Afaceri	Agricultura	Economie	Management	Marketing	Protectia muncii
	Transporturi

Merceologie

OBȚINEREA MUSTULUI DE BERE, INTR-O SECȚIE DE FIERBERE TIP BLOC

1. TEMA DE PROIECTARE

OBȚINEREA MUSTULUI DE BERE, INTR-O SECȚIE DE FIERBERE TIP BLOC

Memoriu tehnic

Obținerea mustulul de bere cu/fara adaos de cereale nemalțificate este un procedeu complex cuprinzand mai multe faze: macinarea malțului, plamadirea zaharificarea (brasaj), filtrarea plamezii, fierberea mustului cu hamei, racirea și limpezirea mustului fiert.

Secțiile de obținere a mustului la noi se numesc secții de fierbere, intalnindu-se trei tipuri: fierberea clasica, fierberea tip bloc, și fierberea de tip HIDRO - AUTOMATIC.

Caracteristic la fierberea tip bloc este amplasarea pe verticala sub forma unui bloc zidit a tuturor utilajelor folosite pentru obținerea mustului de bere, avantajul este ca vom avea spațiu mai redus, in comparație cu fierberea clasica unde utilajele sunt amplasate pe orizontala.

La acest tip de fierbere; tip bloc, vom avea un consum scazut de energie. Filtrarea plamezii se poate realiza cu tipuri de cazane, cu incalzirea mustului in interior, avantajele acestor tipuri de cazane sunt; reducerea duratei de fierbere cu 20 -30%, se asigura o imbunatațire a principiilor amare din hamei; proteinele coagulate sunt complet precipitate, circulația mustului este mai bine controlata, se poate utiliza abur de joasa presiune (0,3 bar); rata evaporarii și temperatura pot fi ușor modificate, prin scaderea presiunii in cazan se indeparteaza mai bine substanțele mirositoare nedorite (compușii volatili cu sulf); se realizeaza și o scadere a pH-ului, o culoare mai deschisa a mustului și un gust mai curat, iar stabiliatea aromei este imbunatațita.

In urma rezultatelor oținute in laborator s-a ajuns la concluzia ca pentru obținerea mustului de bere se va alege procedeul de brasaj prin infuzie, tocmai pentru ca malțul a fost bine solubilizat. Astfel nu mai este nevoie sa se realizeze un brasaj cu doua sau trei decocții, folosit pentu un tip de malț nesolubilizat suficient. Intreaga masa de plamada se va incalzi pana la temperatura finala, cu pauzele respective, fara ca o parte din plamada sa fie prelevata și fiarta intr-un cazan separat.

Partea de calcul tehnic cuprinde bilanțul de materiale, bilanțul termic, calculul consumurilor specifice, calculul de dimensionare a utilajelor.

In materialul grafic, aferent acestui proiect s-au prezentat majoritatea utilajelor ce fac parte din linia tehnologica, vederea in plan, longitudinala și verticala a secției de obținere a mustului de bere, diagrama Sankey pentru bilanțul de materiale, schema tehnologica.

In concluzie, folosind o linie de utilaje cu performanțe tehnico -economice, cat și o rețeta de fabricație ce aduce imbunatațiri vizibile, secția de obținere a mustului de bere poate fi considerata o necesitate.

3. TEMA DE CERCETARE

Aspecte privind sursele de contaminare

chimica a berii produs finit

Producerea si comercializarea produselor alimentare de calitate, sigure pentru sanatatea consumatorului reprezinta obiectivul major al fiecarui producator din industria alimentara.

Pe plan european activeaza Autoritatea Europeana pentru Siguranta Alimentara cu sediul la Parma (Italia), la noi in tara, incepand cu anul 2004 a fost organizata Agentia Veterinara si pentru Siguranta Alimentelor (AVSA), ca o autoritate nationala in domeniu cu responsabilitati in domeniul calitatii alimentelor si al sigurantei alimentare.

Industria berii a cunoscut in ultimii ani, spre deosebire de alte sectoare ale industriei alimentare, un proces semnificativ de restructurare, modernizari tehnologice si crestere economica. In prezent sunt produse in Romania peste 100 de marci de bere, iar productia de bere a fost in anul 2008 de 2,8 milioane hl bere, pentru anul 2009 estimandu-se un volum de vanzari de 3 milioane hl bere conform datelor Patronatului Industriei Berii din Romania. Necesarul de cereale pentru fabricarea berii, care este preluat anual numai de producatorii autohtoni este de 77000 tone de orz , 13500 tone porumb conform statisticilor intocmite de acelasi patronat.

Iata de ce este necesar ca si in aceasta industrie sa se acorde o maxima importanta SIGURANTA CHIMICA a produsului finit IN SCOPUL PROTECTIEI CONSUMATORILOR.

In general, berea - produs finit este un produs stabil datorita pH-ului redus, prezentei constituientilor hameiului, nivelului redus de oxigen si nutrienti, continutului in alcool (Moll, M., 1991, Dan, V., 2001).

Dar, pentru ca berea sa devina un aliment sigur pentru consumatori trebuie sa se asigure INTEGRITATEA INTREGULUI FLUX AL LANTULUI ALIMENTAR, prin implementarea unui sistem de Management al Sigurantei Alimentare. Acest sistem trebuie sa cuprinda obligatoriu un manual HACCP, ghiduri de bune practici de lucru si de igiena.

Se cunoaste ca, sistemul HACCP permite identificarea riscurilor, stabilirea de proceduri de monitorizare si de actiuni corective pentru prevenirea, eliminarea sau reducerea acestora la un nivel acceptabil si se intocmeste conform standardelor CODEX ALIMENTARIUS si a seriei de standarde in domeniu.

Ghidurile de bune practici de lucru sunt instrumente utile, de mare importanta pentru specialistii din industria alimentara care ii ajuta sa obtina produse de calitate prin respectarea regulilor de igiena in toate etapele lantului alimentar.

Sistemul HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Point), GHP (Good Hygiene Practices) si GMP (Good Manufacturing Practices) furnizeaza procedeele si metodele potrivite, care sa asigure securitatea alimentelor, iar impreuna cu un sistem de management al calitatii - ISO 9001 - formeaza un sistem eficient de management al sigurantei alimentelor.

In domeniul securitatii alimentelor exista in stadiu de proiect final un standard international (FDIS) - ISO 22000: "Sisteme de management pentru securitatea alimentelor. Cerinte de-a lungul lantului alimentar". Acest standard international combina in mod dinamic principiile HACCP si pasii de aplicare cu programele de premise, utilizand analiza riscurilor pentru a determina strategia care trebuie utilizata pentru a asigura controlul riscurilor prin combinarea programelor de premise cu planul HACCP.

Cunoasterea particularitatilor compozitiei chimice a materiilor prime agroalimentare si a alimentelor prelucrate se impune, atat pentru cunoasterea proceselor care au loc la nivelul acestora in timpul circuitului lor logistic, al fabricarii si comercializarii, cat si pentru stabilirea nivelului lor calitativ, a potentialului nutritiv si tehnologic, in relatie cu toti operatorii ce intervin de-a lungul lanturilor agroalimentare.

Dupa modul in care substantele chimice apar in produsele alimentare, acestea se impart in trei grupe:
1) native: se gasesc in mod natural in materiile prime;
2) incorporate (adaugate): se adauga din diverse ratiuni legate de reteta, de modelarea unor proprietati, de pro cesul tehnologic sau de asigurarea unei anumite stabilitati produsului final;
3) accidentale: patrund in mod intamplator in produsele alimentare.

Substantele native sunt previzibile, cunoscute, controlabile. Pot fi substante anorganice ( apa, substantele minerale) si organice (glucide, lipide, proteine, acizi organici, substante colorante, vitamine, enzime etc.).

Substantele incorporate sunt admise din punct de vedere al legislatiei sanitar-igienice in anumite doze si pentru anumite categorii de alimente. Pot fi previzibile, in sensul ca se poate verifica daca administrarea lor in produs s-a facut in doza admisa si sunt controlabile.
Substantele incorporate in produsele alimentare sunt aditivii alimentari care pot fi: substante organoleptizante (indulcitori, aromatizanti), substante tonifiante, conservanti, antioxidanti, substante antiseptice, gelifianti, bonificatori de structura etc.

Substantele accidentale sunt aleatorii si se refera la toate substantele straine, mai mult sau mai putin toxice, ce afecteaza inocuitatea alimentelor. Exista standarde internationale obligatorii si voluntare care reglementeaza dozele admise de substante str aine in produsele alimentare.
In produsele alimentare pot patrunde in mod accidental pesticide (insecticide, ierbicide, desfoliante), contaminanti, toxine, radionuclizi.

Contaminantii reprezinta toate substantele chimice rezultate din produse sub forma de emisii de gaze, aerosoli, substante eliberate din utilaje si ambalaje, substante gazoase, pulberi si alte emanatii ale eruptiilor vulcanice. Micotoxinele provoaca intoxicatii acute fara sa fie depistata usor cauza. Radionuclizii pot patrunde in produsul alimentar in urma unor accidente ale obiectivelor termo- si electronucleare, prin imprastierea sau proasta depozitare a deseurilor radioactive.

Pentru a preveni riscurile de contaminare trebuie ca acestea sa fie bine cunoscute de producatori. Riscul este definit de NACMF (National Advisory Commitee on Microbiological Criteria of Foods) ca fiind orice element de natura biologica, fizica sau chimica ce poate constitui o amenintare la adresa sanatatii consumatorului (Rotaru, G., Moraru, C., 1997).

De exemplu, berea poate fi contaminata cu:

- azbest, substanta utilizata la filtrarea berii. Deoarece azbestul este suspectat a fi cancerigen, incepand cu anul 1980 s-a renuntat la folosirea lui in industria berii. La noi in tara continua sa fie utilizat si in prezent in fabricile mai vechi de bere;

- amine biogene (histamina, tiramina, spermidina, putresceina, cadaverina etc.). Prezenta acestora in bere a fost studiata de numerosi cercetatori (Steiner si Länzlinger -1988, Wackerbauer si Toussaint -1994, Cerutti et al. - 1999, Izquierdo-Pulido et al. - 1999. Berea - produs finit poate contine cantitati mici de amine biogene, cantitati mai mari sunt datorate contaminarii microbiologice. Aceste substante pot provoca dureri de cap si migrene;

-metale grele:

- arsen - nu trebuie sa depaseasca 0,2 mg/l bere. Poate apare in bere de la materiile prime utilizate in procesul tehnologic (de exemplu, siropul de amidon hidrolizat cu acid sulfuric ce contine arsen, hamei etc.), din materialele de filtrare cum este kieselgurul. Este cunoscuta intoxicatia colectiva din Manchester (1900) cu 400 de cazuri, dintre care 300 mortale provocate de bere ce continea pana la 15 mg/l arsen. In prezent, la noi in tara continutul in arsen din bere nu se determina in mod curent;

- plumb - nu trebuie sa depaseasca 0,2 mg/l. Poate proveni din apa, daca sunt folosite conducte vechi, din utilizarea kieselgurului impur sau din ambalaje;

- fier - poate proveni din apa, din kieselgur sau din alte materiale care vin in contact cu berea;

- cadmiu - poate ajunge in bere din instalatii noi din otel care nu a fost decapat sau din apa. Cadmiu reprezinta unul din metalele cele mai toxice provocand boala itai-itai (medicul Noburo Hagino din Toyama) ce se manifesta prin dureri atroce, propagate de la extremitatile membrelor in tot corpul. Concomitent, datorita modificarii structurii osoase, corpul se taseaza, ajungand la dimensiuni aproape de necrezut (Hura, C., 2001). Pentru celelalte metale este important sa nu fie depasit pragul recomandat in standardul de calitate pentru apa potabila.

La noi in tara, conform Ordinului MS 975/1998 limitele maxime de metale grele sunt: As - 0,1 mg/kg, Cd - 0,05 mg/kg, Pb - 0,3 mg/kg, Zn - 5 mg/kg, Cu - 1 mg/kg, Sn - 50 mg/kg, Hg - 0,05 mg/kg (Banu, C. et al., 2003);

- azotati, azotiti si nitrozamine - principalele surse de contaminare pot fi apa, hameiul si drojdia de bere. Organizatia Mondiala a Sanatatii tolereaza 40 mg NO₃^-/l si regulile a mai multor tari admit 50 mg NO₃^-/l. Numeroasele cercetari efectuate au demonstrat ca procesul de uscare a maltului este la originea aparitiei nitrozaminelor (Tofan, C., 2001). Metodele eficace de reducere a nitrozaminelor in bere sunt considerate cele care aduc modificari tehnologice in etapa de uscare si procesarea maltului sau prin modificarile caracterelor genetice ale orzului. La noi in tara limita maxima admisa de dimetil nitrozamina si nitrozopirolidina in bere este de 1 μg/kg bere (Babu, C. et al., 2003).

- pesticide, fungicide, ierbicide - sute de compusi sunt la dispozitie pentru tratarea cerealelor si hameiului si de asemenea acestea pot sa ajunga in apele freatice. In urma procesului tehnologic raman in bere cantitati reduse din aceste substante. In 50 de sortimente de bere analizate concentratia de hidrocarburi halogenate a fost in medie de 2 μg/l (Liebl et al., 1983).

Deja unele state din Uniunea Europeana au adoptat o legislatie orizontala privind siguranta alimentelor, obligand agentii economici sa comercializeze numai alimentele care nu prezinta riscuri.

Tema abordata se incadreaza in contextul general de implementare si aplicare a normelor metodologice europene de prevenire, control si analiza in domeniul industriei alimentare.

Noua legislatie stipuleaza limite precise pentru contaminantii de diverse origini din produsele alimentare, prin urmare si din bere.

Noutatea rezultata prin tema abordata consta in identificarea riscurilor reprezentate de posibilii contaminanti chimici, drastic incriminati de legislatia europeana avand in vedere integrarea Romaniei in Uniunea Europeana. Aceste obiective nu au stat in atentia producatorilor din industria berii pana in prezent in totalitatea lantului alimentar, de la materia prima pana la produsul finit.

Obiectivele propuse evidentiaza importanta utilizarii aparaturii de ultima generatie incepand de la prelevarea probelor si pana la afisarea si interpretarea rezultatelor, avand in vedere necesitatea elaborarii unor teste de predictie rapida privind contaminarea pe intreg lantul alimentar in conformitate cu principiul FARM TO TABLE = PRINCIPIUL TRASABILITATII.

Decelarea contaminantilor chimici din probele de analizat se poate realiza prin metode de analiza standardizate. Acolo unde va fi cazul se pot adapta metode de analiza existente aplicabile in prezent altor categorii de produse alimentare, urmand sa se elaboreze metode noi de analiza specifice pentru industria berii.

Intre anii 1996 - 1999 un colectiv de cercetatori de la Institutul de Sanatate publica Iași a efectuat o serie de cercetari privind identificarea și evaluarea unor contaminanți chimici din produsele alimentare consumate in parea de Est a Romaniei, astfel la probele de bere prelevate de la sc. ZIMBRU Iași a fost identificata contaminarea cu diferite metale grele (tabelul 3.1.).

Tabelul 3.1.

Anul	Metale grele [mg/kg]
	Fe	Zn	Cu	Mn	Ni	Cd	Pb
				N.d.		n.d	n.d
			n.d.		n.d.	n.d.	n.d.
			n.d.		n.d.	n.d.	n.d.
					n.d.	n.d.

3.1. Aplicarea sistemului HACCP la fabrica de bere din Bacau

Aplicarea sistemului HACCP s-a realizat prin parcurgerea a 12 pasi ("step by step") si cu respectarea cele 7 principii de baza stipulate in ghidul NACMCF (National Advisory Commitee on Microbiological Criteria for Foods) si revizuite de CACFH (Comitetul Codex Alimentarius pentru Igiena Alimentelor) (Rotaru, G., Moraru, C., 1997). De asemenea, elaborarea si implementarea sistemului HACCP s-a efectuat tinand cont de Reglementarea de securitate alimentara nr. 2002/178 EC si reglementarile nationale.

Fabrica de bere din Bacau functioneaza din anul 1965 si dispune de compartiment distinct pentru controlul calitatii materiilor prime si a produselor finite si controlul pe faze de fabricatie. Acest compartiment este in legatura permanenta cu furnizorii de materii prime si beneficiarii produselor finite si dispune de o serie de informatii ce au fost utilizate in studiul HACCP.

Se cunoaste ca, berea este o bautura slab alcoolica, nedistilata, obtinuta prin fermentarea cu ajutorul drojdiei, a unui must fabricat din malt, apa, hamei si alte ingrediente. Este o bere de calitate superiora obtinuta prin procedeul fermentatiei clasice.

Construirea diagramei de flux a procesului tehnologic reprezinta o sarcina de baza a echipei HACCP. In aceasta etapa este importanta experienta specialistului tehnolog. In figura 1 este prezentata diagrama de flux la fabricarea berii brune, dupa procesul tehnologic clasic de fabricare a berii brune de fermentatie inferioara.

Maltul din orzoaica, in urma procesului de maltificare trebuie sa prezinte urmatorii indici fizico-chimici: umiditate - max.4,5%; durata de zaharificare - max. 15 min.; durata de filtrare - max. 30 min.; culoare - max. 0,15 ml I₂ 0,1n; farinozitate -min. 90%; greutatea hectolitrica - min. 48 kg/hl; randament in s.u. - min. 78%; diferenta macinis fin si macinis grosier - max. 2,5%; vascozitatea mustului - max. 1,6 mPa·s; raportul azot solubil/azot total - 40%; continutul de azot aminic - 0% din azotul solubil. Se utilizeaza hamei sau produse din hamei de cea mai buna calitate cu aroma pronuntata, fara urme de oxidare. In cazul utilizarii hameiului acesta trebuie sa prezinte urmatorii indici fizico-chimici: α-acizi - min.5%; UBW - min. 6; umiditate - max. 12%; indice de polimerizare a hameiului - max. 1,25. Apa utilizata in procesul tehnologic trebuie sa respecte reglementarile impuse prin standardele in vigoare, cu alcalinitatea remanenta de max. 4⁰ si raportul intre duritatea temporara si duritatea permanenta de max. 0,5.

Berea - produs finit prezinta urmatoarele conditii tehnice de calitate:

proprietati organoleptice: aspect - limpede, fara sediment sau impuritati; culoare -bruna; miros - caracteristic, cu aroma de malt si hamei; gust - caracteristic, placut; spuma - alba si persistenta;

proprietati fizico-chimice: extractul primitiv - 16%; concentratia alcoolica - min. 3,7%; aciditatea totala - max. 4 ml NaOH 1n/100 ml; culoarea - min 3,8 ml I₂ 0,1 n/100 ml; continut in CO₂ - min. 0,32 g/100 ml.

In diagrama de flux la fabricarea berii brune s-au indicat punctele de contaminare si punctele critice de control. Aplicarea HACCP permite evidentierea si mentinerea sub control a riscurilor identificate. Principalele aspecte legate de stabilirea riscurilor si elaborarea masurilor de control sunt prezentate in continuare.

La pastrarea in siloz a materiei prime - orzoaica si a maltului destinat fabricarii berii trebuie sa se evite procesele microbiologice nedorite. La contaminarea cu mucegaiuri toxicogene exista riscul ca micotoxinele sa se regaseasca in berea - produs finit.

Operatiile tehnologice de fabricare a maltului nu constituie puncte critice de control pentru inocuitatea produsului finit, dar obtinerea unui malt de foarte buna calitate conditioneaza calitatea berii, maltul fiind numit de specialisti "sufletul berii".

Obtinerea mustului de bere se realizeaza respectand instructiunile tehnologice si diagramele de lucru pentru fiecare operatie. Un punct critic de control poate fi considerat fierberea mustului cu hamei in urma caruia sunt inactivate enzimele si sunt distruse microorganismele obtinandu-se mustul de bere steril in vederea inocularii cu drojdia de cultura. Inocularea mustului de bere cu drojdia cultura pura reprezinta un punct critic de control in procesul tehnologic.

	Hamei		Orzoaica		Cultura pura de drojdie

Receptie calitativa si cantitativa

Receptie calitativa si cantitativa

Multiplicare in laborator

CCP₂ CCP₂ C CP₂

CCP₂ CC

CCP₂ CCP₂

CCP₂ CCP₂

CCP₂

CCP₂

CCP₁

CCP₂

● - Contaminare majora CCP₁ - Punct critic de control de grad 1

○ - Contaminare minora CCP₂ -Punct critic de control de grad 2

Fig. 3.1. Diagrama de flux simplificata la fabricarea berii blonde

Fermentarea mustului de bere reprezinta CCP₂ deoarece este o operatie de lunga durata si poate exista pericolul de contaminare. Respectarea cu strictete a igienei productiei, practicile corecte de lucru reprezinta principalele masuri de mentinere sub control a pericolelor de contaminare.

Dupa filtrare recontaminarea se poate realiza pe circuitul de transport la tancurile de linistire sau la linia de imbuteliere (lampi de control, garnituri de etansare a furtunelor etc.).

Pe intreg fluxul de fabricatie a berii s-a intocmit un program de igienizare care este monitorizat in permanenta. Zilnic se realizeaza o inspectie vizuala a sectiilor de productie, precum si verificarea eficientei masurilor de igiena aplicate in prevenirea contaminarilor, prin analize microbiologice.

La imbuteliere exista un risc mai mare de contaminare a berii, in special datorita ambalajelor, daca spalarea si dezinfectia acestora nu este corect aplicata: clatirea insuficienta duce la prezenta substantelor chimice de spalare in produsul finit (riscuri chimice), iar la spalarea insuficienta pot apare riscuri fizice si chiar microbiologice.

Daca procesul de spalare este corect aplicat, ambalajele nu reprezinta o sursa de risc, desi accidental pot interveni riscuri fizice: corpuri straine cu un ridicat grad de aderenta la peretii sticlei, prezenta cioburilor in bere etc. In prezent controlul sticlelor spalate se realizeaza manual cu ajutorul unei lampi de control. Echipa HACCP a propus introducerea unui sistem de control performant pentru controlul buteliilor spalate, de exemplu, utilizarea unor camere video cu convertizori analogi digitali si cu o putere foarte mare de captare ce ar permite eliminarea completa a buteliilor necorespunzatoare.

O cauza a alterarii berii este datorata contaminarii secundare; se considera ca 60% din contaminarea secundara are loc la imbuteliere, datorita existentei unor locuri greu accesibile pentru dezinfectie la masina de umplere.

In tabelul 1 se prezinta planul HACCP care cuprinde principalele riscuri asociate procesului tehnologic, limitele critice, masurile de control si metodele de monitorizare

Scopul verificarii a fost acela de a stabili daca planul HACCP corespunde pentru fabricarea berii la S.C. "Bere Lichior Margineni" S.A. Bacau si daca contribuie la asigurarea si imbunatatirea calitatii.

Utilizarea HACCP la fabricarea berii brune nu garanteaza faptul ca nu vor apare riscuri, ci ca ele sunt controlabile. Atunci cand apar deviatii in punctele critice de control sunt necesare masuri corective. Aplicarea sistemului HACCP propus este eficient daca vor fi respectate concomitent bunele practici de lucru (GMP) si normele de igiena (GHP).

Metoda HACCP are un caracter dinamic si de aceea se va revizui ori de cate ori va fi necesar, odata cu modificarea materiilor prime, perfectionarea utilajelor, a tehnologiei de fabricatie sau a tehnicilor de curatire si dezinfectie.

Utilizarea unui cod al produsului finit (data fabricatiei - schimb) pentru asigurarea trasabilitatii si identificarea cauzelor care au condus la returnarea unui produs sau la plangeri legate de calitate.

Planul HACCP

Tabelul 3.2.

* Utilizarea unui cod al produsului finit (data fabricatiei - schimb) pentru asigurarea trasabilitatii si identificarea cauzelor care au condus la returnarea unui produs sau la plangeri legate de calitatea acestuia.

Analiza metalelor grele din bere

Metodele de determinare a metalelor grele din berea produs finit sunt urmatoarele:

metoda spectofotometrica cu ditizona;

metoda spectofotometrica de absorbție atomica in flacara.

In caz de litigiu de folosește metoda spectofotometrica de absorbție atomica in flacara.

3.2.1. Metoda spectofotometrica de absorbție atomica in flacara

Principiul metodei

Metalele grele din soluția probei de mineralizate pe cale uscata este extras din mediu de acid clorhidric 0,5 cu dietilditiocarbamat de dietilamoniu in metilizobutilcetona. Extractul este pulverizat in flacara arzatorului spectofotometrului de absorbție atomica, unde metalele grele trec in stare de atomi liberi, care absorb radiațiile de rezonanța emise de lampa cu catod scobit de metale grele, iar absorbția rezultata este masurata la lunigimea de unda de 228,8 nm.

Sensibilitatea metodei este de 0,02 g Cd/cm³ extract.

Aparatura

spectometru de absorbție atomica cu arzator petru flacara de aer-acetilena și lampa cu catod scobit de cadmiu.

Cuptor electric termoreglabil

Baie de apa prevazua cu inele de porțelan sau azbest

Mașina de tocat, emailata

Omogenizator electric

Plita electrica cu 4 trepte de incalzire

Creuzet din cuarț sau porțelan

Sticla de ceas

Baloane cotate de 25;100;500 și 1000 cm³

Flacoane din polietilena de 100 cm³

Palnii mici de filtrare cu diametrul de 3 cm și tija subțire adecvata pentru baloanele de 25 cm³

Pipete de 1;2;5 și 10cm³

Hartie de filtru cantitativa cu porozitate mare.

Vasele din sticla se spala cu acid azotic diluat, creuzetele se umplu deasemenea cu acid azotic diluat și se acopera cu sticla de ceas, pe o baie de apa fierbinte, circa 1 h, dupa care se spala cu apa diluata și apoi cu apa bidistilata.

Reactivi

acid azotic d=1,40 diluat 1+5 și 1+10

acid clorhidric d=1,19 diluat 1+1

peroxid de hidrogen, soluție 30 %(perhidrol)

acid ascorbic, soluție 10%; se pastreaza la rece și in sticla bruna atata timp cat se menține incolora

dietilditiocarbamat de dietilamoniu, soluție 1% in metilizobutilcetona. Se pastreaza in sticla bruna max. 1 luna.

Soluții etalon de cadmiu:

a)     soluție etalon de rezerva cu conținut de cadmiu de 100 μg/cm³: 0,2371 g acetat de cadmiu [Cd(CH₃COO)₂∙2H₂O], cantarite cu precizie de 0,0001 g, se trec cantitativ intr-un balon cotat de 1000 cm³, se aduc la semn cu apa și se omogenizeaza ;

b)     soluție etalon de lucru cu conținut de cadmiu de 1 μg/cm³, preparat astfel: intr-un balon cotat de 500 cm³ se introduc 5 cm³ soluție etalon de rezerva și 10 cm³ acid clorhidric soluție 2% și se aduce la semn cu apa bidistilata. Se prepara inainte de folosire.

Mod de lucru

Mineralizarea probelor

Din probele de bere se cantaresc cu precizie de 0,01g in creuzete. Probele din creuzete se acopera cu rondele de hartie de filtru fara cenușa, dupa care se incalzesc treptat pe plita electrica, pana ce nu se mai degaja fum (2-3h)

Creuzetele cu probe se introduc in cuptorul electric la 150sC și se ridica temperatura intai cu 50sC și apoi cu cate 25sC la fiecare 15 min, pana ce incepe sa se degaje fum (200 - 300sC) și se menține pana ce inceteaza fumegarea. Se crește apoi temperatura cu 50sC la 50 min, pana la incetarea completa a degajarii de fum (300 - 400sC), dupa care carbonizarea este completa.

Se ridica apoi temperatura cu cate 50sC la 15 min pana ce ajunge la 500sC, temperatura la care se mențin 5 h pentru ardere, dupa care creuzetele se racesc pe o placa de azbest.

Cenușa cu resturi de carbune se trateaza cu un cm³ soluție acid azotic 1+10 și 1-3cm³ perhidrol, in funcție de restul de carbune și se evapora la sec, in etuva, dupa care creuzetele se introduc in cuptorul electric și se ridica (repede) temperatura, in circa 1 h, pana la 500sC, la care se mențin 1-2h (pana ce se obține o cenușa alba).

Creuzetele cu cenușa se racesc pe placa de azbest.

Cenușa se trateaza cu 5 cm³ acid clorhidric diluat 1+1, se evapora la sec pe o baie de apa, se adauga 2 cm³ acid clorhidric 1+1, se acopera creuzetele cu sticla de ceas și se țin pe baie de apa 10 min, dupa care se adauga 8 cm³ și se incalzesc acoperite inca 10 min.

Soluția se trece cantitativ printr-un filtru intr-un balon cotat de 25 cm³, spaland creuzetul și filtrul cu cate 2-3 cm³ de apa, pana se colecteaza circa 22 cm³ soluție (pana la gatul balonului), dupa ce se lasa sa se raceasca.

Extracția metalelor grele

In balonul cotat cu soluția probei mineralizate se adauga 0,5 cm³ soluție de acid ascorbic, se amesteca, apoi se introduc 2,5 cm³ (V) dietilditiocarbamat de dietilamoniu in metilizobutilcetona și se agita energic 1 min, dupa care se lasa sa se separe strtul organic cateva minute. Se adauga cu pipeta apa bidistilata, pana ce stratul organic se ridica in gatul balonului cotat pana la semn, se mai agita din nou circa 10 sec și se masoara absorbanța in max 10 min.

Masurarea concentrației

Pregatirea aparatului

Se conecteaza spectrometrul de absorbție atomica cu flacara la rețeaua electrica, cu 15-20 min inainte de lucru și lampa cu catod de cadmiu, cu circa 15 min, conform instrucțiunilor aparatului.

Se regleaza parametrii de lucru, lungimea de unda de 228,8 nm, curentul de alimentare al lampii, fanta, etc., pentru a se obține punctul zero al aparatului.

Se inlocuiește apa din sifonul aparatului cu metilizobutilcetona, iar cand se lucreaza cu soluții apoase se procedeaza invers.

Se deschide alimentarea cu aer și apoi cea cu acetilena, se aprinde imediat flacara, se regleaza debitul de aer la 500 l/h și de acetilena la 50 l/h, in funcție de luminozitatea flacarii. Se aspira metilizobutilcetona in flacara, dupa care se reduce debitul de acetilena pana ce se obține o flacara oxidanta și stabila.

Se regleaza din nou parametrii aparatului pentru a se obține punctul zero. Dupa aceasta nu se mai oprește aspirarea solventului, deoarece se stinge flacara.sifonul camerei de amestec trebuie sa fie din sticla sau teflon pentru a rezista la sonvenții organici.

Masurarea absorbției

Se aspira in flacara stratul organic al extrctului de cadmiu din soluția probei mineralizate și se inregistreaza absorbția și apoi se aspira metilizobutilcetona.

Se introduc in flacara stratul organic al extractului de cadmiu din soluția probei mineralizate și se inregistreaza absorbanța sau concentrația și apoi se aspira metilizobutilcetona. Se introduc din cand in cand in aparat soluție etalon și se observa daca se obține valoarea absorbanței din curba de etalonare.

Trasarea curbei de etalonare

In patru baloane de 25 cm³ se introduc cate 2 cm³ acid clorhidric soluție diluata 1+1 și volumele de soluție etalon de cadmiu indicate in tabelul urmator

Tabelul 3.3.

Se completeaza cu apa la volum de 22 cm³ și apoi se efectueaza extracția metalelor.

Se aspira in flacara, pe rand, fiecare soluție etalon și se inregistreaza absorbanța sau direct concetrația in funcție de aparatul utilizat.

Cu valorile obțiute se traseaza curba de etalonare, inscriind pe ordonata absorbanțele, iar pe abscisa, concentrațiile in metale grele, in g/cm³. reprezentarea grafica trebuie sa fie o dreapta ce trece prin origine.

Calculul și exprimarea rezultatelor

Calculul de metale, exprimat in miligram, se calculeaza cu formula:

Metale = (mg/kg)

In care:

C concetrația in metale a extractului probei de analizat, in g/cm³

Vvolumul extractului de metale al probei, in cm³ (2,5)

M masa probei luate pentru mineralizare, in g.

Ca rezultat se ia media aritmetica a doua determinari, daca indeplinesc condițiile de repetabilitate.

Repetabilitatea

Diferența dinte rezultatele a doua determinari, efectuate de același operator, din aceeași proba, in același laborator nu trebuie sa depașeasca 10% din media aritmetica a celor doua determinari.

3.2.2. Rezultate și discuții

S-au analizat 10 probe de bere blonda, din comerț, ambalate in cutii metalice. S-a utilizat metoda spectofotometrica de absorbție atomica in flacara pentru determinarea Pb și Sn. Determinarile au fost efectuate in cadrul laboratorului de Chimia Alimentelor din cadrul Direcției Snitar Veterinare și pentru Siguranța Alimentelor Bacau.

Rezultatele determinarilor efectuate sunt sintetizate in tabelul 3.4.

Rezultatele determinarilor la probele de bere analizate

Tabelul 3.4.

Din cele 10 probe analizate in șapte nu s-au detectat prezența celor doua metale grele, in probele 3,9 și 10 plumbul a fost prezent in limitele 0,03 - 0,05 mg/kg, iar in probele 4, 7 și 10 s-a identificat prezența staniului in limitele 1,8 - 6 mg/kg. Aceste limite se incadreaza in cantitatea maxima admisa de Regulamentul CE (al Comisiei Europene) nr.1881/2006.

3.2.3. Concluzii

Starea de sanatate a populației este asigurata daca aceasta consuma alimente sigure, adica alimente care sa nu conțina factori ce produc imbolnavirea. Intre agenții potențiali cancerigeni pentru om in ultimul timp, alaturi de hidrocarburile policiclice aromatice, micotoxine, pesticide au fost incriminate și o serie de metale grele.

Cercetarea nivelului de acumulare a metalelor grele in produsele alimentare reprezinta o necesitate impusa de reglementarile europene privind siguranța alimentelor. Acest obiectiv nu a stat in atenția producatorilor din industria berii, determinarea contaminanților chimici din acest produs nefiind o analiza curenta in unitațile de profil.

In urma determinarilor efectuate pe diferite probe de bere existente pe piața din Bacau s-a constatat ca nu exista contaminare chimica in afara limitelor admise prin legislația in vigoare.

4. Obținerea mustului de bere, intr-o secție de fierbere tip bloc

4.1. Principalele caracteristici ale produsului finit

Mustul de bere

Mustul fiert cu hamei utilizat ca mediu de fermentare este bogat in nutrienti, deoarece contine un spectru larg de zaharuri fermentescibile, de aminoacizi si late substante azotoase simple, substante minerale (inclunzand calciu, magneziu, sodiu, poatsiu, fier, zinc, mangan, cloruri, sulfati carbonati, fosfati), vitamine cum ar fi biotina, acidul pantotenic, inozitolul, tiamina, piridoxina, acidul nicotinic etc.

Compozitia substantei uscate a mustului de bere

Tabelul 4.1.

Compozitia mustului este influentata de temperatura de plamadire. Temperaturile de plamadire mai scazute conduc la musturi mai fermentescibile cu o mai buna atenuare.

Prezenta in must a particulelor in suspensie influenteaza fermentatia in sensul favorizarii formarii drojdiilor dar si al formarii alcoolilor de fuzel si glicerinei.

Prezenta pariculelor in suspensie mai ales cele din trubul la cald influenteaza negativ precesul de floculare si favorizeaza autoliza. Berea tanara obtinuta are un gust de trub, culoare mai inchisa si insusiri de spumare mai reduse. Particulele din trubul la rece intr-o proportie mai redusa se considera ca au o influenta mai pozitiva in ceea ce priveste fermentarea si insusirile senzoriale ale berii finite. pH-ul mustului hameiat este favorabil dezvoltarii drojdiilor iar scaderea lui in timpul fermentatiei pana la valori de 4,35 - 4,65, scadere explicata prin consumul aminoacizilor, formarea de acizi organici ficsi si volatili precum si prin deplasarea efectului tampon al mediului spre zona mai acida, nu influenteaza pH-ul cel;ulei de drojdie, care ramane la 6,0.

4.2. Variante tehnologice de fabricație a mustului de bere

Secțiile de obținere a mustului la noi, se numesc secții de fierbere si se intalnesc 3 tipuri:

Fierberea clasica

Se caracterizeaza prin macinarea uscata a malțului și prin folosirea unor

cazane de cupru de forma rotunda, amplasate pe orizontala, filtrarea plamezii se poate

realiza atat cu ajutorul cazanelor de filtrare cat și cu ajutorul filtrului de plamada (se intalnesc in fabricile mai vechi).

Fierberea tip Bloc

Amplasarea pe verticala sub forma unui bloc zidit, rezulta un spațiu mai redus
și consum scazut de energie, filtrarea plamezii se poate realiza atat cu cazane cat și cu utilizarea filtrului de plamada, acest tip de fierbere se intalnește la fabrica de bere din Bacau.

Fierberea tip HIDRO- AUTOMATIC

Acestui tip de fierbere este catracteristic macinarea umeda și folosirea cazanelor paralelelpipedice dispuse pe verticala. Filtrarea se realizeaza cu ajutorul unui cazan special, intr-un strat mult mai gros decat la cazanele obișnuite.

Procesul tehnologic de obținere a mustului de bere, se controleaza de la un panou central de automatizare și comanda, se utilizeaza și programatoare.

Fierberea mustului diluat, rezultat din amestecarea primului must cu apele de spalare a borhotului are urmatoarele scopuri:

• extractia si transformarea substantelor amare, de aroma si polifenolice din hamei;
• definitivarea compoziției chimice a mustului prin inactivarea enzimelor;
• sterilizarea mustului;
• evaporarea surplusului de apa și atingerea concentrației in extract a mustului specifica sortimentului de bere produs;

• formarea de substanțe reducatoare și de culoare;
• eliminarea unor substanțe cu sulf;
• coagularea unor substanțe cu azot și a complexelor proteine-polifenoli și intensificarea stabilizarii naturale a viitoarei beri.

Hameiul adaugat la fierbere confera mustului un gust amar și o anumita aroma, ca urmare a solubilizarii substanțelor amare și respectiv a uleiurilor eterice. In afara de aceasta hameiul favorizeaza precipitarea proteinelor și asigura o anumita conservabilitate berii finite. Dintre metodele de fierbere care se folosesc in prezent la fabricarea berii se pot enumera:

fierberea convenționala;

fierberea la presiune joasa;

fierberea la presiune ridicata.

Fierberea convenționala. Se realizeaza la presiune atmosferica, pe o durata de 2 ore, in cazanul de fierbere de diferite forme constructive:

o      cazan cu sectiune circulara;

o      cazan cu secțiune dreptunghiulara (instalatii de fierbere Hydro - Automatic sau bloc).

Pentru fierberea mustului se folosesc cazane de fierbere construite din tabla de cupru, oțel sau oțel inoxidabil, avand capacitatea de 8-9 hl/100 kg malț prelucrat. Cuprul prezinta un coeficient de conducție cu 30% mai mare decat oțelul, insa ionii de cupru au acțiune negativa asupra calitații și stabilitații berii.

Pentru a se mari eficiența fierberii se monteaza uneori și serpentine de incalzire in interiorul cazanelor. Folosirea agitatoarelor se recomanda in special la incalzirea mustului, pentru a se evita supraincalzirile locale și inchiderea la culoare.

Pentru recuperarea caldurii vaporilor rezultați de la fierbere, se folosesc recuperatoare speciale (FADUKO), obținandu-se cu ajutorul lor apa calda pentru secția de fierbere.

Fierberea sub presiune. Prin creșterea temperaturii de fierbere, toate reacțiile fizico-chimice in must se desfașoara mai rapid. Efectul temperaturii de peste 100sC conduce la creșterea vitezei de coagulare a proteinelor, dar și la creșterea vitezei reacției Maillard.

Fierberea la presiune joasa se poate realiza in instalații de diferite construcții, care au inchise in construcție suprafețe suplimentare de caldura de tipul fierbatorului interior și al fierbatorului exterior.

Fierberea la presiune ridicata se realizeaza in doua tipuri de instalații:

• instalații de fierbere la presiune ridicata cu destindere in mai multe trepte; in aceasta instalație mustul este incalzit treptat cu vapori din prima treapta de destindere și ulterior, cu abur primar pana la temperatura de 120-122°C. Menținerea la aceasta temperatura variaza intre 4 și 10 minute, dupa calitatea mustului obținut. In ultimul vas de detenta se creeaza un vid de 0,1 bar;
• instalații de fierbere la presiune ridicata cu destindere in doua trepte in care se realizeaza preincalzirea treptata a mustului in trei schimbatoare de caldura pana la 140°C (temperatura corespunzatoare presiunii de 6 bari), temperatura la care mustul este ținut 5 minute. Mustul fiert trece treptat in doua vase de depresiune cu scaderea temperaturii la 120sC si apoi la 100sC. Vaporii rezultați din detenta sunt utilizați la preincalzirea mustului.

Conducerea fierberii mustului cu hamei. La fierberea mustului cu hamei prezinta importanța felul de adaugare a hameiului (hamei natural, pulberi și extracte de hamei). cantitatea adaugata, divizarea acesteia pe portiuni și momentul in care se adauga acestea. Adaugarea hameiului natural la fierberea mustului are dezavantajul unei extracții mai lente a substanțelor amare cat și a unor pierderi mai ridicate in substanțe amare in borhotul de hamei (in medie 10%).

La adaugarea pulberilor și extractelor de hamei trebuie sa se țina seama in primul rand de raportul de inlocuire fața de hameiul natural și in al doilea rand de procentul de economisire a substanțelor amare. Astfel, de exemplu, la folosirea pulberilor de hamei procentul de economisire este de 10-15%, iar in cazul extractelor de hamei 20-25%. Hameiul se poate adauga la fierbere in 1, 2, 3 sau chiar mai multe porțiuni, primele servind pentru amareala, iar ultimele in special pentru aroma. Pe baza cercetarilor din ultimii ani s-a simplificat mult modul de adaugare a hameiului, preferandu-se adaosul in doua porțiuni:

circa 80% la inceputul fierberii pentru amareala (hamei sau extract);

circa 20% (min. 50g/hl) cu 10-30 minute inainte de sfarșitul fierberii pentru aroma, sau chiar o mica porțiune de 20-50 g/hl in separatorul de hamei.

Cantitatea de hamei adaugata la fierbere se stabilește avand in vedere urmatoarele:

conținutul de substanțe amare al hameiului natural sau a produselor din hamei;

conținutul in substanțe amare al berii finite;

pierderile in substanțe amare și respectiv randamentele in substanțe amare de la must
la berea finita;

rezultatele degustarii pe baza carora sa se faca eventual corecții.

Referitor la amareala berii finite trebuie aratat in primul rand faptul ca berile blonde se hameiaza mai intens decat cele brune, la care predomina aroma specifica de malț. La berile blende de culoare foarte deschisa ca și la cele cu tarie alcoolica mai mare se folosește de asemenea o cantitate mai mare de hamei decat la cele cu extract primitiv mai scazut.

4.3. Alegerea variantei optime

Secțiile de obținere a mustului la noi se numesc secții de fierbere, intalnindu-se trei tipuri: fierberea clasica, fierberea tip bloc, si fierberea de tip HIDRO - AUTOMATIC.

Caracteristic la fierberea tip bloc este amplasarea pe verticala sub forma unui bloc zidit a tuturor utilajeior folosite pentru obținerea mustului de bere, avantajul este ca vom avea spațiu mai redus, in comparație cu fierberea clasica unde utilajele sunt amplasate pe orizontala.

La acest tip de fierbere; tip bloc, vom avea un consum scazut de energie. Filtrarea plamezii se poate realiza cu tipuri de cazane, cu incalzirea mustului in interior, avantajele acestor tipuri de cazane sunt:

reducerea duratei de fierbere cu 20-30%, se asigura o imbunatațire a pricipiilor amare din hamei;

proteinele coagulate sunt complet precipitate;

circulația mustului este mai bine controlata;

se poate utiliza abur de joasa presiune (0,3 bar);

rata evaporarii și temperatura pot fi ușor modificate;

prin scaderea presiunii in cazan se indeparteaza mai bine substanțele mirositoare nedorite (compușii volatili cu sulf);

se realizeaza și o scadere a pH-ului, o culoare mai deschisa a mustului și un gust mai curat, iar stabiliatea aromei este imbunatațita.

4.3.1. Schema tehnologica de obținere a mustului de bere

Descrierea procedeului adoptat

4.4.1. Caracteristicile materiilor prime

Maltul si rolul lui in industria berii

Malțul, considerat conform unei vechi zicale sufletul berii, este materia prima de baza la folosirea berii. Malțul este produs prin germinarea cerealelor, proces, in urma caruia rezulta malțul verde care, dupa uscare și polizare, este transformat in malț uscat. La fabricarea berii se folosește in general malț din orz - orzoaica, insa exista țari in care se flosesc pentru acest scop numai malț din grau, sorg sau manioc.

Procesele de baza la fabricarea malțului in decursul timpului au ramas aceleași, evoluția din domeniile tehnologic, tehnic și știintific permitand scurtarea ciclurilor de producție și asigurarea unei calitați constante a malțului obținut. Principalul scop al malțificarii este acumularea enzimelor și hidroliza parțiala a substanțelor macromoleculare din bob.[ Stroia - Factorii care determina calitatea malțului]

Berea, asa cum este ea cunoscuta in zilele noastre, nu poate fi produsa fara orz - orzoaica. Toate incercarile de reconstituire artificiala a mustului, pornind de la ingredientele recunoscute, urmata apoi de fermentarea alcoolica folosind drojdiile, au condus la obținerea unei bauturi net difetite de bere. Chiar și atunci cand la obținerea berii se folosesc și alte materii prime in afara malțului de orz - orzoaica, așa cum ar fi de exemplu cerealele nemalțificate, alte materii prime amilazice sau zaharoase, este necesar ca malțul din orz - orzoaica sa reprezinte cel putin 50% din totalul materiilor prime formatoare de extract.

Un malț de buna calitate permite desfașurarea rapida și uniforma a ansamblului de operații ale procesului tehnologic de obținere a berii, fara a interveni in mod expres, ci numai in mod natural, pentru a oferi consumatorului o bere cu gust placut, cu stabilitate organoleptica și coloidala optima. Problemele care apar pe parcursul procesului tehnologic de fabricare a berii in fazele sale cruciale, așa cum sunt:

filtrarea mustului din plamada zaharificata,

limpezirea mustului și viteza de filtrare, se datoresc in primul rand calitații defectuase a malțului prelucrat.

Pentru fabricarea berii, se folosesc urmatoarele tipuri de malț:

Malț blond;

Malț brun;

Malțuri speciale;

Malțul blond reprezinta materia prima de baza pentru fabricarea berii. Malțul brun și malțurile speciale sunt utilizate ca adaos alaturi de malțul blond pentru a conferi berii brune sau berii speciale gustul și aroma caracteristica.

- amilaza din malț joaca rolul cel mai important in hidroliza amidonului, un deficit de - amilaza producand o intarziere mai mare a hidrolizei, decat deficitul de β - amilaza. Activitatea α - amilazica a malțului uscat este de circa 50 de unitați ASBC, o unitate ASBC reprezentand cantitatea de amidon dextrinizat de catre un gram de malt in timp de o ora, la 20°C, in prezența unui exces de α - amilaza. O activitate - amilazica ridicata duce la obținerea unor musturi caracterizate printr-o fermentare rapida, astfel incat acest indice este luat tot mai mult in considerare pentru aprecierea calitații malțului.

Activitatea diastazica reprezinta activitatea β - amilazica din malț, care alaturi de activitatea α - amilazica, constituie un caracter analitic al malțului, știut fiind faptul ca un malț cu un echipament enzimatic optim poate conduce la obținerea unei beri de calitate superioara, chiar in condițiile unei slabe dezagregari mecanice.

- amilaza, a carei activitate se determina dupa metoda Windisch - kolbach, in care un grad WK reprezinta cantitatea de maltoza formata, sub acțiunea unui extract din 100 g malț asupra unei soluții de amidon 2%, in timp de 30 de minute la 20sC, prezinta o foarte buna corelație cu fermentația. Malțurile cu activitatea - amilazica ridicata asigura obținerea unor musturi cu o buna fermentare. Deoarece condițiile de lucru folosite la determinarea capacitații amilolitice (pH = 4,3 și temperatura de 20°C) nu corespund celor din practica, este posibil ca un malț cu o activitate β - amilazica scazuta sa se comporte mai bine la zaharificarea plamezii in fabrica și invers.

De astfel, intre activitatea , - amilazei si cea a - amilazei nu se poate stabili o paralela, malțurile cu activitatea - amilazica ridicata putand fi deficitare in α - amilaza, explicație data de faptul ca in orz avem deja activitate β - amilazica. Capacitatea amilolitica a malțului blond este de 150 - 300 WK. Intrucat, la determinarea capacitații amilolitice este cuprinsa și activitatea - amilazei, unii autori recomanda calculul activitații β - amilazei cu ajutorul formulei.

In scopul obținerii unui malț cu activitate β - amilazica ridicata, se recomanda folosirea unui orz cu un conținut ceva mai ridicat de proteine, cu boabe mai mici, un grad de inmuiere și o aerare corespunzatoare care sa asigure o buna germinare, conducerea acesteia la temperatura de 15°C, precum și reducerea temperaturii finale de uscare.

Tehnologia de fabricare a malțurilor speciale este diferita de tehnologica clasica de inmuiere, germinare și uscare. Dintre malțurile speciale din orz - orzoaica pentru bere cele mai cunoscute sunt urmatoarele :

Maltul caramel - este utilizat pentru a accentua aroma de malț, precum și pentru culoarea berii. Datorita conținutului ridicat de compuși reducatori, malțul caramel imbunatațește stabilitatea berii. Malțul caramel se adauga in proporție de 10 - 15% din cantitatea de malț utilizata la fabricarea berii brune;

Maltul torefiat - este un malț de culoare foarte inchisa, folosit la obținerea berii speciale. Conține cantitați mari de substanțe reducatoare, contribuind la crestrea stabilitații berii. Doza optima este de 1 - 4% din cantitatea de malț folosita pentru obținerea berii brune speciale;

Maltul acid - este utilizat in scopul reducerii valorilor de pH ale apei de plamadire și pentru neutralizarea duritații temporare a apei. Malțul acid se utilizeaza in proporție de 2 - 10% din cantitatea de malț folosita in procesul tehnologic;

Maltul melanoidinic - se utilizeaza in scopul intensificarii culorii și aromei berii, procentul recomandat fiind de 10% din cantitatea de malț utilizata ;

Malturile colorate - sunt utilizate in proportie de 2% din cantitatea totala de malț utlizata in procesul tehnologic pentru obținerea unor sortimente de bere bruna de culoare foarte inchisa;

Malturile ascutite - sunt folosite in scopul imbunatațirii stabilitații spumei, adaosul recomandat fiind de 10 -20% din cantitatea totala de malț uitlizata in procesul tehnologic de obținere a unor sortimente de bere.

Compozitia chimica si indicatorii

de calitate a maltului

Compoziția chimica a malțului depinde in cea mai mare masura de compoziția chimica a orzului - orzoaicei din care se fabrica aceasta, precum și modul in care a fost condus procesul tehnologic de malțificare, inclusiv utilaje de malțificare. Diferențele dintre datele prezentate de unii autori, referitoare la compoziția chimica a orzului -orzoaicei și malțului respectiv, deriva din faptul ca au fost luate in considerare influiențele datorate urmatorilor factori :[Stroia - Factorii care determina calitatea maltului]

1. soi;
2. sol;
3. condiții pedoclimatice;
4. agrotehnica și tehnologie;
5. utilajul de malțificare utilizat.

Compozitia chimica a maltului

Tabelul 4.2.

Compozitia maltului la substanta uscata este in medie urmatoarea : amidon 58 % ; zahar reducator 4 % ; zaharoza 5 % ; pentozani solubili 1 % ; pentozani si hexozani insolubili 9 % ; celuloza 6 % ; substante azotoase 24 % ; grasimi 2,5 % ; substante minerale 2,5 %.

Maltul mai contine mici cantitati de coloranti, substante tanante, substante amare.

Dintre enzime se gasesc in malt : amilofosfataza, amilaza, amilaza, proteinaza, peptidaza, citaza, fitaza, catalaza, peroxidaza.

Vitamina C care se formeaza in timpul germinarii nu se gaseste in malt fiind distrusa in timpul uscarii. Factorul principal pentru calitatea maltului este continutul sau in enzime. Calitatea maltului se apreciaza prin caracteristicile fizico-chimice constante cu ocazia analizei de laborator.

Compoziția chimica a malțului depinde in cea mai mare masura de compoziția chimica a orzului - orzoaicei din care se fabrica aceasta precum și de modul in care a fost condus procesul de malțificare.

Malțul este apreciat pe baza unor metode oficiale de analiza elaborate de organizarii ca European Brewing Convection și American Societz of Brewing Chemists sau Institute of Brewing.

Criteriile analitice recomnadate de EBC convextion si datele analitice corespunzatoare acestora sunt prezentate in tabelul urmator:

Criteriile analitice recomandate de EBC pentru malt

Tabelul 4.3.

Inlocuitorii malțului

In multe țari malțul este inlocuit prțial cu cereale nemalțificate sau cu zahar, ceea ce aduce o serie de avantaje, dintre care se pot mentiona urmatoarele:

C    Se produc cheltuieli aferente malțificarii;

C    Dispar pierderile in amidon care intervin in mod normal la malțificare;

C    Se pot utiliza la obținerea berii sarje ce au o energie slaba de germinare și nu se pot malțifica;

C    Are loc o crestere a randamentului fierberii atunci cand se prelucreaza cereale nemalțificate cu un extract superior malțului;

C    Se imbunatațește uneori culoare, plinatatea și spumarea berii obișnuite.

In mod obișnuit se pot inlocui 20-30% din cantitatea de malț cu cereale nemalțificate.

Peste procentul de inlocuire mai sus mentionat transformarile enzimatice care au loc la brasaj nu se desfașoara normal, rezultand musturi deficitare in aminoacizi, inrautațindu-se fermentația și calitatea berii obișnuite. Datorita descompunerii insuficiente a proteinelor, musturile astfel obținute contin cantitați mari de fracțiuni proteice macromoleculare, inrautațindu-se gustul și stabilitatea coloidala a berii.

La stabilirea procentului de cereale nemalțificate, se are in vedere desfașurarea normala a zaharificarii și filtrarii plamezii, a fermentației și limpezirii berii cat și asigurarea unei calitați corespunzatoare berii finite, in special in ceea ce privește gradul de fermentare, gustul, spuma și stabilitatea coloidala.

Cei mai utilizați inlocuitori sunt: porumbul, orezul și orzul.

Porumbul

Este folosit ca inlocuitor parțial al malțului, el prezentand in comparație cu alte cereale avantajul ca se produce in cantitate mare și are un conținut mai ridicat in amidon.

Compoziția chimica a porumbului este :

Umiditate . . . . . . . . .13,5%

Substanțe fara azot . . .. . . 67,9%

Substanțe proteice . . . .. . .9,6%

Substanțe grase . . . .. . . .5,1%

Celuloza bruta . . . . . . .2,4%

Substanțe minerale . . .. . . 1,5%

Porumbul se poate folosi la brasaj sub forma de faina, grișuri, amidon din porumb cat și alte deseuri care rezulta de la obținerea malaiului. Prin adaus de porumb in procent de maxim 30% se obține berea cu o buna plinatate și un gust dulceag.

In cazul utilizarii unui malț cu o activitate enzimatica ridicata procentul de porumb poate ajunge chiar la 40% fara sa fie necesare enzimele microbiene.

Orzul nemalțificat

Prin folosirea orzului nemalțificat la brasaj rezulta beri cu o spumare mai buna, datorita conținutului mai ridicat de -glucani proveniți orzul nemalțificat. Cantitatea de orz la brasaj este in procent de pana la 20%, uneori chiar mai mult.

La proporții mai ridicate de inlocuire a malțului cu orz apar dificultați la filtrarea plamezii, la fermentare, la limpezire și la filtrarea berii finite. Pentru a se evita aceste neajunsuri și a se mari procentul de orz nemaltificat se recomanda folosirea de preparate enzimatice microbiene cu activitate complexa.

4.4.1.2. Hameiul - materie prima specifica in industria berii

v    Pudrele din hamei

In aceasta grupa sunt incluse produsele obținute pe cale mecanica, motivația realizarii aceslor produse fiind o mai buna utilizare a produselor amare din hamei cand aceasta este utilizat sub forma macinata. In aceasta direcție, experimentele au aratat ca la fierberea mustului cu conuri de hamei se pierd aproximativ 50% din α - acizii amari conținuți de conuri, cele mai mari pierderi avand loc in primele 15-20 minute de fierbere ca urmare a reacției α - acizilor sau izodegradarii oxidative ce o sufera α - acizii amari inainte de formarea izo - α - acizilor mai solubili sau reținerii lor in borhotul de hamei.

Pentru utlizarea hameiului sub forma macinata se marește considerabil suprafața de extracție a - acizilor amari. Pentu creșterea suprafeței de extracție unele preparate din hamei se pot amesteca cu diferite materiale granulare.

Pudrele normale

Aceste produse din hamei nu difera din punct de vedere al compoziției și raportului dintre componenetele chimice, de hameiul din conuri. Pudrele se obțin prin macinarea conurilor din hamei in condițiile in care componentele valoroase nu sufera modificari. Pudrele sunt ambalate in ambalaje din folie de aluminiu, etanșe sub atmosfera de gaz inert, ceea ce le confera o stabilitate de mai mulți ani cu asigurarea unor economii de pastrare de 13-20%.

Pudrele imbogațite sau concentrate

Sunt produse obținute prin macinarea hameiului cu eliminarea mai mult sau mai putin avansata a parților de balast. In acest mod se obțin produse cu diferite grade de concentrare a substanțelor amare din hamei. Gradul de concentrare optim se slabilește ținand seama de costul preparatelor și de performanțele pe care trebuie sa le atinga la fabricarea berii.

Schema tehnologica de obținere a pudrelor

imbogațite de hamei

Hameiul presat

in baloturi

Destramare

baloturi

Uscare pana la

6% umiditate

Separare corpuri

straine

Transport

pneumatic

Racire la -

35sC - 45sC

Separare in

ciclon la - 35sC

Pudra imbogațita cu

0,2% α - acizi amari

Deșeuri de hamei cu

0,2% α - acizi amari

Ambalare și

depozitare

Acestea sunt produse din hamei, obținute prin comprimarea pudrelor de hamei normale sau concentrate din hamei, cu reducerea volumului fața de hameiul conuri de 1:20, ceea ce atrage dupa sine o serie de avantaje. Sunt comercializate urmatoarele tipuri de pelleti:

Pelleti normali sau tip 90, obținuți din conuri de hamei integrate in care se regasește 90% din greutatea hameiului prelucrat;

Pelleti imbogațiti sau tip 45 care reprezinta 45% din greutatea hameiului conuri prelucrate;

Pelleti izomerizati.

Principalele etape ale fabricarii pelletilor normali și concentrați sunt aratate in urmatoarea figura:

Schema tehnologica de obținere a pelleților din

conuri de hamei

Conuri de

hamei

Uscare cu aer cald de la 10 -

15% umiditatea de 7 - 9%

Macinare in mori cu Macinare in mori cu

ciocanele la - 35sC ciocanele la - 35sC

Cernere

Pudra 1- 5 Pudra < 0,3

mm mm

Amestecare

Comprimare la

42 - 52sC

Racire

Ambalare sub vid

Pelleți Pelleți

standard 90 standard 45

v    Extracte de hamei

Termenul de "extracte de hamei" inseamna preparate obținute prin extracția hameiului cu solvenți fara modificarea - acizilor amari. Pentru extracție se folosesc solvenți care dizolva atat rașinile hameiului cat și uleiul esențial.

Pentru extracție, in prezent se folosesc doi solvenți și anume: alcoolul etilic de fermentație și CO.

Extracte obținute cu etanol

Etanolul, solvent de extracție pentru hamei, prezinta urmatoarele dezavantaje:

D    Are un grad de inflamabilitate relativ ridicat;

D    Este miscibil cu apa;

D    Necesita temperaturi de evacuare relativ ridicate;

D    Necesita instalație de rectificare pentru a fi adus la concentrația de 90% necesara pentru extracția hameiului;

D    Alcoolul etilic extrage din hamei pe langa α - acizii amari și polifenoli precum și uleiurile eterice in soluția hidroalcoolica 90%;

D    Extracția cu etanol necesita un amplasament mai izolat al instalației care trebuie sa fie prevazuta cu instalație electrica, sistem de ventilație.

v    Produse de aroma din hamei

Cele mai importante produse de aroma sunt emulsiile din ulei de hamei și extractele uleioase.

Emulsiile din ulei de hamei pot avea o concentrație de 1000 - 2000 mg substanțe de aroma/l emulsie și care sunt adaugate in bere in proporție de 1:1000 pana la 1:4000, pentru a asigura o concentrație de ulei esențial in bere de 0,5 - 2mg/l.

Extracte uleioase se obțin din hamei cu CO₂ supercritic la presiune mai mica de 120 bari, rașinile fiind solubile la presiuni ale CO₂ supercritic ce depasesc 150 bari.

Apa

Are o importanta, in special in industria berii, unde apa este mediul in care decurg aproape toate operatiile legate de fabricare. [www.hydrop.pub.ro/pu5.pdf]

Cele mai renumite si mai tipice beri fabricate in lume isi datoreaza caracteristicile, indeosebi calitatilor apelor cu care sunt obtinute. Astfel: berea de Pilsen este obtinuta cu o apa cu duritate foarte mica; berile brune de München, Dublin sau Londra se obtin cu ape ce au un continut ridicat in bicarbonati de Ca si putini sulfati; berea de Dortmund, puternic aromata, este obtinuta cu o apa cu duritate mare continind indeosebi sulfati si cloruri, in timp ce berile amare de Burton se obtin cu ape cu continut mare in sulfat de calciu.

Compozitia chimica a apei are o importanta deosebita, depinzind mult de natura si starea geologica a straturilor strabatute de apa de precipitatie care dizolva din acestea sarurile cu care se incarca. Apa naturala are un continut normal de saruri, de cca. 500 mg/l, cu care contribuie la sarurile minerale din bere. Deoarece cantitatea de saruri este mica, apa reprezinta o solutie foarte diluata in care sarurile se gasesc sub forma disociata de ioni.

Cei mai importanti ioni din apa naturala sunt: cationii (H⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺) si anionii (OH^-, Cl^-, HCO₃^-, CO₃^2-, NO₃^-, NO₂^-, SO₄^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-.

Pentru fabricarea berii cei mai importanti dintre acestia sunt ionul bicarbonic HCO₃^- si ionii de Ca²⁺ si Mg²⁺. Ionii de NH₄⁺, PO₄^3- si NO₂^- in apa denota poluarea cu ape menajere. Apa contine si mici cantitati de substante organice fara o importanta tehnologica, dar care in cantitati mai mari pot influenta negativ gustul berii. Apa contine in ea, dizolvat, CO₂ liber, care mentine in solutie bicarbonati de Ca si Mg, cu care este in echilibru.

Apele sunt caracterizate din punct de vedere tehnic prin duritatea lor. Aceasta este data de sarurile de Ca si Mg existente in ea. Continutul acestor saruri se exprima in grade de duritate. Un grad de duritate corespunde la 1 g oxid de calciu pentru 1 hl de apa (1^ogerman) sau 1 g carbonat de Ca la 1 hl apa (1^o francez).

Exista duritate temporara si duritate permanenta. Duritatea temporara este data de bicarbonatii de Ca si Mg. Prin fierbere, bicarbonatii se transforma in carbonati insolubili sau greu solubili :

Ca (HCO₃)₂  CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Deci prin fierbere se indeparteaza duritatea temporara iar apa devine mai putin dura. Alte saruri (de Ca, Mg, sulfatii, clorurile, nitratii), in timpul fierberii ramin in solutie. Acestea constituie duritatea permanenta a apei. Suma celor doua duritati (temporara si permanenta) formeaza duritatea totala.

Din punct de vedere al duritatii totale exista urmatoarea clasificare a apelor:

intre 0 - 4^o - ape foarte moi

intre 5 - 8^o - ape moi

intre 9 - 12^o ape de duritate mijlocie

intre 13 - 18^o ape dure

intre 19 - 30^o ape foarte dure

Apele cu continut mai mare in bicarbonati de Ca si Mg sunt corespunzatoare pentru sorturile de bere, de culoare inchisa si cu o amaraciune slaba. Pentru sorturile de bere de culoare deschisa si cu amaraciune specifica de hamei sunt recomandate apele moi.

Corectarea apelor in fabricile de bere se realizeaza prin: adaugare de ghips, fierbere, adaugare de var stins, adaugare de barita si saruri de bariu, filtrare cu permutiti. Aceasta metoda se bazeaza pe schimbul ionului de Na cu ionii de Ca si Mg, in timpul filtrarii, in filtre speciale cu permutiti naturali si artificiali. 

Consumul de apa pentru obtinerea unui hectolitru de bere variaza intre 8,5 - 13,5 hl, in functie de marimea fabricii, inyestrarea tehnica, tehnologia utilizata si gradul de reutilizare al apei. Apa utilizata ca materie prima trebuie sa indeplineasca anumite cerinte, reglementate prin standarde de calitate. Cele mai renumite si mai tipice beri fabricate in lume isi datoreaza caracteristicile indeosebi calitatilor apelor cu care sunt obtinute.

In tabelul urmator se prezinta indicatorii de calitate ai apei folosite pentru producerea unor sortimente de bere si necesarul de apa pentru producerea maltului si berii.

Indicatorii de calitate si necesarul de apa

pentru producerea maltului si a berii

Tabelul 4.4.

Tabelul 4.5.

In functie de duritatea totala, apele se pot incadra in:

• Domeniul 1 de duritate, ape moi cu pana la 7⁰d;
• Domeniul 2 de duritate, ape cu duritate medie, cu 7 - 14⁰d;
• Domeniul 3 de duritate, ape dure, cu 14 - 21,3⁰d;
• Domeniul 4 de duritate, ape foarte dure cu peste 21,3⁰d.

Pentru caracterizarea unei ape folosite la fabricarea berii trenuie sa se mai cunoasca si duritatea temporara, care repreyinta duritatea data de bicarbonatti si carbonati de calciu si magneziu. Diferenta dintre duritatea totala si cea temporara este duritatea permanenta, data de sarurile de calciu si magneziu cu ionii sulfat, clor, azotic.

Compozitia apei influenteaza pH-ul plamezii, mustului si a berii, ionii si sarurile din apa, la plamadire, pot sa manifeste doua tendinte si anume:

cresterea aciditatii - la scaderea pH-ului contribuie ionii de Ca²⁺ si Mg²⁺ si sarurile de calciu si magneziu cu acizii minerali tari (sulfuric, clorhidric, azotic);

scaderea aciditatii - la cresterea pH-ului contribuie bicarbonatii de calciu magneziu si carbonatii si bicarbonatii alcalini

Alcalinitatea totala a unei ape este data de concentratia in bicarbonati. Alcalinitatea remanenta reprezinta acea parte a alcalinitatii totale care nu este compensata prin actiunea ionilor de calciu si magneziu. Dupa Kolbach, o apa de brasaj este cel mai bine caracterizata de alcalinitatea remanenta:

Alcalinitatea remanenta =

Asupra calitatii berii au influenta si alti ioni prezenti in apa:

ionii sulfat in cantitate de peste 400mg/l, care dau berii un gust uscat si amareala intensa nespecifica;

clorurile in concentratii de pana la 200mg/l, care dau berii un gust dulceag mai plin;

fierul si magneziu in concentrtii de peste 1 mg/l, care influienteaza negativ activitatea drojdiei, culoarea si finetea gudtului berii;

silicatii la concentrtii mari influienteaza negativ activitatea drojdiei. Actiune toxica asupra drojdiei o au in concentrtii mari, cuprul, plumbul si staniul;

nitratii la concentratii de peste 40mg/l, care inhiba activitatea drojdiei.

Tratarea apei utilizate la fabricarea mustului

Tratarea apei depinde de cerințele specifice de calitate și consta in:

o      corectarea duritații apei (prin decarbonatarea sau demineralizarea prin folosirea schimbatorilor de ioni);

o      indepartarea unor ioni cu actiune negativa, aceasta se refera la indepartarea nitraților, indepartarea fierului cand se afla in concentrații de peste 1mg/l

o      purificarea microbilogica. Se poate face prin clorinare (cu clor sau dioxid de clor), ozonizare, tratare cu radiații UV. In cazul clorinarii cantitatea de clor rezidual trebuie sa fie foarte scazuta deoarece la concentrați de 1μg/l da reacții cu fenolii din apa formand clorfenolii, substanțe care la concentrații de peste 0,015 μg/l dau un gust de medicament berii la a carei fabricație s-a utilizat apa.

Decarbonatarea sau demineralizarea apei cu schimbatori de ioni

Schimbatorii de ioni utilizați pot fi produse naturale (zeoliti) sau sintetice (permutiți de ioni organici) și sunt substanțe care pot schimba constituția lor cu alti ioni cu aceeași sarcina electrica dintr-o soluție cu care vin in contact. Cei mai utilizați schimbatori de ioni sunt schimbatorii sintetici organici, insolubili in apa fara gust și miros de tipul rașinilor epoxidice de condensare, rașini poliacrilice care au in grupa lor grupe funcționale ci ioni incarcați pozitiv sau negativ pe care pot sa-i schimbe cu o cantitate echivalenta de ioni cu aceeasi sarcina.

Bicarbonatul de sodiu in apa pentru bere

Acesta trebuie sa fie conținut in apa pentru bere in cantitate de 18 mg/l

Carbonatul de hidrogen in apa pentru bere, mai mic de 13,2 mg/l poate fi atins in mod practic la orice procedeu de tratare a apei, daca procedeul de fierbere și condiționarea apei cu var, CaCl₂ sau CaSO₄ este luat in considerație.

Contaminarea cu germeni in apa pentru bere

Exista pericolul de contaminare cu germeni, printr-o simpla lipsa de control asupra cresterii diferenței de presiune și control bacteriologic de curațare.

Influența compoziției apei și a metodelor de tratare asupra culorii berii

Culoarea reprezinta una din insușirile senzoriale cele mai importante ale berii, care determina in mare masura tipul de bere.

Mulțimea de factori care condiționeaza obținerea de beri de culoare deschisa, apar incepand de la calitatea maltului și compoziția apei de plamadire și terminand cu condițiile de pastrare a apei finite.

Apa prin conținutul ei, este implicata in urrnatoarele tipuri de reacții:

v    reacții cu substanțe solubile din malț, in special cu fosfati, care conduc la modificari de pH, cu mare influența asupra activitații enzimelor și a substanțelor utile din hamei;

v    Reacții prin care sunt influențate culoarea, gustul, spuma și stabilitatea
coloidala a berii

v    Influența ionilor din apa asupra culorii mustului și a berii se manifesta in
doua moduri:

direct prin modificarea pH-ului plamezii și a mustului ( Ca²⁺.
Mg²⁺, HCO^-₃, S0₄^2-):

direct ( Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺).

v    Pentru obținerea berilor de culoare deschisa se recomanda folosirea la brasaj a unei ape cu alcalinitatea reziduala scazuta (sub 5° germane) sau chiar negativa, corespunzatoare unui raport intre duritatea temporara și cea permanenta de 1:2,5 sau 1:3,5 care prezinta o acțiune evidenta de scadere a pH-ului plamezii, cu influența favorabila asupra activitații enzimelor la brasaj. Ca urmare rezulta o serie de avantaje tehnologice in ceea ce privește calitatea produsului finit:

C      Se obțin culori mai deschise ale mustului și a berii;

C      Se obțin randamente mai mari la fierbere ca urmare a unei degradari
mai intense a amidonului, proteinelor și a altor substanțe
macromoleculare; s-a constatat ca o scadere a pH-ului la brasaj produce
creșterea randamentului fierberii cu circa 0,2 - 0,3%;

C      Scade intr-o oarecare masura gradul de utilizare a substanțelor amare,
insa se obțin beri cu o amareala mai fina;

C      Se imbunatațește stabilitatea spumei și stabilitatea biologica a berii;

Ca valori normale ale pH-ului primului must și a mustului fiert cu hamei se pot indica 5,7 și respectiv 5,5 iar ca valori optime 5,5, respectiv 5,2 aceasta ducand la o bere finita cu un pH de 4,2 - 4.4.

pH-urile scazute ale mustului favorizeaza solubilitatea coloidala a substanțelor amare din hamei, obținandu-se beri cu o amareala fina.

4.4.1.4. Preparate enzimatice

Preparatele enzimatice exogene de origine microbiana se folosesc in procesul tehnologic de fabricare a berii in diferite faze tenologice și anume:

La operația de plamadire - zaharificare, in cazul utilizarii unui procent ridicat de cereale nemalțificate se folosesc preparate enzimatice pentru lichefiere ce conțin enzime amilolitice, - glucanaza, peptidaze, celulaze care hidrolizeaza substanțele macromoleculare, insolubile, prezente in plamezi, substanțe cu molecula mai mica, solubile;

La fermentarea primara a mustului de bere ce utilizeaza preparate enzimatice amilolitice in scopul hidrolizei urmelor de amidon din must pentru creșterea gradului de fermentare și pentru imbunatațirea filtrabilitații berii:

La fermentarea secundara și la maturarea berii se utilizeaza preparatele enzimatice pentru:

Indepartarea proteinelor care ar produce in berea finita, trubul coloidal. papaina, care se adauga in tancul de fermentare secundara in timpul maturarii berii cand pH-ul este mic, favorabil activitații enzimei, de regula cu 10 - 14 zile inainte de filtrare. Doza de preparat comercial utilizata este de 2 - 10 g/hl;

Indepartarea de compuși fenolici prin folosirea de polifenoloxidaza;

Indepartarea oxigenului. Oxigenul dizolvat in bere poate sa modifice caracteristicile senzoriale ale acesteia, prin reacții de oxidare. Pentru indepartarea acestuia se poate utiliza preparatul enzimatic glucoxidazacatalaza de origine fungica.

4.4.2. Obținerea mustului de bere

Obținerea mustului de bere din malț se imparte in urmatoarele faze principale:

• Marunțirea materiilor prime (malț și cereale nemalțificate);
• Obținerea extractului prin plamadire - zaharificare;
• Separarea acestuia de substanțe insolubile prin filtrarea mustului;
• Fierberea mustului cu hamei
• Racirea și limpezirea mustului fiert.

Schemele tehnologice de obținere a mustului de bere cuprind ca operație de inceput recepția și depozitarea materiilor prime și auxiliare ce intra in fabricație. Astfel vom avea:

Recepția și depozitarea malțului:

Recepția și depozitarea malțului reprezinta oprerații premergatoare procesului tehnologic propri-zis, care asigura gestionarea corespunzatoare a acestuia atat din punct de vedere calitativ cat și cantitativ.

Malțul este transportat de la funizor cu mijloace auto sau vagoane de cale ferata pana la locul de prelucrare, fiind ambalat in saci de iuta de 50 kg sau in vrac. Atunci cand fabrica de bere este dotata și cu fabrica de malț, transportul acestuia se face pneumatic.

Recepția malțului se face pe baza unui buletin de analiza emis de furnizor și verificat in laboratorul beneficiarului.

In timpul depozitarii trebuie urmarita mentinerea temperaturii de 15 - 20sC și evitarea infiltrațiilor de apa, malțul fiind foarte higroscopic, ceea ce ingreuneaza operația de macinare.

Recepția și depozitarea hameiului

Aceste doua operații asigura gestionarea din punct de vedere cantitativ si calitativ.

Hameiul este furnizat sub forma de conuri uscate și presate, ambalate in baloturi cu diametrul de 0,65 - 0,7 m și lungi de 1,2 m. Volumul unui balot este de 1,6 m³ iar greutatea de 120-200kg.

Pentru recepție se iau probe dintr-un anumit numar de baloturi, circa 200g pentru fiecare balot ales. Mostrele recoltate din fiecare balot se amesteca bine și se reține o proba medie de circa 600g de hamei. Numarul de baloturi din care se recolteaza probele este funcție de numarul total de baloturi.

Depozitarea hameiului se va face intr-o incapere uscata la temperatura de 2 - 4sC.

In aceste condiții hameiul iși pastreaza insușirile timp de 12 luni.

4.4.2.1. Macinarea maltului

Macinarea malțului realizeaza reducerea dimensiunilor materialului de strat și o clasare pe dimensiuni a particulelor, obținute prin cernere. Tehnica de macinare adoptata depinde de metoda de plamadire și de metoda de filtrare a plamezii dupa brasaj.

Din punct de vedere tehnologic, macinarea malțului va influența:

Extractia si randamentul in extract la plamadire intr-un timp optim;

Durata de brasaj si viteza de filtrare a plamezii;

Claritatea mustului primitiv și a celui secundar;

Stabilitatea aromei mustului și respectiv a berii;

Intre un randament mare in extract și viteza de filtrare optima exista o serie de contraindicații, in sensul ca la o macinare fina, desi extracția substanțelor utile este mai ușoara, se faciliteaza și extragerea compușilor nedoriți cum ar fi - glucanii, pentozanii, fenolii și lipidele, care cauzeaza urmatoarele neajunsuri in must și in bere:

v           Creșterea vascozitații mustului ( - glucanii și pentozanii);

v           Dificultați in filtrarea mustului și berii ( - glucanii și pentozanii);

v           Scaderea stabilitații coloidale și a duratei de pastrare a berii ( - glucanii, pentozanii și polifenoli);

v           Stabilitate mai redusa a aromei (polifenoli și lipide).

O macinare care conduce la grișuri fine și la faina asigura o plamada care se lichefiaza și se zaharifica bine, mustul avand un conținut ridicat de extract și un grad de fermentare mare, dar plamada se filtreaza greu atunci cand aceasta oprerație se face la cazan.

O macinare care conduce la grișuri mari nu asigura o lichefiere - zaharificare buna a plamezii; randamentul in extract al mustului este redus, mustul este greu fermentescibil, dar plamada se filtreaza ușor la cazan.

Felul macinișului determina și volumul borhotului și structura acestuia, respectiv inalțimea borhotului in cazan, ceea ce condiționeaza de asemenea, filtrarea la cazan a plamezii.

Un maciniș mai grosier, conduce la un borhot mai voluminous, cu o structura mai afnata, care favorizeaza filtrarea la cazan, in timp ce un maciniș fin, conduce la un borhot mai putin voluminous, mai compact care ingreuneaza mult filtarea la cazan.

Prin urmare la alegerea procedeului de macinare trebuie sa se aiba in vedere:

marimea și uniformitatea boabelor de malț;

modificarile care au loc la malțificare (intensitatea lor);

umiditatea malțului supus macinarii;

metoda de brasaj ce urmeaza a fi aplicata;

metoda de filtrare a plamezii dupa brasaj.

Dintre factorii de influența care determina alegerea procedeului de macinare, gradul de solubilizare al endospermului are o deosebita importanța asupra dimensiunilor particulelor ce se obțin la macinare, in sensul ca:

o        un endosperm bine solubilizat, prezinta o rezistența redusa la macinare, deoarece acesta este friabil și afanat și prin urmare se obțin fracțiuni de grișuri mai fine care conțin și enzimele malțului, fracțiuni ce se vor solubiliza bine la brasaj;

o        un endorsperm solubilizat necorespunzator va fi mai tare, mai greu de macinat și se obțin fracțiuni de grisuri mai grosiere, care se vor solubiliza mai greu și vor fi mai dificil atacate de enzimele pe care le conțin, in acest caz și randamentul in extract este mai redus.

Daca la filtrarea plamezii se utilizeaza un filtru de plamada, atunci malțul poate fi macinat fin, inclusiv coaja, care trebuie bine marunțita, deoarece in caz contrar filtrul va funcționa incorect.

Echipamente de macinare

Alegerea echipamentului de macinare se face in funcție de modalitatea de filtrare a plamezii obținute la brasaj. Morile pentru macinarea malțului pot fi:

cu valțuri;

cu ciocane;

cu discuri.

Morile cu valțuri sunt recomandate pentru macinarea malțului cu pastrarea cat rnai intacta a cojii, in condițiile in care se utilizeza cazanul de filtrare pentru plamada. Morile cu valțuri se utilizeaza pentru macinarea uscata, macinarea condiționata și macinarea umeda.

Morile cu ciocane se utilizeaza intotdeauna pentru macinarea uscata.

Morile cu disc se utilizeaza mai mult la macinarea malțului in laborator (1kg /h) sau in stații pilot (500 - 1000 kg/h).

Capacitatea teoretica a unei mori cu valțuri este data de relația:

Q = 60 . n . n . d . L.10⁹ [m³/h]

In care: d - este distanța dintre valțuri, mm;

L lungimea valțurilor, mm;

n - rotația valțurilor, rot/min;

Turația valțurilor este diferita și anume:

Valțuri de sfaramare = 400 - 420 rot/min;

Valțuri de sfaramare a cojii cu endosperm aderent = 400 rot/min;

Valțuri de macinare grișuri = 380 - 400 rot/min;

Lungimea valțurilor este de regula 0,8 - 1m dar pate ajunge la 1,500 m; Distanța dintre valțuri la moara cu patru valțuri este urmatoarea:

La valțuri de sfaramare 1,3 - 1,5 mm;

La valțurile de macinare grișuri 0,3 - 0,6 mm.

Macinarea uscata cu condiționare

La acest tip de macinare exista riscul ca coaja malțului sa fie marunțita fin și din aceasta cauza filtrarea la cazan nu se mai face bine. Din aceste motive, in tehnologile noi se utilizeaza malțul conditionat cu apa sau abur inainte de macinare. Coaja absoarbe apa pana la 7% prin condiționare și devine mai pliabila și, deci se deterioreaza mai puțin. Trebuie avut insa grija ca endospermul sa ramana uscat, deoarece in caz contrar el se lipește de valțuri. La condiționarea malțului cu abur trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele:

Sa se evite supraincalzirea, care ar conduce la inactivarea enzimelor;

Sa se evite coroziunea utilajului și a curgerii defectuoase a malțului de la un
utilaj la altul;

Sa se evite condensarea aburului pe boabele de malț.

Macinarea umeda a malțului

Aceasta macinare se poate realiza in doua variante, care se prezinta in continuare: Condiționarea cu apa calda. In care coaja malțului ajunge la 20% umiditate și poate avea loc și o umezire a endosopermului. Moara prezinta urmatoarele componente, buncarul de alimentare de unde malțul intra in vasul de condiționare instalat intre buncarul de alimentare și moara cu valțuri. La partea superioara a vasului de condiționare exista și o valva rotativa care amesteca orzul ce se condiționeaza, iar la partea inferioara o valva sectorizata de distribuire a orzului inmuiat in moara cu valțuri. Malțul este inmuiat in vasul prin intermediul liniei de stropire prevazuta in zona valvei rotative superioare cu duze de stropire. Apa are temperatura de 55 - 70°C, durata de staționare a orzului fiind de 45 - 50 secunde. Coaja ajunge la 20% umiditate, iar endospermul este și el umectat. Malțul umectat trece intre cele 2 valțuri de macinare, in zona valțurilor fiind adusa și apa prin conducta care in zona valțurior prezinta duze de stropire. Apa prin conducta este adusa și deasupra valvei rotative superioare, iar prin conducta, apa este adusa și in moara pentru realizarea finala a plamezii. Plamada realizata este prelucrata de pompa și este trimisa la cazanul de plamadire.

Macinarea cerealelor nemalțificate 

Cerealele nemalțificate folosite la obținerea mustului de bere sunt macinate separate in mori speciale cu 3 perechi de valțuri cu distanța dintre ele din ce in ce mai mica, avandu-se in vedere aceleași lucruri ca la macinarea malțului.

Inainte de macinare, porumbul este curațit de impuritați și degerminat, deoarece germenii conțin cantitați mari de grasime care acționeaza ca distrugatori de spuma din bere. Dupa degerminare se separa boabele de germeni cu ajutorul unei mese densimetrice, iar porumbul degerminat trece la macinare. In urma macinarii se face o separare a cojilor cu ajutorul unei site plane vibratoare, iar malaiul rezultat in forma de grișuri este trecut in cazanul de palmadire a cerealelor nemalțificate.

Grișurile de porumb, necesita o durata mai mare de fierbere pentru cleifierea și solubilizarea amidonului, insa filtrarea plamezii decurge in bune condiții. Porumbul poate fi folosit și sub forma de faina fina (dunst) care se fierbe mai ușor, insa apar greutați la filtrare.

Brizura de orez se macina și se folosește ca atare intr-un procent de cca 20% fața, de totalul macinișului.

Orzul nemalțificat este macinat deasemeni cu ajutorul morii de porumb. Atunci cand procentul de orz nemalțificat nu depașește 15 - 20 % aceasta se poate macina pe cale umeda impreuna cu malțul. Prin acest procedeu se obțin rezultate mai bune decat atunci cand orzul se macina separat pe cale uscata și se introduce in plamada care rezulta de la macinarea umeda.

Brasajul.

Plamadire - zaharificare

Reprezinta totalitatea transformarilor care au loc din momentul amestecarii fainii de malt cu apa si pana la obtinerea mustului.

Factorii care influenteaza brasajul sunt: cantitatea si calitatea apei; calitatea maltului; natura amidonului din plamada; temperatura si valoarea pH; compozitia macinisului; procedeul de brasaj.

In aceasta faza a procesului tehnologic se desfasoara doua importante procese: zaharificarea amidonului si hidroliza proteinelor.

Amidonul, sub actiunea amilazelor se transforma in dextrine si maltoza ca produsi principali conform reactiilor:

(C₆H₁₀O₅)_n → x (C₆H₁₀O₅) n/x dextrina 20 %

(C₆H₁₀O₅)_n + n/2 H₂O → n/2 C₁₂H₂₂O₁₁ maltoza 80 %

In timpul zaharificarii apar insa si alti constituenti cum sunt: hexozele, zaharoza, maltotrioze s.a.

Asupra celor doi constituenti ai amidonului (amilaza si amilopectina) actioneaza si amilaza. In functie de temperatura, pH-ul optim variaza intre 4,6 si 6 pentru amilaza si 4,4 si 6 pentru amilaza. Cand temperatura este mai scazuta si pH-ul optim este mai scazut. Astfel, pentru amilaza la temperatura de 30⁰C pH-ul optim este de 4,6-4,7, iar la temperatura de 70⁰C pH-ul optim este de 5,8 - 6.

Hidroliza proteinelor

In orz si malt se gasesc urmatoarele categorii de proteine : albuminele (leucozina orzului) ; globulinele (edestina orzului) ; prolaminele (hordeina orzului ; glutelinele.

Din malt, in must trec numai 30-35 % din substantele proteice. Asupra acestora actioneaza proteinazele, peptidazele si amidazele. In urma hidrolizei substantelor proteice in medie apar albumoze, peptone, polipeptide si aminoacizi (necesari nutritiei drojdiilor).

Enzimele proteolitice actioneaza bine la temperaturi de 48-50⁰C si pH 4,3 - 5,0.

Procedee de plamadire - zaharificare

Sunt cunoscute urmatoarele procedee de brasaj : prin infuzie ; prin decoctie ; mixta.

Metodele de brasaj prin infuzie constau in ridicarea inceata a temperaturii plamezii pina la 75⁰C prin adaugarea de apa calda si incalzire cu abur fara a ajunge pina la fierbere.

Intreg continutul plamezii este supus numai actiunilor enzimatice, ceea ce influenteaza asupra compozitiei mustului, necesitind timp mai indelungat de prelucrare.

Procedeele prin infuzie sunt foarte numeroase si comporta un numar mare de varietati. Cele mai importante sunt:

procedeul ce se bazeaza pe ridicarea temperaturii plamezii (procedeu ascendent);

procedeul ce se bazeaza pe coborarea temperaturii plamezii (procedeu descendent).

In cazul primului procedeu, maltul se amesteca cu apa calduta aproximativ 120-150 l apa pentru 100 kg macinis de malt astfel incat temperatura sa ajunga la 40-45⁰ C. Se amesteca pina cind masa devine omogena si se lasa in repaus 15-20 min.

Dupa aceasta se procedeaza la introducerea primei portiuni de apa de 80⁰C in 30-40 min, astfel incat la sfarsit sa se obtina o temperatura finala de 65⁰C. Se amesteca inca 5-10 minute, se lasa sa se depuna 1 ora si se trage partea subtire in alt cazan. Se procedeaza apoi la al doilea adaos de apa astfel incat sa se atinga temperatura de 75⁰C. Se lasa in repaos 40-50 minute dupa care se trece la filtrare.

Alta metoda de influzie se realizeaza prin adaugarea apei o singura data. Se pregateste o plamada groasa la 45⁰C, peste care se aduce apa 95-98⁰C, iar temperatura se stabileste la 68-70⁰C. Se reincalzeste apoi lent la 75⁰C.

Metoda prin infuzie cu temperatura plamezii in scadere se aplica la malturi cu o buna putere diastatica, dar duce la rezultate slabe in ceea ce priveste randamentul si limpezirea berii.

Procedeul de brasaj prin infuzie se aplica la obtinerea berii blonde de fermentatie superioara.

Durata de plamadire fiind foarte scurta se face economie de timp si abur, insa berea obtinuta face spuma putina si are o stabilitate mai mica.

Procedeul de brasaj prin decoctie. In tara noastra este cel mai raspindit procedeu pentru ca da un randament mai bun si o bere mai gustoasa, mai stabila si cu spuma mai multa.

Decoctia este procedeul de fierbere a macinisului de malt in vederea extragerii constituentilor de baza. Plamadirea se poate face la temperatura de 35⁰C sau 52⁰C.

Prin plamadire la 35-40⁰C se urmareste dizolvarea diastazei si ambibarea amidonului cu apa.

Prima maisa (portiune) trebuie sa fie groasa, deci contine mult amidon ambibat cu apa, care la ridicarea temperaturii trece in clei de amidon si este readus in cazanul de plamadire peste plamada subtire.

Procedeul de brasaj prin decoctie poate fi cu una, doua sau trei plamezi.

Brasajul cu una si doua plamezi se aplica pentru obtinerea berii blonde, iar cel cu trei plamezi pentru obtinerea berii brune.

Prin fierberea maltului se urmareste cleificarea amidonului, asupra caruia vor actiona enzimele in faza de zaharificare, transformindu-l in constituentii mentionati mai sus. Continutul de dextrine creste pe masura cresterii duratei de fierbere.

In functie de temperatura, in timpul fierberii, si substantele azotoase cunos o evolutie interesanta. Astfel, cu cresterea temperaturii sporeste si gradul de solubilitate al constituentilor azotati.

In timpul fierberii au loc si reactii intre zaharuri si aminoacizi formind melanoidine.

Pierderile de amidon in timpul fierberii sunt cuprinse intre 14-15 % fata de continutul initial.

Cantitatea de apa adaugata la fierbere variaza in functie de continutul in amidon si umiditatea materiei prime. Ea se situeaza intre 1,8 - 2,5 l pentru 1 kg materie prima.

Pentru evitarea formarii melanoidinelor se recomanda sporirea cantitatilor de apa pina la 2,8-3,5 l/kg materie prima, realizindu-se asa-zise fierberi diluate.

Temperaturile optime ale amilazelor din slod (malt) pentru zaharificarea unei solutii de 2% amidon este pentru orz de 49-54⁰C.

Plamada este un amestec de substante in solutie si parti insolubile. Separarea partilor insolubile - borhotul - de substantele solubile, care ampreuna cu apa formeaza mustul, se face prin filtrare cu ajutorul cazanelor de filtrare sau filtrelor-presa.

Filtrarea consta in retinerea borhotului fie pe sitele cazanului de filtrare, fie intre pinza de pe placi si ramele filtrului-presa si prinderea mustului in jgheaburi.

Atat sitele cat si pinzele de filtrare permit trecerea mustului si retinerea partilor solide.

Initial filtrarea nu decurge normal, mustul curgind tulbure. Dupa asezarea unui anumit strat de borhot care indeplineste functia de strat filtrant, filtrarea decurge normal.

Este necesar sa se mentina cat mai uniforma presiunea de filtrare ceea ce se realizeaza numai cu pompe centrifuge. La realizarea unei neuniformitati a presiunii se micsoreaza viteza de filtrare.

Gradul de limpezire a mustului este masura care determina capacitatea de retinere a filtrului. Cantitatea de must filtrant pe 1 m² de suprafata a orificiilor de filtrare, intr-o unitate de timp reprezinta viteza de filtrare, care depinde de felul sedimentului, de grosimea stratului sedimentat si de presiunea de filtrare.

Dupa filtrarea prorpiu-zisa are loc spalarea borhotului. Apa adaugata duce la cresterea pH-ului de la 5,6 la 6,2.

Prin spalarea borhotului, creste continutul de tanin ce se dizolva din tegumentele boabelor de malt, iar reactiile dintre sarurile din apa si componentii mustului se intensifica, obtinindu-se o peptizare, precum si o coagulare a albuminelor. In genral dupa terminarea filtrarii se observa o schimbare a compozitiei mustului. Creste continutul extractului in substante albuminoase si cenusa, iar cantitatea de maltoza scade. Borhotul obtinut de la filtrarea mustului contine 70-80 % apa.

Din 100 kg malt rezulta 110-130 kg borhot umed. Acesta contine 28 % proteine, 8,2 % grasimi, 41 % substante fara azot, 17,5 % celuloza si 5,3 % substante minerale. Borhotul poate fi utilizat pentru furajare.

4.4.2.4. Filtrarea plamezii

La sfarșitul brasajului, plamada reprezinta o dispersie formata din faza lichid in care sunt solubilizate substanțele care alcatuiesc extractul mustului și o faza solida (borhotul), care este formata din coji și alte parți din malț ce nu au trecut in soluție la brasaj. Avand in vedere cele menționate, se impune filtrarea plamezii zaharificate pentru separarea mustului (fracțiunea lichida a plamezii) de borhotul de malț (partea insolubila a plamezii). La filtrare se urmarește sa se recupereze cat mai mult extract.

Filtrarea plamezii are drept scop reținerea substanțelor insolubile din must dupa zaharificarea plamezii.

Procesul are loc in doua stadii:

scurgerea libera a primului must denumit și must primar sau primitiv cu separarea de borhot;

spalarea borhotului cu apa fierbinte in vederea recuperarii unei cantitați cat mai
mari a extractului aderent reținut de aceasta, apele de spalare alcatuind mustul
secundar.

Cu cat este mai mare cantitatea de apa care trece prin borhot cu atat din aceasta se extrage mai mult extract și deci randamentul in extract va fi mai mare. Dar, cu cat este mai mare cantitatea de apa care trece prin borhot, cu atat va fi necesar sa se evapore o cantitate mai mare de apa la fierberea mustului. Aceasta inseamna ca trebuie realizat un compromis intre durata de filtrare și randamentul in extract pe de o parte și durata fierberii și costul energetic pe de alta parte.

Daca mustul primitiv va avea o concentrație mai mare in extract, volumul acestuia va fi redus și deci, va fi necesar sa se foloseasca o cantitate mai mare la apa de spalare. Spalarea borhotului de malț se oprește cand ultima apa de spalare are 0,5 - 0,6% extract, atunci cand berea va avea un extract original de 11 -14%.

Catre sfarsitul spalarii borhotului are loc creșterea conținutului de polifenoli, substanțe amare și acid silicilic din coaja in apa de spalare.

Procesul de filtrare este influențat de calitatea malțului și a macinaturii, de procedeul de plamadire, de metoda, de temperatura și durata de filtrare, precum și de modul de spalare a borhotului.

S-a constatat ca durata de filtrare crește cu conținutul de substanțe gumoase ale borhotului și cu vascozitatea. Prin formarea de macromolecule din glucani și pentozani cu invelișuri proteice se impiedica scurgerea buna a mustului. Dimpotriva, granulele mari de amidon n-au nici o influența.

Intre conținutul de tegument și durata de filtrare exista o corelație puțin semnificativa. Cu creșterea conținutului de proteine din orz se marește diferența de extract, scade cifra Kolbach și se prelungește durata de filtrare. Daca vascozitatea mustului crește de la 1,82 la 3, 18 cP, durata de filtrare se marește de cca 4 ori.

Pentru fiecare tip de instalație de filtrare exista o compoziție optima a macinișului. In funcție de proporția dintre fracțiunile fine și grosiere poate varia durata de filtrare. La majoritatea sistemelor de filtrare fracțiunile fine intarzie procesul. Un volum ridicat al tegumentului scurteaza durata de filtrare și permite o incarcare specifica mai mare a instalațiilor, imbunatațindu-se astfel și randamentul in extract.

In cazul variației fineții macinișului, in limitele parametrilor din tehnologia uzuala, nu se influenteaza calitatea mustului și a berii.

Prin adaosul suplimentat de tegument in decursul procesului de plamadire, crește vascozitatea mustului, conținutul de substanțe gumoase ale borhotului și durata de filtrare.

Cu creșterea temperaturii de filtrare se inchide culoarea mustului și apar valori mai mari pentru indicele ITT. De asemenea crește conținutul de antocianogene, fara a se influența stabilitatea și gustul berii. Stabilitatea la rece a berii, nu este influențata de temperatura de filtrare.

Lipidele conținute in plamada și in musturile tulburi se descompun in mare parte in decursul procesului tehnologic și nu influenteaza stabilitatea spumei berii. Aceasta este inrautațita indirect prin absorpția de substanțe amare de particule de tulbureala.

Influența oxigenului in decursul filtrarii este de cele mai multe ori exagerata. Printr-o aerare moderata a plamezii in decursul acestui proces nu se influenteaza calitatea berii.

Desfașurarea procesului de filtrare și calitatea mustului obținut, inclusiv randamentul in extracție, sunt influențate intr-o anumita masura de procedeele de filtrare, ele variind la utilizarea de cazane, de filtre de plamada sau de instalații de filtrare rapida.

De remarcat ca in timpul scurgerii primului must nu se poate vorbi de o filtrare in sensul strict al cuvantului. Faza a doua in care se obține mustul secundar este o combinație intre spalare și filtrare proces care este caracterizat prin etapele:

patrunderea apei in masa de borhot de malț și eliminarea mustului aderent;

difuzarea unor substanțe solubilizate din interiorul particulelor spre suprafața particulelor;

solubilizarea unor componente inca nedizolvate din maciniș și difuzia extractului spre suprafața particulelor;

spalarea substanțelor rezultate in urma proceselor menționate anterior.

Un pat filtrant de o grosime mai mica și alcatuit din particule cu diametru mai mare va favoriza procesul de filtrare. Viteza de difuzie va crește prin micșorarea vascozitații apei de spalare (must secundar), ceea ce se intampla la creșterea temperaturii acesteia. Viteza de filtrare va crește, de asemenea, daca dimensiunea particulelor antrenante de lichid este mai redusa. Prezența de borhot a glucanilor și pentozanilor micșoreaza viteza de filtrare a mustului.

Echipamentul de filtrare pentr-o plamada

Filtrarea plamezii se realizeaza cu ajutorul:

cazanului de filtrare;

Filtrarea - spalarea borhotului

Filtrarea se realizeaza in vasul de filtrare, pe care se depune stratul de filtrare (macinișul de malț epuizat in substanțe utile) sedimentul (borhotul) care se depune pe suprafața de filtrare, este factorul principal care hotaraște reusita procesului de filtrare.

In mod curent, la inceputul procesului de filtrare, capacitatea de reținere a particulelor in suspensie este redusa, prin faptul ca masa filtranta lasa sa treaca prin ea nu numai lichidul ci și unele particule cu dimensiuni mici care tulbura mustul.

Calitatea stratului filtrant (porozitatea) este determinata de calitatea malțului, compoziția macinișului, modul de introducere a plamezii și procesul de sedimentare in timpul celor 60 de minute in vasul de filtrare.

In cazul in care anumite fracțiuni ale macinișului sunt solubilizate și epuizate insuficient. Ele se umfla cu apa și se transforma intr-o masa mucilaginoasa, care astupa spațiile dintre coji. In acest caz filtrarea mustului devine foarte dificila și poate chiar sa inceteze total.

Intreaga cantitate de plamada zaharificata, incalzita la 76sC este pomapata in vasul de filtrare, unde in prealabil s-a introdus o cantitate de apa cu temperatura de de 75s - 76s C. pana la nivelul sitelor filtrante. Aceasta cantitate de apa trebuie sa asigure curgerea normala a mustului și evacuarea totala a aerului dintre site și fundul vasului. Pomparea plamezii zaharificate in vasul de filtrare trebuie sa se faca intr-un timp cat mai scurt.

Pentru a evita stratificarea plamezii, se utilizeaza un dispozitiv care reduce viteza de

cadere a mustului la 0.3 - 0.4 m/s.

Sita de filtrare se sprijina pe suporturi (picioare) montate pe o banda de 25mm lațime, așezate pe circumferința vasului.

Vasul de filtrare este prevazut cu un dispozitiv de spalare a borhotului, format din țeava perforata pe toata lungimea ei, obturata la ambele capete și care se poate roti in jurul axei sale.

Pentru evitarea racirii plamezii in vasul de filtrare, peretii acestuia sunt izolati termic.

Dupa filtrarea mustului, urmeaza spalarea borhotului care se face cu apa calda de 75 - 76°C, trebuie sa se evite temperaturi mai mari de 76sC care ar putea produce cleifierea resturilor de amidon nesolubilizat.

In timpul spalarii borhotului, trebuie sa se asigure o buna afanare si sa se evite formarea de canale, crapaturi sau linii de minima rezistenta, prin care apa s-ar putea scurge fara a mai spala borhotul.

In momentul in care filtrarea este greoaie, se inchide robinetul de scurgere a mustului si se afaneaza, borhotul, dupa care se continua cu scurgerea apelor epuizate.

Modul in care se executa spalarea borhotului are o mare influenta asupra calitatii berii. Cand spalarea borhotului antreneaza o cantitate mai mare de substante insuficient solubilizate, berea se limpezeste uneori foarte greu.

La spalarea borhotului cu apa cu pH mai ridicat decat cel prescris, are loc o oxidare avansata a mustului.

Este recomandat ca in timpul spalarii, borhotul sa stea in permanenta sub apa.

Spalarea borhotului se realizeaza tot in vasul de filtrare pana cand concentratia in substanta uscata a apelor de spalare ajunge la circa 1 %.

Dupa terminarea filtrarii mustului si spalarii borhotului aceasta este antrenat cu apa si evacuat in vasul de filtrare. Borhotul de malt separat de faza lichida este apoi transportat la o ferma de crestere a bovinelor si folosit pentru furaje.

Eliminarea borhotului

Borhotul rezultat de la filtrarea mustului contine 70 - 80% apa. Din 100 kg malt rezulta 130 kg borhot umed. Acesta contine raportat la s.u. circa 28% proteine, 8,2% grasimi, 41% substanta fara azot, 17,5% celuloza si 5,3% substante minerale.

Borhotul poate fi utilizat pentru furajare administrandu-se pana la 5 kg /zi, neputand fi utilizat ca furaj unic datorita lipsei sale de vitamine.

Continutul de extract spalabil cu apa al borhotului nu trebuie sa fie de peste 0,5%. In afara de aceasta, se mai urmareste si extractul total ce nu trebuie sa depaseasca la borhotul umed 1%. Diferenta dintre extratul total si cel solubil, respectiv extractibil cu apa, reprezinta extractul hidrolizabil in stare fierbinte.

Din cauza conținutului ridicat de apa, borhotul este perisabil . In cazul neadministrarii imediate pentru furajare el trebuie supus uscarii pana la o umiditate de pana 10 - 12% dupa o deshidratare preliminara prin presare.

Evacuarea borhotului se face cu ajutorul unui transportor elicoidal sau pneumatic la presiune de 6 bari, durata de descarcare fiind de maximum 20 minute.

Compoziția mustului

Compoziția mustului va determina proprietațile berii finite. MustuI trebuie sa conțina in principal zaharuri fermentescibile, nutrienți pentru drojdii și precursori/substanțe de aroma. Anumiți costituienți derivați din malț, cum ar fi subtanțele spumante și precursorii de aroma ar trebui sa existe in must.

Mustul datorita compoziției sale, este nestabil microbiologic, și conține mult material precipitabil, care poate antrena la fierberea cu hamei, lipide, proteine, substanțe amare din hamei polifenoli din must și hamei.

Mustul final destinat fermentarii trebuie sa fie analizat inainte de fermentare, pentru a fi siguri ca din el se obține o bere cu proprietați dorite (culoare, aroma, spuma, extract). Analiza mustului se refera și la proba supusa fermetarii in condiții de laborator, pentru a determina atat caracteristicile de fermentare, cat și ale drojdiei utilizate.

In general, contribuția procentuala a componentelor substanței uscate din must este prezentata in urmatorul tabel.

Principalele componente din substanța uscata a mustului de bere

Tabelul 4.6.

4.4.2.5. Fierberea mustului cu hamei

Aceasta operatiune tehnologica are ca scop principal solubilizarea uleiurilor aromatice si a rasinilor amare din hamei sau produse de hamei, prin fierberea impreuna cu mustul pentru a conferi gustul si aroma specifica berii.

De asemenea au loc o serie de transformari importante pentru stabilitatea si insusirile senzoriale ale produsului finit cum sunt:

coagularea substantelor proteice

- concentrarea pentru a se ajunge la un anumit continut in extract

- distrugerea microorganismelor si a enzimelor formate in perioada de maltificare.

Ca efecte secundare la fierberea mustului se constata o inchidere de culoare a acestuia, formarea de substante reducatoare cu actiune protectoare fata de oxidare si cresterea aciditatii mustului.

Gustul amar al mustului depinde de urmatorii factori:

- solubilizarea anumitor componenti din hamei si in special a substantelor amare in must;

- reactiile dintre componentii solubilizati ai hameiului cu substantele solubilizate din

must, precum si din apa de brasaj;

- natura si calitatea hamei ului sau a produsului de hamei; moodul de administrare si doza de hamei;

- durata si temperatura de fierbere.

Doza si momentul administrarii hameiului depind de calitatea acestuia, de tipul de bere si de compozitia apei de brasaj.

Sorturile de bere blonda necesita cantitati mai mari de hamei decat cele de culoare inchisa. Cu cresterea concentratiei mustului trebuie marita doza de hamei. Daca durata de fierbere este redusa se recomanda, de asemenea. cresterea dozei de hamei.

Hameiul poate fi introdus intr-o singura repriza sau in mai multe etape in decursul procesului de fierbere. In cazul administrarii in doua etape se recomanda ca prima parte sa fie introdusa cu putin inainte de inceperea fierberii, iar a doua, cu o ora inainte de terminarea procesului.

Cantitatile de hamei folosite la berea din tara noastra sunt: pentru obtinerea de bere blonda 160-210 g/hl, pentru berea Bucuresti 300-400 g/hl, pentru berea bruna 200-250 g/hl, pentru berea Caramel 90-120 g/hl.

In decursul fierberii mustul limpede devine treptat tulbure, tulbureala se aglomereaza si formeaza ruptura care consta in special din proteine sau combinatii ale acestora cu polifenoli din malt si hamei. (Anexa 1.)

Coagularea lor insuficienta influenteaza negativ gustul si stabilitatea berii si in general desfasurarea procesului de fermentare.

Procesul de coagulare a substantelor proteice se apreciaza prin cantitatea de azot coagulabil ramas in must. Fata de un continut initial de cca. 6 mg/100 ml in mustul cu 12% extract, acesta scade dupa o durata de fierbere de o ora la cca 3.4 mg/100 ml, dupa 1,5 ore la 2,7 mg/100 ml si 2 ore la 2,2 mg/ml.

Coagularea are loc in doua trepte, dintre care prima este de natura chimica, denumita denaturare, iar a doua de natura coloidala purtand denumirea de coagulare.

Solubilizarea componentilor utili ai hameiului si coagularea proteinelor progreseaza cu durata de fierbere. In practica se aplica o durata de fierbere de cca 2 ore. Aceasta poate fi redusa la 1 ora prin fierbere la o usoara suprapresiune de 0,2 - 0,3 bari.

Prin procesul de fierbere se urmareste si o marire a concentratiei mustului.

Pentru sorturile de bere blonda obtinuta dintr-un must cu un continut final in extract de 12% se pleaca de obicei de la un must primar cu un continut in extract de 14-17%. Dupa spalarea borhotului si amestecarea cu ape de spalare continutul de extract scade la 9-10%. Prin fierbere acesta creste din nou cu cca 2% pentru a se ajunge la un extract de 12%.

O caracteristica a instalatiilor de fierbere o reprezinta cifra de evaporare realizata, respectiv cantitatea procentuala de apa evaporata pe ora raportata la volumul util al cazanului. La instalatiile clasice cifra de evaporare este de 6-8%, in timp ce la cele de mare randament aceasta create pana la 12% si chiar mai mult.

Evaporarea puternica reprezinta un fenomen dorit, astfel favorizandu-se fenomenul de extractie si de coagulare, concomitent cu marirea-randamentului total de extractie,

Ca un fenomen nedorit dar inevitabil, in decursul procesului de fierbere are loc o inchidere a culorii mustului. Culoarea este cauzata de fenomene de brunare enzimatica prin reactii melanoidinice, precum si de procese de oxidare a polifenolilor, reductonelor si unor reactii de oxidare enzimatica.

In decursul procesului de fierbere creste aciditatea mustului cu pana la 0,3 unitati pH. (Anexa 2.) Fenomenul este atribuit formarii melanoidinelor si prezentei aminoacizilor, cat si a unor acizi amari adusi de catre hamei, pH-ul mustului are un rol hotarator la solubilizarea substantelor amare din must. Astfel, la un pH de 5,9 acizii prezinta o solubilitate de 480 mg/1 in timp ce la pH-ul de 5,2 acesta scade la 84 mg/1.

Pentru obtinerea unui must cu un pH cat mai scazut, se procedeaza la reglarea pH-ului in decursul procesului de brasaj, cu inceperea plamadirii si pana la fierberea propriu-zisa. Se poate proceda la acidularea artificiala prin acizi adaugati in apa, plamada sau must.

4.4.2.6. Transformarile suferite de componentele hameiului

la fierberea mustului

Transformarile rasinilor din hamei (C.Banu - Tratat de stiinta si tehnologia malțului si a berii)

Rasinile din hamei, pot reactiona cu proteinele din must prin intermediul legalurilor de hidrogen sau se pot copolimeriza cu proteinile prin intermediul resturilor fenolice din structura proteinilor (tirozina, fenialanina, triptofan) cu formare de tulbureala nebiologica. Rasinile din hamei vor suferi si alte modificari importante, in special - si - acizii amari. Pentru a discuta aceste modificari trebuie sa avem in vedere cantitatea de rasini din hamei care se solubilizeaza in must. O caracteristica a rasinilor din hamei, respectiv a - si acizilor, este solubilitatea lor scazuta in must. Solubilitatea humulonului in apa este de 40mg/1 la 25°C si la 60 mg/1 la 100 C. Solubilitatea lupulonului este mai redusa. Daca luam in considerare un hamei cu 5% -acizi, hamei care se foloseste in proportie de 0,28 kg/hl, rezulta ca toti - acizii vor trece in solutie la 100s C. La racirea mustului humulonul aflat in exces de 5mg/l va precipita, astfel ca berea finita va contine numai urme de humulon.

Transformarile polifenolilor

Polifenolii din hamei sunt solubili in apa, la fierberea mustului cu hamei fiind afectati atat polifenolii din hamei cat si cei adusi de must (hameiul poate contribui cu 1/3 din totalul polifenolilor din must fiert). S-a mentionat deja ca o parte din polifenoli formeaza complexe cu proteinile, dar polifenolii din malt sunt mai reactivi decat cei din hamei. Complexele respective pot fi regasite in trubul la cald sau rece, dar ele se pot forma si in bere, in masura in care partenerii de reactie raman in bere. La fierberea mustului cu hamei poate avea la degradarea antocianogenilor. Tulbureala reversibila a berii (tulbureala la rece) este data de combinatia dintre proteine cu masa moleculara mica si polifenoli cu masa moleculara mica.

In trubul la cald se gasesc, de regula, complexe insolubile formate din proteine cu masa moleculara mare si polifenoli oxidati (taninuri), formarea acestor complexe fiind influentata de:

durata fierberii: la o fierbere de doua ore a mustului se realizeaza o precipitare aproape totala a proteinelor si, resprectiv a complexelor proteine - polifenoli. Durata de fierbere necesara precipitarii proteinelor va scadea insa o data cu cresterea presiunii la fierbere si o data cu cresterea temperaturii la fierbere. La o prelungire se poate ajunge la redizolvarea unei parti din trub;

vigurozitatea fierberii: acest parametru imbunatateste contactul dintre proteine si polifenoli si, respectiv favorizeaza formarea trubului. Vigurozitatea fierberii este importanta si pentru mentinerea constanta a temperaturii in toata masa mustului; evitarea depunerii de material pe peretii cazanului, pentru a impiedica procesul de caramelizare; antrenarea particulelor mici proteice in bulele de vapori, ceea ce va usura coalescenta acestora si deci coagularea- precipitarea;

pH-ul scazut: un pH de circa 5,2 favorizeaza formarea trubului, deorarece, se realizeaza o mai buna precipitare a complexelor proteine - polifenoli. In acelasi timp un pH scazut asigura mustului un gust mai bun si mai "curat" al amarelii precum si o rezistenta mai redusa a microorganismelor, o culoare mai deschisa a mustului.

Dezavantajul unui pH scazut al mustului determina o mai slaba utilizare a principiilor amare din hamei si de aici necesitatea de a folosi o cantitate mai mare de hamei. La pH mai ridicat se imbunatateste gradul de utilizare a hameiului, dar amareala va fi mai aspra. Daca pH-ul mustului nefiert este de 5.8 5,9, cel al mustului fiert este de 5,5 - 5.6 si la aceasta scadere contribuie formarea melanoidelor si, respectiv, unii constituienti din hamei. La scaderea ph-ului mai contribuie si reactia dintre Ca si apa si fosfatii din must. Avand in vedere influența pozitiva a pH-ului mai scazut (5,2), se recomanda acidifierea biologica a mustului nefiert;

oxigenul din must (prezent ca aer) are un efect pozitiv asupra formarii precipitatelor de tipul proteine - polifenoli oxidați.

Chiar in condițiile unei fierberi prelungite, in must mai raman circa 20mg/l azot coagulabil, care va precipita ulterior la racirea mustului sub forma de trub la rece.

Transformarile uleiului din hamei

La aroma berii contribuie atat fracțiunea hidrocarburilor, cat și compușii cu oxigen, in masura in care aceștia nu sunt pierduți la fierberea mustului. Compușii de aroma oxidați, contribuie plenar la aroma berii. Pentru a obține beri aromate se utilizeaza așa - zisele, ,hameiuri aromate', care se adauga numai cu 10-20 minute inainte de terminarea fierberii, pentru a se reține o cantitate mai mare de substanțe de miros.

Momentul adaugarii hameiului

Momentul dozarii hameiului la fierberea mustului depinde de gradul de amareala -aroma dorita și de tipul produsului utilizat. Producerea amarelii implica dozarea hameiului chiar la inceputul fierberii mustului, insa avand in vedere ca la fierbere se pierde majoritatea uleiului esențial din hamei, se practica adaosul de hamei și spre finalul fierberii sau chiar in Whirlpool. Aroma de hamei a berii poate fi imbunatațita prin adaugarea hameiului și a derivatelor din hamei in timpul condiționarii berii finite. Acest adaos postfermentare ar avea urmatoarele scopuri :

ajustarea amarelii (extracte izomerizate);

imbunatațirea perlajului și calitatea spumei berii (extracte izomerizate reduse);

reducerea sau eliminarea formarii gustuiui spumei berii;

reducerea sau eliminarea gustului și aromei de lumina.

Hameierea clasica se face in reprize conform tabelului 4.7.:

Momentul hameierii mustului

Tabelul 4.7.

Hameierea mustului

Hameiul adaugat la fierberea mustului va conferi berii un miros agreabil, delicat gustul de amar "curat" deci, cu alte cuvinte, o aroma (gust, miros), "nobila". Pentru a se obține rezultate scontate este important sa se cunoasca foarte bine urmatoarele:

cantitatea de hamei ce trebuie adaugata in must ;

forma de prezentare a hameiului;

momentul adaugarii hameiului.

Pentru a stabili cu exactitate doza de hamei, este necesar sa se aiba in vedere urmatoarele lucrari importante:

gradul de amareala cerut de un anumit tip de bere ;

pierderile de substanțe 

amare in procesul tehnologic;

gradul de transformare al α - acizi, deci prin diferite grade de amareala.

In legatura cu cel de-al doilea punct trebuie sa avem in vedere ca exista pierderi de substanțe amare in diferitele etape tehnologice, substanțele amare ce se regasesc in bere reprezentand circa 20% din totalul de substanțe amare cu care vin conurile de hamei. Pierderile de substanțe amare sunt prezentate in tabelul 4.8.:

Tabelul 4.8.

Rezulta ca, la fierberea mustului cu hamei, se pierde circa 80% din nivelul de substanța adaugata și, deci, la stabilirea dozei de hamei trebuie sa se țina seama și de aceasta pierdere.

4.4.2.7. Racirea și limpezirea mustului

Mustul fierbinte fiert cu hamei este supus, inainte de a fi trecut la fermentare, racirii pana la temperatura de 6-7°C in cazul fermentației inferioare și 12-18°C in cazul fermentației superioare, cat și limpezirii care se realizeaza prin separarea trubului la cald și a trubului la rece.

Racirea mustului se face de la o temperatura apropiata de cea de fierbere pana la temperatura de insamanțare cu drojdie 20-50°C.

Mustul de bere, aproape steril in urma fierberii cu hamei, se poate infecta in special cu bacterii și drojdii salbatice.

Dintre bacteriile cele mai periculoase sunt cele lactice sub forma de coci, diplococi sau bastonașe. Bacteriile lactice produc acizi organici in bere, conduc la apariția de tulbureli și modifica gustul și aroma berii, contribuind la apariția gustului neplacut de diacetil.

Din aceste motive racirea mustului se realizeaza astazi in exclusivitate in racitoare inchise (cu placi), care asigura o racire rapida, evitandu-se contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii salbatice daunatoare.

Formarea trubului la cald sau "fierbinte". Are loc in timpul fierberii mustului cu hamei ca urmare a coagularii proteinelor sub acțiunea caldurii și a polifenolilor din hamei.

Trubul la cald este format din particule grosiere de 30-80μ care pot fi separate mai ușor din must prin sedimentare sau filtrare.

Compoziția trubului la cald este formata din: 40-70% proteine, 7-32% substanțe amare, 20-30% polifenoli, substanțe minerale, proporția dintre componente prezentand variații mari, in funcție de materiile prime folosite.

Cantitatea de trub la cald formata este de 400-800 mg/l. Separarea trubului la cald din must, inainte de fermentare, trebuie sa fie cat mai completa pentru a evita impurificarea drojdiei si inrautatirea proceselor de depunere ce au loc la fermentare.

Formarea trubului la rece. Are loc in timpul racirii mustului fiert cu hamei incepand la temperatura de 55-70°C si pana la cea de insamantare cu drojdie. Trubul la rece este format din particule mult mai fine 0.5-1µ.

Trubul la rece este format in cea mai mare parte din proteine 60-70% si din polifenoli 20-30%, avand o compozitie asemanatoare cu cea a trubului la rece din berea finita. Continutul mustului in trub la rece este de 150-300mg s.u./l reprezentand mai putin de 1/3 din cantitatea de trub la cald.

In tehnologia clasica de fermentare este necesara o indepartare a trubului la rece in proportie de circa 50%, iar in cazul procedeelor de fermentare si maturare accelerata, separarea trebuie sa fie cu atat mai mare cu cat se urmareste mai mult scurtarea duratei de fermentare.

Absorbtia O₂ in must. Are loc atat pe cale chimica, datorita proceselor de oxidare, cat si pe cale fizica prin dizolvare.

Pe cale chimica are loc oxidarea unor componente ale mustului cum sunt polifenolii, zaharurile, substantele azotoase si substantele amare proces care este favorizat de temperaturi mai ridicate ale mustului de peste 40°C.

Cantitatea de O₂ dizolvata in must pe cale fizica are loc la temperatura sub 40sC si este cu atat mai buna cu cat temperatura mustului este mai scazuta.

Saturarea mustului in O₂ se atinge cu atat mai repede cu cat bulele de aer insuflat sunt mai fine si cu cat durata de contact cu mustul este mai indelungata.

Pentru o buna fermentare este suficienta o cantitate de 7-8 mg/l O₂. Aceste valori nu pot fi atinse fara a se folosi dispozitive speciale de aerare a mustului dupa racire.

In prezent se dispune de o gama larga de sisteme inchise de tratare a mustului care asigura o racire rapida a acestuia, o indepartare avansata a trubului cat si evitarea infectiilor cu microorganisme.

Pentru separarea mustului la cald se folosesc: cazane de sedimentare centrifuge, racirea mustului se face prin racitoare cu placi, iar pentru separarea trubului la rece se folosesc linuri de insamantare, de sedimentare, filtru cu kiselgur.

Limpezirea si racirea mustului

Introducerea sistemelor inchise de separare a trubului la cald din must au dus la mentinerea mustuiui fiert cu hamei un timp mai indelungat la temperaturi ceva mai scazute decat temperatura de fierbere, provocand o inchidere intensa a culorii si formarea unor substante cu efecte negative asupra gustului berii. Aceste fenomene se datoresc legarii oxigenului din must pe cale chimica (oxidarea polifenolilor, a substantelor amare), care este cu atat mai intensa cu cat temperatura mustului este mai ridicata.

Trubul la cald

Este format din particule mai grosiere ( 30 - 60 microni in compozitia carora intra 40 - 70% proteine, 7 -32% substante amare, polifenoli si substante minerale). Cantitatea de trub la cald variaza intre 400 - 800 mg/s.u/l must in functie de continutul orzului in proteine, gradul de solubilizare a maltului, procedeul de brasaj, calitatea filtrarii plamezii, durata si intensitatea fierberii mustului doza de hamei si continutul sau in polifenoli, etc, astfel musturile obtinute prin infuzie contin o cantitate mai mare de trub la cald decat cele prin decoctie. De asemenea mai prezinta importanta si forma in care hameiul se introduce la fierbere, hameiul macinat si pulberele de hamei nu sunt retinute in separatorul de conuri si trec in trubul la cald.

Indepartarea trubului la cald trebuie sa fie cat mai completa, intrucat aceasta influenteaza negativ fermentatia si limpezirea berii si poate provoca in berea finita aparitia asa numitei amareli de trub neplacuta.

Trubul la cald se poate separa prin sedimentare, centrifugare, filtrare sau separare hidrodinamica (whirlpool)

Este o operatie tehnologica care se efectueaza cu scopul:

Reducerii temperaturii mustului pana la 5 - 12^sC temperatura la care se
va realize insamantarea mustului de bere cu drojdie pentru fermentare

Formarea trubului la rece, trub ce se formeaza prin complexe proteine -
polifenoli care precipita la racirea mustului;

Pentru racire se utilizeaza racitoare cu placi in sistem inchis, care permit
o racire rapida a mustului evitandu-se contaminarile cu microorganisme.

Trubul la rece

Reprezinta numai 15 - 35% din cel la cald, fiind format din particule mult mai fine (0,5 - 1 micron), in compoziție caruia intra 60 - 70% proteine in special globule de degradare a globulinei, 20 - 30% hidrați de carbon, 10 - 15 % polifenoli.

Cantitatea de trub la rece depinde in special de solubilizarea malțului, cu cat aceasta este mai redusi cu atat se va obține un must mai bogat in trub la rece. Cantitați mai mari de trub la rece se formeaza și in cazul unei macinari prea fine a malțului, a unui procent ridicat de boabe negerminate și a unui procedeu de brasaj mai intens. Datorita dimensiunilor mult mai mici și a masei specifice mai scazute a particulelor din care este format, trubul la rece nu poate fi separate complet din must.

Cu toate ca trubul la rece reprezinta aceleași efecte negative asupra fermentației și a calitații berii ca și trubul la cald, parerile in legatura cu necesitatea separarii trubului la rece sunt imparțite. Se considera totuși ca in cadrul tehnologiei clasice de fermentare este necesara o separare a trubului la rece in proporție de cca 50%. Sistemele de fermentare accelerate a berii necesita o indepartare mult mai avansata a trubului la rece, cu atat mai accentuate cu cat se reduce mai mult durata de fermentare și maturare a berii.

Cantitatea de trub la rece depinde de mai mulți factori tehnologici:

Macinarea malțului

Procedee de brasaj utilizate;

Compoziție chimica a hameiului folosit la fierberea mustului.

Absorbția oxigenului in must

Are loc atat de pe cale chimica datorita proceselor de oxidare cat și pe cale fizica prin dizolvare.

Pe cale chimica are loc oxidarea unor componente ale mustului ca de exemplu polifenolii zaharurile, substanțele azotoase ți substanțele amare, proces care este favorizat de temperaturi mai ridicate ale mustului de peste 40^sC, Prin aceasta este imbunatațita coagularea proteinelor și formarea combinațiilor intre proteine și polifenoli astfel incat crește cantitatea de trub la cald iar mustul se limpezește mai bine. In special la pH-uri mai ridicate ale mustului polifenolii se oxideaza și se intensifica culoarea, substanțele reducatoare sunt sensibile la oxidare, modificandu-se și potențialul redox al mustului. Procesele oxidative din must pot fi catalizate si de prezenta unor cantitati mai mari de metale grele, ca de exemplu cuprul.

Procedeul de limpezire si racire a mustului

Pentru a se vedea combinatiile posibile se dau mai jos schematic diferitele procedee actuale de limpezire si racire a mustului:

Separarea mustului la cald racirea mustului separarea trubului la rece

Whirlpool (Rotapool) racitor cu placi lin de sedimentare

Separarea trubului la cald

Pentru separarea trubului la cald se pot folosi urmatoarele utilaje: Rotapool

Este un cazan de forma cilindrica, cu fundul plat sau usor inclinat in care se introduce tangential mustul fierbinte printr-o conducta situate la circa 1/3 din inaltimea cazanului cu o viteza de 10 - 15m/s in curs de 15 - 20 min, cat dureaza golirea cazanului de fierbere a mustului cu hamei.

Mustul capata o miscare de rotatie, iar particulele care formeaza trubul la cald capata o miscare dupa principiul cilclonului si se depun la fundul cazanului sub forma unui con compact de trub.

Dupa un repaus de 20 - 60 min se poate evacua mustul limpede de deasupra iar apoi se poate elimina trubul cu ajutorul apei. De obicei mustul cu trub se reintoarce in cazanul de filtrare. Apa de spalare se introduce pe la partea superioara si se distribuie printr-un dispozitiv de spalare. Cazanul este prevazut cu o gura de vizitare.

Aparatul este simplu din punct de vedere constructiv si usor de exploatat si intretinut insa exista o serie de cauze ce se pot duce la o separare defectuasa a trubului atat datorita unor deficiente constructive cat si a unor cauze exterioare.

Folosirea acestui procedeu de separare a trubului la cald in Rotapool prezinta dezavantajul mentinerii mustului fiert cu hamei un timp mai indelungat la temperaturi ceva mai scazute decat temperatura de fierbere (90 - 96s C) prin care se intensifica culoarea mustului si formarea de substante cu efect negativ asupra gustului berii. Pentru a evita aceste fenomene nedorite se recomanda mentinerea unei atmosfere de gaz inert in Rotapool sau montarea pe separatorul de conuri de hamei si Rotapool a unui racitor prin destindere, in care sa se realizeze micsorarea temperaturii mustului la 50 - 70°C.

Racirea mustului se face de la o temperatura apropiata de cea de fierbere pana la temperatura de insamantare cu drojdie 20-50s C.

Mustul de bere, aproape steril in urma fierberii cu hamei, se poate infecta in special cu bacterii si drojdii salbatice.

Dintre bacterii cele mai periculoase sunt cele lactice sub forma de coci, diplococi sau bastonase. Bacteriile lactice produc acizi organici in bere, conduc la aparitia de tulbureli si modifica gustul si aroma berii, contribuind la aparitia gustului neplacut de diacetil.

Din aceste motive racirea mustului se realizeaza astazi in exclusivitate in racitoare inchise (cu placi), care asigura o racire rapida, evitandu-se contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii salbatice daunatoare.

Racitoarele cu placi

Sunt formate din pachete de placi stantate din tabla de otel inoxidabil cu grosimea de cca un mm de forma dreptunghiulara prevazute cu orificii pentru introducerea si iesirea mustului si a apei de racire. Aparatul este impartit in doua zone:

In prima zona formata dintr-un numar mai mare de placi se face racirea mustului cu apa de la canal pana la o temperatura de 20 - 25°C,

In cea de-a doua zona mai mica se raceste in continuare mustul pana la temperaturi de insamantare cu drojdie de 6 - 7°C, folosind ca agent de racire apa racita la 0,5°C.

Separarea trubului la rece

Linul de fermentare

Realizeaza separarea trubului la rece in proportie de circa 50%, in acest caz mustul racit la temperaturi de 5 - 6sC intr-un lin de sedimentare la rece fara a fi insamantat la rece. Este un procedeu simplu, nu prezinta pericol de infectie, insa la trecerea mustului din linul de sedimentare in cel de fermentare este necesara o buna aerare a acestuia.

Aerarea mustului

Procedeele inchise de limpezire și racire a mustului impiedica in cea mai mare parte contactul mustului cu aerul, evitandu-se astfel fenomenele de oxidare care conduc la inchiderea culorii și la transformarile nedorite ale componentelor din must.

In vedrea asigurarii mersului normal al fermentarii este necesara aerarea mustului pana la un conținut optim de oxigen de 7 - 8 mg/1. Aceasta valoare nu se poate atinge fara folosirea unor dispozitive speciale prin care sa se insufle aer in exces in must in cantitate de 3 -101 /hl must.

Aerul se introduce in must cu ajuotrul unor bujii poroase din ceramica sau din metal sintetizat cu dimensiunea porilor de circa 5μ, care realizeaza o distribuție fina a aerului in must. (Anexa 3.) Aceste dispozitive se amplaseaza dupa racitorul cu placi, aerul și mustul circuland in contracurent pentru ca dizolvarea oxigenului sa fie cat mai buna. Pentru a se evita infectarea mustului este necesar ca aerul insuflat sa fie in prealabil filtrate sterilizant.

Cu aceste dispozitive nu se realizeaza debite mari de aer, necesare pentru efectuarea flotației, folosindu-se pompe de amestec sau amestecatoare centrifugale, și de asemenea și la pomparea mustului insamanțat in linul de fermentare.

4.4.2.8. Materii auxiliare utilizate in procesul tehnologic

Materiale dezinfectante

Sunt implicate in marea majoritate a proceselor din industria alimentara. Materialele dezinfectante sunt:

a)         Clorul și compușii clorului care se prezinta sub forma de clor lichid, rezultat din comprimarea clorului gazos, hipocloriți (saruri ale acidului hipocloros sau hidroxizi alcalini) cum sunt clorura de var, hipocloritul de calciu și Na, cloramine

b)         Sarurile de amoniu cuaternar, dintre care cea mai cunoscuta este
bromura de etil - piridiniu (bromcet).

Materialele dezinfectante se cer:

Sa nu fie toxice in dozele folosite;

Sa nu prezinte pericol de manipulare;

Sa nu modifice gustul și mirosul produselor;

Sa nu corodeze utilajele;

Sa aiba o mare eficacitate in distrugerea microorganismelor.

Apa

Apa este utilizata pentru mentinerea conditiilor de igiena dar si ca agent de racire, pentru mentinerea unei temperaturi optime necesare fermentarii primare. Apa de racire trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

C    Sa prezinte un continut redus de suspensii (50 - 1OOmg/1);

C    Sa aiba o temperatura cat mai scazuta;

C    Continutul de substante organice sa fie max 15mg/l;

C    Trebuie evitata contaminarea cu microorganisme;

C    Sa aiba duritatea necesara obiectivului propus;

C    Sa nu prezinte germeni patogeni;

C    Sa nu prezinte gust si miros strain;

C    Valorile de pH trebuie sa se incadreze in limitele de echilibru conform standardelor pH = 6.8 - 8,6

Modificarile fizico - chimice ce au loc in timpul tratarii mustului

Cele mai importante fenomene ce au loc in timpul pregatirii mustului pentru fermentare sunt: racirea, formarea trubului la cald si a trubului la rece, absorbtia oxigenului in must si concentratia acestuia.

Racirea mustului se face de la o temperatura apropiata de cea de fierbere si pana la temperatura de insamantare cu drojdie, printr-o zona de temperatura de 20-50sC, favorabila pentru infectia cu diferite microorganisme.

Mustul de bere aproape steril in urma fierberii cu hamei, se poate infecta in special cu bacterii si drojdii salbatice, infectiile fiind favorabile in cazul racirii lente a mustului in sisteme deschise de racire (tava de racire, racitor deschis).

Dintre bacterii cele mai periculoase sunt bacterii lactice, sub forma de coci, diplococi sau bastonase, care se pot dezvolta in must deja la temperaturi ridicate de circa 50s C si pana la temperaturi destul de scazute. Bacteriile lactice produc acizi organici in bere, conduc la aparitia de tulbureli si modifica gustul si aroma berii, contribuind la aparitia gustului neplacut de diacetil.

Drojdiile salbatice pot infecta mustul in cursul racirii, incepand de la temperaturi de 30 - 40°C. Ele se pot dezvolta alaturi de drojdia de cultura la fermentare, provocand tulburarea berii finite și rnodificarea gustului acesteia.

Din aceste motive racirea mustului se realizeaza astazi aproape in exclusivitate in racitoare inchise (cu placi), care asigura o racire rapida evitandu-se și contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii salbatice daunatoare.

4.4.2.9. Aspecte privind stabilitatea mustului de bere

Plamadirea - zaharificarea

In industria berii " pauza de proteina" sau "palierul de proteina" din cadrul procesului de plamadire - zaharificare se considera ca absolut necesara din urmatoarele motive:

Pentru modificarea proteinelor din malț;

Pentru formarea de azot aminic liber;

Plamadirea - zaharificarea nu poate fi considerata ca o compensare pentru malțificate deoarece capacitatea proteolitica a malțului, mult mai redusa la uscare și datorita diluarii substanțiale cu apa din plamadire, este insuficienta pentru a putea afecta in mod semnificativ proteinele din must și azotul aminic liber la plamadire zaharificare.

Deficiența calitativa dintre substanțele azotate solubilizate pe parcursul malțificarii și cele solubilizate la plamadire - zaharificare consta in primul rand la gradul de complexitate a acestora, substanțele azotate solubilizate pe parcursul plamadirii - zaharificarii fiind mai complexe. Aceste fenomene sunt datorate activitații enzimelor proteolitice, in particular a activitații diferențiate a celor doua clase de enzime - proteinazele și peptidazele.

Substanțele azotate se solubilizeaza in masura mai mare la malțifiate decat la plamadire - zaharificare, astfel incat substanțele azotate solubilizate in must provin in proporție de 70% din malț și 30% din plamadire - zaharificare. Solubilizarea proteica slaba la malțificare nu mai poate fi compensata la plamadire, tocmai datorita faptului ca gradul de complexitate al produșilor este diferit. Acest fapt se datorește in primul rand slabei activitații pepetidazice. Activitatea peptidazica scade puternic in urma uscarii malțului.

O cantitate substanțiala, reprezentand 50 - 70% din totalul aminoacizilor din must, este performata din malț. Acest procent corespunde cu aproximativ 8% din aminoacizii componenți ai proteinelor din orzoiaca. La finalul plamadirii - zaharificarii, rata de solubilizare a proteinelor din orzoiaca sub forma de aminoacizi din must este de 10 -15%, ceea ce intarește afirmațiile anterioare ca eliberarea suplimentara de azot aminic liber la plamadire zaharificare este mica. Restul de azot solubilizat este sub forma de peptide sau proteine nehidrolizate, majoritatea acestora regasindu-se in borhot.

Temperatura plamezii influenteaza in mare masura conținutul mustului in azot coagulabil din must. Chiar in condițiile maririi duratei "pauzei de proteina" pana la 2 ore, profilul proteinelor pe tot parcursul acesteia nu se modifica. O data cu creșterea temperaturii, conținutul de proteine din must scade, acest fapt datorandu-se nu procesului de hidroliza, ci fenomenului de precipitare a acestora. Prin analiza precipitatului obținut s-a constatat ca peste 60% reprezinta, iar restul polifenoli și carbohidrați.

Fenomenul de precipitare proteica se produce in prezența polifenolilor la temperaturi ridicate și este precedata de formarea agregatelor proteice. Domeniul greutații moleculare a proteinelor ce se separa din must datorita formarii agregatelor proteice se situeaza intre 4000 și 150000 (și chiar peste aceasta valoare), subunitațile proteice dominante in agregatele formate fiind totuși cele cu masa moleculara de ordinul 30000 - 40000.

Azotul corespunzator substanțelor azotate cu masa moleculara mare scade in urma precipitarii, iar azotul total are o foarte mica scadere.

Fracțiunile proteice individuale au comportari diferite pe parcursul procesului de plamadire - zaharificare:

Practic termenii de albumina și globulina au sens bine precizat numai pentru orz - orzoaica și malț. Pentru must, studiul fracțiunilor proteice nehidrolizate este dificil datorita prezenței dextrinelor care acționeaza drept coloizi protectori;

Parte a fracțiunilor albuminice este solubilizata, dar nu ramane complet nemodificata, ci o parte trece in produși de degradare cu masa moleculara de ordinul a 10000 care favorizeaza formarea spumei berii;

Parte din acțiunea albuminica este coaguabila la cald fiind astfel indepartata parte la plamadire zaharificare și complet la fierberea mustului, fenomen cu atat mai intens cu cat pH-ul este in jurul valorii de 5,8 și in prezența ionului Ca²⁺;

Parte din albumina, in asociere cu acizii nucleici și taninurile, poate ramane in soluție și daca persista in bere la pH-ul specific berii (cca 3,8) poate provoca instabilitate coloidala;

Fracțiunea globulinica nu este coagulabila la cald, fiind insa sensibila la temperaturi. Singura componenta globulinica stabila la plamadire zaharificare este β - globulina, care nu este complet degradata decat dupa un regim de fierbere de minimum 2 ore. In urma degradarii globulinei rezulta produși de degradare cu masa moleculara de ordinul 30000, care vor contribui la formarea trubului la rece. Produșii de degradare ai - globulinei in asociere cu taninurile, pot genera probleme de stabilitate a berii;

Proteinele solubile, impreuna cu peptidele și aminoacizii derivați din hordeina sunt extrași din malț la plamadire zaharificare. La plamadirea - zaharificarea prin infuzie la 65⁰C, are loc o extracție slaba a fracțiunilor ce provin din hordeina ce au masa moleculara mare, deoarece endopeptidazele sunt inactivate in plamada. Astfel cantitatea totala de hordeina este practic aceeași in malț ca și in borhot.

Principalii factori care influențeaza fenomenele de denaturare și coagulare a substanțelor proteice la plamadire - zaharificare sunt:

a)          temperatura;

b)          durata procesului;

c)          pH-ul plamezii

d)          densitatea plamezii;

e)          tipul diagramei de plamadire - zaharificare (prin infuzie sau decoctie);

f)           gradul de macinare.

Bilanțul in substanțe azotate din plamada, determinat pentru mustul filtrat, este prezentat in tabelul 4.9.:

Bilanțul in substanțe azotate determinat pentru mustul filtrat

Tabelul 4.9.

Fierberea mustului cu hamei

Unul din obiectivele principale ale operației de fierbere a mustului cu hamei este coagularea compușilor proteici. Mustul conține substanțe azotate solubilizate, insa o parte din acestea nu sunt permanent solubile. Aceste substanțe pot conduce la apariția de tulburare in berea finita. De aceea ele trebuie eliminate prin coagulare, care este in fond o prima purificare a mustului.

Coagularea se realizeaza sub forma unor flacoane mai mult sau mai puțin voluminoase, acestea antrenand prin precipitare diverse alte substanțe necoagulabile. In termeni tehnici, aceasta floculare poarta denumirea de ,,ruptura". Coagularea se produce in doua etape:

Inițial are loc o reacție chimica denumita denaturare, care se realizeaza prin
deshidratarea proteinelor, iar acestea se mentin in suspensie numai datorita sarcinilor electrice;

Urmeaza coagularea propriu-zisa, care consta in aglomerarea micelelor deshidratate.

Principalii factori fizici care influenteaza coagularea substanțelor proteice din must sunt urmatorii:

a)         pH - ul mustului:

b)        concentrația mustului;

c)         durata fierberii;

d)        intensitatea fierberii.

Taninul este un factor chimic avand o deosebita importanta in derularea procesului de coagulare proteica. Provenind din malt sau din hamei, taninul se combina cu substante azotate, atat cu cele foarte complexe - proteinazele, dar si cu primii produsi de scindare ai acestora - albumozele si peptonele. Taninul este o substanta deshidratanta, avand si el insusi proprietati coloidale si fiind incarcat negativ din punct de vedere electric. Se combina de preferinta cu substantele azotate avand sarcina electrica pozitiva, pe care le deshidrateaza si apoi le coaguleaza. Combinatiile albumino - taninice sunt solubile la cald si insolubile la rece. Flobafenele, taninurile oxidate, formeaza asociatii insoiubile atat la cald cat si la rece. Acestea sunt foarte insoiubile si pot sa provoace cu siguranta tulburarea berii. S-a constatat ca proteinele pot fi eliminate in cantitati crescande prin combinarea cu taninul, insa numai intr-o anumita proportie pana la stabilirea unui echilibru.

Formarea combinatiilor albumino - taninice la fierbere este favorizata de valori de pH cat mai mici, cantitatea de tanin ramasa in solutie este cu atat mai mare cu cat pH-ul mustului este mai mare, deoarece extractia din malt si din hamei este favorizata de valori mari ale pH-uIui.

Coagularea proteinelor din must este insa un fenomen independent de prezenta taninurilor si se produce chiar daca se realizeaza fierberea fara hamei. De asemenea. Coagularea se produce chiar fara taninul din malt. Principala influenta a taninurilor este aceea ca scade solubilitatea substantelor azotate, fie ca acestea sunt proteine propriu - zise, fie molecule partial degradate - albumoze si peptone.

Fractiunile proteice continute in must inaintea fierberii sunt urmatoarele:

• albumina, coagulabila la fierbere;
• globulina, necoagulabila la fierbere (si care poate provoca tulburari in bere).

Teoretic, ar trebui ca la fierberea mustului, albumina sa fie degradata si eliminta complet ca de altfel si si - globulina (in afara de cazul in care aceasta din urma sunt intr-un grad de degradare atat de avansat, incat se gaseste sub forma numai de peptide simple, lucru de altfel mai putin probabil). Degradarea albuminei si globulinei este inceputa la plamadire - zaharificare si se continua la fierbere. Ca urmare a modificarilor datorate degradarii moleculelor proteice, solubilitatea in apa a substantelor respective creste, chiar daca exista asocierile proteina - tanin. In acelasi timp scade tendinta de denaturare a proteinelor care favorizeaza eliminarea lor din solutie. Eliminarea proteinelor din must este insa mult mai mica la fierbere decat la operatiile de plamadire - zaharificare.

Componentele proteice din mustul de malt ce rezulta in urma fierberii sunt produsi

de degradare ai - globulinei care s-au format pe parcursul fierberii si au mase moleculare de ordinul a 30000. In urma asocierii cu taninurile au rezultat agregate cu mase moleculare de ordinul a 40000. Aceste agregate contin 60-65% din produsii de degradare a proteinelor si 35-40% din tanin. Solubilizarea lor descreste cu cresterea temperaturii, contribuind la formarea trubului la rece, fiind de asemenea foarte susceptibile la oxidare, deoarece contin gruparea tiol (SH). Considerand suprafata mare a bulelor formate in must la fierbere, exista clar posibilitatea absorbtiei oxigenului care poate astfel oxida gruparile SH din P - globulina, care trece fara sa precipite in must si se regaseste deci in bere.

Un alt fenomen specific ce are loc la fierberea mustului este formarea melanoidinelor. Intensitatea procesului este insa mult mai mica decat la uscarea maltului. Aminoacizii bazici sunt implicati in reactia Maillard si se observa o scadere a concentratiei in histidina, lizina si arginina. Hameiul compenseaza insa o parte din aceste pierderi. Se formeaza astfel melonoidine colorate, aldehide si compusi cu azot heterociclici. La fierberea mustului se formeaza cantitati apreciabile de astfel de compusi dar marea lor majoritate esteeliminata in urma antrenarii in vapori de apa.

Referitor la trubul la cald si trubul grosier, variabile in compozitia lui se datoreaza urmatorilor factori:

heterogenitatea compozitiei materiilor prime;

procedeul de fierbere utilizat;

instalatiile folosite;

metoda de analiza utilizata.

Cantitatea de trub la cald variaza intre 20 -80 g/hl, pornind de la 150 - 400 g/hl trub umed. Marimea particulelor trubului la cald variaza intre 30 - 80um, iar compozitia este urmatoarea.

Trubul la cald este considerat ca fiind majoritar un "trub de albumine". In cazul antrenarii in bere, trubul grosier nu inrautateste gustul, influenta lui putand fi simtita numai la fermentare.

Spre deosebire la trubul grosier fin, denumit si trubul la rece, are o importanta deosebita. Aceasta se elimina mult mai greu din must si transmite un gust amar berii, cunoscut sub denumirea de "gust de trub". Trubul la rece se formeaza incepand de la temperaturi mai mici de 70°C si continua sa se formeze pana la racirea pentru insamantare cu drojdie a mustului de malt. Favorizarea formarii trubului fin se poate realiza fie printr-o racire rapida, fie prin insuflare in mustul de malt la racirea de la 50sC la 25sC a unor gaze (aer sau hidrogen), aceste tratamente contribuind la flocularea in masa a trubului.

Compoziția chimica a trubului la rece

Tabelul 4.10.

Mustul de malt contine intre 500 si 1100 mg/1 azot in functie de cantitatea si calitatea maltului si a cerealelor nemaltificate utilizate (atunci cand se utilizeaza).

Din punct de vedere cantitativ, diferitele fractiuni cu azot din must sunt prezente in urmatoarele proportii:

azot formol - 200 - 400 mg/1;

azot coagulabil - 15 - 25 mg/1;

azot precipitabil cu sulfat de magneziu - 150 - 300mg/l;

- azot precipitabil cu acid fosfomolibdenic - 200 - 350 mg/1

azot precipitabil cu acid tanic - 200 - 300 mg/1

azot aminic liber - 100 - 250 mg/1

fractiunile Lundin:

fractiunea Lundin A - 20-25%;

fractiunea Lundin B - 15 - 20%;

fractiunea Lundin C - 55 - 65%.