Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs

8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs

1/19


2/19

Fig. 1. Schema de operaii unitare a procesului de fabricare a malului

Degradarea hemicelulozelor Pereii celulari ai bobului de orz sunt formai din

hemiceluloze, respectiv din -glucani (80-90%) i pentozani (20%). -Glucanii sunt polimeri

liniari cu mas molecular mare (conin ~ 200000 resturi de D -glucopiranoz) formai din

D-glucoz legate ntre ele -1,4 (70%) i 1,3 (30%). La nivelul pereilor celulari -glucanii

sunt legai de proteine prin legturi covalente, formnd complexe care realizeaz o matrice

relativ rigid. Pentozanii sunt polimeri ramificai cu mas molecular mare formai din molecule

de D-xiloz legate -1,4. Lanurile laterale sunt formate din arabinoz.

Prima enzim implicat n degradarea -glucanilor este -glucan solubilaza care

realizeaz scindarea -glucanului de protein (enzima joac rolul unei carboxipeptidaze), -

glucanii eliberai din complex devenind solubili. -Glucan solubilaza este prezent n orz dar

este i sintetizat n cursul germinrii. Enzima este termostabil, fiind stabil la brasaj, timp de o

or i la 65C. -Glucanii sunt degradai n continuare de -glucanaze diferite. Dou endo--

Orz brut

Condiionare Precuraire

Curire Sortare pe calitate

Depozitare pentru post-maturare i nvingerearepausului germinativ

nmuierea orzului la 15-20C/36-48 ore, splare i

dezinfectare

Germinare 17-25C/4-6 zile

Orz germinat (mal verde)

Uscare

la 50-60C la 60-80C

Rcire i degerminare

Mal finit

Aer cald

Aer

Ap

Aer

Depozitare pentru maturare


3/19

glucanaze i anume -1,3 glucanaza i 1,3-1,4 glucanaza sunt n principal sintetizate la

germinare i vor interveni n degradarea pereilor celulari ai orzului. Aceste -glucanaze

fragmenteaz lanul -glucanic conducnd la -oligozaharide.

Exo -glucanazele desprind o molecul de celobioz de la captul nereductor al lanului

-glucanic iar celobioza la rndul ei este transformat n dou molecule de glucoz de ctre

celobiaz (-glucozidaz). Circa 50-90% din activitatea -glucanazelor este pierdut la uscarea

malului, iar la brasaj hidroliza -glucanilor are loc la 45-55C deoarece la temperaturi ceva mai

ridicate aceste -glucanaze sunt inactivate rmnnd doar -glucan solubilaza care va elibera -

glucani din complexul cu proteinele, ceea ce va conduce la creterea vscozitii mustului i deci

mrirea timpului de filtrare a plmezii. Un exces de -glucani n bere poate cauza dificulti de

filtrare sau tulburri n produsul finit.

Enzimele care degradeaz pentozanii sunt: endoxilanaza (hidrolizeaz legturile - 1,4

din interiorul lanului pentozanic); exoxilanaza (hidrolizeaz legturile -1,4 de la captul

lanului pentozanic); arabinoxilanaza care acioneaz asupra lanurilor laterale de pentozani

formate din arabinoz cu eliberare de arabinoz; xilobiaza care degradeaz xilobioza la dou

molecule de xiloz.

n prima etap de degradare a -glucanilor i a pentozanilor se formeaz dextrine liniare

-glucanice i respectiv dextrine ramificate -pentozanice. n etapa a doua dextrinele

menionate sunt degradate la celobioz i respectiv xilobioz (dizaharide) i glucoz, respectiv

arabinoza, xiloz (monozaharide).

Hidroliza hemicelulozelor (-glucani) i pentozani are loc n proporie de 70% n timpul

malificrii orzului (fig. 2).

Gradul de degradare a hemicelulozelor se apreciaz prin diferena de randament ntre

mciniul fin i mciniul grosier (dur) care trebuie s fie maximum 2,2% i prin msurarea

vscozitii mustului de laborator (maximum 1,85 mPas) respectiv a coninutului de -glucani

(~ 200 mg/l).

Degradarea proteinelor. Sub influena peptid hidrolazelor (endo- i exopeptidaze i

proteinaze) are loc o hidroliz a substanelor cu azot fapt ce este apreciat prin gradul de

solubilizare proteic (cifra Kolbach) i coninutul malului n azot aminoacidic.

Nivelul de solubilizare este n funcie de tipul de bere ce se produce din malul respectiv:

- malul tip Pils va conine ~ 600 mg/100 g s.u. azot solubil total i 126 mg/100 g s.u. azot

-aminic;

- malul pentru berea blond va conine 700 mg/100 g s.u. azot solubil total i 147 mg/100 g

s.u. azot -aminic;


4/19

- malul pentru berea brun va conine 900 mg/100 g s.u. azot solubil total i 190 g/100 g s.u.

azot -aminic.

Fig. 2. Hidroliza pentozanilor i -glucanilor

Din diferite cauze, malul finit poate prezenta urmtoarele deficiene:

- coninut ridicat de boabe negerminate, care se constat prin msurarea plumulei

(acrospirei) care, n mod normal, la orzul bine germinat este:

2/3 pn la 3/4 din lungimea bobului la malul blond;

3/4 pn la 1/1 din lungimea bobului la malul brun.

Dac plumula este zero, orzul se consider negerminat i atunci se determin procentul

de boabe negerminate. Un mal cu 8% boabe negerminate este de fapt un amestec de mal i

orz i ca atare la plmdire se intervine cu enzime din afar pentru a suplimenta nivelul de

enzime al boabelor negerminate la nivelul celor germinate. n acest scop se recomand s se

foloseasc Cereflo 200 L (endo--glucanaz dar care are i activitate nestandardizat de -


5/19

amilaz) + Cereflo 2XL (conine -amilaz, -glucanaz i proteaz), Ceremix 2XL + Ultraflo L

(conine -glucanaza) sau Ceremix 6XMG (conine proteaza neutr, -amilaz, -glucanaz,

pentozanaz i celulaz). Se poate folosi i Alphalase AP-3 care conine -amilaz, proteaz i

glucanaz.

- Mal deficitar n-amilaz, deficien care se poate constata analitic prin una din

urmtoarele metode:

determinarea duratei de zaharificare (normal 15 min);

determinarea filtrabilitii palierului 80C de la brasaj (analiza Hartong-Piratski);

determinarea gradului de fermentare a mustului de laborator (minimum 80%);

determinarea coninutului de -amilaz dup metoda EBC.

Prelucrarea malului cu deficien n -amilaz va avea urmtoarele consecine: obinerea

de plmezi nezaharificate; filtrabilitate redus a mustului i berii; flocularea prematur a drojdiei

la fermentare; obinerea de bere cu grad de fermentare redus; apariia de urme de nezaharificate

n must i bere.

Deficienele menionate se pot corecta folosind enzime exogene n diferite etape

tehnologice: plmdire, n mustul cu hamei nainte de fierbere; n linul de fermentare.

Deficitul de -amilaz n mal poate fi corectat dup cum urmeaz:

adaos de Fungamyl 800L n proporie de 1-2kg/t mcini la plmdire;

adaos de Termamyl 120 L n proporie de 2g/hl must;

adaos de Fungamyl 800 L n proporie de 0,5-3 g/hl must n linul de fermentare (doza

de 0,5 g/hl se utilizeaz atunci cnd temperatura de fermentare este de 4-7C, doza de 3g/hl

se folosete cnd se dorete un grad de fermentare mai ridicat);

adaos de Nervanase BT-2 n proporie de 1,5l/ton mal pentru Nervanase BT-2 (180)

- Mal incomplet citolizat. Aceast deficien a malului se poate constata prin urmtoarele

determinri: diferena ntre mciniul fin i grosier (dur), care n mod normal trebuie s fie

1,8%; vscozitatea mustului de laborator care n mod normal trebuie s fie 1,5-1,65 mPasec.

Folosirea malului incomplet citolizat ar conduce la randament n extract mai sczut, o

filtrabilitate mai sczut a mustului i berii.

Se recomand n acest caz folosirea urmtoarelor preparate enzimatice exogene: Cereflo

200L n proporie de 0,5-1 kg/ton mal sau Ultraflo L n proporie de 0,2 kg/ton mal. Deoarece

Ultraflo L are numai activitate -glucanazic, n principal, i celulazic, pentozanazic,

arabinazic, n secundar, i nu are activitate -amilazic, cele dou enzime se utilizeaz

mpreun la plmdire, n urmtoarele proporii: Cereflo 200L 0,4-0,8 kg/ton mal iar Ultraflo L

0,1-0,2 kg/ton mal.


6/19

Se mai recomand i adaosul de Fynizym n proporie de 1g/hl must; la fermentarea

primar se pot folosi i combinaiile Ceremix 2XL+Cereflo 200 L; Ceremix 2XL + Ultraflo L

sau Ceremix 6XMG, al crui dozaj se face n funcie de diferena ntre randamentul n mcini

fin i grosier (dur) aa cum se arat n tabelul 1.

Tabelul 1. Corelaia dintre diferena de mcini n % i adaosul de Ceremix 6XMG

Diferena de randament de mcini % 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0Ceremix 6XMG g/ton mal 50 100 150 200 250

Se poate utiliza i -Glucanase 200 L n proporie de 250-500 ml/ton mal.

- Mal insuficient solubilizat proteolitic. n general un mal bine solubilizat este

caracterizat prin urmtoarele:

azot solubil total pentru o bere blond 550-750 mg/100 g s.u.;

azot aminic liber, minimum 150 mg/100 g s.u.

Determinrile se fac pe mustul de laborator. Dac valorile menionate nu sunt realizate,

malul este insuficient solubilizat i va avea urmtoarele consecine: ncetinirea procesului de

fermentaie i respectiv oprirea procesului de fermentare la diferite grade de fermentare (aceste

deficiene sunt datorate n principal coninutului mai sczut de aminoacizi liberi).

La un coninut de aminoacizi liberi prea mare (mal suprasolubilizat) se va influena

negativ culoarea mustului la fierbere i implicit a berii i de asemenea se vor nruti

proprietile senzoriale i stabilitatea berii (coloidal i biologic).

Pentru a remedia aceast deficien a malului (de slab solubilizare) se recomand

folosirea la brasaj a preparatului Neutraz 0,5L n proporie de 0,3-0,7 kg/ton mal. Se mai

poate folosi Proteinase 200 L n proporie de 0,25 kg/ton mal.

4.2. TEHNOLOGIA BERII

Tehnologia berii implic operaiile menionate n figura 3, din care, din punct de vedere

biotehnologic, intereseaz operaiile de brasaj (plmdire i zaharificare), fermentaie /primar i

secundar) i maturizare a berii.


7/19

Fig. 3. Schema tehnologic de obinere a berii

Trub la rece

Trub la cald

Mal

Pretratare mal Curire Desprfuire

Mcinare

Brasaj(Plmdire i zaharificare)

4070C100150 min

Filtrare plmadzaharificat

Fermentare

10-20C0-15 zile

Separarea trubului la cald

Rcire n schimbtor cuplci de la 95C la 8C

Limpezire la rece

Fierbere must cu hamei

Tanc de maturare

la 0C/7-21 zile

Filtrare bere

Pasteurizare n tunel sauFlash

64-70C/40/0,5 min

Tragere bere la sticle, butoaie, cutii

Cereale nemalificate

Pstrare cereale Curire Desprfuire

Pregtire termic anemalificatelor

(cazan de plmdire)50100 C40-60 min

Borhot

Hamei

Inoculator drojdie

Drojdie

CO2

Must


8/19

Plmdirea i zaharificarea plmezii (brasaj) este operaia care se execut n scopul

obinerii mustului. Substanele care trec din mal n must formeaz extractul mustului, extract ce

este format prin solubilizarea substanelor solubile preexistente n mal, respectiv cele care devin

solubile n operaia de brasaj sub influena enzimelor din mal i a celor adugate.

Principalele enzime care acioneaz la brasaj i sunt proprii plmezii sunt artate ntabelul 2.

Tabelul.2. Principalele enzime de plmad i caracteristicile lor

Enzima pH

optim

Temperatura

optimTemperatura

de inactivare,

C

Legturahidrolizat

Produse de hidroliz

Enzime care hidrolizeaz amidonul-amilaza 5,6-5,8 70-75 80 -1,4 din orice loc n

interiorul amilozei iamilopectinei.

Aciunea se oprete la2-3 resturi glucoznaintea legturii-1,4

dextrine liniare dinamiloz dextrine ramificate

din amilopectin maltoz (puin) i

glucoza din amiloz iamilopectin

-amilaz 5,4-5,6 60-65 70 -1,4 de la captulnereductor al cateneiatt la amiloz ct i laamilopectin. Aciunease oprete la 2-3 resturiglucoz n faa legturii-1,6

dextrineramificate

maltoz

Dextrinazalimit(pulullanaza)

5,1 55-60 65 1,6 Dextrine liniare cu masmolecular mic din celeramificate cu masmolecular mai mic (5-8resturi de glucoz)

Maltaza 6,0 35-40 40 Maltoza 2 GlucozInvertaza 5,5 50 55 Zaharoza Glucoza+fructoza

Enzime care hidrolizeaz substanele cu azotEndopeptidhidrolaze

(proteinaze)

3,9 i5,5

45-50 7 Legturi peptidicedin interiorul

polimerului proteic

Peptide scurte

Carboxipeptidaze 5,2-5,6 50 70 Legturi peptidicedin interiorulpolimerului proteic

Peptide scurte

Aminopeptidaze

7,0-7,2 40-45 55 Legturi peptidicede la captul C-terminal

Aminoacizi

Dipeptidaza 8,8 40-45 55 Dipeptide Aminoacizi

Glucanaze

Endo 1,4glucanaza

4,5-4,8 40-45 55 Legturi 1,4 -glucani cu masmolecular mic

Endo -1,3

glucanaze

4,6 i

5,5

60 70 Legturi 1,3 -Glucani cu mas

molecular mic-Glucansolubilaza

6,6-7,0 63 73 Legtura dintre -glucan i proteine

-Glucani + protein


9/19

Enzima pH

optim

Temperatura

optimTemperatura

de inactivare,

C

Legturahidrolizat

Produse de hidroliz

Endoxilanaze 5,0 42 Xilandextrine

Exoxilanaze 5,0 45 Xiloza

Arabino

xilanaza

4,6-4,7 40-50 60 Arabinoza

Alte enzimeFosfataze 5,0 50-53 60 Fosfai organici Acid fosforicPeroxidaze 50-65 70-75 Oxidarea

polifenolilorPolifenolioxidai

Lipaze 50 65 Lipide Acizi grai + glicerin

Substraturile atacate n timpul brasajului sunt substanele cu azot, hemicelulozele,

compuii cu fosfor, polifenolii, lipidele iamidonul.

Degradarea substanelor cu azot Substanele cu azot din orz sunt solubilizate n

proporie de ~ 70% la malificare de ctre peptid hidrolazele existente n orz i cele sintetizate la

malificare. n malul uscat vor rmne active n principal proteinazele (endopeptid hidrolazele)

i carboxipeptidaza. n timpul malificrii se vor forma din proteinele insolubile de depozit,

proteine solubile, peptide i aminoacizi.

La brasaj vor exista n plmad proteine insolubile, globuline i albumine solubi le,

peptide i aminoacizi. Primul palier de temperatur la brasaj este cel denumit proteolitic i este

cuprins ntre 40 i 50C iar durata variaz ntre 15 i 60 minute. n timpul acestui palier se vor

hidroliza n continuare proteinele cu formare de peptide i aminoacizi. Sub aciunea enzimelor

proteolitice menionate n tabelul 6,2, aciunea acestor enzime fiind dependent de temperatur,

pH i durat. La temperaturi de 40-45C se formeaz produi cu mas molecular mai mare

(acioneaz mai bine endoproteinazele i carboxipeptidazele). Dac pauza de proteoliz la 45 -

50C este mai mare se micoreaz cantitatea de substane cu mas molecular mai mare i deci

se va influena negativ capacitatea de spumare a berii i stabilitatea spumei acesteia.

Produii rezultai n urma activitii endo- i exopeptid hidrolazelor sunt urmtorii:

Compui macromoleculari cu masa molecular 60000 care constituie azotul coagulabil

i care reprezint ~ 20% din substanele cu azot ale mustului nefiert. Aceti compui sunt

coagulabili la plmdire i mai ales la fierberea mustului. Sunt precursori activi de trub din bere;

Compui cu mas molecular medie (10000-60000) care reprezint ~ 20% din substanele

cu azot din must. Au aciune favorabil n formarea spumei berii, fiind relativ termostabili;

Compui cu mas molecular mic, reprezentnd ~ 60% din substanele cu azot din must,

din care circa 22% sunt -aminoacizi liberi, surs de azot pentru drojdii. Coninutul n

-aminoacizi din must trebuie s fie 200 mgN/l pentru a se asigura multiplicarea drojdiei i o

arom corect a berii.


10/19

Controlul degradrii substanelor cu azot la brasaj se face prin determinarea azotului

solubil, azotului coagulabil, azotului -aminic. Un indice important este cifra intensitii

plmdirii dup Kolbach cu valori ntre 80-120 (normal 105) care se calculeaz cu relaia:

Grad de solubilizare n primul must

Intensitatea plmdirii =_________________________________

100Grad de solubilizare n mustul congres fiert

Substanele cu azot formate la brasaj i care ajung n must sunt implicate n:

- nutriia drojdiei pentru fermentare deci i formarea unor substane de arom;

- nsuirile senzoriale ale berii finite (plintate i rotunjire, gust, culoare);

- capacitatea de spumare a berii i nsuirile spumei (densitate, persisten, volum);

- formarea trubului n berea finit, deci stabilitatea coloidal a berii.

Degradarea hemicelulozelor n timpul palierului de proteoliz are loc i o degradare a

-glucanilor din pereii celulari ai endospermului sub influena -1,3-1,4 glucanazei i endo -

1,4 glucanazei care acioneaz bine la 40-45C i sunt inactivate la 55-60C. La temperaturi mai

mari se elibereaz -glucani din complexele cu proteinele sub influena -glucan-solubilazei i

respectiv este eficient endo 1,3- glucanaza care acioneaz bine la 60-62C.

Rezult c n must pot exista -oligozaharide, glucoza, arabinoza, xiloz, precum i

-glucani i pentozani n msura n care acetia nu au fost solubilizai.

Rezult cu nivelul de -glucani i -xilani din must va fi cu att mai mare cu ct malul

iniial a fost mai slab solubilizat. Pe de alt parte nivelul substanelor menionate n must va fi

mai mare dac nu se respect la brasaj parametrii optimi de aciune ai -glucanazelor i

xilanazelor.

Degradarea compuilor cu fosfor Degradarea fosfailor are loc sub influena fosfatazelor

din mal care hidrolizeaz compuii cu fosfor organici elibernd acid fosforic. Acidul fosforic

eliberat reacioneaz cu srurile din ap i formeaz n plmad i must sisteme tampon. Are loc

i o scdere a pH-ului plmezii. Condiiile optime pentru fosfataze sunt: temperatura 50-53C

(sunt inactivate la temperaturi mai mari de 60C i pH = 5). Temperatura de plmdire de 58-

62C restrnge activitatea fosfatazelor. Degradarea compuilor cu fosfor este influenat de

gradul de solubilizare a malului, de activitatea fosfatazic a malului i condiiile de brasaj.

Degradarea polifenolilor Polifenolii reprezint 0,3-0,4% din substana uscat a orzului,

fiind localizai n coaj i strat aleuronic (mai puin) precum i n endosperm. La brasaj,

polifenolii care trec n plmad i respectiv n must vor forma cu proteinele compleci insolubili

(mai ales la fierberea mustului cu hamei), ceea ce va face ca berea finit s fie mai stabil

coloidal. n prezena aerului ns, polifenolii pot fi oxidai enzimatic la brasaj, cu formare de


11/19

compui incolori care apoi se vor polimeriza n compui colorai. Brasajul, la temperaturi mai

mici (~ 50C) i cu pauze mari va conduce la o cantitate mai mare de polifenoli n must, iar un

brasaj la temperatur mai mare i durata mai mic va conduce la un must cu un coninut mai

redus de polifenoli.

La plmdire este necesar s se ia urmtoarele msuri:- s se evite contactulcu aerul pentru a nu se ajunge la formarea de substane colorante;

- s se corecteze pH-ul (pH-ul deplasat spre acid conduce la micorarea oxidrii

polifenolilor);

- s se inactiveze enzimele care catalizeaz oxidarea enzimatic a polifenolilor prin adaos

de formaldehid (250 mg/kg mal folosit la plmdire).

Degradarea lipidelor Degradarea lipidelor aduse de mal (trigliceride mono- i

digliceride, fosfatide) are loc i la brasaj, sub influena lipazelor din mal, care au temperaturoptim la 35-40C i sunt inactivate la 65C/30 min. La plmdire la 62-64C n must se gsete

o cantitate mai mic de lipide dect la plmdire la 68C. La fierberea mustului i la rcirea

acestuia, odat cu trubul format se elimin o parte din lipidele mustului. Cu ct n must se

gsete o cantitate mai mare de lipide nehidrolizate cu att se influeneaz mai mult negativ

gustul berii i nsuirile de spumare ale berii.

Degradarea amidonului Degradarea amidonului decurge n trei faze: absorbia apei i

umflarea granulei; gelatinizarea amidonului; degradarea enzimatic a componentelor granulei deamidon (lichefiere i zaharificare).

n prima faz granula de amidon absoarbe apa i i mrete volumul, cu att mai mult cu

ct temperatura apei de plmdire este mai mare (volumul maxim se obine la 50C).

n faza a doua granula de amidon se fisureaz iar cnd granula ajunge la temperatura de

gelatinizare, se distruge i amidonul se transform ntr-o soluie vscoas, care la rcire se

gelific. Soluia vscoas de amidon este format din molecule de amilopectin dispersate n

faza continu format din amiloz. Temperatura de gelificare a amidonului este n funcie deproveniena acestuia (tabelul 3).

Tabelul 3. Temperatura de gelatinizare a amidonului din diferite surse

Sursa de amidon Temperatura de gelatinizare, C

Cartofi 55-60

Gru 62-74Porumb 70

Orz(mal) 60Orez 68-78


12/19

n faza a treia sub aciunea enzimelor sintetizate n principal la malificare au loc dou

procese i anume:

- lichefierea amidonului, care se manifest prin micorarea vscozitii amidonului

gelatinizat sub aciunea dextrinizant a -amilazei (optim la 70C);

- zaharificarea, care const n scindarea legturilor -1,4 din amiloz i amilopectin dectre -amilaza cu formare de dextrine liniare i ramificate i cu mas molecular mai mic,

precum i cantiti mici de maltoz i glucoz; concomitent acioneaz i -amilaza (optim

63C) cu formare de amilopectin. (Att aciunea -amilazei ct i a -amilazei asupra

amilopectinei se oprete la 2-3 resturi de glucoz n faa legturilor -1,6 din amilopectin.

Dextrinaza limit (optim 55-60C) are o aciune slab deoarece este inactivat la

temperaturi sczute (65C).

n fig. 4. se arat schema de degradare a amidonului la brasaj.

Pentru a obine musturi cu fermentescibilitate mai mare (coninut mai mare de lactoz) se

fac pauze mai mari la temperatura de 62-63C, adic la temperatura optim de aciune a -

amilazei i se corecteaz pH-ul plmezii la 5,4-5,6. Dac se fac pauze mari la 72-75C, adic la

temperatura optim de aciune a -amilazelor, musturile sunt mai bogate n dextrine, deci au

fermentescibilitate mai redus.

Aciunea de zaharificare a enzimelor din plmad va putea fi deci influenat prin

temperatur, durat, pH, concentraia plmezii.

O zaharificare bun a amidonului trebuie s conduc la musturi cu grad final aparent de

fermentaie de cel puin 80% (must numai din mal).

Figura 4 Schema de degradare a amidonului la malificare i brasaj


13/19

2.1. Preparate enzimatice exogene utilizate la fermentarea primar

Preparatele enzimatice folosite la fermentaia primar se utilizeaz pentru unul din

urmtoarele scopuri:

hidroliza urmelor de amidon din must;

creterea gradului de fermentare;

mbuntirea filtrabilitii berii.

n primul caz, se tie c mustul diluat, rezultat din amestecarea primului must cu apele de

splare a borhotului (denumit i mustul de cazan plin) se fierbe mpreun cu hameiul, dup care

se separ trubul la cald, se rcete pn la temperatura de nsmnare i se limpezete la rece.

Acest must mai poate conine urme de amidon nehidrolizat (valori de iod mai mari de 0,2

determinate fotometric dup metoda EBC), care ar afecta stabillitatea coloidal i microbiologica berii finite.

Pentru a nltura acest inconvenient se recomand un adaos de Fungamyl 800 L, n

proporie de 0,3-0,5 ml/hl must, n linul de fermentare, preparat enzimatic care este o -amilaz

fungic ce hidrolizeaz legturile 1,4 din amiloz i amilopectin.

Prin adaos de Fungamyl 800 L, crete i gradul de fermentare cu 2.5%.

n cel de-al doilea caz, pentru creterea gradului de fermentare, este necesar s se

modifice spectrul n hidrai de carbon al mustului, ceea ce se poate realiza prin urmtoarelemetode: modificarea diagramei de brasaj, prin mrirea pauzei la 63C, pentru creterea cantitii

de zaharuri fermentescibile; adaos de extract de mal cu putere diastazic ridicat n timpul

fermentaiei, ns exist pericolul infectrii mustului iniial; prin utilizarea unor preparate

enzimatice pentru zaharificare, fie la brasaj, fie la fermentare.

Ca preparate enzimatice se pot folosi:

Fungamyl 800L n proporie de 0,3-1 ml/hl must pentru un grad de fermentare de 80-85%;

Fungamyl 800 L n proporie de 1-5 ml/hl must pentru un grad de fermentare de 85-90%.Preparatul enzimatic se adaug n linul de fermentare.

AMG-300 L (amiloglucozidaza), n proporie de 5 ml/hl must, n care caz se obine un

grad de fermentare foarte mare (100%), berile respective avnd un coninut redus de hidrai de

carbon. Explicaia faptului c prin folosirea AMG se obine un grad de fermentare aa de mare,

const n aceea c AMG scindeaz att legturile -1,4 ct i pe cele -1,6 glucozidice de la

captul nereductor al substratului care poate fi amidonul, dextrinele sau oligozaharidele din

must, cu eliberare de glucoz.


14/19

Promozym 200L, n proporie de 32 ml/hl must pentru a obine un grad de fermentare de

pn la 90%, enzima producnd deramificarea dextrinelor i amilopectinei, prin scindarea

legturilor -1,6.

Ambazyme 200 L (amiloglucozidaza), care se folosete n proporie de 3-9 g/hl must;

Amylozyme 200 L, care se folosete n proporie de 1-2 g/hl must.

Preparatele ezimatice utilizate, dup ce au acionat, trebuie s fie inactivate, ceea ce

impunepasteurizarea berii finite. Acest lucru se impune cu att mai mult cu ct att AMG ct i

Fungamyl au i o activitate proteolitic nestandardizat care ar putea conduce la deprecierea

berii. Pentru inactivarea enzimelor respective trebuie realizate urmtoarele valori de pasteurizare:

AMG 1200 UP (echivalent a 5 min. de nclzire la 76C); Promozym 80 UP; Fungamyl 10UP

(echivalent a 60 min. la 60C).

n general, preparatele enzimatice amilolitice de origine fungic sunt caracterizate printemperaturi de inactivare mai sczute dect cele de origine bacterian i de aceea sunt preferate

sub aspectul inactivrii lor ntr-un regim blnd de pasteurizare a berii.

Avnd n vedere totui rezistena termic destul de ridicat a AMG i n mare msur i a

Promozym-ului, se recomand ca aceste enzime s fie folosite la plmdire i mai puin la

fermentarea primar. n cazul n care berea nu se pasteurizeaz este necesar ca i Fungamyl-ul s

fie utilizat tot la plmdire.

n cel de-al treilea caz, pentru mbuntirea filtrabilitii berii se utilizeaz Finizym 200L n proporie de 0,4 ml/hl bere. Se mai poate mri filtrabilitatea mustului i respectiv a berii prin

folosire la plmdire a urmtoarelor preparate enzimatice: Cereflo 200L; Ultraflo L; Viscozym

120L. De asemenea se recomand folosirea preparatului enzimatic -Glucanase 200L n

proporie de 250-500 ml/ton mal (cnd se utilizeaz mal + orez). Preparatul poate fi adugat i

la fermentarea primar/secundar n proporie de 0,5-1 ml/ton must sau bere.

2.2. Preparate enzimatice exogene utilizate la fermentarea secundar imaturarea berii

Berea de fermentaie primar este o bere din care s-a recuperat biomasa de drojdie (2-2,5

l crem de drojdie/hl must nsmnat) i care conine 0,4-0,5 kg CO2/hl dizolvat.

Aceast bere este trecut la fermentaia secundar i maturare unde vine cu 1,2-1,4%

extract fermentescibil din care 80% maltoz i 20% maltotrioz. La fermentaia secundar au loc

urmtoarele procese:

se continu fermentarea zaharurilor pn la atingerea gradului de fermentare a berii de

vnzare;


15/19

saturarea berii cu CO2;

limpezirea natural a berii (formarea trubului la rece).

La maturarea berii au loc urmtoarele procese:

depunerea drojdiilor rmase dup ndeprtarea biomasei i a precipitatelordin bere;

antrenarea unor compui volatili cu CO2care se degaj;

sinteza unor noi cantiti de produi secundari de fermentaie (crete cu 20% cantitatea de

alcooli superiori i cu 30-200% cea de esteri);

transformarea unor compui cu prag de sensibilitate mai ridicat (diacetil, aldehide), berea

considerndu-se matur cnd coninutul de diacetil scade sub 0,1 mg/l.

Consecina maturrii berii l reprezint nnobilarea gustului i aromei berii.

La fermentaia secundar i maturarea berii trebuie s avem n vedere urmtoarele

aspecte:

- ndeprtarea componentelor care ar produce n berea finit trubul coloidal (amidon,

dextrine, -glucani, proteine, polifenoli);

- ndeprtarea sau mpiedicarea formrii produilor secundari cu prag de sensibilitate ridicat

(dicetone vicinale cum ar fi diacetilul i acetoina);

- ndeprtarea oxigenului.

Pentru ndeprtarea amidonului nehidrolizat i a dextrinelor i -glucanilor se utilizeaz,

n ordine, urmtoarele enzime: Fungamyl 800L, care se dozeaz n berea cu temperatura de 4C, n proporie de 1ml/hl

pentru un timp de acionare de 5 zile;

Fungamyl 800 L, care se dozeaz n berea cu temperatura de 4C, n proporie de 3 ml/hl,

pentru un timp de aciune de 3 zile.

Fungamyl-ul se adaug atunci cnd n berea rezultat de la fermentaia primar au rmas

urme de amidon i cnd concentraia de CO2din bere , nainte de filtrare, este prea mic. Enzima

este introdus ntr-un tanc gol peste care se transvazeaz berea cu deficienele menionate. Finizym 200 L care se adaug n proporie de 1ml/hl bere, n condiiile n care berea nu

s-a limpezit bine ca o consecina a unui coninut mare de -glucani. Enzima se introduce ntr-un

tanc gol peste care se transvazeaz berea cu deficiene. La folosirea Finizym -ului n scopul

mbuntirii filtrabilitii berii timpul de maturare se prelungete cu 2-5 zile.

Amylozyme 200 L n proporie de 0,1-0,5 g/hl bere.

ndeprtarea proteinelor Pentru ndeprtarea substanelor proteice, pe plan mondial s-

au utilizat urmtoarele enzime:


16/19

Papaina care se adaug n tancul de fermentare secundar, n timpul maturrii berii, cnd

pH-ul este mic i deci exist condiii de activare a enzimei de ctre substanele reductoare din

bere. Papaina se poate doza n bere i dup o prefiltrare prealabil a berii, n filtre cu Kieselgur,

n acest fel crescnd eficiena papainei. Cnd se utilizeaz sub form de preparat purificat

papaina se poate doza, n berea filtrat, nainte de mbuteliere.n afara aciunii hidrolizante, papaina are i capacitatea de a precipita proteinele din bere

ncrcate negativ, deoarece papaina are sarcin electric negativ. Prin adaos de papain n berea

tnr (bere dup fermentaia primar) se formeaz trub, din aceast cauz adaosul de papain

trebuie fcut cu 10-14 zile nainte de flitrare, n caz contrar trubul se formeaz n berea finit.

Doza de preparat comercial utilizat variaz ntre 2-10 g/hl bere. n timpul pregtirii

soluiei de papain trebuie evitat contactul cu aerul sau n apa de solubilizare trebuie s se

adauge 0,1% metabisulfit. n acest fel se evit inactivarea papainei. Firma Enzymes et Derivatesrecomand folosirea preparatului Papain ChilkoP n proporia menionat n fia tehnic.

Preparatele enzimatice de origine microbian sunt reprezentate de endopeptid hidrolaze

din fungi i bacterii care trebuie s hidrolizeze numai compuii macromoleculari din bere ce sunt

precursorii trubului coloidal. Nu trebuie s fie afectai compuii cu azot responsabili de o bun

spumare a berii, pentru plintatea i catifelarea gustului ei.

ndeprtarea compuilor fenolicipentru ndeprtarea compuilor fenolici s-au propus

urmtoarele procedee:

- oxidarea lor cu o polifenoloxidaz n cursul brasajului, oxidare care antreneaz

polimerizarea i deci precipitarea lor, precipitatele fiind ndeprtate la filtrarea plmezii. Acest

procedeu nu este nc practicat industrial;

- prin utilizarea PVPP care este un procedeu fiabil, dar costisitor. ndeprtarea polifenolilor,

care sunt antioxidani, poate avea un efect negativ asupra stabilitii senzoriale a berii.

ndeprtarea oxigenului Oxigenul dizolvat n bere poate modifica caracteristicile

senzoriale ale acesteia prin reacii de oxidare. n berea nepasteurizat, oxigenul favorizeaz

dezvoltarea bacteriilor aerobe, inclusiv a drojdiilor care n-au fost eliminate n totalitate, i deci

favorizeaz apariia trubului biologic. Pentru ndeprtarea oxigenului se utilizeaz preparatul

enzimatic glucozoxidaz - catalaz care acioneaz dup urmtorul mecanism: glucozoxidaza

elimin oxigenul pe care l consum pentru oxidarea glucozei pe care o transform n acid

gluconic; catalaza transform apa oxigenat generat n cursul aciunii glucozoxidazei n ap i

oxigen. Preparatele enzimatice de glucozoxidaz-catalaz extrase dinAsp. nigeriP. notatumau

pH optim la 4,8 i 6,0 la 20C.

Avnd n vedere c eliminarea oxigenului este posibil att timp ct exist glucoza n

bere este necesar ca preparatul de glucozoxidaz s conin i urme de carbohidraze care s


17/19

regenereze glucoza din carbohidraii existeni n bere sau s se adauge glucoza la nivel de 0,1g/l

bere. Berea tratat cu glucozoxidaz-catalaz capt un gust uor de oxidat, datorit faptului c

enzima catalaza nu poate transforma H2O2n prezena alcoolului i n acest caz acioneaz ca o

peroxidaz careoxideaz compui din bere. Acest inconvenient poate fi surclasat prin folosirea

superoxiddismutazei care reacioneaz cu ionii superoxidici i deci conduce la ameliorareaproprietilor senzoriale ale berii.

Firma Enzymes et Derivates recomand utilizarea preparatului enzimatic Glucox RF

(conine glucozoxidaz + catalaz) n proporie de 0,4-1,5 g/hl bere.

Accelerarea maturizrii berii

Reducerea diacetilului i acetoinei este etapa limitant a maturrii berii, defectele de gust

datorit diacetilului i acetoinei fiind o problem major a berarilor. Diacetilul i acetoina

confer berii un gust de unt inacceptabil pentru consumatori. Pragul de percepie pentru diacetileste de 0,02-0,08 mg/l n funcie de bere i sensibilitatea consumatorului. Concentraia de

diacetil n bere la sfritul maturrii trebuie s fie 0,1 mg/l, la concentraii superioare exist

riscul ca berea s prezinte un gust de unt.

Precursorul diacetilului este -acetolactatul produs de drojdie n timpul fermentaiei.

-Acetolactatul eliberat n must este transformat neenzimatic n diacetil. Aceast reacie chimic

este etapa limitant i este accelerat la temperaturi mai ridicate. n final, diacetilul este asimilat

de drojdie i redus enzimatic n acetoin care are un prag de percepie la 50 mg/l. Cantitatea dediacetil format va depinde de compoziia mustului, starea fiziologic a drojdiei i procedeul de

fermentaie.

Pentru reducerea rapid a diacetilului n cursul maturrii berii s-au propus urmtoarele

procedee:

- maturarea la cald a berii (14-16C/2-3 zile), n care caz -acetolactatul este transformat n

diacetil, care, la rndul su este redus de drojdii n acetoin. Datorit temperaturii ridicate se

favorizeaz autoliza drojdiei i deci apariia gustului de drojdie, de autoliz la bere. n plus,

din drojdia autolizat se elibereaz enzime proteolitice care afecteaz spumarea berii prin

degradarea proteinelor cu capacitate de spumare.

- folosirea de -acetolactat decarboxilaz sub denumirea de Maturex L care se adaug n

mustul de bere rcit, n linul de angajare n proporie de 1-2 ml/hl must. Prin folosirea Maturex-

ului concentraia de diacetil se menine la nivele sczute i timpul de fabricare al berii se

scurteaz cu 5-6 zile.

Firma recomand ca Maturex-ul s se utilizeze concomitent cu Finizym-ul i Fungamyl-

ul, pentru a realiza i o mai bun saturare cu CO2 a berii i pentru o mai bun limpezire.


18/19

Proporiile din fiecare enzim sunt urmtoarele: Maturex L 0,25 ml/hl; Finizym 200 L 0,25

ml/hl; Fungamyl 800 L 0,25 ml/hl;

Degradarea dicetonelor vicinale (diacetil i acetoin) cu ajutorul unui preparat

enzimatic de diacetilreductaz elaborat de Acetobacter aerogenessau obinut dintr-un extract

de drojdie. Activitatea diacetilreductazei este inhibat de alcool, la oconcentraie de 3,3% alcool,enzima fiind inactivat n proporie de 42%. Aceast aciune inhibitoare a alcoolului limiteaz

utilizarea enzimei sub aspect economic.

3. FOLOSIREA NEMALIFICATELOR

LA FABRICAREA BERII

Ca cereale nemalificate pot fi utilizate porumbul, orezul, orzul. La folosirea porumbului

i orezului la fabricarea berii se obin urmtoarele avantaje: costurile de fabricaie sunt mai mici;

berea finit are o culoare mai deschis; berea finit are o stabilitate mai mare; proprietile de

spumare ale berii sunt mai bune.

Deoarece temperaturile de gelatinizare a amidonului de porumb i orez sunt mai mari

dect a amidonului din mal, plmdirea acestor materii prime se face ntr-un cazan separat

pentru nemalificate, deci se impune o faz tehnologic separat.

Pot fi utilizate dou variante tehnologice n cazul utilizrii acestor dou nemalificate ianume:

- utilizarea de mal, care aduce att -amilaz ct i -amilaz;

- utilizarea unor enzime exogene de lichefiere i anume o -amilaz industrial.

n primul rnd se utilizeaz 10% mal fa de cantitatea de porumb sau orez folosit ca

nemalificate, concentraia plmezii de porumb sau orez trebuind s fie 20% (raport ap/cereale

= 5:1).

Diagrama de plmdire cu porumb ar fi urmtoarea:

[ 45C(20), 75C(30), 100 C(30)]

45C (20), 53C (20), 63C (90), 72C (zah), 76C (10).

Diagrama de plmdire cu orez ar fi urmtoarea:

[ 45C (20), 85C (30), 100C (30)]

45C (20), 53C (20), 63C (90), 72C (zah), 76C (10).

n cel de-al doilea caz se utilizeaz un preparat enzimatic pentru lichefiere. Firma Novo

recomand preparatul enzimatic Termamyl 60 L sau 20 L n proporrie de 0,5 kg/ton

nemalificate (porumb sau orez) precum i folosirea a 50-70 ppm Ca2+prin adaos de Ca (OH)2n


19/19

apa de plmdire , deoarece ionii de Ca2+au efect de stabilizare termic a Termamyl-ului. Prin

folosirea Termamyl-ului este posibil s se ridice concentraia plmezii pn la 30% (raport

ap/nemalificate = 3,3:1).

La folosirea orzului ca cereal nemalificat, malul poate fi nlocuit n proporie de 50%

cu orz, cu condiia folosirii unor preparate enzimatice adecvate. Folosirea orzului ca cerealnemalificat prezint urmtoarele avantaje:

- amidonul din orz i mal au aceeai temperatur de gelatinizare i deci nu este nevoie de

un cazan pentru nemalificate;

- orzul conine i -amilaz ca i malul i deci poate fi ridicat procentul de nemalificat

peste 50%;

- degradarea proteinelor dun orz conduce la obinerea de aminoacizi la fel ca i din mal.

Avnd n vedere c prin fermentarea mustului se obine un grad de fermentare mai sczutdect atunci cnd la brasaj s-a folosit numai mal, se utilizeaz la plmdire urmtoarele

combinaii de enzime:

- Cereflo 200 L 1 kg/t orz;

- Neutraza 0,5 0,5 kg/t orz sau

- Ceremix 2XL 2 kg/t orz sau

- Ceremix 6XMG 1 kg/t orz.

Dac procentul de orz depete 40% este bine s se foloseasc i Fungamyl 800 L n

proporie de 0,3-0,5 g/h care se adaug n linul de fermentare n vederea creterii gradului de

fermentare.

Diagrama de plmdire la prelucrarea plmezii din mcintura de mal i orz este

urmtoarea:

45C (20), 52C (30), 63C (90), 72C (zah), 76C( 10).

Se mai pot folosi i urmtoarele preparate enzimatice: Nervanase BT-2 (vezi fia

produsului) mpreun cu -Glucanase (vezi fia produsului) i Proteinase 200 L (vezi fia

produsului). Alphalase AP-3 se poate folosi i singur (vezi fia produsului http://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdf, http://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdf).
http://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdf

Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs

Documents

Transcript of Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs