7-8% bere

- amestecul de malţ trebuie să conţină 8-15% malţ caramel uşor (vezi cap.2.9.10) - nu se va fierbe timp prea scurt, pentru a se asigura evaporarea substanţelor caracteristice aromei mustului, în special compuşii volatili carbonil (aldehide) care contribuie hotărâtor la aroma mustului. - selecţia adecvată a drojdiilor, legat de formarea produselor secundare - timpul de diluţie după fierbere este important - valoarea ph-ului berii produse este importantă. Cu un procent de fermentare de 10%, ph-ul atins este de 5,0 sau puţin mai mic şi aceasta contribuie la gustul de must.Procedeul cu fermentaţie întreruptă include : - fermentaţie cu drojdii speciale - proces cu contact cu drojdie rece - întreruperea fermentaţiei la un conţinut de alcool sub 0,5 % - folosirea drojdiei imobilizate (blocate) Fermentaţia cu drojdii speciale:

Cea mai simplă metodă este să nu se utilizeze drojdia uzuală de bere, ci drojdii de tipul Sacharomyces ludwigii, specie care fermentează fructoză şi glucoză, dar nu poate hidroliza şi fermenta maltoza. În consecinţă, în acest proces conţinutul de alcool rămâne întotdeauna sub 0,5%, dar berea are un conţinut ridicat de zahăr şi are un gust dulce. Procedeul cu contact cu drojdie rece :

În acest proces, mustul la – 2ºC este amestecat intim cu drojdia de bere. În aceste condiţii, drojdia nu produce practic deloc alcool, dar totuşi îşi dezvoltă capacitatea cea mai importantă de a produce aromă de bere şi anulează aroma de must. Aceasta implică preluarea unor anumiţi acizi organici şi arome de hamei precum şi formarea diferiţilor esteri. Foarte important, totuşi, este faptul că, compuşii carbonil, purtători de aromă de must, sunt reduşi din punct de vedere chimic. Berea produsă prin procedeul cu contact cu

drojdie rece prezintă avantaje analitice şi organoleptice. Întreruperea fermentaţiei la un conţinut de alcool sub 0,5% val. : Acest tip de bere este prelucrat în special dintr-un extract original al mustului de 9-11% care este fiert cu un adaos redus de hamei, adăugat şi fermentat la un conţinut de alcool de 0.5% (atenuare aparentă cca. 10%). O atenuare finală scăzută în general poate fi obţinută prin : - un proces de decoct discontinuu - folosirea repetată a reziduurilor de boabe pentru a asigura componentele de aromă / gustÎn al doilea caz, un decoct de cca. 15%(1dt malţ + 4hl apă) este ţinut 60-80 minute la 40ºC şi adăugat la un decoct de boabe consumate (1dt reziduuri de boabe+2hl material curent) iar compoziţia totală se aduce la 72ºC (atenuare limită aparentă 60%). După 30-45 minute de zaharificare se încălzeşte la 76ºC şi se duce la fermentat.Fermentaţia se face la o temperatură sub 8ºC la un conţinut de alcool sub 0,5% şi se opreşte la :

- centrifugarea drojdiei- filtrare- pasteurizare rapidă

Apoi berea este maturată timp de cel puţin 10 zile la 0 până la 1ºC pentru a evita un gust de sule accentuat şi apoi se filtrează, se carbonatează, se stabilizează şi se sterilizează. Fermentaţia cu drojdii fixate

Prin fixarea/imobilizarea drojdiei se înţelege legarea / prinderea de un suport (vezi cap. 4.4.9). Legarea celulelor de drojdie de materiale suport adecvate asigură posibilitatea utilizării controlabile a potenţialului enzimelor drojdiei, în special în fazele exponenţială şi staţionară a fermentaţiei şi în consecinţă formarea şi îndepărtarea produselor secundare de fermentaţie.Drojdia se va pregăti pentru a forma o colonie pe un material suport. Acest lucru nu este posibil cu orice soi de drojdie aşa încât este foarte important să se selecţioneze soiurile adecvate şi acest lucru este valabil şi în ceea ce priveşte

formarea aromei. După ce drojdia a colonizat suportul ea poate lucra aici un timp îndelungat. Celulele de drojdie spălate sunt înlocuite de noi celule crescute.La fabrica de bere Lieshont / NL din Bavaria se produc prin această metodă 800.000hl de bere fără alcool pe an.Mustul curge încet, într-un timp controlabil de 5-20 ore, la 1ºC printr-un material granular care a fost colonizat de drojdie. Ca rezultat al temperaturii scăzute şi a vitezei controlabile a debitului de trecere, formarea alcoolului poate fi urmărită şi controlată cu precizie.Procesul este controlat astfel încât deşi formarea alcoolului este suprimată se formează produse secundare de fermentaţie, inclusiv componenţi de aromă. După informaţiile existente de la companie, bioreactorul lucrează de luni de zile fără nici o problemă. Nu s-a format de loc biomasă. Alte avantaje ale metodei care trebuie luate în consideraţie: - o mai bună utilizare a materiilor prime - lipsa pierderilor - nu apar probleme legate de mediul înconjurător - fază foarte rapidă de pornireSe are în vedere îmbunătăţirea în continuare a procesului, în special în legătură cu îmbunătăţirea în perspectivă a aromei produsului finit.Folosirea drojdiei fixate pe suport face posibil un control precis al proceselor de fermentaţie şi maturare şi astfel asigură o bază bună pentru îmbunătăţiri continue ale proiectelor pentru instalaţii de producere a berii fără alcool.4.10 Prevenirea accidentelor în zonele de fermentaţie, maturare şi filtrare4.10.1 Pericolul de accidente datorită bioxidului de carbon de fermentaţie

Cea mai mare sursă de pericol legată de fermentaţie este fără îndoială CO2 format în timpul fermentaţiei. După cum s-a menţionat în cap. 4.3.1.2, în timpul fermentaţiei se formează cantităţi colosale de CO2. Pentru personalul care, în special în instalaţiile convenţionale, vine în mod constant în contact cu CO2,

este important să aibă cunoştinţe precise asupra proprietăţilor şi modului de acţiune a CO2. Bioxidul de carbon este un gaz fără miros şi fără gust. El este de 1,5 ori mai greu decât aerul şi de aceea se aglomerează în partea inferioară a vaselor şi a spaţiilor în general. Totuşi, când atmosfera de acţiune este în mişcare, el nu se depune în partea inferioară, ci duce la o concentraţie crescută de CO2 în general. Când creşte concentraţia de CO2, fracţiunea de O2 din aer care este necesară pentru respiraţie, scade semnificativ şi de aici rezultă dificultăţi în ceea ce priveşte inspiraţia aerului în general.Cu o concentraţie de sub 1% val., CO2

nu mai are nici o reacţie adversă detectabilă. Drept urmare, în Germania - concentraţia maximă admisă de CO2

la locul de muncă este 0,5% val. CO2. - valoarea pe termen scurt, care poate fi atinsă, dar nu depăşită, de 3 ori pe schimb în timp de 60 de minute, este stabilită la 1,0% val.CO2.Există diferite asupra corpului omenesc, pe măsură ce creşte concentraţia de CO2. - La 1-2% val., se schimbă compoziţia sângelui - peste 2% creşte viteza respiraţiei, este perturbată curgerea (debitul) sângelui către creier şi apar primele tulburări vizuale (inele şi discuri) - la concentraţii mai ridicate creşte pulsul, apar dureri de cap, ameţeli, vâjâituri / zgomote în urechi etc. iar la concentraţii de 8-10% apare starea de inconştienţă (leşin) şi în final moartea.În decursul fabricării berii, s-au întâmplat în timp multe accidente cu sfârşit fatal datorită CO2. Cauza a fost întotdeauna supraestimarea capacităţii personalului în ceea ce priveşte modul de contracarare a efectelor CO2. Chiar în caz de supravieţuire după accident, efectele dăunătoare asupra sănătăţii s-au manifestat cu urmări negative permanente în timp.De aceea, este necesar să se aibă în vedere îndepărtarea CO2 înainte de containerele de introducere.

Îndepărtarea CO2 înainte de vasele de intrare În cazul vaselor cilindro-conice, problema îndepărtării CO2 este rezolvată prin colectarea CO2 rezultat prin fermentaţie şi trimiterea la o instalaţie de recuperare CO2 pentru a putea fi folosit din nou în alte scopuri.La vase de fermentare deschise, CO2

deversează şi trebuie îndepărtat din partea inferioară a pivniţei de fermentare.Trebuie reţinut că, cea mai mare concentraţie de CO2 există luni dimineaţă înainte de începerea lucrului. În fabricile mai mari îndepărtarea CO2 trebuie, desigur să fie asigurată cu ventilatoare puternice.Există indicaţii şi repere speciale referitoare la accesul în vasele de fermentare şi rezervoarele de depozitare. Acestea sunt importante deoarece, ca rezultat al posibilităţii restrânse de ventilaţie a acestor vase, este de aşteptat o concentraţie ridicată a CO2.

Punctele importante sunt : - CO2 trebuie să fie îndepărtat din interiorul vaselor sau rezervoarelor înainte de intrare, prin extracţie sau eliminare în exterior, astfel încât să fie asigurată menţinerea sub limitele maxime prevăzute (0,5% val. la locul de muncă respectiv 1% val. CO2 pe termen scurt). - persoanele care intră în vase pentru intervenţii trebuie să fie în prealabil instruite asupra pericolelor posibile. - trebuie să existe sisteme de protecţie amenajate pentru personalul care intră în vas. - trebuie numit un supraveghetor care este responsabil pentru ţinerea sub observaţie a tuturor măsurilor de siguranţă. Obligaţii pentru luarea de măsuri :În Germania există o obligaţie pentru luarea de măsuri în cazul vaselor deschise de fermentare şi depozitare, deoarece „nu este sigur că nu vor fi prezente substanţe dăunătoare în atmosfera de la locul de muncă”.O primă măsură prevedea să fie coborâtă o lumânare aprinsă la fundul

vasului. Dacă lumânarea se stingea, însemna că mai exista CO2 în vas. Totuşi, o lumânare nu se stinge la o concentraţie de CO2 de 8-10%, deci în domeniul în care există un pericol acut şi de aceea, metoda nu este utilizabilă pentru a se face o măsurare.Astăzi se utilizează un detector de gaz pentru verificări momentane sau, mai bine pentru măsurare continuă. 4.10.2 Lucrul în vase sub presiune

Ca bază se poate considera că toate vasele în care poate apărea un exces de presiune mai mare de 0,1 bari deasupra nivelului de lichid, trebuie privite ca vase sub presiune la care se aplică prevederile reglementărilor relevante în acest sens.Aceste vase includ rezervoare convenţionale de depozitare şi vasele cilindro-conice de fermentaţie şi depozitare. Datorită înălţimii mari şi cantităţilor enorme de must şi bere conţinute, trebuie avut în vedere să fie satisfăcute cerinţele speciale îndeosebi cu vasele cilindro-conice. Gurile de vizitarePentru intrare lipsită de riscuri, fiecare vas cilindro-conic trebuie să aibă o gură de vizitare superioară şi inferioară cu o deschidere transversală de cel puţin 500mm. Deschiderea din partea de jos, care este localizată în secţiunea inferioară a conului de evacuare, este astfel proiectată încât ieşirea nu cade până când nu au fost desfăcute toate şuruburile.Deschiderea superioară trebuie să fie făcută la placa domului, când se intră de sus – în special pentru inspecţia stării pereţilor, persoana care intră trebuie să fie asigurată cu o curea individuală şi o frânghie. Nu trebuie utilizate scări de frânghie sau scări portabile. Pentru intrare există : - dispozitive personale de intrare - dispozitive de intrare în vas care fac posibilă activitatea pe pereţiÎn fiecare caz trebuie făcută o ventilaţie amănunţită a rezervoarelor înainte de intrare. Trebuie de asemenea avute în

vedere „Instrucţiunile pentru lucrul în containere şi spaţii restrânse”. Dispozitive de siguranţă pentru presiune în exces :O presiune în exces poate apărea oricând într-un vas cilindro-conic. Presiunea în exces poate apărea deoarece vasul a fost umplut peste limită.Pentru prevenirea acestui lucru acţionează senzorul de nivel maxim. La atingerea nivelului de umplere, senzorul decuplează pompa şi astfel se previne umplerea peste limită. De asemenea, nu poate fi exclusă existenţa unui exces de presiune când se face umplerea sub o contra-presiune sau golirea rezervorului prin presiune.Pentru siguranţă, fiecare rezervor are un vintil de presiune în exces cu arc sau greutate (vezi cap. 4.4.2.1.2.1). Dispozitive de siguranţă pentru presiuni reduse :Necesitatea pentru şi metoda de lucru cu ventile sub vacuum este discutată în cap. 4.4.2.1.2.2. Curăţirea şi încălzirea dispozitivelor de siguranţă la un vas cilindro-conicDispozitivele de siguranţă la rezervoare pot deveni neoperative funcţional ca urmare a blocării prin încleiere. Îngheţarea, în special în cazul instalaţiilor exterioare, poate pune în pericol funcţionarea în totalitate a armăturii ventilului la dom. De aceea este necesar:- să se includă dispozitive de siguranţă în circuitul de curăţire CIP- să se izoleze suficient dispozitivele de siguranţă când este necesară încălzirea lor. Accesibilitatea la placa domuluiTrebuie să fie posibil să se ajungă la armăturile ataşate la placa domului, uşor şi fără pericol în orice moment.Pentru acest scop,este localizată o platformă de intervenţie deasupra fiecărui vas cilindro-conic, la nivelul plăcii domului, indiferent dacă rezervoarele sunt plasate în afară sau în spaţiul interior.

Vasele cilindro-conice sunt considerate vase sub presiune în sensul reglementărilor în vigoare în acest sens. Amoniacul este pulverizat în mantaua de răcire la o presiune înaltă care este mult mai mare decât presiunea din interiorul rezervorului ca atare. Crăpături, suduri, defecte duc la scăparea amoniacului din sistem. Aceasta poate cauza defecţiuni foarte grave. Pentru acest motiv, utilizarea de cantităţi mari de amoniac trebuie să se facă sub un control strict conform prevederilor în vigoare. 4.10.3 Lucrul cu kieselgur

Filtrarea fără kieselgur nu mai poate fi luată în consideraţie. Dar când se lucrează cu acest material trebuie reţinut că se produce un praf de silice care este dăunător pentru sănătate.În timpul lucrului cu kieselgur, praful de silice este preluat prin respiraţie. O mare parte din praful inspirat este apoi eliminat prin plămâni. O parte din acest praf fin se depune în plămâni. Celulele de curăţire (macrofage) prezente sunt capabile să preia corpurile străine şi să le anihileze.La intrarea prafului aceste celule sunt totuşi distruse parţial şi în final cauzează deformări ale traseului/traiectului respirator şi plămânilor. Rezultatul poate fi silicoza sau silico-tuberculoza.De aceea trebuie luate măsuri pentru respectarea reglementărilor cu privire la manipularea prafului de cuarţ şi care conţine cuarţ, categorie căreia îi aparţine kieselgurul.Următoarele recomandări trebuie avute în vedere ca măsuri de protecţie împotriva formării prafului de kieselgur :- extracţia prafului din dispozitivul de dozare printr-o pompă de vacuum cu jet de apă - golirea sacilor de kieselgur fără formarea prafului printr-o instalaţie de golire a sacilor- îndepărtarea fără formarea prafului, a sacilor goi printr-un compresor elicoidal- folosirea unei măşti de respiraţie (filtru cu particule P2)- livrarea kieselgurului în vagon siloz şi depozitarea în silozuri.

Muncitorii care sunt expuşi efectelor prafului de silice trebuie să fie periodic examinaţi de un doctor calificat pentru a face o asemenea examinare.