Burlac Mihaela Proiect de diplomă [627489]

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

4

1.Tema proiectului

Proiectarea tehnologică a unei secții de fermentare a mustului de bere cu capacitatea de
600.000 hl bere/an destinată producerii berilor cu fructe.
Elementele inițiale:
 În secție se procesează must limpezit și răcit cu temperatura de 9℃;
 Secția lucrează 300 de zile pe an;
 Se produce bere cu fructe cu extract E p = 11,5 ⁰P;
 Celelalte date necesare în proiect are se vor adopta din literatura de specialitate și
pract ică.

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

5

2. Justificarea necesității și oportunității realizării elementului de proiect

După apă, cafea și lapte, berea este cea mai p opulară băutură din lume, deoarece este privită
ca un produs care , atunci când este consumat în cantități raționale, face parte dintr -un mod de viață
sănătos .
Am ales să abordez această temă deoarece, după parerea mea, berea a devenit un produs
foarte des consumat pentru gustul său plăcut și răcoritor, dar mai ales ca motiv de interacțiune
social ă, de întâlnire cu prietenii, relaxare și nimic nu poate să combată senzația de satisfacție pe
care o oferă un pahar rece de bere în tr-o zi călduroasă de vară.
Berea, definită pe ințelesul tuturor, este o băutură slab alcoolică, nedistilată , obținută prin
fermentare, cu ajutorul drojdiei, a unui must obținut din malț și eventual cereale nemalțificate, fiert
cu hamei.
Sortimentele d e bere pot fi clasificate în funcție de mai multe criterii :
 după culoare: bere blondă, bere brună sau bere speci ală;
 după concentrația alcoolică: bere fără alcool (<0,5% vol.alcool), bere slab alcoolică
(0,5-1,5% vol.alcool), bere obișnuită (3,3 -4,5% vol.alcool) și bere tare (>4,5%
vol.alcool);
 după tipul de drojdie utilizată: bere de fermentație superioară și bere de fermentație
inferioară.
Analizând piața berii din România, se poate observa că ac easta se află î ntr-o continuă
schimbar e și merg e pe premisa de a oferi consumatorilor o gamă diversificată de astfel de băuturi,
de aici și ideea mea de a produce berea cu fructe , care apreciez că ar putea stârni interesul
consumatorilor, în special datorită elementului de noutate.
Un alt motiv în alegerea acestei teme este faptul că domeniul berii poate ocupa un rol
deosebit de important în ceea ce privește creșterea economiei naț ionale, fapt ce ar determina o
creșterea a numărului de fabrici și a locurilor de muncă. Asociația Berar ii României a furnizat
următoarele date, care arată evoluția pieței berii în anul 2017:
 piața berii a înregistrat o creștere de 2% față de anul 2016, ajungând la un volum de
16,11 mil.hl;
 consumul de bere pe cap de locuitor se situiază la 82 l;
 sectorul be rii a creat peste 85,000 locuri de muncă la nivel național;
Președintele Asociației Berarii României, Lucian Ghinea a declarat faptul că: “ Piața berii
a evoluat firesc pe parcursul anului trecut înregistrând o creștere moderată de 2% în volum. Avem

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

6
de-a face cu un trend pozitiv pe care deși îl considerăm încă fragil, ne dorim să constituie o bază
importantă pentru evoluția pieței berii anul acesta. Factorul determinant pentru conservarea
trendului pozitiv al pieței rămâne și în continuare asigurarea unui c ontext economic stabil și a
unui cadru de reglementare stabil și predictibil. Berea este o băutură extrem de iubită la noi în
țară, așa că românii trebuie să continue să se poată bucura de ea alături de toți cei dragi lor”
În prezent, multe studii medicale arată faptul că un consum moderat de bere poate aduce un
beneficiu concret pentru menținerea stării de sănătate a fiecăruia dintre noi. Fiind un aliment
natural, obținut prin procesarea plantelor cu peste 90% apă, berea pă strează fibrele solubile,
consumul moderat asigurând între 5% și 10% din necesarul zilnic. Acesta reprezintă un ultim
motiv pentru care am ales această temă.
Hameiul din compoziția berii este o bună sursă de antioxidanți și ajută la lupta împotriva
stresu lui oxidativ la care este supus omul modern datorită solicitărilor profesionale intense și a
expunerii la poluare în mediul care îl înconjoară.
Un alt beneficiu al consumului moderat de bere este remediul împotriva îmbătrânirii. O
echipă de cercetători de la Centrul de Studii despre bere, Sănătate și Nutriție a ajuns la concluzia
că hameiul din compoziția berii ajută la eliberare de hormoni anti -inflamatori ce au scopul
încetinirii procesului de îmbătrânire .
De asemenea, materiile prime folosite la producerea berii asigură cantități considerabile de
vitamine, în special vitaminele din grupul B (B 2, B3, B6, B9 ) și minerale.
Recomand un consum moderat de bere !!!

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

7

3.Elemente din ingineria tehnologică
3.1. Analiza comparativă a tehnologiilor existente pe plan mondial pentru
realizarea producției proiectate

Berea este definită ca o băutură slab alcoolică, nedistilată , obținută prin fermentarea cu
ajutorul drojdiei , a unui must din malț și eventual cereale nemalțificate , fiert cu hamei, la care se
pot adăuga și s iropuri concentrate de fructe ( mere, pere, cireșe etc.). Aceste siropuri îi conferă berii
un gust mai dulceag și mai plăcut. Cuvântul „bere” provine din latinescul „bibere”, care înseamnă
“a bea”, cuvânt care s -a păstrat cu unele varietăți până astăzi.
Din definiția de mai sus rezultă și principalele materii prime folosite la fabricarea berii:
malțul, care se obține din orz sau alte cereale, cereal ele nemalțificate, apa, hameiul și drojdia.
În anul 1516 , principele Wilhelm al 4 -lea al Bavariei a semnat “Legea germană a purității
berii“, conform căreia “Berea trebuie să fie produsă numai d in malț, apă, hamei și drojdie”.
Principalele etape tehnologice de fabricare a berii sunt următoarele :
 fabricare a malțului – malțificarea;
 obținerea mustului din malț;
 fermentarea mustului și respectiv condiționarea berii rezultate.
Tehnologia de obținere a berii presupune parcurgerea a 2 etape esențiale, și anume obținerea
mustului din malț și fermentarea acestuia și cuprinde următoarele operații principale :
 măcinarea malțului;
 plămădire -zaharificare (brasaj);
 filtrarea plămezii zaharificate;
 fierberea mustului cu hamei;
 răcirea mustului fiert;
 fermentarea mustului;
 filtrarea berii;
 pasteurizarea berii;
 îmbutelierea berii;
 ambalarea berii.
Detalii cu privire la materiile prime și întreaga tehnologie de fabricare a ber ii sunt prezentate
în Anexa 1 .

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

8
3.2. Elemente definitorii ale produselor utilizate

Malțul este un semifabricat obținut în mod convențional prin germinarea și uscarea orzului
sau orzoiacei. În funcție de particularitățile materiei prime și parametrii utilizați la fabricarea
malțului, se pot produce diferite tipuri de malț, care reprezintă materi a primă pentru obținerea berii.
La plămădire -zaharificare din malț se extrag diferiți compuș i care contribuie, ca atare sau după
acțiunea enzimelor specifice provenite din aceeași sursă, la constituirea extractului mustului.
Calitatea malțului influențează decisiv calitatea mustului și a produsului finit, bere.
Mustul de malț este obținut în urma procesării prin : măcinarea malțului, brasajul malțului
măcinat și filtrarea plămezii zaharificate. În timpul măcinarii are loc o reducere a dimenisunilor
malțului, această operație influențând extracția și randamentul în extract la plămădire, durata de
brasaj și viteza de filtrare a plămezii, claritatea mustului, stabilitatea aromei mustului și, respectiv,
a berii.
Brasajul malțului include plămădirea și zaharificar ea și este influențat de doi factori de
importanță majoră: apa de brasaj și sistemul enzimatic al plămezii. În urma acestei operații,
plămada zaharificată se supune filtrării pentru separarea mustului de borhotul de malț.
Compozitia mustului (Tabelul 3.1) determină proprietățile produsului finit (berea), acesta
conținând zaharuri fermentescibile, nutrienți i necesari dezvoltării drojdi ei și substanțe de aromă .

Tabelul 3.1 . Componentele principale din substanța uscată a mustului de bere (sursa Banu C., ș.a.,2000)
Componentul % față de s.u.
Carbohidrați 90 – 92
Compuși cu azot ( N×6,25) 3 – 6
Săruri și substanțe minerale 1,5 – 2
Acizi liberi 0,5 – 1
Substanțe fenolice 0,1 – 0,2
Lipide 0,03 – 0,06

Carbohidrații din must reprezintă 90 – 92 % din extract, din care 68 – 75 % sunt carbohidrați
fermentescibili. În must pot fi atât carbohidrați fermentescibi li care reprezintă în general 6 – 8
g/100 ml must, cât și nefermentescibili 2,4 – 4,2 g/100 ml must . Prima categorie este reprezenta tă
de: fructoză, glucoză, maltoză, izomaltoză, maltotrioză, panoză + izopanoză, rafinoză.
Carbohidrații nefermentescibili sunt reperezentați de: maltotetroză, dextrine derivate de la
amidon, glucani și pentozani derivați de la hemiceluloze, precum și pen toze. Un rol esențial îl au

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

9
dextrinele derivate de la amidon, deoarece ele prezintă importanță în determinarea spumei,
corpolenței și retenției de CO 2, sunt purtători de aromă și au rol de coloizi protectori.
β – glucanii și pentozanii derivați de la hemi celuloze determină vâscozitatea mustului,
influențând filtrarea acestuia.
Cea de -a doua categorie de co mpuș i care se găsesc în must sunt compușii cu azot, aceștia
reprezintă până la 6 % din extract în cazul unui extract de 12 oP. Compoziția în azot a mustului se
modifică, dacă la plămădire se adaugă și alte materii prime. Aproximativ 30 % din azotul mustului
este reprezentat de azotul aminoacidic, 30 % de azotul din peptide care conțin 30 aminoacizi, restul
de 40 % de azot fiind r eprezentat de proteine cu un conținut de mai mult de 30 aminoacizi, precum
și de acizi nucleici.
Aminoacizii liberi și o parte din peptide servesc ca nutrienți pentru drojdiile de fermentare
și sunt compuși cu azot cu masă moleculară mică.
Unele peptide și proteine sunt compuși cu azot cu masă moleculară mare, reprezentând 50
% din azotul total. 20 % din azotul mustului este reprezentat de acizii nucleici și amine . La
plămădire, acizii nucleici sunt degradați până la nucleotide. Cele mai importante nucleotide pentru
potențarea aromei sunt 5’GMP, 5’IMP și 5×MP.
În must se regăsesc și amine volatile (1 – 2 mg/l), 20 – 30 mg/l NH 3, urme de histamină,
tiramină și amine organice. Aminele sunt parțial asimilate de drojdii, dar nu sunt importante pentru
acestea și nu influențează aroma berii.
Lipidele din must sunt eliminate în proporție de 50 % odată cu trubul la rece. Acestea se
găsesc în cantități reduse în must. În tabelul 3.4 sunt preze ntate lipidele din must și bere.
Lipidele prezente în bere au efect antispumant, cei mai activi fiind acizii grași liberi, triglic e-
ridele și fosfolipidele. Unele lipide rămase în bere pot fi precursorii unor substanțe care conferă
berii aromă de învechit (Banu C., ș.a., 2000 ).
Principalii acizi grași și lipide din must și bere sunt prezentați în Tabelul 3.2 .
Polifenolii din must provin din malț și hamei, iar cantitatea necesară fiind de 100 – 200 mg/l.
Polifenolii rămași în bere reacționează cu proteinele, formând tulbureala la rece și cea permanentă,
participă la aroma astringentă a berii, protejează compușii de aromă față de degradare și pot
contribui și la gustul de proaspăt al berii tinere.
În must se găsesc și vitamine care provin în special din malț, contribuind ca substanțe de
creștere pentru dr ojdiile de fermentare, motiv pentru care în bere nivelul de vitamine este mai
scăzut. Sărurile minerale pot fi utile, dar unele din ele pot influența negativ dezvoltarea drojdiilor
și conținutul mustului în substanțe minerale care provin din malț, hamei și apă de brasaj.

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

10
Tabelul 3.2 . Acizii grași și lipidele din must și bere, mg/l (sursa Banu C., ș.a.,2000)
Componentul Must din malț cu
hamei, 12oP Conținut în bere Nivelul la care se
împiedică spumarea
Acizi grași liberi C 12-C18:3 1,9 – 7,0 0,12 – 0,34 0,5
Monogliceride 0,11 – 0,34 0,01 – 0,10 0,5
Digliceride 0,17 – 0,62 0,03 – 0,14 0,2
Trigliceride 5 – 8 0,1 – 0,2 2
Steroli 0,22 – 0,34 0,02 1,5
Fosfolipide 3 0 – 0,05 1,5

În must se găsesc și vitamine care provin în special din malț, contribuind ca substanțe de
creștere pentru drojdiile de fermentare, motiv pentru care în bere nivelul de vitamine este mai
scăzut. Sărurile minerale pot fi utile, dar unele din ele pot influența negativ dezvoltarea drojdiilor
și conținutul mustului în sub stanțe minerale care provin din malț, hamei și apă de brasaj.
Hameiul se adaugă în etapa de fierbere a mustului din malț pentru a conferi gustul amar și
aroma specifică berii. În prezent, la fabricarea berii se utilizează diferite produse din hamei: peleți i
de hamei, extractele de hamei și produse izomerizate în detrimetul conurilor de hamei. Aceste
produse prezintă următoarele avantaje:
 asigură obținerea unei amărăli constante a berii;
 prezintă conservabilitate mare;
 în cazul extractelor de hamei se obține un randament de amăreală îmbunătățit;
 costurile de transport și depozitare sunt reduse;
 eliminarea necesității îndepărtării borhotului după fierbere;
 dozarea automată a produselor de hamei la fierbere (Aprodu I., 2016).
Drojdiile care se utilizează la obținerea berii aparțin genului Saccharomyces, în special
speciile: Saccharomyces cerevisiae , care este o drojdie de fermentație superioară și
Saccharomyces carlsbergensis , drojdie de fermnetație inferioară. Între cele două specii de drojdii
există o serie de diferențe metabolice, pe care le voi prezenta mai jos în tabelul 3.3 .

Tabelul 3.3 . Diferențele metabolice dintre drojdiile de fermnetație (sursa Banu C., ș.a.,2000)
Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlsbergensis
Fermentează 1/3 din molecula de rafinoză Fermentează complet rafinoza
Fermentează ocazional inulina Fermentează melibioza
Prezintă activitate respiratorie intensă Are capacitate de a fermenta
gliceraldehida
Are capacitatea de a utiliza etanolul pentru d ezvoltare

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

11
În literatura de specializare, drojdiile de fermentație sunt clasificate după caracteristicile
morfologice și fiziologice, pe care le voi arăta î n următorul tabel (Tabelul 3.4 ).

Tabelul 3.4 . Caracteristicile morfologice și fiziologice care caracterizează drojdiile
(sursa Banu C., ș.a.,2000 )
Caracteristici morfologice Caracteristici fiziologice
Dezvoltarea pe medii solide selective Producția de CO 2 la dezvoltarea anaerobă în mediu lichidîn
prezența unei singure surse de carbon (ferme ntația)
Mărimea și forma celulelor în medii
lichide Dezvoltarea în prezența unei singure surse de carbon
(asimilarea)
Numărul de ascospori și forma Asimilarea unei singure surse de azot (nitrat, etilamina etc.)
Formarea peliculei la suprafață Producția de pigmenți
Natura sedimentului în mediile lichide Producția de esteri

Drojdiile de bere se diferențiază și în funcție de comportamentul lor la fermentare, prin
următoarele caracteristici:
Saccharomyces cerevisiae
 prezintă un echipament enzimatic
bogat ;
 în timpul fermentației se ridică la
suprafața lichidului ;
 nu formează flo coane;
 fermentează optim la temperatura
de 14 – 25℃;
 produc beri cu tulbureală mai
ridicată și grad de atenuare mai
mare.
Saccharomyces carlsbergensis
 predomină metabolismul fermentativ;
 în timpul fermentației celulele agregă și
sedimentează, la finalul procesului se
regăsesc în zona conică a tancurilor de
fermentare;
 pot fi de tip pulverulent sau floculant;
 fermentează optim la temperature de 4 –
12 ℃;
 berea obținută este mai clară și prezintă
un rest de extract nefermentat (Aprodu
I., 2016) .
Compoziția chimică a drojdiei de bere
Biomasa de drojdie conține:
 apă – 75 % ;
 substanță uscată – 25 %, din care:
 proteine 45 – 60 % ;
 glucide 25 – 35 % ;
 lipide 4 – 7 %;
 substanțe minerale 6 – 9 % (sodiu, potasiu, calciu, magneziu, zinc, fosfor,

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

12
urme de fier, cupru, mangan);
 vitamine (tiamină, riboflavină, acid nicotinic, acid f olic, acid pantotenic,biotină)

3.3. Alegerea definitivă a tehnologiei utiliza te în realizarea proiectului și descrierea
schemei tehnologice cu detalierea operațiilor și a factorilor care influențează producția

În fig. 3.1. este reprezentată schematic tehnologia de obținere a berii , pornind de la
principalele materii prime: malt, hamei, apă și drojdie, care au fost descrise în subcapitolele
precedente .

Fig.3. 1. Schema tehnologică de obținere a berii
Hamei Apă Malț Drojdie
Recepție Multiplicare în laborator
Depozitare
Măcinare umedă
Plămădire -Zaharificare
Filtrare plămadă Borhot de malț
Fierbere cu hamei
Clarificarea mustului Borhot de hamei
Limpezire la cald Trub la cald
Răcire
Limpezire la rece Trub la rece
Inoculare cu drojdie
Fermentare primară CO 2
Fermentare secundară CO 2
Filtrare
Depozitare bere filtrată
Sticle Îmbuteliere
Capsulare
Pasteurizare
Etichete Etichetare
Ambalaje Ambalare
Paletizare
Depozitare
BERE

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

13
În cadrul acestui subcapitol voi insista pe varian ta de procesare aleasă , punân d accent pe
etapele de fermentare -maturare. Pentru obținerea berii în unitatea avută în vedere pentru proiectare
am ales următoarele variante de procesare: măcinare umedă a malțului , brasajul prin infuzie,
fierberea sub presiune, fermentare în tancuri cilindro -conice, pasteurizarea berii în sticle.
Pentru mărunțirea malțului a m ales procedeul de măcinare umedă , deoarece acest procedeu
asigură păstrarea integrității boabelor de malț și limitează astfel trecerea polifenolilor în must.
Măcinarea umedă prezintă următoarele avantaje față de măcinarea uscată, și anume:
 în timpul operației nu se formează praf;
 randamentul în măciniș nu este influențat de modificările de calitate ale malțulu i.
Măcinarea umedă a malțului o voi realiza prin condiționarea malțului. Operația se va derula
în mori cu valțuri; schița de principiu a acestui echipament este prezentată în fig.3.2.

Fig.3.2 . Moară pentru măcinarea umedă a malțului (sursa Banu C., ș.a., 2001)
1 – intrare malț în vasul de înmuiere; 2 – vas de înmuiere; 3 – intrare apă pentru înmuiere -spălare;
4 – șiber; 5 – preaplin; 6 – valvă rotativă de alimentare; 7 – valțuri de măcinare umedă;
8 – agitator și pompă de măcinătură p lămadă (sursa Banu C., ș.a.,2000).

Procedeul de brasaj ale s este cel prin infuzie , care presupune ca toată masa de plămadă să
fie încălzită până la temperatura finală, cu pauzele specific e pentru a permite acțiunea enzimelor
asupra compușilor macromoleculari , fără a fi neces ară prelev area unei părți din plămadă și
fierberea acesteia într-un alt cazan. Un exemplu d e diagramă de brasaj prin infuzie este prezentat
în fig.3.3.

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

14
Brasaj ul prin infuzie se derulează într -un singur cazan , pentru a realiza plămada și oferă o
serie de avantaje față de procedeul prin decocție:
 necesarul mai redus de energie (25 -50%);
 permite automatizarea procesului;
 se obțin malțuri din care se produc beri deschise la culoare și cu un gust mai puțin
pronunțat.
Principalul dezavantaj al acestui procedeu se referă la randamentul mai scăzut în extract, în
special când se utilizează malț slab solubilizat.

Fig.3. 3. Diagramă de brasaj prin infuzie cu plămădire la 35℃

Fierberea mustului de malț cu hamei se poate realiza la preziune joasă și sub presiune
ridicată.
Fierberea la presiune joasă se realizează în cazane cu încălzire exterioară a mustului, cazan
ce are montat la partea exterioară un schimbător de căldură și o pompă de circulație. În acest caz,
în schimbătorul de căldură exterior se realizează o ușoară suprapresiune, mustul fiind încălzit la
102-106℃.
Acest tip de fierbere la presiune joasă prezintă o serie de avantaje: durata fierberii este redusă
cu 20 -30%, este asigurată o îmbunătățite a principiilor amare din hamei, sunt precipitate complet
proteinele coagulante , este controlată ciculația mustului, datorită scăderii presiunii în cazan se
îndepărtează mai ușor compușii mirositori nedoriți, are loc o scădere a pH -ului, se obține un must
mai deschis la culoare și este îmbunătățită stabilitatea aromei.
Fierberea mustului se poate realiza și sub presiune ridicată astfel:
 la 120℃, în 240 -360 s;
 la 130℃, în 180 s;
 la 140℃, în 150 s. 304050607080
0 30 60 90 120 150 180Temperatura (℃)
Durata (min)

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

15
Fierberea în acest caz este der ulată în instalații ce cuprind doua schimbătoare de căldură cu
fascicule de țevi. În primul schimbător, încălzirea se face la 88℃, până la 106℃ în al doilea
schimbător, apoi mustul este trimis într -un schimbător tip țeavă, unde este încălzit la 140℃ și
menținut la această temperatură într -o serpentină. Urmează apoi o scădere a temperaturii până la
100℃.
Principalul avantaj se referă la reducere timpului de fierbere, deoarece se lucrează la
temperaturi mai ridicate.
Fieberea la presiuni ridicate un timp mai îndelungat favorizează formarea de complexe
precipitabile de proteine -rășini din hamei și influențează negativ culoarea mustului (Banu C., ș.a.,
2000).
Fermentația mustului are ca scop principal, transformarea zaharur ilor fermentescibile în
alcool etilic și CO 2, formându -se în același timp și produși secundari cum ar fi alcooli, esteri,
cetone, aldehide și produși cu sulf.
Fiind un proces complex, fermentația este influențat ă de o serie de factori, care sunt grupați
în trei categorii mari:
 compoziția chimică a mustului: prezența și concentrația nutrienților, pH -ul;
 drojdia utilizată: tipul și varietatea utilizată, condiția drojdiei la utilizare, distribuția
drojdiei în must, aerarea mustului, temperatura mustului la adăugarea drojdiei;
 condițiile de procesare: durata și temperatura de fermentare, presiunea, dimensiunea
și forma recipientelor de fermentare, agitarea și curenții ce se formează la fermentare.
Compoziția chimică a mustului. Mustul utilizat ca mediu de fermentare este bogat în
nutri enți (zaharuri asimilabile, aminoacizi, substanțe azotoase simple, substanțe minerale și
vitamin). Toți acești nutrienți sunt esenți ali pentru creșterea drojdiilor.
Compoziția mustului influențează viteza de fermentare, gradul de fermentare, cantitatea de
biomasă produsă și, în final, calitatea berii. În schimb, temperatura de plămădire va influ ența
compoziți a mustului ; cu cât temperaturile sunt mai scăzute, cu atât mustul va fi mai fermentescibil
și va avea o atenuare mai bună.
Particulele în suspensie din trubul la cald, influențează atât pozitiv, cât și negativ fermentația.
Sub aspect pozitiv, aceste particule favorizează dezvoltarea drojdiilor și formarea de alco oli
de fuzel și glicerină, dar afectează negativ procesul de floculare și favorizează autoliza. Par ticulele
din trubul la rece au o influență pozitivă asupra fermentării și însușirilor senzoriale ale berii, dar
în cantități mari îngreunează filtrabilitatea berii.
Mustul are un pH favorabil pentru dezvoltarea drojdiilor (5,2 – 5,7). O scădere a acestuia în
timpul fermentației până la valori de 4,35 – 4,65 nu va influența pH -ul celulei de drojdie, care

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

16
rămâne la 6,0. Scăderea pH-ului va fi influențată artificial prin creșterea temperaturii de
fermentare, creșterea cantității de drojdie și a nivelului de aerare și prin agitarea mustului la
fermentare.
Drojdia utilizată. Drojdia se alege în funcție de comportarea ei biochimică și fizică ce
determină mersu l fermentației.
Cum am menționat și mai sus, drojdiile folosite la fermentare sunt de două tipuri: de
fermentație superioară ( Saccharomyces cerevisiae ), care floculează în timpul fermentării și se
ridică la suprafața mediului de fermentare și de fermentaț ie inferioară ( Saccharomyces
carlsbergensis ), care în timpul fermentării floculează și sedimentează la fundul vasului de
fermentare.
Cantitatea de drojdie adăugată în must influențează viteza de fermentație, cu cât doza de
drojdie este mai mare , cu atât atenuarea mustului va fi mai mare. De asemenea, la doze mari de
drojdie se scurtează durata fermentării și crește biomasa recoltată.
Distribuția drojdiei la fermentare depinde de: comportarea drojdiei la floculare, sedimentare
și formare de “creste” la sup rafața mediului, agitarea mediului prin curenții de convecție ce se
formează, evoluția CO 2, agitarea mediului, mărimea și geometria recipientului de fermentare.
Condițiile de procesare. Geometria recipientului de fermentare prezintă o mare importanță,
în cazul rezervoarelor cilindro -conice, înălțimea acestora este importantă deoarece influențează:
sedimentarea drojdiilor, generarea de bule de CO 2 pe unitatea de suprafață, presiunea hidrostatică,
aceasta afectând evoluția CO 2 și circulația curenților de con vecție.
De asemenea, trebuie de avut în vedere efectul agitării, care se reflectă asupra aerării și
amestecării , acestea favorizând fermentația astfel: aerarea crescută duce la creșterea nivelului de
oxigen în must, dar amestecarea aduce drojdiile la suprafață, iar pe cele care s -au depus le aduce
în suspensie.
La începutul fermentației primare este indispensabilă o aerare puternica, oxigenul din must
fiind consumat pentru dezvoltarea drojdiilor și pentru oxidarea unor componente din must și a
unor pr oduse rezultate în fermentare.
Temperatura la care are loc fermentarea este în funcție de felul fermentației (superioară sau
inferioară) și de tipul de drojdie.
Dacă temperatură de fermentare depășește valorile indicate pentru fiecare tip de fermentare
vor apărea următoarele efecte: modificarea calității în rău a berii, amăreală, stabilitatea spumei,
nivelul de esteri și alcooli de fuzel, filtrabilitatea berii va fi mai redusă, durata de păstrare mai
mică, va crește cantitatea de dicetone vicinale care s e descompun rapid.
Niște valori ale temperaturii de fermentare mai mari pot conduce următoarele efecte

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

17
negative: conducerea fermentației sub presiune mai mare, cee ace va conduce la scăderea vitezei
de fermentare, micșorarea pH -ului și reducerea tendinței de formare a alcoolilor de fuzel și
esterilor.
Fermentarea mustului este insoțită de o scădere a densității a acestuia, profunzimea
fermentației exprimându -se prin “grad de fermentare”, acesta reprezentând procentul de extract
total al u nui must care a fost fermentat.
Gradul de fermentare poate fi aparent și real, cel real este atunci când extractul în produsul
fermentat se măsoară în mustul fermentat care conține alcool etilic, iar cel aparent se măsoară pe
produsul dezalcoolizat.
Gradul de ferm entare aparent în berea tânără blondă este de 70 – 73 %, iar în cea brună de
58 – 60 %. Gradul final de fermentare aparent este de 80 – 83 5 pentru berea blondă și 70 – 72 %
pentru cea brună (Banu C., ș.a., 2000) .
Fermentația secundară/Maturare
Berea de fermentație primară se caracterizează prin aspecte senzoriale precum gust pronunțat
de drojdie, amăreală cu gust înțepător, miros de crud în care se percep mercaptani și dicetone
vicinale, aspect tulbure și stabilitate redusă.
În timpul acestei fermentații au loc o serie de procese:
 este continuată fermentația zaharurilor fermentescibile care au rămas în berea primară
în două faze: o fază de fermentație secundară mai activă și una liniștită ;
 atenuarea unor compuși nedoriți care se degajă împreună cu CO 2;
 sinteza unor noi cantități de produși secundari ;
 saturarea berii în CO 2 și reducerea conținutului de oxigen. Berea de fermentație
primară are un conținut de 0,2 % CO 2, dar la sfîrșitul fermentației secundarea trebuie să conțină
0,45 – 0,5 % CO 2. Nivelul de CO 2 din bere reprezintă un criteriu de calitate, doarece CO 2
influențează gustul, conservabilitatea și contribuie la formarea spumei. Din cauza influenței
presiunii și temperaturii asupra conținutului de CO 2, saturarea berii se desfășoară în recipiente
închise, prevăzute cu dispozitive de monitorizare a presiunii, care permit eliminarea CO 2 aflat în
exces;
 limpezirea naturală a berii. La fermentarea secundară, berea tânără are o temperatură
de 5…8 ℃, fiind răcită până la 0…1 ℃. Aceas ta conține drojdii în suspensie, proteine solubilizate,
complexe proteine -polifenoli și alte materiale în suspensie. La finalul fermentării secundare, când
berea va avea 0 ℃, toate aceste materiale vor sedimenta (Banu C., ș.a., 2000) .
Pe măsură ce drojdiile se depun, încep să antreneze odată cu ele diferite suspensii, coloizi,
componente ale hameiului cu masă moleculară mare, conducând ast fel la diminuarea gustului amar

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

18
al berii.
Berea fermentată secundar/maturată este caracterizată printr -o armonizare a gustului și a
mirosului prin diferite procese chimice și biochimice.
Maturarea berii are loc în mai multe stadii :
 primul stadiu durează 10 zile la o temperature de 1℃, ti mp în care are loc coagularea
proteinelor care sunt îndepărtate prin filtrare ;
 al doilea stadiu de maturare durează 21 zile și are loc sub presiune de CO 2. După
păstrare. Berea este din nou filtrată cu ajutorul filtrului cu masa de filtrare ;
 în continuare, se face o carbonatare a berii care este apoi păstrată intr -un tanc timp de
2-3 zile la temperatură constantă ( Banu ș.a., 2000) .
Principalele echipamente în care se derulează operația de fermentare secundară/maturare
sunt tancurile de fermentare închise sub presiune, cu formă cilindro -conică. Aceste tancuri pot fi
utilizate și pentru fermentația primară.
În continuare voi prezenta schița unui tanc cilindro -conic (fig.3. 4), punînd accent pe
principalele elemente din componența acestuia.

Fig.3.4 . Schița simplificată a tancului cilindro -conic:
1 – vizor conic cu geam; 2 – ieșire agent din manta; 3 – conductă pentru intrare CO 2 și soluții
de igienizare sub presiune; 5 – intrare agent de răcire în manta; 6 – conductă pentru scăderea
presiunii; 6 – vas pentru spălare CO 2; 7 – intrare agent de răcire în mantaua părții conice; 8 –
robinet de evacuare; 9 – robinet de evacuare drojdie prevăzut cu geam de sticlă; 10 – robinet
pentru injecție de CO 2; 11 – termometru; 12 – ieșire agent de răcire din mantaua părții conice
(sursa Banu C., ș.a., 2000).

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

19
Pasteurizarea berii se realizează în sticle în pasteurizatoare tip tunel cu funcționare
continuă (fig.3.5) . Sticlele circulă pe o bandă tran sportoare, parcurgând două secțiuni, și anume
secțiunea de încălzire și de răcire. Secțiunea de încălzire este prevăzută cu 3 zone: preîcălzire,
încălzire, menținere. Secțiunea de răcire este prevăzută cu 2 zone: prerăcire și răcire finală. Apa
care se folosește la preîncălzire este adusă în zona de prerăcire, iar de aici fiind retrimisă la
preîncălzire. Apa folosită la încălzire și menținere este încălzită direct cu abur prin injectare sau
indirect prin in termediul unui schimbător de căldură.

Fig.3.5 . Schița pasteur izatorului tip tunel (sursa Banu C., ș.a., 2000).

3.4. Calculul bilanțului de materiale

În continuare este prezentat calculul bilanțului de materiale pentru operațile din schema
tehnologică de obținere a berii (figura 3.1) care se desfășoară în secția de fermentare.
Capacitatea fabricii de bere este de 600.000 hl bere/an. Secția lucrează 300 de zile pe an, se
procesează must limpezit și răcit cu temperatura de 9℃ și se produce bere cu fructe cu extract
primitiv de 11,5⁰P.
 Densitatea berii, ρ=1040,4 kg/m3 ;
 Volumul de bere produs pe zi, V= 2000 hl bere/zi sau 200 m3 bere/zi;
 M = ρ · V = 1040,4 kg/m3 · 200 m3 = 208080 kg/zi;
 Gradul de fermentare , Gf =𝐸𝑝 − 𝐸𝑎
𝐸𝑝 100, % unde :
Gf = 80 % ;
Ep = 11,5 % – reprezintă extractul primitiv;
Ea = 1,9 % – reprezintă extractul aparent.

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

20
1. Depozitare
Bp = B f + P d, unde:
Bp – bere paletizată
Bf – bere finală, B f = 208080 kg/zi
Pd – pierderi depozitare, P d = 0,1 %
Bp = B f + 0,1
100 Bp
Bp (1-0,001) = B f
Bp = 208080
0,999 = 208288,29 kg/zi
Pd = 208,29 kg/zi

2. Paletizare
Ba = B p + P p, unde:
Ba – bere ambalată
Bp – bere paletizată, B p = 208288,29 kg/zi
Pp – pierderi paletizare, P p = 0,1 %
Ba = B p + 0,1
100 Ba
Ba (1-0,001) = B p
Ba = 208288 ,29
0,999 = 208496,79 kg/zi
Pp = 208,50 kg/zi

3. Ambalare
Be = B a + P a, unde:
Be – bere etichetată
Ba – bere ambalată, B a = 208496,79 kg/zi
Pa – pierderi ambalare, P a = 0,1 %
Be = B a + 0,1
100 Be
Be (1- 0,001) = Ba
Be = 208496 ,79
0,999 = 208705,50 kg/zi
Pa = 208,71 kg/zi

Bere paletizată Depozitare Bere finală
Pierderi depozitare
Bere ambalată Paletizare Bere paletizată
Pierderi paletizare
Bere etichetată Ambalare Bere ambalată
Pierderi ambalare

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

21
4. Etichetare
Bp = B e + P e, unde:
Bp – bere pasteurizată
Be – bere etichetată , Be = 208705,50 kg/zi
deoarece, P e = 0
Bp = B e = 208705,50 kg/zi

5. Pasteurizare
Bc = B p + P p, unde:
Bc – bere capsulată
Bp – bere pasteurizată , Bp = 208705,50 kg/zi
Pp – pierderi pasteurizare , Pa = 0,6 %
Bc = B p + 0,6
100 Bc
Bc (1- 0,006 ) = Bp
Bc = 208705 ,50
0,994 = 209965,29 kg/zi
Pp = 1259,79 kg/zi

6. Capsulare
Bî = B c + P c, unde:
Bî – bere îmbuteliată
Bc – bere capsulată , Bc = 209965,29 kg/zi
Pc – pierderi capsulare , Pc = 0,2 %
Bî = B c + 0,2
100 Bî
Bî (1- 0,002 ) = Bc
Bî = 209965 ,29
0,998 = 210386,06 kg/zi
Pc = 420,77 kg/zi

7. Îmbuteliere
Bd = B î + P î, unde:
Bd – bere depozitată
Bî – bere îmbuteliată , Bî = 210386,06 kg/zi
Pî – pierderi îmbuteliere , Pî = 0,6 % Bere pasteurizare Etichetare Bere etichetată
Pierderi etichetare
Bere capsulată Pasteurizare Bere pasteurizată
Pierderi pasteurizare
Bere îmbuteliată Capsulare Bere capsulată
Pierderi capsulare
Bere depozitată după
filtrare Îmbuteliere Bere îmbuteliată
Pierderi îmbuteliere

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

22
Bd = B î + 0,6
100 Bd
Bd (1- 0,002) = Bî
Bd = 210386 ,06
0,994 = 211656,0 kg/zi
Pî = 1265,93 kg/zi

8. Depozitare bere filtrată
Bf = B d + P d, unde:
Bf – bere filtrată
Bd – bere depozitată , Bd = 211656,0 kg/zi
Pd – pierderi depozitare , Pd = 0,2 %
Bf = B d + 0,2
100 Bf
Bf (1- 0,002) = Bd
Bf = 211656 ,0
0,998 = 212080,16 kg/zi
Pd = 424,16 kg/zi

9. Filtrare
Bm = B f + P f, unde:
Bm – bere matură
Bf – bere filtrată, B f = 212080,16 kg/zi
Pf – pierderi filtrare, P f = 0,3 %
Bm = B f + 0,3
100 Bm
Bm (1- 0,003 ) = Bf
Bm = 212080 ,16
0,997 = 212718,31 kg/zi
Pf = 638,15 kg/zi

10. Fermentare secundară

Bere filtrată Depozitare Bere depozitată
Pierderi depozitare
Bere matură Filtrare Bere filtrată
Pierderi filtrare
Fermentare secundară Bere matură
Drojdie fermen –
țație secundară
Pierderi fermen –
tație secundară Pierderi CO 2 la fer –
mentația secundară Bere tânără
Sirop concentrat
de fructe

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

23
Bt + S = B m + Pfs + PfsCO2 + Djfs
Bm = 212718,31 kg/zi
S = 4 % B t
Pfs = 0,5 % B t
Dfs = 0,3 % B t
Calculul CO 2 la fermentația secundară:
C12O11H22 → 4C 2H2O5 + 4CO 2 + Q
În timpul fermentației secundare, prin fermentarea glucidelor se pierde CO 2 conform
ecuației:
342 kg maltoză ………………………. 4×44 kg CO 2
1,5
100 Bt ………………………….. ……………………….. X
X = P fsCO2 = 0,0077 B t
CO 2 total = CO 2degajat + CO 2dizolvat
PfsCO2 = CO 2degajat = CO 2 total – CO 2dizolvat
CO 2dizolvat = 0,2 % B m = 425,44 kg/zi
Bt = 207256,54 kg/zi
S = 0,04 · Bt = 8290,26 kg/zi
Pfs = 0,005 · Bt = 1036,28 kg/zi
PfsCO2 = 1170,43 kg/zi
Djfs = 0,003 · Bt = 621,77 kg/zi

11. Fermentare primară

Mi = Bt + Pfp + PfpCO2 + Djr
Djr = 0,02 · Bt
Pfp = 0,022 · Mi
În timpul fermentației primare, zahărul se consumă astfel:
– 95 % pentru fermentare;
– 5 % pentru respirația drojdiei. Fermentare secundară Bere tânără
Drojdie recoltată
Pierderi fermen –
tație primară Pierderi CO 2 la fer –
mentația primară Must inoculat

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

24
Zaharuri = Mi · 𝐸𝑝
100 · 𝐺𝑓𝑟
100 = M i · 0,074 kg/zi
Fermentare : C12H22O11 + 2C 6H12O6 = 4C 2H5OH + 4CO 2 + Q
342 kg maltoză …………… 4 · 44 kg CO 2 fermentare
Mi · 0,074 · 95
100 ………………………….. ………………… X
X = CO 2 fermentare = M i · 0,036 kg/zi
Respirație : C12H22O11 + 2C 6H12O6 = 12CO 2 + 12H 2O + Q
342 kg maltoză ……………. 12 · 44 kg CO 2 respirație
Mi · 0,074 · 5
100 ………………………….. ………………… X
X = CO 2 respirație = M i · 0,0057 kg/zi
CO 2 total = CO 2 fermentare + CO 2 respirație = 0,0417 · Mi
CO 2 total = CO 2 degajat + CO 2 dizolvat
CO 2 degajat = CO 2 total – CO 2 dizolvat
CO 2 total- cantitate de CO 2 care se formează în timpul operației de fermentație primară
CO 2 dizolvat = 0,2 % · Bt
PfpCO2 = CO 2 degajat = 0,0417 · Mi – 0,2
100 · Bt
Mi = 225341,40 kg/zi
Djr = 0,02 · Bt = 4145,13 kg/zi
Pfp = 0,022 · Mi = 4957,51 kg/zi
PfpCO2 = 8982,23 kg/zi

12. Inoculare cu drojdie

Mr + D i = M i
Di = 0,02 · Mr
Mr = 220922,94 kg/zi
Di = 4418,46 kg/zi

Tabelul 3.5. Tabel centralizator pentru bilanțul de materiale
Nr.
crt. OPERAȚ IE MATERIALE INTRATE
Nr.
crt. MATERIALE IEȘITE

Denumire Sim-
bol Valoare
[kg/zi] Denumire Sim-
bol Valoare
[kg/zi] Must răcit de bere
Inoculare cu drojdie Must inoculat
Drojdie inoculare

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

25
1. INOCULA –
RE CU
DROJDIE
-Drojdie

-Must
răcit
iD

rM
4418,46

220922,94 1. -must
inoculat
Mi 225341,40
TOTAL 225341,40 TOTAL 225341,40
2.
FERMENTA –
RE
PRIMARĂ -Must
inocult Mi 225341,40 2. -Bere
tânără
-Drojdie
recoltată
-Pierderi la
fermentația
primară
-Pierderi de
CO 2 la
fermentația
primară Bt

Dr

Pfp

PfpCO2 207256,53

4145,13

4957,51

8982,23
TOTAL 225341,40 TOTAL 225341,40
3.
FERMENTA –
RE
SECUNDA –
RĂ -Bere
tânără
-Sirop
concentrat
de fructe Bt

S 207256,53

8290,26 3. -Bere
matură
-Drojdie la
fermentația
secundară
-Pierderi la
fermentația
secundară
-Pierderi de
CO 2 la
fermentația
secundară Bm

Djfs

Pfs

PfsCO2 212718,31

621,77

1036,28

1170,43
TOTAL 215546,79 TOTAL 215546,79
4.
FILTRARE -Bere
matură
Bm
212718,31 4. -Bere
filtrată
-Pierderi
filtrare Bf

Pf 212080,16

638,15
TOTAL 212718,31 TOTAL 212718,31
5.
DEPOZITA –
RE BERE
FILTRATĂ -Bere
filtrată
Bf
212080,16
5. -Bere
depozitată
-Pierderi
depozitare Bd

Pd 211656,00

424,16
TOTAL 212080,16
TOTAL 212080,16
6.
ÎMBUTELIE
-RE -Bere
depozitată
după
filtrare
Bd
211656,00
6. -Bere
îmbuteliată
-Pierderi
îmbuteliere Bî

Pî 210386,06

1269,94
TOTAL 211656,00
TOTAL 211656,00

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

26
7.
CAPSULA –
RE -Bere
îmbuteliat
ă
Bî
210386,06
7. -Bere
capsulată
-Pierderi
capsulare Bc

Pc 209965,29

420,77
TOTAL 210386,06
TOTAL 210386,06
8.
PASTEURI –
ZARE -Bere
capsulată
Bc
209965,29
8. -Bere
pasteurizată
-Pierderi
pasteuriza –
re Bp

Pp 208705,50

1259,79
TOTAL 209965,29
TOTAL 209965,29
9.
ETICHETA –
RE -Bere
pasteuriza
tă
Bp
208705,50
9. -Bere
etichetată
-Pierderi
etichetare Be

Pe 208705,50

0
TOTAL 208705,50
TOTAL 208705,50
10.
AMBALARE -Bere
etichetată
Be
208705,50
10. -Bere
ambalată
-Pierderi
ambalare Ba

Pa 208496,79

208,71
TOTAL 208705,50
TOTAL 208705,50

11
PALETIZA –
RE -Bere
ambalată
Ba
208496,79
11 -Bere
paletizată
-Pierderi
paletizare Bp

Pp 208288,29

208,50
TOTAL 208496,79
TOTAL 208496,79
12
DEPOZI –
TARE -Bere
paletizată

Bp
208288,29
12 -Bere finală
-Pierderi
depozitare Bf
Pd 208080
208,29

TOTAL 208288,29
TOTAL 208288,29

Consumuri specifice și randamente de fabricație
 Consumul specific pentru mustul de bere fiert și răcit :
Csm = Mi
Bc , [kg/kg ]
Csm – consum specific masic, kg/zi ;
Mi – must de bere inoculat, kg/zi ;
Bc – bere capsulată, kg/zi.

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

27
Csm = 1,07 kg/kg
 Consumul specific pentru drojdie:
Cd = Di
Bc , [kg/kg ]
Cd = 0,02 kg/kg
 Randamentul de fabricație:
η = Bc
Mi · 100 = 93,18 %
 Consum specific pentru sirop:
Cs = S
Bc = 0,04 kg/kg
Bilanțul de materiale pe zile pentru operația de fermentare
Mi = M f + M CO2 + P , [kg/zi] unde:
Mi – cantitatea de must inoculat, kg;
Mf – cantitatea de bere după fermentare, kg;
MCO2 – cantitatea de CO 2 degajat la fermentare, kg;
P – pierderi de apă și alcool antrenate cu CO 2, kg;
Zc = (e p – er) Mi
Zc- zaharuri consumate
 Ecuația simplificată a fermentației alcoolice:
C12H22O11 + 12CO 2 = 4CH 3CH 2-OH + 4CO 2 + 2 · 25,4 kcal
342 g maltoză → 4 · 46 g alcool + 4 · 44 g CO 2
1 kg maltoză → 0,538 kg alcool + 0,515 kg CO 2 + qf
qf = 622,37 kj/kg
 Ecuația simplificată a respirației:
C12H22O11 + 11O2 = 12CO 2 + 11H 2O + 2 · 408,6 kcal
342 g maltoză → 4 · 44 g CO 2 + 11 · 18 H 2O + 3424 kj
1 kg maltoză → 1,54 kg CO 2 + 0,58 kg H 2O + q r
qr = 10011,7 kj/kg
Cantitatea de căldură egajată la fermentație q f = 622,37 kj/kg maltoză și la respirație q r =
10011,7 kj/kg maltoză reprezintă energia eliberată sub formă de căldură care încălzește masa de
must aflată în fermentare și care rezultă din diferența dintre energia totală și cea care rămâne la
depozitarea drojdiei pentru asigurarea activității vitale.
Masa de CO 2 degajat la fermentare (MCO2):
95
100 zaharuri consumate ………………………….. .. x

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

28
x = 95
100 Zc · 0,515
1 kg maltoză ………………………….. . 1,54 kg CO 2
5
100 zaharuri consumate ………………………….. .. y
y = 5
100 Zc · 1,54
MCO2 = 95
100 Zc · 0,515 + 5
100 Zc · 1,54
P = 2
100 MCO2
Mf = M i – MCO2 – P

Tabelul 3.6.Variația extractului real și aparent pe zile de fermentare
Ziua 0 1 2 3 4 5
ea 11,5 10,5 7,4 5,5 3,2 2,3
er 11,5 10,6 8,1 7,0 5,3 4,0

Ziua 1
Mi1 = M f1 + M1CO2 + P1 [kg/zi]
Zc1 = (𝑒𝑝−𝑒𝑟1
100) Mi1 = 2028,07 kg/zi
M1CO2 = 95
100 Zc1 · 0,515 + 5
100 Zc1 · 1,54 = 1148,39 kg
P1 = 2
100 M1CO2 = 22,97 kg
Mf1 = M i1 – M1CO2 – P1 = 224170,04 kg
Ziua 2
Mf1 = M f2 + M2CO2 + P2 [kg/zi]
Zc2 = (𝑒𝑝−𝑒𝑟2
100) Mf1 = 7621,78 kg/zi
M2CO2 = 95
100 Zc2 · 0,515 + 5
100 Zc2 · 1,54 = 4321,55 kg
P2 = 2
100 M2CO2 = 86,43 kg
Mf2 = M f1 – M2CO2 – P2 = 219762,06 kg
Ziua3
Mf2 = M f3 + M3CO2 + P3 [kg/zi]
Zc3 = (𝑒𝑝−𝑒𝑟3
100) Mf2 = 9889,29 kg/zi
M3CO2 = 95
100 Zc3 · 0,515 + 5
100 Zc3 · 1,54 = 5607,23 kg

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

29
P3 = 2
100 M3CO2 = 112,14 kg
Mf3 = M f2 – M3CO2 – P3 = 214042,69 kg
Ziua 4
Mf3 = M f4 + M 4CO2 + P 4 [kg/zi]
Zc4 = (𝑒𝑝−𝑒𝑟4
100) Mf3 = 13270,65 kg/zi
M4CO2 = 95
100 Zc4 · 0,515 + 5
100 Zc4 · 1,54 = 7511,19 kg
P3 = 2
100 M4CO2 = 150,22 kg
Mf4 = M f3 – M4CO2 – P4 = 206381,28 kg
Ziua 5
Mf4 = M f5 + M 5CO2 + P 5 [kg/zi]
Zc5 = (𝑒𝑝−𝑒𝑟5
100) Mf4 = 15478,60 kg/zi
M5CO2 = 95
100 Zc5 · 0,515 + 5
100 Zc5 · 1,54 = 8606,10 kg
P5 = 2
100 M5CO2 = 172,12 kg
Mf5 = M f4 – M5CO2 – P5 = 197603,06 kg

Tabel ul 3.7 . Tabel centralizator pe zile la bilanțul de materiale
Ziua Must
inoculat

Mi [kg] Zaharuri
consumate pe
întreaga
durată de
fementare
Zc [kg] Canatitatea
de CO 2
degajat la
fermentare
MCO2 [kg] Pierderi de
apă și alcool
antrenate cu
CO 2
Pi [kg] Cantitatea de
bere după
fermentare

Mf [kg]
1 225341,40 2028,07 1148,39 22,97 224170,04
2 224170,04 7621,78 4321,55 86,43 219762,06
3 219762,06 9889,29 5607,23 112,14 214042,69
4 214042,69 13270,65 7511,19 150,22 206381,28
5 206381,28 15478,60 8606,10 172,12 197603,06

Zaharurile consumate pe întreaga durată de fermentare sunt:
Zc = (𝑒𝑝−𝑒𝑟
100) Mi = 169 00,61 kg

3.5. Bilanțul termic
Fermentația primară :
Qm + Q R = Q b + Q CO2 + Q p + Q răcire , unde:

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

30
Qm – cantitatea de căldură intrată cu mustul, [kJ]
QR – cantitatea de căldură degajatăprin reacție, [kJ]
Qb – cantitatea de căldură ieșită cu berea fermentată, [kJ]
QCO2 – cantitatea de căldură ieșită cu CO 2 și cu pierderile prin antrenare, [kJ]
Qp – pierderi de căldură prin radiație și convecție, [kJ]
Qrăcire – cantitatea de căldură ce trebuie extrasă prin răcire, [kJ]
Qm = M i × ci × ti [kJ/kg], unde:
ci – capacitatea termică masică, [k J/kg·k]
ci = 3,78 [kJ/kg·K ]
ti – temperatura de intrare, [℃]
QR = Zf · qf + Z r · qr [kJ], unde:
Zf – zahărul fermentat , [kg/zi]
Zr – zahărul fermentat prin respirație , [kg/zi]
qf – căldura degajată la fermentare , [kJ]
qr – căldura degajată la respirație , [kJ]
Zf = 0,95 · Zc , Z r = 0,02 · Zc, qf = 622,37 kJ , qr = 10011,7 kJ
Qb = M b · cf · tf [kJ], unde:
cf – capacitate termică finală, [kJ /kg·k]
cf = 3,81 [kJ/kg·K ]
tf – temperatura finală , [℃]
QCO2 = (M CO2 + P) · cCO2 · tCO2 [kJ], unde:
cCO2 – capacitate termică m asică, [kJ /kg·k]
cCO2 = 0,9 [kJ/kg·K ]
tCO2 = ti−tf
2 , [℃]
Qp = 0,001 · QR , [kJ]
Qrăcire = Q m + Q R – Qb – QCO2 – Qp [kg/zi]
Ziua 1
Qm1 + Q R1 = Q b1 + Q 1CO2 + Q p1 + Q răcire1
Qm1 = M i1 · ci · ti1 = 7666114,43 kJ
QR1 = Z f1 · qf + Z r1 · qr = 1605176,16 kg/zi
Zf1 = 0,95 · Zc1 = 1926,67 kg/zi
Zr1 = 0,02 · Zc1 = 40,56 kg/zi
Qb1 = M b1 · cf · tf1 = 8540878,52 kJ

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

31
Q1CO2 = (M 1CO2 + P 1) · cCO2 · t1CO2 = 10015,13 kJ
t1CO2 = ti1−tf1
2 = 9,5 ℃
Qp1 = 0,001 · QR1 = 1605,18 kJ
Qrăcire 1 = Q m1 + Q R1 – Qb1 – Q1CO2 – Qp1 = 718791,33 kJ
Ziua 2
Qm2 + Q R2 = Q b2 + Q 2CO2 + Q p2 + Q răcire2
Qm2 = M i2 · ci · ti2 = 8473627,51 kJ
QR2 = Z f2 · qf + Z r2 · qr = 4427295,51 kg/zi
Zf2 = 0,95 · Zc2 = 5314,02 kg/zi
Zr2 = 0,02 · Zc2 = 111,87 kg/zi
Qb2 = M b2 · cf · tf2 = 9210227,93 kJ
Q2CO2 = (M 2CO2 + P 2) · cCO2 · t2CO2 = 41655,41 kJ
t2CO2 = ti2−tf2
2 = 10,5 ℃
Qp2 = 0,001 · QR2 = 4427,30 kJ
Qrăcire 2 = Q m2 + Q R2 – Qb2 – Q2CO2 – Qp2 = 3644611,87 kJ
Ziua 3
Qm3 + Q R3 = Q b3 + Q 3CO2 + Q p3 + Q răcire3
Qm3 = M i3 · ci · ti3 = 9137706,45 kJ
QR3 = Z f3 · qf + Z r3 · qr = 1794696,49 kg/zi
Zf3 = 0,95 · Zc3 = 2154,13 kg/zi
Zr3 = 0,02 · Zc3 = 45,35 kg/zi
Qb3 = M b3 · cf · tf3 = 9786031,79 kJ
Q3CO2 = (M 3CO2 + P 3) · cCO2 · t3CO2 = 59195,48 kJ
t3CO2 = ti3−tf3
2 = 11,5 ℃
Qp3 = 0,001 · QR3 = 1794,70 kJ
Qrăcire 3 = Q m3 + Q R3 – Qb3 – Q3CO2 – Qp3 = 1085380,97 kJ
Ziua 4
Qm4 + Q R4 = Q b4 + Q 4CO2 + Q p4 + Q răcire4
Qm4 = M i4 · ci · ti4 = 9708976,42 kJ
QR4 = Z f4 · qf + Z r4 · qr = 3676324,2 kg/zi
Zf4 = 0,95 · Zc4 = 3212,29 kg/zi
Zr4 = 0,02 · Zc4 = 67,63 kg/zi

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

32
Qb4 = M b4 · cf · tf4 = 9435752,12 kJ
Q4CO2 = (M 4CO2 + P 4) · cCO2 · t4CO2 = 82743,23 kJ
t4CO2 = ti4−tf4
2 = 12 ℃
Qp4 = 0,001 · QR4 = 3676,32 kJ
Qrăcire 4 = Q m4 + Q R4 – Qb4 – Q4CO2 – Qp4 = 2864128,95 kJ
Ziua 5
Qm5 + Q R5 = Q b5 + Q 5CO2 + Q p5+ Q răcire5
Qm5 = M i5 · ci · ti5 = 9361454,86 kJ
QR5 = Z f5 · qf + Z r5 · qr = 1747568,86 kg/zi
Zf5 = 0,95 · Zc5 = 2097,55 kg/zi
Zr5 = 0,02 · Zc5 = 44,16 kg/zi
Qb5 = M b5 · cf · tf5 = 9034411,9 kJ
Q5CO2 = (M5CO2 + P 5) · cCO2 · t5CO2 = 94804,78 kJ
t5CO2 = ti5−tf5
2 = 12 ℃
Qp5 = 0,001 · QR5 = 1747,57 kJ
Qrăcire 5 = Q m5 + Q R5 – Qb5 – Q5CO2 – Qp5 = 1978059,47 kJ

Tabel 3.8 . Tabel centralizator pentru bilanțul termic
Ziua Cantitatea
de căldură
intrată cu
mustul,

Qm [kJ]
Cantitatea
de căldură
degajată
prin reacție,

QR [kJ]
Cantitatea
de căldură
ieșită cu
berea
fermentată,
Qb [kJ]
Cantitatea de
căldură ieșită
cu CO 2 și cu
pierderile prin
antrenare,
QCO2 [kJ]
Pierderi de
căldură
prin
radiație și
convecție,
Qp [kJ] Cantitatea
de căldură
ce trebuie
extrasă
prin răcire,
Qrăcire [kJ]
1 7666114,43 1605176,16 8540878,52 10015,13 1605,18 718791,33
2 8473627,51 4427295,51 9210227,93 41655,41 4427,30 3644611,87
3 9137706,45 1794696,49 9786031,79 59195,48 1794,70 1085380,97
4 9708976,42 2676324,2 9435752,12 82743,23 2676,32 2864128,95
5 9361454,86 1747568,86 9034411,9 94804,78 1747,57 1978059,47

Cea mai mare cantitate de căldură trebuie extrasă în ziua a 2 -a: Qrăcire = 3644611,87 kJ .
Debitul de agent de răcire poate varia pe parcursul fermentării, durata de răcire putând fi
diferită de la o zi la alta. Debitul maxim de agent de răcire va fi inregistrat în ziua a 2 -a.
Considerăm o durată de răcire de 12 ore/zi.

Burlac Mihaela Proiect de diplomă

33
𝑄𝑟ă𝑐𝑖𝑟𝑒
𝜏𝑟ă𝑐𝑖𝑟𝑒 = Wag · cag · (tagf – tagi), J/h unde:
cag = 3,7 [kj/kg · K] și reprezintă capacitatea termică masică a agentului de răcire;
tagf = 0 ℃ și reprezinta temperatura finală a agentului de răcire;
tagi = -5 ℃ și reprezinta temperatura inițială a agentului de răcire.
Wag = Qrăcire
𝜏𝑟ă𝑐𝑖𝑟𝑒 · 𝑐𝑎𝑔 · (𝑡𝑎𝑔𝑓 – 𝑡𝑎𝑔𝑖) = 16417,17 J/h

Aria suprafeței de schimb de căldură
Serpentina de răcire este montată pe la exteriorul părții cilindrice a tancului de fermentare și
este împărțită în 3 zone prevazute cu racorduri de intrare și evacuare a agentului de răcire.
Serpentina are profil semicircular și este dispusă orizonta l. Fundul tronconic al tancului are și el o
zonă de răcire formată din 4 canale cu secțiune triunghiulară.
Aria suprafeței de schimb de căldură se calculează astf el:
A = Φrăcire
k · ∆tmed [m2]
Φrăcire = 𝑄𝑟ă𝑐𝑖𝑟𝑒
𝜏𝑟ă𝑐𝑖𝑟𝑒 = 3644611 ,87 ·103
12 ·3600 = 83,37 · 103 J/s
Se adoptă o valoare pentru k = 130 W/m2·K
Diferența de temperatră este:
∆tmax = tf – tagi = 8 + 5 = 13 ℃
∆tmin = ti – tagf = 12 – 0 = 12 ℃

Diagrama termică este reprezen tată în continuare în figura 3.6 .

ti = 12℃
tf = 8℃
tagf = 0℃

tagi = -5℃
Fig. 3.6 . Diagrama termică

∆tmed = ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 + ∆𝑡𝑚𝑖𝑛
2 = 12,5 ℃
A = 83,57 ·103
130 ·12,5 = 51,30 m2