bilantul de materiale si caloric pentru operatia de plamadire - zaharificare dintr-o sectie de...
TRANSCRIPT
UNIVERSITATEA ,,ŞTEFAN CEL MARE" SUCEAVA
FACULTATEA DE INGINERIE ALIMENTARĂ
SPECIALIZAREA INGINERIA PRODUSELOR ALIMENTARE
PROIECTFERMENTATIVE
SUCEAVA - 2005
SUCEAVA – 2008
Studenta : Anul IV I.P.A., grupa III E
TEMA PROIECTULUI
Să se intocmească bilanţul de materiale şi caloric pentru operaţia de
plămădire –zaharificare dintr-o secţie de brasaj a unei fabrici de bere cu
capacitatea de 200.000hl/an.Se vor folosi cazane de plămădire –zaharificare
paralelipipedice pentru o şarjă de 2900 kg măciniş. Se va utiliza diagrama de
brasaj din figura de mai jos folosind un procent de 20% nemalţificate sub
formă de făină de porumb.
Să se calculeze aria suprafeţei de schimb de căldură şi să se dimensioneze
cazanul de plămădire -zaharificare pentru plămada de malţ, în condiţiile problemei
anterioare.
CUPRINS
I.1. Schema tehnologică de obţinere a berii de la malţ 2. Caracteristici de caliatate pentru berea finită 3. Materii prime folosite
II. Descrierea schemei tehnologice de obţinere a berii
III. Brasajul 1. Procese fizico-chimice şi biochimice care au loc la brasaj 2. Variante de brasaj 3. Exemple de diagrame de brasaj 4. Cazane de plămădire-zaharificare
IV.1.Bilanţ de materiale şi bilanţ caloric
2. Dimensionarea cazanului de plămădire-zaharificare
V. Bibliografie
Berea
Berea este o băutură alcoolică nedistilată, spumantă, saturată natural cu CO2, cu gust si
aroma caracteristice. Berea este un sistem coloidal. Berea se obţine prin fermetarea cu
ajutorul drojdiei a unui must din malţ şi eventul cereale nemalţificate fiert cu hamei.
Compoziţia chimică a berii variază în limite relativ largi, în funcţie de tipul si de
sortimentul de bere. Cantitativ, principalele componente ale berii sunt apa, extractul şi
alcoolul etilic, alaturi de care , o mare varietate de compuşi chimici contribuie la
însuşirile senzoriale şi la valoarea nutritivă a berii.
Berea - este o băutură slab alcoolică mult solicitată de consumatori în special în sezonul
călduros.
În unele ţări situate în nordul Europei : Olanda, Danemarca, Suedia, Germania ş.a.
consumul de bere pe cap de locuitor este remarcabil.
Principalele caracteristici ale berii :
- Alcool 2,50 - 5 vol %
- Extract 4 - 5,50 %
- CO2 0,35 - 0,40 %
Indiferent de tipul de bere, la o concentraţie de 120 a mustului primitiv valoarea
nutritivă este de cca 450 kcal/l. Ea provine în proporţie de ½ din alcool la sorturile de
bere de culoare închisă şi de pînă la 2/3 la cele blonde.
Extractul, drept component de bază al valorii nutritive, se compune din hidraţi de
carbon uşor asimilabili, împreună cu produse pe bază de azot cu cantităţi reduse de
aminoacizi esenţiali, şi mai mari de peptide micromoleculare ce se resorb uşor.
Se adaugă substanţe minerale şi în special fosfaţi, alături de componenţi ai complexului
de vitamine B, care laolaltă măresc capacitatea de suportare a organismului a alcoolului
înglobat. Se favorizează funcţiile ficatului şi se împiedică o aglomerare a depunerilor de
grăsimi în celulele ficatului.
Scurt istoric
Berea este o băutură aparte, chiar specială.
O tăbliţă sumeriană de acum 6000 de ani aducea omenirii secretul fabricării acestei
băuturi. Pe vremea aceea însă, sumerienii nu aveau acces la această licoare aurie. Era o
băutura divina şi, ca atare, ea era destinată doar zeiţei fertilităţii.
Mult mai tarziu, în Evul Mediu, călugarii consumau bere mai ales in timpul postului, ca
inlocuitor al cărnii. Prin urmare, berea este un aliment datorită conţinutului in glucide,
proteine, vitamineleB1, B6, B3, b12, PP, E, acid folic, nicotinic, potasiu, magneziu etc.
Unii cercetatori studiind un numar mare de texte antice, cât şi texte târzii au ajuns la
concluzia că in antichitate exista o legătură strânsă intre coacerea cerealelor şi fabricarea
berii. Coacerea cerealelor este până in zilele noastre un moment important in fabricarea
berii. Se pare că berea era asemanatoare unei grăsimi groase de culoare intunecata, fără să
conţină o cantitate mare de alcool, insă foarte hrănitoare. Datorită gustului deosebit, ea
ocupa un loc important in dieta oamenilor din acea vreme.
Arheologii de la Universitatea Cambridge au interprins un studiu al proceselor de
pregătire a berii şi cerealelor in Egiptul antic. Obiectul de studiu a fost găsit in
mormintele in care s-au păstrat ramăşiţe de mâncare şi bere. Calitatea acestora depinde de
zahărul necesar pentru fermentaţie.
In zilele noastre pentru uşurarea procesului, seminţele se pun la uscat, astfel incat se
obţine malţul. Malţul se fierbe, se strecoară şi se adaugă drojdie. Potrivit reţetei
tradiţionale, pentru obţinerea unei drojdii naturale se prepara un aluat din faină de grâu,
aluatul se punea la copt până când mijlocul se intărea. După care, bucîţile din aluatul copt
se puneau intr-un decoct de malţ pentru pregătirea berii.
In toată lumea 20000 de feluri de bere sunt imbuteliate in 180 de feluri, de la normala,
slab alcoolizată, slab alcoolică, pils, la amară, crema de bere şi bere neagră.
Berea a fost băutura populară de mult timp. Tablele babiloniene de lut prezintă reţete
detaliate de bere, ce se făceau in anii 4300 Î.C. Berea a foat fabricată şi de chinezii antici,
asirieni şi incasi.
Un text egiptean din 1600 Î.C. dă peste 100 de reţete ce folosesc berea. Acum câţiva ani
berăria din New Castle, Anglia, au inbuteliat 1000 de sticle de bere blonda Tutan Kamon
după o reţetă veche de 3200 de ani, găsită in Templul Soarelui de Regina Nefertiti.
Fabricarea şi comercializarea berii a inceput in anul 1200 D.C. in Germania de astăzi.
In 1506 apare Legea Germană a Purităţii care spune clar că ingredientele berii trebuie să
fie duar apa pură, orzoaica, hameiul şi grâul. Inbutelierea berii a inceput in 1605.
Un litru de bere echivalează cu ; jumatate kg de cartofi, 65g unt, 6 ouă, 0,75l lapte sau
un sfert de pâine.
Berea este o băutură alimentară slab alcoolică, nedistilată, obţinută prin fermentaţia
intreruptă a unui must de malţ, hamei şi apă. Berea conţine componentele nutritive ale
malţului şi, in plus produşi noi rezultaţi din fermentaţia alcoolică adică acizi organici:
acetic, malic, lactic; aldehide; alcool superior; vitamine hidrosolubile provenite din
drojdie: B1, B2, B6, B12, PP, H; factori de creştere: biotina, inozitol, acid pentatenic.
In Romania,berea nu este o bautură naţională,deşi tradiţia producerii acestei ``pâini``
lichide este relativ veche. Virgilius relatează că geto-dacii beau iarna o băutură din orz.
Din perioada romană nu avem referiri la producerea acestui suc cerealier pe teritoriul
Daciei.
Incepând cu sfarăitul secolului al XIX-lea, putem, in toate provinciile ţării să urmarim
evoluţia fabricilor de bere in funcţie de realizarea etichetelor lipite pe sticle, cea mai
eficace formă de reclamă până in zilele noastre. Acum se naşte simbolul emblemei unei
fabrici de bere şi renumele unui sortiment.
I .1. Schema tehnologică de obţinerii a berii de la malţ
Hamei Apă potabilă Malţ Cereale nemalţificate
Drojdia de bere
Corectare apă de brasaj
Polisare Curăţire Culturi pure de laborator
Multiplicare in instalatia de culturi pure
CântărireEliminare impuritati metalice
Măcinare
Plamadire nemalţificată
Cântărire
Conditionare
Măcinare
Plămădire
Zaharificare plămadă
Filtrare plamada
Primul must
Culturi pure de producţie
Fierberea mustului cu hamei
Borhot de malţ
Spălare borhot
Apă de spălare
Borhot de malţ epuizat
Must fiert cu hamei
Must fiert cu hamei
Separare borhot de hamei
Limpezire la cald
Raciere must
Borhot de hamei
Trub la cald (grosier )
Fig. 1 Schema tehnologică de obţinere a berii tinere
Limpezire la rece
Must primitiv
Aerare cu aer steril
Isămânţare
Fermentare primară
Bere tânără
Trub la rece (fin )
Drojdie purificată
Tratare
Drojdie recoltată
Apă
Drojdie reziduală
CO2
Purificare comprimare
Bere tanără
Fermentare secundara maturare
Carbonatare
Stabilizare
Filtrare
Bere matură
Bere filtrată
Linistire
Imbuteliere aseptică
Pasteurizare in vracImbuteliere
Capsulare
Etichetare
Introducere sticle in navete
Depozitare bere la sticle
Butoaie igienizate
Tragere in butoi
Inchidere butoaie
Depozitare bere la butoaie
CO2
Drojdie reziduala cu bere
Recuperare bere
CO2 purificatcomprimat
Stabilizatori
Materiale filtrante
Fig. 2 Schema tehnologică de obţinere a berii
I. 2. Caracteristici de calitate pentru berea finită
În evaluarea calităţii berii trebuie să se aibă in vedere:
- compoziţia chimică
- aroma: gustul şi mirosul
- culoarea
- capacitatea de spumare şi stabilitatea spumei
- claritatea şi consistenţa
- amăreala berii
- corpolenţa berii
- perlajul berii
Consumatorul nu este interesat de compoziţia chimică a berii, pentru el fiind valabil
proverbul latin “ Des gustibus non est disputandum” sau pur şi simplu “ Este bun ceea ce
imi place”.
Compoziţia chimică a berii
Berea este o băutură slab alcoolică constituită din apă 91-92% în care sunt prezente:
- componente nevolatile: hidraţi de carbon, proteine, aminoacizi, nucleotide,
nucleozide, baze purinice şi pirimidinice, acizi organici, săruri minerale, vitamine
- componente volatile: alcooli, aldehide, acizi, esteri, lactone, cetone, hidrocarburi,
compuşi cu sulf, amine volatile, etc.
Compoziţia chimică a berii este influenţată de:
- materiile prime utilizate
- apa utilizată
- transformările chimice şi biochimice ale componentelor orzului sau orzoaicei,
inclusive ale nemalţificatelor în procesul tehnologic
- calitatea drojdiei folosite şi trasformările chimice şi biochimice care au loc la
fermentaţia primară şi secundară
- condiţionarea berii după fermetaţie
Azotul total al berii
Azotul total al berii variază între 300 şi 1000 mg/l, echivalent cu 0,19-0,63% proteină
brută.
Proteinele- cuprind fracţiuni cu masa moleculară mai mare de 5000, unele mici
fracţiuni putând să ajungă până la masa moleculară de 40000-60000.
α-Aminoacizii din bere reprezintă 40-45 mg /l, adică 8,2 % din azotul total, fiin şi beri
cu un conţinut de α-acizi între 40 şi 80 mg% ceea ce reprezintă 15% din azotul total.
La acest azot α-aminoacidic se adaugă cel din prolină, care este mult mai mare, astfel
încât azotul aminoacidic total poate ajunge la 12-22% din azotul total al berii. Restul de
azot din bere este azotul din amine, amide, compuşi heterociclici, derivaţi ai acizilor
nucleici, polipepdide cu masa moleculară cuprinsă între 1500 şi 5000 şi peptide cu masă
moleculară mai mică de 1500.
Nucleotidele din bere
Nivelul de nucleotide din bere depinde de materia primă utilizată la fabricarea berii.
Prin creşterea procentajului de nemalţificate nivelul de nucleotide din bere scade.
Bazele heterociclice din bere
Acestea se formează la uscarea malţului şi la fierberea mustului cu hamei. Nivlul de
pirazine creşte la fermentarea mustului hameiat.
Amidele din bere
Se găsesc în cantităţi foarte reduse şi sunt reprezentate de : dimetilformamidă,
dimetilacetamidă, metilacetamidă, metil-butilacetamidă, furfurilacetamidă,
fenilacetamidă. Nivelul amidelor din bere este de 200 ppb în berile închise la culoare.
Acizii nevolatili din bere
Aceştia reprezintă 10-15 mg/l şi sunt reprezentaţi în principal de acidul lactic,
malanoic, succinic, 2-hidroxi-3-metilbutiric, 2-hidroxi-3-metilpentanoic, 2-hidroxi-4-
metilpentanoic, 2-hidroxibenzoic, 4-hidroxibenzoic, fenilacetic, vanilic, ftalic, cafeic, etc.
Oligozaharilede din bere
Reprezentate de monoglucide, dizaharide, maltotrioza, maltopentoza, dextrine, etc.
Nivelul de oligozaharide din bere variază între 2,4 şi 2,8 g/100 ml.
Substantele minerale din bere – sunt reprezentate de potasiu, sodiu, magneziu, calciu,
fier, cupru, zinc, mangan, cloruri, sulfaţi, fosfaţi. Nivelul substanţelor minerale din bere
variază în funcţie de materiile prime utilizate şi de calitatea apei utilizate la brasaj.
Glicerolul din bere – reprezintă între 1.5 -3.5 mg/l în fucţie de tipul de bere şi rezultă
în metabolismul drojdiilor. Glicerolul din bere contribuie la catifelajul berii şi la
corpolenţa berii.
Componentele volatile din bere – sunt reprezentate de : alcooli, aldehide, inclusive
acetaldehidă, unii acizi organici, cetone, esteri, lactone, hidrocarburi, compuşi cu sulf,
amine volatile. Tot în categoria substanţelor volatile intră şi CO2 care se găseşte în bere
în proporţie de până la 0.5%, în funcţie de temperature de depozitare şi contrapresiunea
impusă în procesul de maturare a berii.
Alte substanţe din bere
În bere se găsesc şi β-glucani şi antocianogeni. Compuşii fenolici din bere în special
antocianogenii au effect protector în bere, efect cu atât mai mare cu cât masa moleculară
este mai mică.
Aroma berii
Aroma berii reprezintă un complex de senzaţii care se referă la gust, miros,
asprime,moliciune, răceală, irritant, neiritant. Aroma berii este în dependenţă de drojdia
folosită la fermentare şi produşii secundari formaţi, varietatea de hamei folosită şi
cantitatea introdusă la fierberea mustului, nivelul de compuşi cu sulf.
Suşa de drojdie folosită este importantă în ceea ce priveşte producerea de produşi
secundari formaţi, în special alcooli superiori şi esteri. Interesează în mod deosebit,
raportul dintre esterii cu miros floral şi alcooli superiori alifatici.
Hameiul, mai ales prin uleiul esenţial conţinut, are o mare influenţă asupra aromei berii.
Tipul de produs folosit precum şi momentul adăugării la fierbere influenţează mult aroma
berii. Fineţea aromei de hamei în bere va depinde de calitatea iniţială a hameiului, gradul
de aerare a mustului la fierbere, imbuteliera berii în absenţa oxigenului.
Compuşii cu sulf afectează gustul berii, în principal SO2. Dioxidul de sulf este benefic
şi în ceea ce priveşte stabilitatea aromei berii, având rol antioxidant.
Gustul berii se defineşte prin plinătate, aromă, şi o armonie a tuturor acestor insuşiri.
Gustul berii trebuie să fie caracteristic fiecărui tip, amărui, plăcut, care atestă prezenţa de
dioxid de carbon, fără gust străin.
Berea acră este contaminată cu bacterii lactice termostabile.
Berea cu gust de fructe - pere, capşuni, caise, este contaminată cu drojdii sălbatice
Mirosul este caracteristic fiecărui tip, plăcut, fără miros străin (de mucegai, de acru),
având aromă de hamei şi malţ. Este periculos să beti bere cu miros de fenol, crezol.
Culoarea berii
Culoarea este o caracteristică senzorială importantă a berii, în prezent consumatorii fiin
orietaţi în consumul berii de culoare cât mai deschisă. Făcând excepţie de berea brună şi
de berile speciale, la care se poate folosi drept colorant caramelul, în cazul berii blonde,
culoarea va fi influenţată de materia primă utilizată a cărei culoare este determinată de
procesul de uscare, de intensitatea şi durata brasajului, de durata şi temperatura fierberii
mustului cu hamei, închidera la culoare în aceste operaţii datorându-se în principal
reacţiilor Maillard.
O fermentare intensă şi de lungă durată produce scăderea pH şi conduce la o precipitare
mai bogată a substanţelor colorante prin care se obţine mult dorita culoare foarte deschisă
a produsului final.
Pentru determinarea culorii mustului şi berii se foloseşte metod EBC, măsurătorile de
extincţie făcându se la 530 nm, spectifotometrul fiind calibrat cu o soluţie standard de
bicromat de potasiu, iar rezultatul se exprimă direct în test de culoare EBC. Valorile EBC
pentru unele tipuri de bere sunt următoarele: bere Pilsner 6-11 EBC, bere blondă plină 7-
12 EBC, bere brună plină 30-40 EBC, bere blondă export 7-15 EBC, bere brună export
45-100 EBC.
Stabilitatea berii
Aceată caracteristică de calitate senzorială a berii este in strânsă corelaţie cu nivelul de
substanţe formatoare de turbureală, reversibilă şi permanentă. Pentru determinarea
stabilităţii berii se aplică trei teste şi anume
-testul de lungă durată, prin care berea se păstrează la o temperatură asemănătoare celei
utilizate în comerţ, observându-se după 3-6 luni eventuala turbureală biologică sau
nebiologică
-testul forţat, în care berea este răcită timp de 24 h la 0°C observându-se la sfârşitul
perioadei de 24 ore ( tot la 0°C) aspectul berii ( apariţia turburelii)
-testul forţat EBC, în care 5 sticle de bere sunt imersate alternativ în apă caldă, (la 40°C
pentru berea nestabilizată şi la 60°C pentru berea stabilizată), timp de 24 ore şi apoi
imersate 24 ore în apă la 10°C, până ce în bere se constată o tulbureală de două unităţi
formazinice.
Claritate şi consistenţă
Majoritatea tipurilor de bere sunt filtrate pentru a avea o limpezime de cristal. Există
insă şi sorturi de bere care nu sunt filtrate şi care sunt uşor tulburi din cauza drojdiilor
încă prezente in ele in momentul consumului. O bere clară se va tulbura pe masură ce se
va invechi. Acest proces este adesea accelerat prin păstrarea berii intr-un loc prea cald
sau expus luminii solare. Răcirea la temperaturi foarte joase poate de asemenea să tulbure
berea, dar acest lucru este reversibil cu incalzirea. Consistenţa berii poate să ne spună
câte ceva despre conţinutul ei in alcool. Acest lucru se aplică mai ales in cazul berilor cu
un conţinut mare de alcool, precum doppelbock. Berea tare lasă un strat umed pe pereţii
paharului, atunci când acesta este invârtit uşor.
Berea trebuie sa fie:
- Bere blondă - lichid limpede cu luciu caracteristic, fără sediment sau impurităţi; spuma
albă şi perlaj de dioxid de carbon
- Bere brună - lichid limpede, fără sediment sau impurităţi; spumă şi perlaj de dioxid de
carbon
- Bere specialitate - lichid limpede cu luciu caracteristic, fără sediment sau impurităţi.
- Berea caramel - lichid opalescent, cu sediment provenit din depunerea drojdiei.
Formarea de spumă
Una dintre caracteristicile de calitate a berii este înălţimea spumei la turnarea berii în
pahar, spumă care trebuie să persiste şi să nu colapseye un anumit timp. Formarea spumei
la turnarea berii în pahar implică formarea bulelor de CO2 care sunt eliberate din bere
datorită reducerii presiunii. La ridicarea bulelor de CO2 către suprafaţa berii din pahar,
acestea antrenează atât bere cât şi diferite substanţe cu caracter tensioactiv şi care
formează un strat elastic în jurul bulelor de CO2. Cu cât cantitatea de CO2 dizolvată în
bere este mai mare cu atât se formează mai multă spumă.Soiurile de orz influenţează
calitatea spumei datorită diverselor substanţelor componente cum ar fi substanţele
azotoase, gume, polifenoli.Spuma este influenţată de puterea de fermentare a extractului
din malţ.
Nu toate tipurile de bere au acelaşi fel de spumă.
- Spumă cremoasă şi fermă apare la berile cu mult hamei şi bere all-malţ precum pils şi
Iris stout (bere neagră tare, din orz care nu a fost prăjit ). Spuma unei beri pils bine facută
este fermă, cremoasă şi pufoasă "asemeni unui nor". Aceste lucruri se datorează faptului
că tipurile acestea de bere conţin cantităţi relativ mari de proteine, care sunt un fel de
cărămizi pentru spumă. Raşinile amare ale hameiului consolidează spuma şi ii permit să
se ataşeze mai ferm de pereţii paharului.
- Tipurile de bere nefiltrată au de asemenea o cantitate generoasă de spumă, datorită
fermentării secundare in sticlă. Fermentarea secundară in sticlă presupune incărcarea
berii cu o cantitate mai mare de dioxid de carbon, din cauza urmelor de drojdie ramasă in
lichid. Micile bule de dioxid de carbon care se degajă la desfacerea sticlei, formează
spuma.
- Berea englezească amară, cunoscută sub numele de ale, formează mai puţină spumă
datorită nivelului redus de dioxid de carbon. Berea de tip lambic, după numele oraşului
belgian Leembek, obţinută din drojdii sălbatice prin fermentare spontană, nu formează
spumă. In această categorie intra berile faro, gueuze şi framboise. Excepţia este berea la
butoi kriek: spuma este de-a dreptul fantastică.
Amăreala berii
Amăreala berii este dată în principal de hamei, dar trebuie luată în vedere şi amăreala
dată de polifenoli, proteine, drojdii.
Amăreala dată de hamei este atribuită izohumulonului, chohumulonului, iar uleiul
esenţial din hamei contribuie la rotunjirea amărelii.
Amăreala dată de polifenoli devine notabilă când se foloseşte apă rezultată l presarea
borhotului sau ultima apă de spălare.
Amăreala dată de proteine este evidentă atunci când malţul nu a fost bine solubilizat şi
când brasajul a fost prea intens.
Amăreala dată de drojdie devine detectabilă când drojdia este intr-o condiţie fiziologică
proastă, drojdia este refolosită de prea multe ori la însămânţarea mustului, conţinutul de
drojdie din berea tânără este prea mare şi a fost trecută la fermentaţia secundară.
Amăreala berii în unitîţi EBC este: 25-40 pentru bere Pilser, 20-30 pentru bere blondă,
22-26 pentru bere blondă export.
Corpolenţa berii
Corpolenţa berii este determinată de conţinutul în acool şi de extractul reyidual al berii,
ceea ce înseamnă că acest parametru sensorial va depinde de grreutatea specifică iniţială
a mustului ( extractul mustului). Din extractul berii, proteinele cu masă moleculară mai
mare de 10000 contribuie la corpolenţa berii în mare măsură.
Perlajul berii
Perlajul berii va depinde de conţinutul în CO2 şi de pH.Perlajul berii are loc atunci când
berea este turnată în pahar şi este cauzat de eliberarea lentă a CO2 din bere. Perioada
eliberării va depinde de modul de turnare a berii în pahar (berea se toarnă în pahar prelins
şi nu de la înălţime, pentru a nu se elibera prematur CO2 ).
Se recomandă să se folosească pahare cu capacitate mai mică, iar consumarea berii din
pahar să se facă în maximum 3 minute.
pH ul berii influenţează perlarea, la pH mai scăzut perlarea find mai bună.
I.3. Materii prime folosite in industria berii
Orzul şi orzoica
Orzul este materia primă tradiţională pentru fabricarea berii, foarte raspândită in
cultură, fiind a patra cereală cultivată in lume după grâu, orez şi porumb.Este puţin
pretenţioasă din punct de vedere al solului şi climei, cultivarea făcându-se in zona
temperată pânaă spre cercul polar şi poate atinge cele mai mari altitudini de cultivare.
Fac parte din familia Gramineae, genul Hordeum.
ştiinţific: Orzoaica - Hordeum distichum
Orzul - Hordeum vulgare
Pentru bere este folosită în măsură esenţială Orzoaica. Aceasta are în spic două rînduri
de boabe spre deosebire de orzul comun care are în spic 3 rînduri de boabe, întrucât are
întreaga tripletă de spiculeţe fertile.
Orzoaica prezintă în cea mai mare măsură forme de primăvară.
Orzul comun prezintă forme de primăvară, toamnă şi umblătoare (tomnă şi primăvară).
Practic toate seminţele de cereale se pot malţifica, dar la fabricarea berii este preferat
orzul, deoarece are bobul acoperit cu un inveliş care protejează embrionul in timpul
procesului de germinare, invelişul care şi din punct de vedere tehnic este utilizat in
formarea stratului filtrant la filtrarea plămezii cu cazane de filtrare. Orzul nu introduce in
bere substanţe care să-i imprime acesteia un gust sau un miros neplăcut, iar din punct de
vedere enzimatic, prin germinarea unui orz bine maturat, se acumulează in bobul orzului
un echipament enzimatic bogat ăi echilibrat.
Iniţial orzul se folosea ca atare (nemalţificat) la obţinerea berii. Malţificarea orzului a
fost introdusă deabia in secolul al VIII-IX lea e.n. De atunci berea se fabrică aproape in
exclusivitate din malţ, hamei, apă şi drojdie, fiind interzisă in ţările mai conservatoare
utilizarea altor cereale nemalţificate. Cu toate acestea se folosesc astăzi in numeroase ţări
şi cereale nemalţificate ca:orz, porumb, orez etc.,datorită in special avantajelor
economice.
Dintre cereale, orzul este cel mai folosit la fabricarea malţului pentru bere datorită
urmatoarelor avantaje pe care le prezintă :
- Este cereala al cărui bob este acoperit cu un inveliş care protejează plumula in timpul
germinării ;
- Prin germinare in bobul de orz se acumulează un echipament enzimatic divers ăi bogat ;
- Bobul de orz conţine β-amilază in cantitate apreciabilă ;
- Temperatura de gelatinizare a amidonului din bobul de orz este inferioară trmperaturii
de inactivare a α-amilazei ;
- Bobul de orz nu conţine substanţe care sa influenţeze negativ gustul şi aroma berii ;
- Din punct de vedere economic orzul este avantajos pentru a fi folosit la fabricare
malţului ;
- Este o plantă care se cultivă bine in zona temperată până la altitudini foarte mari.
Structura morfologică a orzului
Din punct de vedere morfologic, bobul de orz este format din mai multew părţi ce sunt
prezentate în figurile de mai jos.
Stuctura morfologică a bobului de orz
a-secţiune longitudinală prin bobul de orz
1-rudimentar, 2-acrospiră rudimentară, 3-radicele, 4-scutelum, 5-strat epitelial,
6-endosperm, 7-celule goale, 8-strat aleuronic, 9-tesla, 10-pericarp, 11-coajă
Structura morfologică a bobului de orz
b-structura bobului de orz care arată poziţia diferitelor componente
A-coajă, B-pericarp şi teslă, C-stratul aleuronic, D-endosperm, E-embrion, E1-radicele,
E2-acrospiră, E3-scutelum,
c-secţiune trasversală prin structurile exterioare ale bobului de orz
1-coajă, 2-strat ceros, 3-pericarp, 4-tesla, 5-strat lipidic, 6-strat aleuronic, 7-endosperm,
8-granule de amidon
Coaja ( lema, tegument,inveliş)- provine din frunzuliţele care au protejat foarea şi
care îmbracă fructul ( sămânţa-cariopsa) la maturitate. Glumela inferioară produce partea
dorsală a învelişului (cojii), iar cea superioară produce învelişul ventral al bobului. Coaja
este mai groasă în zona în care protejează embrionul şi mai puţin goasă în restul bobului.
Coaja boabelor de orzoaică este mai subţire decât a orzului. Coaja reprezintă 10% în
cazul boabelor provenite de la orzul de toamnă.
Pericarpul şi tesla. Se formează împreună în timpul dezvoltării bobului. Tesla
reprezintă 1-3% din bob. Pericarpul de regulă concreşte cu coaja şi este format din
material hemicelulozic, conţinând şi proteine, polifenoli, săruri minerale. Tesla intervine
în fiziologia bobului, fiing semipermeabilă mai ales în vecinătatea embrionului.
Embrionul. Este componenta vie a bobului de orz şi locul principal pribn care se
absoarbe apa. Reprezintă 2-5% din masa uscată a bobului. Are o structură complexă şi
anume : scutelum format dintr-un strat de celule şi un epiteliu scutelar în contact cu
endospermul, plumula (acrospira), care este acoperită cu coleoptil, radicula care este
protejata de coleoriză.
Stratul aleuronic şi ţesutul nucelar. Stratul aleuronic asociat cu cel nucelar şi tesla
reprezintă 8-15% faţă de masa uscată a bobului de orz. Stratul aleuronic este format din
celule cubice vii, aşezate pe 2-3 rânduri în adâncime.
Endospermul. Stratul endospermic formează masa principală a bobului de orz şi este
în princiapal de natură amidonoasă. Celule endospermului sunt de tip palisadic şi comţin
două tipuri de granule de amidon: cu dimensiuni de 20-30 microni si cu dimensiuni de 1-
6 microni.
Soiuri de orz
Orzul aparţine familiei Gramineae, genul Hordeum L., specia Hordeum vulgare,
urmatoarele varietăţi mai importante pentru industria malţului:
Hordeum hexastichum: cuprinde soiuri de orz cu 6 rânduri de boabe pe spic şi care se
cultivă toamna;
Hordeum distichum : care cuprinde soiuri de orz cu două rânduri de boabe pe spic şi
care se cultivă in special primavara, fiind cunoscută şi sub numele de orzoaică
La fabricarea malţului pentru bere se preferă orzul cu două rânduri de boabe adică orzul
de primavară.
Circa 20-25% din malţurile folosite in industria berii pe plan mondial, provine din
orzoaică.
Compoziţia chimică a orzului
Componentele cele mai importante care intră in compoziţia chimică a orzului şi limitele
lor de variaţie ce sunt raportate la substanţa uscată in % :
Compozitia chimică a taratei de orz
Fracţiunea %
Apă 7,4
Proteină 7,1
Pentozani 20,0
Fibră 22,6
Lipide 2,1
Cenuşă (inclusiv silicaţi) 10,0
Amidon 8,2
Alte materiale, libere de azot 22,6
Compoziţia chimică a orzului
Fracţiunea % faţă de s.u.
Amidon 63-65
Zaharoză 1-2.0
Zaharuri reducatoare 0.1-0.2
Alte zaharuri 1
Gume solubile 1-1.5
Hemiceluloze 8-10
Celoloze 4-5
Lipide 2-3
Proteina bruta(N6.25)
-albumine + globuline(proteine solubile in
soluţie salină)
-hordeină
-glutelină
-aminoacizi si peptide
-acizi nucleici
8-11
3.5(0.5% albumine si 3%
globuline)
3-4
3-4
0.5
0.2-0.3
Minerale 2
Alte substanţe 5-6
Bobul de orz este compus din apă (12-20%) şi substanţă uscată (88-80%).
Conţinutul in apă al orzului variază in funcţie de condiţile de climă din timpul recoltării
şi de metoda aplicată. Orzul recoltat manual pe timp cu puţine precipitatii are umiditate
12-14%, iar când cad ploi in timpul recoltării şi recoltarea se face cu combine, umiditatea
bobului poate atinge 18%.
Un conţinut mare in apă este dezavantajos din punct de vedere economic, deoarece face
dificilă depozitarea.
Depozitarea orzului.
Modul cum este depozitat orzul se resfrînge pozitiv sau negativ asupra calităţii malţului
şi a produsului finit.
Cel mai important proces în timpul depozitării îl constituie respiraţia. Ea poate fi aerobă
sau anaerobă, în funcţie de condiţiuni. Consecinţele directe ale respiraţiei sunt : degajarea
de căldură şi pierderile de amidon, mai ales în cazul respiraţiei aerobe.
Respiraţia aerobă se prezintă
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 674 kcal
Respiraia anaerobă se prezintă
C6H12O6 → 2CH3-CH2OH + 2CO2 + 28,2 kcal
Intensitatea respiraţiei depinde de umiditatea boabelor şi temperatura de depozitare.
Astfel :
- la 11 % umiditate şi 100C pierderile sunt de 0,21 mg/kg - zi ;
- la 20 % umiditate şi
- la 180C pierderile sunt de 244 mg/kg - zi.
Pentru reducerea pierderilor, umiditatea şi temperatura de păstrare trebuie să fie cât mai
mici. Fiecărei umidităţi a orzului îi corespunde o umiditate relativă de echilibru a
mediului. Cele mai bune condiţii de depozitare se întrunesc la 14-15 % umiditatea
orzului ; 10-150C temperatura de depozitare şi 60-70 % umiditatea relativă a mediului
ambiant (a depozitului).
Aprecierea orzului destinat fabricării malţului pentru bere
Orzul folosit la fabricarea malţului pentru bere trebuie sa aibă un conţinut ridicat in
amidon şi scăzut in proteine.
Cu cât conţinutul in amidon este mai mare cu atât creşte şi randamentul in extract al
malţului.La creşterea conţinutului în proteină are loc o scădere a randamentului in extract.
Intrucât proteinele se solubilizează în must numai in proporţie de 35-40%.
Pentru fabricarea berii se pretează orzul cu bobul mare. Boabele trebuie să prezinte un
aspect caracteristic pentru orz şi orzoaică, culoarea boabelor trebuie sa fie galbenă, ca
paiul, fara pete sau vârfuri negre, iar mirosul specific, plăcut, fără miros de inchis sau de
mucegai. Gustul orzului este specific, puţin dulceag, fără să fie amar sau acid.
Hameiul
A fost folosit în diferite scopuri, încă din antichitate de către sciţi.
În sec. XIV şi XV cultura hameiului a cunoscut o extindere remarcabilă în Bovaria şi
Moravia. Se menţionează că 70 % din suprafaţa cu hamei se află în Europa. La noi se
cultivă în Transilvania, judeţul Hunedoara şi cu precădere în judeţul Mureş şi zona
municipiului Sighişoara.
În industria berii se folosesc inflorescenţele femele, sub formă de conuri.
Hameiul (Humulus lupulus) face parte din familia Moraceae. Este o plantă perenă, cu
tulpină agăţătoare lungă de 5-12 m, care se usucă în fiecare an. Hameiul este o plantă
dioică avînd florile mascule şi femele pe tuplini diferite. Se cultivă numai pentru
inflorescenţele femele care sunt sub formă de conuri lungi de 2-6 cm şi groase de 1-3 cm.
Conul este format dintr-un ax cu proeminenţe pe care se găsesc bractee dispuse perechi
acoperindu-se unele pe altele. Fiecare con de hamei se compune din două feluri de
bractee :
- bractee fructifere care conţin lupulină ;
- bractee protectoare care nu conţin lupulină.
Bracteele fructifere au la baza lor numeroşi peri glandulari care dau o secreţie făinoasă
de culoare gălbuie denumită lupulină. Conţinutul de lupulină a unui con de hamei variază
între 5-14 % din greutatea lui totală. Inflorescenţa masculă este un panicul.
Coardă cu lăstari şi conuri de hamei precum şi componentele conului de hamei
I-coardă cu lăstari şi conuri de hamei, II-conul de hamei
a-porţiune de rahis (ax central) cu frunzuliţe, b-conul de hamei, 1-pedicel, 2-bractee
c-bracteolă cu seminţe şi glande de lupulină, d-glandă de lupulină, e-flori de hamei
masculine
Hameiul proaspăt cules conţine 70-75 % apă. Pentru a fi rezistent la păstrare, trebuie să
i se reducă conţinutul în apă la cca. 12-13 %. Această uscare se face pe cale naturală cu
aer rece sau artificială în uscătorii sistematice cu aer încălzit la 50-550C. După uscare
conurile de hamei rămîn cu 8-10 % apă.
Conurile de hamei sunt considerate bine uscate atunci cînd axul şi codiţa se frîng uşor.
În general, din 1 kg hamei proaspăt rezultă 0,25 - 0,30 kg hamei uscat. Ambalarea
hameiului se face în baloturi şi baluri în saci de pînză de iută. Pe timpul depozitării pentru
prelungirea duratei de conservare se realizează sulfitarea conurilor. Pentru 100 kg hamei
se foloseşte 0,5-1,2 kg sulf.
Hameiul este folosit în industria berii pentru aromatizare şi pentru a da gust amar
specific de hamei ; în afară de aceasta hameiul are şi rol de antiseptic. Procesul de
aromatizare are loc în urma fierberii mustului cu hamei, în care fază se produce
dizolvarea componenţilor specifici ai hameiului.
Valoarea la fabricarea berii este dată indeosebi de substanţele (răşinile) amare şi de
uleiurile esenţiale aduse de hamei. Raşinile reprezintă precursorii substanţelor amare din
bere şi determină şi valoarea antiseptică a hameiului, iar uleiurile esenţiale sunt
responsabile de aroma de hamei.
Componentele chimice ale hameiului contribuie la o mai buna stabilitate şi limpezire a
mustului şi la imbunătăţirea insuşirilor de spumare a berii.
Planta de hamei aparţine din punct de vedere botanic genului Humulus din familia
Cannabiaceae şi mai precis speciei Humulus lupulus. Singura parte a plantei de hamei
care se utilizează la fabricarea berii este conul de hamei care reprezintă inflorescenţa
femela.
In compoziţia conurilor de hamei intră atât substanţe comune tuturor vegetalelor cât şi
substanţe specifice, care dau caracteristică şi valoare pentru fabricarea berii, ca
substanţele amare şi uleiurile esentiale, aduse de hamei.
Componentele specifice hameiului sunt :
uleiuri eterice
acizi amari
răşinile
substanţe tanante
Uleiurile eterice sunt in proporţie de 1% şi se prezintă sub forma unui lichid
transparent, de culoare galgen aurie, cu gust slab amărui şi aromă placută. Componentele
principale sunt humulonul, cohumulonul, adhumulonul, prehumulonul şi posthumulonul.
Acizi amari sunt componenţii cei mai importanţi a conurilor de hamei şi se prezintă sub
două forme:
α-acizi (humulon)……4-12%
β-acizi (lupulon)……..4-6%
Ei contribuie la formarea spumei, in special humulonul şi au acţiune antiseptică.
Răşinile din hamei se impart in două categorii :
răşini moi ;
răşini tari.
Răşinile moi se impart la randul lor in răşini α şi răşini β. Ele au gust amar, exercită o
acţiune antiseptică puternică şi asigură persistenţa spumei berii. Răşinile moi constituie 3-
4% din substanţa uscată a hameiului proaspăt.
Răşinile tari sunt cosiderate ca având o slabă putere de amărare, dar cu o bună
solubilitate in must şi in bere. In răşinile tari din hamei a fost identificat xantohumolul.
Răşinile tari sunt prezente in hameiul proaspăt in proporţie de 1,5-2%.
Substanţele tanante reprezintă 2-5% din substanţa uscată.
Ele sunt de doua feluri :
taninuri hidrolizabile (galotaninuri şi elagotaninuri) ;
taninuri condensabile sau nehidrolizabile (antocianidinele).
Substanţele tanante participă la culoarea şi gustul berii.
Apa
Apa este una din materiile prime de bază pentru fabricarea berii produs in compoziţia
căreia intră in medie in proporţie de 88% şi ale cărei calitate le influentează. Cele mai
renumite şi mai tipice beri fabricate in lume işi datorează caracteristicile indeosebi
calitaţilor apelor cu care sunt obţinute. Astfel berea Pilsen este obţinuta cu o apă cu
duritate foarte mică, berile brune de München, Dublin sau Londra se obţin cu ape ce au
un conţinut ridicat in bicarbonaţi de calciu şi puţini sulfaţi, berea de Dortmund, puternic
aromată, este obţinută cu apă cu duritate mare conţinând sulfaţi şi cloruri, in timp ce
berile amare de Burton se obţin cu ape cu conţinut mare in sulfaţi de calciu.
Din punct de vedere chimic apa trebuie să indeplinească urmatoarele condiţii :
- să nu conţină materii organice, amoniac, nitriţi şi fier ;
- cantitatea de nitriţi să nu depasească 100mg/l, iar cea de cloruri 250mg/l ;
- duritatea apei este in funcţie de tipul de bere.
Efectul apelor calcaroase se manifestă printr-o micşorare a acţiunii diastazei, a cantităţii
de maltoza şi o scădere a atenuaţiei. Bicarbonatul de magneziu micşorează aciditatea,
produce o culoare mai inchisă a mustului şi un gust amar.
Conţinutul de 300-400mg/l sulfaţi de calciu exercită o acţiune favorabilă asupra
fermentaţiei şi limpezirii berii, deoarece au un efect neutralizant asupra acţiunii
bicarbonaţilor.
Este necesară în toate fazele de fabricaţie a berii. Pe diferite compartimente consumul
este următorul : la producţie 1,8 -2,6 hl apă/hl bere ; la curăţenie 5,3-11 hl apă/hl bere ; la
răcire 4-6 hl apă/hl bere ; pentru energie 0,1-0,3 hl apă/hl bere.
Calitatea apei pentru bere este dată mai ales de conţinuturile în ioni (anioni şi cationi).
Dintre cationi se menţionează : H+, Ca2+ ; Mg2+ ; Na+ ; Fe2+ ; Fe3+; Al3+; Mn2+, iar dintre
anioni menţionăm: H-; HCO3-; SO4
2-; Cl-; SiO32-; NO3
-; NO2-.
La o concentraţie de peste 25 mg/l atât azotiţii cât şi azotaţii sunt toxici pentru drojdii
(levuri). O apă cu peste 50 mg/l azotaţi nu se foloseşte la plămădire. Ionul sulfat
influenţează gustul berii la un conţinut de peste 400 mg/l.
Sub raport bacteriologic apa trebuie să corespundă normelor pentru apa potabilă.
Inlocuitorii malţului
In multe ţări malţul este inlocuit prţial cu cereale nemalţificate sau cu zahăr, ceea ce
aduce o serie de avantaje, dintre care se pot menţiona urmatoarele :
- Se produc cheltuieli aferente malţificării ;
- Dispar pierderile in amidon care intervin in mod normal la malţificare ;
- Se pot utiliza la obţinerea berii şarje ce au o energie slabă de germinare şi nu se pot
malţifica ;
- Are loc o creştere a randamentului fierberii atunci când se prelucrează cereale
nemalţificate cu un extract superior malţului ;
- Se imbunătăţeşte uneori culoare, plinătatea şi spumarea berii obişnuite.
In mod obişnuit se pot inlocui 20-30% din cantitatea de malţ cu cereale nemalţificate.
Peste procentul de inlocuire mai sus menţionat transformările enzimatice care au loc la
brasaj nu se desfăşoară normal, rezultând musturi deficitare in aminoacizi, inrăutăţindu-se
fermentaţia şi calitatea berii obişnuite. Datorită descompunerii insuficiente a proteinelor,
musturile astfel obţinute conţin cantităţi mari de fracţiuni proteice macromoleculare,
inrăutăţindu-se gustul şi stabilitatea coloidală a berii.
La stabilirea procentului de cereale nemalţificate, se are in vedere desfăşurarea normală
a zaharificării şi filtrării plămezii, a fermentaţiei şi limpezirii berii cât şi asigurarea unei
calităţi corespunzatoare berii finite, in special in ceea ce priveşte gradul de fermentare,
gustul, spuma şi stabilitatea coloidală.
Cei mai utilizaţi inlocuitori sunt : porumbul, orezul şi orzul.
Porumbul
Este folosit ca inlocuitor parţial al malţului, el prezentând in comparaţie cu alte cereale
avantajul că se produce in cantitate mare şi are un conţinut mai ridicat in amidon.
Compoziţia chimică a porumbului este :
Umiditate…………………….13,5%
Substanţe fără azot…………67,9%
Substanţe proteice………….9,6%
Substanţe grase…………….5,1%
Celuloză brută……………….2,4%
Substanţe minerale…………1,5%
Porumbul se poate folosi la brasaj sub formă de faină, grişuri, amidon din porumb cât şi
alte deşeuri care rezultă de la obţinerea mălaiului. Prin adaus de porumb in procent de
maxim 30% se obţine berea cu o bună plinatate şi un gust dulceag.
In cazul utilizării unui malţ cu o activitate enzimatică ridicată procentul de porumb
poate ajunge chiar la 40% fără să fie necesare enzimele microbiene.
Orezul
Orezul se foloseşte ca inlocuitor al malţului in ţările producatoare de orez, in proporţie
de până la 40%. La noi in ţară se foloseşte brizura de orez in proporţie de 15-20%, deşeu
ce ramâne la decorticarea orezului.
Compoziţia chimică a orezului este :
Umiditate…………………11-15%
Substanţe fără azot……..8083%
Substanţe proteice ……...7-9%
Substanţe grase………….0,3-1%
Celuloză ………………….0,5-1%
Substanţe minerale………0,3-1%
Prin folosirea orezului la brasaj se obţin beri de culoare mai deschisă, cu spuma ceva
mai bună, insa cu gust mai sec.
Orzul nemalţificat
Prin folosirea orzului nemalţificat la brasaj rezultă beri cu o spumare mai bună, datorită
conţinutului mai ridicat de β-glucani proveniţi orzul nemalţificat. Cantitatea de orz la
brasaj este in procent de până la 20%, uneori chiar mai mult.
La proporţii mai ridicate de inlocuire a malţului cu orz apar dificultăţi la filtrarea
plămezii, la fermentare, la limpezire şi la filtrarea berii finite. Pentru a se evita aceste
neajunsuri şi a se mări procentul de orz nemalţificat se recomandă folosirea de preparate
enzimatice microbiene cu activitate complexă.
Drojdia de bere
Drojdia folosită in industria berii aparţine genului Saccharomyces şi anume ele sunt
reprezentate de Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carsbergensis – care este o
drojdie de fermentaţie inferioară. In caracterizarea morfologică şi citologică a drojdiilor
trebuie să se aibă in vedere urmatoarele aspecte : aspectul morfologic, mărimea celulei,
raportul lungime/lăţime (grosime), capacitate de a forma spori, caracteristicile coloniilor
gigant, viteza de reproducere, diferenţele imunologice cauzate de compoziţia pereţilor
celulari ai drojdiilor de fermentaţie superioară şi inferioară, diferenţele intre sistemele
citocronice, caracteristicile electroforetice, durata unei generaţii.
Degradarea drojdilor este cauzată de o serie de factori printre care amintim :
- Lipsa unei cantităţi de Zn2+in must, ceea ce influentează negativ reproducerea ;
- Cantitatea excesivă de Fe si Cu din must ;
- Cantităţi exclusive de trub fin in must ;
- Spălarea indelungată a drojdiilor, mai ales la temperaturi mai ridicate ;
- Depozitarea indelungată a drojdiilor, mai ales la temperaturi mai ridicate ;
- Lipsa ionilor de Ca2+ şi a ionilor fosfat ;
- Oxigenarea insuficientă a mustului.
Consecinţele degradării drojdiilor sunt următoarele :
- Intârzierea inceperii fermentaţiei;
- Formarea slabă a spumei şi a crestelor;
- Incetarea prematură a fermentaţiei, ceea ce conduce la un nivel ridicat de zaharuri
fermentescibile in bere;
- Slabă aglutinare şi sedimentare a drojdiei ;
- Scăderea vitezei de creştere a drojdiilor, deci scăderea cantităţii de biomasă.
II. Descrierea schemei tehnologice şi a operaţiilor
din fluxul tehnologic de obţinere a berii
Materia primă de bază este malţul, reprezentat de orz sau orzoaică germinată, încolţită.
Extractul nefermentat este reprezentat de componenţii proveniţi din mustul de malţ şi
anume: glucide; substanţe cu azot (fie cu masă moleculară mare, fie aminoacizi) care
reprezintă substanţe uşor asimilabile pentru organismul uman cu valoare nutritivă ridicată
iar unele cu importanţă pentru însuşirile senzoriale ale berii; săruri minerale reprezentate
de oligoelemente; substanţe polifenolice; acizi organici; glicerol; substanţe de aromă;
vitamine hidrosolubile (complexul B, mici cantităţi de vitamina C); vitamine liposolubile
(vitaminele A, D, E).
Malţul, obţinut prin germinarea în condiţii industriale a orzului sau orzoaicei urmată de
uscare, regimurile de uscare putând să conducă la obţinerea malţului blond sau brun.
Fabricarea malţului
Fabricarea malţului comportă următoarele etape : înmuierea orzoaicei sau a orzului ;
germinarea orzoaicei sau orzului ; uscarea malţului.
1. Inmuierea orzului se face cu scopul de a da bobului de orz umiditatea şi oxigenul
ce-i sunt necesare pentru germinare asigurând în acelaşi timp spălarea bobului de
impurităţi.
Boabele de orz conţin înaintea înmuierii o umiditate de 12-14 %, iar la sfârşitul
procesului de înmuiere conţinutul în umiditate trebuie să ajungă la 42-46 %, în funcţie de
sortimentul de malţ ce urmează a fi fabricat.
Timpul în care se execută înmuierea este de 6-72 ore la o temperatură normală a apei,
putând ajunge până la 90 ore în cazul unei temperaturi scăzute a apei, iar în cazul folosirii
unei ape calde de 16-180C perioada de înmuiere se reduce pînă la 40 ore.
Pătrunderea apei în bob se face în prima perioadă mai rapid şi se încetineşte apoi treptat
pe măsură ce se apropie de punctul de saturare.
Curba de absorbţie a orzului arată că timp de 18-20 ore conţinutul de umiditate creşte
repede, iar apoi creşterea este mult mai înceată.
Viteza de absorbţie a apei este influenţată de temperatura apei de înmuiere. Cu cât
temperatura apei este mai ridicată cu atât viteza de absorbţie a apei este mai mare.
Înmuierea poate fi socotită ca terminată atunci cînd bobul poate fi îndoit peste unghie,
cînd la muşcare nu opune resiztenţă dacă coaja poate fi uşor desfăcută de miezul făinos.
Secţiunea bobului trebuie să arate pătrunderea apei până aproape de mijloc.
La înmuierea orzului nu are loc numai absorbţia propriu-zisă a apei. De îndată ce
boabele au absorbit cantitatea de apă necesară, începe şi activitatea vitală a bobului.
Procesele de respiraţie se intensifică şi oxigenul din apa de înmuiere este repede
consumat. Pentru asigurarea oxigenului necesar procesului de respiraţie din boabe, orzul
se aeriseşte în timpul înmuierii. Lipsa de oxigen duce la procese anaerobe care vatămă
sau chiar omoară embrionul.
Boabele care nu au fost suficient aerisite rămân ca şi inerte timp de câteva zile, după
care încolţesc brusc cu degajare puternică de căldură. Urmările acestei aerisiri incomplete
sunt boabe neuniform încolţite, conţinut ridicat în boabe neîncolţite sau în boabe cărora
le-a apărut şi rădăcina şi deci pierderi ridicate în malţ.
2. Germinarea orzului
Pentru germinare boabele au nevoie de energie. Aceasta este obţinută prin respiraţie. În
timpul germinării se formează enzimele amilolitice şi proteolitice.
Pentru o bună germinare orzul trebuie să parcurgă (după recoltare) o perioadă de
maturare, ce oscilează de la câteva săptămâni la câteva luni, aceasta se numeşte repaus de
germinare.
Principalii factori care stimulează germinarea embrionului sunt oxigenul şi
fitohormonii.
Perioada de maturare are tocmai menirea să faciliteze pătrunderea oxigenului către
embrion. Ori în cojile boabelor proaspăt recoltate se află unele substanţe fenolice care
blochează oxigenul, de aceea trebuie anihilate.
Posibilităţi de anihilare a substanţelor fenolice :
- oxidarea în curent de aer cald sau adaos de apă oxigenată ;
- blocarea activităţii polifenoloxidazelor cu ditio-etilen-glicol, care conţine grupe
- SH. Aceste funcţii blochează ionul Cu2+, care la rândul său îndeplineşte rolul de cofactor
al acestor enzime ;
- introducerea în apa de înmuiere a hormonilor vegetali şi alte substanţe, în
special acid giberelic. Acest ultim procedeu dă cele mai bune rezultate. Acidul giberelic,
ca stimulator al germinării orzului, a fost folosit prima oară în Japonia.
Efectele folosirii acidului giberelic :
- suprimarea perioadei repausului de germinare la orzul proaspăt ;
- dezagregarea bună a malţului ;
- scurtarea duratei de germinare cu cca 2 zile ;
- creşterea extractului cu 1,5 - 2 % ;
- sporirea conţinuturilor în substanţe azotoase solubile ;
- hidroliza mai bună a hidraţilor de carbon ;
- scăderea vâscozităţii malţului ;
- creşterea activităţii enzimelor : α - amilaza şi peptidozelor.
Dozele optime de acid giberelic sunt de 0,01 - 0,06 mg/kg orz sau 10-60 mg/tonă orz
când tratamentul se face în prima şi a doua zi de germinare şi 0,15 mg/kg orz când
tratamentul se aplică în ultima apă de înmuiere.
Transformările chimice care au loc în timpul germinării
Enzimele degradează încă din timpul germinării substanţele de rezervă ale părţii
făinoase a bobului, însă încet pentru că temperatura de germinare este sub temperatura
optimă de activitate a enzimelor.
În timpul brasajului din cauza temperaturii mai favorabile ele activează mult mai rapid.
Amidonul se solubilizează în timpul malţificării în proporţie redusă 5 %, se
solubilizează însă complet în timpul brasajului, pentru că amilazele au punct optim de
temperatură ridicat (550C).
Fracţiunile solubile în apă (leucozina şi edestina) cresc mult, în timp ce conţinutul în
hordeină şi glutelină scade. Cresc de asemenea conţinutul în azot şi substanţe azotoase
asimilabile drojdiei, care reprezintă fracţiunile mult degradate.Germinarea este
caracterizată printr-o creştere mult mai accentuată a dizolvării substanţelor azotoase decât
în timpul brasajului, creşterea continuând zi de zi până în ziua a cincea.
Sortimentul de orz are o mare influenţă asupra solubilizării proteinelor, întrucât unele
produc mai multe enzime proteolitice decât celelalte.
Circa un sfert din grăsimi, care reprezintă aproximativ 0,5 % din S.U. a orzului, se
pierd prin respiraţie.Părţile nesaponificabile şi lecitina nu suferă transformări esenţiale.
Deoarece grăsime este un inhibitor al spumei, trebuie luate toate măsurile pentru a evita
trecerea grăsimii în must.
Conţinutul total în cenuşă nu variază în timpul malţificării. Variaţiile cele mai
importante ale substanţelor minerale sunt formarea fosfaţilor din fitină. În orz se găsesc
cca. 20 % din fosfaţi în formă anorganică, iar în malţ circa 40 %.
În timpul germinării pH-ul nu variază, rămânând în jurul lui 6. În schimb aciditatea
titrabilă a bobului creşte din cauza apariţiei fosfaţilor în cantitate mare şi parţial din cauza
degradării substanţelor proteice şi a formării de acizi organici.
Procedee de germinare
- Germinarea pe arie se face în grămezi prin lopătare.
- Germinarea în tobe de 5-30 t. Durata de rotire a tobelor 15-30 minute.
- Germinarea în casete Saladin
- Germinarea în mediu de CO2
3. Uscarea malţului
Odată ce dezagregarea a atins gradul dorit, încolţirea trebuie oprită prin uscarea
malţului verde. Malţul verde conţine 44 - 46 % apă, iar malţul uscat imediat după
terminarea procesului de uscare are un conţinut de 1,5 - 3 % umiditate.
Îndepărtarea apei prin evaporare, adică peste 40 % din greutatea malţului verde, trebuie
făcută prin instalaţia de uscare cu aer cald.
Prin procesul de uscare se urmăreşte oprirea solubilizării şi germinării malţului şi
obţinerea gustului, aromei şi culorii specifice malţului.
Aroma şi gustul sunt rezultatul unor reacţii care au loc la temperaturi ridicate între
componentele malţului, în special între produsele de dezagregare.
Reacţia principală este combinarea zaharurilor cu aminoacii, având ca rezultat formarea
melanoidinelor sau a melaninelor produse aromatizante şi colorante.Temperaturile
ridicate ca şi conţinutul de umiditate trebuie bine controlate pentru a se evita distrugerea
enzimelor, ştiut fiind că enzimele sunt distruse la temperaturi înalte şi că este nevoie de o
cantitate suficientă de enzime la procesul de brasaj.
În procesul de uscare există două faze :
- faza de uscare iniţială în care degradările enzimatice mai continuă şi care poate
fi socotită ca o continuare a procesului de germinare ;
- uscarea propriu-zisă a malţului în timpul căreia au loc numai reacţii chimice şi
fizico-chimice între componentele malţului.
Uscarea malţului se efectuează în două faze :
În faza I umiditatea se reduce de la 43-45 % la 8-10 % pentru malţul blond şi 20-25 %
pentru malţul brun. Temperatura în această fază este de 40-450C pentru malţul blond şi
500C pentru malţul brun.
În faza a II-a are loc uscarea propriu-zisă a malţului. Uscarea malţului blond se face
prin ridicarea temperaturii treptat la 80-900C timp de 5 ore. Pentru malţul brun
temperatura de uscare este de 1050C timp de 5 ore.
Cea mai răspândită metodă de uscare este cea cu ciclu de 24 ore. Opreaţiunea are loc în
uscătoare plane sau verticale.Încălzirea poate fi directă cu gaze calde sau indirectă cu
abur care circulă printr-un sistem de calorifere, peste care circulă aerul. Este răspândit
uscătorul cu două grătare. Consumul de căldură este de 100.000-120.000 kcal. Pentru 100
kg malţ.
Polisarea malţului
Malţul depozitat în silozuri, înainte de a intra la măcinare, poate să fie supus unei
operaţii de polisare (nu este obligatorie), maşina de polisare fiind conectată la unitatea de
aspiraţie centralizată. Polisarea se execută într-o maşină cu rotor având discuri abrazive
sau într-o maşină cu rotor vertical care se roteşte într-o carcasă cu suprafaţa interioară
abrazivă, realizându-se concomitent şi desprăfuirea. Malţul care intră în fabricaţie trebuie
cântărit pentru a se determina randamentul la malţificare şi deci pierderile de malţificare.
Cântărirea malţului se poate realiza cu balanţa automată cu cuvă basculantă şi cu balanţa
electronică.
Măcinarea malţului
Măcinarea malţului e indispensabilă datorită realizării unui contact mai intim între
enzime şi substrat şi datorită posibilităţii diluării produşilor de hidroliză. Bobul e alcătuit
din coajă şi corp făinos, coaja contribuind la compoziţia mustului cu substanţe puţin
favorabile: substanţe polifenolice, substanţe amare pe care în general dorim să le
extragem mai puţin. Conţinutul în celuloză a particulelor de coajă nu influenţează
calitatea mustului, fiind insolubil, stă la baza formării stratului de filtrare. Astfel gradul
de mărunţire trebuie corelat cu tipul de utilaj folosit pentru filtrare.
Măcinarea malţului realizează reducerea dimensiunilor materialului de start şi o clasare
pe dimensiuni a particulelor obţinute, prin cernere. Tehnica de măcinare adoptată depinde
de metoda de plămădire şi de metoda de filtrare a plămezii după brasaj. Din punct de
vedere tehnologic, măcinarea malţului va influenţa:
extracţia şi randamentul în extract la plămădire într-un timp optim;
durata de brasaj şi viteza de filtrare a plămezii;
claritatea mustului primitiv şi a celui secundar;
stabilitatea aromei mustului şi, respectiv, a berii.
O măcinare care conduce la grişuri fine şi la făină asigură o plămadă care se lichefiază
şi se zaharifică bine, mustul având un conţinut ridicat în extract şi un grad de fermentare
mare, dar plămada se filtrează greu atunci când această operaţie se face la cazan.
Există două metode de măcinare a malţului:
1. Măcinarea uscată,
2. Măcinarea umedă.
Măcinarea uscată e metoda cea mai veche; se folosesc mori cu valţuri şi site
vibratoare care realizează structura măcinişului adecvată sistemului de filtrare, de care
dispune fabrica. Structura măcinişului cuprinde coji, grişuri mari, grişuri fine sau mici;
făină şi pudre.
Măcinarea umedă presupune o creştere în prima fază a umidităţii boabelor, după care
urmează măcinarea într-o moară cu o singură pereche de valţuri cu construcţie specială
care să nu rupă coaja ci doar să o desprindă de bob şi doar corpul bobului să fie mărunţit.
Brasajul
Este ansamblul de operaţii de plămădire şi de obţinere a plămezii zaharificate. La
această operaţie se au în vedere următoarele aspecte:
trecerea în soluţie a unei cantităţi maxim posibile din substanţele conţinute în bobul
de malţ;
hidroliza enzimatică a tuturor substanţelor hidrolizabile din malţ.
Brasajul are drept scop:
să solubilizeze substanţele solubile preexistente în malţ (10-15% din totalul
componentelor malţului);
să facă solubile prin acţiunea enzimelor proprii şi, respectiv, cu ajutorul celor
adăugate, substanţele care în starea lor nativă sunt insolubile (60% din totalul
componentelor malţului);
să modifice, pe cale enzimatică, structura chimică a substanţelor solubilizate la un
nivel dorit, astfel încât 75% din extractul mustului dulce să fie format din zaharuri
fermentescibile.
Procesele enzimatice implicate la brasaj vor fi influenţate de:
temperatura de brasaj care, de regulă, nu este constantă, ci are o evoluţie în trepte. În
general, prin creşterea temperaturii se favorizează reducerea vâscozităţii plămezii,
accelerarea vitezei de trecere în soluţie a componentelor solubile din malţ, accelerarea
vitezei de acţiune dar şi de inactivare a enzimelor;
durata de brasaj, care va influenţa efectele de solubilizare şi de acţiune a enzimelor,
dar nu direct proporţional;
starea fizică a substanţelor;
consistenţa plămezii, care este dependentă, în principal, de raportul dintre
măcinătură/apă;
activitatea enzimatică a malţului;
pH-ul plămezii: având în vedere că fiecare enzimă are un interval de pH optim, la
brasaj se lucrează cu un pH de compromis care este situat între 5,2-5,4.
Filtrarea plămezii zaharificate
La sfârşitul brasajului, plămada zaharificată reprezintă o dispersie formată din faza
lichidă, în care sunt solubilizate substanţele care alcătuiesc extractul mustului şi o fază
solidă (borhot), care este formată din coji şi alte părţi din malţ ce nu au trecut în soluţie la
brasaj. Având în vedere cele menţionate, se impune filtrarea plămezii zaharificate pentru
separarea mustului (fracţiunea lichidă a plămezii) de borhotul de malţ (parte insolubilă).
La filtrare se urmăreşte să se recupereze cât mai mult extract.
Filtrarea plămezii are loc în două stadii:
- scurgerea liberă a primului must denumit şi must primar sau primitiv;
- spălarea borhotului, în vederea recuperării extractului reţinut, apele de spălare
alcătuind mustul secundar.
Pentru a obţine un must cu concentraţia dorită la sfârşitul filtrării, mustul primitiv
trebuie să conţină cu 4-6% mai mult extract decât berea care se produce. Factorii ce
influenţează operaţia de filtrare pot fi:
- temperatura plămezii influenţează direct vâscozitatea mustului cu care e
invers proporţională. Temperatura trebuie să fie 75oC, maxim 78oC;
- calitatea malţului: un malţ bine solubilizat oferă posibilitatea filtrării mai
rapide a primului must;
- structura măcinişului. Măcinarea va urmări menţinerea cojilor cât mai intacte
pentru că acestea vor constitui de fapt scheletul stratului filtrant de borhot,
acestea vor asigura afânarea stratului;
- calitatea procesului de brasaj influenţează prin domeniile de temperatură
optimă activitatea enzimelor celulozolitice, glucanolitice şi proteolitice.
Spălarea şi epuizarea borhotului
Urmăreşte antrenarea extractului rămas în borhot după scurgerea primului must, până
ce borhotul devine vizibil. Se obţin rezultate mai bune ca randament de epuizare, dacă
spălarea are loc în reprize, deoarece se prelungeşte contactul apei cu borhotul.
Calitatea apei de spălare trebuie să fie aceeaşi cu a apei de brasaj, atât din punct de
vedere bacteriologic cât şi al alcalinităţii remanente. Prezenţa cojilor şi o apă cu
alcalinitate remanentă mare pot duce la extragerea unor componenţi mai puţini favorabili
calităţii berii.
Cantitatea de apă de spălare depinde de concentraţia primului must şi se divizează în 3-
5 fracţiuni care se adaugă separat, fracţiunile fiind intercalate cu omogenizări şi aşezări
ale stratului de borhot şi cu recirculări până la limpiditatea mustului. Se consideră ca
ultima fracţiune de apă de spălare aceea ce va conduce la 0,5-1% extract, spălarea
exagerată ducând la o diluare avansată a mustului înainte de fierbere.
Compoziţia mustului va determina proprietăţile berii finite. Mustul trebuie să conţină în
principal zaharuri fermentescibile, nutrienţi pentru drojdii şi precursori/substanţe de
aromă. Mustul, datorită compoziţiei sale, este nestabil microbiologic şi conţine mult
material precipitabil, care poate antrena, la fierberea cu hamei, lipide, proteine, substanţe
amare din hamei, polifenoli din must şi hamei.
Fierberea mustului cu hamei
Are drept scop atingerea următoarele obiective:
- stabilitatea mustului;
- dezvoltarea aromei mustului;
- concentrarea mustului.
În ceea ce priveşte stabilitatea mustului trebuie arătat că fierberea mustului implică o
anumită temperatură, durată şi un anumit grad de agitare. Fierberea conferă mustului
stabilitate sub 4 aspecte: biologică, biochimică, coloidală şi aromă.
Modificările de aromă care au loc la fierberea cu hamei a mustului (altele decât cele
cauzate de hamei) se referă la:
- formarea produşilor de aromă prin reacţia Maillard;
- îndepărtarea substanţelor volatile din orz şi a celor formate în procesul de
malţificare;
- distrugerea cisteinei şi cistinei care, în caz contrar, ar fi o sursă de H2S produs
de drojdii.
La fierberea mustului are loc şi o concentrare, cantitatea de apă evaporată fiind de 5-
10% (şi chiar 10-15% în cazul fierberii prelungite) din volumul mustului/oră.Hameiul
adăugat la fierberea mustului va conferi berii un miros agreabil, delicat, gust de amar
„curat” deci, cu alte cuvinte, o aromă (gust şi miros) „nobilă”. Pentru a stabili cu
exactitate doza de hamei, este necesar să se aibă în vedere următoarele lucruri importante:
- gradul de amăreală cerut de un anumit tip de bere;
- pierderile de substanţe amare în procesul tehnologic;
- gradul de transformare al -acizilor în izo--acizi.
Răcirea şi limpezirea mustului
Răcirea mustului fiert se face în scopul:
- reducerii temperaturii de la aproximativ 100oC la 5-6oC sau la 7-12oC, ceea ce
împiedică dezvoltarea ulterioară a microorganismelor care pot infecta mustul
postfierbere. Temperaturile de răcire sunt favorabile însămânţării mustului cu
drojdii;
- formării trubului la rece: mustul cald este limpede, dar pe măsură ce se răceşte
el devine turbid din cauza formării trubului la rece.
După îndepărtarea trubului la cald, linia de tratare a mustului cuprinde: echipament de
răcire, dispozitiv de aerare a mustului, echipament de îndepărtare a trubului la rece.
Formarea trubului la cald
Are loc în timpul fierberii mustului cu hamei ca urmare a coagulării proteinelor sub
acţiunea căldurii sub acţiunea căldurii şi a polifenolilor din hamei.
Trubul la cald este format din particule grosiere de 30-80 µ care pot fi separate mai uşor
din must prin sedimentare sau filtrare. Compoziţia trubului la cald este formată din : 40-
70 % proteine, 7-32 % substanţe amare, 20-30 % polifenoli, substanţe minerale, proporţia
dintre componente prezentînd variaţii mari, în funcţie de materiile prime folosite.
Cantitatea de trub la cald formată este de 400-800 mg/l. Separarea trubului la cald din
must, înainte de fermentare, trebuie să fie cât mai completă pentru a evita impurificarea
drojdiei şi înrăutăţirea proceselor de depunere ce au loc la fermentare.
Formarea trubului la rece.
Are loc în timpul răcirii mustului fiert cu hamei începînd la temperatura de 55-700C şi
pînă la cea de însămînţare cu drojdie. Trubul la rece este format din particule mult mai
fine 0,5-1 µ. Trubul la rece este format în cea mai mare parte din proteine 60-70 % şi din
polifenoli 20-30%, avînd o compoziţie asemănătoare cu cea a trubului la rece din berea
finită. Conţinutul mustului în trub la rece este de 150-300 mg s.u./l reprezentînd mai
puţin de 1/3 din cantitatea de trub la cald.
În tehnologia clasică de fermentare este necesară o îndepărtare a trubului la rece în
proporţie de circa 50%, iar în cazul procedeelor de fermentare şi maturare accelerată,
separarea trebuie să fie cu atât mai mare cu cât se urmăreşte mai mult scurtarea duratei de
fermentare.
Absorbţia O2 în must.
Are loc atât pe cale chimică, datorită proceselor de oxidare, cât şi pe cale fizică prin
dizolvare.
Pe cale chimică are loc oxidarea unor componente ale mustului cum sunt:polifenolii,
zaharurile,substanţele azotoase şi substanţele amare proces care este favorizat de
temperaturi mai ridicate ale mustului de peste 400 C. Cantitatea de O2 dizolvată în must
pe cale fizică are loc la temperatură sub 400 şi este cu atât mai bună cu cât temperatura
mustului este mai scăzută.
Saturarea mustului în O2 se atinge cu atât mai repede cu cât bulele de aer insuflat sunt
mai fine şi cu cât durata de contact cu mustul este mai îndelungată. Pentru o bună
fermentare este suficientă o cantitate de 7-8 mg/l O2. Aceste valori nu pot fi atinse fără a
se folosi dispozitive speciale de aerare a mustului după răcire.
În prezent se dispune de o gamă largă de sisteme închise de tratare a mustului care
asigură o răcire rapidă a acestuia, o îndepărtare avansată a trubului cât şi evitarea
infecţiilor cu microorganisme.
Pentru separarea mustului la cald se folosesc : cazane de sedimentare centrifuge,
răcirea mustului se face prin răcitoare cu plăci, iar pentru separarea trubului la rece se
folosesc linuri de însămînţare, de sedimentare, filtru cu kiselgur, centrifuge.
Însămânţarea
Se face cu culturi de producţie. Pentru realizarea acestora se parcurg două etape şi
anume:
- etapa de multiplicare a drojdiei în laborator, care se realizează în condiţii de
perfectă asepsie conform unei scheme;
- etapa de multiplicare a drojdiei în condiţii industriale în vederea obţinerii
culturii de producţie.
Fermentaţia mustului
Prin fermentaţia mustului se urmăreşte transformarea zaharurilor fermentescibile în
alcool etilic şi CO2, dar, în acelaşi timp, se formează şi produşi secundari cum ar fi
alcoolii din fuzel, acizi, esteri, cetone, aldehide şi produşi cu sulf.
Pentru a realiza fermentaţia mustului de bere cu o anumită compoziţie chimică este
necesar ca unele substanţe din must să difuzeze în celula de drojdie străbătând atât
peretele celular, cât şi plasmalema (membrana propriu-zisă).
Zaharurile sunt metabolizate în secvenţă, glucoza şi fructoza fiind rapid consumate (la
demararea fermentaţiei), maltoza este consumată mai lent (la fermentaţia primară) şi, în
final, este consumată maltotrioza (la fermentaţia secundară). De remarcat că zaharoza
este hidrolizată de invertaza din peretele celular. În interiorul celulei atât maltoza cât şi
maltotrioza sunt hidrolizate enzimatic la glucoză.
Expresia simplificată a fermentaţiei alcoolice este dată de ecuaţia Gay-Lussac:
Glucoza2CO2+2CH3CH2OH+Energie
(180) 2x44 2x46
Energia eliberată nu este folosită în totalitate de către drojdie, ea fiind în mare parte
pierdută sub formă de căldură. Ecuaţia Gay-Lussac nu ia în considerare dezvoltarea
drojdiei, atunci expresia mai reală a ecuaţiei fermentaţiei alcoolice în industria berii este
următoarea:
Maltoză+AaDrojdie+Alcool etilic+CO2+50Kcal
100g 0,5g 5g(SU) 48,8g 46,8g 209Kj
Fermentaţia este un proces foarte complex şi este influenţată de trei mari categorii de
factori:
- compoziţia chimică a mustului: prezenţa şi concentraţia nutrienţilor; pH-ul;
- drojdia utilizată: tipul şi varietatea utilizată; condiţia drojdiei la utilizare;
distribuţia drojdiei în must; aerarea mustului; temperatura mustului la
adăugarea drojdiei;
- condiţiile de procesare (fermentaţia): durata şi temperatura de fermentare;
presiunea; dimensiunile şi forma recipientelor de fermentare; agitarea şi
curenţii ce se formează la fermentare.
La fermentarea primară şi secundară se formează o serie de produşi secundari, care au o
influenţă deosebită asupra calităţii berii. La formarea produşilor secundari participă 3%
din glucidele fermentescibile, 95% sunt utilizate pentru producţia de alcool etilic, iar
restul de 2% se folosesc pentru formarea de noi celule de drojdii. Produşii formaţi pot
avea influenţă pozitivă (esterii) şi negativă (carbonili şi produşi cu sulf).
În general, la fermentarea primară se formează în principal diacetil, aldehide şi
compuşi cu sulf care conferă berii tinere o aromă (gust şi miros) de bere imatură,
neechilibrată. Se mai formează şi alcooli superiori şi esteri, dar aceştia se concentrează
mai mult la fermentaţia secundară/maturare şi ei contribuie la aroma definitivă a berii, în
condiţiile în care se găsesc în concentraţii adecvate.
Fermentataia superioară tradiţională
Exista doua tipuri principale de fermentaţii şi anume: fermentaţia superioară şi
fermentaţia inferioară, care se diferenţiază intre ele prin: tipul de drojdie folosită,
tempertură şi durata de fermentare.
Fermentaţia superioară tradiţională se poate desfăşura in linuri de fermentare, care
lucrează la presiune barometrică, şi in tancuri inchise, care lucrează sub presiune. La
fermentaţia superioară in linuri, mustul este răcit pâna la 15... 16 (si chiar mai
mult),este aerat la nivel de 5-15 mg O /l si este introdus pe la partea superioara a
unui recipient de fermentare de start unde se insamanteaza cu 0,15-0,30 kg/hl drojdie si
se mentine circa 3 ore (si chiar 24- 30 de ore).
In această etapă se amorsează fermentaţia şi temperatura poate să ajungă la circa 18
. Dupa epuizarea acestui timp, mustul este transferat din recipientul de start in
fermentatorul propriu-zis, in care are loc o nouă amestecare a mustului cu drojdia şi o
aerare suplimentară, mai ales dacă mustul a fost transferat pe la partea superioară a
fermentatorului (trubul, unele drojdii şi alte substanţe solide rămân in recipientul de
start).pe masură ce fermentarea progresează, temperatura mustului in fermentare ajunge
la 20 (mai rar la 22 ) şi la suprafaţa mustului se adună spumă (la formarea căreia
participă CO , proteinile, răşinile din hamei şi polifenolii).Această spumă poate ocupa
până la 1/3din volumul fermentatorului in funcţie de tipul (geometria) acestuia. Pe
măsura progresării fermentaţiei la suprafaţa mustului in fermentare se adună drojdiile
care au floculat. Pentru a facilita acumulare drojdiilor la suprafaţa berii tinere se poate
indeparta prin doua metode:
-metoda cu un sistem tip pâlnie(paraşuta) reglabilă pe inalţime şi care se continuă
cu o conductă ce străbate fundul recipientului de fermentare (lin), drojdia fiind colectată
intr-un carucior;
-metoda prin sucţiune.
Colectarea drojdiei se poate face o singură data sau de 2-3 ori, in funcţie de drojdia
folosită şi de tipul de bere realizat.
Pentru a reduce numărul de drojdii floculate din berea tânără, aceasta se supune
centrifugarii şi se insamănântează cu drojdii pulverulente pentru fermentaţiasecundară.
Dacă drojdiile de fermentaţie superioară (Sacch. cerevisiae)floculează prea rapid şi se
ridică la suprafaţă, in mediu rămân prea puţine drojdii in suspensie, deci nu se realizează
corect fermentarea primară. Pentru a inlatura acest neajuns se face o recirculare a
mediului de fermentare prin stropire, peste drojdia acumulată la suprafaţă, sau se
injecteză aer in mustul in fermentare pentru a păstra drodiile floculante in suspensie. Mai
modern, se utilizează drojdie care, din punct de vedere fizic, se comportă ca cele de
fermentaţie inferioara.
Fermentaţia inferioară tradiţională
La fermentaţia inferioară, mustul este răcit la 7...11 şi este aerat la nivel de 8 mg O
/l must.Mustul răcit se insămânţează cu 0,22 kg drojdie/hl, ceea ce corespunde la (8-
10)*10 celule de drojdie/ml (drojdie provenită dintr-o fermentaţie anterioară).
Gradul de insămânţare va depinde de: greutatea specifică a mustului, profilul
temperaturii in timpul fermentaţiei, gradul şi viteza de fermentare dorită.
In legatură cu doza de drojdie folosită sunt de facut urmatoarele precizări:
- se adaugă o cantitate mai mare de drojdie, dacă mustul are o greutate specifică
mai mare;
- la o doză mai mică, drojdia se dezvoltă excesiv şi berea obtinuţă este mai
aromată;
- la un adaos mai mare de drojdie, aceasta se dezvoltă mai puţin şi chiar pot să
se autolizeze;
- dacă perioada de lag este excesiv de mare, inainte ca drojdiile sa se dezvolte
(multiplice) se adaugă o doză mai mare.
Fermentaţia inferioară pote fi amorsată fie folosindu-se un recipient de start deschis
sau inchis, fie direct in fermentarea propriu-zisă care, de regulaă este un recipient inchis.
In cazul utilizării recipientului de start deschis mustul aerat şi insămânţat cu drojdie se
introduce la partea inferioară pina la 30,5 cm sub marginea superioară pentru a lăsa loc
pentru spumă şi creste. După 6-12 ore (şi chiar 20-24 ore) de la insămânţare, lângă pereţii
recipientului apare o spumă de culoare albă şi simultan, la fundul recipientului, se depun
trubul, drojdiile inactive şi moarte precum şi alte substanţe solide care sunt lasate până ce
mustul se transferă la fermentaţie. Berarii care optează pentru utilizarea recipienrului de
start vin cu urmatoarele argumente:pot masura mai precis volumul mustului; pot
amesteca mai bine mustul cu dojdia şi se egalizează mai bine temperatura inainte de
fermentaţia propriu-zisă.
In funcţie de tipul, forma şi mărimea fermentatorului, volumul crestelor ajunge la 1/3
din volumul fermentatorului (15-25%). In unele fabrici in care se găsesc fermentatoare
mai mici, spumă in faza de creştere ajunge până la capac şi se scurge intr-un vas alăturat,
unde va colapsa şi se va scurge la canal. Indepărtarea spumei este indispensabilă pentru a
se elimina amăreala aspră a berii tinere şi finale. Prin folosirea unui must bine limpzit şi a
unei drojdii curate, precum şi printr-un proces tehnologic bine condus se reduce
posibilitatea de apierde bere prin antrenarea ei in crestele care se elimină.
La sfărşitul fermentaţiei primare inferioare, drojdiile floculate se depun la fundul
fermentetorului, sedimentarea fiind favorizată de temperatura scăzută a berii tinere. Berea
tânără cu extractul fermentescibil de 0,5-1 P (4 greutate specifică) şi care conţine 1-4
milioane drojdii/ml este transferată la tancul de fermentare secundară şi maturare.
Clarificarea berii
După fermentarea secundară şi maturare, berea este încă turbidă datorită prezenţei
microorganismelor (drojdii, bacterii), care au rămas în suspensie, particulelor fine din
trubul provenit de la Whirlpool-ul, particulelor fine care alcătuiesc tulbureala permanentă
şi tulbureala la rece. Pentru a asigura o bere clară trebuie să fie îndepărtate următoarele
grupe de particule:
- drojdiile, care conduc la tulbureli şi la o stabilitate a aromei scăzută;
- bacteriile, care dau naştere la tulbureli şi modificări de aromă.
Sedimentarea
Sedimentarea gravitaţională realizează în fapt o limpezire naturală a berii în timpul
depozitării acesteia pentru maturare pe o perioadă de minimum 7 zile, când temperatura
berii scade până la 0oC şi chiar la -1oC -2oC.
Limpezirea va fi influenţată, pe de o parte, de caracteristicile tancului de maturare (H,
D), de temperatura berii în tanc, care va influenţa atât formarea precipitatelor proteino-
tanice (trubul la rece) cât şi densitatea berii, respectiv vâscozitatea dinamică a acesteia.
De asemenea, limpezirea prin sedimentare va fi influenţată şi de pH-ul berii, care va
determina formarea precipitatelor proteino-tanice şi mărimea acestora.
Cu toată simplitatea sistemului şi eficacitatea lui sub aspect tehnologic şi al costurilor,
sedimentarea are şi părţi negative, în sensul că drojdiile din depozitul depus la fundul
tancului, mai ales dacă acesta nu este răcit pot intra în autoliză şi vor conferi berii gust şi
miros de drojdie. Pe de altă parte depozitul conţine şi bere care trebuie recuperată prin
filtrare sau centrifugare.
Centrifugarea
Pentru centrifugare se elimină din bere particulele grosiere (>0,1μ) şi parţial particulele
coloidale (>0,001-0,1μ). Sub influenţa forţei centrifugale, particulele din bere sunt
deplasate în spaţiile dintre talere în direcţie radială şi se acumulează într-un spaţiu
separat, iar berea clarificată este separată la partea spaţiului dintre 2 talere. Viteza de
separare a particulelor în spaţiul dintre două talere urmează legea lui Stockes, amplificată
şi de efectul centrifugal al separatorului:
produs (V) maşină (F)
în care F – factorul de accelerare. Această viteză de separare va fi influenţată aşa cum se
vede din ecuaţia menţionată, de următorii factori:
- diferenţa dintre densitatea particulelor (ρ1) şi a lichidului (ρ2);
- vâscozitatea lichidului (berii);
- viteza tobei cu talere;
- raza tobei;
- suprafaţa de sedimentare (separare) a talerelor.
Nu se recomandă să fie centrifugată berea după o depozitare pentru maturare mai
îndelungată, întrucât celulele de drojdii devin mai fragile şi se pot sparge la centrifugare,
conducând la tulbureală fină în berea clarificată, precum şi la aromă de drojdie autolizată.
Filtrarea berii
Filtrarea este operaţia care se aplică berii pentru a-i da limpiditatea finală, şi trebuie să
fie practicată cel puţin o dată şi pentru berea înainte de îmbuteliere, pentru ca aceasta să
aibă o limpiditate cu luciu, respectiv strălucire (de menţionat că celelalte metode de
clarificare conduc la o bere cu un anumit grad de limpiditate nesatisfăcător pentru berea
ce trebuie comercializată).
Procesul de filtrare este dominat de prezenţa drojdiilor şi proteinelor, însă, atunci când
are loc preclarificarea berii (care conduce la îndepărtarea drojdiilor şi proteinelor),
filtrarea va fi dominată de prezenţa carbohidraţilor şi anume: amidon nemodificat;
dextrine, pentozani, β-glucani. Dintre substanţele menţionate, β-glucanii, care se pot găsi
în concentraţie de 150-300mgl/l bere nefiltrată, influenţează filtrarea pe 2 căi:
- prin prezenţa lor sub formă coloidală sau gel, fapt ce conduce la scăderea
capacităţii de filtrare a filtrului;
- prin prezenţa lor sub formă solubilă, care conduce la creşterea vâscozităţii berii şi,
deci, la diferenţă mare de presiune la trecerea berii prin filtru.
Limpezirea prin filtrare se bazează pe 2 principii: primul este absorbţia (reţinerea)
particulelor/impurităţilor pe materiale poroase cu o suprafaţă mare de contact. Al doilea
principiu este cel de cernere (reţinere de suprafaţă) în care caz sunt reţinute mecanic
particulele care au dimensiuni mai mari decât diametrul porilor stratului filtrant.
La filtrare se îmbunătăţesc unele caracteristici senzoriale ale berii, cum ar fi culoarea,
limpiditatea – strălucirea, însă se influenţează relativ negativ spumarea. Filtrarea asigură
o stabilitate biologică şi coloidală bună pentru berea finită.
În industria berii, filtrele utilizate sunt astfel alese încât să lucreze 8; 16 sau 24 de ore,
astfel ca la sfârşitul perioadei grosimea stratului format pe filtru să ajungă la maximum,
ceea ce permite în continuare golirea, spălarea şi sterilizarea filtrului în perioada de timp
neproductivă.
Stabilizarea berii
Berea livrată trebuie să aibă o bună stabilitate coloidală şi microbiologică, pe lângă
însuşirile sale senzoriale apreciate de consumatori: culoare, aromă (gust şi miros), luciu
caracteristic, spumare, etc.
Pe parcursul operaţiilor tehnologice (după fierberea mustului care face ca acesta să fie
steril) berea se poate infecta cu microorganisme prin a căror dezvoltare (multiplicare) în
bere se formează produşi metabolici, care pot conduce la tulburarea acesteia şi la
modificarea aromei.
Prin urmare, instabilitatea microbiologică a berii este consecinţa, în principal, a unei
igienizări nesatisfăcătoare a tuturor aparatelor, utilajelor şi instalaţiilor folosite, a spaţiilor
de producţie, a operatorilor.
Stabilizarea microbiologică a berii poate fi realizată prin următoarele procedee:
- pasteurizare;
- filtrare pe cartoane;
- filtrare tangenţială pe membrane, care realizează şi o stabilizare coloidală a berii
în cazul aplicării ultrafiltrării.
Scopul principal al pasteurizării este acela al îmbunătăţirii stabilităţii biologice a
produsului finit. La pasteurizare este necesar să se asigure un grad mare de inactivare a
microorganismelor, fără a se afecta calitatea senzorială a berii, ceea ce presupune
optimizarea procesului de pasteurizare.
Este cunoscut faptul că în tehnologia modernă de fabricare a berii o serie de operaţii
contribuie esenţial la asigurarea aromei, stabilităţii coloidale şi microbiologice a berii
(depozitarea la rece, filtrarea obişnuită, pasteurizarea, filtrarea pe membrane).
Stabilitatea coloidală a berii pe termen lung este de o mare importanţă mai ales în cazul
berilor deschise la culoare, în care percepţia tulburelui este mai evidentă.
Aroma berii (gust şi miros) este influenţată negativ de prezenţa oxigenului în bere şi în
spaţiul liber de sub capsulă în cazul berii îmbuteliate. În prezenţa oxigenului, din anumite
substanţe din bere se formează cantităţi suplimentare de compuşi carbonilici, care conferă
berii un gust şi miros învechit, de bere îmbătrânită. Stabilizarea aromei berii se poate face
şi prin adaos de sulfiţi şi acid ascorbic, dar mijlocul cel mai bun este lipsa de oxigen în
berea îmbuteliată.
Ambalare, marcare, păstrare, transport bere
Berea se ambalează in ambalaje de desfacere (sticle, cutii), in butoaie de
lemn parafinate sau din aluminiu, in cisterne spălate, curate, igienizate, ermetizate,
avizate sanitar.
Ambalajele de desfacere vor fi marcate cu urmatoarele menţiuni: denumirea,
sortimentul, tipul, marca de fabrică, concentraţia mustului primitiv,concentraţia alcoolică,
data umplerii, termenul de valabilitate.
Păstrarea berei se face in spaţii curate, intunecoase, la o temperatură de 4 – 100 C.
Transportul berei se va efectua evitându-se schimbările de temperatură, iar in cazul
distanţelor mari – pe timpul iernii se va proteja contra ingheţului; pe timp călduros se va
efectua cu vagoane şi maşini izoterme sau răcite.
In condiţiile de păstrare şi transport menţionate, berea nepasteurizată are termenul de
valabilitate 9 – 13 zile, in funcţie de tip, mod de ambalare şi sezon (cald, rece).
Berea romanească pasteurizată are termenul de valabilitate de 60 – 120 zile, in funcţie
de tip şi sezon. Berea sterilizată are termenul de valabilitate de 12 luni.
III Brasajul
III 1.Procese fizico-chimice şi biochimice
Brasajul reprezintă ansamblul de operaţii de plămădire şi zaharificare. La această
operaţie se au în vedere următoarele aspecte:
trecerea în soluţie a unei cantităţi maxim posibile din substanţele conţinute în bobul
de malţ(enzime, amidon, proteine şi produşi intermediari şi simplii de hidroliză ai
acestora rezultaţi la malţificare)
hidroliza enzimatică a tuturor substanţelor hidrolizabile din malţ.
obţinerea plîmezii complet zaharificate, alcătuită din două faze: una solidă (borhotul)
şi una lichidă- mustul de malţ care trebuie să aibă extractul adecvat tipului şi
sortimentului de bere produs.
Brasajul are drept scop:
să solubilizeze substanţele solubile preexistente în malţ (10-15% din totalul
componentelor malţului);
să facă solubile prin acţiunea enzimelor proprii şi, respectiv, cu ajutorul celor
adăugate, substanţele care în starea lor nativă sunt insolubile (60% din totalul
componentelor malţului);
să modifice, pe cale enzimatică, structura chimică a substanţelor solubilizate la un
nivel dorit, astfel încât 75% din extractul mustului dulce să fie format din zaharuri
fermentescibile.
Factorii care influenţează brasajul
Apa de brasaj.
Apa acţionează in două tipuri de procese:
-fizice, când are loc dizolvarea substanţelor solubile preexistente In malţ (zaharuri,
proteine, pentozani, pectine, săruri minerale etc.); se produc hidratarea şi umflarea
granulelor de amidon până la gelatinizare; se realizează transportul extractului şi se
favorizează transferul de căldură in vederea realizării unor reacţii chimice şi bio-chimice.
- chimice neenzimatice, când apa de plămădire cu o compoziţie chimică corectă
reacţionează cu fosfaţii anorganici eliberaţi din fosfaţii organici din malţ cu ajutorul
fosfatazetor, modificându-se astfel aciditatea plămezii şi stabilindu-se un sistem tampon
de menţinere a pH-ului plămeziii şi, respectiv, al mustului dulce intre anumite limite.
Un pH optim al plămezii va favoriza:
-o activitate mai bună a amilazelor asupra amidonului;
-imbunatăţirea activităţii carbohidraze şi proteinaze;
-imbunătăţirea solubilităţii proteinelor din malţ şi coagulabilităţii acestora;
-minimalizarea extracţiei taninurilor.
Dacă pH-ul plămezii este mai mare de 5,8, atunci acesta se corectează prin
decarbonatarea apei de brasaj, prin folosirea la brasaj şi de malţ acid, prin adaos de acid
mineral sau prin acidifierea biologică a plămezii.
Prin ajustarea pH-ului plămezii la 5,2-5,4 se mai realizează urmatoarele:
- obţinerea unui must cu un extract mai mare;
- plamada este mai uşor filtrabilă, şi mustul dulce;
- culoarea mustului este mai deschisă;
- berea se clarifică mai bine şi posibilitatea de formare a tulburelii la rece este mai redusă.
Acest din urmă efect este pus pe seama unei degradări mai avansate a proteinelor şi a
unei cantităţi mai reduse de polifenoli extraşi. Prezenţa unei cantităţi reduse de polifenoli
astringenti conduce la o bere cu o aromă mai echilibrată, mai elegantă;
-ioniide calciu din apa de brasaj (plămădire) protejează activitatea a-amilazei faţă de
temperaturile ridicate, ceea ce face posibilă acţiunea sa de lichefiere a amidonului la
temperaturi mai ridicate decât temperatura sa optimă;
- prezenţa ionilor de calciu in bere va favoriza flocularea drojdiilor şi cauzează in plus
separarea oxalatului sub forma cristalelor de oxalat de calciu (piatra de bere).
Sistemul enzimatic al plămezii.
-substraturile asupra cărora acţionează enzimele (amidon, proteine etc.) sunt eterogene şi
impure din punct de vedere chimic, respectiv sunt in amestec cu alte substanţe şi parţial
sunt incluse in celule cu pereţi intregi;
-substraturile sunt in cea mai mare parte insolubile, cel puţin la inceputul brasajului. In
cazul granulelor intacte de amidon care sunt rezistente la enzimoliză, este necesar ca
acestea să se hidrateze şi să se gelatinizeze inainte ca ele să fie atacate de enzime;
-deoarece plămădirea se execută la temperaturi relativ ridicate (~65°C), unele enzime
sunt rapid inactivate, iar altele rămân nemodificate până la sfârşitul plămădirii;
- se modifică şi pH-ul, precum şi temperatura de plămădire, in funcţie de timp.
Pe măsură ce substraturile sunt degradate, enzimele sunt şi mai uşor inactivate de
căldură şi, prin urmare, compoziţia plămezii şi, respectiv, a mustului va fi afectată de:
compoziţia părţii lichide a plămezii; natura grişurilor; consistenţa plămezii; temperatura
şi durata de plămădire, inclusiv durata de timp pentru a ajunge de la un palier de
temperatură la alt palier de temperatură.
Prin urmare, la plămădire trebuie să avem in vedere ca, la un anumit pH şi la o anumită
concentratie de substrat, activitatea enzimatică măsurată după o anumită perioadă va
creşte o data cu creşterea temperaturii, apoi va scădea. Această situaţie se datorează
interacţiunii a două fenomene opuse, referitoare la activitatea enzimatică din plamadă şi
anume:
-o creştere a vitezei de reacţie enzimatică o data cu creşterea temperaturii;
- o creştere a vitezei de inactivare a enzimelor o dată cu creşterea temperaturii.
- temperatura de brasaj care, nu este constantă, are o evoluţie in trepte. In general, prin
creşterea temperaturii se favorizează:
- reducerea vâscozităţii plămezii;
- accelerarea vitezei de trecere în soluţie a componentelor solubile din malţ prin
accelerarea vitezei de difuzie a componentelor din grişuri;
- accelerarea omogenizării substanţelor solubilizate in faza lichidă a plămezii;
-accelerarea vitezei de acţiune, dar şi de inactivare a enzimelor;
-accelerarea procesului de hidratare-umflare a granulelor de amidon şi de gelatinizare a
acestora.
La brasajul de scurtă durată se lucrează cu temperaturi mai ridicate, iar la brasajul de
lungă durată se lucrează cu temperaturi mai scăzute, in ambele cazuri avându-se insă in
vedere limitele de temperatură la care activitatea enzimelor din plămadă este optimă.
Temperatura de plămădire variază in funcţie de pH-ul plămezii, de consistenţa
(vâscozitatea) acesteia şi de compoziţia grişurilor şi a făinii de malţ. Extractia de amidon
din granule şi producţia de maltoză din amidon este dependentă de pH şi de temperatură.
Cu cât pH-ul plămezii este mai ridicat, cu atât temperatura la care are loc extracţia
amidonului şi acumularea de maltoză este mai mare.
-durata de brasaj care va influenţa efectele de solubilizare şi de acţiune a enzimelor, dar
nu direct proporţional;
-starea fizică a substanţelor: acţiunea enzimelor amilolitice va fi mai eficientă dacă malţul
este mai fin mărunţit, dacă gelatinizarea şi lichefierea sunt mai complete
-consistenţa plămezii, care este dependentă în principal de raportul dintre măcinatură/apă
Prin creşterea raportului menţionat au loc urmatoarele:
- se reduce stabilitatea termică a enzimelor prezente, incluzând şi proteazele şi
dizaharidazele;
-se micşorează concentraţia enzimelor raportată la unitatea de volum;
-se diluează concentraţia substratului asupra căruia acţionează enzimele;
-se diluează concentraţia produşilor de degradare ai substratului;
-se reduce vâscozitatea plămezii şi a mustului dulce obţinut.
Procesele enzimatice implicate la brasaj vor fi influenţate de:
temperatura de brasaj care, de regulă, nu este constantă, ci are o evoluţie în trepte. În
general, prin creşterea temperaturii se favorizează reducerea vâscozităţii plămezii,
accelerarea vitezei de trecere în soluţie a componentelor solubile din malţ, accelerarea
vitezei de acţiune dar şi de inactivare a enzimelor;
durata de brasaj, care va influenţa efectele de solubilizare şi de acţiune a enzimelor,
dar nu direct proporţional;
starea fizică a substanţelor;
consistenţa plămezii, care este dependentă, în principal, de raportul dintre
măcinătură/apă;
activitatea enzimatică a malţului;
pH-ul plămezii: având în vedere că fiecare enzimă are un interval de pH optim, la
brasaj se lucrează cu un pH de compromis care este situat între 5,2-5,4.
Degradarea enzimatică a amidonului
În comparaţie cu malţificarea, transformările pe care le suferă amidonul la brasaj sunt
mult mai intense. Produşii de hidroliză rezultaţi constituie principala sursă de carbohidraţi
pentru nutriţia drojdiei. Se poate afirma că produşii de hidroliză ai amidonului constituie
principala sursă de alcool, CO2, şi compuşi de aromă din bere.
Granula de amidon vine de la malţificare garvată, prin urmare posibil de a fi hidrolizată
enzimatic. În cazul amidonului adus de cerealele nemalţificate, pentru a putea fi şi acesta
atacat de enzime se impune parcurgerea unor etape de tratament hidrotermic.
Enzime care hidrolizează amidonul
Degradarea amidonului are loc în trei stadii:
- stadiul I, care constă în absorbţia de apă şi umflarea granulelor de amidon. Absorbţia
apei este intensă la temperatura mai mare de 50°C este necesară pentru a dezorganiza
structura semicristalină compactă a granulei de amidon.
- stadiul II, care constă în gelatinizarea amidonului şi care are loc când amidonul umflat
ajunge la o temperatură critică numită temperatură de gelatinizare, cuprinsă de obicei
între 60-80oC;
Gelificarea constă în trecerea în formă coloidală a amilozei şi amilopectinei din
structura amidonului rezultând un lichid cu vâscozitate ridicată. Temperatura de
gelificare a amidonului din porumb este de 75°C, iar din orez de 80-85°C. Temperatura
de gelificare din orz este de 59-60°C.
- stadiul III, care în fapt se subdivide în două etape:
• o etapă în care are loc lichefierea amidonului prin acţiunea amilazei asupra amilozei
şi amilopectinei, cu formare de dextrine liniere şi ramificate cu masă moleculară medie şi
mare;
• în etapa a II-a are loc zaharificarea, care constă în acţiunea atât a - amilazei cât şi a -
amilazei asupra legăturilor -1,4 glicozidice.
Condiţii care favorizează activitatea α şi β- amilazelor.
Temperatura este factorul hotărâtor în stabilirea diagramei de brasaj. Activitate
enzimatică poate fi reglată în funcţie de valoarea de temperatură optimă activităţii
enzimelor. În funcţie de temperatură se stabileşte gradul de fermentescibilitate al
mustului. Un maxim de 88% fermentescibilitate se atinge la temperatura de 50-60°C.
Durata cea mai mică de zaharificare se atinge la valoarea de temperatură de 74°C.
Durata brasajului este de arealiza un grad maxim de fermentescibilitate şi o durată
minimă de zaharificare. Dacă se doreşte să se obţină beri cu un grad de
fermentescibilitate mare, atunci regimul de brasaj trebuie să conţină palierul de
zaharificare la temperatura care să favorizeze cu preponderenţă activitatea β-amilazei în
aşa fel încât mustul să aibă un conţinut ridicat de maltoză.
pH-ul plămezii. PH-ul optim al ambelor enzime de zaharificare este de 5,6-5,8. La
astfel de valori de pH se realizează atât o durată de zaharificare mică cât şi un grad de
fermentescibilitate mare.Există diferite modalităţi de corectare a pH-ului plămezilor.
Aceasta prespune corecţia prin adaos de acizi organici (acid lactic) şi mai rar prin adaos
de acizi minerali. Cel mai recomandat este acidul fosforic.
Concentraţia plămezii favorizează activitatea β-amilazei deoarece concentraţia
ridicată protejează această enzimă de efectul unor temperaturi situate peste optimul lor de
activitate. În schimb faţă de activitatea α amilazei , creşterea plămezii este stânjenitoare,
şi va conduce la durate de zaharificare mai mari.
Produşii rezultaţi în urma zaharificării amidonului sunt următoarele:
- maltoza, maltotriozele, dextrine, dextrine superioare.
Transformări suferite de substanţele cu azot al brasaj.
Transformările sunt cantitativ mai reduse decât cele suferite de amidon, contribuţia la
extractul mustului este mai mică. Procesul de hidroliză se numeşte proteoliză şi se
realizează sub acţiunea enzimelor endo şi exopeptidaze. În cazul endopeptidazei, pH-ul
optim este de 5, iar temperatura optimă este de 50-60°C, iar în cazul exopeptidazelor,
valorile de pH şi temperatură sunt variate.
Proteoliza duce la formarea următoarelor categorii de substanţe cu azot:
- substanţe macromoleculare
- substanţe relativ stabile în plămadă, dar instabile în faza de fierbere şi de răcire a
mustului
- substanţe cu azot cu masă moleculară medie: albumoze şi peptone.
- Produşi de hidroliză cu masă moleculară mică.
-
Degradarea hemicelulozelor
În timpul palierului de proteoliză are loc şi o degradare a glucanilor din pereţii celulari,
ai arabinoxilanilor şi gumelor solubile sub acţiunea diferitelor enzime hemicelulazice.
Enzimele de degradare a hemicelulazelor acţionează bine la 40-45°C şi sunt incativate
la 55-60°C. La temperaturi mai mari se eliberează β-glucani din complexele cu proteinele
sub influenţa β-glucan-solubilazei şi mai este eficientă şi β-1,3-glucanaza care acţionează
la 60-62°C.
Pentru ca să se obţină rezulatate bune în ceea ce priveşte degradarea β-glucanilor şi a
arabinoxilanilor este necesar să se respecte următoarele:
- să se folosească un malţ bine solubilizat
- după fierberea mustului să se facă răcirea lentă a acestuia
- să se facă o sedimentare fără agitare
- să se evite forţele de forfecare care ar favoriza formarea legăturilor de hidrogen
între p-glucan dextrine şi formarea de geluri la răcire
Formarea de gel conduce la creşterea vâscozităţii mustului şi, deci, îngreunează
filtrabilitatea acestuia. De menţionat că forţele mari de forfecare pot desface aceste geluri,
dar forţele de forfecare mici promovează din nou formarea gelurilor.
Degradarea polifenolilor
Aceştia reprezintă 0,3-0,4% din substanţa uscată a orzului, fiind localizaţi în coajă şi
stratul aleuronic, şi endosperm. La brasaj polifenolii trec în plămadă, respectiv în must,
formând cu proteinele complecşi insolubili (mai ales la fierberea mustului cu hamei) ceea
ce va face ca berea finită să fie mai stabilă coloidal.
În prezenţa aerului polifenolii pot fi oxidaţi enzimatic la brasaj cu formare de compuşi
incolori care apoi se vor polimeriza neenzimatic în compuşi coloraţi. Polifenolii oxidaţi
sunt de fapt taninuri. Dacă polifenolii oxidabili ajung până in bere ei pot fi transformaţi în
taninuri care vor reacţiona cu proteinele şi vor da naştere la turbureli. Antocianii sunt de
asemenea reactivi şi cunoscuţi sub denumirea de “protaninuri”.
La plămădire este necesar să se ia următoarele măsuri:
- să se evite contactul cu aerul pentru a nu se ajunge la formarea de substanţe colorate
- să se corecteze pH –ul
- să se inactiveze enzimele care catalizează oxidarea enzimatică a polifenolilor prin
adous de formalină
Degradarea lipidelor
Lipidele sunt aduse de malţ (trigliceride, mono şi digliceride, fosfatide) şi sunt
degradate la brasaj sub influenţa lipazelor din malţ care au temperatură optimă de 35-
40oC şi sunt inactive la 65oC/30 minute. La fierberea mustului şi la răcirea acestuia odată
cu trubul format se elimină o parte din lipidele mustului. Cu cât mustul are o cantitate
mai mare de lipide nehidrolizate cu atât se influenţează mai mult negativ gustul berii şi
însuşirile de spumare ale acesteia.
Degradarea compuşilor cu fosfor din malţ
În malţ se găsesc o serie de fosfaţi organici prezenţi sub formă de acid fitic sau de
fosfolipide. De asemenea pot fi prezente şi săruri anorganice cu fosfor.
Fosfaţii organici sunt eliberaţi din combinaţiile lor fie de fitază (în cazl acidului fitic),
fie de fosfolipaze ( în cazul fosolipidelor).
Fosfaţii anorganici solubilizaţi în apa de brasaj pot reacţiona cu diferite săruri din apa
de brasaj după cum urmează:
- reacţii cu bicarbonaţii
- reacţii cu sulfaţii
Prin formarea diferitelor săruri de fosfaţi la brasaj (care ajung şi în must) se procură şi
factorii de creştere pentru drojdiile de fermentare.
III 2.Variante de brasaj
Brasajul are ca scop obţinerea unui must cu randament în extract maxim. El trebuie
corelat cu sortimentul de bere produs, cu calitatea malţului şi a apei tehnologice, cu
principiul constructiv al utilajelor de filtrare, respectiv fierberea, folosirea eficientă a
energiei termice.
Evoluţia temperaturii în timp se numeşte diagramă de brasaj.
Brasajul se poate realiza prin infuzie ascendentă sau descendentă, şi prin decocţie.
Brasajul prin infuzie
Acest tip de brasaj se execută într-un singur cazan pentru realizarea plămezii şi prezintă
următoarele avantaje: se poate automatiza procesul, necesarul de energie este mai scăzut
cu 25-50% decât la decocţie, se obţin musturi care dau beri de culoare mai deschisă şi
gust mai puţin pronunţat.
Dezavantajul procesului prin infuzie este randamentul în extract mai scăzut, mai ales la
utilizarea malţului slab solubilizat.
Diferite variante ale brasajului sunt prezentate în figurile de mai jos şi se deosebesc
între ele prin temperatura de plămădire. Plămădirea la 35 °C favorizează hidroliza
proteinelor şi a β-glucanilor şi arabinoxilanilor, iar plămădirea la 58°C reduce hidroliza
proteinelor, a β-glucanilor şi arabinoxilanilor.
Diagramă de brasaj prin infuzie la 35 °C
Brasajul prin decocţie
Este caracterizat prin aceea că o parte din plămadă este transferată în cazanul de
zaharificare, unde este fiartă în vederea cleificării amidonului.
După numărul de decocţii, metodele de brasaj prin decocţie pot fi:
- brasaj cu trei decocţii
- brasaj cu două decocţii
- brasaj cu o singură decocţie
La brasajul prin decocţie se recomandă ca plămada pentru decocţie să fie luată din
plămada groasă ( plămada din vasul de plămădire să fie lăsată să sedimenteze şi din
aceasta se ia pentru decoct), deoarece plămada subţire este mai bogată în substanţe
dizolvate şi enzime. De asemenea se recomandă ca decoctul să fie returnat în plămada de
baza pe al partea inferioară a cazanului de plămădire, al cărui conţinut să fie sub agitare
continuă în acest fel enzimele fiind protejate de inactivare termică.
Brasajul cu trei decocţii
Este utilizat în principal pentru obţinerea berilor brune, procedeul putând fi folosit şi la
fabricarea berilor blonde prin reducerea duratei de brasaj. Procedeul este de asemeni
recomandat la utilizarea malţului cu activitate enzimatică puternică.
Pentru realizarea brasajului se procedează astfel: circa 1/3 din lichidul de plămădire
este încălzit în cazanul de zaharificare şi apoi este adăugat peste plămada rece cu
amestecare pentru aducerea temperaturii la 35-40°C, după care 1/3 din plămadă este
pompată în cazanul de zaharificare unde este încălzită la 65°C şi menţinută la această
temperatură timp de 20 minute pentru degradarea amidonului. În continuare această
plămadă este adusă la fierbere şi mentinută timp de 15 min în cazul berilor blonde şi 45
minute în cazul berilor brune.
Acest decoct se aduce înapoi in cazanul de plămădire peste plămada din cazan, astfel că
temperatura întregii plămezi ajunge la 52°C, temperatură la care enzimele proteolitice pot
opera. În continuare din plămada totală se prelevează 1/3 şi această cantitate se trece în
cazanul de zaharificare unde este adusă la fierbere in decurs de 30 min, după care şi acest
al doilea decoct este readus în cazanul de plămădire, temperatura plămezii ajungând la
65°C ceea ce favorizează degradarea enzimatică a amidonului.
Din plămada totală se prelevează 1/3 care este tratată asemănător cu decoctul secund şi
atunci când acest decoct se returnează în cazanul de plămădire temperatura plămezii
ajunge la 76°C, în care caz enzimele de zaharificare a plămezii sunt inactivate.
Procesul durează 6 ore.
Brasajul cu două decocţii
Este de regulă aplicat la fabricarea berilor blonde cu fermentaţie inferioară.
O plămadă cu tempatura de 35 °C este încălzită la 52°C şi menţinută la aceasta
temperatură pentru proteoliză. Din plămadă se prelevează ½ şi se trimite la cazanul de
zaharificare unde se fierbe timp de 10 min, după care decoctul se returnează la cazanul de
plămădire, unde plămada totală ajunge la 65-75°C. În continuare se ia ¼ din plămada
totală şi se trimite în cazanul de zaharificare unde este fiartă 10 min şi apoi returnată în
cazanul de plămădire, plămada totală ajungând la 76°C.
Durata procesului este de 3-4,5 ore.
Brasajul cu un singur decoct
Este de regulă un procedeu combinat de infuzie şi decocţie, ridicarea temperaturii de la
63..65°C la 75°C făcându-se prin întoarcerea decoctului în plămada principală. Decoctul
poate fi utilizat şi pentru ridicarea temperaturii de la 35°C la 50°C sau de la 50°C la
63..65°C, dar volumul decoctului ete mai mic.
Brasajul cu nemalţificate
Ca cereale nemalţificate se pot folosi porumbul, orezul şi orzul. La folosierea
porumbului şi orezului la fabricarea berii se obţin următoarele avantaje:
- costurile de fabricaţie sunt mai reduse
- berea finită are o culoare mai deschisă
- berea finită are o stabilitate mai mare
- proprietăţile de spumare ale berii sunt mai bune
La folosirea nemalţificatelor se au în vedere următoarele:
- dimensiunile granulelor de amidon sunt diferite de cele ale orzului la orez şi porumb.
Aceste granule sunt depozitate în celule diferenţiate , care sunt înconjurate de diferite
substanţe, ceea ce face ca granulele de amidon să aibă o compoziţie diferită de cea a
orzului în timpul gelatinizarii.
- proteinele sunt depozitate în nemalţificate într-o formă mai stabilă şi în lipsa
procesului de malţificare propriu ele sunt degradate mai puţin la plămădire
- plămezile de nemalţificate vor conţine mai putin azot solubil cu masă moleculară
mică decât plămezile din malţ
- plămezile de nemalţificate au un conţinut mai redus de polifenoli decât cele de malţ
Brasajul cu adaus de orez
La brasajul cu adaus de orez trebuie să avem invedere că granulele de amidon
gelatinizează la temperaturi mai ridicate decât granulele de amidon din lte cereale şi deci
plămada poate căpăta miros de ars la contactul cu suprafaţa de încălzire.
Diagramă de brasaj cu orez
a- încălzire plămadă de orez,b- menţinere plămadă de orez la 100ºC, a´-plămădire pentru
măcinătura de malţ,b´-încălzire decoct până la 100ºC,c´-menţinere decoct la 100ºC,
d-plămădire rest plămadă de malţ care se amestecă cu decoct şi se zaharifică.
Din diagrama de brasaj prezentată în figura de mai sus rezultă următoarele:
-orezul este plămădit impreună cu 10-20% malţ la 50ºC şi plămada este menţinută la
această temperatură timp de 10-15 minute.
-temperatura acestei plămezi se ridică treptat până la 72 ºC şi este menţinută la această
temperatură 10 minute
-în continuare temperatură este ridicată la 85 ºC amidonul din orez fiind lichefiat şi
zaharificat
-plămada de orez este fiartă timp de 30-40 min şi când fierberea plămezii de orez a
început se face plămădirea măcinăturii de malţ la 50 ºC ºC
-plămada de orez este pompată lent în plămada de malţ sub agiate continuă, temperatura
plămezii totale fiind de 63 ºC
-după pauza de maltoză timp de 15 min la 63 63 ºC, o porţiune de plămadă este scoasă şi
fiartă din nou timp de 15 min. Această porţiune de plămadă se aduce din nou la restul de
plămadă şi temperatura masei finale de plămadă creşte la 74 ºC(pauza de zaharificare).
-după zaharificare masa de plămadă este incălzită la 78 ºC pentru inactivarea enzimelor
Pentru porumb şi orez în România pot fi utilizate două variante tehnologice:
- utilizarea de malţ care aduce α-amilază şi β-amilază
- utilizarea unor enzime exogene de lichefiere(α-amilază industrială).
În primul caz se utilizează 10%malţ faţă de cantitatea de porumb sau orez folosit ca
nemalţificat, concentraţia plămezii de porumb sau orez trebuind să fie mai mică de 20%.
În al doilea caz se utilizează un preparat enzimatic pentru lichefiere.
Diagrama de plămădire cu porumb aplicată în România este:
[45 ºC(20 min),75 ºC(30 min),100 ºC(30 min)] nemalţificate
45 ºC(20 min),53 ºC(20 min),63ºC(90 min), 72 ºC(zah),76ºC(10 min) malţ+nemalţificate.
Diagrama de brasaj cu orez aplicată în Români este:
[45 ºC(20 min),85 ºC(30 min),100 ºC(30 min)] nemalţificate
45 ºC(20 min),53 ºC(20 min),63ºC(90 min), 72 ºC(zah),76ºC(10 min) orz+nemalţificate.
Cazane de brasaj (plămădire-zaharificare)
Operaţiile de plămădire -zaharificare se efectuează în recipiente încălzite, în care se
poate realiza o amestecare cât mai bună a măcinişului cu apa. Aceste recipiente se
numesc generic cazane. Cazanele sunt executate din tablă de cupru, oţel inoxidabil sau
din oţel carbon placat cu oţel inoxidabil.
Cazanul de plămădire-filtrarea plămezii prin infuzie
Cazanul de plămădire prin infuzie se caracterizează prin: diametru variabil şi înălţime
de 2-2,5 m, este prevăzut cu un agitator cu palete la fundul cazanului. Agiatatorul este
acţionat de un grup motoreductor, este prevazut cu panouri perforate demontabile aşezate
la 5 cm înălţime faţă de fundul izolat al cazanului. Perforaţiile panoului au lăţimea de 0,7-
1,02 mm la partea superioară şi 4,6 mm la partea inferioară, lungimea lor fiind de 57mm.
Cazanul de plămădire prin decocţie
Este cel prezentat în figura de mai jos şi este dotat cu un preplămăditor de tip Hidrator.
Acest cazan este prevăzut cu serpentine de încălzire, care sunt alimentate cu abur de 2
barr. Există şi cazane pentru plămădire cu încălzire în manta.
Capacitatea utilă a cazanului este de 6-8hl/100 kg măciniş, ceea ce corespunde la 60%
din capacitatea totală. Cazanul este prevăzut cu agitator care trebuie să asigure:
-o amestecare uniformă
-o mărire a turbulenţei pentru creşterea coeficientului de trasmitere a căldurii
-evitarea vătămării cojilor care vor contribui la formarea patului filtrant în cazul utilizării
cazanelor de filtrare
-o ridicare a plămezii pe marginea cazanuli şi căderea acesteia în partea centrală,
asigurâmdu-se astfel o uniformizare a temperaturii.
Cazan cilindric cu fund bombat şi cu încălzire prin serpentina semicilindrică
Serpentinele sunt alimentate cu abur de 2-3 bar la viteza de 30-50m/s. Condensatul
format este eliminat prin intermediul unei oale de condens şi drept urmare presiunea din
serpentine este menţinută în timp ce condensul este evacuat la presiunea atmosferică.
Cazanul cilindric cu fund conic uşor înclinat
Este încălzit în manta la partea inferioară cu abur şi are un sistem de intensificare a
curenţilor de convecţie.
Cazanul cu sistem de încălzire interior
Acesta realizează o încălzire mai eficientă dar igienizarea cazanului este mai dificilă.
Prezenţa agitatorului cu 3 palete asigură agitarea unui volum mai mare de plămadă şi
aducerea ei la temperatura necesară cu temperaturi mai reduse ale suprafeţei de încălzire.
Cazanul cu sistem de încălzire exterior
Cazan de plămădire paralelipipedic
In prezent sunt folosite cazanele de plămădire-zaharificare de formă paralelipipedică cu
funt inclinat, confecţionate din oţel inoxidabil sau oţel simplu. Ele sunt dotate cu unul sau
mai multe agitatoare care se folosesc numai în momentul încălzirii-omogenizarii şi la
traversarea plămezii.
Cazanul de fierbere nemalţificate
Pentru fierberea nemalţificatelor se pot utiliza diferite tipuri de cazane:
- cazan cilindric cu fund bombat, prevăzut cu agitator şi cu manta deîncălzire atunci
când se cere folosirea condensului şi când nu trebuie să aibă loc diluarea plămezii.
Încălzirea se face şi prin injectare de abur viu, în care caz se elimină posibilitatea
caramelizarii la contactul plămezii cu suprafaţa încălzită.
- cazan de formă paralelipipedică cu fundul inclinat la 15 grade faţă de axul
orizontal şi prevăzut cu ventil de golire. Cazanul este prevăzut cu serpentine de
abur în vederea încălzirii şi fierberii. Pe capacul cazanului sunt prevăzute:
tubulatura de aerisire, gura de alimentare cu măciniş prevăzut cu şibler, racord de
introducere măciniş umed, racord de apă, inclusiv racord pentru apa de spălare.
IV. 1. Bilanţ de materiale şi bilanţ caloric
Să se intocmească bilanţul de materiale şi caloric pentru operaţia de plămădire –
zaharificare dintr-o secţie de brasaj a unei fabrici de bere cu capacitatea de
200.000hl/an.Se vor folosi cazane de plămădire –zaharificare paralelipipedice pentru o
şarjă de 2900 kg măciniş. Se va utiliza diagrama de brasaj din figura de mai jos folosind
un procent de 20% nemalţificate sub formă de făină de porumb.
Rezolvare
Necesarul de făină de malţ şi făină de porumb este:
Făină de malţ:
M`= (80/100)·2900= 2320 kg/şarjă
Adăugându-se o pierdere de 0,1% rezultă:
M= 2320-[(0,1/100)·2960]=2317,68 kg/şarjă
Faină de porumb:
Se ia un coeficient de transformare a nemalţificatelor în malţ de 1,1:
N’= 1,1·(20/100)·2900= 638 kg/şarjă
Adăugându-se o pierdere de 2,85% în care intră 2,5% pierderi prin evaporare la
fierberea plămezii de porumb:
N= 638-[(2,5/100)·638]= 622,05 kg/şarjă
I.PLĂMĂDIRE NEMALŢIFICATE
1.Bilanţul de materiale
La plămădirea nemalţificatelor se adaugă 25% din cantitatea de făină de malţ, cu un
raport apă/măciniş =5:1
Făina de malţ adăugată:
M1 = (25/100)·M = (25/100)·2317,68 = 579,42 kg/şarjă
Făina de malţ rămasă pentru plămada de malţ este:
M2 = M-M1 = 2317,68-579,42 =1738,26 kg/şarjă
N + M1 + WN= PN -bilant total
(s.u.N/100)·N+(s.u.M/100)·M1 = (s.u.PN/100)·PN - bilant in subst. uscata
(eN/100)·N+(eM/100)· M1 = (ePN/100)·PN - bilant in extract
WN= 5(N+ M 1)= 5·( 622,05+579,42)= 6007,35 kg apă de plămădire
N + M1 + WN= PN
PN= 622,05+579,42+6007,35= 7208,82 kg/şarjă
s.u.N=86% (uN =12...14%)
s.u.M=95% (uM =4,5...5%)
(86/100)· 622,05+(95/100)· 579,42= (s.u.PN/100)· 7208,82 s.u.PN= 15,0567%
eN= 87...91% din s.u.
eM=72..79% din s.u.
eN=(89/100)·86= 76,5 %
eM=(75/100)·95= 71,25 %
(76,5/100)·622,05+71,25/100)· 579,42= (ePN/100)· 7208,82 ePN=12,328%
2. Bilant caloric
Din diagrama de brasaj rezultă că incălzirea se face cu 10C/minut sau chiar sub
10C/minut, deci se vor lua timpii din diagramă.
Plamadire făină de porumb + malţ la 500C
N·cpN ·tN + M1·cpM ·tM+ WN· ca· ta= PN ·cppN· tPN + QP
Capacitatea termică masică a făinii se calculează cunoscând capacitatea termică masică
a substanţei uscate a făinii:
csu= 1410...1420 J/(kg· K)
cpfăină= csu ·su + capă· u J/(kg K)
cpN= 1420 · 0,86+ 4180 · 0,14= 1806,4 J/(kg ·K)
cpM= 1420· 0,95+ 4180 · 0,05= 1558 J/(kg ·K)
Pentru plămadă, capacitatea termică masică se calculează cu formula utilizată pentru
suspensii:
cp= 4180[1-(su/100)] pentru su <20%
cp= 4180[1-(0,65·su/100)] pentru su >20%
cp= 4180[1-(15,0567/100)]= 3550,62 J/(kg ·K)
cpPN = 4180(1-0,15) =3553 J/(kg ·K)
tN= tM= 250 C; tPN= 500C
QP= 6% (se va mări temperatura apei cu 6%)
Se determină temperatura apei de plămădire:
ta= 1,06[7208,82 ·3553 ·50– 622,05• 1806,4• 25-579,42·1558·25] / (6007,35• 4180)
ta= 51,91 oC
Menţinere plămadă la temperatura de 50oC timp de 15 minute
Ab1 · lab= PN ·cpPN ·Δtp
Δtp= 1oC
Pab= 3 bar - tab= 133,54oC
- lab= 2164 kJ/kg
Ab1= 7208,82 ·3553 ·1) / (2164·103) =11,83 kg/şarjă
Ab1= 11,83 kg/şarjă
Ab1’= (11,83 ·60)/15= 47,34 kg/h
Ab1’= 47,34 kg/
Incălzire plămadă de la 50oC la 75oC in 25 minute
Ab2 · lab= PN· cppN · (75- 50) + QP
QP= 6%Qcedat
Ab2= [7208,82 ·3553 · (75- 50)]/(0,94• 2164• 103)
Ab2=314,78 kg/şarjă
Ab`2= (314,78 · 60)/25
Ab`2=755,47 kg/h
Menţinere plămadă la 75oC timp de 15 minute
Ab3 ·lab= PN ·cppN· Δtp
Δtp= 2oC
Ab3= (7208,82 ·3553 · 2)/(2164• 103)
Ab3=23,67 kg/şarjă
Ab`3= (23,67 314,78 · 60)/15
Ab`3= 94,68 kg/h
Incălzire plămadă de la 75oC la 100OC timp de 35 minute
Ab4 ·lab= PN· cppN · (100- 75)+ Qp
Qp= 6% Qcedat
Ab4=(7208,82 ·3553 · 25)/(0,94• 2164• 103)
Ab4=314,78 kg/şarjă
Ab`4=(314,78 · 60)/35
Ab`4= 539,63 kg/h
Fierbere la 100oC timp de 30 minute
Ab5· lab= Wev · lev+ Qp
Wev= 25%PN= 0,025 · 7208,82 = 180,22 kg/şarjă
Qp= 6%Qcedat
lev=2258,2 kJ/kg la p= 1 bar
Ab5= (180,22 ·2258,2 · 103)/(0,94·2164 ·103)
Ab5= 200,069 kg/şarjă
Ab`5=(200,069 ·60)/30
Ab`5= 400,138 kg/h
Datorită evaporării de la fierbere, concentraţia şi extractul plămezii de nemalţificate
cresc.
Bilanţul de materiale pentru fierberea nemalţificatelor:
PN= P`N +We
(suPN/100) ·PN= (suP`N/100) · P`N
(ePN/100) ·PN =(eP`N/100) ·P`N
P`N= 7208,82- 180,22 =7208,82 kg/şarjă
suP`N=(15,0567 ·7208,82) / 7208,82 = 15,44 %
eP`N= (12,328 ·7208,82) / 7208,82 = 12,644 %
II.PLĂMĂDIRE FĂINĂ DE MALŢ
1. Bilantul de materiale
La plămădirea făinii de malţ raportul apă/măciniş =4:1.
M2 + WM= PM
WM= 4 ·M2= 4 ·1738,26= 6953,04 kg/şarjă
PM= 1738,26+6953,04 = 8691,3 kg/şarjă
(suM/100) ·M2= (supM/100) PM - bilanţ parţial in s.u.
(eM/100) M2= (epM/100) PM - bilanţ parţial in extract
suPM= (95 ·1738,26)/ 8691,3 = 19%
ePM=(75 ·1738,26)/ 8691,3 = 15%
2. Bilanţ caloric
Plămădire făină de malţ la 45oC
M2· cpM· tM + WM· ca ta = PM· cppM ·tpM + Qp
CpM= 1558,5 J/(kg K)
tM = 25oC; tPM= 45oC
cpPM= 4180 [1- (19/100)]= 3385,8 J/(kg K)
Qp= 6% (se va mări temperatura apei cu 6%)
ta= 1,06· (8691,3· 3385,8 · 45–1738,26 ·1558,5 ·25)/(4180 ·6953,04)=45,82oC
Menţinere plămadă la 45oC timp de 20 minute
Ab6 · lab= PM· cpPM ·Δtp
Δt= 1oC
Ab6= (8691,3· 3385,8 ·1)/(2164 ·103)
Ab6= 13,59 kg/şarjă
Ab`6= (13,59 · 60)/20
Ab`6= 40,79 kg/h
Amestecarea plămezilor
Bilanţ caloric:
PM · cppM · tpM+ P`N · cppN · tpN= Pt · cppt · tpt +Qp
Qp= 10%Qintrat
Bilanţ de materiale la amestecare:
PM+ P`N= Pt
(suPM/100) · PM+ (suP`N/100) ·P`N= (suPt/100) ·Pt
(ePM/100) ·PM+ (eP`N/100) · P`N= (ePt/100) · Pt
Pt= 8691,3 + 7028,6= 15719,9 kg/şarjă
suPt= (19 ·8691,3 + 15,44·7028,6)/15719,9= 17,40%
ePt= (15 ·8691,3 + 12,644·7028,6)/ 15719,9= 13,94%
Capacitatea termică a plămezii totale:
cpPt= 4180· (1- 0,1736)= 3454,35 J/(kg K)
Din bilanţul caloric se determină temperatura plămezii după amestecare:
tPt= 0,9· (8691,3 · 3385,8 · 45+ 7028,6 · 3553 ·100)/(15719,9 · 3434,35)
tPt= 63,37 OC
Menţinerea plămezii totale la 63oC timp de 30 minute
Ab7 · lab= Pt · cpPt · Δtp
Δtp= 2,5oC
Ab7= (15719,9 · 3454,35·2,5)/(2164 ·103)
Ab7= 62,73 kg/şarjă
Ab`7= (62,73 ·60)/ 30
Ab`7= 125,46 kg/h
Incălzire plămadă totală de la 63oC la 72oC in 15 minute
Ab8· lab= Pt· cpPt · (72- 63)+ Qp
Qp= 6%Qcedat
Ab8=(15719,9 · 3462,6,5 ·9)/(0,94 · 2164 ·103)
Ab8= 240,82 kg/şarjă
Ab`8= (240,82• 60)/15
Ab`8= 963,317 kg/h
Menţinere plămadă totală la 72oC timp de 30 minute
Ab9 · lab= Pt · cpPt · Δtp
Δtp= 2,5oC
Ab9= (15719,9 · 3462,6,5 ·2,5)/(2164 ·103)
Ab9= 628,832 kg/şarjă
Ab`9= (628,832 · 60)/30
Ab`9= 1257,66 kg/h
Incălzire plămadă totală de la 72oC la 78oC in 10 minute
Ab10 · lab= Pt · cpPt · (78- 72)+ Qp
Qp= 6%Qcedat
Ab10= (15719,9 · 3462,6,5 ·5)/(0,94 ·2164 ·103)
Ab10= 133,79 kg/şarjă
Ab`10= (133,79· 60)/10
Ab`10= 802,76 kg/h
Menţinere plămadă totală la 78oC timp de 15 minute
Ab11· lab= Pt · cpPt ·Δtp
Δtp= 2,5oC
Ab11= (15719,9 · 3462,6,5 ·2,5)/(2164• 103)
Ab11= 62,88 kg/şarjă
Ab`11=(62,88 ·60)/30
Ab`11= 125,76 kg/h
Consumul total de abur pentru plămădire- zaharificare:
Abtot=11,83 +314,78 +23,67 +314,78 +200,069 + 13,59 +62,73 +240,82 +628,832
+133,79 +62,88 =2007,779 kg/şarjă
Calculul extractului primului must:
Extractul primului must este mai mare decât extractul raportat la plamada totală şi se
calculează astfel:
100kg plămadă....17,40kg s.u.din care:- su insolubila=17,40-14,07=3,33
- extract= 14,07
100kg plămadă....100-3,33=96,67kg must....14,07kg extract
100kg must........x
_____________________
x=(14,07 ·100)/96,67=14,55%
IV. 2. Dimensionarea cazanului de plămădire-zaharificare
Să se calculeze aria suprafeţei de schimb de căldură şi să se dimensioneze cazanul de
plămădire -zaharificare pentru plămada de malţ, în condiţiile problemei anterioare.
Rezolvare
l.Aria suprafeţei de schimb de căldură se calculează din ecuaţia fluxului termic transmis:
A=
In cazanul de plămădire a plămezii de malţ in care are loc şi zahariflcarea plămezii totale
după tranzvazarea plămezii de nemalţificate din cazanul de plămădire a nemalţificatelor, au
loc conform diagramei, două incălziri: de la 63°C la 72C şi de la 72C la 78C.
Se va calcula aria suprafeţei de schimb de căldură pentru aceste două etape şi se va alege
valoarea cea mai mare.
Se adoptă k=1000W/m2K.
• Pentru perioada de incălzire de la 63 la 72C:
Fluxul termic transmis este:
tr=Ab’8lab= W
Diferenta medie de temperatură este:
Diagrama termică
tM=133,5-63=70,5C
tm=133,5-72=61,5C
tmed=
Se va lua coeficientul de utilizare a suprafeţei =0,8:
A=
•Pentru perioada de incălzire de la 72 la 78C:
Fluxul termic transmis este:
tr=Ab’10lab=
Diferenta medie de temperatură este:
Diagrama termică
tM=133,5-72=61,5C
tm=133,5-78=55,5C
tmed=
A=
Se considera aria necesară Anec=10,96 m2
2. Dimensionarea cazanului de plămădire-zaharificare se va face ţinând cont de forma
lui paralepipedică cu fundul in formă de pană, aşa cum rezultă din figura de mai jos:
Schema cazanului de plămădire
L-lungimea cazanului, m
l-lăţimea, m
H-inălţimea totală, m
-unghiul de inclinare a fundului
Se va lua =15
Volumul util al cazanului este:
Vu=
Volumul total al cazanului se calculează ţinând cont că coeficientul de umplere este cuprins
intre:
=0,6-0,8
Vt=
Dimensiunile cazanului: L,l,H1 si H2 se stabilesc din sistemul format din:ecuaţia volumului
total(l), ecuaţia ariei suprafeţei de schimb de căldură(2), condiţia impusă pentru inclinarea
fundului(3) şi incă o ecuaţie de formă geometrică(4):
Vt=V1+V2=LlH1+L =Ll (1)
A=2La=2L (2)
=15 (3)
=4,25 (4)
H2= =0,134l (5)
Inlocuind ecuaţia (5) in ecuaţia (2):
A=2L (6)
Ll=10,96
Din ecuaţia (1),(7) şi (4) rezultă:
Vt=20,60=10,59
H2=
l=
L=
H=H1+H2=1,73+0,4=2,13m
l=3 m
L=3,42m
H1=1,73 m
H2=0,4 m
H=2,13m
BIBLIOGRAFIE
1) Rodica Rotar “Bioprocese în tehnologia produselor fermentative”, Editura Universităţii din Suceava, 2006
2) Constantin Banu “Biotehnologii în industria alimentară”, Editura Tehnică, 2000
3) Constantin Banu “Tartar de ştiinţa şi tehnologia malţului şi a berii”, vol I şi vol II Editura Agir, 2000
4) Manualul inginerului în industria alimentară. Editura Tehincă, Bucureşti, 1999