Controlul Si Expertiza Berii Fara Alcool

Memorium justificativ

1.Introducere

Berea fara alcool dateaza de pe vremea prohibitiei din SUA. Companiile producatoare au fost nevoite sa gaseasca o solutie pentru a continua sa ofere celebrele marci cu care si-au obisnuit clientii si pentru a respecta rigorile legii.

Berea fără alcool este un produs relativ nou pe piață care satisface nevoile anumitor consumatori care doresc sa se bucure de această băutură, dar nu doresc sau nu pot să bea alcool. Este fabricată dina celeași ingrediente naturale ca și berea cu alcool, de aceea aportul nutrițional este similar.

În scurta sa istorie, producătorii s-au adaptat rapid la cererea de pe piață. În tot acest timp s-a îmbunătățit atât modul de prezentare al produsului, cât și publicitatea acestuia. Prin reducerea maximă a conținutului de alcool, s-au pastrat gustul și capacitatea de spumare.

În ceea ce priveste consumul actual, s-a demonstrat că berea fara alcool este consumată în cantități mai mici decat berea cu alcool.

Obținerea berii fără alcool s-a datorat preferințelor unor consumatori pentru băuturile fără alcool din motive de sănătate. Un alt motiv a fost reprezentat de restricțiilereligioase ale unor populații. Astfel de beri s-au realizat și pentru conducătorii auto sau pentru lucraătorii cu pericol mare de accidentare.

Berea fără alcool este o bătură izotonică. Aceasta are efect calmant și ajută și la reglarea somnului si epurarea organismului deoarece conșine produși cu valoare biologivă importantă. Substanțele amare au efect calmant și favorizant asupra secreției sucului gastric, deci și asupra digestiei. Dioxidul de carbon din bere contribuie la stimularea digestiei.

Din punct de vedere nutrițional, berea fără alcool prezintă pe lângă vitaminele conținute, acid folic si are slab calorică ( 10 kcal/100 mL). Aceasta are un conținut redus de carbohidrați, proteine și lipide.

Berea fără alcool prezintă cantități importante de substanțe reduătoare, având putere antioxidantă. Aceast tip de bere poate fi indrodus în dietele hipocalorice și hiposodice.

2. Materii prime și auxiliare

2.1 Orzul

Orzul este cereala folosită ca materie prima utilizată la fabricarea berii, sub forma de malț. Orzul aparține familiei Graminaeae, genul Hordeum L., specia Hordeum vulgare. Soiul de orz influențează calitatea malțului. Există astfel o permanentă preocupare pentru crearea prin inginerie genetică a unor soiuri noi de orz cu calități îmbunătățite. Malțuile astfel obținute trebuie să prezinte activitate enzimatică ridicată, cu capacitate mare de solubilizare, dar care să corespundă și din punct de vedere agronomic.

2.1.1.Compoziția chimică a orzului

Compoziția chimică a orzului pentru bere este prezentată în tabelul următor:

Tabelul 2.1

Compoziția chimică a orzului pentru bere

2.1.2.Proprietățile componentelor orzului:

Umiditatea orzului la recoltare depinde de modul de recoltare și clima la recoltare și variză între 12 și 20 %.

Principalul component chimic, amidonul, este localizat în celulele endospermului, ca granule de diferite mărimi. Aceste granule au structură lamelată, semicristalină, constituită din straturi concentrice formate pe un spot. Structura este stricată în momentul în care granula albsorbe apă, se umflă, și, la cald, componentele ei chimice gelatinizează.

Celuloza este localizată aproape în exclusivitate în învelișul bobului. Celuloza este insolubilă în apă și nehidrolizabilă de enzimele din malț. Nu are rol în calitatea berii, în schimb are rol structural în pereții celulari ai învelișului.

Hemicelulozele și gumele sunt substanțe de structură a pereților celulelor endospermului, dar și a celor din înveliș. Hemicelulozele sunt insolubile în apă, dar hidrolizabile cu enzime ce se acumulează din malț, hidrolizarea lor ducând la permeabilizarea pereților endospermului. Gumele sunt solubile în apă la cald, obținându-se soluții vâscoase. Hemicelulozele și gumele au aceeași structură, dar diferă prin greutatea moleculară.

Glucidele cu moleculă mică, zaharoza și rafinoza, sunt prezente în embrion și în stratul aleuronic. Maltoza, fructoza și glucoza sunt prezente în endosperm și servesc la nutriția embrionului, inclusiv la începutul germinării.

Substanțele cu azot pot varia foarte mult cu soiul și cu condițiile pedo-climatice de cultură. Din cantitatea de proteine dintr-un orz numai 1/3 trec în bere. Proteinele influențează calitatea berii prin culoarea, plinătatea gustului, insușirile de spumare, caracteristicile spumei, aroma berii și stabilitatea sa coloidală. Din totalul substanțelor cu azot din orz, 92 % sunt proteine ( gluteline 30 %, prolamină 36 %, globuline 15 % și albumină 11 % ). În timpul fabricării malțului și a berii, conținutul de proteine scade datorită hidrolizei enzimatice sau a coagulării.

Lipidele sunt prezente în orz în stratul aleuronic și în embrion. Lipidele sunt prezente în mare parte ca trigliceride ale acizilor: stearic, oleic, linoleic și linolenic. La mațificare și la brasaj, cea mai mare parte din lipide rămân nemalțificate. Sunt insolubile în apă și se elimină cu borhotul. Lipidele hidrolizate la malțificare și la brasaj servesc pentru nutriția embrionului și a drojdiei. În bere, în cantitate mare, au efect negativ asupra spumei berii și stabilității aromei acesteia.

Polifenolii sunt reprezentați de acizi fenolici simpli până la polifenoli înalt polimerizați.

Polifenolii sunt importanți atât pentru fizilogia bobului la germinare, cât și asupra unor însușiri ale berii ( culoare, spumare, stabilitate coloidală și gustul berii ). Cu cât coaja este mai groasă, cu atât creste concentrașia de polifenoli. Orzul este singura cereală ce conține autocgianogene.

Substanțele minerale sunt reprentate în proporție de 35 % de fosfați, 25 % de silicați și 20 % de potasiu ( expimat ca oxid ). Participarea fosfaților condiționează desfășurarea unor procese metabolice în fiziologia bobului la germinare și a drojdiei la fermentare. Cele mai importante sisteme tampon în must și în bere sunt formate de fosfați.

Orzul conține cantități importante de vitamine, prezentate în tabelul următor.

Tabelul 2.2

Componența vitaminelor din orz

Sunt o sursă bogată de vitamine pentu bere, marindu-i valoarea nustritivă a acesteia. Sunt esențiale pentru o serie de procese metabolice la germinare și la fermentarea mustului.

Bobul matur de orz conține o serie de enzime, în cantiăți mici, necesare întreținerii activității vitale.

2.1.3.Evaluarea orzului

Evaluarea orzului este necesară deoarece calitatea orzului determină, în mare măsură, calitatea malțului și a berii presum și randamentel de fabricație.

Orzul se evaluează senzorial, fizic, chimic și biologic.

2.1.3.1.Examinarea organoleptică

Examinarea organoleptică este foarte importantă pentru aprecierea orzului.

Mirosul trebuie să fie curat, proaspăt de paie. Prezența mirosului de mucegai sau de pământ indică o depozitare necorespunzîtoare.

Umiditatea orzului poate fi apreciată indirect prin comportarea unei probe de boabe ținute în mână. Boabele trebuie sa curgă usor. Dacă boabele se lipesc de mână atunci bobul are umiditate mare.

Orzul trebuie să aibe o culoare deschisă, uniformă, de pai.

Învelișul trebuie să prezinte riduri fine. Acest lucru denotă un bob care va da un malț cu randament în extract ridicat.

Masa de boabe trebuie să fie lipsită de corpuri străine. Boabele trebuie să fie mari, pline.

Se mai determină babele sparte, care trebuie să fie în procent foarte scăzut, boabele încolțite și boabele atacate de insecte sau fungi ce fac ca lotul de orz să fie necorespunzător pentru malțificare.

2.1.3.2. Evaluarea fizică

2.1.3.2.a. Uniformitatea orzului

Suma în procente a orzului malțificabil trebuie să fie:

minim 85 % la orzul de calitate medie;

minim 90 % la orzul fin;

minim 95 % la orzul de calitate superioară.

2.1.3.2b. Greutatea a 1000 de boabe

Standard SR 6123-1:1999

Greutatea a 1000 de boabe este calculată la substanța uscată. Aceasta da relații asupra randamentului în extract. Se calculează numai pentru boabele întregi de orz.

Aparatură

omogenizator-divizor

balanță tehnică cu precizie de 0,01 g

balanță analitică

aparat pentru numărarea semințelor, sau manual, în lipsa acestuia

Din 100 de g de orz se îndepărtează boabele sparte si străine, iar greutatea lor se scade din 100. Valorile sunt:

valori normale: 30-40 g;

valori limită: 30-45 g.

2.1.3.2c. Greutatea hectolitrică

Standard STAS 6123/2-73

Principiul metodei

Se cântărește cantitatea ne semințe ce umple un vas cilindric cu volumul de 1l.

Aparatură

Balanța hectolitrică

Fig.2.1. Balanța hectolitrică

cilindru cu baza perforată, prevăzut cu o brățară de agățat; 2. cilindru a cărei parte inferioară se îmbină cu partea superioară a cilindrului 1;

cilindru prevăzut la bază cu o clapetă de deschidere, necesar pentru luarea probei și scurgerea semințelor în cilindrul 2; 4. cuțit de formă specială;

cutie cu greutăți; 6. greutate sub formă de disc așezată pe partea superioară a cilindrului, deasupra cuțitului; 7. plantan.

Pregătirea probei

Se omogenizează proba de laborator și se pregătește pentru determinarea masei hectolitrice. Se îndepărtează corpusrile străine mari.

Mod de lucru

Se fixează orizontalitatea cutiei pe care este montată balanța.Se fixează cilindrul (2) în plantan. Se introduce cuțitul prin secțiunea cilindrului (2). Peste cuțit se așează greutatea în formă de disc.

Se îmbină apoi cilindrul (3) cu cilindrul (2).

Se umple cilindrul (4) cu proba de analizat bine omogenizată. Se îmbină cu cilindrul (3). Se deschide clapeta și se lasă semințele să curgă în cilindrul (3). După golirea cilindrului (4) și umplerea cilindrului (3) se trage repede afară cuțitul (6). Greutatea (5) cade în cilindrul (4). Acest cilindru nu trebuie acoperit și nici mișcat.

Se introduce apoi la loc cuțitul (6). Se îndepărtează cilindrul (4). Se elimină surplusul de semințe rămas pe cuțit (6). Se îndepartează cilindrul (3) și cuțitul (6).

Cilindrul (2) plin cu semințe se agață la balanță. Se cântărește punând pe platanul (1) greutățile necesare până la echilibrarea pârghiilor.

Pentru fiecare probă se vor face două determinări

Calcul și exprimarea rezultatelor

Se calculează masa hectolitrică corespunzătoare greutăților de pe platanul (1) și se face media aritmetică a celor două determinări, dacă diferența dintre ele nu depășește 0,5 kg/hl.

unde:

MH – masa hectolitrică, în kg/hl;

m – masa semințelor cântărite, în kg;

Greutatea hectolitrică variază între 68-75 kg. Aceasta dă relatii asupra conținutului în amidon.

2.1.3.3. Evaluarea chimică.

Determinarea umidității

SR 6124-1:1999

Standardul stabilește metoda de determinare umidității semințelor destinate însămânțărilor, consumului alimentar, furajer sau industrial.

Umiditatea reprezintă pierderea procentuală de greutate al semințelor.

Principiul metodei

Semințele de analizat se usucă în etuvă, în curent de aer și la presiune atmosferică. Condițiile de temperatură și durată se stabilesc în funcție de natura și destinația produsului de analizat.

Din materialul pregătit și omogenizat, se iau două probe de câte circa 5 g. Se răspândesc repede într-un strat uniform,în două fiole de cântărire, păstrate în exicator și tarate. Se cântăresc fiolele încărcate.

Toate cântărirle se efectuează cu precizie de 0,01g.

În caz de litigiu ,cântăririle se fac la balanța analitică, cu precizie de 0,001 g.

Fiolele încărcate cu probe se introduc descoperite, împreună cu capacele lor, în etuva încălzită în prealabil la temperatura de 105 oC,timp de o oră. Durata de timp se calculează din momentul în care, după închiderea etuvei, temperatura a revenit la valoarea de 105 oC .

După terminarea uscării fiolele se acoperă repede cu capacele respective. Se scot din etuvă și se introduc pentru răcire în exicator.

Fiolele nu se vor așeza unele lângă altele în exicator.

Se recomandă ca numărul de fiole dintr-un exicator să fie de cel mult 8.

Dupăîndepartează cilindrul (3) și cuțitul (6).

Cilindrul (2) plin cu semințe se agață la balanță. Se cântărește punând pe platanul (1) greutățile necesare până la echilibrarea pârghiilor.

Pentru fiecare probă se vor face două determinări

Calcul și exprimarea rezultatelor

Se calculează masa hectolitrică corespunzătoare greutăților de pe platanul (1) și se face media aritmetică a celor două determinări, dacă diferența dintre ele nu depășește 0,5 kg/hl.

unde:

MH – masa hectolitrică, în kg/hl;

m – masa semințelor cântărite, în kg;

Greutatea hectolitrică variază între 68-75 kg. Aceasta dă relatii asupra conținutului în amidon.

2.1.3.3. Evaluarea chimică.

Determinarea umidității

SR 6124-1:1999

Standardul stabilește metoda de determinare umidității semințelor destinate însămânțărilor, consumului alimentar, furajer sau industrial.

Umiditatea reprezintă pierderea procentuală de greutate al semințelor.

Principiul metodei

Semințele de analizat se usucă în etuvă, în curent de aer și la presiune atmosferică. Condițiile de temperatură și durată se stabilesc în funcție de natura și destinația produsului de analizat.

Din materialul pregătit și omogenizat, se iau două probe de câte circa 5 g. Se răspândesc repede într-un strat uniform,în două fiole de cântărire, păstrate în exicator și tarate. Se cântăresc fiolele încărcate.

Toate cântărirle se efectuează cu precizie de 0,01g.

În caz de litigiu ,cântăririle se fac la balanța analitică, cu precizie de 0,001 g.

Fiolele încărcate cu probe se introduc descoperite, împreună cu capacele lor, în etuva încălzită în prealabil la temperatura de 105 oC,timp de o oră. Durata de timp se calculează din momentul în care, după închiderea etuvei, temperatura a revenit la valoarea de 105 oC .

După terminarea uscării fiolele se acoperă repede cu capacele respective. Se scot din etuvă și se introduc pentru răcire în exicator.

Fiolele nu se vor așeza unele lângă altele în exicator.

Se recomandă ca numărul de fiole dintr-un exicator să fie de cel mult 8.

După răcire (circa o oră pentru fiolele de sticlă și circa 30 minute cele din metal,darn u mai mult de 2 ore), fiolele se recântăresc cu precizie.

Calculul și exprimarea rezultatelor

Conținutul de umiditate se calculează cu formula:

în care:

m1 = masa fiolei cu probă, înainte de uscare în g.

m2 = masa fiolei cu probă, după uscare în g.

m = masa probei înainte de uscare, în g.

La efectuarea unei uscări în prealabil,umiditatea inițială a materialului se calculează cu formula:

în care:

m3 – masa fiolei cântărite ,înainte de a fi supusă uscării prealabile,in g

m4 – masa aceleași probe,după uscare prealabilă,în g

U – umiditatea materialului după uscare prealabilă

Rezultatele celor două determinări paralele se calculează cu două zecimale. Ca rezultat final se ia media lor dacă diferența între ele nu depășesc 0,20 g pentru 100g produs.

În caz contrar se fac alte două determinări paralele.

Dacă și de această dată diferența este mai mare decât cea de mai sus ,se calculează media aritmetică a tuturor celor patru determinări. Condiția este ca diferența între rezultatele parțiale să nu depășească 0,50 g pentru 100g produs.

Rezultatul final se exprimă în procente cu o zecimală. Fracțiunile sub 0,05 g se neglijează, iar cele cu 0,05 sau mai mari se rotunjesc la 0,1.

2.1.3.4. Evaluarea biologică

Capacitatea de germinare

Procentul de boabe vii reprezintă capacitatea de germinare. Este necesar ca boabele vii să fie capabile să germineze și să se transforme în malt. Acestea se determinaă prin colorarea cu săruri de terazolium.

Energia de germinare repreintă procentul de boabe de orz ce vor germina în condițiile unui test specific.

Măsura repausului germinativ al unei probe de orz este dată de diferența dintre capacitatea germinativă și energia de germinare.

După 5 zile, energia de germinare trebuie să fie > 95 % pentru orz de calitate medie, de 95-98 % pentru orzul de calitate bună și > 98 % pentru orzul de calitate excepțională.

Sensibilitatea la apă este dată de diferența dintre energia de germinare stabilită la germinarea a 100 de boave de orz înmuiate în 4 mL de apă și cea înregsitrată când inmuierea se realizează în 8 mL de apă. Boabele sunt acoperite cu un film de umiditatece limitează respirația în cazului destului cu 8 mL.

Orzul poate fi puțin sensibil la apă când diferența este de 10 %. La diferență de 11-25% orzul este ușor sensibil la apă. Când diferența estede peste 45 % orzul este foarte sensibil la apă.

Sensibilitatea la apă este importană în alegerea metodei de înmuiere și a umiditătăăla care trebuie să ajungă orzul supus înmuierii.

2.2. Hameiul

Hameiul este o materie primă utilizată la fabricarea berii. Hameiul ii conferă berii gustul amar plăcut și aroma caracterestică de hamei. La fabricarea berii se folosește din planta de hamei, inflorescența femelă, conul de hamei. Acesta conșin substanțele amare și uleiurile eterice. Hameiul crește stabilitatea biologicăși fizico-chimică a berii, contribuie la limpezirea naturală a berii și îmbunătățește stabilitatea spumei berii.

2.2.1. Recoltarea, uscarea și ambalarea hameiului floare

Recoltarea conurilor de hamei se face la maturitatea tehnologică. Recoltarea conurilor de hamei se poate face manual și mecanizat. Atingerea maturității tehnologice a conurilor depinde de condițiile climatice ale anului de recoltă. Recoltarea începe între mijlocul și sfârșitul lunii august și durează circa 14 zile.

La recoltare, conurile de hamei au o umiditate de 75-80 %. Pentru a putea fi depozitate pe durata unui an, eles usucă. Umiditatea se reduce la 8-12 %. Uscarea se realizează prin convecție cu aer cald, cu temperatura de maxim 60°C,în uscătoare cu bandă sau cu grătar.

Hameiul uscat se presează cu ajutorul preselor hidraulice în baloți de 80-150 kg. În acest mod se micțorează volumul ocupat de hamei. Din masa de conuri se evacuează astfel cea mai mare parte din aer. În acest fel se mărește durata de păstrare a hameiului.

Hameiul presat este ambalat în baluri, baloturi, în cilindri in tablă zincată sau în lăzi.materialul pentru baluri și baloturi este constituit din țesătură deasă din iută sau sau fibre sintetice. Ambalajele trebuie săfie etichetate. Pe eticheta sunt menționate: unitatea producătoare, soiul, numărul lotului, anul producției, clasa de calitate, masa balului, balotului sau containerului din tablă zincată.

Depozitarea și transportul substanșelor cu hamei se face în spații uscate, iluminate artificial și răcite. Temperatura de depozitare oprimă este de 0-2°C. Baloturile se așează pe paleți de lemn cu distanțe între ei pentru a asigura o circulație bună a aerului rece. Depozitele trebuie să fie uscate și bine izolate termic.

2.2. 2.Compoziția chimică a hameiului

Tabelul 2.3

Compoziția chimică a conurilor de hamei uscat, % ( după Heyse )

Rășinile amare șiuleiurile eterice sunt substanțespecifice plantei de hamei. Aceste susbtanțe dau valoarea tehnoligcă a conurilor.

Rășinile amare sunt compușii caracteristici cei mai valoroși. Solubilitatea α-acizilor amari în must este relativ redusă. La foeberea mustului cu hamei α-acizii trec în io α-acizi. Aceștia sunt mai solubili și sunt responsabili de amăreala berii. Cea mai marecontribuție la gustul amar al berii o are cohumulomulcare este și celmai ușor izomerizat.

α-acizii amari se transformă în α-rășini moi prin polimerizare și oxidare. α-rășinilemoi au numai 33 % din puterea de amărâre a α-acizilor amari.

Procesele de oxidare și polimerizare au loc la depozitarea hameiului. Procesele sunt mai intense cu cât temperatura de depozitare este mai ridicată și durata depozitării este mai lungă.

β-acizii sunt foarte puțin solubili în must. Solubilitatea lor crește cu pH-ul mustului. Prin oxidare formează β-rășini moi solubile care sunt mai amare decât α-rășinile moi.

Substanțele amare au însușiri bacteriosttice. Acestea pot inhiba dezvoltarea unor microorganisme în must și în bere.

Valoarea amară a unui hamei proaspăt sau foarte bine conservat se poate calcula cu forma lui Wӧllmer:

Pentru caracterizarea hameiului vechi, se folosește relația lui Kolbach:

în care:

Va- valoarea amară după Wӧllmer

b- proporția de rășini tari față de rășinile totale, 15.

Actualmente, hameiurile se caracterizeză prin valoarea amară universală (UBW). Se determină dupămetoda Pheninger și Schur. Se calculează astfel:

în care:

E297 este extincția stratului cloroformic la lungimea de undă de 279 nm;

n este masa probei, în g.

O aromă carateristică hameiului și berii sau uleiurile esențiale. Mircenul foarte volatil și ușor oxidabil are oimportanța deosebită. Ii conferă berii o aromă dură. Uleiurile eterice se elimină în mare măsură la fierberea mustului, fiind antrenabile cu vapori de apă.

Polifenolii din hamei sunt situați în codiță, ax și bractee. Polifenolii cu indice înalt de polimerizare sunt implicați în formarea tulburelilor în bere. Polifenolii cu moleculă simplă

2.2.3. Evaluarea hameiului

Evaluarea hameiului se realizeză senzorial și prin determinarea substanțelor amare.

2.2.3.1. Analiza senzorială

Analiza senzorială aconurilor de hamei se realizează prin metodele standard ale “European Hop Producers Commision”. Metoda evaluează prin puncte următoarele insușiri ale hameiului:

puritatea probei: 1-5 puncte pozitive ( pp );

gradul de uscare: 1-5 pp;

culoarea și lucriul: 1-15 pp;

forma conului: 1-15 pp;

lupulina: 1-30 pp;

aroma: 1-30 pp;

dăunători, semințe: 1-15 puncte negative ( p n );

tratament necorespunzător: 1-15 p n.

În funcție e punctajul obținut, hameiul este:

de calitate inferioară: sub 60 puncte;

de calitate medie: 60-66 puncte;

de calitate bună: 67-73 puncte;

de calitate foarte bună: 74-79 puncte;

hamei prmeium: peste 80 puncte.

2.2.3.2. Determinarea α-acizilor amari

Determinarea α-acizilor amari prin metoda spectrofotometrică

Această metodă se bazează pe absorbția luminii de către rășinile moi, ca va depinde de pH-il soluției. Măsurătorile de extincție se fac pe soluții bazice la 325 nm (λmax pentru α-acizi), 355nm (λmax pentru β-acizi) și la 275 nmn ( pentru α- și β-acizi).

Concentrația în α- și β-acizi amari se determină cu relațiile:

în care A reprezintă extincția la lungimea de undă menționată. Soluția bazică este reprezentată de 0,002 n NaOH în metanol.

Indicele de depozitare a hameiului ( HIS )

Acest indice este de aproximativ 0,24 la hameiul proaspît și de aproximativ 2,5 la hameiul complet oxidat: .

Pierderile la depozitarea hameiului de α-+ β-acizi amari se pot calcula cu următoarea relație:

2.2.4. Produse din hamei

Conurile de hamei sunt în prezent mai puțin folosite la fabricarea berii. Preparatele din hamei sunt din ce înce mai utilizate. Cu preparatele din hamei se poate obține o amăreală constată a berii. Preparatele din hamei pot fi depozitate o perioadă mai mare de timp, deci pot fi valorificate producțiile mari de hamei din anii cu recolte mari de conuri. Sunt mai reduse costurile de transport și depozitare. După fierbereamustului cu hamei nu mai este necesar separatorul de borhot de hamei. Prepratele din hamei pot fi dozate automat.

Prepratele din hamei obținute pe cale mecanică sunt pudrele de hamei, pelleții și concentratele de lupulină. Extractele de hamei pot fi extracte normale și extracte izmoerizate. O alta clasificare este reprezentată de prepratele mixte de tipul pudrelor cu extract de hamei.

Fig.2.2. Produse ce se obțin din conuri de hamei

2.3. Apa în industria berii

Pe lângă malț, apa este doua materie principală ce influențtează profund calitatea berii.în fabricarea berii apa este utilizată în proporție mare în compoziția produsului.apa este utilizată în fiecare dinre operațiile proceselor tehnologice de obținere a malțului și berii. Pentru obținerea a 1 hl de bere, consumul de apă variază între 8,5 și 13,5 hl. Acesasta varianție depinde de mărimea fabricii, înzestrarea tehnică, tehnologia utilizată și gradul de reutilizare al apei. Sunt necesare măsuri de economisire a apei cu păstrarea severă a iginei și calității berii , datorită costului ridicat al apei și implicarea lui în prețul de cost al berii.

Apa conșine în medie500 mg/l săruri, în mare parte, sărurile sunt disociate. Din punct de vedere al fabricației berii, sărurile și ionii din apă se împart în inactivi ( NaCl, KCl, Na2SO4 și K2SO4) și activi. Activii sunt acei ioni sau săruri care interacționeazăcu sărurile aduse malț și influențează astfel pH-ul plămezii și almustului.

Duritatea totală formează totalitatea sărurilor de calciu și de magneziu. Duritatea se explimă în grade de duritate.

Duritatea totală este compusă din duritatea temporară sau de carbonați și din duritatea permanentă sau de sulfați. Ionii de Ca2+ și Mg2+ și sărurile de calciu și magneziu cu acizii minerali tari ( sulfuric, clorhidric,azotic) contribuie la scăderea pH-ului. Bicarbonații de calciu și magneziu și carbonații și bicrbonații alcalini contribuie la creșsterea pH-ului.

Procesele biochimice și fizico-chimice cele mai importante ce au loc în timpul obținrii berii sunt influențate de modificări de pH. Majoritatea acestor procese necesită un pH scăzut. Prin realizarea unui anumit pH în plămadă și în must este influențată activitatea enzimelor la brasaj, solubilizarea substanțelor amare din hamei, extragerea substanțelor polifenolice din malț, etc.

Noțiunea de alcalinitate remanentă sau necompensată s-a introdus pentru a caracteriza mai bine apa utilizată la fabricarea berii. Reprezintă acea parte a alcalinității totale a unei ape care nu ste compnsată cu acțiunea ionilor de calciu și magneziu din apa respectivă.

Calitatea berii este influențată și de alți ioni prezenți în apă. Ionii de sulfat în cantitate de peste 400 mg/l dau berii un gust “uscat” și amăreală intensă nespecificată. Clorurile în concentrații de până la 200 mg/l dau berii un gust dulceag, mai plin. Fierul și manganul în concentrații peste 1 mg/l influențează negativ activitatea drojdiei. Zincul în concetrații până la 0,15mg/l stimulează multiplicarea drojdiei și fermentația. Nistrații la concentrații de peste 40 mg/l inhibă activitatea drojdiei.

Din punct de vedere microbiologic, pa utilizată la fabricarea berii trebuie să îndeplinească condițiile pentru apă potabilă.

Tratarea apei

Tratarea apei în vederea corectării ei sub anumite aspecte implică corectarea durității apei, îndepărtarea unor ioni cu acțiune negativă în fabricarea berii și purificarea microbiologică.

Corectarea durității apei

Este necesară pentru a aduce caracteristica apei dintr-o anumită sursă la caracteristicile specifice obținerii unui anumit tip de bere. Cele mai utilizate metode sunt cele de decarbonatare cu schimbători ionici sau lapte de var.

Decarbonatarea cu lapte de var este o metodă uzuală de îndepărtare a compușilor care dau alcalinitatea apei. Prin adaosul de lapte de var, bicarbonații de calciu și magneziu sunt trecuți în compuși insolubili. Etse legat dioxidul de carbon liber care determină menținerea în soluție a bicarbonațior, conform reacțiilor:

CO2 + Ca(OH) 2 CaCO3 + H2O

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 MgCO3 + CaCO3 + 2H2O

MgCO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + Mg(OH)2

Pentru îndepărtarea bicarbonatului de magneziu este ncesară o cantitate dublă de lapte de var deoarece barbonatul de magneziu este solubil și trebuie transformat în hidroxid de magneziu insolubil. Reacșia trebuie să aibe loc la rece, în apa cu temperatura sub 12°C pentru îndepărtarea în formă insolubilă a carbonatului de calciu și a hidroxidului de magneziu.

Astfel de decarbonatare se poate realiza astăzi în instalații cu o treaptă sau cu doua trepte. Se ajunge la alcalinități remanente difeite în apa trată. Procedeele nu sunt costisitoare.

Îndepărtarea unor ioni cu acțiune negativă

Îndepărtarea nitrațilorse poate afce cu schimbători de ioni când sunt în concentrații ridicate.

Îndepărtarea fierului se realizează când este prezent în apă în concentrații peste 1 mg/ mL. Se face prin trecerea apei prin filtre cu substanțe oxidante. Acste substanțe contribuie la formarea Fe(OH)2 insolubil.

Purificarea microbiologică

Se poate face prin clorinare, ozonizare, tratare cu radiații U.V.,filtrare sterilizantă, oxidare anodică.

Clorinarea este una din cele mai simple metode. Cantitatea de clor trebuie să fie foarte scăzută deoarece la concentrații de 1µg/l să reacții cu fenolii din apă formând clorfenoli. Clorfenolii la concentrații de peste 0,015µg/l dau un gust de “medicament” beriila a cărei fabricație s-a folosit apa.

O activitate bactericidă mai puternică decât clorul si care nu formează clorfenoli este dioxidul de clor.

2.4 Drojdiile folosite în industria berii

Drojdiile folosite în industria berii aparțin genului Saccharomyces. Ele sunt reprezentate de Saccharomyces cerevisiae (drojdia de fermentație superioară) și Saccharomyces uvarum ( Saccharomyces carlsbergensis ) care este o drojdie de fermentație inferioară.

Diferența dintre Sacch. cerevisiae și Sacch. uvarum este reprezentată de capacitatea acesteia din urmă de a fermenta complet rafinoza.

2.4.1. Performanța drojdiilor de bere

Perfornmanța drojdiilor de bere folosite în industria berii se referă la cpacitatea de multipicare și floculare.

În vederea multiplicării drojdiilor, în procesele discontinue, un număr de celule viabile se inoculează într-un mediu lichid adecvat care este termostatat.

Capacitatea de floculare reprezintă o caracteristică importantă a drojdiilor. Drojdiile pot fi floculate, nefloculate și de tip intermediar.

Drojdiile floculate formează agregate de celule. Aceste agregate se pot depune ca sediment la fundul vasului ( Sacch. uvarum ) sau se pot ridica la suprafața lichidului ( Sacch. cerevisiae ). Drojdiile nefloculate pot să floculeze când sunt amestecate cu drojdiile floculate. O fermentație mai rapidă și un grad de atenuare mai mare se obțin cu drojdiile nefloculate.

Însușirile de floculare ale unei drojdii sunt foarte importante în industria berii. Aceastea influențează gradul de fermentare, limpezirea berii și proprietățile senzoriale (aroma, gustul, spumarea).

La fermentația primară se folosesc numai drojdii moderat-floculate, iar la fermentația secundară se folosesc drojdiile pulverulente.

2.4.2. Degenerarea drojdiilor

Degenerarea drojdiiloe este cauzată de mai mulți factori:

lipsa unei cantități suficiente de Zn2+ în must, influențand astfel negatic reproducerea;

cantități excesive de Fe și Cu din must;

temperaturi de fermentare prea mari;

spălarea drojdiilor îndelungată și lentă;

depozitarea îndelungată și mai ales la temperaturi ridicate a drojdiilor;

lipsa ionilor de Ca2+ și a ionilor fosfat;

oxigenarea insuficientă a mustului.

Consecințele degenerării drojdiilor:

începerea ăntârziată a fermentării;

formarea slabă a crestelor și a spumei;

încetarea fermentației prematur;

slaba sedimentare și aglutinare drojdiei;

scăderea vitezei de creștere a drojdiilor, deci reducerea cantității de biomasă.

2.4.3. Necesitățile nutriționale ale drojdiilor

Necesarul de azot al drojdiilor de bere poate fi satisfăcut de ionii de amoniu, peptide cu masa moleculară mică și aminoacizi. Drojdiile de bere necesită K, Fe, Mg, Mn, Zn, Cu, Ca.unele din materialele menționate sunt necesare pentru activitatea unor enzime. Pentru drojdiile de bere sunt necesare cantități semnificative de fosfați și sulfași.

Vitaminele sunt necsare drojdiilor de bere într-un număr important.vitaminele necesare în principal sunt biotina, acidul pantotenic, inozitolul, toamina, piridoxina, acidul nicotinic.

Toti nutrienții necesari pentru dezvoltarea drojdiilor de bere îi conține în general mustul de bere. În cazuri particulare, mustul de bere poate fi suplimentat cu extract de drojdie, amoniu, ioni metalici și fosfat.

Drojdiile de bere utilizează rapid gluza,fructoza și zaharoza din mustul de bere șisunt capabile să asimileze ~50 % din azotul aminic existent în must.

3. Procedee alternative de fabricare a berii fără alcool

3.1 Dializa

Dializa este un proces ce se realizează pe module ce conțin microtubuli cu dimetrul de 50-200 µm și care au porii foarte fini. Berea este trecută prin interiorul microtubuluilor, iar apa trece printre microtubului, in sens contrar. În acest timp, au loc treceri reciproce de componente prin porii microtubulilor, cu pereții degrosime foarte redusă.

În timpul dializei, alcoolul iese din bere si intră în dializat ( apa) până când se ajunge la aceeasi concentrație de o parte si de alta a membranei. Dacă alcoolul este îndepărtat din dializat, alcoolul părăsește din nou berea și intră în dializat, până când se realizează un nou echilibru, procesul continuându-se.

Procesul de dializă este prezentat în fig 3.1.

Fig 3.1. Schema care arată principiul dializei

Direcția fluxului de bere ce urmează a fi dezalcoliztă în microtubului de dializă;

Direcția de curgere a dializatului în afara microtubului

Din dializat, prin operația de distilare la vid, alcoolul este recuperat, acesta (dializatul) putând fi reutilizat în instalație, procesul de dializă este costisitor, dar separea alcoolului din bere nu necesită o încalzire îndelungată ( de la 1°C la 6°C). Presiune de lucru la dializă este foarte redusă și anume 0,5 bar. Schema unei instalații de dializă a berii in vederea reducerii conținutului în alcool este prezentată în fig 3.2.

Procesul tehnologic se desfașoară astfel: Berea cu alcool este trimisă in modulele de dializă 1 si 1ʹ formate de microtubulii în care are loc schimbul de substanțe cu dializatul provenit din partea inferioară a coloanei de rectificare 3. Berea cu conținut redus în alcool este apoi răcită la 1°C în schimbătorul cu plăci 2 si trimisă apoi la tancul de bere. Alcoolul din dializatul imbogățit în alcool este îndepărtat în coloana de rectificare 3 și, după sărăcire în alcool, dializatul este retrimis în module cu pompa 4, după ce a fost încălzit la o temperatură convenabilă în zona de recuperare a schimbătorului de căldură cu plăci 2. Procesul se continuă până la nivelul dorit de alcool în bere. La dializă se poate îndepărta si până la 65 % din substanțele de aromă ( în special alcoolii superiori si eterii ). Din dializat pot trece în bere săruri de sodiu și calciu,precum și nitrat, dializatul care iese din coloana de rectificare fiind mai concentrate în aceste săruri.

Fig 3.2. Instalație pentru dializa berii in vederea dezalcolizării

1,1ʹ- module de dializă; 2- schimbător de căldură cu plăci; 3- coloană de rectificare; 4- pompă; A-zona de răcire a schimbătorului de căldură; B- zona de recuperare a căldurii a schimbătorului de căldură

3.2 Osmoza inversă

În cazul osmozei inverse, dacă o soluție concentrată de săruri A este separată de o membrană semipermeabilă de apă pură B, datorită diferenți de potențial chimic, apa din soluția B va trece prin membrana semipermeabilă în soluția A, pe care o diluează, ajungându-se la starea de echilibru osmotic.

Postul de osmoză inversă funcționează în trei faze :

faza de concentrare;

faza de diafiltrare;

faza de rediluare;

3.3. Motivarea alegerii proceseului tehnologic

Petru îndepărtarea alcoolului din berea cu alcool, am ales procesul de osmoză inversă. Acest proces prezintă drept avatanje:

eficință în obținerea berii fără alcool;

eliminarea procesului de pasteurizare, acesta fiind costisitor;

este un proces simplu, cu economisire de energie.

4. Procedeul tehnologic

4.1. Obținerea mustului de bere

Pentru obținerea mustului de bere au loc operațiile ce urmează a fi prezentate.

4.1.1. Pretratarea malțului

Malțul achiziționat de fabrică este depozitat in silozuri. În siloz, malțul se păstrează la temperaturi de 10-15°C și într-o atmosferă cu umiditate relatică mică și in aceste condiții se pot dezvolta insecte, din acest motiv, silozurile se dezinfectează periodic.

Înainte de utilizare, malțul trebuie curățat de impurități prin trecerea prin separator magnetic și tarar aspirator. Din masa de malț trebuie aspiratși praful care dăunează sănătății personalului și creează pericol deexplozie.malțul curățat, prelucrat pe șarjă, este cântărit cu un cântar automat, cantitatea de malț inregistrată fiind necesară calculării radamentului secției de fierbere și consumului de malț pentru 1 hl bere.

4.1.2.Măcinarea malțului

Măcinarea malțului este un proces mecanic. Transformarea bobului in particule de diferite dimensiuni permite trecerea in soluție a enzimelor și ușurării hidrolizei compușilor macromoleculari, in decursul brasajului. Coaja boblui de orz este elastică, conține celuloză, polifenoli, lipide, proteine și silicați, substanțe insolubile sau defavorabile calității berii; aceasta trebuie marunțită cât mai puțin. În utilajele de filtrare cu strat filtrant de borhot, cojile folosesc la formarea stratului filtrant. Mărimea cojilor determină volumul măcinișului și volumul borhotului.

Din 100 kg malț ce ocupa un volum de 1,7 hl, prin măcinare uscată rezultă măciniș pentru filtrare cu cazan (vcolumul macinișului 2,7 hl; volumul borhotului 2,2 hl ) si filtrare cu fliltru de plămadă ( volumul macinișului 2,0 hl; volumul borhotului 1,2-1.4 hl ).

Endospermul care conține substanțele formatoare de extract ( amidon, proteine) ar trebui măcinat cât mai fin. Malțul trebuie măcinat cu atât mai fin cu cât este mai slab solubilizat.

Malțul poate fi măcinat in mori de măcinare uscată, mori de măcinare uscată cu condiționare, mori de măcinare umedă.

Cea mai răspândită metodă este măcinarea uscată care se realizează în mori cu valțuri așezate în perechi. Sunt utilizate frecvent morilecu șase valțuri și cu seturi de site vibratoare montate între perechile de valțuri ( fig. 4.1 ). Sitele sortează materialul măcinat rezultat de laprechea anterioară de valțuri. Produsele rezultate din măcinare sunt cojile, grișurile mari, grișurile fine I, grișurile fine II, făina și pudra.

Fig 4. 1. Moară de măcinare uscată a malțului

valș dozator; 2- valțuri de prezdobire; 3- valțuri pentru coji; 4- valțuri pentru grișuri; 5- set superior de site vibratoare; 6- set inferior de site vibratoare;

7- coji cu grișuri aderente; 8- grișuri; 9- făină.

Structura măcinișului determinăvolumul și porozitatea stratului filtrant de borhot și ea trebuie stabiltă în funcție de utilajul în care se realizează filtrarea mustului demalț după brasaj.

Modul de prelucrare a valțurilor și distanța dintre valțuri influențează structura măcinișului. Suprafața valțului este rifluită cu 600-900 rifluri. După poziția muchiilor riflurilor, valțurile pot fi așezate în următoarele moduri: tăiș ( T ) pe tăiș,tăiș pe spate ( S ), spate pe spate sau spate pe tăiș. Riflurile, de obicei, sunt răsucite față de axul valțului, răsucire care variază între 4 si 14 %. Diametrul optim al valțurilor este de200-300 mm. Lungimea valțurilor se alege în funcție de productivitatea morii, de regulă până la 1000 mm. Turația valțurilor este diferită în cadrul aceleiași perechi sau de la pereche la pereche de valțuri, în funcție de structura măcinișului care trebuie obșinut și în funcție de productivitate.

4.1.3. Plămădirea si zaharificarea plămezii ( brasajul )

Operația se execută în scopul obținerii mustului de malț. La brasaj, cea mai mare parte a substanței uscate a malțului, care este insulobilă, trebuie sa devină cât mai solubilă. Substanțele care trec în soluție la brasaj fomeazș extractul mustului. O mică parte din extract este formată prin dizolvarea substanțelor solubie xistente în malț, dar cea mai mare parte provine în urma acțiunii enzimelor asupra componentelor macromoleculare din malț.

Degradarea amidonului

Degradarea amidonului decurge in trei stadii: absorbția apei și umflarea granulei de amidon, gelatinizarea amidonului și degradarea enzimatică a componentelor granulei de amidon ( lichefiere și zaharificare ).

În stadiul întâi, granula de amidon absoarbe apă, cu atât mai mult cu cât temperatura apei este maimare și își mărește vulomul, care devine maxim la 50°C.

În stadiulal doilea, care se desfășoară la temperaturi mai mari, granula de amidon se fisurează, iar la temperatura de genlatinizare granula se distruge și amidonul se transformă înr-o soluție vâscoasă care la răcire dă gelul de amidon. Gelul de amidon este format din molecule de amilopectină, care dau vâscozitate, și din molecule de amiloză, dispersate coloidal, cu rol de coloid protector.

În stadiul al treilea, sub acțiunea amilazelor au loc:

lichefierea amidonului, manifestată prin micșorarea vâscozității amidonului gelatinizat sub acțiunea dextrinizată a α-amilazei;

zaharificarea. La brasaj, degradarea amidonului până la produși ce nu mai dau colorație cu iodul este foarte importantă deoarece urmele de amidon nedegradat în bere poduc tulburarea amidonoasă a acesteia. Plămada zaharificată care nu mai dă colorație cu iodul se numește iodnormală. Zaharificarea amidonului este, de asemenea, consecința acțiunii β-amilazei asupra lanțurilor deamiloză și amilopectină prin desprinderea, pas cu pas, a unei molecule de maltoză de la capătul nereducător al lanțurilor de amiloză și amilopectină. Datorită acțiunii de formare a maltozei și în măsură mai mică a gluzocei si maltotriozei, β-amilaza determină în mare măsură conținutulmustului în zaharuri fermentescibile.

Atât în cazul α-amilazei cât și al β-amilzaei, acțiunea se oprește la 2-3 resturi de glucoză în fața legăturilor α 1,6- glucozidice, formându-se în acest fel dextrinele limită. Datorită temperaturii de inactivare redusă, enzima dextrinază limită are o acțiune foarte slabă la brasaj.

Acțiunea de zaharificare a enzimelor este influențată de: calitatea malțului, temperatura plămezii, pH-ul plămezii și concentrația în substanță uscatăa plămezii.

Influența temperaturii plămezii

Pauze mai lungi la temperatura de 62-63°C conduc la musturi mai bogate ân maltoză, cu fermentescibilitate mai mare.

Pauze mai mai lungi la temperatura de 72-75°C conduc la musturi mai bogate în dextrine, deci cu fermentescibilitate mai redusă.

Intensitatea activității enzimeor este neuniformă în timp; ea atinge un maximum după primele 10-20 min, apoi descrește puternic după 40-60 min, respectiv mult mai lent la sârșitul brasajului, fapt ce se manifestă în dinamica fermentescibilității mustului. ( tabelul 4.2 ).

Tabelul 4.2.

Influența temperturii plămezii și a duratei brasajului asupra gradului final de fermentare a mustului ( % aparent)

Asupra fermentescibilității mustului influențează și temperatura de plămădire, temmperaturi mai scăzute favorizând degradarea gumelor și proteinelor din pereții celulari ( tabelul 4.3).

Tabelul 4.3

Influența temperaturii de plămădire asupra gradului final aparent de fermentare

Pauzele la temperaturi de 68-75°C influențează durata de zaharificare a plămezii

( tabelul 4.4 ).

Tabelul 4.4

Influența temperaturii de zaharificare asupra duratei de zaharificare

Influența pH-ului plămezii

La pH=5,5-5,6, care este ph-ul optim pentru α și β amilaze, se obține cel mai mare randament în extract, în comparație cu un pH mai ridicat. De asemenea, pa pH-ul optim, musturile au fermentescibilitatea cea mai ridicată. pH-ul plămăzii depinde de compoziția apei de brasaj. Când pH-ul plămăzii este de 5,6-5.9, este necesară corectarea lui prin decarbonatarea apei de brasaj, adăugarea de malț acid, ados de acid sau acidiferea biologică.

Influența concentrației plămezii

La concentrații mai mari in subtanță uscată ale plămzii se obțin randamente în extract mai mari ți musturi cu fermentescibilitate mai ridicată ( tabelul 4.5).

Tabelul 4.5

Influența concentrației plămezii asupra degradării amidonului

Degradarea hemiceluozelor si gumelor

Hemicelulozele sunt insolubile în apă, iar gumele sunt solubile. Ambele componente au structuri apropiate, formate din 80-90 % glucani ( macromolecule cu masa moleculara 2000000 și se găsesc in pereții celulari ai malțului ) și 10-20 % pentozani ( suferămodificări slabe și au influența redusă asupra vâscozității mustului ).

Cea mai importantă degradare este produsă de endo-β-glucanaze. Sub acțiunea acestora, din β-glucani se formează β-glucan-dextrine.

β-glucan-dextrine au acțiune favorabilă asupra însușirilor de spumare și asupra plinătății gustului berii. Sub acțiunea β-glucanosolbilazei, din gume se eliberează β glucani macromoleculari si proteine.

Degradarea hemicelulozelor și gumelor este apreciată prin diferența de randament între măcinișul fin și grosier, prin vâscoitatea mustului și prin determinarea valorii friabilimetrice a malțului prelucrat, care trebuie să fie .

Degradarea hemiceluozelor și, respectiv, a β-glucanilor este influnțată de calitatea malțului. Malțurile din orz de toamnă dau musturi mai bogate în β-glucani. Conținutul în enzimeși solubilizarea depinde de condițiile de malțificare; gradulde malțificare almalțului,în sensul că dintr-un măciniș fin se extrag mai mulți β-glucani, dar hidroliza lor este maislabă dcât din măcinișul grosier; intensitatea procesului de brasaj, care influențează degradarea hemicelulozelor și β-glucanilor prin temperatura de plămădire. Temperatura poate fi folosită ca factor de corectare a conținutului mustului. În β-glucani, factorul principal rămâne calitatea malțului.

Degradarea substanțelor cu azot

Subtanțele cu azot din must sunt implicate în însușirile senzoriale ale berii, caplinătatea si rotunjirii gustului berii, în capacitatea de spumare și însușirile spumei berii, în formarea culorii beii, în formarea de sisteme tampon, în nutriția drojdiei și, prin acestea, în formarea de substanțe de aromă în timpul fermentării.

Unele substanțe cu azot sunt implicate in formarea tubului în berea finită, deci în stabilitatea ei coloidală. Din aceste considerente, transformăile substanțelor cu azor la brasajsunt de mare importanța, deși conținutul lor în must este mai mic în comparație cu cel alglucidelor. În plămadăse găssc prolamice ți gluteine insolubile pricum și albumine și globuline solubile, inclusiv macropeptide, polipeptide, peptide simple și aminoacizi liberi.

În timpul brasajului, substanțele cu azot aduse de malț și menționate anterior sunt degradate progresiv de către endo- și expopeptidaze. Proteionele insolubile și nedegradate se elimină cu ajutorul borhotului din malț. Endopeptidazele atacă proteinele native, fragmentând molecula de proteină în macro- și polipetide, fragmentarea fiind duă, după un timp mai mare de acțiune, până la compuși cu masa moleculară mai mică. Exopeptidazele eliberează aminoacizi și proteine și produși de degradare ai endopeptidazelor. Exopeptidazele eliberează aminoacizi din proteine și produși de degradare ai endopeptidazelor. Degradarea substanțlor cu azot depinde de:

gradul de solubilizare a malțului și conținutul acestuia în enzime proteolitice;

condițiilede brasaj, respectiv temperatura și durata pauzei la temperatura de degradare a proteinelor. În această direcție, menționăm că enzimele care hidrolizează proteinele au temperatura optimă de 45-55°C. La 45°C se formează mai mulți compuși cu masa moleculară mică,iar la 55°C mai mulți compuși cu masa moleculară mare.

pH-ul plămezii, care influențează activitatea enzimelor proeteolitice în plămadă. Cele mai importante enzime proteolitice au ph-ul optimla 5,0-5,2.

Prin corectarea apei de brasaj sau prin acidifierea bilogică a plămezii se intensifică degradarea enzimatică a substanțelor cu azot.

Având în vedere că plămada se corectează la pH= 5,7-5,4, este necesară prelungirea pauzei de proteoliză pentru asigurarea degradării necesare a proteinelor.

Concentrațiaplămezii influențează activitatea enzimelor proteolitice în sensulcă la creșterea concentrației plămezii, crește activitatea endopeptidazelor.

Produșii rezultați în urma activității combinate a endo- și exopeptidazelor sunt următorii:

compușii macromoleculari cu masa moleculară , care constituie azotulcoagulabil și care reprezintă aproximativ 20 % din substanțele cu azot din mustul de malț nefiert. Acești compuși sunt coagulabili la plămădire și mai ales la fierberea mustului;

compușii cu masa moleculară medie (10 000 – 60 000 ), care reprezintă aproximativ 20 % din substanțele cu azot din must. Au acțiune favorabilă în formarea spumei berii și sunt relativ termostabili;

compuși cu masa moleculară mică reprezentând aproximativ 60 % din substanțele cu azot din must, din care aproximativ 22 % sunt α-aminoacizi liberi, sursa deazot pentr drojdie. Conținutul în α-aminoacizi al mustului trebuie să fie mg N/l must pentru a se asigura multplicarea drojdiei, o viteză normlă de fermentare și o aromă corectă.

La brasaj, proteinele native dizolvate în plămadă ( albumine și globuline ) coagulează mai mult sau mai puțin sub influența temperaturilor înalte. Coagulează, de asemenea, și substanțele macromoleculare rezultate din hidroliza enzimatică și intră în combinație cu substanțele polifeniloce din malț.

Controlul degradării substanțelor cu azot la brasaj se face prin determinarea azotului solubil di must, a azotului coagulabil, a diferitelor fracțiuni cu azot și în special a azotului α-aminic liber.

Un indice important este cifra intensității plămădirii, după Kolbach, cu valori între 80 și 120 ( normal 105 ), care se calculează cu relație:

Degradarea compușilor cu fosfor

Degradarea fosfaților are loc sub acțiunea fosfatazelor din malț, care hidrolizează compușii cu fosfor organici, eliberând acid fosforic. Cidul fosforic reacționează cu sărurile din apă și formează în plămadă li în must sisteme tampon importante. Are loc și o scădere a pH-ului plămezii. Condițiile optime pentru fosfataze sunt la temperatura de 50-53°C. Temperatura de plămădire de 58-62°C restrânge activitatea fosfatazelor. Degradarea compușilor organici cu fosfor este influențată de gradul de solubilizare a malțului, de activitatea fosfatazică a malțului și de condițiile de brasaj.

Un conținui mai ridicat de fosfați în plămadă determină o scădere mai mică a pH-ului la fierberea mustului și la fermentare.

Modificarea polifenolilor

Polifenolii reprezintă 0,3-0,4 % din substanța uscată a orzului, fiind localizați în coaja bobului, în stratul aleuronic și în endosperm. L brasaj. Modificarea polifenolilor merge paralel cu degradarea substanțelor cu azor. Substanțele polifenolice formează cu substanțele cu azot complecși ce pot deveni insolubili la temperaturi de plămădire mai mari de 50-60°C. Polifenolii se pot polimeriza prin oxidare catalizată enzimatic de peroxidază și polifenoloxidază, mărindu-și astfel capacitatea tânără. Polifenolii polimerizați formează cu proteinele complecși insolubili la rece. La 45°C, prin oxidarea polifenolilor se pierd aproximativ 42 % din polifenoli, iar la 65°C aproximativ 65 %. La brasaj, în atmosferpă de azor, în condiții normale de aerre și prin insuflare deaer, are loc mișorarea concentrației antocianilor, taninului, polifenolilor totali din musturile obținute.

Tabelul 4.6

Conținutul în polifenoli ( mg/l) al musturilor obșinute prin brasaj în diferite condiții

Conținutul mustului în polifenolieste influențat de condițiile de brasaj: cu cât este mai fin măcinată coaja bobului de malț, cu atâtmustul este mai bogat în polifenoli, care au inficele de polimerizare cel mai ridicat; cu cât endospermul este mai profund măcinat,cu atăt mai mult se intensificăeliberarea antocianilor.

Apa de brasaj cualcanilitate remanentă mare conduce la musturi cu un conținut mare de polifenoli, respectiv polifenoli cu indice de polimerizare mai mare.

O temperatură de plămădire ridicată șio durată de brasaj scurtă conduc la un must cu conținut redus în polifenoli.

Intensificarea aerării la brasaj prin cantitatea de aer din măciniș, înglobarea de aer la plămădire sau prin utilizarea unui agitator nepotrivit conduce la creșterea indicelui de polimerizare a polifenolilor din must.

Polimerii cu indice de polimerizare ridicat imprimă amăreală persistentă și închiderea culorii mustului, care nu se mai poate înlătura sau ameliora la fermentare.

Polifenolii înalt polimerizați dau complecși cu substanțele cu azot cu masămoleculară mare, complecși ce devin insolubili la brasaj și la fierbereamustului cu hamei, rezultând o bere mai stabilă coloidal. Polifenolii cu masă moleculară mică au însușiri reducătoare și conduc la creșterea stabilității gustului berii.

Degradarea lipidelor

Degradarea lipidelor aduse e malț ( trigliceride, mono- și digliceride, acizi grși liberi, fosfatide) are loc, la brasaj, sub influența lipazelor din malț cu eliberare de acizi grași și glicerină. Lipazele au temperatura optimă de acțiune de 50°C și sunt inactivate dupa 30 de minute la 65°C. La plămădire, la 62-64°C, în must se găsește o cantitate mică de lipide, în timpce la temperatura deplămădire de 68°C concentrația lipidelor în must este mai mare. La fierberea mustului ți la răcirea acestuia, o dată cu trubul format se elimină din must o mare parte din ipice, în extractul mustului primitiv regăsidu-senumai 10-26 % din acizii grași totali din mustul nefiert.

Conținutul de lipide din must influențează însușirile de spumare ale berii. Conținutul mustului în acizi grași nesaturați este important pentru metabolismul draojdiei, respectiv pentru formarea esterilor la fermentare.

Extractul obținutdin malț la brasaj reprezintă 75-80 % fata de malț. Ceamai mare parte a extractului este formată din glucide fermentescibile ( 61-65 % ), care vor da gradul de fermentare final real al acelui must, corespunzător unui grad de fermentare final aparent de 75-80 %.

Necesarul de apă la plămădire

Cantitatea de apă de plămădire în raport cu cea demalț determină concentrația plămezii și influențează compozițoia mustului și tipul berii.

Cantitatea de apă de plămădire necesară obținerii unei anumite concentrații a primului must ( epm ), atunci când se prelucrează 100 kgde malț cu un randament în extract R, se determină cu relația:

Mustul rezultat M ( kg ) din 100 kg malț va fi:

Concentrația procentuală a acestui must se calculează cu relația:

Volumul plămezii obținute din 100 kg malț se calculează cu relația:

,

în care 0,7 reprezintă volumul ocupat de 100 kg măciniș utilizat la plămădire.

Temperatura apei de plămădire se alege în funcție de metoda de brasaj utilizată și de intensitatea brasajului. Temperatura apei de plămădire se stabilește și în funcție de grupa de enzime a cărei activitate trebuie favorizată inițial.

Temperatura de plămădire poate fi 40-50°C ( optim pentru enzimele proteolitice și β-glucanaze ) sau 62°C ( optim pentru –amilază ) în cazul malțurilor foarte bine solubilizate. Temperaturi deplămădire scăzute ( 35-40°C ) permit numai o înmuiere mai bună a particulelor de măciniș și o trecere în soluție a ʺlioenzimelorʺ, dar brasajul devine prea lung,consumul de energie crește și scade stabilitatea spumei berii.

Plămădire

Plămăditorul de malț

Este utilizat pentru plămădirea măcinăturii obținute prin măcinare uscată. Utilizarea plămăditorului minimalizează înglobarea cu aer în plămadă. Schița de principiu a preplămăditorului, montat pe cazanul deplămădire, este prezentată în fig. 2.

Fig.4.2. Preplămăditor de malț;

Intrare malt; 2- alimentare cu apă; 3-tub perforat; 4- plămadă.

Cazanul de plămădire

Servește pentru plămădirea și menținerea plămezii reziduale la brasajul prin decocție. Cazanele sunt de diferite tipuri constructive: cazane cu secțiune circulară și fund bombat ( fig.3), cu secțiune rectangulară cu fund în formă de pană sau cu fund semicilindric. Cazanele sunt confecționate din tablă de curpu, din otel inoxidabil cu grosimea de 1,5-2 mm și sunt izolate termic la exterior.încălzireaplămezii se face cu abur sau cu apăcaldă. Suprafată de schimb de căldură este formată dintr-o manta dublădin profiluri sudate pe pereteleexterior sau din țevi semicilindrice sudate pe peretele exterior.la cazanele cu secțiune circulară, în interior poate fi montată o suprafață de încălzire suplimentară sub forma unui fierbător tubular. Suprafața de încălzire trbuie să asigure un ritm de încălzire de 1°C/min. Volumul utill al cazanului este de aproximativ 60% din volumul total, iar acesta este de 7-8 hl pentru 100 kg malț. Cazanele sunt prevăzute cu agitator pentru asigurarea unei mai bune omogenizări a plămezii, o distribuție uniformăă a temperaturi în plămadă, fără modificarea structrii particulelor din plămadă sau emulsionarea ei. Prin formă și turație, agitatorul trebuie să permită o înglobare minimă de oxigen în plămadă. Turația agitatorului este de 10-12 rot/min, pentru omogenizare, și de 35 rot/min, la golirea plămezii.

Fig.4.3. Cazan de plămadă cu secțiune circulară

Cap de spălare; 2- robinet de limentare cu abur; 3-șibăr;4-plămăditor;5- intrare abur; 6-condens; 7-alimentare agitator; 8- racord golire; 9- alimentare cu abur; 10- agitator; 11- vizor; 12- bec de iluminare;13- hotă pentru abur secundar.

Cazanul de zaharificare

Cazanul de zaharificare este asemănător din punct de vedere constructiv cu cel de plămădire. Capacitatea acestuia variază între o valoare minimă de 70% din plămada totală și capacitatea maximă egală cu cea a cazanului de plămădire. Suprafața de încălzire trebuie să asigure un ritm de încălzire de 2°C/min, iar agitatorul trebuie sa aibă 20-25 rot/min.

Procedee de brasaj

Procedeele de brasaj se clasifică în procedee prin infuzie și procedee prin decocție, fiecare procedeu având variante de brasaj. În funcție de caracteristicile berii care se fabrică, de caracteristicile instalației de fierbere utilizate și de calitatea malțului folosit, trebuie aleasă varinata de brasaj.

Variantele de brasaj pentru ambele procedee se deosebesc prin :

Temperatura de plămădire;

Temperaturile la care se fac pauzele si durata pauzelor;

Numarul de decocturi, momentul scoaterii plămezii pentru decoct, durata fierberii decoctului, camtitatea de plămadă pentru decoct și viteza de reîntoarcere a decoctului peste restul de plămadă ( în cazul procedeelor de brasaj prin decocție ).

Brasajul prin infuzie

Cel ami simplu procedeu este brasajul prin infuzie, necesitând un singur cazan pentru prelucrarea plămezii. Avantajele procedeuui sunt urmatoarele:

Conducerea operației poate fi realizată automat;

Necesarul de energie este cu 25-50% mai mic decat la procedeul de decocție.

Dezavantajul îl reprezintă randamentul mai scăzut decât cel obținut prin decocție, mai ales în cazul malțurilor cu solubilitate mai slabă. Plămădirea la 35°C favorizează o hidroliză profundă a proteinelor și a β-glucanilor, în timp ce o plămădire la 58°C reduce hidroliza proteinelor.

4.1.4. Filtrarea plămezii zaharificate

Filtrarea are drept scop separarea mustului de malț limpede de particuleleaflate în suspensie și de precipitatele formate la brasaj. Partea insolubilă a plămezii este denumită borhot de malț. Filtrarea plămezii are loc în două etape:

Scurgerea primului must;

Spălarea borhotului de malț, rezultând ape de spălare sau mustul secundar.

Spălarea și epuizarea borhotului sunt necesare pentru recuperarea extractului rămas în borhot după scurgerea primului must. Spălarea trebuie să antreneze cu cât mai mult din extractul din borhot, epuizarea borhotului oprindu-se când ultima apă de spălare are 0,5-0,6% extract, având în vedere fabricarea de bere cu 11-14% extract. În cazul fabricării berii cu 16-17 % extract ( berea tare ), spălarea borhotului se oprește la concentrații mai mari ale apelor de spălare, care apoi sunt utilizate ca apă de plămădire în sarjele următoare ( tabelul 4.7 ).

Tabelul 4.7

Filtrarea plămezii se poate face prin strat filtrant natural din borhot sau prin straturi filtrante artificiale ( pânze filtrante, membrane filtrante ).

Filtrarea prin strat natural de borhot

Se face în cazane de filtrare de diverse construcții, în structura cărora există întotdeauna un suport din tablă perforată pe care se formează stratul de borhot. Viteza de scurgere a primului must ca și a apelor de spălare depinde de temperatura plămezii si a apei de spălare și de porozitatea stratului filtrant din borhot.

Astăzi sunt construite noi tipuri de cazene de filtrare care permit o filtrare mai economică și minimalizează dizolvarea oxigenului în plămadă la filtrare. Unul dintre aceste cazane este construit de firma Huppmann ( Germania ) și este prezentat în figura 9. Cazanul este construit din tablă de oțel crom-nichel, cu sita de filtrare cu orificii de 0.7-1,3 mm și o suprafața liberă de peste 12 %.

Fig. 4.4. Cazan de filtrare pentru plămadă ( Huppmann);

Conductă alimentare cu plămadă; 2- valcă pentru intrarea plămezii; 3- dispozitiv pentru afânare; 4- cuțite; 5- evacuare borhot; 6- sistem de antrenare și ridicare dispozitiv de afănare; 7- conducte scurgere must; 8- cameră pentru colectare must; 9- racord ieșire must; 10- racord penru evacuare borhot; 11- cap de spălare din instalația CIP; 12- valvă pentru evacuare borhot; 13- rezervor de borhot; 14-izolație; 15- gură de vizitare; 16- bec de iluminare.

Încărcarea specifică ( kg malț în șarjă/m2 suprafață filtrantă ) depinde de volumul borhotului, deci de modul de măcinare a malțului.

Tabelul 4.8

Încărcarea specifică a cazanului de filtrare pentru măcinarea uscată

Sita este fixată la 20 mm față de fundul cazanului. Între sită și sundul cazanului sunt montate duze pentru pulverizarea soluțiilor la spălare. Scurgerea mustului și a apelor de spălare se face prin conducte montate prin intermediul unor capete conice pe fundul cazanului. Fundul cazanului este împărțit în mai multe zone concentrice, fiecărei zonei corespunzându-i exterior o conductă de colectare a mustului și a apelor de spălare. Alimentarea cu plămadă se face pe la artea inferioară a caznaului prin intermediul a 2-6 valve. Viteza de alimentare cu plămadă este de 1 m/s.

Scurgerea mustului durează aproximativ 10 minute. Cazanul de filtrare este dotat cu un dispozitiv de afânare 2, 3, 4 sau 6 brațe, în funcție de mărimea cazanului.

Dispozitivul de afănare este prevăzut cu cuțite de o construcție specială ( fig.10 ), așezate pe brațele dispozitivului astfel încăt fiecare cuțit are propria sa traiectorie de tăiere. Forma cuțitului și așezarea pe braț asigură o uniformitate a spălării borhotului. Dispozitivul de afănare se poate deplasa pe verticală, înățimea la care este ridicat fiind reglată automat în funcție de tubiditatea mustului. Pa pentru spalarea borhotului se introduce prin duze montate la partea superioară a cazanului. Borhotul se evacuează prin deschiderea unor valve cu clapetă cu ajutorul dispozitivului de afânare care se coboară până la nivelul sitei. Cuțitele sunt prevăzute la partea inferioară cu teflon, pentru a se evita uzura prematură a sitei.

Conducerea filtrării și epuizării borhotului constă în:

Eliminarea erului de sub sită;

Introducerea plămezii în cazanul de filtrare;

Depunerea borhotului;

Returnarea mustului tulbure;

Scurgerea primului must;

Spălarea borhotului;

Evacuarea borhotului.

Fig. 4.5. Dispozitiv de afânare cu cuțite sub formă de zigzag, cu picioare duble.

4.1.5. Fierberea mustului cu hamei

Fierberea msutului diluat, rezultat din amestecarea primului must cu apele de spălare a borhotului are următoarele scopuri:

Extracția și transformarea substanțelor amare, de aromă și polifenolice din hamei;

Definitivarea compoziției chimice a mustului prin inactivarea enzimelor;

Evaporarea surprusului de apă și atingerea concentrației în extract a mustlui, specifică sortimentuui de bere produs;

Formarea de substanțe reducătoare și de culoare;

Eliminarea unor substanțe cu sulf;

Coagularea unor substanțe cu azot și a zomplexelor proteine-polifenoli și intensificarea stabilizării naturale a viitoarei beri.

Extracția și transformarea substanțelor în hamei

Substanțele amare și uleiurile volatile din hamei conferă berii gust amar și aromă specifică.

Substanțele amare din hamei

Substanțele amare din hamei se solubilizează în must și se izomerizează. Solubilitatea substanțelor amare se intensifică cu creșterea gradului de mărunțire al hameiului și cu creșterea pH-ului mustului.

Uleiurile volatile

Uleiurile volatile din hamei dau berii aromă specifică de hamei. Uleiurile din primele porțiuni de hamei sunt antrenate de vaporii de apă formați și, deci, se pierd. Pentru a asigura o aromă suficientă și plăcută, ultima porțiune de hamei se adaugă numai cu 15-20 de minute înainte de sfârșitul fierberii. Aroma de hamei va depinde de alegerea soiului de hamei sau de a preparatului de hamei ultilizat.

Polifenolii din hamei

Polifenolii din hamei ( antociani, taninuri,catechine ) sunt substanțe solubile în apă și la fierbere se dizolvă rapid în must, contribuind la formarea trubului la fierbere, la plinătatea gustului berii și la amăreala berii.

Inactivarea enzimelor prezente în must are loc în primele minute de fierbere. Prin inactivarea lor se păstrează raportul glucide fermentescibile/glucide nefermentescibile stabilit prin brasaj.

Sterilizarea mustului este necesară pentru distrugerea microflorei străine ausă de malț, care ar provoca acidifierea necontrolată a mustului. Terilizarea se realizează prin aducerea mustului la fierbere.

Concentrarea mustului

Concentrarea mustului diluat prin amestecarea primului must cu apele de spălare trebuie sa se facă până la concentrarea caracteristică sortimentului de bere fabricat. Cifra de evaporare ( CE ) care trebuie atinsă se calculează cu relația:

în care: epo este extractul mustului fiert, în %; emd este extractul mustului diluat, în %.

Evaporarea apei se face cu consum de energie, de aceea, la fierbere, este recomndat ca:

Fierberea să nu dureze mai mult decât este necesar;

Să nu fie necesară evaporarea unei cantități prea mari de apă;

Să se recupereze o parte din energia consumată la evaporare.

Formarea de subtanțe rducătoare și de culoare

În timpul fierberii are loc formarea de melanoidine și de reductone. La începutul fierberii are loc oxidarea polifenolilor. Aceste transformări conduc la formarea de substanțe colorate/colorante, care produc închiderea mustului fiert.

Îndepărtarea substanțelor cu sulf

Mustul diluat conține S-metilmetionină ( SMM ) care se transformă la fierbere în sulfură de dimetil ( DMS ), compus cu prag de sensibilitate foarte scăzut și care în concentrție mare conferă berii gust și miro neplăcut. Cu cât fierberea mustului este mai intensă, cu atât se formează o cantitate mai mare de DMS, care este evaporată la fierbere. La o durată de fierbere de 80-90 minute se asigură transformarea SMM în DMS și îndepărtarea acesteia sub pragul de sensibilitate. Fierberea sub presiune scurtează durata de fierbere.

Coagularea proteinelor si a complexelor proteino-polifenoli.

Proteinele se insolubilizează la fierbere și se aglomerează formând trubul de fierbere. Precipitarea maximă are loc la pH=5,4. La temperaturi sub 80°C are loc și formarea de complexe proteine-polifenoli oxidați care contribuie la volumul trubului. Formarea tubului depinde de intensitatea fierberii și de surata acesteia. La o fierbere de 2 ore, aproape toți compușii cu azot coagulabil sunt insolubilizați, rămânând în must mg/l azot coagulabil. Timpul necesar pentru coagularea substanțelor cu azot scade cu creșterea temperaturii la care se face fierberea. La 140°C sunt necesare numai 3-5 minute de fierbere.

Metodele de fierbere a mustului sunt :

Fierberea convențională;

Fierberea la presiune joasă;

Fierberea la presiune ridicată.

Fierberea convențională

Se realizează la presiune atmosferică, pe o durată de aproximativ 2 ore, în cazane de fierbere de diferite forme constructive ( cazan cu secțiune circulară, cazan cu secțiune dreptunghiulară ). Fierberea convențională se realizează la 100°C cu o durată de menținere la această temperatură de 80-90 minute. Cifra de evaporare care trebuie realizată este de aproximativ 8 %.

Cazanul de fierbere cu secțiune circulară este construit din tablă de cupru sau de oțel placată cu oțel inoxidabil sau din oțel inoxidabil. Se preferă cazanele din oțel inoxidabil deoarece ionii de Cu2+ au acțiune negativă asupra calității și stabilității berii. Cazanul de fierbere pentru capacități mari( fig. 10 ) are fundul ridicat la mijloc pentru a se realiza o mai bună convecție.

Cazanul are un volum corespunzător de 9 hl/100 kg malț prelucrat, volumul total fiind cu 25 % mai mare. Raportul dintre înaălțimea lichidului și diametru trebuie să fie de 1:2 pentru a se permite dispunerea suprafeței de încălzire și pentru a se asigura cifra de evaporare necesară, care crește o dată cu creșterea diametrului. Cazanele actuale au încălzire cu apă sau abur în manta sau prin intermediul unor canale din țevi semicilindrice în două zone: o zonă distribuită central, alimentaă cu abut de 4-4,5 bar , și o zonă periferică, limentată cu abut de 2 bar. Rapotul dintre suprafața de încălzire perifică si centrală este de 3:1, iar în cazanul cazanelor mari ( șarje de malț de 10 t ) este de 5:1. Cazanul este prevăzut cu agitator mecanic, cu 6-10 rot/ min. Aburul secundar rezultat la fierbere este evacuat printr-o hotă cu circulație naturală. Diametrul hotei este de /30- 1/50 din diametrul interior al cazanului. Cazanul trebuie sa fie bine izolat termic.

Fig. 4.6. Cazan de fierbere a mustului, cu fund ridicat.

Stabilirea dozei de hamei la fierbere

Această operație se face ținând seama de amăreala curespunzătoare tipului de bere fabricat, exprimată în unități de amăreală BU ( mg substanțe amare/ l bere ) și de randamentul de utilizare a α-acizilor amari.

Necesarul de unități de amăreală pentru 1 hl de bere dintr-un anume sortiment de bere este de g substanțe amare. Dacă η este randamentul de ultilizare a substanțelor amare din hamei, atunci rezultă un necesar de substanțe amare ( α- acizi amari ) de:

Doza de hamei necesarăobținerii a 1 hl bere va depinde de conținutul hameiului utlizat în α-acizi amari.

Randamentul la fierbere al unei secții de fierbere se calculează cu relația:

în care: W este volumul de must fierbinte, în hl; 0,96- factor de corecție care ține seama de contracția de 4 % la răcirea mustului la 20 ° și de borhotul de hamei prezent în must; ep- extractul mustului fiert, în % masice; – densitatea mustului la 20°C, în kg/dm3; M- cantitatea de măcinătură pe șrjă, în kg/șrjă.

Metoda de reducere a consumului de energie la fierbere.

Evaporarea a 1 kg apă la 100°C necesită 2260 kj. La evacuarea vaporilor de apă prin hota cazanului se pierde o parte din energia consumatț pentru evaporarea apei la fieberea msutului. În plus, vaporii de apă antrenează și sunstanțe volatile din must care sunt considerate ca poluanți.

Pe lângă metodele de reducere a cifrei de evaporare prin fierbere sub presiune, se mai utilizează urmatoarele metode de recuperare a enegiei vaporilot de apă formați la fierbere și anume: condensarea vaporilor, compresia vaporilott, fierberea la presiune joasă cu recuperator de căldură.

4.1.6. Separea trubului la cald

Mustul fiert cu hamei conține în suspensie borhotul de hamei și precipitatele formate în timpul fierberii mustului, trubul la cald sau trubul grosier. Borhotul de hamei, atunci când hameiul s-a utilizat sub formă de hamei floare, se îndepărtează prin trecerea mustului prin separatorul de conuri de hamei. Dacă la hameiere s-a utilizat hamei măcinat, pudre de hamei sau pelleți, borhotul se separă concomitent cu separarea trubului la cald.

Trubul la cald se poate separa prin sedimentare, centrifugare, filtrare sau separare hidrodinamică ( în Whirlpool ).

Separarea hidrodinamică în Whirlpool sau Rotapool este procedeul cel mai utilizat. Whirlpool-ul ( fig.11 ) este un vas cilindric închis, așezat vertical, în care mustul cu trub este alimentat tangențial. Forțele care acționează la separarea trubului sunt forța centrifugă și forțele de frecare a licidului de peretii și fundul vasului care orintează particulele de trub către centrul fundului vasului unde se acumulează depozitul de trub sub forma unui con, deasupra căruia mustul rămâne limpede.

Whirlpool-ul este construit din oțel placat cu oșel inox, inox sau aluminiu. Raportul d/h este de 1:1-5:1, cel mai frecvent fiind 3:1. Vasul este bine izolat termic. Fudul poate fi plat, cu o pantă de 1% spre racordul de evacuare sau poate fi conic, cu o înclinare de 12°C. Alimentarea cu must se face tangențial, printr-un racord situat în treimea inferioară a înaălțimii vasului, alimentare care imprimă mițcarea de rotație lichidului din vas sau printr-un racord situat pe fundul vasulu pentru a preveni absorbția de oxigen în must. Evacuarea mustului se face printr-un racord situat deasupra nivelului maxim al conului de trub. Viteza de alimentare cu must este 5m/s. Pentru a evita antrenarea trubului în must, racordul de golire trebuie sa fie situat cu 60cm deasupra pompei de must, iar debitul pompei de must trebuie ruds către sfârșitul golirii vasului.

Mustul rămâne în Whirlpool circa 20-40 min. În Whirlpool-ul cu inel Denk montat la o anumită înățime de fund, timpul de staționare se reduce la 20 min.

Fig. 4.7. Whirlpool

Hotă evacuare abur secundar; 2- capac; 3- îndepărtare apă condens; 4- instalație CIP; 5- bec de iluminare; 6- vizor; 7- perete lateral; 8- izolație; 9- fund cu pantă 10 % ; 10- jet de spălare de la CIP; 11- racord pentru umplere tangențială; 12- racord de golire.

După evacuarea mustului care este trimis la răcire, trubul este evacuat cu o canttate de 1,5-2 % apă față devolumul mustului fiert, amestecul trub + apă fiind trimis la filtrarea plămezii, după scurgerea primului must. Din Whirlpool-ul cu fund conic, depozitul de trub este evacuat cu ajutorul msutului rămas în vas. Pierderile de must cu trubul sunt de 0,3-0,5 % față de cantitatea de must fiert sau de 3-3,5 l/ 100 kg malț.

Pierderile sunt de 0,8-1 % față de must, când se utilizează pulberile de hamei al căror borhot se elimină cu trubul. Whirlpool-ul este legat la instalația de spălare CIP.

4.1.7. Răcirea mustului

Mustul cald, limpezit, trebuie răcit de la temperatura de 95-98°C până la temperatura de însămânțare a drojdiei, adică la 5-7°C., pentru drojdia de fermentație inferioară, și 10-15°C pentru metodele rapide de fermentare, respectiv de 12-18°C, pentru drojdiile de fermentație superioară. Răcirea unei șarje de must trebuie să se facă în 50-90 de minute.

Operația se realizează în schimbătoare de căldură cu plăci cu două zone sau cu o singură zonă.

Fig. 4.8. Schimbător de căldură cu plăci

4.1.8. Limpezirea la rece a mustului

La răcirea mustului sub 60°C, acesta începe să se tulbure datorită formării unor precipitate fine care constituie trubul la rece sau trubul fin.

Trubul la rece trebuie bine îndepărtat pentru o bună filtrabilitate și fermentare a mustului. El se separă mai greu decât trubul la cald, particulele având dimensiune de 0,5-1µm. Separarea trubului la rece se face prin diferite metode care diferă între ele prin procentul de îndepărtare a trubului la rece.

Tabelul 4.9

Eficiența de îndepărtare a trubului la rece

Limpezirea prin sedimentare se face în linuri sau în tancuri de sedimentare, înalțimea stratului de must fiind de aproximativ 1 m și necesită 12-16 ore de repaus.

Limpezirea prin centrifugă se practică mai rar, eficiența separării fiind relativ redusă.

Limpezirea prin filtrare este cea mai eficientă și se realizează în filtre cu aluvionare.

Flotația constă în separarea particulelor de trub prin ridicarea lor într-un strat de spumă cu ajutorul bulelor de aer.

4.1.9. Aerarea mustului

Mustul răcit și limpezit trebuie aerat pentru a se asigura condiții normale la multiplicarea drojdiilor. Aerarea se face prin dispersie fină de aer steril în must. Conținutul optim de oxigen în must corespunde la 75 % din saturarea maximă la 5°C ( 10 mg O2/l ) și trebuie să fie, deci, de 8-9 mg/l. Pentru realizarea acestei aerări, în practică se utilizează 3-10 l aer. Hl must. Mustul limpezit si aerat se trimite la fermentare.

4.2. Fermentarea mustului de bere

Principala transformare în must este fermantația alcoolică a glucidelor fermentescibile cu formare de alcool etilic și CO2. Se formează în același timp si produși secundari de fermentație, care intervin în determinarea însușirilor berii.

4.2.1.Transformări în mustul de bere

Fermentarea zaharurilor este redată prin ecuația:

C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + Q

Zaharurile din must sunt fermentate cu viteze diferite, și anume:

La demararea fermentației sunt fermentate hexozele;

Fermentația principală se caracterizează prin fermentarea maltozei:

Fermentația secundară este dominată de termentarea maltotriozei.

Viteza de fermentare a zaharurilor este influențată de caracteristicile tulpinilor de drojdie, starea fiziologică a culturii, cantitatea de inocul, temepratura de fermentare, compoziția și concentrația în extract a mustului, geometria vasului, convecția în must, presiunea.

Prin transformarea zaharurilor în alcool, densitatea mustului scade, dinamica fermentației putând fi urmărită prin măsurarea concentrației în extract a mustului cu ajutorul zaharometrului Balling.

Formarea și îndepărtarea produselor secundare de fermentație este rezultatul activității vitale a drojdiei în must. Produsele secundare de fermentație, în funcție de concentrația lor în produsul fermentat, în raport cu pragul lor de sensibilitate, pot influența pozitiv plinătatea gustului berii, aroma și stabilitatea spumei berii sau pot dăuna acestor însuțiri.

Substanțele acumulate peste pragul de sensibilitate și care dau aromă de bere tânără sunt : diacetilul, aldehidele, compușii cu sulf. În timpul maturării berii, aceste substanțe pot fi îndepărtate prin metode biochimice și fizice. Aroma de fermentare a berii maturate este datorată prezenței în concentrații diferite a alcoolilor superiori și a esterilor.

Alte transformări în must în timpul fermentării:

Transformări ale substanțelor cu azor

Scăderea pH-ului de la 5,3-5,6 în mustul primitiv, la 4,3-4,6, în bere;

Creșterea capacității reducătoare;

Deschidetrea culorii berii;

Precipitarea și absorbția de către drojdie a unor substanțe amare și polifenolice;

Dicolvarea de CO2 în bere, solubilizarea fiind dependentă de temperatura berii și de presiunea exercitată asupra berii.

4.2.2.Cultura pură de drojdie

Pentru fermentația mustului de bere se utilizează culturi pure de drojdie sau biomasă de drojdie recoltată dintr-o fermentație anterioară, cu condiția ca aceasta să îți păstreze însușirile inițiale și puritatea microbiologică.

Cultura puă de drojdie se obține în următarele trepte de multiplicare:

Izolarea de celule de drojdie cu însușiri dorite și obținerea culturii-stoc. Izolarea se face din must în fermentație, în faza de creste înalte. Colonia cu drojdia cea mai viguroasă este însămânțată în 5 ml must steril, iar din acesta se însămânțează drojdia pe mediu solid, constituind cultura stoc, care se păstrează la 0-5°C, timp de 6-9 luni;

Multiplicarea drojdiei în laborator și obținerea culturii pure de laborator. Multiplicarea se face în condiții perfecte de asepsie;

Multiplicarea drojdiei în instalații industriale de culturi pure și obținerea culturii pure necesare pentru însămânțarea mustului din șarjele industriale.

Fig. 4.9. Instalație pentru asigurarea prelucrării și înmulțirii drojdiei

4.2.3.Vase pentru fermentarea și maturarea berii

În tehnologia convențională de fermentare a berii, după parametrii de desfășurare a fermentației, după scopul urmărit și după utilajul și locul în care se desfățoară fermentația mustului de bere, fermentația se împarte în doua perioade bine definite: fermentarea primară și fermntarea secundară. Pentru fermentarea primară sunt utilizate linuri de fermentare, de obicei, închise cu capac, dar care lucrează la presiune atmosferică, iar pentru fermentarea secundară sunt utilizate tancuri cilindrice orizontale metalice sau paralelipipedice din beton, vase care lucrează la suprapresiune de circa 1 bar.

În ultimii 30 de ani au apărut vase de fermentare cu capacitate mare și foarte mare, multe amplasate în aer liber cum sunt: tancuri cilindro-conice, tancuri Asahi, tancuri sfero-conice, în care se poate desfășura una din perioadele de fermentare sau ambele. Dintre acestea, mai frecvent se utilizează tancurile cilindro-conice construite din oțel inoxidabil sau din aluminiu și prevăzute cu instalație de spălare CIP.

4.2.4. Realizarea fermentației primare

Fermentația mustului începe cu însămânțarea acestuia cu cultura de drojdie care trebuie distribuită uniform în mustul aerat. Cantitatea de cultură necesară este 0,5-0,7 l cremă densă de drojdie/hl must, respectiv o concentrație de celule de drojdie de 15-30 mil./hl must. Cultura de drojdie se dozează în fluxul de must cu o pară de însămânțare sau cu o pompă dozatoare. Cultura se poate introduce direct în fermentator unde rămâne 12-24 deore, timp în care se depunde o parte din trubul la rece și se depun celulele moarte de drojdie.

La însămânțare se poate lucra prin împrospătare, care constă în adăugarea de must proaspăt peste un must în faza de fermentare de creste înalte, raportul de amestec stabilindu-se astfel încât diferența dintre stratul mustului însămânțat și extractul în must la sfărșitul amorsării să fie 1,5-2,5 %. În acestmod, drojdia se menține permanent în faza de multiplicare, reducându-se faza de lag din fermentatorul propriu-zis.

Durata fermentării primare depinde de modul de conducere a fermentației și este de 6-10 zile. Urmărirea desfățurării fermentației primare se face prin măsurarea zilnică a extractului aparent, a temperaturii si ph-ului.

4.2.5. Colectarea drojdiei de la fermentarea primară și tratarea sa

Biomasa de drojdie colectată după trecerea berii la fermentația secundară reprezintă 2,0-2,5 l cremă de drojdie/hl must însămânțat. Drojdia colectată poate fi folosită imediat după însămânțarea altei șarje din must primitiv sau depozitată până la o nouă utilizare.

4.2.6. Recuperare CO2 de la fermentația primară

La fermentarea primară, prin fermentarea a 1 kg extract, teoretic rezultă 0,464 kg CO2. La fermentarea convențională se pot recupera 1,8-2,1 kg CO2/hl, iar în cazul fermentării în TCC se pot recupra 2,1-2,5 kg CO2/hl bere tânără. Dioxidul de carbon reucperat și stocat într-un gazometru purificat, după care este lichefiat și valorificat în fabrica de bere în diferite operații care necesită lucrul sub presiune CO2 sau este încărcat pentru comercializare.

4.2.7. Conducerea fermentației secundare și a maturării berii

La fermentația secundară și la maturarea berii se continuă și se aprofundează cele mai multe transformări care au loc la fermentația primară.

La fermentația secundară se realizează:

Continuarea fermentației zaharurilor cu atingerea gradului de fermentare al berii la vânzare. Fermentația secundară este influențată prin scăderea treptată a temperaturii. Intensitatea fermentației secundare este influențată și de cantitatea de zahăr fermentscibil și de concentrația în celule de drojdie prezente în suspensie.

Saturarea berii cu CO2 : depinde de solubilitatea acestuia în bere.

Limpezirea naturală a berii: est necesară în timpul maturării pentru îndepărtarea particulelor de trub la rece, formate în timpul fermentației, precum și a celulelor de drojdie ce au realizat o fermentare secundară.

Maturarea berii: constă în innobilarea gustului și aromei berii. Maturarea se datoreaă depunerii drojdiilor și precipitatelor din bere, antrenării unor compuși volatili cu CO2 care se degajă, sinteza unor noi cantități de produși secundari de fermentație, transformarea unor compuți cu prag de sensibilitate mai ridicat ( diacetil, aldehide ). Berea se consideră matură când conținutul în diacetil scade sub 0,1 mg/l.

4.3. Îndepărtarea alcoolului prin osmoză inversă

Principiul osmozei inverse

În cazul osmozei inverse, dacă o soluție concentrată de săruri A este separată de o membrană semipermeabilă de apă pură B, datorită diferenți de potențial chimic, apa din soluția B va trece prin membrana semipermeabilă în soluția A, pe care o diluează, ajungândi-se la starea de echilibru osmotic. La starea de echilibru, diferența de presiune creată este denumită presiunea osmotică a sistemului ( fig.4.10 ).

Presiunea osmotică este dată de relația:

în care: este presiunea osmotică, în Pa; – diferența de concentrație, moli/m3;

R- contanta molară a gazelor perfecte = 8,314 molK;

T- temperatura ( 273+t°C ).

Cu cât masa moleculară a substanțelor solubilizate este mai mică, cu atât presiunea osmotică creată este mai mare.

Fig 4.10. Schemă pentru explicarea fenomenului osmotic:

osmoză directă; b- echilibru osmotic; c-osmoză inversă.

În cazul osmozei inverse pentru a elimina apa dintr-o soluție salină, trebuie aplicată o presiune P mai mare decât presiunea osmotică . Valoarea presiunii aplicate în cazul osmozei inverse este influențată și de fenomenul de polarizație de concentrație a membranei. Pentru realizarea osmozei inverse, presiunile de lucru sunt 40-60 bar, iar membranele utilizate pot fi plane ( polisulfona ), tubulare (poliamida compozită ), “ halow-fibers”( poliamida aromatică ), cu dimensiunile porilor , ceea ce înseamnă că se rețin pe membrană molecule

Un post simplu de osmoză inversă cuprinde un modul, pompa de alimetare si o cuvă pentru concentrat. De regulă, în cazul dezalcoolizării berii se folosește un post care lucrează în sistem discontinuu, semicontinuu sau continuu cu buclă închisă. Cel continuu poate fi monoetajat sau multietajat. Reprezentarea schematică a unui modul de osmoză este arătat în fig. 4.11.

Fig.4.11. Reprezentarea schematică a unui modul de osmoză

inversă și a sistemelor de lucru;

Modul simplu de osmoză inversă; 1- intrare lichid; 2-ieșire permeat;

ieșire retenat; 4- pompă; 5- modului O|; 6- membrană; 7- ventil.

În cazul osmozei inverse, apa și alcoolul trec în permeat, iar în retenat ( berea care se concentrează) se păstrează toate celelalte substanțe, inclusiv cele de gust și miros. Întrucât se elimină apă, osmoza inversă se combină cu dializa, respectiv în modulul O| se aduce și apă deionizată și dezaerată. Permeatul va conține 1,5-1,8 % alcool.

Deoarece berea se încălzește prin aplicarea presiunii ridicate, ea trebuie sa fie introdusă astfel încât temperatura să nu depășsească 15°C. La osmoza inversă, curgerea lichidului este tangențială pentru a minimaliza concentrația de polarizație și colmatajul membranei.

În fig. 4.12 se observă că berea din tancul 1 este pompată cu o pompă 2 de înaltă presiune ( ) în modului de O| și cu pompa 3 se asigură o recirculare tangențială forțată care împiedică colmatajulmembranei. Din modulul 4 se elimină un permeat format din apă + alcool etilic, acest permeat fiind continuu înlocuit prin diafiltrare, respectiv prin introducerea de apă deionizată și deoxigenată 5. Se realizează o funcționare a sistemului până ce se atinge concentrația dorită de alcool în berea care se acumulează în tancul 1.

Fig.4.12. Instalația pentru dezalcoolizarea berii prin osmoza inversă.

modulul de osmoză inversă; 1- intrare bere netratată; 2- membrană; 3- adaos apă;

ieșire bere dezalcoolizată; 5- soluție alcoolică diluată ( permeat )

schița instalației; 1- tanc de bere sub presiune; 2- pompă de presiune ridicată;

3- pompă de recirculare; 4- modulul de O|; 5- adaos de apă deionizată-deoxigenată.

Postul de osmoză inversă trebuie deci cuplat cu o instalație de apă deionizată/dezaerată și cu o instalație de CO2 pentru deplasarea apei deionizate/dezaerate și chiar la spălarea instalației de O|.

Procesul de osmoză inversă funcționează în trei faze:

faza de concentrare: se îndepărtează din bere aproximativ 2,2 l de permeal/hl bere, iar conținutul de alcool din berea din tancul 1 se marește, ca de altfel și extractul berii;

faza de diafiltrare: se înlocuiește cantitatea de permeat cu o cantitate egală de apă deionizată/dezaerată, astfel încât concentratul să ajungă la un conținut dorit de alcool;

faza de rediluare: concentratul din bere este diluat cu apa deionizată/dezaerată până la volumul inițial al berii din tancul 1, berea respectivă având acum aproximativ 0,5 % alcool. În berea diluată trebuie să se introducă CO2 pentru a suplimenta pierderile de CO2 suferite la O| și prin diluarea cu apă.

4.4. Filtrarea berii

Berea dată în consum trebuie să prezinte o limpiditate perfectă, cu luciu. Limpiditatea cu luciu se conferă berii prin filtrare. La limpezire berea își imbunătățește însușirile gustative și se spumare, dar mai ales stabilitatea coloidală și biologică. Reținerea particulelor din suspensie se face pe un strat filtrant și se poate realiza prin două mecanisme:

prin cernere: sunt reținute particule cu diametrul mai mare decât diametrul porilor stratului filtrant;

prin reținere pe materiale foarte poroase, cu o suprafață mare de filtrare și cu acțiune adsorbantă ( filtrare adâncă).

Fig. 4.13. Instalație de filtrare

4.5. Stabilizarea berii

Berea livrată în consum trebuie să își mențină calitățile senzoriale un timp cât mai îndelungat. Măsurilespeciale de stabilizare a berii se referăla stabilizarea berii prin diferite metode.

4.5.1. Stabilizarea coloidală a berii

Este necesră mai ales în cazul berilor ce se pasteurizează, deoarece pasteurizarea accelerează apariția trubului în bere.

Pentu obținerea unei beri cu stabilitate mare în timp este necesară utlizarea unor metode de stabilizare:

subrăcirea berii înainte de filtrare;

modificarea complexității moleculelor precursorilor de trub prin tratarea berii cu preparate enzimatice care conșin de obicei enzime proteolitic sau, uneori și enzime glucanolitice;

tratarea berii cu agenți de stabilizare. Stabilizatorii utilizați sunt : preparate pe bază de gel de siliciu, polivinilpopiprolidona ( adosarbe selectiv substanțele polifenolice);

tratarea berii cu substanțe antioxidante ( acidul ascorbic, reductanele, glucozoxidaza-catalaza).

Stabilitatea aromei berii

După îmbuteliere aroma berii se poate înrăutății, ca urmare a creșterii cantității de compuși carbonilici, formați îndeosebi prin oxidare. Tratarea berii cu antioxidanți încetinește procesul de formare a compușilor carbonilici.

4.5.2. Stabilizarea biologică a berii

Mustul de bere după fierbere și berea finită pot fi infectate cu microfloră străină provenită de pe utilaje, din aer, di cultura de drojdie, de pe materiale filtrante sau de pe ambalaje, în lipsa respectări măsurilor normale de igienă.

Pasteurizarea berii este metoda cea mai larg răspândită pentru stabilizarea biologică a berii.

În practică se utilizează următoarele procedee de pasteurizare a berii:

pasteurizarea berii în sticșe, cu ajutorul pasteurizatoarelor-tunel;

pasteurizarea în flux ( vrac ) a berii cu ajutorul pasteurizatoarelor cu plăci, cu tragerea berii la rece, în condiții sterile sau cu îmbutelierea la cald a berii.

4.5.3. Sterilizarea la rece a berii

Deaorece tratamentul termic pentru stabilizarea biologică implică riscul înrăutățirii calității berii, îndepărtarea microorganismelor din bere se poate face prin filtrare sterilizantă. Se utilizează în acest scop filtrarea cu membrane filtrante și cu filtre cu module.

4.6. Ambalarea berii

Berea se ambaleză în sticle, în cutii și în butoaie. Ambalajele trbuie spălate si dezinfectate în prealabil.

Tragerea berii în sticle reprezintă modul de mabalre predominant al berii. Sticlele de bere poate avea capacități de 330 ml, 500 ml, 700 ml si 1000 ml. Pentru a preveni apartiția gustului de lumină în bere, sticlele sunt întotdeauna colorate în verde, mai ales în brun, aceste culori absorbind radiațiile de undă mici care catalizează formarea compușilor ce dau gust de lumină în bere. Stabilitatea berii depinde de starea de igienă a sticlelor. Ca agenți de spălare sunt utilizate soluții calde, alcaline, cu concentrația 1-2 %. Pentru a evita formarea crustei pe suprafața de încălzire, în soluțiile de spălare se pot adăuga polifosfați.

Fig.4.14. Instalație de ambalare completă

4.7. Berea finită

Berea este o băutură alcoolică nedistilată ce se obține prin fermentarea cu drojdie a unui must realizat din malț, apă la fiert cu hamei.

Berea fara alcool s-a impus datorită preferinței unor consumatori pentru băuturile fară alcool, restricțiilor religioase ale unor populații și realizarea de beri acceptabile senzorial pentru conducatorii auto sau pentru lucrătorii din industrii cu pericol mare de accidentare.

Berea fară alcool este o bautura izotonică, prezintă efect calmant , ajută la reglarea somnului și are efect stimulent asupra funcției renale. Conține glucide ușor absorbabile sau polizaharide mai lent absorbabile, aminoacizi, vitamine ( în special din grupul B) și săruri minerale. Substanțele amare au atât efect calmant, cât și acțiune favorizantă supra secreției de suc gastric, și deci asupra digestiei si apetitului. Dioxidul de carbon din bere, îi confera acesteia caracter perlant, de prospețtime si constituie și el la stimularea digestiei.

Îndepartarea alcoolului din bere se realizează prin aplicarea unei tehnici de membrana ( osmoza inversa), prin aplicarea uni tratament termic sau prin restricționarea formarii de alcool etilic in timpul fermentării mustului.

4.8. Schema tehnologică de obținere a berii fără alcool

Schema tehnologică de obținere a berii fără alcool

5. Calculul tehnologic

5.1. Bilanț de materiale

Bilanțul de materiale (BM) a fost calculat pentru fiecare etapă din schema de operații principale (figura 1) considerând o producție zilnică mzi=250 000 kg/zi.

Fig. 5. Schema de operații principale (SOP)

Notații:

m masă, kg/zi

P pierderi, kg/zi

x fracție masică pierderi, %

Indici

BORH borhot de hamei rezultat la fierberea mustului primar și secundar

BORM borhot de malț rezultat la spălarea reziduului solid de la filtrarea plămezii

BRT bere tânără

BRM bere maturată

BOI bere fermentată ce intră în procesul de osmoză invesă

BRMF bere maturată filtrată

BRMFAMB bere maturată filtrată ambalată

D drojdie

FM făină de malț

e ieșire

H hamei

i intrare

M malț

MUF must fiert rezultat la fierberea mustului primar și secundar

MUFL must fiert limpezit

MUFLR must fiert limpezit și răcit

MUFLRI must fiert limpezit și răcit însămânțat cu drojdie

MUP must primar rezultat la filtrarea plămezii

MUS must secundar rezultat la spălarea reziduului solid de la filtrarea plămezii

PL plămadă

REZ reziduu solid rezultat la filtrarea plămezii

SED sediment

TOT total

Măcinarea malțului

Cantitatea de malț ce intră în proces :

Pierderile ce au loc se calculează astfel:

Cantitatea de făină de malț reprezintă ieșirile din procesul de măcinare a malțului se determină cu următoarea relație:

În concluzie, în urma procesului de măcinare a malțului, s-au înregistrat:

intrări, reprezentate de cantitatea de malț, ;

pierderi,

ieșiri, reprezentate de cantitatea de făină de malț,

Plămădire

Cantitatea de apă ce intră în proces:

Masa totală de intrări:

Pierderile se calculează astfel:

Cantitatea de plămadă reprezintă ieșirile procesului de plămădire și se calculează cu ajutorul relației:

În concluzie, în urma procesului de plămădire s-au înregistrat:

intrări, reprezentate de cantitatea de apă utilizată la plămădire și masa făinii de malț, ;

pierderi, ;

ieșiri, reprezentate de cantitatea de plămadă, .

Filtrare plămadă

Cantitatea de plămadă ce intră în proces:

Pierderile se calculează cu următoarea relație:

Ieșiri:

În urma procesului de filtreare a plămezii, s-au obținut următoarele rezultate:

intrări: reprezentate de cantitatea de masă de plămadă; ;

pierderi: ;

ieșirile, reprezentate de cantitatea mustului primar rezultat la filtrarea plămezii și cantitatea de reziduu solid rezultat la filtrarea plămezii,.

Spălare reziduu solid de la filtrare

Cantitatea de apă ce intră în proces:

Masa totală de intrări:

Pierderile:

Ieșiri:

La procesul de spălare reziduu solid ( REZ ) de la filtrare, s-au obținut:

intrări, formate din masa de cantitatea de reziduu solid rezultat la filtrarea plămezii și apă, ;

pierderi, ;

ieșiri, formate din cantitatea de must secundar rezultat la spălarea reziduului solid de la filtrarea plămezii și cantitatea de borhot de malț rezultat la filtrarea plămezii:

Fierberea mustului primar și secundar cu adaos e hamei

Cantitatea de hamei ce intră în proces:

Masa totală de intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În această etapă s-au înregistrat:

intrări, reprezentate de cantitatea de must primar rezultat la filtrarea plămezii, cantitatea de must secundar rezultat la spălarea rezidului solid de la filtrarea plămezii și cantitatea de hamei: ;

pierderi: ;

ieșiri, formate din cantitatea de must fiert rezultat la fierberea mustului primar și secundar și cantitatea de borhot de malț rezultat la spălarea reziduului solid de la filtrarea plămezii: .

Limpezirea mustului fiert

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În această etapă:

intrările sunt constituie din cantitatea de must fiert rezultat la fierberea mustului primar și secundar: ;

pierderile: ;

ieșirile sunt formate din cantitatea de sediment și secundar și cantitatea de must fiert limpezit: .

Răcirea mustului fiert limpezit

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În procesul de răcire al mustului fiert, s-au înregistrat:

intrări, reprezentând cantitatea de must fiert limpezit: ;

pierderi, ;

ieșiri, reprezentând cantitatea de must fiert limpezit și răcit:

.

Însămânțare must fiert limpezit răcit cu drojdie

Intrări:

.

.

Pierderi:

Ieșiri:

În procesul de însămânțare a mustului fiert limpezit răcit cu drojdie, s-au înregistrat:

intrări, reprezentate de cantitatea de must fiert limpezit și răcit și cantitatea de drojdie:

pierderi,

ieșiri, constituite di cantitatea de must fiert limpezit și răcit însămânțat cu drojdie:

Fermentare primară must fiert limpezit răcit însămânțat

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În procesul de fermentare primară, s-au obținut:

intrări, constituite din must fiert limpezit și răcit însămânțat cu drojdie:

pierderi,

ieșiri, constitite din masa de bere tânără,

Fermentare secundară bere tânără

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

La procesul de fermentare secundară, s-au obținut:

intrări, constituite din cantitatea de bere tânără:

pierderi,

ieșiri, reprezentate de cantitatea de bere obținută pentru procesul de osmoză inversă unde se formează berea fără alcool:

Osmoza inversă

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În concluzie, în procesul de osmoză inversă, unde s-a obținut berea fără alcool s-au înregistrat:

intrări,reprezentate de berea obținută pentru procesul de osmoză inversă ce va fi dezalcoolizată:

pierderi:

ieșiri, reprezentate de berea maturată,

Filtrare bere maturată

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În urma procesului de filtrare bere maturată, s-au obținut urmatoarele date:

intrări, cantitatea de bere maturată: ;

pierderi, ;

ieșiri, reprezentând cantitatea de bere maturată filtrată:

Ambalare bere maturată filtrată

Intrări:

Pierderi:

Ieșiri:

În urma procesului de ambalare bere maturată, s-au obținut urmatoarele date:

intrări, cantitatea de bere maturată filtrată: ;

pierderi, ;

ieșiri, reprezentând cantitatea de bere maturată filtrată ambalată:

Totalul cantităților intrate în procesul de fabricare al berii fără alcool:

Totalul pierderilor:

Totalul ieșirilor în procesul de fabricare al berii fără alcool:

5.2. Bilanț termic pentru faza de plămădire

Încălzirea reactorului de plămădire se realizează cu abur de 1,43 bar (1,43·105 Pa) cu următoarele caracteristici:.

temperatura: tAB=110,15°C

căldura latentă r=2205,21 kJ/kg.

Debitele de abur necesare pentru plămădire se calculează conform formulelor (1)-(4).

(1)

(2)

(3)

(4)

(1), (2), (3), (4)

Obs. =12516067 W/șarjă

=625803 W/șarjă

=13141870 W/șarjă

=5,96 kg/(s șarjă)

=0

=625803 W/șarjă

=625803 W/șarjă

=0,28 kg/(s șarjă)

Notații

debit de căldură necesar încălzirii plămezii, W/șarjă

debit de căldură cedat de abur, W/șarjă

pierderi de căldură, W/șarjă

debit masic de abur, kg/(s șarjă)

cantitatea de plămadă, ==197000 kg/șarjă

căldura specifică medie a plămezii, =3812 J/kg K

diferența de temperatură, grd

interval de timp, min

Igineizare în industria malțului și a berii