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