CHIMIE ALIMENTARĂ SI TEHNOLOGII BIOCHIMICE [624171]

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE APLICATE ȘI INGINERIE
CHIMIE ALIMENTARĂ SI TEHNOLOGII BIOCHIMICE
ANUL II

PROIECT LA UTILAJE ȘI
ECHIPAMENTE ÎN INDUSTRIA
ALIMENTARĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:
s.l.dr.ing NEAGU ANIȘOARA
ABSOLVENT: [anonimizat]
2018

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE APLICATE ȘI INGINERIE
CHIMIE ALIMENTARĂ SI TEHNOLOGII BIOCHIMICE
ANUL II

SISTEME DE FILTRARE A BERII

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:
s.l.dr.ing NEAGU ANIȘOARA
ABSOLVENT: [anonimizat]
2018

Rezumat

Acest proiect oferă informații despre sistemele de filtrare utilizate în tehnologia de
obținere a berii. Dintre toate filtrele, filtrul cu lumânări este descris în mod principal
deoarece acesta este cel mai d es utilizat în industria berii.
Referatul este structurat pe cinci capitole. În pri mul capitol se regăsesc informaț ii
despre tehnologia sistemelor de filtrare a berii , precum și filtrarea berii împreună cu tipurile
de filtre utilizate, dar și materialele filtrante regăsite î n acest proce s tehnologic.
Capitolul doi oferă informații generale despre filtrul cu lumânări , fiind filtrul care
se folosește cel mai des, dar și informații despre modul de utilizare al acestui filtru. În
capitolul trei regăsim informații despre tehnologia de obținer e a berii , de la faza de materie
primă până la faza produsului finit.
În ultima parte a proiectului este prezentat capitolul patru care este destinat părții de
calcul aluvionar si prealuvionar, dar și capitolul cinci în care sunt prezentate normele de
securitate în muncă.

5
Cuprins

Introducere……………………………………………….. ………………….. ………………………………………..6
Capitolul 1 . Tehnologia sis temelor de filtrare a berii…. ……… ………………………………………..7
1.1 Filtrarea berii…. ………………. ………………………………………………………………………………..7
1.2 Materiale filtrante folosite în sistemele de filtrare a berii …….. …………………………………8
1.3 Tipuri de filtre…. ………… ……………………………………………………………………………………11
Capitolul 2 . Filtrul cu lumânări…… ………………………………………… ……………………………….14
2.1 Schema principală de funcționare a filtrului…….. ………………………………………………….14
Capito lul 3. Tehnologia de obținere a berii…………. ………….. ……………………….. ………………17
3.1 Procesul tehnologic de fabricare a berii……………. ………………………. …………. …………….18
Capitolul 4. Calculul filtrului cu lumânări…………. ……………………… ……………….. ………… …23
4.1 Tema și datele proiectului …………….. ……………………… …………………………….. ……………23
4.2 Calculul fazei de prealuvionare………… ……………………… …………………………….. …………2 4
4.3 Calculul fazei de aluvionare…………………. ……………………… ………………………….. ……….25
Capitolul 5. Sănătate și securitate în muncă……………………………………….. ……………… ……..27
Concluz ii……………………. ……………………………………………………………… …………………………2 8
Bibliografi e…………………….. ………………………………………………………………………….. ………..29

6
Introducere

Berea este o băutură slab alcoolică, nedistilată, obținută prin fermentare, cu ajutorul
drojdiei, a unui must fabricat din malț, apă și hamei, malțul putând fi înlocuit parțial
cu cereal e nemalțificate (porumb, brizură de orez, orz) și eventual enzime. Calitățile
organoleptice/gustative ale berii conferă acestui produs o largă adresabilitate la mai multe
categorii de consumatori, este un produs de masă, se consumă indiferent de momentul
zilei, i ndiferent de starea sufletească [6]. Berea ca și băutură obținută pe cale
biotehnologică și consumată în can titate mică poate fi considerată a fi un aliment , datorită
compoziției chimice complexe incluzând: glucide, substanțe proteice, vitamin e, săruri
minerale, substanțe plifenolice, acizi grași etc.
Malțul este principala materie primă utilizată la fabricarea berii, este o sursă de
substanțe cu rol de substrat și sursă de enzime hidrolitice, care prin acțiunea lor asupra
substratului determină formarea extractului. Boabele de malț trebuie să fie cât mai mari și
mai uniforme.
Hameiul reprezintă o materie primă indispensabilă fabricării berii deoarece acesta îi
conferă berii gustul amar și aroma specifică. Rășinile reprezintă precursorii substanțelor
amare din bere și determină valoarea anti septică a hameiului, iar uleiurile esențiale sunt
responsabile pentru aroma de hamei.
Materiile prime sunt prelucrate și trecute printr -un întreg flux tehnologic obținându –
se după fermentarea secundară și maturare .Berea trebuie limpezită artificial prin filtrare
sau centrifugare . Prin acest procedeu se îndepărtează atât microorganismele conținute cât și
particulele ce formează tulburența de natură coloidală. Filtrele folosite în această operație
joacă un rol important din punct de vedere economic deoarece fără ajutorul acestora berea
nu ar ajunge niciodată la limpiditatea nece sară în vederea comercializării [3].

7
Capitolul 1 . Tehnologia sistemelor de filtrare a berii
1.1 Filtrarea berii
Filtrarea este procesul tehnologic care se aplică berii pentru ai oferii acesteia
inteligibilitate înainte ca aceasta să fie îmbuteliată. Fenomenul de filtrare este stăpânit de
prezența proteinelor dar și a drojdiilor [3].
Berea finită, după terminarea fer mentării sec undare, poate fi desfăcută la halbă sau
la pahar sub formă de bere nefiltrată, sau poate fi filtrată în vederea îmbutelierii la butoi
sau la sticle, sau desfacerii directe la pahar sau la halbă ca bere filtrată.
Prin filtrare, din bere se înlătură acele substanțe care se află în stare de suspensie și
care produc tulburarea ei . În func ție de mărimea lor, aceste particulele se pot împărți pe trei
categorii :
 Dispersii grosiere ;
 Substanțe coloidale ;
 Substanțe dizolvate molecular [1].
Separarea garantează o bună stabilitate coloidală și biologică pentru berea finită.
Operația de separare este condusă de legea lui Darcy , care este ilustrată astfel :
ΔP=𝜇∙𝑢∙1∙3600
𝛽 (1.1)
în care :
ΔP – este pierderea de presiune la trecerea berii prin stratul filtrant ;
u – încărcare specifică, în [ hl / m2 · h ];
µ – vâscozitatea berii, în [ mPa · s ] (numeric egal ă cu cPoise) ;
l – grosimea stratului filtrant, în [ mm ];
β – permeabilitatea stratului filtrant, în [ µm2 ].
Filtrarea este influen țată de un număr mare de factori care pot avea valori variabile
sau constante.
Filtrele sunt alese, în industria berii, pentru a putea funcționa mai multe ore astfel
încât la sfârșitul operației stratul filtrant să poată fi sterilizat și spălat. Un rol important în
această operație îl constituie presiunea și temperatura.
În practică, în industria berii, filtrele utilizate l ucrează după două tehnici :
– Filtre cu material în strat fix;
– Filtre care lucrează cu prealuvionare [3].

8
Tabel 1.1 Factorii care in fluențează operația de filtrare [3]
Specificație Factori
Fluid Natura, vâscozitatea, densitatea, proprietăți corosive.
Solid Forma și dimensiunile particulelor, natura, granulometrie.
Suspensie Concentrația, temperatura, cantitatea sau debitul, etc.
Sediment Umiditatea finală, omogenitatea, rezistența hidraulică.
Strat filtrant Grosimea, aria, rezistența hidrodinamică, rezistența chimică,
rezistența mecanică, natura, etc.
Operația de filtrare Presiunea și temperatura de filtrare, viteza de filtrare, durata de
filtrare, etc.
Fază de spălare Debitul, concentrația, durata, natura lichidului de spălare.

1.2 Materiale fil trante folosite în sistemele de filtrare a berii
Materialele filtrante folosite pentru limpezirea artificială a berii își exercită acțiunea
filtrantă prin două moduri:
– acțiunea de sită mecanică prin care pot fi reținute particulele cu dimensiuni mai mari
decât porii filtrului ;
– adsorbția , prin acest efect pot fi reținute particule mai mici decât porii filtrului [1].
Materialele filtrante se deosebesc între ele prin puterea de adsorbție, structura și
forma suprafeței, dar și prin mărimea suprafeței. În funcție de calitatea acestora,
materialele se folosesc sub următoarele forme : membrană, țesături și împletituri, site, table,
plăci poroase, etc. Materialele filtrante folosite în sistemele de filtrare în strat fix sunt:
kieselgurul, cărbunele activat, poliolefinele. Cele mai utilizate materiale prealuvionare
sunt: kieselgurul și perlita, dar mai exist ă și celuloza [3].
Kieselgurul se folosește în practică în cantitate de 150 -180 g/hl bere. Efectul său
de adsorbție poate fi realizat prin adaos de azbest, cărbune activ sau stabilizatori .
Kieselgurul este obținut din roca diatomitică sau pământul de diatomee care conține alge
unicelulare fosilizate. Pământul de diatomee conține dioxid de siliciu în proporție de peste
85%. În funcție de modul de pregătire, kieselgurul poate fi:
– kieselgur fin;
– kieselgur grosier [3].
Pământul de diatomee natural netratat termic se deosebește de produsele tratate
termic (denumite kieselgur) prin culoare, d imensiuni a le particulelor, permeabilitate .

9

Figura 1.1 Modific ările suferite de pământul de diatomee pentru a se putea obtine
materialul de filtrare [3]

Tabel 1.2 Caracterizarea pământului de diatomee [3]
Clasificare Culoare tipică Dimensiuni
medii ale
particulelor Permeabilitate Folosire
Natural Gri < 14 < 0.05 Rar utilizat
Calcinat fără
adaos de CaCO 3
sau NaCO 3 Roz 7-20 0.01-1.0 Realizarea
stratului second
la aluvionare
Calcinat cu
adaos de CaCO 3
sau NaCO 3 Alb > 20 > 1.0 Realizarea
primului strat la
aluvionare
O însușire importantă a kieselgurului o reprezintă densitatea umedă, respectiv
volumul ocupat de acesta sub presiune. Kieselgurul cu densitate umedă este con siderat cel
mai potrivit pentru filtrare.
Perlita este un silicat de aluminiu care conține 65÷75% acid silicic și 10÷15%
aluminiu, restul până la 100% fiind reprezentat de alte săruri. Perlita se obține prin
expandare din perlita naturală care în prealabil a fost sfărâmată și sortată. [2] Aceasta se
folosește ca material de adaos la prealuvionare și filtrare aluvionară . În comparație cu
kieselgurul, perlita are caracteristici inferioare de filtrare. Se recomandă să se folosească la
filtrarea mustului, pentru reținerea droj diilor și nu la filtrarea berii [1].

10

Figura 1.2 Operațiile în vederea obținerii perlitei [3]

Perlita este mai puțin eficientă la filtrarea berii deoarece nu poate reține particulele
submicroscopice. Aceasta poate ajuta la eliminarea fierului și calciului din produs. Se
recomandă folosirea perlitei la filtrarea mustului și nu la filtrarea berii. Pe rlita în
comparație cu kieselgurul are calități inferioare la filtrare.

Tabel 2.3 Comparație între perlită și kieselgur [3]
Materialul
filtrant Domeniul de
permeabilitate
[µm2] Îndepărtarea
particulelor
fine Capacitatea
de reținere
a
particulelor
în turtă Densitatea
turtei
[g/l] Ușurința
de
depunere Presiunea
maximă
de
filtrare
ΔP[bar]
Kieselgur > 0.01 Bună Moderată 360 Rapidă 6
Perlită > 0.15 Slabă Bună 160 Ușoară 4

Celuloza este folosit ă pentru filtrare cu prealuvion are sau drept constituent al masei
filtrante și se exprimă sub formă d e fibre lungi obținute din pulpă de lemn. Celuloza este
utilizată numai la prealuvionare datorită următoarelor motive :
– filtratul obținut este clar;
– turta este degradabilă prin ardere;
– are capaci tate extraordinară de prealuvionare.
Polyclarul este un stabilizator și poate fi folosit ca aditiv de limpezire dar și de
filtrare . Acesta se caracterizează prin următoarele:
– insolubil în bere;
– imobilitate chimică și mecanică bună ( în condiții dure c um ar fi, alcalinitate și
temperaturi mari );

11
– mărimea particulelor este controlată;
– gradul de hidratate este controlat.
În funcție de tipul de bere se folosesc doze diferite de polyclar. În condiții de regenerare
doza reco mandată este de 35 -50 g/hl ber e [3].

1.3 Tipuri de filtre
Tipurile de filtre utilizate în industria berii sunt clasificate în:
 Filtre cu material filtrant fix:
– filtre cu plăci și masă filtrantă;
– filtre cu plăci și cartoane filtrante;
– filtre cu membrană filtrantă.
 Filtre cu aluvionarea materialului filtrant:
– filtre cu rame și plăci și cu cartoane -suport pentru kieselgur;
– filtre cu suport de site metalice;
– filtre cu lumânări.
La prima clasificare de filtre stratul filtrant poate fi alcătuit dintr -un suport filtrant
cu rezistență mecanică mărită sau dintr -un suport filtrant care poate fi recondiționat [1].
Indiferent de construcția filtrului și de materialul utilizat, filtrul trebuie:
– să mențină gradul de saturare a berii cu CO 2 realizat la fermentare. Din acest motiv la
filtrare se lucrează cu o contrapresiune mai mare decât presiunea de saturație a CO 2;
– să minimalizeze dizolvarea O 2 în bere în decursul filtrării. Berea la sfârșitul fermentației
secundare conține < 0.01 mg O 2/l, înglobarea ulterioară de O 2 având efecte negative asupra
însușirilor senzoriale ( stabilirea gustului, culoare ) și asupra stabilității coloidale.
Minimalizarea înglobării de aer la filtrare se face prin: eliminarea aerului din filtru înainte
de introdu cerea berii, utilizarea de apă de dezaerată, etanșarea corectă a filtrului, utilizarea
CO 2 pentru realizarea contrapresiunii;
– să nu contamineze berea cu microfloră dăunătoare provenită din filtru sau materialul de
filtrare. Pentru aceasta, filtrele sunt spălate și dezinfectate înaint e de introducerea berii [3].
Filtrarea berii se poate realiza în filtre cu material filtrant fix sau cu aluvionarea
materialului filtrant.
Filtrele cu material filtrant fix. În această categorie intră: filtrele cu plăci și mas ă
filtrantă, filtre cu plăci si cartoane filtrante, filtre cu membrană filtrantă.
Frecvent de utilizează:

12
– filtru cu cartoane filtrante pentru filtrarea fină a berii la care, pentru a le prelungi
durata de funcționare, se face o prefiltrare a berii printr -un alt filtru, de obicei cu filtru
kieselgur;
– filtru cu membrană filtrantă pentru filtrarea berii în sistem cross -flow, pentru filtrare
finală, pentru producerea berii fara alcool sau cu conținut redus de alcool ( osmoză inversă,
dializă ) ;
Filtrele cu aluvionarea materialului filtrant ( kieselgur, perlită). Suportul îl
reprezintă cartonul, sitele metalice, lumânările. Pregătirea filtrului se face conform
următoarelor secvențe:
– prealuvionarea, care are drept scop formarea stratului filtrant de bază și constă în
prealuvionare primară (bază) și secundară. Prealuvionarea se face cu o suspensie
concentrată de kieselgur grosier în apă degazată sau bere filtrantă, suspensie care este
pompată la 2 -3 bar pe suport. Pentru prealuvionarea de bază se folosesc 700 -800 g
kieselgur / m2 . Prealuvionarea secundară completează primul strat filtrant și se face cu un
amestec de kieselgur mai fin. Cantitatea totală de kieselgur prealuvionat este de 900 -1000
g/m2, când se formează un strat de 1.5 -3 mm g rosime. Prealuvionarea durează 10 -15
minute.
– filtrarea berii, care decurge cu dozarea continuă de kieselgur (60 -120 g/hl bere) sub
forma unui amestec de kieselgur mediu și fin. Dozarea continuă servește la păstrarea
permeabilității stratului filtr ant. Suspensia de kieselgur se dozează în bere cu o pompă
dozatoare.
Filtrarea se conduce cu o contrapresiune de 1 bar. Presiunea în filtru este șa început
0.1-0.4 bar, iar apoi crește cu 0.2 -0.3 bar / h, datorită colmatării stratului filtrant. După 8 –
10 o re de funcționare, presiunea maximă în filtru nu trebuie să depășească 2 -2.5 bar. La
presiune mai mare se întrerupe filtrarea.
Tipurile de filtre cu aluvionare de kieselgur pot fi:
– cu rame și plăci cu cartoane -suport pentru kieselgur;
– cu suport de site metalice așezate orizontal în rezervor vertical;
– cu lumânări.
Foarte bine se comportă filtrul cu suport de sită metalică ce se poate igieniza ușor,
pierderile de bere în stratul filtrant sunt reduse și se poate automatiz a ușor. Sunt, însă,
sensibile la diferențe de presiune și la variații de debit, în acest caz se poate produ ce
fisurarea stratului filtrant [2].

13
Filtrele cu lumânări su nt prevăzute cu baghete verticale, prinse pe o placă. Pe
baghete sunt fixate plăci, spirale de sârmă, table găurite sau alte materiale perm eabile cu
deschideri de cca 80μ. Berea se alimentează în cazan prin partea inferioară, trece prin
suporturile filtrante aluvionate, ajungând în baghetele cu secțiune triunghiulară, părăsind
cazanul în partea superioară. La filtrarea grosieră se pot re aliza productivități de 5 hl/m2 și
h la filtrele cu șpalturi și până la 9 hl/m2 și h la cele cu spirale de sârmă. Filtrele cu șpalturi
se execută la mărimi ale su prafeței de filtrare de până la 150 m2 , iar cele cu s pirale de
sârmă de până la 80 m2 [4].

14
Capitolul 2. Filtrul cu lumânări
2.1 Schema principală de funcționare
Filtrul este compus dintr -o cuvă cilindro -conică, care are atașate component de
filtrare sub forma unor lumânări prinse la o placă perforate prin care este eliminate berea.
Lumânarea , adică elementul prin care se filtrează , este alcătuit dintr -un tub confecționat
din tablă perforată învelită cu o spirală din oțel inox. Spiralele între ele au o distanță pe
secțiunea longitudinală de 50 -80 µm. Acest filtru este dotat cu aprox imativ 25 -700 de
lumânări. Lumânările au o lungime de aproximativ 2 m. Aria de filtrare a unei lumânări are
următoarea valoare : 0.118 𝑚2 pentru o lumânare cu ø = 30 mm și cu lungimea de 1.5 m ,
iar suprafața de filtrare a unei lumânări este de: 0.220 𝑚2 pentru o lumânare cu ø = 35 mm
și o lungime de 2.0 m.

Figura 2.1 Filtrul cu lumânări [3]
a-schiță simplificată : 1-corpul filtrului, 2 -lumânări, 3 -placă de susținere lumânări, 4 -capac vizitare, 5 -intrare
bere, 6 -ieșire bere, 7 -evacuare sediment ;
b-schița unei lumânări : 1-placă perforate pentru susținerea lumânărilor, 2 -cilindru metalic perforat, 3 -sârmă
inox înfășurată în helix pe cilindrul perforat, 4 -cap de fixare pentru înfiletare ;
c-secțiune transversal prin lumânări : 1-spirală pe sârmă, 2 -spațiul din tre spirale ;
d-tipuri de lumânări : A-tip spălător din tablă ondulată, B -cu plasă de sârmă, C -cu sârma înfășirată in helix : 1-
bare suport, 2-spirală de sârmă;
e-schiță generală a filtrului cu lumânări : 1-placă, 2 -spirală de sârmă , 3 -lumânare, 4 -recipient a nexă, 5 –
cărucior -colector de nămol, 6 -partea inferioară a filtrului, 7 -dozator, 8 -pompă ;
f-schiță care arată mărirea stratului de turtă la filtrarea în filtrul cu lumânări .

15
Din cauza numărului semnificativ de lumânări și ordonarea lor în filtru, capacitate a
de filtrare este foarte mare. Berea este alimentată cu o pompă printr -o țeavă legată la
dozatorul de kieselgur și străbate în filtru prin aria cilindrică, iar evacuarea are loc prin
partea superioară, după ce trece prin placa perforate care sprijină lumâ nările.
Secvența fazelor în filtrul cu lumânări este ilustrată în următoarea figură:

Figura 2.2 Secvența simplificată a operațiilor în filtrul cu lumânări [3]
a-umplerea filtrului, aerisire și prealuvionare;
b-dislocuirea apei, filtrarea berii și dislocarea berii de către apă;
c-descărcarea turtei, spălare și sterilizare.

După cum es te ilustrat în figura 2.1 secvența fazelor în filtrul cu lumânări este
compusă din:
-faza a : filtrul se completează cu berea filtrată pentru a se înlătura aerul din f iltru. Lichidul
este recirculat din filtru;
-faza b : întreruperea de kieselgur în apa degazată este direcționată în filtru pentru
prealuvionarea totală;
-faza c : se ventilează lichidul în filtru pentru o prealuvionare totală timp de 10 -15 minute ;
-faza d: se porne ște filtrarea aluvionară , berea fiind trimisă în filtru împingând apa în afara
acestuia ;

16
-faza e: se menține filtrarea și în urma dozării kieselgurului se va forma un strat de depozit
care are drept consecințe rezistența la filtrare și, deci, presiunea poate să ajungă la 5 -6 bar,
în acest caz filtrarea trebuie oprită ;
-faza f: se întrerupe filtrarea berii, aceasta fiind eliminată din filtru, rezultând în acest caz o
cantitate de bere diluată care va fi refolosită ;
-faza g: cu ajutorul aerului c omprimat se elimină stratul de kieselgur și cantitatea de pe
lumânările filtrului ;
-faza h: se efectuează spălarea filtrului cu ajutorul apei barbotate de aer, realizându -se
astfel curățare a lumânărilor din interior spre exteriorul acestora ;
-faza i: se pregătește filtrul pentru o nouă operațiune prin sterilizarea acestuia dar și a
conductelor de apă.
Avantajele filtrului cu lumânări sunt :
-posibilitate ridicată de filtrare ;
-structură simplă de industrializare ;
-costul accesibil al materialului folosit la filtrare;
-timp scurt între procesele de filtrare;
-sistem rezistent;
-modalități de întreținere simple.
Dezavantajul utilizării unui astfel de filtru îl constituie sensibilitatea la fluctuațiile
de presiune survenite în filtru ,existând riscul ca stratul filtrant să cadă de pe lumânări. În
scopul eliminării acestui pericol a fost necesară integrarea a două r ezervoare tampon în
fluxul tehnologic, unul la intrarea în filtru și celălalt la ieșire [3].

17
Capitolul 3. Tehnologia de ob ținere a berii
Berea este o băutură fermentată obținută prin fermentația alcoolică a unui amesctec
de orz germinat numit malț, apă și aromatizată cu hamei. Berea a fost cunoscută din cele
mai vechi timpuri și primii fabricanți de bere au fost egiptenii. De la aceștia au luat
obiceiul de a face bere evreii, iar mai tarziu arabii, grecii și romanii. Industria berii a fost la
început o industrie casnică. A trecut apoi în mănăstriri că și abia prin secolul al XVIII -lea
încep a se construi fabrici și de aici începe dezvoltare a acestei industrii.

Figura 3.1 Schema tehnologică generală de fabricare a berii [5]

18
3.1 Procesul tehnologic de fabricare a berii
După recepția cantitativă și calitativă a malțului și a cerealelor nemalțificate ,
acestea sunt măcinate în mori speciale pentru a da posibilitatea enzimelor să acționeze în
timpul operației de plămădire și zaharificare. Cu ajutorul apei și sub acțiunea enzimelor din
malț se realizează la plămădire și zaharificare transformarea substanțelor macromoleculare
insolubile din mal ț în produse solubile cu masă moleculară mică și medie care vor alcătui
extractul mustului de bere.
Operația de măcinare poate avea loc în două moduri: pe cale uscată și pe cale
umedă. Măcinarea umedă se bazează pe înmuierea malțului cu apă înainte de măci nare
până la o umiditate de circa 30%, prin care cojile devin elastice astfel încât în timpul
măcinării rămân întregi. Pentru o bună măcinare umedă trebuie ca malțul să fie supus
operației de polizare în prealabil deoarece malțul prost polizat adera la per eții buncărului
de înmuiere și alunecă greu în moară. Măcinarea pe cale uscată. Se poate efectua în diferite
tipuri de mori de malț cu una, două sau trei perechi de valțuri, cu sau fără condiționare
prealabilă a malțului prin umezire. Atunci când se lucrea ză cu cazane de filtrare, se
recomandă o condiționare a malțului înainte de măcinare prin umezire cu abur sau cu apă
într-un șnec special de condiționare. Pentru condiționare se folosește abur uscat de maxim
0,5 at., durata de contact a malțului în șnecul de condiționare fiind de 30 -40 sec. Dintre
condiționarea cu abur și cu apă, cea mai avantajoasă este condiționarea cu abur care
permite umezirea mai rapidă și mai uniforma.
În ceea ce privește cerealele nemalțificate folosite la obținerea mustului de bere,
acestea se macină separat în mori cu trei perechi de tăvăluci (șase valțuri). Porumbul
înainte de măcinare e ste degerminat, operație necesară pentru îndepărtarea lipidelor
conținute de germeni, care distrug spuma berii.
La plămădire, malțul măcinat cu ada os de cereale nemalțificate măcinate și tratate
termic se amestecă într -o anumită proporție cu apă și, conform unei diagrame de
plămădire, este favorizată acțiunea enzimelor din malț care degradează componentele din
făină și se acumulează în must substanțe asimilabile cu azot, în etapa de proteoliză (45°C),
și maltoza în etapa de amiloliză a amidonului (60 -70°C). În perioada de plămădire,
microorganismele de la suprafața boabelor trec în must, dar această perioadă este scurtă, și
de aceea nu se constată o î nmulțire a microorganismelor. Cantitatea de apă este în funcție
de tipul de malț utilizat: pentru malțul brun se folosesc 44,5 hl apă la 100 kg malț, deoarece

19
activitatea este mult mai redusă. Există două moduri de realiz are a brasajului: p rin decocție
și prin infuzie.
Brasajul prin infuzie conduce la obținerea de beri cu gust mai puțin pronunțat de
malț și culoare mai deschisă. Brasajul prin decocție necesită instalații de fierbere cu cazan
de plămădire și cazan de zaharificare și se realizează cu un consum de energie cu circa
20% mai mare decât la brasajul prin infuzie, energie consumată pentru fierberea
decocturilor. Timpul de fierbere a plămezilor influențează direct gradul de modificare a
amidonului, dar pentru a nu crește mult consumul de energie, el se limitează la 10 -15
minute pentru berile blonde și 20 -30 minute pentru berile brune.
După zaharificare plămada este supusă operației de filtrare în scopul separării
mustului de părțile insolubile care vor forma borhotul de malț. Procesul are loc în d ouă
faze : scurgerea liberă a mustului și spălarea cu apă fierbinte a borhotului pentru
recuperarea extractului reținut. Procesul de filtrare este influențat de calitatea malțului și a
măcinișului, de procedeul de plămădire, de metodă, de temperatură și du rata de filtrare,
precum și de modul de spălare a borhotului.
Fierberea mustului cu hamei are ca scop principal solubilizarea substanțelor amare
și de aromă ale hameiului, coagularea proteinelor, inactivarea enzimelor și sterilizarea
mustului. Inactivarea enzimelor are loc în primele minute de fierbere. Se păstreză raportul
glucide fermentescibile /glucide nefermentescibile stabilite prin brasaj. Sterilizarea
mustului se face prin inactivarea microflorei străine care produce la acidifierea
necontrolată a mu stului. Se sterilizează prin aducerea mustului la fierbere.
Fermentația primară se desfășoară în patru etape :
1. Faza inițială : care durează 12 -16 ore și se caracterizează prin multiplicarea
drojdiilor, mustul din lin acoperindu -se după 12 -16 ore de la însă mânțare cu un
strat alb de spumă. În primele 24 de ore are loc scăderea extractului cu 0,3 -0,5%,
variația temperaturii cu 0,5 -1°C și variația pHului cu 0,25 -0,3 unități.
2. Faza crestelor joase : durează între 1 -2 zile, în care spuma se dezlipește de la
margi nea linului și ia o formă ondulată. Datorită bioxidului de carbon care se
degajă în cantitate mare se adună în stratul de spumă suspensii care o colorează
treptat în galben -brun. Are loc o scădere în extract cu 0,6 -1 %, o variație a
temperaturii cu 1,5 -2°C în 24 de ore și o variație a pH -ului cu 4,9 -4,7 unități.
3. Faza crestelor înalte : începe în ziua a patra și durează 2 -3 zile și se caracterizează
prin activitatea fermentativă maximă a drojdiei. Crestele se ridică la o înălțime
mare de până la 30 cm. Se poate observa scăderea extractului cu 1,2 -2%, scăderea

20
temperaturii, la început cu 0,50,9°C, apoi cu 1 -1,5°C în 24 de ore și variația pH –
ului cu 4,6 -4,4 unități.
4. Faza finală : durează între 2 -3 zile și constă în scăderea stratului de spumă și
transformare a lui într -o peliculă de culoare brun -murdar, formată din rășini de
hamei, proteine și polifenoli antrenați la stratul de spumă. În urma fermentației
primare rezultă un extract fermentescibil de 1,5% numit bere tanără. În această
fază are loc scăderea ext ractului cu 0,2 -0,4% în 24 de ore, temperatura ajunge la
3,5-5°C, iar pH -ul este constant. În timpul fermentației primare se face un control
permanent al aspectului mustului în fermentație, a temperaturii și scăderii
extractului.
Berea tânără se caracterizează printr -un gust și o aromă neplăcută datorită formării
unor p roduse secundare de fermentație. Aceasta conți ne o cantitate insuficiență de d ioxid
de carbon și este mai mult sau mai puțin tulbure, ca urmare a prezenței drojdiei și a altor
particule în suspensie. Din acest motiv ea este supusă unei fermentații secundare care se
desfășoară lent, denumită și maturare sau depozitare. Principalele transformări care au loc
la fermentația secundară sunt:
 Fermentarea principală sau chiar totală a restul ui de extract fermentescibil pe care îl
conține berea tânără;
 Saturarea berii în bioxid de carbon la temperaturi scăzute și sub presiune ;
 Limpezirea naturală a berii are loc prin depunerea componentelor care formează
tulbureala: celula de drojdie, protei ne și substanțe amare trecute în formă insolubilă.
Procesul prezintă importanță pentru rotunjirea gustativă a berii, pentru spumă cât și
pentru stabilitatea ei coloidală. Pentru accelerarea procesului de limpezire se pot
folosi mijloace mecanice, care măre sc suprafața de limpezire a tancului și care
adsorb la suprafața lor particulele care alcătuiesc tulbureala.
 Maturarea berii constă în înnobilarea gustului și îmbunătățirea aromei berii. Se
datorează depunerii drojdiei și precipitatelor din bere, antrenări i unor compuși
volatili cu dioxid de carbon care se degajă, sinteza unor cantități de produși
secundari de fermentație, transformarea unor compuși cu prag de sensibilitate mai
ridicat. Berea se consideră mătură când conținutul în diacetil scade sub 0,1mg/l .
În urma fermentației secundare berea nu ajunge niciodată la limpiditatea necesară
în vederea comercializării. Ea este puțin tulbure datorită particulelor în suspensie. Din
această cauză berea trebuie limpezită artificial prin filtrare sau centrifugare, p rin care se
îndepărtează atât microorganismele conținute cât și particulele ce formează tulbureala de

21
natură coloidală. Astfel prin filtrare se îmbunătățește atât stabilitatea biologică cât și cea
coloidală a berii. Filtrarea berii se poate realiza în filt re cu material filtrant fix, cum ar fi :
1. Filtre cu plăci și masă filtrantă ;
2. Filtre cu plăci și cartoane filtrante ;
3. Filtre cu cartoane -support ;
4. Site metalice sau cu lumânări.
Berea dată spre consum trebuie să își păstreze calitățile senzoriale un timp cât mai
îndelungat și de aceea se aplică măsuri speciale de stabilizare a berii prin diferite metode,
dintre care pasteurizarea este cea mai folosită.
Scopul pasteurizării este acela al îmbunătățirii stabilității biologice a produsului
finit. Prelungirea duratei de pasteurizare a berii este realizată, în cazul pasteurizării prin
inactivarea microorganismelor capabile să se dizolve în bere și respectiv inactivarea
enzimelor, care pot cauza modificări chimice nedorite. La pasteurizare est e necesar să se
asigure un grad mare de inactivare a microorganismelor, fără a se afecta calitatea
senzorială a berii, ceea ce presupune optimizarea procesului de pasteurizare. Factorii care
influențează gradul de inactivare al microorganismelor sunt următ orii:
 temperatura de pasteurizare;
 durata pasteurizării;
 felul microorganismelor din bere;
 numărul inițial de microorganisme din bere;
Procesul tehnologic de ambalare a berii în butelii poartă denumirea de îmbuteliere.
Operația care concură la realizarea p rocesului de îmbuteliat, sub formă de ambalaj unitar,
indivizibil de desfacere și de prezentare, cuprinzând spălarea buteliilor, umplerea,
închiderea sigilarea și etichetarea, poartă denumirea de operație specifică de imbuteliere.
Procesul tehnologic de îm buteliere se realizează cu ajutorul utilajelor componente din linia
de îmbuteliere. Acestea pot fi simple sau complexe, semiautomatizate sau automatizate.
Deseori, gustul natural al berii este înrăutățit ca urmare a unor deficiențe atribuite
materiilor pri me, procesului tehnologic, contactului mustului sau al berii cu substanțe
agresive, cât și unor cauze biologice. Un hamei invechit, oxidat, provoacă apariția de gust
neplăcut, uneori de fructuozitate străină berii. Malțul suprauscat, în special cel brun,
generează formarea de gust de ceapă. Datorită contactului cu cantități mărite de aer, crește
amăreala neplăcută a berii.În urma pasteurizării excesive a berii, ca urmare a oxidării unor
subproduse de fermentare, se formează gustul de pâine, alături de apar iția altor modificări
calitative, datorită, în special, oxidării polifenolilor. Prin contactul cu materiale agresive

22
pentru bere pot apărea gusturi străine, generate, în special, de smoala folosită pentru
izolarea recipientelor de fermentare sau a butoaie lor. Mai frecvente sunt aparițiile de gust
de clor, ca urmare a folosirii produselor pe bază de clor pentru dezinfecția apei și a
utilajelor tehnologice, și a eliminării insuficiente a acestuia. Pragul de percepere a gustului
de clorfenol este destul de re dus, fiind de 15g/l. Cea mai frecventă apariție de gust străin,
datorită unor procese de natură biologică, este cel perceput în urma autolizei drojdiei. În
cazul eliminării insuficiente sau prea târzii a drojdiei, după fermentarea primară și
maturare, apa re un proces de autoliză ce conferă berii un gust de creozot sau de tirosol, cu
o nuanță tipică de fenol.
După îmbuteliere, noțiunea de stabilitate, exprimată prin durata de timp până la
apariția unui sediment, se corelează cu cea de stabilitate a însușiri lor senzoriale. În
momentul pierderii unei stabilități (coloidale sau biologice), aceasta se răsfrânge și la
cealaltă, respectiv berea stabilă biologic iși pierde această însușire după apariția tulburelilor
de natură coloidală și invers, generându -se fenom ene de învechire și apoi de alterare a
produsului. Nu există o limită precisă între perceperea de sfârșit de învechire și început de
alterare. În cazul apariției alterării, de obicei se constată și o alterare parțială a alcoolilor în
aldehide, care, la rân dul lor, reacționează cu aminoacizii sau acizii organici, generând
gustul de pâine și apariția de arome străine de fructuozitate, în special cele de alterare a
untului.
Culoarea ne poate oferi informații asupra malțului folosit. Tipurile de bere care
conțin malț caramelizat sau brun, adică prăjit, au culori de la brun, brun -roșcat și roșu, până
la negru opac.
Berea poate avea un miros ușor, proaspăt și fructat dar acesta poate fi de asemeni
dulce și plat. Poate mirosi a mirodenii sau miere și nu e neo bișnuit pentru berile deschise
la culoare să aibă aromă de pâine. Berile cu miros de carton ud sunt vechi. Acest miros se
datorează pătrunderii aerului (oxigenului) în sticlă.
Majoritatea mărcilor de bere au, în diferite proporții, toate cele patru gusturi : dulce,
amar, sărat, acru. Gustul amar, care persistă mult timp, semnalează o bere de calitate
inferioară [5].

23
Capitolul 4 . Calculul filtrului cu lumânări
4.1 Tema și datele proiectului
Să se calculeze faza de aluvionare și faza de prealuvionare a procesului de filtrare a
berii pe baza datelor experimentale.
Debitul volumic al berii filtrate este 590 hL/h , calculat pe baza următoarei formule de
calcul:
𝐷𝑣=500+10∙ n (4.1)
unde:
Dv – reprezintă debitul volumic;
n – reprezintă numărul de ordine de pe foaia de prezență (n=9).
Parametrii ce influențează fazele de prealuvionare si aluvionare sunt următorii:

o Dv = 590 hl/h – debitul volumic de bere filtrată [ hl/h];
o µ = 0,003 – vâscozitatea berii la temperatura de filtrare(t=0o C) [Pa . s];
o AL = 0,23 – suprafața filtrantă a unei lumânări [ m2];
o dL = 25 – diamentrul lumânării [ mm];
o L = 2013 – lungimea lumânării [ mm];
o c = 1 – adaosul de material de filtrare(kieselgur) [ kg/m3];
o ρ = 286 – densitatea patului filtran t [kg/m3];
o β1 = 5.10-14 – permeabilitatea patului f iltrant format la prealuvionare [ m2];
o β2 = 1.10-14 – permeabilitatea patulu i filtrant format la aluvionare [ m2].

a) Faza de prealuvionare – în această fază are loc pregătirea procesului de filtrare
prin formarea unui strat de material filtrant pe suportul filtrului cu lumânări. Faza
este guvernată de procesul de formare al patului filtrant de sediment(kieselgur) .
Grosimea statului format in această fază este de 2÷3 mm, iar timpul de formare al
patului fil trant este de 10 -15 min, conform documentației de specialitate.Eficiența
filtrului depinde de caracteristicile fizice de permeabilitate și stabilitate ale patului
filtrant.
b) Faza de aluvionare – în această fază , particulele solide din berea nefiltrată sunt
reținute de patul filtrant deja format în faza anterioară .Tot î n această fază se va
forma , peste stratul anterior in jurul lumânarilor, turta de aluvionare . Durata fazei
de aluvionare este influențată de mai mulți factori, precum: debitul volumic al berii

24
care trece prin filtru, suprafața de filtr are, conținutul de particule solide din bere,
etc. Un rol important il prezintă si spațiul dintre elementele filtrante, spațiu care,
din cauza variației grosimii turtei de filtrare in timp, influențează dimensiune a
gabaritică a filtrului.
c) Faza de curățare a filtrului – în această faza va avea loc îndepărtarea celor doua
straturi depuse pe lumânări și pregătirea filtrului pentru un nou ciclu de
funcționare.Această operatiune de cur ățarea a filtrului se face prin inv ersarea
sensului de curgere a fluidului [3].

4.1.1 Calculul pentru faza de prealuvionare
Principalele caracteristici ale fazei de prealuvionare sunt: grosimea stratului depus,
timpul de formare a acestui strat și diferența de presiune la sfârșitul prealuvionării. Ca și
întreg procesul de filtrare, după cum am menționat și în capitolele anterioare, faza de
prealuvionare este caracterizată din punct de vedere fizic de legea lui Darcy, care în
industria berii poate fi scrisă în forma:
Δp1=Upa∙µ∙(r1−r0)
β1 [bar] (4.2)
unde:
Upa – debitul specific de prealuvionar , [m3/m2h]
r1 – raza stratului filtrant depus la prealuvionare, [mm] ;
𝑟0=𝑑𝐿
2− raza lumânării [mm].
În această fază de prealuvionare, parametrii trebuie aleși astfel:
– diferența de presiune Δ p1 trebuie să f ie cuprinsă intre 0,2÷0,4 [bar];
– timpul de prealuvionare τ0=15 [min];
– grosimea stratului depus, dat de diferența r 1-r0=2÷3 [mm].
Din relația (4.2 ) putem afla debitul specific de prealuvionare:
Upa=β1∙∆p1
µ∙(r1−r0) [m3/m2h] (4.3)

Pentru efectuarea calculelor vom alege grosimea stratului depus r1-r0=2,5 mm si
diferența de presiune Δp1= 0,3 bar, înlocuind in relația (4.3 ) obținem :

Upa=β1∙∆p1
µ∙(r1−r0)=5∙10−14m2∙0,3 bar
0,003 Pa∙s ∙2,5 mm=5∙10−14m2∙3∙104 Pa
8,333 ∙10−7 Pa∙h ∙ 0,0025m=15
20,825m
h=0,72 [m3/m2h]

25
𝑈𝑝𝑎=𝛽1∙∆𝑝1
𝜇∙(𝑟1−𝑟0)=0,72 m3/m2h

4.1.2 Calculul pentru faza de aluvionare
Asem ănător cu faza de prealuvionare, calculul fazei de aluvionare se bazează pe
legea lui Darcy, scrisă sub forma
𝛥𝑝2=µ∙Ua∙r0
2∙β2∙ln√2∙c∙τa∙Ua
ρ∙r0+1 [𝑏𝑎𝑟] (4.4)
unde:
o Ua – reprezin tă debitul specific de aluvionare [m3/m2h];
o τa – reprezintă timpul de aluvionare [h].

În această fază de aluvionare, parametrii trebuie să se încadreze î n urmatoarele
limite :
o diferența maximă de presiune admisă Δp2 ≤ 7 [bar];
o debitul specific de aluvionare U a=0,3÷0,7 [m3/m2h];
o grosimea turtei de aluvionare t a=20÷30 [mm];
o durata de aluvionare a filtrului τ a=8h/16h/24h.
Pentru efectuarea calculelor vom alege debitul specific de aluvionare Ua=0,59
m3/m2h și durata de aluvionare a filtrului τa=8 h.Astfel putem calcula parametrii de
aluvionare:
o suprafața filtrantă necesară A f, dată de relația Af=Dv
Ua[m2]=590 hl/h
0,59 m/h=59 m3/h
0,59m /h=
100 m2
o numărul necesar de lumânări N L, dat de relația NL=Af
AL [buc]=100 𝑚2
0,23 𝑚2=
435 𝑏𝑢𝑐
o raza turtei de aluvionare r 2, dată de relația r2=
√(2,1∙10−4∙8 h∙0,59m /h+9∙10−4) [mm ]=43,48 [mm ]
o grosimea turtei de aluvionare t a, dată de relația 𝑡𝑎=𝑟2−𝑟0⌈𝑚𝑚 ⌉=𝑟2−
𝑑𝑙
2=43,48−25
2=43,48−12,5=30,98 [mm ]
Înlocuind in relația (4.4 ) vom obține:

26
𝛥𝑝2=µ∙Ua∙r0
2∙β2∙ln√2∙c∙τa∙Ua
ρ∙r0+1 =0,833 ∙10−11bar ∙h ∙0,59 m/h ∙0,0125m
2∙1∙10−14m2 ∙
ln√2∙1 kg/m3∙8h∙0,59m /h
286 kg/m3∙0,0125m+1
Δp2=2,759 ∙ln3,64 bar =2,759 ∙1,29 bar =3,55 [bar]
Δp2=3,55 [bar]

27
Capitolul 5 . Securitate și sănătate în muncă
Normele de protecția muncii în industria alimentară au fost întocmite pe baza legii
5 – 1965 și a normelor generale de protecția muncii.
Față de sursele de accidente este necesară luarea preventivă a unor măsuri menite să
asigure desfășurarea unui proces tehnologic la parametrii prescriși în condiții optime de
securitate a muncii.
La filtrul cu lumânări se va umbla doar atunci când utilajul este oprit;
În timpul funcționării capacul trebuie să fie închis, a cesta se dechide doar dacă
utilajul nu funcționează;
Personalul de întreținere și reparații trebuie să supravegheze zilnic funționarea
corectă a utilajului;
În cazul unor defecțiuni după realizarea reparațiilor se fac reglajele necesare,
după care utilajul poate intra în regim normal de funcționare;
Se face curățirea periodică a utilajului după o tehnică bine definită care
cuprinde două operații distincte, obligatorii, complementare și succesive:spălarea și
dezinfecția
– spălarea – se realizează cu ajutorul unor ustensile ca furtunul, perii, mături, bureți,
aspiratoare;
– dezinfecția – ca substanțe dezinfectante se folosește clorul și compușii lui;
Trebuie să se asigure igiena individuală a tuturor lucrătorilor prin control
medical profilactic și probleme legat e de educația sanitară;
Muncitorii trebuie să folosească echipament de protecție: halate, bonete;
Personalul de deservire al filtrului trebuie să cunoască regulile de acordare a
primului ajutor în caz de accidente.
În vederea realizării unei atmosfere core spunzatoare și fără pericol de incendiu, în
interiorul depozitului sau magaziei vor exista dispozitive de aerisire și ventilație, iar
fumatul și iluminatul cu felinare cu petrol sau cu lumânări sunt categoric interzise. Locurile
unde există pericol de ince ndiu trebuies dotate cu materiale de stingere a incendilor;
Unitatea beneficiară are obligația de a elabora instrucțiuni de lucru și protecția
muncii care trebuie afișate la locul de muncă.

28

Concluzii

Din diferitele sisteme de filtrare a berii, conform datelor tehnice, filtrul cu lu mânări
ce folosește pământ de diatomee ( kieselgur ), s-a dovedit a fi alegerea cea mai potrivită
deoarece folosește materie filtrantă ieftină și de o calitate superioară . Filtrul cu lumânări
prezintă o capacitate ridicată de filtrare datorită numărului mare de lumânări și
aranjamentului acestora în filt ru. Acest filtru este ușor de întreținut necesitând doar o
manoperă ușoară.
Operația de filtrare este esențială în vederea obținerii unui produs de calitate
superioară, care să prezinte o limpezime inegalabilă și un gust unic, capabil să satisfacă
cerințel e pieții, din această cauză alegerea filtrului potrivit nu este o decizie ușoară.
În urma calculelor efectuate cu ajutorul debitului volumic al berii filtrate în valoare
de 590 [hl/h] și a celorlalți parametrii tehnici, s -au aflat debitul specific de preal uvionare
care este egal cu 0,72 [m3/m2h] și parametrii de aluvionare.
Eficiența , performanța și simplitatea filtrului îl fac pe acesta o alegere ideală pentru
liniile de producție din fabricile mari și mijlocii.

29
Bibliografie
1. https://www.scribd.com/doc/33789686/Tehnologia -Berii
2. C. Banu, ș.a – Manualul inginerului în industria alimentară , vol.2, Edit.Tehnică,
București, 2001
3. C. Banu, 2002, – Manualul inginerului de industrie alimentară , vol.1 [554-597],
Editura Tehnic ă, București
4. https://docs.google.com/file/d/0B_Eo8QqTdDo7NWdRZTAOajgtREU/edit
5. proalimente.com/fabrică -berea -tehnologia -obținere -berii/
6. https://gabrielg1991.wordpress.com/2011/11/19/fabricarea -berii/