Studiul Procesului Tehnologic de Obtinere a Berii Si Controlul Calitatii Berii Conform Planului Haccp
CUPRINS
CUVÂNT ÎNAINTE……………………………………………………………………………………………. 6
INTRODUCERE………………………………………………………………………………………………….7
CAPITOLUL 1. DESCRIEREA BERII……………………………………………………………….. 8
1.1. PROPRIETĂȚIILE BERII……………………………………………………………………. 9
1.1.1.Proprietăți fizice ale berii………………………………………………………….. 9
1.1.2.Proprietăți chimice ale berii………………………………………………………. 10
1.1.3.Proprietăți speciale ale berii …………………………………………………… 12
1.1.4. Valoarea nutritivă a berii ………………………………………………………… 13
1.2. BEREA ȘI SĂNĂTATEA …………………………………………………………………….14
1.2.1. Motive pentru care se bea bere ………………………………………………… 14
1.2.2. Motive pentru care se bea bere moderat ……………………………………. 14
1.2.3. Cum recunoaștem o bere bună …………………………………………………. 15
1.2.4. Tipuri de bere ………………………………………………………………………… 16
CAPITOLUL 2.
MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA BERII ………………………………… 17
2.1. Orzul ………………………………………………………………………………………. ……….. 17
2.2. Apa…………………………………………………………………………………………………….. 18
2.3. Hameiul………………………………………………………………………………………………. 20
2.4. Drojdia……………………………………………………………………………………………….. 22
CAPITOLUL 3.
TEHNOLOGIA FABRICĂRII MALȚULUI ȘI A BERII……………………………………. 24
3. 1. TEHNOLOGIA FABRICĂRII MALȚULUI ………………………………………. 24
3.1.1. Condiționarea orzului……………………………………………………………… 24
3.1.2. Depozitarea și conservarea orzului……………………………………………. 26
3.1.3. Înmuierea orzului……………………………………………………………………. 29
3.1.4. Germinarea orzului…………………………………………………………………. 31
3.1.4.1. Formarea și acțiunea enzimelor la germinare…………………31
3.1.4.2. Metode de germinare a orzului…………………………………… 32
3.1.4.3. Uscarea malțului verde………………………………………………. 37
3.1.4.4. Condiționarea cerealelor germinate………………………………41
3.1.5. Compoziția chimică și indicii de calitate ai malțului…………………… 42
3.2. TEHNOLOGIA FABRICĂRII BERII……………………………………………………. 44
3.2.1. Obținerea mustului de bere………………………………………………………. 47
3.2.2. Măcinarea malțului…………………………………………………………………. 47
3.2.3. Plămădirea malțului………………………………………………………………… 49
3.2.3.1. Tehnici de plămădire…………………………………………………. 50
3.2.3.2. Prelucrarea cerealelor nemalțificate……………………………… 53
3.2.4. Filtrarea plămezii…………………………………………………………………… 54
3.2.5. Fierberea mustului de bere………………………………………………………. 58
3.2.6. Răcirea și limpezirea mustului………………………………………………….. 60 3.2.7.Modificările fizico-chimice care au loc în timpul tratării mustului……………………………………………………………………………………..61
3.2.8. Fermentarea mustului de bere…………………………………………………. 62
3.2.8.1. Fermentația primară a mustului de bere………………………. 63
3.2.8.2. Fermentația secundară și maturarea berii…………………….. 64
3.2.9. Limpezirea și stabilizarea berii ………………………………………………. 66 3.2.10. Pasteurizarea berii ……………………………………………………………….. 67
3.2.11. Îmbutelierea berii …………………………………………………………………. 68 3.3. DEFECTELE DE GUST ALE BERII ………………………………………………….. 68
CAPITOLUL 4.
IMPLEMENTAREA SISTEMULUI MODERN AL CALITĂȚII – HACCP ………. 70
4.1. INTRODUCERE ………………………………………………………………………………… 70
4.2. AVANTAJELE HACCP……………………………………………………………………….71
4.3. CUM SĂ INTERPRETĂM HACCP……………………………………………………… 72 4.3.1. Identificarea riscurilor și măsuri de control……………………………….. 73
4.3.2. Întocmirea unei diagrame de funcționare…………………………………… 73
4.3.3. Determinarea riscurilor …………………………………………………………… 74
4.3.4. Tipuri de date tehnice privind studiul HACCP……………………………. 76
4.3.5. Stabilirea sistemului de monitorizare…………………………………………. 77
4.3.6. Stabilirea acțiunilor corective…………………………………………………… 77
4.3.7. Verificarea sistemului……………………………………………………………… 77
4.3.8.Controlul calității berii conform planului HACC………………………… 77
CAPITOLUL 5.
IGIENIZAREA ÎNTREPRINDERILOR DE PRODUCERE A BERII…………………. 85
CAPITOLUL 6.
DETERMINAREA PREZENȚEI ȘI VARIAȚIEI CONȚINUTULUI
ÎN UNELE OLIGOELEMENTE ÎN BERE…………………………………………………………. 88 6.1. DETERMINAREA POTASIULUI ȘI A SODIULUI
PRIN FOTOMETRIE ÎN FLACĂRĂ……………………………………………………………………… 88
6.2. IMPORTANȚA SODIULUI ȘI POTASIULUI PENTRU
ORGANISMUL UMAN……………………………………………………………………………………….. 92
6.3. MODUL DE LUCRU PENTRU DETERMINAREA
Na-lui și K-lui DIN BERE……………………………………………………………………………………. 95
6.4. Comparație între înscrisurile de pe etichetele sticlelor de bere și
normele în vigoare referitoare la etichetare………………………………………………………………104
CAPITOLUL 7.
BILANȚ DE MATERIALE LA FABRICAREA MALȚULUI ȘI A BERII…………..111
7.1. BILANȚUL DE MATERIALE LA FABRICAREA MALȚULU………………. 111 7.2. BILANȚ DE MATERIALE LA FABRICAREA BERII…………………………… 115
CAPITOLUL 8. DIMENSIONAREA REACTORULUI PRINCIPAL……………………120
8.1. Dimensionarea termică a reactorului………………………………………………………..120
8.2. Dimensionarea tehnică a reactorului………………………………………………………..122
8.3. Dimensionarea mecanică a reactorului……………………………………………………. 124 8.3.1. Estimarea grosimii virolei………………………………………………………… 124 8.3.2. Stabilirea rezistenței admisibile………………………………………………… 124 8.3.3. Determinarea grosimii pereților elementelor cilindrice………………… 125 8.3.4. Determinarea grosimii peretelui și fundului elipsoidal…………………. 125
8.3.5. Definirea formei constructive și stabilirea dimensiunii
finale a recipientului…………………………………………………………………………………….126
8.3.6. Stabilirea dimensiunilor de croire și alegerea tablelor
corpului cilindric………………………………………………………………………………………… 126
8.3.7. Calculul agitatorului……………………………………………………… ……….. 127
8.3.8. Orificii și racorduri…………………………………………………………………. 127
CAPITOLUL 9. CALCULUL EFICIENȚEI ECONOMICE………………………………… 129 9.1.VOLUMUL ȘI STRUCTURA CHELTUIELILOR…………………………………… 129 9.1.1. Cheltuieli cu materia primă………………………………………………………. 129 9.1.2. Cheltuieli cu materiile auxiliare………………………………………………… 132 9.1.3. Cheltuieli cu energia termică……………………………………………………. 133
9.1.4. Cheltuieli cu energia electrică…………………………………………………… 132
9.1.5. Cheltuieli cu amortizarea utilajelor……………………………………………. 133
9.1.6. Cheltuieli cu amortizarea clădirilor…………………………………………… 133
9.1.7. Cheltuieli cu salariile………………………………………………………………..134
9.1.8. Cheltuieli indirecte cu salariile…………………………………………………..134
9.1.9. Alte cheltuieli…………………………………………………………………………. 134
9.1.10. Total cheltuieli……………………………………………………………………… 135
9.2. VOLUMUL ȘI STRUCTURA VENITURILOR……………………………………… 135
9.3. INDICATORI SINTETICI AI EFICENȚEI ECONOMICE……………………….136
9.3.1. Profit…………………………………………………………………………………….. 136
9.3.2. Rata profitului………………………………………………………………………… 136
9.3.3. Productivitatea muncii…………………………………………………………….. 136
CONCLUZII……………………………………………………………………………………………………….. 137
REFERINȚE BIBLIOGRAFICE………………………………………………………………………….139
CUVÂNT ÎNAINTE
Datele prezentate în această lucrare se bazează pe rezultatele obținute sub îndrumarea și ajutorul Dl. Prof. univ. Dr. [NUME_REDACTAT] în cadrul Facultății de [NUME_REDACTAT] Agroalimentare.
În activitatea desfășurată aduc mulțumiri Dl. Prof. univ. Dr. [NUME_REDACTAT] pentru sprijinul și ajutorul acordat în efectuarea analizelor realizate în cadrul laboratorului OSPA Timișoara.
Mulțumesc de asemenea tuturor cadrelor didactice ale facultății de [NUME_REDACTAT] Agroalimentare care au contribuit la pregătirea mea profesională.
INTRODUCERE
În această lucrare se prezintă un studiu mai dezvoltat asupra aspectelor tehnologice și tehnico-economice privitoare la obținerea berii din orz, la controlul calității berii conform planului HACCP și la determinarea unor oligoelemente din bere.
Primul capitol cuprinde proprietățiile berii.
În cel de al II-lea capitol sunt descrise materiile prime folosite la fabricarea berii.
Capitolul 3 conține descrierea detaliată a tehnologiei de fabricare a malțului și a berii.
În capitolul 4 este prezentat controlul calității berii conform planului HACCP și stabilirea punctelor critice de control.
În capitolul 5 este prezentată igienizarea întreprinderilor de producere a berii.
Capitolul 6 cuprinde partea experimentală – determinarea Na-lui și K-lui din câteva tipuri de bere.
În capitolul 7 este prezentat bilanțul de materiale la fabricarea malțului și a berii.
Capitolul 8 conține o dimensionare tehnologică– dimensionarea cazanului de plămădire – zaharificare.
În capitolul 9 este prezentat calculul eficienței economice într-o fabrică de bere.
CAPITOLUL 1
DESCRIEREA PRODUSULUI
Generalități. Istoricul berii
Pentru secțiunea tehnologică a acestei lucrări s-a optat pentru un studiu legat de tehnologia specifică obținerii berii. În acest cadru se discută probleme referitoare la materiile prime utilizate, compoziția produsului fabricat, particularitățile tehnologice, calculul tehnologic precum și metode de analiză și control pe fluxul tehnologic conform planului HACCP și al berii ca produs finit.
Berea poate fi definită ca o băutură slab alcoolică, nedistilată, obținută prin fermentarea cu ajutorul drojdiei a unui must din malț și eventual cereale nemalțificate fiert cu hamei. Din această definiție rezultă și principalele materiii prime folosite la fabricarea berii: malțul, cerealele nemalțificate, hameiul și apa.
Berea are un conținut de 1,6-7% alcool și un extract de 5-10% format din zaharuri, dextrine, produse de descompunere a proteinelor, săruri minerale, etc.
Fabricarea berii în scopul comercializării a început pe la anul 1200, pe teritoriul actualei Germanii,iar îmbutelierea, în 1605. Berea a fost, dintotdeauna, sinonimă cu petrecerile și întâlnirile cu prietenii. Când oamenii au învațat, în urmă cu câteva mii de ani, că prin fermentarea cerealelor obțin o băutură hrănitoare și bună la gust, au descoperit berea – o importantă sursă nutritivă, apreciată de toate popoarele. Noe a luat-o pe Arcă. Egiptenii au preparat-o din orz, babilonienii din grâu, incașii din porumb. Chinezii o foloseau în ritualurile religioase, romanii au bătut monede din argint și aur cu simbolul prețiosului orz. Într-un text egiptean de la 1600 î.H., sunt peste 100 de rețete medicale ce folosesc berea. În urmă cu câțiva ani, o berărie din Anglia a îmbuteliat 1000 de sticle cu bere blondă numită Tutankamon, obținută după o rețetă veche de 3200 de ani
Fabricarea berii datează din cele mai vechi timpuri, fiind cunoscută aproape la toate popoarele din [NUME_REDACTAT]. Chinezii, japonezii, ebraicii, iar apoi grecii și romanii, preparau această băutură cu mult înaintea erei creștine, însă nu se știe precis cine a fabricat prima dată berea, dar în era noastră se presupune că această băutură a fost fabricată de Gambrinus, fiul unui rege german din evul mediu.
Cu toată originea veche pierdută în negura istoriei, berea a fost și rămâne nu atât a zeilor după mitologie și proverbe cât a oamenilor de pretutindeni, o băutură hrănitoare și savuroasă pe care nu o poate înlocui alte băuturi.
Prima fabrică de bere atestată în țara noastră este cea din Timișoara, în 1718.
1.1. PROPRIETĂȚIILE BERII
1.1.1.Proprietăți fizice ale berii
Berea este o băutură alcoolică, nedistilată, spumantă, saturată natural cu CO2, cu gust și arome caracteristici.
Tabelul 1.1. Caracteristicile fizice ale berii
Temperatura de îngheț a berii se calculează cu următoarea formulă:
Tî = – (A . 0,42 + Er . 0,04 + 0,2 )
Unde:
Tî – temperatura de îngheț a berii [ºC ];
A – conținutul în alcool al berii [g/100 g ];
Er- conținutul în extract al berii [g/100 g ].
Temperatura densității maxime se calculează cu următoarea formulă:
Td max = 4- (0,65 Er – 0,24 A)
Unde:
Td max – temperatura densității maxime [ºC ];
Er – extractul real [g/100 g ];
A – conținutul în alcool al berii [g/100 g ];
1.1.2.Proprietăți chimice ale berii
Berea din punct de vedere chimic este un sistem coloidal. Cantitativ, principalele componente ale berii sunt: apa, extractul și alcoolul etilic, alături de o mare varietate de compuși chimici care contribuie la însușirile și valoarea nutritivă a berii .
Alcoolul etilic rezultă din fermentarea alcoolică și reprezintă circa 1/3 față de extractul primitiv sau chiar mai mult la berile cu grad mare de fermentare.
Conținutul în extract al berii poate fi determinat și exprimat ca extract real sau extract aparent.
Extractul real reprezintă totalitatea substanțelor nevolatile din bere, provenite din extractul mustului supus fermentării și care au fost asimilate și fermentate de către drojdie. Compoziția extractului de bere este prezentată în tabelul 1.2.
Tabelul 1.2. Compoziția extractului de bere.
Dextrinele au rol de coloid protector ce contribuie la plinătatea gustului berii. Sunt asimilate și contribuie la valoarea energetică a berii.
Substanțele cu azot, deși reduse cantitativ, joacă un rol important asupra stabilității spumei, a plinității gustului, cât și asupra stabilității coloidale a berii.
Substanțele minerale au influențe asupra calității berii, a valorii nutritive și dietice.
Extractul berii conține cantități mici de -gluconi, polifenoli și autocianogene. Polifenolii și autocianogenele au moleculă mică, cu putere reducătoare, cu acțiune bactericidă, influențează activitatea cardiacă, absorb fierul și magneziul. Polifenolii sunt responsabili și de apariția tulburărilor coloidale în berea finită.
Compoziția chimică a berii variază în limite largi, în tabelul 1.3.A și tabelul 1.3 B se prezintă orientativ nivelul principalelor componente
Tabelul 1.3. A. Principalele componente din bere.
Tabelul 1.3. B.Principalele componente din bere
1.1.3. Proprietățile speciale ale berii
Din categoria proprietăților speciale ale berii cele mai importante sunt proprietățile psihologice și cele fiziologice.
Proprietăți psihologice
Din categoria proprietăților psihologice fac parte : plinătatea, perlarea, aroma, calitatea amărelii și culoarea. Acești indicatori, prin acțiunea lor asupra organelor de simț, la începutul băutului, în timpul băutului și după aceea, formează la consumatorul de rând imaginea de calitate a berii.
La formarea acestei imagini contribuie temperatura, concentrația în CO2 precum și dispoziția personală a consumatorului.
Astăzi se acordă o mare importanță acestor proprietăți, care pot fi influențate tehnologic prin grija și priceperea producătorilor de bere.
Proprietăți fiziologice
Din categoria proprietăților fiziologice fac parte: capacitatea de a potoli setea-datorită conținutului în săruri, capacitatea răcoritoare (datorită conținutului de CO2), capacitatea de a destinde omul ( datorită conținutului de substanțe amare și alcool ), valoarea dietetică (determinată de raportul sărurilor de K și Na ) și valoarea nutritivă.
1.1.4. Valoarea nutritivă a berii
Valoarea nutritivă a berii se datorează gradului mare de asimilare a substanțelor ce alcătuiesc extractul berii finite, conținutul ridicat în vitamine și substanțelor minerale biologic active.
Valoarea nutritivă se calculează cu următoarea formulă:
Vn = A . 7,1 + Er . 4,1
în care :
Vn – valoarea nutritivă [Kcal/100 g];
A – conținutul în alcool [g/100 g];
Er – extractul real al berii [g/100 g].
Indiferent de tipul de bere, la o concentrație de 12% a mustului primitiv, valoarea nutritivă este de cca 450 Kcal/L. Ea provine în proporție de ½ din alcool la sorturile de culoare închisă și de până la 2/3 la cele blonde. Deși alcoolul furnizează 7,1 kcal/g, el nu poate fi considerat ca element nutritiv, fiindcă nu servește la alcătuirea de noi țesuturi. Concentrația acestuia de până la 4% nu necesită diluări suplimentare în traiectul digestiv. Extractul furnizor a 3,8 kcal/g împreună cu fosfații și vitaminele sunt ușor digestibile, iar în raportul lor favorabil cu cantitatea de alcool exercită acțiuni de deshidratare a țesuturilor, precum și de natură diuretică. Concentrația de alcool în sânge crește cu 1‰ în cazul prezenței unor cantități de circa 70g corespunzător cu 2 l de bere obișnuită. La aceasta contribuie și alți factori precum hrana, oboseala, predispoziția consumatorului și altele. Dintre vitaminele conținute în bere amintim în special riboflavina și acidul nicotinic. Pentru asigurarea necesarului zilnic corespund circa 2,5 l bere. Ansamblul componenților și în special bioxidul de carbon, conferă un efect răcoritor și de stimulare a digestiei. Prin evaporarea unor cantități de bioxid de carbon antrenate prin bulele ce se degajă în cavitatea bucală și traiectul intestinal se mărește efectul răcoritor caracteristic băuturilor carbogazoase și se stimulează secreția de suc gastric. Substanțele amare din hamei exercită un slab efect de obosire, ele fiind utilizate, de altfel, în rețeta unor tranchilizante. Extractul, drept component de bază al valorii nutritive, se compune din hidrați de carbon ușor asimilabili, împreună cu produse pe bază de azot cu cantități reduse de aminoacizi esențiali și mai mari de peptide micromoleculare ce se absorb ușor. Se adaugă substanțele minerale și în special fosfații, alături de componenți ai complexului de vitamine B, care laolaltă măresc capacitatea de suportare de către organism a alcoolului înglobat. Sunt favorizate funcțiile ficatului și este împiedicată o aglomerare a depunerilor de grăsimi în celulele ficatului.
1.2. BEREA ȘI SĂNĂTATEA
1.2.1. Motive pentru care se bea bere
1. E gustoasă, răcoritoare, hrănitoare și relativ săracă în calorii. Berea nu conține găsimi și zahăr. Singura sursă de calorii a berii este alcoolul, care are 7 Kcalorii/g.
2. Berea este o băutură naturală, cu aport mare de vitamine și minerale. Conține cantități importante de magneziu, seleniu, potasiu, fosfor, biotină și este una dintre cele mai bogate surse de vitamina B.
3. Este o sursă de fibre solubile (rezultate din prelucrarea orzului). Un litru de bere conține aproximativ 20% din cantitatea de fibre recomandată zilnic, iar unele sorturi conțin chiar până la 60%. Acestea ajută digestia și absorbția hranei, reducând nivelul de colesterol. Berea nu conține colesterol.
4. Consumul moderat de bere reduce stresul și rata îmbolnăvirilor de inimă.
5. Mai multe vitamine. Proprietățile nutritive fac din bere una dintre cele mai complete băuturi. Bogată în minerale și vitamine (A, D E, dar mai ales vitaminele din grupa B), berea are un conținut ridicat de acid folic, o substanță esențială în metabolismul celular, care contribuie la prevenirea anemiei și diminuează concentrația homocisteinei (considerată un nou factor de risc cardiovascular). Conținutul moderat de alcool (4-5%) crește așa-numitul colesterol bun și acționează ca o barieră împotriva colesterolului rău, reducând riscul de infarct și alte boli ale inimii.
1.2.2. Motive pentru care se bea bere moderat
Alcoolul determină scăderea rapidă a nivelului de zahăr din sânge și stimulează apetitul. De asemenea, creează dezechilibre energetice (la consumuri mari) și produce senzația de oboseală.
Atunci când beau, cele mai multe persoane consumă cantități mari de alimente sărate sau grase, cu nivel ridicat de calorii și colesterol (chipsuri, alune, brânzeturi, produse de patiserie, hamburgeri).
Alcoolul în exces împiedică și capacitatea organismului de a arde grăsimile. In procesul metabolizării acestuia, ficatul se poate mări și înconjura de grăsime – factori care, în timp, determină apariția unui abdomen "generos", caracteristic marilor băutori de bere.
Consumul de alcool provoacă deshidratare și duce la ingerarea de noi cantități de alcool; în exces, alcoolul împiedică absorbția vitaminelor.
Berea nu îngrașă In cantități moderate, berea nu numai că nu îngrașă, dar chiar poate ajuta la păstrarea siluetei.
Este diuretică, facilitează eliminarea toxinelor și conține fibre solubile, care ne asigură protecție față de bolile de colon.
Nu conține grăsimi, ceea ce face ca aportul caloric al berii sa fie destul de scăzut. O sticlă de bere de 500 ml are 225 de Kcalorii, mai puțin decât aceeași cantitate de suc de fructe sau orice bautură răcoritoare. Iar în cazul berii fără alcool, aportul caloric este și mai mic (70 Kcalorii/sticla de 1/2 L).
Așadar, nu este adevărat că berea îngrașă! Ceea ce îngrașă sunt alimentele grase, tip fast food, consumate o dată cu berea, obiceiurile alimentare greșite, un regim alimentar dezechilibrat, stresul și viața sedentară, în care exercițiul fizic este redus ori lipsește cu totul.
1.2.3. Cum recunoaștem o bere bună
Culoare. Culoarea berii blonde este deschisă, transparentă, aurie și lucioasă. Nu trebuie să aibă o nuanță roșietică, brună sau verzuie. Berea brună poate să nu lucească, să fie de culoare maro și chiar să nu fie transparentă.
Spuma. Spuma trebuie să fie densă, persistentă, specifică. Se toarnă berea într-un pahar și se observă stratul de spumă : în cazul unei beri de calitate, trebuie să aibă 3 cm înalțime și să dureze cel puțin trei minute. Dacă stratul de spumă este mai mic sau dispare fără a lăsa urmă pe pahar, berea nu este dintre cele mai bune. În plus, spuma trebuie să "se lipească" de pereții paharului.
Gust. Majoritatea mărcilor de bere au, în diferite proporții, toate cele patru gusturi: dulce, amar, sărat, acru. Gustul amar, care persistă mult timp, semnalează o bere de calitate inferioară – obținută din materie primă slabă calitativ sau prin încălcarea procesului tehnologic. Berea blondă are un gust slab amărui de hamei, care dispare repede. Berea brună este, din contră, ușor dulce (gustul malțului). Gustul ei este mai dens, de aceea berea pare mai "densă". Gustul unei beri brune de calitate se poate caracteriza astfel: "puțin exprimat", "gol", "de malț".
1.2.4.TIPURI DE BERE
În funcție de tipul de malț, compoziția apei de brasaj, cantitatea de hamei adăugată, concentrația alcoolică, extractul aparent și modul de conducere al fermentației se disting principalele tipuri de bere :
berile blonde de tip Pilsen;
berile brune de tip München.
În funcție de concentrația alcoolică deosebim :
beri fără alcool : 0 % alcool;
beri slab alcoolice : 0,5-1,5 % alcool;
beri obișnuite : 3,3-4,5 % alcool;
beri tari și dietetice : peste 4,5 % alcool.
Berile fabricate în țara noastră sunt :
beri slab alcoolice;
beri fără alcool;
beri obișnuite;
beri speciale;
beri tip Porter.
CAPITOLUL 2
MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA BERII
2.1. [NUME_REDACTAT] este materia primă tradițională pentru bere, foarte răspândită în cultură, fiind puțin pretențioasă din punct de vedere al solului și climei. Orzul este preferat deoarece are bobul acoperit cu un înveliș care protejează embrionul în timpul procesului de germinare, înveliș care și din punct de vedere tehnic este utilizat în formarea stratului filtrant la filtrarea plămezii cu cazane de filtrare.
Orzul nu introduce în bere substanțe care să-i imprime acesteia un gust sau un miros neplăcut, iar din punct de vedere enzimatic, prin germinarea unui orz bine maturat, se acumulează în bobul orzului un echipament enzimatic bogat și echilibrat.
Din punct de vedere botanic planta aparține familiei Gramineae, genul Hordeum L. După numărul de rânduri de boabe pe spic există în cultură două specii principale de orz și anume: orzul cu șase rânduri de boabe pe spic (Hordeum hexastichum) și orzul cu două rânduri de boabe pe spic (Hordeum distichum). Spicul de orz (inflorescența plantei) este format dintr-un ax la ale cărui noduri se dezvoltă din spiculețe florile. În fiecare nod se dezvoltă câte trei spiculețe care la H. hexastichum sunt toate fecundate și formează fructele, deci boabe de orz; pe spic apar astfel câte șase rânduri de boabe. În vorbirea curentă această formă este denumită „orz” și deoarece numai bobul din spiculețul din mijloc se dezvoltă simetric și mai mare, iar boabele din spiculețele laterale sunt mai mici și asimetrice în jumătatea dinspre bază, orzul cu șase rânduri de boabe este mai neuniform.
La specia H. distichum, din cele trei spiculețe este fecundat și deci fertil numai spiculețul din mijloc, încât se formează numai două rânduri de boabe pe spic, boabe care se dezvoltă nestânjenite, sunt mai mari și simetrice. Această formă este denumită curent „orzoaică” și reprezintă, cel puțin pentru țările europene, cel mai bun orz pentru fabricarea berii, deoarece are un înveliș mai fin, dă un randament în extract mai mare și aduce în bere o cantitate mai mică de substanțe dăunătoare acesteia.
Compozitia microbiologică a orzului
Orzul prezintă la suprafața învelișului o microfloră eterogenă alcătuită din mucegaiuri, bacterii nesporulate din genurile: [NUME_REDACTAT], bacterii aerobe sporulate ale genului Bacillus. In condiții necorespunzătoare, prin păstrarea orzului și prin creșterea umidității acestuia, poate avea loc mucegăirea și încingerea cerealelor. In zona embrionară se pot dezvolta mucegaiurile genului Penicillium și Aspergillus, ce produc modificări ireversibile în embrion. In acest caz orzul își pierde capacitatea de germinare și nu mai poate fi folosit pentru obținerea de malț. In microbiologia orzului au fost identificate specii de Fusarium, Nigrospora, Helminthosporium, Aspergillus, Penicillium, Rhizopus. Când mucegăirea este produsă de specii toxinogene, există pericolul ca prin prelucrare, micotoxinele să se regăsească în bere. De exemplu, prin introducerea de ochratoxină marcată în cantitate de 10 mg/kg, s-a constatat că aceasta nu se distruge în cursul procesului tehnologic, cantitatea cea mai mare regăsindu-se în borhot, 8-10% este reținută în celulele de drojdii, iar 14% a fost detectată în bere. Prin folosirea de citrină aceasta nu s-a mai regăsit la plămădire, ea fiind distrusă probabil la germinare. Aceste experiențe relevă necesitatea de a utiliza o materie primă de calitate superioară, la fabricarea berii.
2.2. APA
Apa este una din materiile prime de bază pentru fabricarea berii, produs în compoziția căruia intră în medie în proporție de 88% și ale cărei calități le influențează. Cele mai renumite și mai tipice beri fabricate în lume își datorează caracteristicile îndeosebi calităților apelor cu care sunt obținute. Astfel, berea de Pilsen este obținută cu o apă cu duritate foarte mică, berile brune de Műnhen, Dublin sau Londra se obțin cu ape ce au un conținut ridicat în bicarbonați de calciu și puțini sulfați, berea de Dortmund, puternic aromată, este obținută cu o apă cu duritate mare conținând îndeosebi sulfați și cloruri, în timp ce berile amare de Burton se obțin utilizând la fabricație ape cu conținut mare de sulfat de calciu. Tehnicile actuale oferă posibilitatea tratării și corectării caracteristicilor apelor ce stau la dispoziția fabricilor de bere pentru a le putea aduce la parametrii impuși de obținerea unui anumit tip de bere.
Apa conține în medie 500 mg/L săruri, în mare parte disociate. Sărurile și ionii din apă, din punct de vedere al fabricației berii, se împart în inactivi (NaCl, KCl, Na2SO4 și K2SO4) și activi, care sunt acele săruri sau ioni care interacționează cu sărurile aduse de malț și influențează în acest mod pH-ul plămezii și al mustului.
Totalitatea sărurilor de calciu și de magneziu din apă formează duritatea totală, exprimată în grade de duritate: 1º duritate = 10 mg CaO/L apă
După duritatea totală, apele pot fi caracterizate după modul prezentat în tabelul 2.1.
Tabelul 2.1. Clasificarea apelor după duritatea totală
Duritatea totală este formată fin duritatea temporară sau de carbonați (dată de conținutul în carbonați și bicarbonați) și din duritatea permanentă sau de sulfați (dată de sărurile de calciu și magneziu ale acizilor). Sărurile și ionii care dau cele două componente ale durității se împart în ioni și săruri care, în plămadă, contribuie la creșterea pH-ului (bicarbonații de calciu și magneziu și carbonații și bicarbonații alcalini) și ioni și săruri care contribuie la scăderea pH-ului (ionii de calciu și magneziu și sărurile de calciu și magneziu cu acizii minerali tari: sulfuric, clorhidric, azotic).
Cele mai importante procese biochimice și fizico-chimice care au loc în timpul obținerii berii sunt influențate de modificări ale pH-ului, majoritatea acestor procese necesitând un pH mai scăzut. De valoarea pH-ului depinde activitatea enzimelor la brasaj, extragerea substanțelor polifenolice din malț, solubilizarea substanțelor amare din hamei, formarea tulburelii la fierbere etc. Prin influența pe care o au ionii și sărurile din apă asupra însușirilor senzoriale ale berii, apa contribuie în mare măsură la fixarea tipului de bere. În tabelul 2.2. sunt prezentate principalele tipuri de bere din lume și caractreristile apelor utilizate la obținerea lor.
Tabelul 2.2. Compoziția apelor de brasaj folosite la obținerea unor beri reprezentative
Pentru a caracteriza mai bine apa utilizată la fabricarea berii s-a introdus noțiunea de alcalinitate remanentă sau necompensată, care reprezintă acea parte a alcalinității totale a unei ape care nu este compensată de acțiunea ionilor de calciu și magneziu din apa respectivă. Se calculează cu formula:
Alcalinitatea remanentă = (alcalinitatea totală – duritatea de la calciu +0,5 • duritatea de la magneziu)/3,5
Pentru obținerea berilor de culoare deschisă, de tip Pilsen, este necesar ca alcalinitatea remanentă a apei utilizate să nu depășească 5°D, corespunzătoare unui raport dintre duritatea temporară și cea permanentă de circa 1:3,5. Pentru apele cu alcalinitate mai mare este necesară corectarea lor.
Corectarea durității apei se face cu scopul de a aduce caracteristicile apei dintr-o sursă la caracteristicile specifice obținerii unui anumit tip de bere. Corectarea constă în: decarbonatarea apei (prin fierbere, cu ajutorul laptelui de var, cu schimbători de ioni), demineralizarea apei (cu schimbători de ioni, electroosmoză, osmoză inversă) sau prin modificarea naturii sărurilor din apă (tratarea cu acizi). Cele mai utilizate metode sunt cele de decarbonatare cu schimbători cationici sau lapte de var.
Purificarea microbiologică se face prin clorinare, ozonizare, tratare cu radiații U.V., filtrare sterilizantă etc. Cea mai simplă metodă este clorinarea, dar cantitatea de clor rezidual trebuie să fie foarte scăzută, deoarece la concentrații de 1 g/L dă reacții cu fenolii din apă formând clorfenoli, substanțe care la concentrații de peste 0,015 g/L dau un gust de ’’medicament’’ berii la a cărei fabricație s-a utilizat apa.
2.3. HAMEIUL
Reprezintă o materie primă indispensabilă fabricării berii conferindu-i acesteia gust amar și o aromă specifică. Valoarea sa constă în faptul că are un conținut ridicat de substanțe amare (rășini) și uleiuri esențiale.
Hameiul are și acțiune antiseptică, dată de rășini care constituie precursorii substanțelor amare din bere, iar uleiurile esențiale conferă berii aroma caracteristică. Componentele hameiului contribuie la stabilizarea și limpezirea mustului și duc la obținerea unei beri cu însușiri de spumare îmbunătățite.
Planta de hamei aparține din punct de vedere botanic genului Humulus din familia Cannabinaceae, specia Humulus lupulus. La fabricarea berii se utilizează conul de hamei care reprezintă inflorescența femelă a plantei. Conul de hamei este constituit dintr-un ax cotit de 8-10 ori și din două tipuri de bractee, unele purtătoare de granule de lupulină și altele protectoare. La baza bracteelor purtătoare de lupulină se dezvoltă o glandă cu lupulină sub forma unei granule mici, lucioase de culoare galben-verzuie, lipicioasă. Granulele de lupulină conțin principii utile la fabricarea berii: substanțele amare, uleiurile esențiale și o parte din substanțele tanante. După recoltare, pe măsura învechirii hameiului granulele de lupulină devin mate, culoarea se închide, trecând în portocaliu-roșietic iar mirosul din aromat se transformă în miros neplăcut de brânză.
În compoziția conurilor de hamei intră atât substanțe comune tuturor vegetalelor cât și substanțe specifice, importante pentru fabricarea berii (ca substanțele amare și uleiurile esențiale).
Rășinile de hamei reprezintă componenta cea mai valoroasă a granulelor de lupulină. Ele reprezintă între 12-23% din greutatea conului, în funcție de sortul de hamei și de condițiile pedoclimatice. Rășinile din hamei sunt clasificate în rășini moi și rășini tari, iar cele moi la rândul lor în fracțiunea -acizilor și -acizilor. Se definesc ca rășini totale substanțele ce se extrag cu metanol la rece și eter dietilic. Prin rășini moi totale se înțeleg acele componente ale rășinilor totale care se pot extrage cu hexan și sunt constituite în principal din -acizi și -acizi și rășini moi necaracterizate. Aceste rășini moi sunt împărțite în fracțiunea -acizilor amari, substanțe capabile să dea săruri de plumb insolubile în metanol și fracțiunea care reprezintă diferența între rășinile moi totale și – acizii amari. Rășinile tari reprezintă fracțiunea din rășinile totale insolubile în hexan și calculată ca diferență între rășinile totale și rășinile moi totale.
-acizii amari sau humulonii constituie 4-12% din substanța conurilor. Riedl, în 1951 a sintetizat humulonul și a stabilit o formulă de structură admisă și astăzi ca exactă. Ulterior s-a constatat că în locul unui singur compus, așa cum se credea a fi humulonul existau trei substanțe care diferă între ele printr-un radical de la carbonul 2. Cei trei omologi au fost denumiți: humulonul, cohumulonul și adhumulonul. Prin oxidarea -acizilor în timpul uscării și conservării hameiului, aceștia trec în rășini cu diferite grade de polimerizare până la rășini tari.
-acizii amari sau lupulonii, în concentrație de 4-6% din substanța conurilor s-a dovedit a fi un amestec analog de omologi (lupulon, adlupulon, colupulon). S-a constatat că -acizii sunt mai bogați în colupulon decât fracțiunea -acizilor. Acești acizi par a fi foarte susceptibili la oxidare, unul din produșii de oxidare formați fiind hulupona. Cantitatea de huluponă crește în timpul depozitării hameiului, dar nu se acumulează prea mult ca atare, deoarece ea se oxidează în continuare.
-acizii amari nu au capacitatea de amărâre a berii datorită slabei lor solubilități în must la pH-ul normal al acestuia, dar dau însă prin oxidare compuși cu putere de amărâre, spre deosebire de -acizii amari care prin oxidare dau și compuși neamari, ceea ce face ca valoarea de amărâre a hameiului proaspăt să rămână un timp constantă, considerându-se că ceea ce se pierde prin oxidarea -acizilor se câștigă prin oxidarea -acizilor. -acizii au o influență mai redusă asupra formării spumei la berea finită.
Rășinile moi reprezintă produșii de oxidare și polimerizare a acizilor amari solubili în hexan și constituie 3-4% din substanța uscată a hameiului proaspăt. Cu creșterea gradului de oxidare scade puterea de amărâre.
Rășinile tari, prezente în hameiul proaspăt în proporție de 1,5-2%, sunt insolubile în hexan. Provin din oxidarea și polimerizarea acizilor amari și a rășinilor moi. Sunt considerate ca având o slabă putere de amărâre, dar cu o bună solubilitate în must și bere. În rășinile tari din hamei a fost identificat xantohumolul.
Uleiurile esențiale sau volatile sunt conținute în hamei în proporție de 0,3-1,5% din substanța uscată a hameiului. Sunt puțin solubile în apă și de asemenea sunt antrenabile cu vapori de apă, fapt pentru care la fierberea mustului cu hamei, trec în must numai în cantități mici, pierzându-se sau transformându-se în timpul fermentării.
Substanțele tanante din hamei sunt un amestec complex de compuși chimici începând cu polifenoli cu moleculă mică până la polifenoli macromoleculari cu diferite grade de polimerizare și condensare, și de asemenea cu solubilități diferite de la ușor solubili la insolubili în apă. Substanțele tanante din hamei reprezintă 2-5% din substanța uscată și sunt de două tipuri: Taninuri hidrolizabile (galotaninuri și elagotaninuri) și taninuri condensabile sau nehidrolizabile (antocianidinele).
2.4. DROJDIA
După criterii practice drojdiile de bere se împart în drojdii se fermentație superioară (Saccharomyces cerevisiae) și drojdii de fermentație inferioară (Saccharomyces carlsbergensis).
Drojdiile de fermentație superioară fermentează optim la temperaturi de 15-25°C, sporulează mai ușor decât cele de fermentație inferioară. După înmugurire celulele de drojdie de fermentație superioară rămân legate între ele, iar în timpul fazelor de fermentație intensă sunt ridicate în stratul de spumă. Drojdiile de fermentație superioară au o capacitate respiratorie mult mai mare decât cele de fermentație inferioară. Din punct de vedere al capacității de fermentare a rafinozei, unul din testele biochimice de bază pentru diferențierea celor două tipuri de drojdie, drojdiile de fermentație superioară pot fermenta numai o treime din rafinoză (respectiv numai fructoza conținută în acest trizaharid), ele fiind lipsite de activitate melibiazică.
Drojdiile de fermentație inferioară sunt drojdii ce fermentează zaharurile la temperaturi de 5-10°C. După înmugurire celulele se despart relativ ușor, încât la microscop apar de obicei celule singure sau în perechi. La sfârșitul fermentației celulele sedimentează formând un depozit. Capacitatea de sporulare și capacitatea respiratorie a acestor drojdii este mai slabă decât a drojdiilor de fermentație superioară, ceea ce se poate corela și cu cantitatea mai mică de biomasă (de 3-4 ori inoculul inițial) decât la drojdiile de fermentație superioară (până la de 6 ori inoculul inițial). În ceea ce privește capacitatea de fermentare a rafinozei, drojdiile de fermentație inferioară o pot fermenta integral, deoarece pe lângă capacitatea invertazică au și capacitate melibiazică.
CAPITOLUL 3
TEHNOLOGIA FABRICĂRII MALȚULUI ȘI A BERII
3. 1. TEHNOLOGIA FABRICĂRII MALȚULUI
3.1.1. Condiționarea orzului
Precurățirea, curățirea și sortarea orzului. Orzul brut constituie o masă de boabe mai mult sau mai puțin uniforme, care conține întotdeauna și impurități. În tehnologiile actuale orzul brut este precurățit pentru îndepărtarea impurităților mari (pietre, particule de pământ etc.) și de praf, după care este însilozat, urmând ca înaintea malțificării să fie bine curățat și sortat.
Orzul curățat este sortat după lățimea bobului deoarece boabele cu lățimi diferite se înmoaie și germinează cu viteză diferită. Sortarea se realizează cu sortatoare cilindrice sau cu sortatoare cu site plane cu suprafața activă de circa 25%.
Orzul pentru bere se împarte în 4 calități și anume: calitatea I – boabe cu dimensiuni de peste 2,8 mm, calitatea II – boabe cu dimensiuni între 2,5-2,8 mm, calitatea III – boabe cu dimensiuni între 2,2-2,5 mm, iar boabele sub 2,2 mm reprezintă orzul furajer. Unele instalații sortează boabele peste 2,5 și 2,8 mm împreună. Pentru fabricarea malțului pentru bere se folosește de obicei orzul de calitatea I,II și III iar calitatea a IV-a se folosește fie la fabricarea malțului pentru spirt fie în scop furajer.
Condiționarea cuprinde etapa de precurățire înainte de depozitare în siloz și apoi curățirea propriu-zisă. Utilajul principal pentru precurățire este separatorul aspirator care asigură separarea corpurilor străine mai mari și mai mici decât bobul cerealei ce urmează a fi prelucrată precum, și a celor care se deosebesc de masa de cereale prin însușiri aerodinamice ( mai ușoare sau mai grele decât bobul de cereale ) putând fi astfel separate într-un curent de aer.
Separatorul aspirator separă corpurile străine după mărime, prin cernerea produsului acesta trece prin alunecare pe o suprafață de cernere, iar corpurile ușoare, care se deosebesc de cultura de bază prin însușiri aerodinamice se separă prin aplicarea unor curenți de aer cu circuitul invers decât cel al produsului. Acești curenți antrenează particule ușoare și le depun în spații special amenajate în corpul mașinii. Pentru separarea boabelor după formă se folosesc diferite tipuri de trioare.
Triorul rapid ( figura 3.1.) este utilizat pentru separarea după lungime a cerealelor. Organul de lucru al triorului este format dintr-un cilindru manta a cărui suprafață interioară este prevăzută cu alveole cu o formă specială, apropiată de emisferă, al căror diametru este cu puțin mai mare decât mărimea boabelor de cereale sau a corpurilor străine. În timpul rotirii cilindrului, boabele de cereale și corpurile străine intră în alveole. Pe parcurs, boabele cu lungime mai mare își schimbă centrul de greutate prin schimbarea poziției față de orizontală, datorită rotației cilindrului, iar la anumite puncte părăsesc și cad din masa de cereale. Boabele rotunde și scurte (neghina, măzărichea, spărturile de boabe) părăsesc alveolele mai târziu decât boabele lungi, deoarece au o stabilitate mai mare în alveole.
Figura 3.1. Trior rapid
1 – manta cilindrică cu alveole; 2 – arbore; 3 – transportor; 4 – cilindru perforat; 5 -evacuare impurități; 6 – alimentare; 7 – circulare produs; 8 – sistem de transmisie
Triorul spiral (figura 3.2.). Folosește diferența de greutate specifică și de formă a diferitelor semințe ce se găsesc în amestec, care determină rostogolirea lor cu viteză diferită și pe traiectorii diferite. Diferitele boabe, în cădere liberă, sub influența forței centrifuge, vor parcurge drumul de la partea superioară spre partea inferioară a triorului pe trasee diferite. Boabele mai rotunde și mai grele ( măzărichea și neghina ) se vor rostogoli mai repede și vor avea o tendință de depărtare continuă față de axul vertical al triorului, boabele mai puțin rotunde, cele cu colțuri și mai puțin ușoare vor cădea cu o viteză mai mică și se vor depărta mai puțin de axul vertical al triorului. În acest fel, spre capătul final de parcurgere al traseului spiral, boabele se vor separa în funcție de forma și greutatea lor specifică și vor fi dirijate separat prin canale de evacuare. Pentru separarea impurităților după formă se folosește triorul cu discuri.
Separarea corpurilor feroase se realizează cu ajutorul magneților permanenți și a aparatelor electro-magnetice.
Figura 3.2. Triorul spiral
1 – spirală; 2 – gura de alimentare; 3 – ax; 4 – evacuarea amestecului grâu + neghină; 5 – evacuarea grâului; 6 – evacuarea neghinei; 7 – evacuarea prafului și a nisipului
3.1.2. Depozitarea și conservarea orzului
Conservarea cerealelor reprezintă ansamblul de măsuri tehnice care se aplică pentru dirijarea proceselor fizico-chimice și biologice din masa de boabe, în scopul păstrării în bune condiții și cu pierderi minime ale acestora. Conservarea masei de boabe are ca principal obiectiv menținerea integrității cantitative și a însușirilor calitative ale produselor depozitate cu un consum optim de energie și combustibil. Aceste deziderate se ating prin folosirea unor tehnologii optime de conservare. Cerealele recoltate reprezintă un ecosistem complex cu o activitate enzimatică bogată localizată în germene, contaminate cu microorganisme și eventual infestate cu insecte. Procesele metabolice proprii cerealelor joacă un rol secundar în evoluția ecosistemului post-recoltare, instabilitatea cerealelor cu un conținut de umiditate mai mare datorându-se microflorei de "câmp" și "depozit" (bacterii, drojdii, mucegaiuri). Printre factorii care influențează procesele microbiologice ( temperatură, compoziția atmosferei din masa de cereale, interacțiunile dintre speciile microbiene), umiditatea este cel mai important factor în determinarea activității microorganismelor care contaminează cerealele. În funcție de conținutul de umiditate al cerealelor, respectiv activitatea apei, aw , pe cereale se pot dezvolta diferite specii de microorganisme. La peste 20% umiditate și temperatura de 20°C se dezvoltă rapid microflora aerobă, anaerobă mezofilă, inclusiv bacterii lactice, drojdii și mucegaiuri cu acțiune puternic degradantă (Aspergillus candidus, flavus, Penicillium cyclopium) care contribuie la creșterea temperaturii masei de cereale la 60-70°C, consecința fiind denaturarea proteinelor. Prin autooxidarea lipidelor cerealele pot ajunge le autocombustie. La umiditatea sub 15% se pot dezvolta numai mucegaiuri xerotolerante.
Pentru a avea o bună conservabilitate a cerealelor în timp este necesar să uscăm aceste cereale până la aw limită, corespunzătoare la 14% umiditate, la care practic nu se mai dezvoltă nici mucegaiurile xerofile care pot consuma lipidele și glucidele cu producere de căldură, CO2 și apă.
Conservarea cerealelor prin răcire este o metodă care se folosește pe scară din ce în ce mai largă în țările producătoare de cereale. Deoarece conținutul în umiditate al cerealelor proaspăt recoltate este prea mare ca să permită o depozitare fără riscuri de degradare, ele trebuie uscate. Pentru conservarea în bune condiții a produselor umede până la o uscare ulterioară sau pentru conservarea loturilor care se livrează cu un conținut de umiditate ce depășește limita critică de conservare se recurge la conservarea acestora la temperaturi scăzute.
Scopul conservării produselor prin răcire este eliminarea autoîncălzirii și încingerii cerealelor cu un conținut ridicat de umiditate, reducerea activității biologice a acestora precum și frânarea dezvoltării microflorei, acarienilor și insectelor. Există o corelație strânsă între conținutul de umiditate al cerealelor și temperatura care asigură conservarea în condiții optime. Cu cât temperatura cerealelor supuse conservării este mai joasă cu atât conținutul de umiditate care permite o bună păstrare a acestora poate fi mai ridicat. Studiile făcute în țările mari producătoare de cereale, arată că cerealele cu o umiditate de până la 17% se pot conserva în condiții bune prin răcire la temperaturi de 12…16°C. S-a arătat că durata conservării cerealelor cu umiditatea de 14-15% poate să crească simțitor dacă temperatura acestora este menținută pe toată perioada între 10 –15°C.
Uscarea orzului are drept scop reducerea umidității orzului până la minimum 10% și trebuie realizată în condiții în care să nu se înrăutățească însușirile sale de germinare. Uscarea se poate realiza în mod obișnuit cu aer cald la temperaturi de maximum 50°C deoarece peste această temperatură embrionul devine foarte sensibil. Cu cât umiditatea orzului este mai mare cu atât temperatura maximă de uscare trebuie să fie mai scăzută. Uscarea se poate realiza în uscătoare speciale sau în uscătorul de malț.
Depozitarea. Orzul uscat trebuie răcit înainte de însilozare. Depozitarea la cald, deși contribuie la reducerea repausului de germinare, nu îmbunătățește sensibilitatea la apă a orzului. Depozitarea orzului proaspăt recoltat este necesară pentru maturizarea boabelor în vederea unei germinări uniforme. Orzul proaspăt recoltat germinează numai în proporție redusă, deși viabilitatea embrionilor boabelor poate fi de 100%.
Boabele vii, dar care nu germinează sunt boabe imature aflate în așa numitul repaus de germinare, care reprezintă un mijloc de apărare a perpetuării speciei. Actualmente se consideră că repausul de germinare este de fapt constituit din două procese: repausul de germinare fundamental și sensibilitatea la apă a orzului.
Repausul de germinare durează 3-9 săptămâni. Repausul de germinare fundamental constă în imposibilitatea orzului de a germina chiar când i se asigură condiții optime. Sensibilitatea la apă a orzului condiționează germinarea boabelor și depinde de cantitatea de apă absorbită de acestea. Sensibilitatea la apă a orzului se manifestă puternic îndeosebi la sfârșitul repausului fundamental. Se poate stabili sensibilitatea la apă a orzului și repausul de germinare prin teste de laborator. Astfel profunzimea repausului de germinare este dată de diferența între procentul de boabe vii și procentul de boabe care germinează în 3 zile în anumite condiții. Sensibilitatea la apă a boabelor este evaluată ca diferența între procentul de boabe germinate la 18°C într-o cutie Petri cu diametrul de 9 cm în care 100 boabe de orz așezate pe două hârtii de filtru sunt umezite cu 4 ml apă și procentul de boabe germinate în aceleași condiții dar când înmuierea s-a făcut cu 8 ml apă. S-a mai stabilit că în afară de aceste două fenomene germinarea orzului este inhibată de asemenea de dezvoltarea microorganismelor de infecție. Adaosurile de lapte de var sau formalină la înmuierea orzului reduc efectul negativ al dezvoltării intense a microflorei și face posibilă reutilizarea apelor la înmuiere.
Repausul de germinare este influențat de agrotehnica folosită, îndeosebi de cantitatea de fertilizatori cu fosfor administrați. S-a constatat că repausul fundamental este legat de compoziția și structura pericarpului. Acest fenomen se datorează imposibilității pătrunderii oxigenului în bob și lipsei de fitohormoni, în special de acid giberelic. Substanțele cu efect inhibitor care se găsesc în coaja semințelor sunt acizii fenolici: ferulic, vanilic, para-hidroxibenzoic, para-hidroxicinamic care blochează accesul oxigenului. Activitatea inhibitoare a acestor substanțe se poate datora și activității polifenoloxidazelor care catalizează reacțiile de oxidare ale combinațiilor polifenolice din coji cu oxigenul molecular.
Repausul fundamental poate fi înlăturat prin tratarea boabelor cu soluții diluate ale substanțelor reducătoare, prin încălzirea orzului, prin tratarea lui cu stimulatori de creștere (chinetina și acidul giberelic) sau îndepărtarea învelișurilor care-l acoperă. În ceea ce privește acidul giberelic el este un hormon prezent în bobul de orz, care în timpul maturării bobului descrește cantitativ astfel că, bobul ajuns la recoltare este practic lipsit de acid giberelic, ca apoi pe parcursul repausului de germinare să se resintetizeze până când atinge o concentrație suficientă să asigure dezvoltarea normală a germenului. Pentru scoaterea din repausul fundamental se poate suplini lipsa de acid giberelic endogen prin adaus de acid giberelic exogen.
3.1.3. Înmuierea orzului
Înmuierea reprezintă faza inițială a procesului complex de germinare și este necesară pentru revitalizarea bobului. Înmuierea reprezintă un exemplu de legătură reciprocă între organismul viu și condițiile create de mediul ambiant. După atingerea gradului de maturitate corespunzător dezvoltării embrionului, procesul de germinare propriu – zisă se declanșează numai în prezența unor cantități suficiente de apă și la temperatură corespunzătoare, atunci când cantitatea de oxigen dizolvat în mediu are valori optime. Astfel, în timpul înmuierii umiditatea semințelor crește de la 10-14%, cât este inițial, până la 42-45 %, umiditate de declanșare a germinării. După atingerea umidității de 40 % se favorizează difuzia sistemelor enzimatice către substratul lor specific și se declanșează procesele de germinare.
Metode de înmuiere
Metodele clasice de înmuiere, în care boabele erau imersate în apă și care conduceau uneori la o sufocare a semințelor, datorită rezervelor insuficiente de oxigen, sunt în prezent înlocuite cu procedee de imersie, aerare și răcire controlată.
O ameliorare a înmuierii o oferă procedeul cu aerare, prin care orzul este înmuiat în apă alternativ cu perioade egale de aerare, în condiții staționare sau prin trecerea orzului dintr-un lin în altul.
O bună înmuiere s-a obținut prin pulverizarea orzului cu apă, ceea ce asigură un flux uniform de apă saturată intens cu oxigen. Scurgerea continuă a apei provoacă aspirarea aerului în straturile de orz mai profunde și antrenarea bioxidului de carbon, conducând la o dezvoltare normală a embrionului și la o germinare mai rapidă, aceasta mai ales că, oxigenul sub formă de gaz, care pătrunde în boabe în timpul înmuierii, are o acțiune mai favorabilă decât cel solubilizat în apă.
Înmuierea multiplă. Prin acest procedeu, umezirea este alterată cu aerarea uscată, la anumite temperaturi. În acest mod, începutul germinării este accelerat, se obține un malț de bună calitate, cu pierderi de germinare scăzute. Absorbția apei în procesul înmuierii multiple are loc astfel: prima înmuiere pe o durată de 6 ore, permite embrionului și scutellumului să absoarbă apa, ceea ce determină o creștere considerabilă a activității enzimatice și favorizează procesul de apariție a radicelelor în perioada de aerare. Odată cu apariția radicelelor, bobul absoarbe apa foarte rapid. În înmuierea a doua, conținutul de umiditate crește cu 10% în prima oră, stratul aleuronic și endospermul acumulează umidități de 44% și se produce activarea și sinteza unor enzime. Deoarece prin acest procedeu are loc și o creștere rapidă a radicelelor, ceea ce ar conduce la pierderi mărite la germinare, dezvoltarea lor este frânată în timpul celei de a doua înmuieri, care însă nu împiedică germinarea în continuare.
Reînmuierea. În acest proces, orzul este înmuiat pentru a obține o umiditate de aproximativ 38%, suficientă ca să se asigure germinarea timp de trei zile; urmează o reînmuiere în apă timp de 24 de ore, perioadă în care se ajunge la o umiditate de 52-54%, ceea ce determină o stagnare în dezvoltarea radicelelor și germinarea continuă încă 1-3 zi le la 14°C înaintea uscării.
În perioada reînmuierii se poate produce o înmulțire a microorganismelor, însoțită de apariția unui miros dezagreabil, a cărui îndepărtare se face prin spălarea malțului după reînmuiere sau prin reducerea umidității până la 48% prin aerare. Malțul obținut prin procesul de reînmuiere , are un conținut mai mic în aminoacizi și o activitate peptidazică mai redusă comparativ cu probele de control. Diferența între reînmuiere și malțificarea normală, constă în faptul că germinarea este oprită printr-o perioadă de anaerobioză, după care modificarea continuă.
Un exemplu modern de diagramă de înmuiere este procedeul caracterizat prin înmuieri umede scurte (2-4 ore) urmate de înmuieri uscate lungi (12-20 ore). În prima fază se urmărește creșterea gradului de înmuiere la 30% urmată de o perioadă uscată pentru reducerea sensibilității față de apă apoi din nou o perioadă de înmuiere umedă (2-4 ore) pentru creșterea gradului de înmuiere la 38% și o perioadă de înmuiere uscată (14-24 ore) care asigură o încolțire uniformă și rapidă a boabelor. În final, prin a treia perioadă de înmuiere se realizează gradul de înmuiere dorit. Controlul înmuierii se execută prin urmărirea gradului de înmuiere (urmărindu-se creșterea în greutate a 1000g de orz în timpul înmuierii). Calculul gradului de înmuiere se face cu ajutorul unui bilanț parțial de materiale în substanță uscată.
La înmuiere se introduc în apã agenți alcalini care favorizeazã dizolvarea unor componenți ai învelișului, în special a polifenolilor și a substanțelor amare. În acest scop se folosește lapte de var sau o soluție de carbonat de sodiu. Primul tratament este mai ieftin dar prezintă inconvenientul formãrii de carbonat de calciu, care îngreunează procesele ulterioare, totuși acesta este cel mai folosit în practică. În cazul prelucrãrii altor cereale decât orzul trebuie ținut cont de faptul că agenții alcalini atacă, mai mult sau mai puțin boabele, în funcție de compoziția învelișului și a stratului de protecție. Astfel, grâul este mult mai sensibil decât celelalte cereale. Sub aspect tehnologic se urmărește dirijarea absorbției de apă prin aerare periodică conform unor diagrame de înmuiere, stabilite de la caz la caz, astfel că după o înmuiere în apă timp de câteva ore urmează o pauză fără apă care poate dura până la 20 de ore și chiar mai mult. Procesul continuă în acest regim încă de 2-3 ori crescând treptat temperatura și favorizând omogenizarea umidității prin insuflare de aer comprimat.
3.1.4. Germinarea orzului
3.1.4.1. Formarea și acțiunea enzimelor la germinare
Totalitatea proceselor morfologice, fiziologice și biochimice de trecere a embrionului din sămânță de la starea de viață latentă la starea de viață activă se numește germinație. Germinarea este o metodă simplă și eficientă pentru obținerea modificărilor dorite în calitățile nutritiv fiziologice ale cerealelor.
Sămânța uscată conține 12-14% apă și se află în stare de repaus. Repausul ei este suprimat numai după ce se produc o serie de modificări interne. Ea nu poate germina decât după ce este coaptă, adică după ce au avut loc o serie de fenomene morfologice (dezvoltarea embrionului și a endospermului) și fiziologice (acumularea unor substanțe de rezervă, deshidratarea). Capacitatea de germinare a unor semințe nu este constantă. Imediat după recoltare este scăzută sau chiar nulă și crește în cursul perioadei de postmaturație, după care, în funcție de particularitățile de specie, scade iar, în funcție de vârsta lor. Pentru germinarea seminței și creșterea embrionului este necesar oxigenul care ajunge la embrion în stare dizolvată. Când semințele se îmbibă cu apă oxigenul în mare parte este eliminat din sămânță, cu atât mai mult cu cât temperatura este mai ridicată. De aceea la temperaturi joase semințele germinează uneori mai bine decât la temperaturi înalte. În ceea ce privește condițiile de iluminare, majoritatea semințelor germinează bine la lumina moderată a zilei. În cazul semințelor acoperite cu palee ( orz, ovăz ) se consideră germinate cele la care a apărut radicula normală, iar la cele fără palee ( grâu, secară, porumb ) semințele care prezintă atât radicula cât și tulpinița normală. Se apreciază drept radiculă normală cea care are lungimea egală cu lungimea seminței la semințele alungite, sau cu diametrul seminței la semințele sferice. Tulpinița normală trebuie să aibă o lungime egală cu jumătate din lungimea seminței în cazul semințelor alungite, sau cu jumătate din diametrul ei în cazul semințelor sferice.
În timpul germinării crește cantitatea de ADN și ARN. Creșterea cantității de ADN este stimulată de giberelină și inhibată de acidul abscisic. S-a determinat că acidul giberelic determină sinteza de -amilază în stratul aleuronic, de unde migrează în endosperm și provoacă hidroliza amidonului. Acidul abscisic inhibă sinteza de -amilază, inhibare care este anulată dacă se administrează noi cantități de acid giberelic.
Metabolismul germinării constă, în primul rând, în degradarea substanțelor de rezervă pe cale enzimatică. Cele mai importante substanțe de rezervă sunt reprezentate de glucide, lipide, proteine.
Modificarea corespunzătoare a componentelor cerealelor la germinare este rezultatul acțiunii unui ansamblu de sisteme enzimatice complexe asupra unui substrat la fel de complex, ambele fiind supuse unor variații cantitative și calitative, în funcție de varietate, condiții de germinare, etc. Importanță majoră prezintă următoarele sisteme enzimatice: sistemul amilazic (-amilaza, -amilaza, maltaza, limit-dextrinaza), sistemul -glucanazelor,pentozanaze, proteaze, lipaze, fosfataze, oxidaze.
3.1.4.2. Metode de germinare a orzului
Procesul de germinare este influențat de următorii factori:
– calitatea semințelor;
– cantitatea de apă absorbită;
– temperatura, umiditatea și aerarea.
Rolul determinant îl are calitatea semințelor, apreciere care se face după aspect, prin analize fizice și chimice. Pentru caracterizarea semințelor din punct de vedere al calității de germinare se iau în considerare energia de germinare și capacitatea de germinare. Energia de germinare reprezintă procentul de boabe, care după trei zile de germinare, dezvoltă radicele. Capacitatea sau puterea de germinare reprezintă procentul de boabe germinate după cinci zile.
Semințele destinate germinării trebuie să aibă următoarele calități:
– să aibă miros proaspăt, caracteristic; nu se admit semințe mucegăite;
– să nu fie contaminate cu paraziți;
– energie de germinare ridicată;
– să fie din aceiași varietate și soi;
– conținutul în corpuri străine să nu fie mai mare de 3-5%.
Dintre factorii menționați, puterea de germinare prezintă cea mai mare importanță, ea variază de la soi la soi, în funcție de condițiile de păstrare și de puritatea semințelor. Puterea de germinare este invers proporțională cu mărimea boabelor.
Cerealele destinate germinării trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
– să fie un soi pur;
– să aibă o compoziție chimică unitară;
– să fie maturizate corespunzător;
– să asigure un echipament enzimatic complex.
Mai mulți autori au arătat că semințele de cereale, chiar dacă au ajuns la maturitate fiziologică și se află în condiții favorabile de temperatură, germinează foarte încet sau nu germinează. Perioada necesară pentru atingerea unei germinații maxime este de circa 2 – 9 săptămâni de la recoltare și este cunoscută sub denumirea de repaos de germinare.
Pentru aprecierea lungimii radiculelor, se folosesc următoarele criterii: dacă acestea au lungimea egală cu cea a bobului, se consideră normale, dacă lungimea depășește de două ori lungimea bobului, dezvoltarea se consideră exagerată. Creșterea uniformă a radiculelor are mare importanță deoarece aceasta indică indirect și desfășurarea uniformă a procesului de solubilizare. Dacă radiculele se dezvoltă lent, la temperaturi scăzute de germinare, capătă formă spirală, în schimb dacă procesul tehnologic este condus la cald, creșterea se accelerează și se formează radicule subțiri, filiforme. Radiculele obținute în instalații de germinare pneumatice, în general sunt mai subțiri și mai lungi decât cele obținute pe arii de germinare.
Pentru aprecierea lungimii plumulei față de lungimea bobului, se stabilesc următoarele limite: malțul blond are plumula mai scurtă și se consideră normal atunci când lungimea ei – în proporție de 75% – corespunde cu ¾ din lungimea bobului.
Malțificarea se realizează prin două metode: malțificarea pneumatică și malțificarea pe arie.
Malțificarea pe arie poate fi aplicată în cazul obținerii unor cantități mici de semințe germinate. Semințele înmuiate se întind pe o suprafață curată de ciment, eventual acoperită cu material plastic, în strat de 20 – 30 cm; temperatura încăperilor trebuie să fie cuprinsă 10-14C și pentru aerisirea grămezilor se procedează la lopătarea lor periodică asigurând afânarea lor.
Malțificarea pe arie nu necesită aerarea forțată pentru evacuarea CO2 deoarece în straturile subțiri de malț verde nu se acumulează mai mult d 1-2% bioxid de carbon. Lungimea radiculei la sfârșitul germinării ajunge la 1 până la 1,5 ori lungimea bobului. Cu cât radiculele sunt crescute mai puțin și pierderile la germinare vor fi mai mici, dar uneori și solubilizările pot fi mai slabe. La construcția ariilor de germinare pentru asigurarea scurgerii apei se are în vedere o pantă cu înclinație de 2%. Curățirea și dezinfectarea ariilor se face fie cu var, fie cu formalină, soluție 1% sau cu soluție de bisulfit, pentru distrugerea mucegaiurilor. Ariile de germinare pot fi mecanizate cu ajutorul întorcătoarelor mecanizate.
Umiditatea optimă se obține prin stropirea periodică a grămezilor de semințe. Metoda prezintă dezavantajul că necesită un volum mai mare de muncă, are o productivitate redusă, necesită un spațiu mare, iar parametrii procesului nu pot fi reglați ușor.
Malțificarea pneumatică realizează germinarea semințelor în straturi groase de 0,8 -1 m, reglarea temperaturii efectuându-se prin trecerea unui curent de aer condiționat, care elimină totodată și excesul de CO2.
Prin acest procedeu modern se asigură următoarele avantaje:
reglarea precisă a parametrilor de germinare realizându-se și o
independență de climat, germinarea putând fi condusă
independent de anotimp;
– spațiul redus pentru obținerea unor producții mari;
personal puțin;
randament superior, deoarece germinarea dirijată reglează respirația în condiții optime, ceea ce reduce consumul de oxigen și micșorează pierderile de substanțe utile.
Mălțăriile pneumatice sunt compuse dintr-o instalație pentru condiționarea aerului și din instalația propriu-zisă de germinare. Dispozitivele pentru condiționarea aerului au menirea de a încălzi sau răci aerul la temperatura la care se desfășoară procesul tehnologic.
Temperatura aerului introdus în instalațiile de germinare, trebuie să fie totdeauna mai scăzută decât temperatura grămezii aflate în germinare, dar aerul nu trebuie să fie nici prea rece pentru a nu împiedica desfășurarea germinației.
Pentru germinare se folosesc mai multe tipuri de instalații pneumatice de malțificare care pot fi grupate în două sisteme: în casete de germinare și în tobe de germinare.
Casetele de germinare (figura 3.3.). Corespunzător celor 8 zile de germinare se construiesc 8 casete. Casetele sunt deschise și au formă dreptunghiulară. Malțul verde se așează într-un strat de circa 1 m grosime pe panouri din tablă perforată. Casetele sunt prevăzute cu întorcătoare de malț verde. Lățimea întorcătorului corespunde cu lățimea casetei. Ele sunt prevăzute cu 3 până la 11 șnecuri în formă de spirală, care învârtindu-se unele spre altele, afânează și întorc grămezile de malț verde. Ca urmare a afânării malțului verde, înălțimea acestuia crește cu circa 10-15%. Pentru ca stratul inferior să ajungă la suprafață, întorcătorul trebuie să acționeze de cel puțin de 4 ori. Întorcătorul de malț nivelează suprafața grămezilor iar cu ajutorul unei rigle de cauciuc eliberează depunerile din fantele tablei perforate, asigurând o așezare corespunzătoare. Mișcarea întorcătoarelor se realizează prin acționare independentă cu ajutorul electromotoarelor proprii. Tipurile de întorcătoare, prevăzute cu cupe, permit întoarcerea completă a grămezii, după o singură trecere. Acest tip de întorcător prin faptul că realizează o amestecare mai intensivă omogenizează mai bine straturile, în special după stropire. Aceste întorcătoare se pot deplasa de la o casetă la alta. Debitul aerului se reglează fie cu ajutorul ventilatoarelor cu turație variabilă, fie cu ajutorul unor șubere amplasate pe partea de evacuare a aerului. Diferența de temperatură, între straturile inferioare și superioare de malț verde, nu trebuie să depășească 2°C.
Cu ajutorul unei pompe centrifugale, orzul înmuiat se introduce cu apă în casetă, la temperatura de 11-12ºC. Cu ajutorul întorcătorului se nivelează suprafața orzului după care se face un repaus, fără aerare, pentru scurgerea surplusului de apă și pentru absorbirea apei aderente de bob. După ce se constată că temperatura grămezii se ridică la 13-14°C, se poate începe aerarea grămezii.
Dacă în cursul repausului temperatura grămezii nu crește, se poate recurge la aerări temporare, cu durata de circa 10 minute la fiecare 1-2 ore pentru eliminarea bioxidului de carbon. Pentru absorbția apei aderente la suprafața bobului și realizarea umidității de 43 %, sunt necesare 16 eventual 24 ore, în funcție de sensibilitatea orzului față de apă.
În primele 3-4 zile de germinare, temperatura grămezii crește de la 13-14°C la 15-16°C, temperatura stratului inferior rămânând cu 1,5-2°C sub temperatura stratului superior. Pentru asigurarea germinației uniforme, în zilele 3 și 4 de germinare se fac trei întoarceri pe zi.
Figura 3.3. Instalație de germinare cu casete
1-intrare aer proaspăt; 2 – ventilator; 3 – umezire; 4 – strat de malț; 5 – termometre; 6 – încărcător; 7 – ieșirea aerului; 8 – canal pentru returul aerului.
Orzul ușor solubil va fi menținut până la sfârșitul germinării la temperatura de 16-17°C, în schimb cel greu solubil va fi supus temperaturii mai ridicate, până la 18-19°C. Este necesar cu zilnic în concordanță cu evoluția germinației să fie reglată și aerarea, folosindu-se aer proaspăt, eventual aer recirculat. Ca urmare a aerării malțul verde pierde din umiditate. Pentru completarea umidității pierdute, în vederea menținerii germinării uniforme, în a treia sau a patra zi devine necesară reumezirea malțului, ce se realizează prin stropire cu apă, cu ajutorul unor duze fixate pe casetă sau direct pe întorcătorul de malț.
Tobele de germinare (figura 3.4.). Tobele de germinare au fost construite în multiple variante. Astăzi se folosesc două tipuri și anume: tobe tip Galland și tobe cu casete.
[NUME_REDACTAT] au formă cilindrică și sunt închise cu capace la ambele capete, fiind așezate pe patru role. Capetele au niște deschideri rotunde prin care se introduce și se evacuează aerul. Aerul nu se introduce direct în interiorul tobei, ci traversează inițial o cameră frontală. De aici aerul, prin conducte perforate amplasate de-a lungul pereților tobei, ajunge în interiorul ei. Pentru evacuarea aerului din interiorul tobei, în interiorul acesteia se află o țeavă centrală perforată, care la rândul ei este legată la canalul de evacuare. În timpul rotirii tobei, conductele de aer, care nu sunt acoperite cu orz, se închid automat cu ajutorul unui sistem de pârghii cu contragreutate.
Figura 3.4. Tobă de germinare sistem Galland
a– secțiune longitudinală
1 – intrarea aerului; 2 – reglarea aerului; 3 – placă de închidere; 4 – canal central de aer;
5 – canal de aerisire; 6, 7 – evacuarea aerului; 8 – secțiune transversală.
b- secțiune transversală
Capacitatea unei tobe poate ajunge la 25 tone orz curățat. Aerarea tobelor se realizează prin canale colective, cu ajutorul ventilatoarelor de absorbție. După ce toba se umple cu orz, a cărui umiditate este 42 %, pentru îndepărtarea surplusului de apă, din trei în trei ore se fac câte două rotiri, fără aerare.
Pentru îndepărtarea bioxidului de carbon acumulat în fiecare oră se introduce în tobă un curent de aer. După ce se constată că temperatura orzului a început să crească (circa 2°C) se începe aerarea propriu zisă.
În prima zi de germinare rotirea tobei va dura o oră iar după fiecare rotire urmează un repaus de 5-6 ore. Temperatura aerului măsurată la ieșirea din tobă, va fi de 12°C, clapeta fiind puțin deschisă.
În ziua a doua, pauzele fără rotire, se reduc la circa 3 ore, efectuîndu-se 7-8 rotații pe zi. Clapeta se va regla astfel ca aerul la ieșire să aibă 13°C. În ziua a treia rotirea se prelungește la 2 ore, iar perioadele de repaus între două rotiri se mențin în continuare la 3 ore (eventual la 2 ore în anotimpul călduros). Temperatura aerului la ieșirea din tobă se reglează la 14°C. După 60 ore de germinare, se umidifică malțul verde prin stropire cu ajutorul duzelor sau cu furtunuri cu apă. Umezirea se poate realiza și în două etape, prima după 48 ore, iar a doua după 60 de ore de germinare. În ziua a patra de germinare, rotirea tobei va dura 1-2 ore, iar pauzele fără rotire 2-3 ore. Temperatura aerului (măsurată la ieșire) se reglează cu ajutorul clapetelor la 15-16°C. În această etapă se fac alte două umeziri intensive, de asemenea în timpul rotirii tobei.
În ziua a 5-a de germinare funcțiile vitale fiind în declin, pauzele fără rotiri se prelungesc la patru ore, iar durata rotirilor se menține la 2 ore. Temperatura aerului se reglează la 16-18°C, iar dacă se constată diferențe mari între temperatura aerului la intrare și ieșire, devine necesară o nouă umezire. În ziua a șasea, durata rotirilor se menține în continuare la 2 ore, iar pauzele fără rotiri vor ajunge la 5-6 ore. Temperatura aerului măsurată la ieșire, la nevoie poate ajunge la 18-20°C și în această etapă poate deveni necesară o nouă stropire cu apă.
În ziua a șaptea de germinare după două ore de rotire se introduc pauze mai lungi de 10-12 ore fără rotație. În ultimele 6-12 ore de germinare – pentru degrevarea uscătorului de malț, toba poate fi menținută în rotație permanentă, introducându-se însă aer neumezit. Umezirea malțului verde în acest sistem de germinare nu creează dificultăți, nici dacă se efectuează în fazele mai înaintate, deoarece straturile umezite de malț se amestecă bine între ele.
3.1.4.3. Uscarea malțului verde
Scopul principal al uscării malțului este acela de a asigura o conservabilitate de lungă durată, în condiții normale de depozitare, prin reducerea conținutului de apă, dar, în funcție de tipul de malț dorit, uscarea trebuie să realizeze:
dirijare până la oprire a proceselor enzimatice (biochimie);
un anumit grad de modificări chimice care, împreună cu efectele produse de procesele biochimice, determină o anumită culoare și aromă (gust și miros), precum și o anumită compoziție chimică produsului finit;
îndepărtarea aromei (gustului și mirosului) de verde (de crud) și favorizarea îndepărtării radicelelor, care ele însele intervin în aroma de verde, dar conferă malțului și gust amar și intensifică absorbția de apă în malțul uscat, în condiții de depozitare necorespunzătoare.
Tipul de malț ce se dorește a se obține va determina mai ales parametrii ultimei etape (stadiul de uscare) în ceea ce privește durata, temperatura agentului de uscare și implicit a malțului, precum și umiditatea malțului la care începe această etapă (stadiu). Tipul de malț dorit va influența și gradul modificărilor ce trebuie să le aibă malțul verde, care intră la uscare, precum și temperaturile agentului de uscare înainte de etapa finală.
In general, cu cât malțul verde este mai modificat, cu atât este mai mare umiditatea acestuia la începutul etapei finale de uscare și cu cât este mai mare temperatura aerului în momentul în care începe etapa finală, cu atât mai mult se vor intensifica culoarea, gustul și mirosul malțului finit, în schimb activitatea enzimatică a acestuia va fi mai redusă.
Alegerea temperaturii de uscare va fi condiționată de:
cantitatea de apă liberă și imobilizată capilar și, respectiv, de apa legată mai puternic;
transformările care trebuie să predomine într-o anumită etapă;
nivelul de umiditate finală ce trebuie atins în produsul finit, care este dependent de tipul de malț (3-4% pentru malțurile blonde și 1,5–2% pentru malțurile brune.
Etapele de uscare a malțului, sunt caracterizate astfel:
etapa întâi, când temperatura aerului trebuie să fie cuprinsă între 45 și 60ºC, fluxul de aer mare și viteza acestuia este mai mare de 2 m/min în stratul de material. In această etapă umiditatea relativă a aerului poate să fie de 90–95%. Umiditatea malțului scade de la 43–48% la 23%, ceea ce înseamnă că se elimină circa 60% din total umiditate. In această etapă potențialul de uscare al aerului este foarte mare;
etapa a doua, când atât difuzia apei din interior către suprafață cât și evaporarea apei de la suprafață sunt mai reduse și are loc contractarea bobului de malț, suprafața de evaporare se reduce și, prin urmare, este necesar și un timp mai mare pentru restabilirea umidității de echilibru. In consecință, pentru a accelera uscarea este nevoie ca temperatura aerului să fie mărită la 65 ..75ºC, iar viteza fluxului de aer să scadă la mai puțin de 1,2 m/min. Și în această etapă, umiditatea relativă a aerului care părăsește stratul de malț trebuie să fie mai mică decât cea corespunzătoare umidității de echilibru. În această etapă, umiditatea malțului scade de la 23% la ~ 12%;
etapa a treia, când umiditatea malțului trebuie să scadă până la umiditatea finală (3 – 4% pentru malțul blond și 1,5 – 2% pentru cel brun), fluxul de aer trebuie să aibă o viteză mai mică, iar temperatura se ridică la 80-85ºC pentru malțul blond și la 95-105º C pentru malțul brun. Și în această etapă umiditatea relativă a aerului trebuie să fie mai mică decât cea corespunzătoare umidității de echilibru. Începând de la 5 – 8% umiditate în malț, temperatura aerului de uscare se ridică la valoarea maximă admisibilă pentru a se realiza modificările chimice dorite, care determină aroma, mirosul și gustul.
Ținând cont de transformările care au loc la uscarea malțului și, care predomină într-o anumită etapă a uscării, procesul de uscare se împarte în trei faze:
Faza fiziologică
Este caracterizată prin aceea că se continuă procesele specifice germinării: creșterea radicelelor, plumulei, sinteza și activarea unor enzime. Această fază durează până ce umiditatea malțului scade la ~20%, iar temperatura acestuia atinge 40-50ºC. In această fază trebuie să existe o corelare între temperatura malțului și umiditatea acestuia:
43% umiditate: maximum 23 – 25ºC;
34 % umiditate: maximum 28 – 30ºC;
24% umiditate: maximum 40 – 50ºC.
În faza fiziologică crește, deci, cantitatea de enzime și respirația (care conduce la pierderi).
Rapiditatea cu care se desfășoară această fază va determina în mare măsură tipul de malț ce se obține, ca de altfel și faza a doua, care este denumită faza enzimatică.
Faza enzimatică
Este caracterizată prin acțiunea diferitelor enzime asupra substraturilor principale din malț în funcție de temperatura lor optimă și de conținutul în umiditate al malțului, umiditate care, pe măsură ce scade în malț, defavorizează reacțiile enzimatice (se micșorează mobilitatea enzimelor la substraturile respective). Pe măsură ce crește temperatura malțului și scade umiditatea acestuia, se realizează și inactivarea progresivă a enzimelor, în raport cu termosensibilitatea lor.
In legătură cu activitatea diferitelor enzime din malț în timpul celor două etape sunt de precizat următoarele:
endoenzimele sunt mai rezistente la uscare în comparație cu exoenzimele;
α-amilaza rămâne activă până la temperatura de 80ºC, fiind inactivată semnificativ la 90ºC;
β-amilaza nu este modificată la temperatura de 50-60º C, dar la 80ºC activitatea este redusă în proporție de 40%, reducerea fiind și mai drastică la 90ºC;
α-glucozidaza este inactivată chira la temperatura de 45ºC;
endo β-1,3 glucanazele se comportă la fel ca și β-amilaza, adică malțul uscat poate păstra până la 80% din activitatea β-glucanazică inițială. Exo-β-glucanazele sunt mai termosensibile la uscare, în malțul uscat activitatea acestei enzime fiind de numai ~ 40%;
fosfatazele sunt sensibile și în malțul uscat se regăsește doar 35-40% din activitatea inițială, pierderile fiind mai mari la uscarea malțului brun (~75% din activitatea inițială);
lipazele rămân active în malț până la 65-70ºC, când încep să fie inactivate. In malțul finit se păstrează în mare măsură activitatea lipazică (90%);
endopeptidazele se comportă asemănător cu α-amilaza, în malțul finit activitatea endopeptidazică reprezentând ~ 80% din cea inițială;
aminopeptidazele și carboxipeptidazele au o comportare asemănătoare, activitatea lor în malțul finit reprezentând < 80% din activitatea inițială.
Faza enzimatică este deosebit de importantă în tehnologia de fabricare a malțului, pentru că în această fază sub acțiunea enzimelor asupra substraturilor se formează precursori pentru formara aromei (aminoacizi și zaharuri reducătoare) și se realizează melanoidizarea, intensitatea căreia depinde de ritmul de creștere a temperaturii în bob de la 40 la 70ºC și, care determină tipul de malț (blond sau brun). Faza enzimatică încetează când umiditatea malțului scade la < 10 % (8-10 %), iar temperatura acestuia a ajuns la 70º C.
Faza chimică
Este caracterizată prin reacțiile care conduc la formarea compușilor de aromă (gust, miros), prin insolubilizarea unor fracțiuni proteice, prin definitivarea culorii malțului.
Culoarea finală a malțului uscat va fi influențată de:
gradul modificărilor din malțul verde (concentrația de aminoacizi și zaharuri reducătoare);
conținutul de umiditate al malțului în timpul uscării (un nivel mai mare de umiditate intensifică culoarea în timpul uscării malțului);
transformarea unor polifenoli în flobafene, care sunt colorate.
Aroma finală a malțului finit va fi influențată de aceiași factori ca și culoarea, cuspecificația că la formarea aromei participă și dimetilsufura (DMS), care se formează din S-metilmetionină (SMM) și dimetilsulfoxid (MSO), doi precursori, care se formează la germinarea orzului.
La uscarea orzului o parte din DMS se volatilizează, iar ceea ce rămâne poate fi oxidat la DMSO, acesta din urmă fiind redus la DMS de către drojdie la fermentarea mustului.
Cu cât temperatura de uscare este mai mare, cum este cazul la malțul brun și la alte malțuri (malț caramel sau cristal, malț de culoare sau torefiat, malț melanoidinic), cu atât aroma este mai evidentă, deoarece în cadrul reacțiilor Maillard se formează cantități semniicative de: hidroximetilfurfural, maltol, compuși heterociclici (piridine, pirazine, tiazoli), dipeptide ciclice amare (β-dicetopiperazine), diferite aldehide și cetone prin reacția Strecker.
Uscarea malțului are loc de regulă în instalații cu grătare cu ajutorul unui flux de agent termic care trece prin stratul de malț. În funcție de poziția grătarelor și de încărcarea acestora deosebim:
uscătoare clasice orizontale cu 1, 2 sau 3 grătare;
uscătoare verticale cu mai multe grătare;
uscătoare cu un singur grătar basculant.
3.1.4.4. Condiționarea cerealelor germinate
Înainte de a fi depozitat malțul proaspăt este supus operațiilor de răcire, curățirii de radicele și polizării.
Răcirea malțului. Malțul fierbinte rezultat de la uscare trebuie supus mai întâi unei răciri până la temperatura de 20°C pentru a se evita inactivarea enzimelor și închiderea culorii, care concură la înrăutățirea însușirilor gustative ale berii obținute.
La uscătoarele de mare productivitate răcirea se poate face prin trecerea unui curent de aer neîncălzit timp de circa 30 minute prin stratul de malț uscat de pe grătar. În cazul uscătoarelor de capacitate mică malțul se răcește de la sine în buncărul de malț uscat și în operațiile de curățire de radicele și polizare. La uscătoarele de capacitate mai mare după aceste operații malțul uscat nu se răcește suficient, ci numai până la temperaturi de circa 35°C, la care nu poate fi depozitat, deoarece în siloz răcirea malțului este foarte lentă. Pentru răcirea malțului se folosesc în asemenea cazuri silozuri (buncăre) speciale pentru răcire, prevăzute cu posibilități de aerare.
Curățirea de radicele și polizarea malțului. Radicele care se formează în timpul germinării au un conținut ridicat în substanțe amare și sunt foarte higroscopice ceea ce produce greutăți la depozitarea și conservarea malțului. Eliminarea radicelelor se efectuează imediat după ce au fost scoase din instalațiile de uscare. Îndepărtarea lor se face cu ajutorul mașinii de curățit radicele constituită dintr-un tambur și dintr-o sită în interiorul căruia se învârtește un rotor cu palete ce lovește boabele de tamburul mașinii.
Radicelele sunt foarte friabile și se elimină ușor. Cerealele germinate curățite de radicele sunt trecute în mașinile de polizat, deoarece pe învelișul exterior mai rămân o serie de impurități de praf, rupturi de tegumente ce trebuie îndepărtate.
Odată cu îndepărtarea acestora se realizează și operația de lustruire sau polizare a malțului, prin trecerea boabelor mai întâi pe site vibratoare înclinate și prin trecerea printr-o tobă prevăzută cu perete ondulat, unde se rotește un tambur cilindric prevăzut cu perii.
Maturarea malțului. Înainte de utilizarea sa la brasaj malțul uscat este supus depozitării în vederea maturării. Prin prelucrarea malțului proaspăt uscat se obțin musturi tulburi, apar dificultăți la filtrarea plămezii și la fermentare, fiind influențate negativ limpiditatea, gustul și capacitatea de spumare a berii. Acest lucru se explică prin faptul că enzimele malțului proaspăt uscat nu au depășit așa numitul „șoc termic” care s-a produs la uscare.
Durata de depozitare a malțului în vederea maturării este de minim 4 săptămâni. Dacă malțul se depozitează rece și uscat în siloz, el poate fi păstrat timp de 1-2 ani, fără modificări importante ale calității.
Malțurile care în timpul depozitării absorb prea multă apă (8-10%) se recomandă să fie reuscate pentru a se asigura o măcinare la granulația normală. Silozul în care se depozitează malțul trebuie să fie prevăzut cu un număr suficient de celule care să asigure depozitarea malțului în funcție de proveniență (din orz sau orzoaică), culoare, solubilizare etc.
În vederea uniformizării calității malțului se folosesc adesea celule speciale de amestecare, de capacitate mai mică, care permit o dozare exactă a fiecărui malț care participă la amestec.
3.1.5. Compoziția chimică și indicatorii de calitate ai malțului
Compoziția chimică a malțului depinde în cea mai mare măsură de compoziția chimică a orzului – orzoaicei din care se fabrică acesta și modul în care a fost condus procesul tehnologic de malțificare, inclusiv utilajele de malțificare. Diferențele între datele prezentate de unii autori, referitoare la compoziția chimică a orzului – orzoaicei și a malțului respectiv, derivă din faptul că au fost luate în considerare influențele datorate următorilor factori: soi, sol, condiții pedoclimatice, agrotehnica și tehnologia, utilajul de malțificare utilizat.
Puritatea soiului – o necesitate de bază la fabricarea malțului este recoltarea, depozitarea și prelucrarea soiurilor pure de orz – orzoaică. Este recomandat ca cel puțin 93% din malțul prelucrat la fabricarea berii să provină din același soi.
Sortimentul (calitatea I și II-a) este un indicator al uniformității bobului de orz – orzoaică. Se recomandă ca malțul de calitatea I și a II-a să reprezinte minim 85% din cantitatea de malț prelucrată.
Masa a 1000 de boabe este un indicator prin care se poate estima dezagregarea malțului , precum și respirația bobului de orz în timpul procesului de germinare. Masa a 1000 de boabe este cu atât mai mică cu cât respirația bobului a fost mai mare în timpul germinării.
Greutatea hectolitrică este un indicator mai puțin concludent decât masa a 1000 de boabe pentru că bobul de orz în timpul procesului de malțificare pierde mai mult în greutate decât în volum.
Greutatea specifică – cu cât un malț va fi mai bine dezagregat cu atât greutatea specifică va fi mai mică.
Friabilitatea și sticlozitatea sunt două mărimi invers proporționale. Un malț este cu atât mai bine dezagregat cu cât prezintă o friabilitate mai mare și un conținut mai redus de boabe sticloase. Sticlozitatea provine de la germinare atunci când endospermul bobului nu a fost atacat de enzime, dar poate să apară și la uscarea malțului verde ca sticlozitate proteică. Malțul cu o friabilitate mai mare se macină mai ușor, iar la zaharificare produce o cantitate mai mare de extract. Malțul cu o stilclozitate mai mare poate cauza dificultăți la filtrarea și limpezirea mustului, la fermentarea și la filtrarea berii.
Boabe plutitoare – sunt acele boabe cu greutatea specifică cea mai mică și plutesc la suprafața apei. Pentru malțul bine dezagregat procentul de boabe plutitoare reprezintă 30-35% din totalul boabelor analizate.
Lungimea radicelei trebuie să fie 3/4 din lungimea bobului de orz-orzoaică. Pe parcursul germinării se controlează permanent uniformitatea lungimii radicelelor, fapt ce conduce la o germinare uniformă care influențează pozitiv calitatea malțului obținut. Lungimea radicelei oferă informații asupra conducerii procesului de germinare.
Umiditatea malțului trebuie să fie max. 4,5%, deoarece valori mai mari decât aceste limite pot conduce la diminuarea calității, reducerea aromei, obținerea unei beri cu stabilitate scăzută. De asemenea, un malț mai umed se macină mai greu.
Conținutul de proteină totală este cu 0,3-0,5 % mai mic comparativ cu orzul-orzoaica din care a provenit. Azotul total nu se pierde în timpul procesului de malțificare, ci numai se modifică greutatea moleculară a compușilor de azot.
Azotul solubil – valoarea acestui indicator are o mare importanță, deoarece numai formele de azot solubil trec în mustul de malț în timpul operațiilor de plămădire – zaharificare. Azotul solubil are valoarea de 580 – 680 mg/100g s.u. din malț, reprezentând 0,55 – 0,75% din substanța uscată a bobului.
[NUME_REDACTAT] exprimă gradul de solubilizare al proteinelor din malț și reprezintă procentul de azot solubil din azotul total.
Activitatea diastazică reprezintă activitatea β-amilazică din malț și alături de activitatea α-amilazică constituie un caracter analitic al malțului, în directă relație cu calitatea berii. Activitatea diastazică este unul dintre cei mai importanți indicatori de calitate ai malțului, știind că un malț cu echipament enzimatic optim poate conduce la obținerea unei beri de calitate superioară, în ciuda unei slabe dezagregări mecanice. Aceasta se datorește faptului că majoritatea enzimelor sunt deja formate în malț înainte de a se produce dezagregarea mecanică.
Culoarea mustului este un indicator care depinde de soiul de orz – orzoaică, zona de cultură și condițiile pedoclimatice, procesul de germinare și uscare al malțului.
Vâscozitatea mustului este un indicator care caracterizează gradul de dezagregare a malțului. Cu cât malțul este mai bine dezagregat, cu atât mustul realizat are o vâscozitate mai mică.
pH-ul mustului – valoarea normală a pH-ului mustului este de 5,6 – 6,0. pH-ul are influență directă asupra activității enzimatice, a vâscozității, a randamentului în extract și a valorii cifrei Kolbach.
Randamentul în extract – prin aplicarea unor diagrame de plămădire – zaharificare în conformitate cu procedeele analitice cunoscute sub denumirea Congres și TEPRAL, se stabilesc cantitatea de must cu concentrație determinată care se poate obține dintr-o anumită cantitate de malț – adică randamentul în extract. În același timp se pot obține datele necesare privind:
compoziția mustului;
durata de zaharificare;
viteza de filtrare;
aspectul plămezii;
mirosul mustului de malț.
Totodată se determină indicatorii mustului de malț așa cum sunt pH-ul, culoarea, aciditatea, vâscozitatea.
3.2. TEHNOLOGIA FABRICĂRII BERII
Cuprinde procesele de mărunțire a materiei prime, respectiv a malțului și cerealelor nemalțificate, obținerea extractului prin plămădire și zaharificare, separarea acesteia de substanțele insolubile prin filtrarea mustului, fierberea cu hamei, răcirea și limpezirea mustului fiert, fermentarea și maturarea berii precum și condiționarea ei pentru îmbuteliere. Schema procesului tehnologic de obținere a berii este prezentată în figura 3.5.
Schema tehnologică generală de fabricare a berii
hamei apă malț cereale drojdie
nemalțificate cultură pură
borhot de malț
must apă de
primitiv spălare
borhot de malț
trub la cald
trub la rece
must de bere
must de bere
drojdie
uscată
drojdie
recoltată
Sticle de bere
butoaie
capsule
etichete
etichete
bere la butoi
bere la sticlă
Figura 3.5.
Schema tehnologică generală de fabricare a berii
3.2.1. Oținerea mustului de bere
Obținerea mustului de bere din malț, cu sau fără adaos de cereale nemalțificate, apă și hamei se împarte în următoarele faze principale:
măcinarea malțului și eventual a altor cereale;
plămădirea pentru obținerea soluției de extract;
filtrarea mustului primitiv;
fierberea mustului cu hamei;
răcirea și limpezirea mustului fiert.
3.2.2. Măcinarea malțului
Procesul de solubilizare enzimatică a materiei prime este precedat de măcinarea acesteia. Procesul de măcinare influențează transformările chimice și biochimice în procesul de plămădire, compoziția mustului precum și randamentul de extracție. Măcinarea trebuie condusă într-o asemenea manieră încât, să se obțină mai puține grișuri mari și o proporție cât mai ridicată de grișuri fine și făinuri, cu menținerea într-o măsură cât mai mare a integrității tegumentului. Tegumentul nu trebuie sfărâmat deoarece conține o serie de substanțe cum sunt: polifenoli, substanțe amare și colorante a căror dizolvare ar influența negativ gustul berii. În afară de aceasta, tegumentul asigură formarea stratului de filtrare în cazul utilizării cazanelor de filtrare.
Pentru măcinare, se folosesc mori cu ciocane sau cu valțuri. Morile cu ciocane realizează o pulverizare fină a malțului, permițând utilizarea lor la procedee de filtrare continuă, cu tamburi rotativi sub vid. Morile de malț cu valțuri permit fracționarea produselor de măciniș prin cernere, respectiv obținerea separată a grișurilor, a făinii și tegumentului. Morile cu valțuri se folosesc pentru măcinarea uscată sau umedă a malțului. În industria berii se practică două metode de înmuiere: înmuierea uscată și înmuierea umedă. Prin măcinare uscată cu ajutorul valțurilor se obțin mai multe fracțiuni de măciniș, urmărindu-se menajarea tegumentului în vederea utilizării acestuia ca strat filtrant, în cazanele de filtrare.
Cele mai răspândite mori sunt cele cu trei perechi de valțuri. Prima pereche are misiunea zdrobirii boabelor după care urmează o cernere pentru îndepărtarea făinii și a grișurilor fine, care nu necesită altă măcinare.
Tegumentul rămas pe prima sită este condus la a doua pereche de valțuri. Aici fără ca tegumentul să fie sfărâmat se produce despărțirea făinii înglobate în tegument după care urmează o cernere pentru separarea grișurilor mari care apoi cu grișurile mari de la prima pereche de valțuri sunt aduse la a treia pereche de valțuri pentru a executa o măcinare intensivă. În multe cazuri, pentru obținerea unui măciniș corespunzător pentru cazanele de filtrare, înaintea măcinării uscate a malțului, acesta se supune unei operații de condiționare. Aceasta constă în mărirea umidității malțului cu circa 2,5% prin umectare directă sau prin aburire, în transportoare elicoidale. Ca urmare a condiționării malțului, tegumentul devine mai elastic, astfel că, la acțiunea mecanică a primelor două perechi de valțuri nu se produce zdrobirea acestuia. Masa și volumul tegumentului cresc cu circa 20% dar crește și proporția grișurilor fine față de grișurile mari, fără a fi influențată cantitatea făinurilor produse.
Toate acestea conduc la îmbunătățirea măcinișului, respectiv la creșterea vitezei de filtrare, a randamentului la filtrere și la evitarea închiderii exagerate a culorii mustului de bere.
În vederea reducerii duratei de filtrare a mustului și a măririi înălțimii stratului de borhot în cazanele de filtrare, s-au introdus în ultimii ani procedee și instalații de măcinare umedă a malțului. Pentru acest scop, malțul este supus unei înmuieri în apă timp de 15-30 minute. Se preferă utilizarea apei calde cu temperatura de până la 50°C. În felul acesta umiditatea malțului crește cu circa 30%. Tegumentul devine mai elastic, astfel se poate utiliza pentru măcinarea malțului o moară cu două valțuri. Distanța între valțuri variază de la 0,35 la 0,40 mm. Cu ajutorul valțurilor strânse se pot zdrobi și particulele făinoase mai puțin dezagregate ale bobului de malț, fără a fi periclitată sfărâmarea tegumentului.
Cu toate că temperatura apei de înmuiere depășește rar 30-40°C, măcinarea umedă contribuie la intensificarea procesului de plămădire, deoarece chiar din timpul preînmuierii și măcinării malțului începe solubilizarea părții făinoase din bob și dizolvarea enzimelor. În mod curent, apa de la preînmuiere se utilizează în continuare ca o parte din apa de plămădire.
Deoarece stratul de borhot și de lichid din cazanul de filtrare are o înălțime mai mare, filtrarea mustului se realizează mai ușor, rezistanța stratului de borhot fiind diminuată.
Avantajele metodei de măcinate umedă constă în:
păstrarea integrității tegumentului, diminuându-se posibilitatea extracției substanțelor polifenolice astringente, în cursul operației de plămădire;
creșterea înmălțimii stratului de borhot până la 60-80 cm, față de 30 cm la măcinarea uscată;
sunt evitate pierderile de malț prin generare de praf;
crește randamentul datorită intensificării proceselor de măcinare și plămădire.
Plămădirea malțului
După măcinarea malțului, în procesul de plămădire se urmărește solubilizarea componenților solizi ai malțului prin procese de amestecare cu apă și cu ajutorul enzimelor. Se obține astfel mustul de bere, iar suma componenților solubili constituie extractul. Principalii componenți solubili reprezintă hidrații de carbon, proteinele și substanțele minerale. Prin stimularea activității enzimatice din malț, ceea ce se realizează conferind enzimelor temperaturi optime de activitate la anumite intervale de timp, se mărește considerabil cantitatea de extract obținută. De multe ori se adaugă la plămădire și alte făinuri nemalțificate în vederea măririi cantității de extract.
Prin simpla solubilizare cu apă rece se realizează un randament de extract până la 15% față de cantitatea de substanță uscată din malț. În urma acțiunii enzimelor, randamentul de extracție crește la peste 70%. Circa 75% din cantitatea de extract este compusă din hidrați de carbon fermentescibili, iar restul constituie dextrine, proteine, pentozani și alți componenți nefermentescibili. Instalațiile de plămădire și zaharificare sunt formate din: preplămăditor, cazanul de plămădire, cazanul de zaharificare și pompa de plămadă ( figura 3.6.).
Figura 3.6. Cazanul de plămădire și zaharificare clasică
1 – preplămăditor; 2 – cazan de zaharificare; 3 – cazande plămădire;
4 – agitator cu sistem de acționare și pompă de plămadă; P – pompă de plămadă.
Preplămăditorul este un aparat simplu care permite amestecarea rapidă și uniformă a făinii de malț cu apa. Este format dintr-o porțiune de conductă cu diametru mai mare, cu o lungimea de 100 cm și lățimea de 40 cm prevăzută în interior cu un șubăr pentru reglarea măcinișului și un dispozitiv de pulverizare a apei. Rolul preplămăditorului este de a evita formarea aglomerațiilor de făină de malț. Preplămăditorul este montat direct pe cazanul de plămădire.
Cazanul de plămădire clasic are formă cilindrică, cu fundul plat sau sferic, și un capac de formă sferică (calota) pe care se găsește o ușă de vizitare și un coș pentru vapori secundari. Raportul dintre înălțimea cazanului și diametrul său este de ½.
Încălzirea cazanului se face cu abur de 3 atm, prin manta sau cu serpentine. Pentru a evita pierderile de căldură atât fundul cazanului cât și corpul cestuia sunt izolate. Agitarea plămezii se face cu ajutorul unui agitator cu elice, acționat de un electromotor prin intermediul unui reductor de viteză (șurub melc-roată melcată) care este montat sub cazanul de plămădire. Turația agitatorului este de 5-40 rot/min. În cazanul de plămădire se plămădește de regulă făina de malț și se face zaharificarea finală. Cazanul de zaharificare are, de asemenea, formă cilindrică, cu fundul bombat și capac sferic (calota) pe care se găsește coșul de evacuare a vaporilor secundari, conducta de alimentare cu măciniș de cereale nemalțificate și gura de vizitare. Încălzirea se poate realiza cu ajutorul aburului, prin serpentine sau manta de încălzire. Sistemul de agitare este similar cu cel de la cazanul de plămădire.
Ambele cazane sunt prevăzute cu conducte de apă caldă și apă rece și cu conducte și robineți pentru transportul plămezii în timpul efectuării brasajului. Se construiesc de regulă din oțel.
În cazanul de zaharificare se prelucrează cerealele nemalțificate și, de asemenea, porțiunile de plămezi (maiși). Desfășurarea procesului de brasaj se realizează între aceste două cazane, cu ajutorul pompei de plămadă.
După fiecare șarjă, cazanele și conductele de legătură sunt spălate cu apă, pentru a evita infecția cu microorganisme. După fiecare utilizare, cazanele sunt spălate, iar periodic, sunt tratate cu soluții dezinfectante și dezincrustante.
3.2.3.1. Tehnici de plămădire
Plămădirea începe cu introducerea măcinișului în apă. Cantitatea de măciniș folosită pentru o fierbere reprezintă o șarjă, iar soluția de extract obținută după plămădire și filtrare poartă denumirea de must primitiv.
Concentrația mustului primitiv depinde de cantitatea de apă folosită la plămădire, care este de 3-5 hl pentru 100 kg măciniș, în funcție de tipurile de bere ce se fabrică. Pentru obținerea mustului de bere se cunosc două procedee de plămădire care diferă între ele fundamental, respectiv procedeul de plămădire prin decocție și cel prin infuzie.
Plămădirea prin infuzie
Acest procedeu se aplică la obținerea berii blonde de fermentație superioară. Malțul utilizat trebuie să fie bine solubilizat și bogat în enzime deoarece solubilizarea se bazează numai pe activitatea enzimatică.
În cazul acestui procedeu enzimele desfășoară o activitate mai îndelungată decât la plămădirea prin decocție. Astfel, -amilaza activează și în cursul procesului de filtrare deși -amilaza și endopeptidazele desfășoară o activitate mai îndelungată în decursul plămădirii. Durata de plămădire fiind foarte scurtă se face economie de timp și de abur, însă berea obținută face spumă mai puțină și are o stabilitate mai mică.
Plămădirea prin decocție
Plămădirea prin decocție reprezintă metoda clasică de fabricație folosită pentru tipurile de bere obținute prin procesul de fermentație inferioară.
Acest procedeu se caracterizează prin aceea că pentru ușurarea solubilizării măcinișului pe lângă dezagregarea enzimatică se recurge și la fierberea porțiunilor de plămadă pentru cleificarea amidonului. Acest procedeu se poate realiza cu una, cu două sau cu trei plămezi.
Procedeul prin decocție cu trei plămezi. Procedeul cu trei plămezi este cel mai cunoscut procedeu de plămădire-zaharificare, de la care derivă cele mai multe procedee prin decocție cu una și două plămezi folosite astăzi. Acest procedeu se utilizează în special la fabricarea berilor brune tip München, Porter etc.
După plămădirea la 37ºC se trece circa o treime din partea groasă a plămezii în cazanul de zaharificare, care se încălzește treptat cu pauze la 50 și 70ºC pentru acțiunea diferitelor enzime și apoi se aduce la fierbere și se fierbe timp de 15-25 minute în cazul malțului blond și 30-45 minute la cel brun. Această plămadă conține o cantitate mai redusă de enzime care sunt distruse în timpul fierberii, dar are loc o bună cleificare și solubilizare a amidonului. Restul de plămadă rămâne la 37ºC, temperatură la care are loc dizolvarea substanțelor solubile ale malțului, reacții ale fosfaților cu ionii din apă și o oarecare acidifiere datorită microorganismelor din malț.
Plămada fiartă se pompează din nou în cazanul de plămădire sub agitare continuă, pentru a se evita inactivarea enzimelor, ajungându-se la 50-53ºC. După pompare se mai amestecă timp de 10 minute și se scoate cea de a doua plămadă, tot din partea mai groasă, care se zaharifică la 70ºC, se aduce la fierbere, se fierbe și se pompează din nou în cazanul de plămădire peste restul de plămadă menținut la 50ºC. Prin amestecare se ajunge la temperatura de zaharificare de 63º. În acest moment cea mai mare parte din componentele solide ale plămezii este cleificată, solubilizată și aproape zaharificată, astfel încât cea de a treia plămadă nu se mai ia din partea groasă, ci din cea lichidă, se încălzește direct la fierbere și se fierbe 10-20 minute, în cazul malțului blond și circa 25 minute la cel brun.
Proporția acestei plămezi se alege astfel încât prin amestecarea cu restul de plămadă să rezulte o temperatură finală de zaharificare de 76-78ºC, iar zaharificarea să fie deja terminată.
Procedeul prin decocție cu trei plămezi, are o durată mare de 5-6 ore, necesită un consum ridicat de energie și se pretează la prelucrarea malțurilor bine solubilizate și cu activitate enzimatică ridicată, deoarece prin cele trei fierberi ale plămezilor parțiale se distruge o mare parte din enzime.
Procedeul prin decocție cu două plămezi. Este cel mai răspândit dintre procedeele clasice și se pretează la fabricarea berii blonde, cu orice fel de malț.
Diagrama de brasaj prin decocție cu două plămezi este redată în figura 3.7
Plămădirea se face cu apă la 57°C încât plămada obținută să aibă o temperatură de 52°C. Se iau 1/3 din plămada vâscoasă (groasă) și se trece în cazanul de zaharificare nde se încălzește reptat până la 70°C unde se menține pentru zaharificare circa 30 minute. După zaharificare se încălzește la fierbere, se menține 15 minute, se pompează apoi peste restul plămezii din cazanul de plămădire, obținându-se temperatura de 63°C. Se menține în repaus 10 minute, se ia apoi din nou 1/3 din plămada groasă și se transvazează în cazanul de
zaharificare.
Figura 3.7.Diagrama de plămădire prin decocție cu două plămezi
Se ridică temperatura la 70°C unde se menține pentru realizarea zaharificării, se ridică temperatura la fierbere și se fierbe plămada 15 minute. Plămada fiartă se pompează în cazanul de plămădire, acesta având agitatorul în funcțiune, obținându-se temperatura de 70°C, unde se menține pentru zaharificarea finală.
Procedeul prin decocție cu o singură plămadă. În acest caz, apa folosită la plămădire are temperatura de 57°C astfel încât plămada are temperatura de 52°C. La această temperatură se menține plămada pentru proteoliză timp de 20 minute. Se ridică apoi temperatura cu 1°C/min până la 63°C unde se menține 15 minute în repaus cu agitatorul oprit pentru a se separa partea fluidă, bogată în enzime, de partea mai vâscoasă. Partea de plămadă mai vâscoasă se încălzește la fierbere unde se menține timp de 20-25 minute.
Se amestecă apoi cele două porțiuni de plămadă astfel încât plămada totală să nu depășească temperatura de 70°C, unde se menține pentru zaharificarea finală. Procedeul se poate reprezența grafic: pe abscisă se trece durata fiecărei operații, iar pe ordonată variația temperaturii.
Pentru trasarea graficului (figura 3.8.) se ține cont de temperatura specifică fiecărui palier și de timpii de lucru:
introducerea apei în cazanul de plămădire, circa 15 minute;
introducerea făinii de malț, 20 minute;
încălzirea se face cu 1°C/minut;
pauza la 63°C, de regulă durează 10-15 minute;
pauza de zaharificare la 70°C, este în general de 30 minute;
fierberea durează 10-35 minute;
pomparea unei porțiuni de plămadă durează circa 5 minute.
Figura 3.8. Diagrama de plămădire prin decocție cu o plămadă
3.2.3.2. Prelucrarea cerealelor nemalțificate
Ca sursă de enzime la fabricarea berii se folosește în general malțul. Acesta conține complexul de enzime necesare degradării hidrolitice a amidonului, proteinelor, hemicelulozelor etc. Proporția de cereale nemalțificate utilizate la noi în țară nu depășește până în prezent 25%. În aceste condiții enzimele din malț sunt suficiente și pentru transformarea substanțelor complexe din cereale nemalțificate. Folosirea unui procent mai mare de cereale nemalțificate este limitată de activitatea -amilazică, proteazică și -glucanazică a malțului. Cerealele nemalțificate nu conțin -amilază, iar capacitatea -amilazică a malțului nu este suficientă pentru dezagregarea amidonului și din adaosuri mari de cereale nemalțificate. Amidonul cerealelor nemalțificate necesită un tratament prealabil, deoarece el se cleifică dificil la temperaturi mai ridicate. În astfel de condiții amilaza este deja inactivă, iar activitatea -amilazică este scăzută. Din acest motiv procesul de zaharificare a amidonului din cereale nemalțificate, nu poate avea loc prin simpla amestecare cu malț. Totuși, la plămădirea cerealelor nemalțificate, se adaugă circa 20-25% malț, pentru a se evita lipirea amidonului cleificat de cazanul de fiert plămadă și pentru reducerea vâscozității plămezii. Aceasta se realizează cu ajutorul -amilazei, intercalând o pauză de 10-20 minute la 78°C în cursul încălzirii treptate a plămezii până la fierbere. În cazul prelucrării unor cantități mari din orez, amidonul nu se cleifică decât la temperaturi de peste 80°C, astfel intercalarea unei pauze la 78°C pentru fluidificarea amidonului nu ar avea nici un efect. De aceea, se recomandă ca plămada din orez să fie încălzită la 85-90°C pentru cleificarea amidonului, după care să fie răcită la temperatura de 75-78°C, prin adăugare de plămadă de malț pentru efectuarea zaharificării.
În ultimul timp se urmărește mărirea proporției de cereale nemalțificate. Această acțiune necesită și introducerea de enzime exogene, astfel încât activitățile enzimatice din amestecul de plămadă cu cereale nemalțificate și cu enzime, să fie similară cu aceea a plămezii din malț.
3.2.4. Filtrarea plămezii
Filtrarea are drept scop separarea fracțiunii solubilizate a plămezii de partea insolubilă, respectiv de borhot. Procesul are loc în două faze și anume: scurgerea liberă a mustului și spălarea cu apă fierbinte a borhotului pentru recuperarea extractului reținut. Prima fracțiune, denumită must primar, are o concentrație constantă, cu 4-8% mai mult extract decât mustul obținut prin amestecare cu apele de spălare. Cu cât se folosește mai multă apă de spălare, cu atât extracția este mai intensă, crescând și randamentul de extracție. Pentru obținerea unui must cu un conținut în extract de 12% se folosește de cele mai multe ori un raport de 1/0,7 între cantitatea de must primar cu un extract de 14% și apa de spălare sau de 1/1,9 în cazul când concentrația mustului primar este de 22%. Spălarea se oprește în momentul când apa rezultată conține circa 0,5% s.u. Procesul de filtrare este influențat de calitatea malțului și a măcinișului, de procedeul de plămădire, de metoda, temperatura și durata de filtrare, precum și de modul de spălare a borhotului. Filtrarea se poate realiza cu cazane de filtrare și cu ajutorul filtrelor presă.
Dintre metodele de filtrare a plămezii, cea mai larg răspândită este cea cu cazane de filtrare (figura 3.9.), la care substanțele în suspensie din plămadă se depun pe suprafața de filtrare, formându-se un strat de borhot a cărui structură influențează în mod hotărâtor desfășurarea procesului.
Figura 3.9. Schema cazanului de filtrare a mustului, specific procedeului de măcinare umedă a malțului
1 – dispozitiv de acționare; 2 – cazan, 3 – dispozitiv de afânare; 4 – fund perforat; 5 – scurgerea mustului; 6 – reglarea filtrării; 7 – dispozitiv de evacuare a mustului; 8 – distribuitor de plămadă; 9 – dezaerare; 10 – 12 – clapete de aerare; 11 – pompa; 13 – evacuare.
Sub aspect constructiv cazanele clasice de filtrare reprezintă de cele mai multe ori recipiente cilindrice din oțel sau materiale antiacide. Ele au fundul plat iar capacitatea corespunde cu cea de preluare a unei șarje de plămădire. La o distanță de 8-15 mm de fund la instalațiile clasice și până Ia 40 mm, la cele modeme, se găsește o placă perforată din bronz fosforos, alamă sau oțel inoxidabil. Placa este alcătuită din segmenți, cu suprafețe de până la 1m2 susținută de picioare, iar la margine cu un prag inelar. Plăcile sunt prevăzute cu fante sau găuri a căror suprafață liberă de trecere variază între 2 și 20% în funcție de tipul constructiv al sitei. Instalațiile clasice posedă fante care au în partea superioară lățimea de 0,7 mm, lărgindu-se în cea inferioara până la 3-4 mm. Instalațiile moderne posedă site din oțel inoxidabil frezat sau din profile sudate, la care suprafața, liberă de filtrare este mult mai mare, fapt ce duce la micșorarea duratei de filtrare.
Pe fundul cazanului se găsesc o serie de orificii de golire cu diametre variabile intre 25 și 45 mm. Ele sunt legate cu conducte de scurgere ce se pot închide cu un robinet deasupra unui jgheab colector de cupru. Din acesta mustul este pompat în cazanul de fierbere sau înapoi în cazanul de filtrare, dacă acesta este prea tulbure. În vederea facilitării afânării borhotului și a spălării acestuia, cazanul de filtrare este prevăzut cu un agitator cu brațe pe care se găsesc mai multe cuțite și cu un dispozitiv rotativ de spălare, cu o țeavă orizontală perforată, amplasată deasupra agitatorului. Orificiile sunt astfel dimensionate încât să permită o pulverizare uniformă a apei pe întreaga suprafață a cazanului, la o turație variabilă, de cele mai multe ori, intre 5 și 10 rot/min. Cuțitele sunt astfel dispuse încât permit afânarea circulară a borhotului sub forma de cercuri concentrice. Dispozitivul de agitare cu brațe pe care se găsesc cuțitele poate fi ridicat și coborât în poziții variabile prin mijloace hidraulice pentru ușurarea afânării. De asemenea el poate fi utilizat pentru descărcarea borhotului prin guri de evacuare cu diametru mai mare prevăzute în anumite locuri. În acest caz se reduce turația de la 4 rot/min la 0,5 rot/min și se schimbă poziția cuțitelor pentru a permite antrenarea progresivă a întregii cantități de borhot spre gurile de evacuare.
Pentru micșorarea rezistenței borhotului după scurgerea mustului primar, nivelul cuțitelor în prima fază de lucru este în poziția cea mai joasă. În momentul adăugării apelor de spălare a borhotului se asigură prin afânare micșorarea rezistenței borhotului și o pătrundere uniformă a apei prin acesta.
În ceea ce privește tehnica de filtrare, aceasta constă din umplerea cu apă fierbinte a stratului dintre fundul cazanului și sită, încărcarea cu p1ămadă, pauza de sedimentare, scurgerea liberă a mustului primar și spălarea borhotului. Încărcarea cu apă fierbinte se realizează la temperaturi de 72-750C. După această operație care urmărește eliminarea aerului și o oarecare desfundare a sitelor, se procedează la alimentarea cu plămadă. Deoarece viteza de cădere a plămezii este mare și aceasta ar duce la o distribuire neuniformă a substanțelor în suspensie, se micșorează viteza de cădere prin amplasarea unui braț al agitatorului în dreptul conductei de alimentare. În felul acesta viteza de curgere se reduce de la 2-4 m/s. la 0,3-0,4 m/s.
Alimentarea cazanului de filtrare se efectuează întotdeauna cu o șarjă completă de plămadă. După terminarea încărcării cu plămadă este necesară o pauză de 15-30 minute în vederea sedimentării acesteia și a începerii operației propriu-zise de filtrare. Spălarea borhotului se realizează cu apă la temperatura de 75-78°C. Prin creșterea temperaturii la peste 800C pot să apară dificultăți din cauza gelifierii amidonului nesolubilizat încă.
Exită două tehnici de spălare a borhotului și anume: epuizarea continuă sau spălarea în trepte. Se preferă ultimul procedeu care realizează o epuizare mai bună cu cantități mici de apă.
Filtrarea cu filtre de plămada. Tehnica este aceiași cu cea generală pentru filtrele presă. In loc de realizarea unui strat de borhot cu grosimea de 30-60 cm din cazanul de filtrare se obține un strat cu o grosime de numai 6-7 cm, în felul acesta recuperarea extractului este mai ușoară și nu este necesară recircularea primelor fracțiuni de must.
Filtru presă este alcătuit din rame și placi dreptunghiulare din fontă. (figura 3.10.).
Figura 3.10. Rame și plăci
1– rame;2 – plăci( prin orificiul de la partea superioară circulă apă );3 – placă ( prin orificiu de la partea inferioară circulă must); 4 – pânza pentru filtru;5 – robinet pentru must limpede.
Pe plăci sunt așezate pânzele. Două plăci cu rama respectivă cuprinsă între ele, alcătuiesc o cameră de filtrare, care are o capacitate de 0,7-1 hL. Numărul plăcilor este mai mic cu 1 decât numărul ramelor. Înainte de punerea în funcțiune a filtrului, se acoperă plăcile cu pânză de filtru care se fabrică din bumbac. Strângerea filtrului presă montat, se face printr-un șurub de fixare central, care este susținut de partea mobilă a presei. Pentru strângerea filtrelor presei mari, se folosesc dispozitive cu aer comprimat sau hidraulic. După montare, filtrul se umple cu apă fierbinte și se lasă să se încălzească circa 30 minute, operație ce contribuie la filtrarea mai rapidă și la spălarea mai bună a borhotului. Apoi apa se evacuează prin robinete, și filtrul se umple cu plămada zaharificată din cazanul de plămadă, începând astfel filtrarea mustului. Se lucrează la suprapresiuni de 0,3-0,5 bari în momentul alimentării.
După transvazarea întregii cantități de plămadă din cazan în filtru, se spală cazanul de plămadă cu apă fierbinte care se introduce apoi în filtrul de plămada. Pentru ca procesul de filtrare să decurgă uniform, toate camerele trebuie să fie umplute cât mai uniform, iar plămada trebuie să aibă aceeași consistență, astfel ca în flecare cameră sa se găsească o cantitate egală de părți lichide și gazoase. În caz contrar, apa tinde să urmeze drumul care prezintă minima rezistență, formându-se canale preferențiale. De aceea se impune ca în timpul umplerii filtrului, plămada sa fie amestecată continuu. O altă condiție pentru ca filtrarea să decurgă uniform este îndepărtarea aerului din filtru prin canalele de aerisire.
După scurgerea mustului primitiv, care durează 25-30 minute, se face epuizarea borhotului cu apă la 76-770C, spălarea se face de jos în sus și durează până când conținutul de extract în apă este mai mic de 0,5%. În timpul spălării, presiunea din filtru nu trebuie sa crească peste 1,0-1,5 atm. Introducerea apelor de spălare se face printr-un canal lateral în fiecare a doua placă, prin partea de jos. Apa pătrunde prin pânza de filtru și umple cele două camere învecinate. Se poate efectua spălarea continuă sau în mai multe trepte.
Este important ca presiunea să crească încet, pe măsura desfășurării filtrării, pentru a nu se forma canale prin care să se scurgă apa. La sfârșitul spălării suprapresiunea nu trebuie să depășească 0,8-1,5 bari. La finalizarea procesului de filtrare este necesară evacuarea borhotului prin desfacerea filtrului, apoi spălarea pânzelor și pregătirea pentru o nouă șarjă. În comparație cu cazanele de filtrare se poate reduce durata cu circa 1,5 ore, filtrul de plămadă asigură realizarea procesului de filtrare și în cazul când s-a prelucrat malț de calitate inferioară, permite o mai bună epuizare a borhotului în extract precum și îmbunătățirea randamentului la fierbere. Dezavantajele utilizării filtrului de plămadă constau în efectuarea de operații suplimentare cum ar fi: împachetarea filtrului, despachetarea lui, spălarea pânzelor etc.
3.2.5. Fierberea mustului de bere
Scopul principal al acestei operații este solubilizarea uleiurilor aromatice și a rășinilor amare din hamei sau produse de hamei prin fierberea împreună cu mustul pentru a conferi gustul și aroma specifică berii. De asemenea au loc o serie de transformări importante pentru stabilitatea și însușirile senzoriale ale produsului finit, precum și coagularea substanțelor proteice, concentrarea pentru a se ajunge la un anumit conținut de extract și sterilizarea mustului, favorizată de compoziția acidă a acestuia. Tot în timpul procesului de fierbere se inactivează enzimele care altfel ar acționa asupra dextrinelor în continuare. Ca efecte secundare la fierberea mustului de bere se constată o închidere la culoare a acestuia, formarea de substanțe reducătoare cu acțiune protectoare față de oxidare și creșterea acidității mustului. Concomitent cu mărirea solubilității rășinilor de hamei, în timpul fierberii au loc modificări în compoziția substanțelor aromatice și amare cu consecințe calitative hotărâtoare asupra produsului finit.
Doza și momentul administrării hameiului depind de calitatea acestuia, de tipul de bere cât și de compoziția apei de brasaj. Sorturile de bere blondă necesită cantități mai mari de hamei decât cele de culoare închisă. Cu creșterea concentrației mustului trebuie mărită doza de hamei. Dacă durata fierberii este redusă se recomandă mărirea dozei de hamei.
Deoarece în decursul maturării are loc o scădere a amărelii, sorturile de bere ce necesită o durată lungă de fermentare secundară și maturare la rece, necesită doze mai mari decât cele cu durată scurtă de maturare. Hameiul poate fi introdus într-o singură repriză sau în mai multe etape în decursul procesului de fierbere. În cazul administrării hameiului în două etape este de preferat adăugarea primei porțiuni de hamei cu puțin înainte de începerea fierberii, iar a doua cu o oră înainte de terminarea procesului. Administrarea conurilor și preparatelor de hamei se efectuează diferențiat, în funcție de caracteristicile și de tipul de bere.
În decursul fierberii mustul limpede devine treptat tulbure, tulbureala se aglomerează și formează ruptura care constă în special din proteine sau combinații ale acestora cu polifenolii și malț și hamei. Coagularea insuficientă influențează negativ gustul și stabilitatea berii și în general desfășurarea procesului de fermentare. Proteinele macromoleculare coagulează cu atât mai bine cu cât fierberea este mai intensă. Procesul este influențat și de pH-ul mustului, domeniul optim fiind în jurul valorii de 5,2.
Prin procesul de fierbere se urmărește și o mărire a concentrației mustului. Pentru sorturile de bere blondă obținută dintr-un must cu un conținut final în extract de 12% se pleacă de obicei de la un must primar cu un conținut în extract de 14-17,5%. După spălarea borhotului și amestecarea cu ape de spălare conținutul de extract scade astfel la 9-10%. Prin fierbere acesta crește din nou cu circa 2% pentru a se ajunge la un extract de 12%.
O caracteristică a instalațiilor de fierbere este reprezentată de cifra de evaporare realizată, respectiv cantitatea procentuală de apă evaporată pe oră, raportată la volumul util al cazanului. La instalațiile clasice cifra de evaporare este de 6-8%, în timp ce, la cele de mare randament aceasta crește până la 12% și chiar mai mult. Evaporarea puternică reprezintă un fenomen dorit, deoarece astfel se favorizează fenomenele de extracție și de coagulare, concomitent cu mărirea randamentului total de extracție, putându-se spăla mai bine borhotul, diluându-se corespunzător mustul primar cu apele de spălare care rețin încă substanțe extractibile. Ca un fenomen nedorit dar inevitabil, în decursul procesului de fierbere are loc o închidere a culorii mustului. Închiderea culorii este cauzată de fenomene de brunare neenzimatică prin reacții melanoidinice, precum și de procese de oxidare a polifenolilor, reductonelor și a unor reacții de oxidare enzimatică. Procesul de închidere a culorii este influențat de însușirile malțului, în special de culoare, caracteristicile de soi, solubilizarea malțului precum și de conținutul de polifenoli ai hameiului.
Colorarea este stimulată în decursul procesului de fierbere, de următorii factori: solubilizarea puternică a malțului, utilizarea de acid giberelic la germinare, uscarea malțului la temperaturi ridicate, depozitarea malțului insuficient răcit în prealabil, utilizarea de preparate de hamei cu conținut ridicat de polifenoli, precum și de hamei vechi, folosirea de apă de brasaj cu o alcalinitate reziduală ridicată, înglobarea mare de aer în decursul operațiilor de măcinare, plămădire și filtrare etc.
În decursul fierberii se pot forma și substanțe reducătoare capabile să lege oxigenul din must. Acesta tinde să reacționeze cu polifenolii provocând apariția de tulbureli și înrăutățirea gustului berii.
Substanțele reducătoare provin din materiile prime sau se formează în decursul procesului de fierbere. Ele au primit denumirea generică de reductone, deși constau în afară de enolul hidroximetilglioxanului – reductona propriu-zisă și din melanoidine. O parte din reductone constau din polifenoli, pentozani și aminoacizi proveniți în special din malț.
În timpul operației de fierbere crește aciditatea mustului cu până la 0,3 unități de pH. Fenomenul este datorat formării melanoidinelor și prezenței aminoacizilor, cât și unor acizi amari aduși de către hamei. De obicei, pH-ul mustului scade de la valori inițiale de 5,8-5,9 în momentul umplerii cazanului până la 5,2-5,4. În practică se tinde la realizarea unor durate de fierbere de circa 2 ore, în care conținutul de izohumulone din must crește treptat și este influențat favorabil procesul de izomerizare a -acizilor.La fierberea mustul cu hamei cele mai utilizate cazane sunt cele încălzite cu abur. Presiunea aburului este de obicei de 2-3 atm (suprapresiune), adică aburul are o temperatură de 133-143°C în mantaua cazanului. Încălzirea se realizează printr-o manta așezată în partea de jos a cazanului.
Eliminarea borhotului de hamei. În cazul utilizării de hamei sub formă de conuri este necesară eliminarea conurilor epuizate după fierberea mustului, cunoscute sub denumirea de borhot de hamei. Borhotul de hamei trebuie eliminat din must pentru a nu perturba procesele de filtrare și fermentare și a nu înrăutăți însușirile senzoriale ale berii. Aceasta se realizează în recipiente prevăzute cu site metalice denumite separator de hamei. După îndepărtarea borhotului de hamei acesta reține încă cantități apreciabile de must, care ajung la 6-7 L/Kg hamei uscat. Pentru recuperarea mustului aderent se procedează la spălarea borhotului cu apă fierbinte până la un conținut în extract al apelor de spălare de circa 3%. Procedeul este urmat de presarea finală a borhotului epuizat cu filtre presă sau cu dispozitive cu șnec și sită care sunt înglobate în sita propriu-zisă.
3.2.6. Răcirea și limpezirea mustului
Mustul fierbinte fiert cu hamei este supus, înainte de a fi trecut la fermentare, răcirii până la temperatura de 6-7°C în cazul fermentației inferioare și 12-18°C în cazul fermentației superioare, cât și limpezirii, care se realizează prin separarea trubului la cald și a trubului la rece.
Ca efecte secundare se produc dizolvarea oxigenului în must și o anumită concentrare a mustului, datorită autoevaporării apei. Aceste operații de tratare a mustului în vederea fermentării se realizează în instalații speciale care nu se mai amplasează astăzi într-o cameră specială în vecinătatea secției de fermentare primară, ci chiar în secția de fierbere sau în apropierea acesteia. Pentru a se evita contaminarea mustului cu bacterii și drojdii sălbatice, răcirea mustului se realizează în răcitoare închise, care asigură o răcire rapidă, evitându-se contaminarea mustului.
Modificările fizico-chimice care au loc în timpul tratării
mustului
Cele mai importante fenomene care au loc în timpul pregătirii mustului pentru fermentare sunt: răcirea, formarea trubului la cald și a trubului la rece, adsorbția oxigenului în must și concentrarea acestuia.
Răcirea mustului se face de la o temperatură apropiată de cea de fierbere și până la temperatura de însămânțare cu drojdie, printr-o zonă de temperaturi de 20-50°C, favorabilă pentru infecția cu diferite microorganisme. Mustul de bere, aproape steril în urma fierberii cu hamei, se poate infecta în special cu bacterii și drojdii sălbatice, infecțiile fiind favorizate în cazul răcirii lente a mustului în sisteme de răcire deschise (ex. tavă de răcire, răcitor deschis). Din aceste motive răcirea mustului se realizează astăzi aproape în exclusivitate în răcitoare închise (cu plăci), care asigură o răcire rapidă, evitându-se și contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii sălbatice, dăunătoare.
Formarea trubului la cald sau „fierbinte’’. Se produce în timpul fierberii mustului cu hamei ca urmare a coagulării proteinelor sub acțiunea căldurii și a polifenolilor din hamei. Trubul la cald este format din particule grosiere cu dimensiunea de 30-80 care pot fi separate mai ușor din must prin sedimentare sau filtrare.
Cantitatea de trub la cald variază între 400-800 mg/l, exprimat ca substanță uscată și depinde de soiul de orz, anul recoltei, conținutul în proteine, solubilizarea malțului, procedeul de brasaj, calitatea filtrării plămezii, durata și intensitatea fierberii mustului cu hamei, pH-ul mustului, cantitatea de hamei și conținutul său în polifenoli.
Separarea trubului la cald din must, înainte de fermentare, trebuie să fie cât mai completă, pentru a se evita impurificarea drojdiei și înrăutățirea proceselor de depunere ce au loc la fermentare, care au drept urmare obținerea unor beri de culoare mai închisă, cu gust amar neplăcut de trub și spumare insuficientă.
Formarea trubului la rece. Are loc în timpul răcirii mustului fiert cu hamei începând de la temperatura de 55-70°C și până la cea de însămânțare cu drojdie. Trubul la rece este format din particule mult mai fine, cu dimensiuni de 0,5-1 și cu o masă specifică mai scăzută ca cea a trubului la cald, ceea ce face ca separarea completă a trubului la rece să nu fie posibilă în fabrică (cantitatea totală de trub la rece se poate separa și determina numai în laborator prin răcirea mustului la 0°C). Conținutul mustului în trub la rece variază între 150-300 mg s.u./L reprezentând astfel mai puțin de 1/3 din cantitatea de trub la cald. În cadrul tehnologiei clasice de fermentare este necesară o îndepărtare a trubului la rece în proporție de circa 50%, iar în cazul procedeelor de fermentare și maturare accelerată a berii (ex. fermentația sub presiune) separarea trebuie să fie cu atât mai mare cu cât se urmărește mai mult scurtarea duratei de fermentare. Absorbția oxigenului în must. Are loc atât pe cale chimică, datorită proceselor de oxidare, cât și pe cale fizică prin dizolvare. Pe cale chimică are loc oxidarea unor componente ale mustului ca de exemplu polifenolii, zaharurile, substanțele azotoase și substanțele amare, proces care este favorizat de temperaturi mai ridicate ale mustului de peste 40°C. Prin aceasta este îmbunătățită coagularea proteinelor și formarea combinațiilor între proteine și polifenoli, astfel încât crește cantitatea de trub la cald iar mustul se limpezește mai bine. În prezența oxigenului izohumulonele sunt transformate în acizi humulinici mai puțin amari, astfel încât scade amăreala mustului. În special la pH-uri mai ridicate ale mustului polifenolii se oxidează și se intensifică culoarea. Substanțele reducătoare sunt sensibile la oxidare modificându-se și potențialul redox al mustului. Procesele oxidative din must pot fi catalizate și de prezența unor cantități mai mari de metale grele, ca de exemplu cuprul.
Concentrarea mustului. Are loc în special în cazul sistemelor deschise de tratare a mustului, datorită autoevaporării intense de apă. Astfel, de exemplu, la tăvile de răcire, care se foloseau înainte pentru separarea trubului la cald, pierderile prin evaporarea apei erau de 4-9%, astfel încât mustul se concentra cu 0,4-1%. În cadrul sistemelor închise de tratare a mustului pierderile prin evaporare de apă nu depășesc 2%, astfel încât concentrarea mustului este de numai 0,1-0,2% extract. Datorită apelor de spălare a borhotului de hamei și a apei folosite pentru spălarea utilajelor poate avea loc chiar o scădere a extractului primitiv cu circa 0,2%.
Aerarea mustului. Pentru a asigura o desfășurare normală a fermentației este necesară aerarea mustului până la un conținut optim de oxigen de 7-8 mg/l. Aerul se introduce de obicei în must cu ajutorul unor bujii poroase din ceramică sau din metal sinterizat, cu dimensiunea porilor de circa 5, care asigură o distribuire fină a aerululi în must. În unele cazuri se folosesc plăcuțe metalice prin care trece aerul fin distribuit. Aceste dispozitive se amplasează după răcitorul cu plăci, aerul și mustul circulând în contracurent pentru ca dizolvarea oxigenului în must să fie cât mai bună. Pentru a se evita infectarea mustului este necesar ca aerul insuflat să fie în prealabil filtrat sterilizant.
3.2.8. Fermentarea mustului de bere
Reprezintă faza tehnologică cea mai importantă din procesul tehnologic de obținere a berii influențând în mod determinant caracteristicile și calitatea produsului. Fermentația are loc prin introducerea în mustul de bere a unei culturi de drojdii, care poate fi cultură nouă (pură) sau cultură recuperată.
Procesul decurge în două faze: fermentația primară sau principală în urma căreia rezultă așa numita bere tânără și fermentația secundară.
3.2.8.1. Fermentarea primară a mustului de bere
În funcție de specia de cultură de drojdie folosită și de temperatura de lucru, se distinge fermentarea primară, de suprafață zisă și superioară, obținută cu culturi de Saccharomyces cerevisiae la temperaturi de 15-25°C timp de 4-6 zile, stratul de drojdie menținându-se la suprafață în timpul procesului, sau fermentarea inferioară, sau submersă, realizată la temperaturi de 5-10°C timp de 6-10 zile, cu culturi de Saccharomyces carlsbergensis, care tind să se depună la fundul vasului la sfârșitul procesului prin fenomenul de floculare. Delimitările de temperatură și durate între aceste două tipuri de fermentări nu sunt absolute.
În cazul aplicării unei tehnologii de fermentare primară timp de 8-10 zile la temperaturi de 6-10 °C, se deosebesc o serie de faze distincte în desfășurarea procesului.
Prima fază caracteristică ce apare în decurs de până la 20 de ore după însămânțare constă în apariția pe suprafața mustului a unei spume de culoare albă. Aceasta conține proteine și rășini de hamei precipitate. Scăderea extractului în primele 24 h este de 0,3-0,5% iar a pH-ului cu 0,25-0,3 unități. Temperatura de fermentare crește cu 0,5-1°C. În această fază drojdia se dezvoltă intens.
Urmează faza a doua, zisă și a crestelor joase. În acest stadiu, stratul de spumă se desprinde de marginea linului și primește un aspect de smântână groasă, forma semănând uneori cu cea a unei conopide. Această fază durează 2-3 zile, iar extractul scade zilnic cu 0,5-1%, pH-ul ajunge la valori de 4,9-4,7. În această fază este necesară o răcire puternică, altfel temperatura ar crește zilnic cu circa 2°C. Cantitatea de căldură degajată este de până la 450 kcal/hL și zi. Culoarea crestelor se închide treptat.
Începând cu ziua a treia de fermentare se semnalează apariția crestelor înalte, caracterizată printr-o fermentare intensă. Suprafața spumei se colorează în galben-brun până la brun închis, iar înălțimea crestelor depășește uneori 30 cm. Din cantitatea de extract se consumă până la 2,5%/zi, faza durând 2-3 zile. pH-ul scade la valori de 4,6-4,4. Dezvoltarea drojdiei este puternic frânată, deoarece s-a consumat întreaga cantitate de oxigen prezentă în mediu. Ca urmare drojdia începe să floculeze. Răcirea trebuie efectuată cu grijă, astfel încât la începerea floculării să se realizeze un grad de fermentare pentru berea blondă de 40-45%.
Ultima fază de fermentare este caracterizată printr-o scădere treptată a suprafeței crestelor. Spuma se restrânge și se formează un strat dens cu o grosime de circa 2 cm care reține în special rășinile de hamei. În cazul când acest strat este prea subțire, rășinile nu sunt reținute în întregime, iar berea primește un gust amar, neplăcut. Scăderea extractului este de 0,2-0,4% în fiecare zi iar pH-ul rămâne constant. Drojdia se depune sub formă de strat compact la fundul linului de fermentare, în cazul în care se folosesc culturi de tip floculant. În cazul utilizării de drojdii pulverulunte depunerea este mai slabă, trebuind să se procedeze la o răcire mai puternică și mai timpurie. Temperatura la sfârșitul acestei faze, în situația utilizării de drojdii floculante, trebuie să fie de 3,5-5°C, iar la utilizarea de drojdii pulverulente, de circa 2°C. La trecerea berii tinere zisă și crudă, la maturare, este necesară eliminarea stratului ce plutește pe suprafața lichidului. Durata ultimei faze este de circa 2 zile. Desfășurarea fazelor de fermentare se urmărește pe baza temperaturii și a conținutului de extract al berii și acestea în mod normal, trebuie să corespundă unei anumite diagrame stabilită pentru fiecare tip de bere.
3.2.8.2. Fermentația secundară și maturarea berii
Berea tânără, rezultată de la fermentarea primară, are un gust pronunțat de drojdie, un buchet de crud în care se percep mercaptanii cu miros neplăcut. De asemenea aspectul este tulbure, stabilitatea redusă și în consecință berea nu poate fi introdusă în consum ca atare. De aceea ea este supusă fermentării lente în continuare la temperaturi scăzute pentru descompunerea încă a unei părți cât mai mari din extractul fermentescibil, rămas după fermentarea primară, proces care se numește fermentație secundară, iar după unii autori maturare. În același timp se au în vedere următoarele transformări:
sedimentarea drojdiei și a restului de trub, precum și a altor substanțe de tulbureală, în vederea limpezirii naturale a berii;
saturarea cu bioxid de carbon;
reducerea conținutului de oxigen și prevenirea apariției unor fenomene dăunătoare de oxidare;
îmbunătățirea și rotunjirea gustului și a aromei, în special prin reducerea conținutului de dicetone vicinale precum și alte modificări respectiv maturarea propriu-zisă.
În decursul fermentării secundare și a maturării are loc sedimentarea drojdiei și a coloizilor de proteine-polifenoli, care se depun în mare parte. În urma reacțiilor chimice ce au loc, scade conținutul de substanțe volatile care conferă buchetul de tânăr, respectiv a mercaptanilor, bioxidului de sulf, acetaldehidei, al cărei conținut se reduce cu până la 70%. În același timp se semnalează creșterea conținutului de alcooli superiori. Esterii – principalii componenți ai aromei berii – suferă o creștere care poate fi de până la 100%, ca urmare a reacțiilor dintre diverșii acizi organici prezenți și alcoolii, uleiul de fuzel și glicerină. Tirozolul, responsabil de gustul amar este descompus în mare parte. Dintre dicetonele vicinale se semnalează o reducere a conținutului de diacetil de la 0,35 mg/l la sub 0,1 mg/l și a acetoinei, de la 3 mg/l la 1-2 mg/l. De asemenea conținutul de 2,3-pentandionă se reduce considerabil.
În practică se procedează la trimiterea berii tinere în secția de fermentare secundară printr-o răcire la 3,5-5°C pentru berea blondă. De multe ori se procedează la o cupajare preliminară a mai multor loturi care se deosebesc sub aspectul tăriei, culorii și gustului, dar mai ales al gradului de fermentare. Se preferă introducerea berii în tancurile de fermentare secundară prin partea de jos pentru prevenirea spumării. În decursul fermentației secundare se urmărește reducerea conținutului de extract cât mai aproape de gradul final de fermentare, ceea ce practic corespunde cu 1-1,4%.
Pentru realizarea desfășurării uniforme a fermentării secundare, se preferă descreșterea treptată a temperaturii prin răcire, de preferință cu aer. La aplicarea procedeelor clasice se urmărește reducerea cu 1°C într-o săptămână, astfel ca în final temperatura berii să ajungă până la circa -1°C. Se evită astfel o fermentație bruscă ce ar avea ca rezultat modificări calitative nedorite.
Durata totală de fermentare secundară și maturare depinde de tipul de bere, de concentrație, modul de administrare a preparatelor de hamei și de gradul de fermentare. Pentru berea blondă obișnuită se practică durate de fermentare secundară și maturare de 4-8 săptămâni, la unele sorturi ajungând până la 3 luni. Cu cât crește doza de hamei și conținutul de extract, cu atât se urmărește prelungirea duratei acestui proces.
Independent de tipul de bere obținut, se observă la fermentarea secundară apariția a două faze deosebite și anume: cea de fermentare activă și apoi fermentarea finală liniștită. În primele zile ale fermentării secundare, procesul decurge încă repede durând circa 2 zile. Se evită o desfășurare prea violentă care influențează negativ legarea bioxidului de carbon, însușirile de spumare și ameliorarea gustului în decursul maturării. Desfășurarea procesului de fermentare secundară depinde de cantitatea extractului încă prezent, de cantitatea și starea fiziologică a celulelor de drojdie prezente în berea tânără și de temperatură.
Se urmărește ca diferența între gradul de fermentare de la fermentația primară și gradul final de fermentare să fie de maxim 15% la berea blondă. Dacă diferența este prea mică, atunci fermentarea secundară decurge prea încet și nu pot să apară fenomene de maturare atribuite metabolismului drojdiei. Nici cazul contrar nu este de preferat deoarece, procesul decurge mai repede, dar cu consecințe calitative nefavorabile.
O caracteristică a fermentării secundare este creșterea conținutului de bioxid de carbon din bere deoarece, procesul de fermentare are loc în recipiente închise, prevăzute cu dispozitive de reglare a presiunii, așa-zisele Spund-aparate. Acestea reglează suprapresiunea din recipient, eliminând bioxidul de carbon în exces.
Conținutul de bioxid ce carbon din bere, după fermentarea secundară normală, este de circa 0,4%. El este influențat de temperatura și de presiunea din recipient. Cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât crește acest conținut. Astfel, la o suprapresiune de 0,3 kgf/cm2 și la temperatura de -1°C, conținutul de bioxid de carbon ajunge la 4,2 g/L bere. Dacă temperatura este de +3°C, în condiții identice, conținutul se reduce la 3,45 g/L. În schimb, dacă suprapresiunea este de 0,6kgf/cm2, atunci la -1°C berea se poate satura cu 5,2 g bioxid de carbon/L.
Legarea bioxidului de carbon din bere are importanță atât asupra stabilității spumei, cât și a gustului prin nuanța de perlare. Bioxidul de carbon din bere stimulează secreția în traiectul digestiv și excită nervii olfactivi. O bere cu capacitate slabă de spumare este considerată de calitate inferioară și are o stabilitate redusă, deoarece bioxidul de carbon elimină aerul din contact cu berea și inhibă astfel dezvoltarea unor microorganisme aerobe dăunătoare.
Capacitatea de absorbție fizică a bioxidului de carbon este influențată și de compoziția berii, în special de distribuirea coloizilor care prezintă o suprafață foarte mare de contact. Prin urmare, capacitatea de legare de natură fizico-chimică este cu atât mai mare, cu cât berea conține mai mulți coloizi. În afară de efectul de absorbție intervine și vâscozitatea în capacitatea de reținere a bioxidului de carbon. Datorită acesteia, bulele de bioxid de carbon întâmpină o anumită rezistență la ridicarea lor din masa de bere și pot ieși abia după ce ajung la o anumită mărime. De aceea, sorturile de bere cu conținut ridicat de extract posedă o capacitate mai mare de legare a bioxidului de carbon.
Capacitatea de absorbție a bioxidului de carbon nu este determinată numai de presiunea din recipient, ci și de durata de acționare a aparatului de reglare a presiunii. De obicei se procedează la realizarea suprapresiunii în etapa de fermentare secundară intensivă. Cu cât se fermentează mai mult extract în perioada respectivă și temperatura berii este mai scăzută, cu atât capacitatea de legare a bioxidului de carbon este mai ridicată. Pentru berea destinată îmbutelierii la sticlă se preferă reglarea presiunii la 0,4-0,5 bar. Berea ambalată la butoi se livrează la o suprapresiune redusă, de obicei de 0,25 bar. Fermentația secundară la suprapresiuni prea ridicate nu este indicată, deoarece persistența spumei este mai slabă.
În decursul procesului de maturare are loc o limpezire naturală a berii. Efectul depinde de intensitatea fermentării secundare, de temperatura berii, de natura și mărimea particulelor în suspensie, de înălțimea stratului de bere cât și de durata de maturare. Desfășurarea procesului de fermentare secundară și maturare se urmărește prin determinarea periodică a gradului de fermentare, a temperaturii berii și a conținutului de bioxid de carbon. Spre sfârșitul perioadei de maturare se verifică, de asemenea, culoarea, limpezimea, pH-ul și alte însușiri organoleptice, în vederea unor eventuale corecturi.
3.2.9. Limpezirea și stabilizarea berii
Berea rezultată după maturare este tulbure și în consecință, puțin aspectuoasă. Dintre substanțele ce provoacă tulbureala se citează combinații proteice, polifenoli, rășini de hamei, celule de drojdii, iar uneori și de alte microorganisme. Pe lângă înrăutățirea aspectului, substanțele ce conferă tulbureală conduc la micșorarea stabilității berii. Stabilitatea berii, independent de faptul că berea este păstrată în tancuri de maturare sau îmbuteliată, este limitată. Pe măsura învechirii berii se pierde limpiditatea, chiar și după o filtrare, generându-se apariția de cantități crescute de sedimente, paralel cu îmbunătățirea însușirilor senzoriale.
Limpezirea berii poate fi realizată prin mijloace fizico-chimice, cât și prin hidroliză enzimatică. De cele mai multe ori, pentru a se ajunge la un grad de limpiditate și de stabilitate corespunzătoare cu cerințele pentru berea de consum sunt necesare mai multe tratamente. Predomină cele de sedimentare și de filtrare.
3.2.10. Pasteurizarea berii
Pasteurizarea berii este metoda cea mai utilizată pentru stabilizarea biologică a berii. Datorită faptului că berea are un pH scăzut ( 4,3 – 4,6 ), și microorganismele ce o pot afecta nu sporulează, pasteurizarea se poate realiza la un regim mai blând decât al altor produse alimentare. Pentru siguranța pasteurizării este suficientă o menținere a berii timp de 14 minute la temperatura de 60ºC. În practică însă, pentru a avea certitudinea atingerii regimului de temperatură în așa numitul „nucleu de frig” din sticla de bere se utilizează o durată de pasteurizare de 20 minute la 62ºC.
În practică se pot utiliza următoarele procedee de pasteurizare a berii :
Pasteurizarea berii în sticle, cu ajutorul pasteurizatoarelor tunel
Pentru reușita pasteurizării berii ambalate în sticle, este necesar ca temperatura apei de stropire să fie cu 5ºC mau mare ca cea de pasteurizare. Creșterea temperaturii până la temperatura de pasteurizare trebuie să se facă încet, cu 3ºC/minut, iar răcirea sticlelor cu bere pasteurizată cu 2ºC/minut, pentru a se evita spargerea sticlelor.Tot în vederea evitării spargerilor, spațiul liber din gâtul sticlei trebuie să fie de 5 % din volum.
Pasteurizarea berii în flux ( „flash pasteurizator” ) se face în instalații de pasteurizare cu pasteurizator cu plăci. Berea iese din pasteurizator cu temperatura de 4ºC și poate fi îmbuteliată fără probleme. Reușita pasteurizării în flux este condiționată de stabilizarea biologică a berii. Umplerea la cald a berii este o alternativă de stabilizare biologică a berii. Instalația conține în principiu un pasteurizator cu plăci în care berea este pasteurizată în flux la 68-75ºC. Berea iese caldă din pasteurizator și este îmbuteliată în sticlele care ies, de asemenea, calde ( 40ºC ) din mașina de spălat sticle, clătirea lor făcându-se cu apă caldă. Pentru a menține saturarea berii în bioxid de carbon la temperatura ridicată de îmbuteliere și pentru evitarea spumării sunt necesare presiuni de 8-10 bar. Variația temperaturii berii în acest proces este următoarea: în mașina de îmbuteliat 72ºC, în sticlă 68-70ºC, la capsulare 62-65ºC, la introducerea sticlei în ambalaj 50-55ºC. Procedeul are avantajul că necesită un spațiu mic și asigură o bună stabilitate biologică deoarece exclude reinfectările.
3.2.11. Îmbutelierea berii
Pentru a ajunge la locul de consum după limpezire și stabilizare, berea se îmbuteliază în cele mai multe cazuri. Indiferent de natura buteliilor, principiul îmbutelierii este același. Este necesară asigurarea unei contrapresiuni mai mari decât cea a bioxidului de carbon din bere, cât și a unei presiuni egale în butelie cu cea din recipientul (tancul) de stocare. Aceasta se asigură prin aplicarea principiului de îmbuteliere izobarometric și a constanței secțiunii conductelor de legătură între diversele utilaje. Pentru a preveni spumarea, temperatura berii în momentul îmbutelierii trebuie să rămână practic constantă, iar cea a buteliilor să nu difere mult de cea a berii.
Sub aspectul importanței îmbutelierii în decursul procesului tehnologic de fabricație a berii, trebuie arătat că această fază necesită numărul cel mai mare de forțe de muncă și de utilaje. Totodată această fază tehnologică constituie sursa cea mai mare de infecții și de oxidare a berii. În consecință, independent de tipul de butelie folosit, este necesară o curățire riguroasă și sterilizarea preliminară a recipientelor, precum și asigurarea unei igiene și pe cât posibil, a unei sterilități corespunzătoare la utilaje, conducte, armături și încăperi de lucru. Pentru ambalarea berii se folosesc, în special, butelii de sticlă, butoaie, cutii, precum și alte recipiente care permit o închidere etanșă și o protecție chimică corespunzătoare pentru bere, respectiv prevenirea influențării gustului, aromei și a celorlalte însușiri.
3.3. DEFECTELE DE GUST ALE BERII
Gustul berii este determinat de compoziția și concentrația mustului primitiv, de tipul de malț folosit, de doza și natura preparatelor de hamei, precum și de rasa de drojdie.
Independent de tipul de bere, o condiție importantă pe care trebuie să o îndeplinească gustul o reprezintă puritatea și constanța acestuia. Deseori se întâmplă ca gustul natural al berii să fie înrăutățit ca urmare a unor deficiențe atribuite materiilor prime, procesului tehnologic, contactului mustului sau al berii cu substanțe agresive, cât și unor cauze biologice.
Prin utilizarea de apă alcalină cu o alcalinitate remanentă ridicată apare un gust amar, neplăcut. Orzul cu spicele prea mari imprimă berii un gust de paie. Un hamei învechit, oxidat, provoacă apariția de gust neplăcut, uneori de fructuozitate străină berii. Malțul suprauscat, în special cel brun, generează formarea de gust de ceapă. Deficiențe ale procesului tehnologic pot conduce la apariția de gusturi de trub, de drojdie autolizată, de bere crudă, precum și de mirosuri străine. O sursă frecventă de înrăutățire a gustului berii o reprezintă procesul de îmbuteliere și de păstrare a produsului. La berea îmbuteliată la sticle predomină apariția gustului de oxidare. Datorită contactului cu cantități mărite de aer, crește amăreala neplăcută a berii. Cea mai frecventă apariție de gust străin datorită unor procese de natură biologică este cel perceput în urma autolizei drojdiei. În cazul eliminării insuficiente sau prea târzii a drojdiei, după fermentarea primară sau maturare, apare un proces de autoliză ce conferă berii un gust cu o nuanță tipică de fenol.
Defectele de gust datorită infecțiilor microbiene apar în special în următoarele situații:
în prezența unor drojdii sălbatice care conferă un gust astringent însoțit de tulburarea berii. Deși apariția este rară ea este greu de înlăturat, necesitând operațiuni minuțioase de curățire și dezinfecție a utilajelor de fermentare și îmbuteliere, inclusiv a conductelor și instalațiilor aferente. Pe lângă aceasta, drojdiile sălbatice cauzează apariția de sediment cu aspect de gelatină;
în prezența drojdiilor din culturi străine, în special de drojdii de panificație (Saccharomyces cerevisiae) la berea de fermentație inferioară, acestea provoacă apariția de gusturi străine de drojdii și tulbureli premature, în cazul fermentării insuficiente și a îmbutelierii cu acces mărit de aer;
infecția cu Pediococcus cerevisiae conferă berii un gust acid de diacetil, cu aromă de unt. Fenomenul apare în special la aerarea excesivă în decursul transvazări berii de la fermentarea primară la maturare, precum și a maturării de scurtă durată, care nu permite reducerea completă a diacetilului;
prezența de mucegaiuri datorată folosirii unui malț sau hamei mucegăit duce la apariția în berea finită a nuanței de mucegăit. Gustul închis, de pivniță este atribuit prezenței de acetoină în concentrații de peste 3 mg/l. El este provocat de speciile Dematius pullulans și Oospora lactis. În ultimul caz mucegăirea poate fi provocată și la umplerea butoaielor. La aceasta contribuie aerul din încăpere cât și mucegaiurile de pe pereți sau din butoaie;
la infecția cu bacterii lactice este generată apariția de acid lactic, acid acetic sau acid formic. Procesul este favorizat de temperaturi ridicate și de accesul mărit de aer. El este însoțit de apariția unei tulbureli sau de depuneri caracteristice.
CAPITOLUL 4
IMPLEMENTAREA SISTEMULUI MODERN AL CALITĂȚII – HACCP
4.1. INTRODUCERE
Conceptul „[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Point” (HACCP) a luat naștere la începutul anilor 1970 ca un sistem de asigurare a securității alimentare. Principiul de bază al conceptului nu era nou, dar introducerea lui a fost semnalată ca o schimbare de accent de la analiza produsului final la prevenirea prin puncte de control critice.
HACCP se bazează pe cercetare, căutare, că producțiile sunt responsabile în determinarea punctelor critice, pentru a asigura produse sigure. Acesta ajută producătorii să îmbunățească eficiența controlului prin asigurarea unei discipline, a unor proceduri de acces sistematic. De asemenea oferă inspectorilor oportunitatea de a obține o imagine completă și precisă a procesului tehnologic.
Conceptul HACCP a fost ulterior dezvoltat, mai precis în ultimii 15 ani; pe seama acestui subiect fiind mai multe articole publicate.
HACCP permite apropierea, în mod sistematic, în identificarea riscurilor și în evaluarea eventualelor incidente în timpul procesului tehnologic, distribuției și utilizării produsului; definește remedii pentru a le preîntâmpina. Rezultatul planului HACCP poate fi integrat ca o garanție a calității și siguranței. Aceasta este forma cea mai simplă. HACCP conține următoarele elemente sau principii:
– identificarea riscurilor și evaluarea lor; probabilitatea apariției lor (analiza hazard);
– determinarea punctelor critice de control necesare în controlarea riscurilor identificate;
– specificația limitelor critice care asigură că o operație este sub control la un punct critic de control particular;
– stabilirea și implementarea monitorizării sistemelor;
– execuția acțiunilor corective când limitele nu sunt întâlnite;
– verificarea sistemului;
– păstrarea înregistrărilor.
În contextul HACCP termenul de risc se referă la orice agent, factor care poate fi sau nu în afara condițiilor impuse și neacceptat, încadrat ca și risc cu efect nefavorabil sănătății.
În mod specific, riscurile sunt sau pot fi cauzate de oricare din următoarele:
– prezența contaminanților biologici, chimici și fizici în materiile prime sau în produsele finite și semifabricate;
– prezența microorganismelor sau posibilitatea înmulțirii lor; posibilitatea generării de compuși chimici (ex. nitrozamina) în semifabricate sau produse pe linia de producție;
– (re)contaminarea semifabricatelor sau produselor finite cu microorganisme, substanțe sau materiale străine.
[NUME_REDACTAT] sunt procedurile folosite în identificarea potențialelor riscuri și condiții, conducând la prezența lor în produs. Acestea le evaluează gravitatea și frecvența pentru a determina care sunt mai importante pentru siguranță. Când principalele riscuri sunt identificate se stabilesc măsurile pentru controlul lor.
Un punct critic de control (CCP) poate fi materia primă, locul, aplicarea, procedura, formularea sau procesul care remediază sau este aplicat perntru a preveni sau minimiza riscul.
Chiar dacă aplicația „Practica unei bune producții” (GMP) ar trebui să asigure calitatea produselor obținute prin menținerea mai multor puncte sub control, anumite aspecte de GMP sunt esențiale pentru industria alimentară, mai precis semnalarea punctelor „critice” de control în afara standardului (CCPS). În mod clar, când un punct din procesarea alimentului sau un potențial risc de pe linia de producție are cea mai mare probabilitate de a se ivi sunt necesare măsuri de control: punctul numit CCP (punct critic de control).
Monitorizarea verifică eficacitatea controlului la un punct critic de control (CCP). Aceasta implică, în mod sistematic observarea, măsurarea, înregistrarea și evaluarea controlului.
Limitele critice sunt valori ale caracteristicilor fizice, chimice sau biologice care marchează linia între acceptat și neacceptat. Aceste limite de control indică când situațiile acceptate (în control) devin neacceptate (în afara controlului) cu respectarea securității produsului final.
Verificarea este evaluată prin eficacitatea totală a sistemului.
Păstrarea înregistrării asigură că informația rezultată și implementarea rezultatelor planului HACCP este disponibilă pentru validare, verificare, bilanț, control sau alte obiective.
4.2. AVANTAJELE HACCP
Tehnologii diverse dezvoltă multiple stagii de control de la materia primă până la achiziția de către consumator a produsului finit. HACCP, o dată implementat identifică și controlează factorii care afectează direct siguranța produsului. Acesta permite producătorului să valorifice resursele tehnice în mod eficient.
Identificarea și monitorizarea punctelor critice în afara controlului (CCPS) este cea mai sigură metodă de a asigura un produs, decât tradiționala inspecție la sfârșitul obținerii produsului.
Consemnările și documentarea furnizează evidența clară a „tuturor precauțiilor” care au fost luate în prevenirea eventualelor probleme, evidență care poate fi necesară într-un caz legal.
Metoda HACCP nu va funcționa dacă nu vor fi excluse toate problemele legate de securitate, dar va furniza informația care poate fi folosită pentru a determina cât de bine sunt eliminate riscurile. Este important ca informația să se utilizeze corect. Mai mult decât atât, HACCP poate îmbunătății relația dintre producători și inspectori. În trecut conflictele erau destul de dese, dincolo de situațiile obișnuite, care le distrăgeau atenția de la cele importante. Dacă procedurile de control ar urma reguli clar stabilite, inspectorii ar avea mai mare încredere în producători. În plus, utilitatea informației colectate complet din proces ușurează în mare măsură sarcinile inspectorilor, asigurându-le o imagine completă și corectă a întregului proces, dintr-o singură inspecție. Guvernele acceptă luarea de către producători a întregii responsabilități, pentru că aceștia din urmă pot înțelege de ce și cum trebuie făcute controalele. Acest lucru a fost recunoscut de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT], iar principiile aplicării consecvente a HACCP-ului este recomandată de Codex și obligatorie în țările [NUME_REDACTAT].
4.3. CUM SĂ INTERPRETĂM HACCP
Începutul oricărui studiu HACCP este colectarea și evaluarea de date în ceea ce privește materia primă, rețeta de produs, procesul tehnologic, depozitarea, distribuția, vânzările, pregătirea și condițiile folosite. Aceste lucruri sunt importante pentru fiecare studiu HACCP, chiar dacă se execută într-o întreprindere mică sau mijlocie. În mare, în companiile complicate și foarte sofisticate este nevoie de o echipă multidisciplinară care să asigure că evaluările sunt făcute imparțial. Fiecare membru ar trebui instruit în HACCP și să aibă ample cunoștințe despre proces/produs. De obicei o echipă este formată dintr-un manager sau supervizor responsabil cu procesul tehnologic, un inginer, un manager care asigură calitatea, microbiolog. Această echipă va trebui să formeze un adevărat nucleu, iar alți experți pot fi și ei consultați. De obicei este numit un lider al echipei care conduce discuțiile și un secretar care le va înregistra.
Echipa trebuie să treacă în revistă toate activitățile care sunt descrise mai jos și care alcătuiesc cele 7 „principii” ale sistemului HACCP, definite de [NUME_REDACTAT].
4.3.1. Identificarea riscurilor și măsuri de control
Scopul acestei activități, incluzând și tipurile de microorganisme, este de a identifica materialele străine și chimice. Echipa trebuie să inspecteze caracteristicile produsului.
Domeniile importante sunt considerate următoarele:
– formularea: materiile prime și ingredientele care sunt folosite; parametrii care pot influența stabilitatea și siguranța produsului;
– procesarea: parametrii și condițiile care pot afecta sau crea riscuri;
– îmbutelierea (ambalarea): protecția împotriva contaminării cu chimicale sau (re)contaminarea (și creșterea) microorganismelor (permeabilitate, integritate, protecția produsului sunt afectate);
– depozitarea: timpul și condițiile de temperatură; manipularea în centrele de distribuție;
– obiceiurile consumatorilor: folosit ca atare sau pregătit(preparat)
– segmentul căreia i se adresează: copii, adulți, bătrâni, oameni bolnavi.
Toți acești factori pot fi luați în seamă pentru a determina probabilitatea întâmplării și severitatea eventualelor riscuri.
Fiecare studiu ar trebui să examineze microorganismele specifice, contaminanții chimici și fizici care pot afecta produsul sau grupul de produse. În acest caz se pot defini precis pentru fiecare risc controalele stabilite.
De exemplu: scopul a trei studii diferite pot fi:
– Listeria și Salmonella (patogeni) ca potențiale riscuri în brânză;
– pesticide ca și contaminanți în materiile prime și mediu;
– materiale străine în produse finite.
4.3.2. Întocmirea unei diagrame de funcționare
Următorul pas este întocmirea unei diagrame a procesului care poate servi ca și ghid studiului. Diagrama ar trebui să descrie materiile prime și toți pașii de procesare și ambalare. Ar trebui să includă informații (date) despre analiza riscurilor microbiologice, chimice și fizice, de exemplu informația posibilei contaminări cu chimicale și substanțe străine, microorganisme și toxinele lor, rata de supreviețuire și creșterea lor. Informațiile sunt necesare din tot procesul, timp și temperatură, aciditate (pH), activitatea apei (aw), condițiile de igienă, caracteristicile echipamentelor, condițiile de depozitare și instrucțiunule de folosire de către consumator. Echipa ar trebui să confirme diagrama prin examinare din toate punctele de vedere și stagii ale procesului.
4.3.3. Determinarea riscurilor
A identifica riscuri, printr-un număr de întrebări, ca cele din fig.1,se pot obține răspunsuri pentru fiecare risc care s-ar putea ivi pentru fiecare fază a procesului tehnologic. Una dintre primele întrebări puse ar putea fi: Este posibil ca potențialul risc să existe în materia primă? Dacă răspunsul este nu, acest posibil risc nu interesează (este indicat cu „no hazard”). Acesta este de asemenea cazul când riscul urmărit nu este probabil pe linie sau în mediul său. Dacă totuși există, iar produsul nu va fi contaminat, mai departe nu va fi nevoie de atenție. Oricum, dacă este posibilă contaminarea, întrebările următoare vor fi puse pe fiecare fază a procesului.
Riscurile pot fi controlate în mai multe moduri. Microorganismele pot fi distruse prin încălzire sau creșterea lor prin păstrarea de temperaturi mari sau mici; umidități scăzute. Separarea strictă a materiei prime și cea procesată poate preveni sau limita recontaminarea.
Determinarea riscului
Întrebările de mai jos se pot da răspunsuri pentru fiecare risc, pe fiecare fază tehnologică.
* Nu e risc ca să fie controlat la această fază.
** Reducerea în această fază devine un CCP.
Determinarea punctelor critice de control
Odată identificate riscurile și metodele de control, echipa trebuie să determine punctele critice de control (CCPs). Echipa ar trebui să examineze întregul proces și să pună întrebări pentru fiecare risc identificat, pe fiecare fază.
Întrebărilor de mai jos se poate răspunde pentru fiecare material folosit?
Q1: Este probabil ca materia primă să aibă riscuri la niveluri neacceptate?
[NUME_REDACTAT]
Nu este CCP
Q2: Se va putea elimina sau reduce riscul la un nivel acceptat prin procesare, incluzând și consumatorul?
[NUME_REDACTAT]
Nu este CCP
Materia primă trebuie privită
ca un punct critic de control.
Întrebări puse pe fiecare fază
Q3: Este esențială formula/compoziția sau structura produsului intermediar/final pentru prevenirea riscurilor la niveluri neacceptate?
[NUME_REDACTAT]
Nu este CCP
Formula/compoziția sau structura
este un punct critic de control
Q4: Este posibil ca în această fază riscul să fie introdus sau extins la un nivel neacceptat?
[NUME_REDACTAT]
Nu este CCP
Q5: Vom trece la următoarele faze de procesare, incluzând și așteptările consumatorului, prin garantarea mutării riscului sau reducerii acestuia la un nivel neacceptat?
[NUME_REDACTAT]
Nu este CCP
Q6: Se poate ca procesul să elimine sau să reducă riscul la un nivel acceptat?
[NUME_REDACTAT]
Nu este CCP
Această fază a procesului trebuie privită ca punct critic de control
Pe fiecare fază, echipa HACCP trebuie să aprecieze posibilele consecințe ale deviației de la „normal”; dacă o asemenea consecință poate fi neacceptată cu implicare directă asupra siguranței produsului și probanilitatea ca ea să se întâmple. Mai departe echipa trebuie să vadă dacă faza respectivă este critică și ce se va întâmpla cu produsul.
O strângere mare de informații poate conduce la luarea de decizii (tabel 1). Dacă analiza sugerează că nu este posibil controlul riscului la o anumită fază și că riscul nu va fi redus la nivel acceptat, procesul (sau produsul) va trebui modificat pentru a elimina acest punct.
4.3.4. Tipuri de date tehnice privind studiul HACCP
a) Date epidemiologice ale patogenilor, toxinelor și chimicalelor
– incidența îmbolnăvirii
– rezultate ale studiilor și programelor
– siguranța produsului din punct de vedere microbiologic și limitele maxime reziduale
b) Siguranța produsului
– prezența riscurilor microbiologice și chimice în materie primă
– rata de înmulțire a microbilor în produs
– rata de scădere a microbilor periculoși sub pragul condițiilor de procesare
– soarta substanțelor chimice și toxinelor în timpul procesării, păstrării, distribuției și utilizării.
c) Materia primă, intermediară și produsul final
– formula
– aciditatea
– activitatea apei (aw)
– materiale de ambalare
– structura produsului
– condițiile de procesdare
– condiții de stocare și distribuție
– termenul de valabilitate
– instrucțiunule de utilizare
d) Procesare
– numărul și succesiunea fazelor întregului proces, inclusiv stocarea
– raportul timp/temperatură
– reciclarea subproduselor de fabricație
– condiții de curgere
– prezența spațiilor de vid în echipamentul de procesare
– eficiența spălării și dezinfectării.
4.3.5. Stabilirea sistemului de monitorizare
Un sistem de monitorizare trebuie astfel stabilit încât să asigure că fiecare CCP este sub control, și că limitele critice sau valorile țintă sunt atinși. Monitorizarea metodelor ar trebui făcută rapid ca să fie eficace. Sunt preferate metodele fizice și chimice, chiar pentru rezultatele micribiologice, deoarece acestea presupun timp. Ideal ar fi ca ele să permită modificării înainte de a deveni neacceptabile.
4.3.6. Stabilirea acțiunilor corective
Când ținta propusă nu este atinsă și o situație este în afara controlului trebuie rectificată imediat. Astfel de acțiuni sunt planificate și descrise în timpul studiului HACCP. De exemplu, un CCP poate fi nivelul de clor din apa răcită; o concentrație mai mică de 1 ppm ar trebui să ducă la o corecție imediată. Dacă acesta este absent, nu se va trece mai departe până când următoarea examinare va demonstra că produsul este sigur. Odată identificată cauza problemei, acțiunile corective vor fi luate pentru a preveni să nu se mai întâmple.
Monitorizarea informațiilor va trebui făcută în mod sistematic pentru a identifica punctele unde controalele ar trebui îmbunătățite sau dacă sunt necesare alte modificări.
4.3.7. Verificarea sistemului
Păstrarea rapoartelor
Acest lucru este un element esențial al HACCP. Acesta asigură că informațiile obținute în timpul derulării, modificării sau operării sistemului va fi accesibilă rapid oricărei persoane implicate. În proces ca de altfel și auditorilor din afară. De asemenea asigură continuitatea sistemului pe termen lung. Rapoartele ar trebui să includă explicații despre cum au fost definite CCPs; descrierea procedurilor de control și modificările sistemului; informații despre monitorizare și verificare; o filă cu deviațiile de la procedura normală.
4.3.8.Controlul calității pe flux a berii conform planului HACCP
Tehnologia fabricării berii a fost prezentată în capitolul 3, în continuare este prezentată schema tehnologică de obținere a berii ( în figura 4.1.), controlul calității berii conform planului HACCP este redat în tabelul 4.2.
Tabelul 4.1. Descrierea produsului
Recepție malț P.C.C. 1
↓
Măcinare
↓
Apă→ Plămădire la 42°C
↓
Zaharificare la 63°C
↓
Ape de epuizare→ Filtrare must →Borhot
↓
Hamei→ Fierbere P.C.C. 2
↓
Răcire la 6,5°C P.C.C. 3
↓
Drojdie→ Fermentație primară
↓
Maturare la 2-3°C
↓
Filtrare bere la 1°C
↓
Imbuteliere P.C.C. 4
↓
Capsulare
↓
Pasteurizare la 62ºC, 20 min. P.C.C. 5
↓
Depozitare la 4-5ºC
Figura 4.1.
Schema tehnologică de obținere a berii și identificarea punctelor critice de control
Tabelul 4.2.
CONTROLUL CALITĂȚII BERII CONFORM PLANULUI HACCP ȘI STABILIREA PUNCTELOR CRITICE DE CONTROL.
CAPITOLUL 5
IGIENIZAREA ÎNTRPRINDERILOR DE PRODUCERE A BERII
Pentru a obține o bere de calitate este necesar să se folosească materii prime de calitate superioară , să se respecte parametrii tehnologici și normele de igienă pe parcursul întregului proces tehnologic.
Nerespectarea normelor de igienă, pe parcursul întregului proces tehnologic de fabricare a berii duce la apariția de posibilități multiple de reducere a calități și a indicatorilor tehnico-economici. Acestea se explică prin existența condițiilor favorabile dezvoltării microorganismelor. Dintre câteva asemenea situații menționăm :
la depozitarea orzului, un aspect deloc neglijabil îl reprezintă și combaterea rozătoarelor și a artropodelor (gărgărițe, moli etc.) depreciatoare, care produc atât pierderi de materie primă, cât și contaminări ale produsului finit;
în timpul procesului de înmuiere a boabelor, umiditatea orzului crește până la 42-46%. În această fază, pentru a preîntâmpina dezvoltarea microorganismelor, orzul va fi dezinfectat prin adaos în apa de înmuiere a laptelui de var (100 Kg var stins/ m3 apă ) sau a altor dezinfectante (sodă caustică 0,35 Kg/m3 apă, sodă calcinată 1,6 Kg/m3 apă, formol 1 L/ t orz );
hameiul, adăugat în timpul procesului de fierbere a mustului, este expus atât degradării microbiene cât și celei provocate de atacul unor dăunători. Dezvoltarea microorganismelor duce la alterarea uleiului, trecerea substanțelor amare în rășini, transformarea tananților în flobafene și apariția unui miros de brânză. Pentru a preveni acestea, baloturile de hamei uscat se depozitează în spații răcite și uscate. Se poate practica și impregnarea acestuia cu gaz inert sau sulfitarea;
în secția de fierbere, moara de măcinare umedă, datorită umidității crescute și temperaturii în jur de 40ºC ( condiții favorabile dezvoltării microorganismelor de pe suprafața malțului ), constituie punct critic al dezvoltării microorganismelor. În timpul celor 30 de minute, cât durează acest proces, dacă nu sunt riguros respectate condițiile de igienă, se pot realiza dezvoltări explozive ale microflorei epifite a malțului;
după fierberea mustului de bere, în perioada răcirii la temperaturi sub 40ºC și până la îmbuteliere, nerespectarea condițiilor de igienă a utilajelor, spațiilor și a mediului ambiant duce, de asemenea, la dezvoltări de microorganisme nedorite. Dintre aceste microorganisme amintim în special bacteriile lactice : Pediococcus cerevisiae care conferă berii gust acru, Achromobacter anaerobicum, Pediococcus damnozus și Pediococcus perniciosus; și unele drojdii sălbatice care duc la înrăutățirea gustului berii.
Pentru a preveni contaminarea cu microorganisme nedorite, atât utilajele, conductele și armăturile implicate în procesul tehnologic, cât și spațiile vor fi igienizate prin curățire, spălare, dezinfecție și clătire.
Curățirea se realizează cu perii, rașchete, răzuitoare și jeturi de apă sub presiune. Pentru curățirea și spălarea grătarelor de la instalațiile de germinare cu casete și a tancurilor metalice folosite la fermentarea secundară a berii, se utilizează instalații cu jet de apă la presiune de până la 50 kg/cm2. Agenții chimici de spălare sunt reprezentați de soda calcinată, soda caustică, fosfatul trisodic și de unii detergenți admiși a fi folosiți în industria alimentară. Urmează dezinfecția cu soluții dezinfectante de formaldehidă 2% sau compuși de clor fierbinți și apoi clătirea abundentă cu apă potabilă până la îndepărtarea urmelor tuturor substanțelor utilizate.
Pe parcursul derulării procesului de răcire și fermentare, după fiecare șarjă, utilajele vor fi supuse curățirii, spălării, dezinfecției și clătirii finale.
În vederea prevenirii contaminării microbiene a utilajelor, armăturilor și a spațiilor din fabricile de bere se recomandă, din punct de vedere igienic, următoarele măsuri :
la moara de măcinare umedă; la cazanele de plămădire-zaharificare filtrare, fierbere cu hamei și fierbere cu cereale malțificate; la rezervoarele intermediare, separatoarele de hamei și ciocanele pentru eliminarea trubului fierbinte și la răcitoarele cu plăci, după fiecare șarjă, vor fi spălate cu jet de apă, apoi cu perie de sârmă și cu soluție de sodă caustică 2%, urmată de clătire. Săptămânal, vor fi aplicate, după curățirea și spălarea preliminară, dezinfecția și clătirea finală. Pentru aprecierea stării de igienă, de pe suprafețele interioare, valțuri, bazine, armături de ieșire a mustului se vor lua probe de sanitație;
conductele și armăturile din circuitul de răcire al mustului, linul de fermentare primară și tancurile de fermentare secundară, după fiecare șarjă, se vor spăla mecanic cu un jet de apă, se vor dezinfecta și clăti. Înainte de fiecare folosire se vor controla integritatea și starea de igienă a armăturilor, a suprafeței interioare a linului și a racordurilor de golire prin probe de sanitație;
vanele de drojdie se vor igieniza prin curățire și spălare mecanică cu jet de apă și perie, urmate de dezinfecție, clătire, menținere în soluție dezinfectantă, între două folosiri, și clătire din nou;
la mașinile de spălat sticle, după 2-3 zile de funcționare, se vor goli bazinele, care vor fi spălate cu apă sub formă de jet și cu peria, urmată de clătire. Părțile componente active vor fi spălate cu fosfat trisodic cel puțin o dată pe săptămână;
mașinile de îmbuteliat vor fi clătite cu apă înainte de utilizare și umplute cu soluție dezinfectantă în caz de neutralizare.
În fabricile moderne, igienizarea utilajelor se realizează cu ajutorul unor mașini automate în circuit închis și contracurent față de fluxul tehnologic normal, fără demontarea utilajului. După operațiile de spălare cu apă urmează spălarea cu soluții de sodă caustică și detergenți, spălare cu apă fierbinte, dezinfecție și clătire, programate automat, nedepășind 30 de minute.
O atenție deosebită se va acorda protecției linurilor și tancurilor metalice. Se vor utiliza numai materiale admise de legislația sanitară, fiind interzise rășinile epoxidice, clor-cauciucul și în general masele bituminoase care folosesc plastifianți sau adjuvanți nealimentari.
Recipientele și utilajele din aluminiu vor fi curățate și dezinfectate numai cu soluție de acid azotic și formaldehidă, fiind interzise soda caustică și hipocloritul de sodiu. Pentru a nu imprima berii gust străin, clătirea cu apă va urmări îndepărtarea completă a urmelor de soluție chimică de spălare sau dezinfecție.
Igienizarea spațiilor va urmări curățirea și spălarea pereților; văruirea periodică a tavanelor cu lapte de var în care s-au introdus substanțe antifungice; curățirea și spălarea, la sfârșitul programului de lucru a pardoselilor, care vor fi supuse, o dată la 3 zile și dezinfecției.
CAPITOLUL 6
PARTEA EXPERIMENTALĂ
DETERMINAREA PREZENȚEI ȘI VARIAȚIEI CONȚINUTULUI ÎN UNELE OLIGOELEMENTE ÎN BERE
6.1. DETERMINAREA POTASIULUI ȘI A SODIULUI PRIN FOTOMETRIE ÎN FLACĂRĂ
Principiul metodei; noțiuni generale de flamfotometrie de emisie
Potasiul,sodiul ca și alte elemente, la excitarea în flacără, emit radiații de lungimi de undă caracteristice, a căror intensitate este proporțională cu concentrația lor. Soluția care conține K respectiv Na este pulverizată într-o flacără cu temperatură relativ joasă, unde particulele solide din aerosoli sunt disociate termic până la nivel de atomi neutrii. O parte din aceștia sunt excitați de temperatura flăcării la nivele de energie superioară. Când atomii de K și Na excitați revin la starea energetică inițială emit radiații de lungimi de undă caracteristice. Intensitatea radiației de emisie crește cu creșterea concentrației K respectiv Na, fenomen care stă la baza dozării K și Na prin fotometrie în flacără.
În flamfotometria de emisie se pot folosi următoarele metode de lucru:
– metoda seriilor de etaloane
– metoda adausurilor
a) metoda seriilor de etaloane
Este asemănătoare cu metoda etaloanelor utilizată în metodele spectrofotometrice.
Se prepară un set de soluție etalon cu concentrații crescătoare, aflate însă în domeniul de detecție al aparaturii, care se pulverizează în flacăra aparatului. Intensitatea flăcării transformată într-un semnal electric prin intermediul aparaturii adecvate se notează, reprezentându-se grafic în funcție de concentrația probelor (figura 6.1.):
intensitatea
flăcării
concentrație
Figura 6.1. Curba de etalonare în flamfotometrie.
Pe baza curbei de etalonare obținute se face interpretarea concentrației probelor necunoscute.
Soluțiile etalon se prepară dintr-o substanță standard primară a elementului de determinat cu sau fără adaus de alte substanțe pentru eliminarea interferențelor, în funcție de compoziția soluției de analizat.
b) metoda adausurilor
Se utilizează îndeosebi pentru urmărirea preciziei determinărilor. Metoda constă în adăugarea în soluția de analizat a unei cantități cunoscute din elementul de determinat (etalon intern). Se pot astfel determina diferențe foarte mici de 1-2 ppm la Na, K și 3-4 ppm la Ca.
Deși teoretic se pot determina o mare serie de elemente, fotometria de flacără se aplică îndeosebi la dozarea metalelor alcaline și alcalinopământoase din apele naturale, ape de irigație, sucuri vegetale și animale, din sol, etc.
Tehnica se poate folosi și la soluții neapoase, de exemplu Li, Ca, Ba, Sr din produsele petroliere, pentru diluare folosindu-se un amestec de volume egale de benzen și alcool izopropilic sau alți solvenți organici miscibili cu soluțiile de analizat.
Modul de lucru la determinarea K și Na :
Mineralizarea
1±0,0002 g material vegetal fin mărunțit se mineralizează pe cale umedă sau prin calcinare după procedeele descrise anterior, reziduul mineral obținut se solubilizează în HCl 0,5n și se aduce la balon cotat de 25 ml cu același reactiv, dacă se urmărește și dozarea unor microelemente sau de 100 ml (dacă se urmărește numai dozarea macroelementelor).
Dozarea K și [NUME_REDACTAT] K și Na se face într-o cotă parte din această soluție, diluată corespunzător, pentru încadrarea în domeniul optim de lucru al aparatului (5-50 micrograme K/ml). Dacă reziduul corespunzător la 1g material vegetal este solubilizat în 25 ml HCl 0,5 n este adecvată în general o diluție de 1 la 25 (1 ml extract diluat la 25 ml). Se poate lucra cu o cotă parte de 2 ml care se diluează în balon cotat, cu apă distilată la 50 ml. Dacă reziduul corespunzător la 1 g material vegetal s-a solubilizat în 100 ml HCl 0,5n este în general adecvată diluarea a 5 ml extract la 25 ml. Se poate lucra în acest caz cu o cotă parte de 10 ml care se diluează, în balon cotat la 50 ml.
Dacă probele diluate nu se încadrează în domeniul de concentrații al soluțiilor etalon de lucru se fac diluțiile corespunzătoare, ținându-se seama de aciditatea rezultată pentru a crea în etaloanele de lucru aceeași aciditate ca în probe.
Probele astfel pregătite pentru dozarea K pot fi folosite și la dozarea Mg prin spectrofotometrie de absorbție atomică precum și la dozarea Ca prin fotometrie în flacără.
Dozarea K și Na la fotometrul cu flacără (figura 6.2.) se efectuează conform instrucțiunilor de lucru specifice tipului de aparat folosit. În principiu, sunt cuprinse următoarele faze de lucru:
– se conectează aparatul la rețea și se lasă deschis un timp suficient pentru ca partea electronică să intre în regim de lucru;
– se face admisia în aparat a aerului, apoi a gazului combustibil la presiunile prestabilite și se aprinde flacăra;
– se pulverizează o soluție etalon ce conține mediu de K timp de 10-15
minute pentru excitarea fotocelulei (detectorului);
– se pulverizează setul de soluții etalon de lucru și se notează indicațiile instrumentului de măsură. Se reglează astfel sensibilitatea aparatului încât indicațiile instrumentului de măsură să fie stabile, să existe diferențe suficient de mari între deviațiile produse de etaloanele de lucru și să poată să cuprindă deviațiile produse de etaloanele de lucru și să poată să cuprindă întreaga gamă de etaloane necesară dozării probelor;
– se pulverizează apoi probele de analizat luându-se precauția menținerii aparatului în aceleași condiții de lucru ca la pulverizarea etaloanelor. Pentru aceasta se mențin riguros presiunile aerului și gazului combustibil. Controlul se face prin pulverizare, după 5-6 probe, a unor soluții etalon de concentrație medie, indicațiile instrumentului de măsură necesitând să fie reglate la aceeași valoare ca la determinarea pentru curba de etalonare;
– se construiește curba de etalonare, reprezentând pe abscisă micrograme K/mL iar pe ordonată indicațiile instrumentului de măsură;
-din curba de etalonare se calculează concentrațiile probelor în micrograme K/mL.
Aparatură și materiale
fotometru cu flacără cu echipament corespunzător pentru dozarea K (766,5 nm) și Na prezentat în figura 6.2.
surse de aer comprimat și de propan sau amestec de propan-butan;
balanță analitică;
baloane cotate de 50, 100, 1000 mL;
pipete gradate 1, 2, 5 mL;
pipete cu bulă 1, 2 mL.
Reactivi
soluție etalon de bază care conține 1 mg K/mL. Se încălzește timp de 2 ore la 4500C o cantitate de 5 g KCl p.a. După răcire în exicator, se cântărește exact la balanța analitică 1,9069 g KCl p.a., care se dizolvă în apă distilată și se aduce la 1 l într-un balon cotat. Soluția se păstrează într-un vas perfect închis, dacă este posibil la rece. Înainte de întrebuințare se lasă să ia temperatura camerei și se agită bine. Se folosește numai soluția perfect limpede, fără urme de ciuperci.
soluția etalon de lucru, care conține între 5 și 60 micrograme K/mL. Se pipetează câte 0,5; 1; 1,5; 5 ml din soluția etalon de bază în baloane cotate de 100 ml. Se adaugă HCl 0,5n în cantități corespunzătoare pentru asigurarea unei acidităși egale cu a probelor diluate. De exemplu dacă s-a folosit pentru probe o cotă parte de 2 ml din mineralizatul solubilizat în HCl 0,5n și s-a adus la balon cotat de 50 ml, la etaloane se adaugă 4 ml HCl 0,5n la 100 ml. Se aduce la semn cu apă distilată. Se pot păstra în vase închise etanș da preferință la rece pentru a împiedica dezvoltarea ciupercilor.Înainte de întrebuințare se lasă să ia temperatura camerei și se agită bine.
acid clorhidric 0,5n.
Calcularea și exprimarea rezultatelor
Rezultatele obținute la dozarea K din materialul vegetal se exprimă în procente din substanța uscată:
K % = =
unde:
C = concentrația în micrograme K/ml găsită pe curba de etalonare;
V = volumul soluției diluate folosită la dozare, în ml;
r = raportul de diluție folosit;
m = cantitatea de material vegetal folosit la mineralizare, în grame.
Figura 6.2.
Schema de principiu a spectrofotome-
trului cu flacără
(flamfotometru)
6.2. IMPORTANȚA SODIULUI ȘI POTASIULUI PENTRU ORGANISMUL UMAN
[NUME_REDACTAT] organism sodiul este distribuit, predilect, în compartimentul extracelular, se poate conchide că are câteva roluri esențiale : reglarea presiunii osmotice a lichidelor biologice; reglarea echilibrului acido-bazic; în fenomenele de polarizare ale membranelor celulare; creșterea excitabilității neuro-musculare; influențarea secrețiilor salivară, gastrică și intestinală, mărirea peristaltismului intestinal, influențarea rezorbției tubulare a apei și retenția acesteia în organism etc.
În organismul uman adult cuantumul sodiului este de cca 90 g, evident cu cea mai largă distribuție în mediul extracelular. Se estimează că cca 90 % din sodiu se află sub formă de clorură de sodiu, restul sub formă de bicarbonat de sodiu, lactat de sodiu, proteinat de sodiu, etc. Concentrația sodiului în sânge, numită natremie, la om, este 135-145 mM/L (exprimată în unități S.I.).
Sub raportul distribuției în țesuturi se estimează că cca 25% din sodiu se află în oase sub formă de săruri, iar restul de 75% în celule și lichide biologice, fiind antrenat în permanență în procesele fiziologice specifice metabolismului hidro-electrolitic.
Sodiul este introdus în organism prin alimente, în cea mai mare parte sub formă de clorură de sodiu. Alimentele de origine animală au un conținut de sodiu mai ridicat decât alimentele de origine vegetală.
Deficitul de sodiu. Poate să apară în cazul perturbării mecanismelor homeostazice, situație în care se poate remarca o imbalanță sodică negativă. Carența de sodiu se poate datora unui aport alimentar insuficient, pierderilor gastro-intestinale; administrarea prelungită de diuretice, numite mai riguros „saluretice”; acidoză, etc.
Excesul de sodiu. Este cauzat de perturbarea mecanismelor homeostatice care nu mai pot asigura reglarea balanței sodice, producându-se o „imbalanță sodică pozitivă”. Remarcabil este faptul că excesul de sodiu în compartimentul extracelular poate să apară atât în hiponatremie cât și în hipernatremie. În cazul hiponatremiei excesul de sodiu este receptat prin creșterea concentrației acestuia în lichidele extracelulare, manifestându-se prin edeme, iar în cazul hipernatremiei este evidențiat prin aportul excesiv de sare.
Necesarul de sodiu.Datele cuantificate asupra necesarului nu beneficiază de unanima recunoaștere a nutriționiștilor. Se estimează însă că în cazul unei alimentații normale aportul sodic este de 2,4-3,6 g/zi. La acesta se mai adaugă utilizarea sării de bucătărie, al cărui cuantum este de 1,5-2,4 g/zi.
[NUME_REDACTAT] sau kaliul este un element cu distribuție tipic intracelulară, considerându-se că cca 98 % din potasiu se află în interiorul celulelor, iar 2 % în exteriorul acestora. Se estimează că potasiul în sânge este de 3,5-4,5 mEq/L, iar în celule 150-160mEq/L.
Distribuția tisulară a potasiului este dependentă de activitatea biologică a țesuturilor, un cuantum mai redus existând în țesuturile de susținere. Se menționează că raportul K/Na are valoarea 6,3 în hematii; 3,3 în ficat; 2,65 în mușchi; 1,96 în telencefal. În lichidele extracelulare raportul K/Na este mai redus, fiind chiar subunitar, spre exemplu: în sucul gastric 0,19; în sucul intestinal 0,14; în bilă 0,13; în plasmă 0,06.
Potasiul are roluri fiziologice multiple : asigură osmolaritatea mediului intracelular; crește excitabilitatea neuro-musculară, în acest sens având efecte antagonice în raport cu Ca; este important în menținerea automatismului cardiac; intervine în procesele de digestie, regăsindu-se în conținutul sucului pancreatic și a sucului intestinal; are efecte diuretice prin acțiunea fizico-chimică asupra complexelor glico-proteice tisulare, favorizând eliminarea apei și a clorurii de sodiu; intervine în metabolismul glucidic, în acest sens constatându-se că în procesul de glicogeneză se produce un tranzit al potasiului din spațiul extracelular în spațiul intracelular deosebit de activ în ficat și mușchi – se apreciază că sinteza a 1 g de glicogen implică încorporarea în țesut a 0,36 mEq potasiu; participă la procese de transfosforilare intervenind astfel, indirect, în procesele de energogeneză; influențează sinteza și activitatea unor enzime, sinteza unor hormoni.
Deficitul de potasiu. Are la origine cauze diverse, ex.: aportul redus întâlnit în inaniție, alcoolism, anorexie; alimentație parenterală cu soluții perfuzabile fără potasiu; eliminarea excesivă de potasiu pe cale digestivă cauzată de vomismente, aspirație gastrică prelungită, sindrom de malabsorbție, enterocolite etc; eliminarea excesivă renală în cazul administrării prelungite de diuretice, reluarea diurezei după insuficiență renală acută; hiperfuncția corticosuprarenală; stării postoperatorii.
Excesul de potasiu. Stările caracterizate prin exces de potasiu – hiperpotasemia pot fi cauzate de : aport excesiv de potasiu prin utilizarea sărurilor de potasiu administrate per oral sau intravenos; transfuzii cu sânge conservat. De asemenea poate să apară în anumite stări patologice.
Necesarul de potasiu. Se estimează că necesarul de potasiu este de 2-4 g/zi. Aceste valori sunt în general depășite în cazul unei alimentații obișnuite bazate pe produse vegetale și animale.
Surse nutriționale. Potasiul în nutriție provine predilect din produse cerealiere, carne și produse de carne, pește, produse lactate.
6.3. DETERMINAREA Na-lui și K-lui DIN BERE
Sodiul și potasiul s-au determinat din câteva tipuri de bere blondă (tabelul 6.1.), îmbuteliate în sticle de 0,5L, diferite în ceea ce privește concentrația alcoolică, extractul original, firma producătoare, tehnologia de fabricare.
Tabelul 6.1.
Principalele caracteristici ale tipurilor de bere folosite pentru analiză
Principiul metodei
Potasiul, sodiul ca și alte elemente, la excitarea în flacără, emit radiații de lungimi de undă caracteristice, a căror intensitate este proporțională cu concentrația lor.
Aparatură și materiale
– flamfotometru de tipul FLAPHO 4 – [NUME_REDACTAT] Jena ( producție germană); parametrii de lucru au fost: debit aer -370 L/h; debit butan – 22,5 L/h.
– surse de aer comprimat și de butan;
– eprubete;
– pipete gradate 1,2, 5 mL;
– baloane cotate de 50, 100 mL.
Reactivi
– soluție etalon de bază;
– soluție etalon de lucru.
Modul de lucru
Pentru determinarea Na-lui și K-lui din bere s-a folosit metoda seriilor de etaloane.
Fazele de lucru sunt următoarele:
– se conectează aparatul la rețea și se lasă deschis un timp suficient pentru ca partea electronică să intre în regim de lucru;
-se face admisia în aparat a aerului, apoi a gazului combustibil la presiunile prestabilite (debit aer 370 L/h; debit butan 22,5 L/h ) și se aprinde flacăra;
– se pulverizează o soluție etalon ce conține mediu de K timp de 10-15
minute pentru excitarea fotocelulei (detectorului);
– se pulverizează setul de soluții etalon de lucru și se notează indicațiile instrumentului de măsură. Se reglează astfel sensibilitatea aparatului încât indicațiile instrumentului de măsură să fie stabile, să existe diferențe suficient de mari între deviațiile produse de etaloanele de lucru și să poată să cuprindă deviațiile produse de etaloanele de lucru și să poată să cuprindă întreaga gamă de etaloane necesară dozării probelor;
– se pulverizează apoi probele de analizat luându-se precauția menținerii aparatului în aceleași condiții de lucru ca la pulverizarea etaloanelor. Pentru aceasta se mențin riguros presiunile aerului și gazului combustibil. Controlul se face prin pulverizare, după 5-6 probe, a unor soluții etalon de concentrație medie, indicațiile instrumentului de măsură necesitând să fie reglate la aceeași valoare ca la determinarea pentru curba de etalonare;
– se construiește curba de etalonare, reprezentând pe abscisă miligrame K/L respectiv miligrame Na/L iar pe ordonată indicațiile instrumentului de măsură;
-Din curba de etalonare se calculează concentrațiile probelor în miligrame K/L bere respectiv miligrame Na/L bere.
Rezultatele obținute
Determinările pentru Na s-au făcut direct în probele de bere, fără o prealabilă concentrare sau diluție, pentru determinarea K-lui s-a făcut o diluție de 1/50, această diluție a fost necesară pentru a ne încadra în domeniul de citire al scării aparatului.
Se reprezintă grafic curba de etalonare ( figura 6.3 și figura 6.4 ), din datele obținute la citirea etaloanelor. De pe această curbă prin interpolare se citesc cantitățile corespunzătoare de Na și respectiv K din probele de bere.
Citirile (de pe scara aparatului FLAPHO 4 ) pentru etaloane și pentru probele de bere sunt redate în tabelul 6.2.și 6.3.
Tabelul 6.2.Citirile etaloanelor de Na, K.
Tabelul 6.3. Citirile probelor de bere
Figura 6.3. Curba de etalonare pentru [NUME_REDACTAT] 6.4. Curba de etalonare pentru K
Calculul final pentru determinarea sodiului și potasiului
pentru determinarea sodiului nu s- a făcut diluție
Na [mg/L] = Na[γ/mL]
– pentru determinarea potasiului s-a făcut o diluție de 1/50.
K [mg/L] = K[γ/mL] . 50
Cantitățile de sodiu și potasiu (obținute în urma citirii curbei de etalonare) corespunzătoare tipurilor de bere analizate sunt prezentate în tabelul 6.4., grafic sunt reprezentate în figura 6.5.
Tabel 6.4. Cantitățile de Na și K din tipurile de bere analizate
Figura 6.5. Reprezentare grafică a cantităților de Na și K din probele de bere
INTERPRETAREA REZULTATELOR
Cantitatea de sodiu din bere trebuie să fie de maximum 30 mg/L, conform [NUME_REDACTAT]. Din rezultatele obținute (redate în tabelul 6.5. și figura 6.6) în urma analizelor efectuate pentru determinarea sodiului din tipurile de bere: TIMIȘOREANA LUX, STEJAR, URSUS PILS, URSUS PREMIUM, STELLA ARTOIS, CARLSBERG, HEINEKEN, BECK’S, TUBORG GOLD și BERGENBIER FĂRĂ ALCOOL, se observă următoarele:
nu toate tipurile de bere analizate respectă prevederile Codex-ului Alimentarius, referitor la cantitatea maximă de Na admisă în bere, berea [NUME_REDACTAT] conține 32 mg Na/L,depășind deci cu 2 mg cantitatea maximă admisă;
cantități mari de sodiu, dar care se încadrează în valoarea maximă admisă,conțin și tipurile de bere Carlsberg și Beck’s;
cantitatea cea mai scăzută de Na se găsește în tipurile de bere [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] ( 10,6 mg/L).
Cantitatea de potasiu din bere trbuie sa fie de 900 – 2000 mg/L, conform [NUME_REDACTAT].
Din tabelul 6.6. și figura 6.7. se observă următoarele :
tipurile de bere analizate au un conținut în potasiu mult mai scăzut decât prevede [NUME_REDACTAT], ceea ce reprezintă un inconvenient pentru consumatori, deoarece rolurile potasiului în organism sunt multiple: crește excitabilitatea neuro-musculară; intervine în procesele de digestie: are efecte diuretice prin acțiunea fizico-chimică asupra complexelor glicoproteintisulare, favorizând eliminarea apei și a clorurii de sodiu; intervine în metabolismul glucidic; participă la procese de transfosforilare intervenind astfel, indirect, în procesele de energogeneză; influențează sinteza și activitatea unor enzime, sinteza unor hormoni;
berea [NUME_REDACTAT] conține cea mai mare cantitate de potasiu dintre tipurile de bere analizate;
cel mai mic conținut în potasiu se găsește în berea Bergenbier- fără alcool.
Tabelul 6.5. Cantitatea de Na din tipurile de bere analizate
Figura 6.6. Reprezentarea grafică a conținutului de Na în tipurile de bere analizate
Tabelul 6.6.Cantitatea de K din tipurile de bere analizate
Figura 6.7. Reprezentarea grafică a conținutului de K din tipurile de bere analizate
6.4. Comparație între înscrisurile de pe etichetele sticlelor de bere și normele în vigoare referitoare la etichetare
[NUME_REDACTAT] Europeană regulile privind etichetarea alimentelor sunt cuprinse în directiva 79/112/EC și amendamentele sale. Iar în România cerințele privind etichetarea sunt legiferate prin hotărârea de guvern 106/2002.
Condițiile obligatorii și general valabile ( indiferent că sunt cuprinse în legislația U.E. sau legislația românească ) pe care trebuie să-le îndeplinească etichetele produselor alimentare sunt:
să fie lizibile;
să fie vizibile;
să nu se poată șterge;
să nu poată fi ascunse sau acoperite;
să nu inducă în eroare consumatorul;
să nu facă să pară produsul mai bun decât este în realitate;
să nu ascundă nici un defect de calitate.
Etichetele trebuie aplicate pe orice ambalaj.
Atât legislația U.E. cât și cea națională prevede ca pe eticheta produselor alimentare să fie indicate obigatoriu următoarele informații:
denumirea sub care este vândut alimentul;
denumirea sau denumirea comercială și sediul producătorului, al ambalatorului sau al distribuitorului; în cazul produselor din import se înscriu numele și sediul importatorului sau ale distribuitorului înregistrat în România;
locul de origine sau de proveniență a alimentului, dacă omiterea acestuia ar fi de natură să creeze confuzii în gândirea consumatorilor cu privire la originea sau proveniența reală a alimentului;
lista ingredientelor;
concentrația alcoolică în cazul băuturilor alcoolice care depășesc 1,2% vol.;
termenul de valabilitate sau data durabilității minimale;
cantitatea netă însoțită de toleranță;
o mențiune care să permită identificarea lotului;
condițiile de depozitare sau de folosire, atunci când acestea necesită indicații speciale.
Tabelul 6.7. Înscrisurile de pe eticheta câtorva tipuri de bere și prevederile H.G. 106/2002
În urma analizei etichetei sticlelor de bere de la tipurile analizate pentru determinarea conținutului de sodiu și potasiu am constatat că producătorii și distribuitorii respectă prevederile H.G. 106/2002. Înscrisurile de pe etichetă sunt redate în tabelul 6.7.
Producătorii și distribuitorii berii [NUME_REDACTAT] și Carlsberg înscriu pe etichetă o informație suplimentară față de informațiile cerute de legislație, prin menționarea valori energetice a berii.
Din punctul meu de vedere este important ca toți producătorii și/sau distribuitorii de bere să transmită informații suplimentare prin etichetarea nutrițională a berii, deoarece berea are o compoziție chimică valoroasă în substanțe nutritive reprezentate prin: zaharuri rămase nefermentate, proteine, substanțe minerale ( K, Mg, Fe, Na, S ), acizi organici, vitamine hidrosolubile, în special B1, B2 și C. Berea este o băutură hrănitoare prin furnizarea în organism a 430 kilocalorii la litru. Prin înscrierea valori energetice și nutritive pe eticheta fiecărui tip de bere se îmbunătățește posibilitatea de alegere a unui anumit tip și influențarea acestei alegeri printr-o deplină cunoaștere a informațiilor referitoare la produs.
CAPITOLUL 7
BILANȚUL DE MATERIALE LA FABRICAREA MALȚULUI ȘI A BERII
Într-un proces tehnologic bilanțul de materiale exprimă faptul că, cantitatea de materiale intrată în proces trebuie să fie egală cu cantitatea ieșită din proces la care se mai adaugă pierderile survenite în proces.
7.1. BILANȚUL DE MATERIALE LA FABRICAREA MALȚULUI
Pentru întocmirea bilanțului este necesar cunoașterea cantității de orz ce intră în procesul de malțificare, se introduc la malțificare 59505 kg orz.
Figura 7.1. Schema tehnologică de obținere a malțului
Bilanțul de materiale pe faze tehnologice
– Faza de desprăfuire
p1 = 0,5%
Natura pierderilor : îndepărtarea prafului.
O = Od + p1
Od = O – p1
Od = 59500 – 0,5/100 x 59500
Od = 59500 – 297,5
Od = 59202,5 kg orz desprăfuit
p1 = 297,5 kg
Faza de precurățire
p2 = 1,5%
Natura pierderilor : eliminarea corpurilor străine.
Od = Op + p2
Op = Od – p2
Op = 59202,5 – 1,5/100 x 59202,5
Op = 59202,5 – 888,03
Op = 58314,46 kg orz precurățit
p2 =1,5/100 x 49202,5
p2 = 888,03 kg
Faza de curățire
p3 = 3%
Natura pierderilor : separarea orzului de pământ, pietriș, pleavă.
Op = OC + p3
OC = Op – p3
OC = 58314,46 – 3/100 x 59314,46
OC = 56565,026 kg orz curățit
p3 = 3/100 x 59314,46
p3 = 1749,43 kg
Faza de triorare
p4 = 5%
Natura pierderilor : îndepărtarea corpurilor străine rotunde.
Oc = Ot + p4
Ot = Oc – p4
Ot = 56565,026 – 2828,25
Ot = 53736,77 kg
p4 = 5/100 x 56565,026
p4 = 2828,25 kg
Faza de sortare
p5 = 10%
Natura pierderilor : orz calitatea IV, care nu se folosește la malțificare, se utilizează orz calitatea I 50%, orz calitatea II – 30%, orz calitatea III – 10%.
Os = 90% [NUME_REDACTAT] = 90/100 x 53736,77
Os = 48363,09 kg
Faza de înmuiere
Cantitatea de apă (A ) introdusă la înmuiere se calculează pe baza bilanțului în substanță uscată.
Boabele de orz cresc în umiditate de la 10 % la 45 %.
Bilanțul în substanță uscată.
Os x 90 % + A = Oî x 55 %
Os + A = [NUME_REDACTAT] = Os x 90/55
Oî = 48363,09 x 1,63
Oî = 78831,83 kg
Cantitatea de apă introdusă la înmuiere este:
A = 78831,83 – 48363,09
A = 30463,74 kg apă
Faza de germinare
p6 = 5%
Natura pierderilor: pierderi de respirație prin consumul substanțelor de rezervă. Nivelul acestor pierderi este influențat de : gradul de înmuiere, raportul dintre O2 și CO2, gradul de solubilizare, temperatura de germinare.
Oî = Og + p6
Og = Oî – p6
Og = 78831,83 – 3941,59
Og = 74890,28 kg
p6 = 5/100 x 78831,83
p6 = 3941,59 kg
Faza de uscare
Og = Ou + A
Ou = Og – A
Umiditatea boabelor în procesul de uscare scade de la 45 % la 4,8 %.
Bilanțul în substanță uscată :
Og x 55% = Ou x 95,2
Ou = Og x 55/95,2
Ou = 74890,28 x 55/95,2
Ou = 43266,44 kg
Apa evaporată este :
A = 74890,28 – 43266,44
A = 31623,84 kg
Faza de degerminare
p7 = 4%
Natura pierderilor : eliminarea germenilor.
Ou = Odg + p7
Odg = Ou – p7
Odg = 43266,44 – 1730,65 kg malț
p7 = 4/100 x 43266,44
p7 = 1730,65 kg
Tabelul 7.1. Bilanț de materiale global
7.2. BILANȚ DE MATERIALE LA FABRICAREA BERII
La întocmirea bilanțului de materiale pentru fabricarea berii, se pornește de la faptul că în proces nu sunt utilizate cereale nemalțificate, ci numai malț fabricat din orz ( figura 7.2. ).
Pentru întocmirea bilanțului este necesar să se cunoască :
cantitatea de malț introdusă în proces : 41535,78 kg;
cantitatea de apă introdusă la plămădire, este de 4 ori mai mare decât cantitatea de malț măcinat;
la filtrarea plămezii 25 % reprezintă borhotul;
spălarea borhotului se realizează cu 150 kg apă pentru 100 kg borhot;
cantitatea de extract ce se scurge la spălare este de 60% din masa introdusă la spălare;
la fierbere se folosește 497,91 kg hamei din cantitatea de must și extract introdusă la fierbere, după fierbere rezultă 711,3 kg borhot de hamei;
la limpezire se formează trub la cald în proporție de 0,03 % din mustul primitiv;
drojdia folosită la însămânțare reprezintă 1,2 % din mustul însămânțat.
[NUME_REDACTAT]
[NUME_REDACTAT]
[NUME_REDACTAT]
[NUME_REDACTAT] primară
Fermentație secundară
[NUME_REDACTAT]
Figura 7.2. Schema tehnologică de fabricare a berii din malț
Bilanț de materiale pe faze tehnologice
Faza de măcinare
p1 = 1,5 %
Natura pierderilor : datorate utilajului folosit, tehnologia de măcinare.
Malț = Făină de malț + p1
Făina de malț = Malț – p1
Făina de malț = 41535,78 – 623,03
Făina de malț = 40912,75 kg ( malț măcinat )
p1 = 1,5/100 x 41535,78
p1 = 623,03 kg
Faza de plămădire
p2 = 0,05 %
A + Mm = Pz + p2
Unde :
A = cantitatea de apă, A = 4 x Mm;
Mm = malț măcinat;
Pz = plămadă zaharificată;
p2 = pierderi la plămădire.
A = 4 x 40912,75 =163651 kg
p2 = 0,05/100 x ( 163651 + 40912,75)
p2 = 102,28 kg
Pz = ( A + Mm ) – p2
Pz = 204563,75 – 102,28
Pz = 204461,47 kg
Faza de filtrare a plămezii
p3 = 1 %
Pz = must primar + reziduu + p3
p3 = 1/100 x 204461,47
p3 = 2044,61 kg
reziduu = 25/100 x Pz
reziduu = 25/100 x 204461,47
reziduu = 51115,36 kg
must primar = Pz – ( reziduu + p3 )
must primar = 204461,47 – ( 51115,36 + 2044,61 )
must primar = 151301,5 kg
– Faza de spălare
p4 = 1 %
reziduu + apa de spălare = borhot + extract de spălare + p4
100 kg reziduu ……………………..150 kg apă
51115,36 kg………………………….a
a = 76673,04 kg apă
extract = 60/100 x ( 51115,36 + 76673,04 )
extract = 76673,04 kg
p4 = 1/100 x ( 51115,36 + 76673,04 )
p4 = 1277,88 kg
borhot = ( reziduu + apă de spălare ) – ( extract de spălare + p4 )
borhot = (51115,36 +76673,04 ) – ( 76673,04 + 1277,88 )
borhot = 49837,48 kg
Faza de fierbere
p5 = 1 %
Pentru aromare se folosesc 497,91 kg hamei sub formă Pellet. După fierbere rezultă 711,3 kg borhot de hamei, iar apa evaporată este 11900 kg.
Must primar + extract de spălare + hamei = must de malț + borhot de hamei + apă evaporată + p5
P5 = 1/100 x ( 151301,5 + 76673,04 + 497,91 )
P5 = 2284,72
Must de malț = ( must primar + extract + hamei ) – ( borhot + apă + p5 )
Must de malț = 228472,45 – 14896,02
Must de malț = 213576,43 kg
Faza de limpezire
p6 = 0,05 %
Must de malț = trub cald + must limpede + p6
p6 = 0,05/100 x 213576,43
p6 = 106,78 kg
must limpede = must de malț – ( trub cald + p6 )
must limpede = 213576,43 – (64,07 + 106,78 )
must limpede = 213405,58 kg
Faza de răcire
p7 = 0,5 %
Must limpede = must răcit + p7
p7 = 0,5/100 x 213405,58
p7 = 1067,02 kg
Must răcit = must limpede – p7
Must răcit = 213405,58 – 1067,02
Must răcit = 212338,56 kg
Faza de însămânțare
p8 = 0,05 %
Must răcit + drojdie = must însămânțat + p8
Drojdie = 1,2/100 x 212338,56
Drojdie = 2548,06 kg
p8 = 0,05/100 x 214886,62
p8 = 107,44 kg
Must însămânțat = ( must răcit + drojdie ) – p8
Must însămânțat = 214886,62 – 107,44
Must însămânțat = 214779,18 kg
Faza de fermentare primară
p9 = 1,8 %
Must însămânțat = must fermentat I + p9
p9 = 1,8/100 x 214779,18
p9 = 3866,02 kg
Must fermentat I = must însămânțat – p9
Must fermentat I = 214779,18 – 3866,02
Must fermentat I = 210913,15 kg ( bere tânără )
Faza de fermentare secundară
p10 = 0,4 %
Bere tânără = bere maturată + p10
p10 = 0,4/100 x 210913,15
p10 = 843,65 kg
Bere maturată = bere tânără – p10
Bere maturată = 210913,15 – 843,65
Bere maturată = 210 069,5 kg
Faza de filtrare
Se utilizează filtru cu Kieselgur.
p11 = 0,4 %
bere maturată = bere filtrată + p11
p11 = 0,4/100 x 210069,5
p11 = 840,27 kg
bere filtrată = bere maturată – p11
bere filtrată = 210069,5 – 840,27
bere filtrată = 209229,23 kg
Faza de îmbuteliere
p12 = 1 %
bere filtrată = bere îmbuteliată + p12
p12 = 1/100 x 209229,23
p12 = 2092,29 kg
bere îmbuteliată = bere filtrată – p12
bere îmbuteliată = 209229,23 – 2092,29
bere îmbuteliată = 207136,94 kg
Tabelul 7.2. Bilanțul global de materiale la fabricarea berii
CAPITOLUL 8
DIMENSIONAREA REACTORULUI PRINCIPAL
(CAZANUL DE PLĂMĂDIRE – ZAHARIFICARE)
8.1. Dimensionarea termică a reactorului.
Calculul suprafeței de transfer termic.
Agentul termic este aburul cu: – p = 4 atm
– t = 1430C
K = coeficient total de transfer termic
p = 01 = 46,5 (coeficient parțial de transfera căldurii prin perete în cazul când acesta este oțelul).
[NUME_REDACTAT], se calculează:2 coeficient parțial de transfer a căldurii pentru lichide la încălzire.
Pentru transferarea căldurii prin convecție la amestecuri lichide cu agitare:
= 3,8/3 = 1,27
N = 500/60 = 8,33 rot/s.
da = 3m – diametrul agitatorului.
cp = 0,84Kcal/kg(caracteristici termofizice ale produselor alimentare)
Valorile constante se iau la tme c = 0,38; m = 0,67
Re = 7573,53
Pr =
c = 0,684
T = 1430C
c = 923 kg/m3
r =
g = 9,81 m/s2
143143
65 45
7898
8.2. Dimensionarea tehnică a reactorului
Alegerea tipului de reactor.
Capacitatea nominală:
Vn = V1 +V2 + V3 [m3]
V1 = volumul corpului cilindric [m3]
V2 = volumul capacului elipsoidal [m3]
V3 = volumul fundului elipsoidal [m3]
Condiții tehnologice:
În funcție de diametrul interior Di și coeficientul de formă:
Ki = coeficient de formă [Ki = 1,11]
m = coeficient al fundului cazanului [m =2]
m = Di/2Hi
Vn = capacitatea nominală
Vn = 1,25Vutil
Vutil = Vapă + [NUME_REDACTAT] =11771,631 litri
mmăciniș = 3923,877 kg.
măciniș = mmăciniș/[NUME_REDACTAT] = 3923,877/0,444 = 8837,56 litri
măciniș = 0,444kg/l = 444 kg/m3
Vutil =11771,631+8837,56
Vutil = 20609,191litri
Diametrul obținut se standardizează la o valoare conform STAS 7.159 – 74
DiSTAS =7,5 m.
Dn =7,5 m.
-Se determină înălțimea interioară totală:
-Coeficientul de formă al capacului și fundului elipsoidal.
m=2
hI – înălțimea capacului elipspoidal
Se recalculează KI cu DiSTAS și HI
Se determină volumul efectiv sau capacitatea efectivă
Vef = 26,047 m3
Se calculează abaterile lui Vef față de Vn
8.3. Dimensionarea mecanică a reactorului
8.3.1. Estimarea grosimii virolei
Pentru confecționarea capacului, fundului elipsoidal și corpul recipientului se folosește oțel din categoria “oțeluri destinate tablelor pentru cazane și recipiente sub presiune”, marca “R”, destinate să lucreze la temperatura ambiantă și scăzută.
8.3.2. Stabilirea rezistenței admisibile a
unde:
Rezistența admisibilă la proba hidraulică
Calculul de rezistență la presiunea interioară a recipientului, la recipienții cu pereți subțiri se stabilește conform ecuației:
[Mpa]
dacă:
Ph 5/100Pm Pc = [NUME_REDACTAT] 5/100Pm Pc = Pm + [NUME_REDACTAT] = 0,7Hi
Hu = 2,52 m
m = 1,17 kg/litru
g = 9,81 m/sec
Ph = 11709,812,52
Ph = 28923,8Pa
Ph = 0,029Mpa
Pm = 0,1 Mpa
(5/100)Pm = 0.005Mpa
Ph (5/100)[NUME_REDACTAT] = Pm + [NUME_REDACTAT] = 0,1+0.029
Pm = 0,1 MPa
8.3.3. Determinarea grosimii pereților elementelor cilindrice
Unde:
Sp – grosimea pereților corpului cilindric [mm];
– coeficientul de rezistență al îmbinărilor sudate ( = 0,9)
a – rezistența admisibilă (Mpa)
c1 – adaos de coroziune c1 = 4mm
c2 – adaos datorat abaterilor de la grosimea nominală a tablelor
c2 = 0,6 mm
Sp = [0,1343300(20,9150- 0,134)]+4+0.6
Sp = 6.19 mm
8.3.4. Determinarea grosimii peretelui și fundului elipsoidal
Se adoptă atât pentru corpul cilindric cât și pentru capacul și fundul elipsoidal: S = 10 mm.
Îmbinarea cap la cap a părților cilindrice, cât și pentru capacul și fundul elipsoidal se face prin sudură manuală cu arc electric, sudură cu completare la rădăcini cu control nedistructiv parțial.
8.3.5. Definirea formei constructive și stabilirea dimensiunii finale
a recipientului
8.3.6. Stabilirea dimensiunilor de croire și alegerea tablelor
corpului cilindric
Hc =2000 mm.
Lc = 3,14(3300+8.19)
Lc = 10387.72 mm.
Se alege tabla: S =10 mm
L = 2000 mm
Lv = 12000 mm.
Se aleg 2 bucăți: (60002000 10)
Partea elipsoidală:
8.3.7. Calculul agitatorului
Calculul diametrului arborelui și stabilirea dimensiunilor paletelor:
d = 3 m.
d – anvergura amestecătorului;
diametrul arborelui în zona de fixare a amestecătorului
c1 – adaosul datorat coroziunii; c = 1 mm.
Mt – momentul de torsiune; (N/mm)
Pa – puterea necesară amestecării; (kW)
at – rezistența admisibilă la torsiune a materialului arborelui;
at = (15 – 35)[NUME_REDACTAT] =(Pa/Wa)106
Wa – viteza unghiulară a amestecătorului (Rad/sec)
=47770.7N x mm
8.3.8. Orificii și racorduri
Alegerea racordurilor de alimentare – evacuare rezultă din condițiile procesului tehnologic:
Q – debitul de alimentare sau evacuare (m3/s);
Vn = 0,7Vef
Vn = 0,726.047
Vn = 18.233mc
t = 1,3 m/s;
vn =(0,65 – 1,4) m/s
Gura de vizualizare se construiește cu uși glisante și are dimensiunile:
5001.000 cu două uși glisante 500500.
1.000 mm
Alegerea suporturilor.
Se utilizează suporturi laterale pentru recipiente conform STAS 5455 –80.
Se aleg suporturi laterale tip II, varianta B, șurub filet M36.
CAPITOLUL 9
CALCULUL EFICIENȚEI ECONOMICE
9.1.VOLUMUL ȘI STRUCTURA CHELTUIELILOR
9.1.1.Cheltuieli cu materia primă
a) Cheltuieli cu orzul și malțul
Se prelucrează 59505 kg orz pe zi. Într-un an sunt 288 zile lucrătoare. Prețul de achiziție a 1 kg orz este 0,25 lei.
Co = Cz .n .p
unde:
n – zile lucrătoare/an;
p-prețul de achiziție al orzului;
Cz- cantitatea de orz prelucrată zilnic;
Co-costul orzului
Co = 288 .59505 .0.25 =4284360 lei/an
În procesul de malțificare costul de producție crește cu 20% față de orzul prelucrat.
Cm =C0 +20/100 .[NUME_REDACTAT] malțului va fi:
Cm = 4284360 + 20/100 . 4284360 =5141232 lei/an
b) Cheltuieli cu apa –materie primă
Consumul de apă este de 1,160 hl apă/hl bere, iar într-o zi se produc 2083,33 hl bere.
Capa = Ca .n . p
unde:
Capă –cheltuieli cu apa;
Ca –cantitatea de apă, Ca = 1,160 . 2083,33 = 2416,6628hl apă/zi;
n-număr de zile lucrătoare;
p-prețul apei, p =0,2 lei/hl.
Cheltuielile cu apa sunt :
Capă = 2416,6628 . 288 .0,2 = 139199,7773 lei/an
c) Cheltuieli cu hameiul
Consumul specific de hamei este de 0,239 kg hamei/hl bere.
Consumul zilnic de hamei pentru cantitatea de bere obținută va fi :
Ch = 0,239 . 2083,33 = 497,9158 kg hamei/zi
Chamei = Ch . n . p
unde:
Chamei –cheltuieli cu hameiul
p-prețul hameiului Pellet, p =36 lei/kg
Chamei = 497,9158 . 288 . 36 = 5162391,014 lei/an
d) Cheltuieli cu drojdia
Consumul de drojdie este de 1,248 kg/hl bere.
Cantitatea de drojdie necesară pe zi la fabricarea beri este :
Cd = 1,248 . 2083,33 = 2599,9958 kg drojdie/zi
Cdrojdie = Cd . n .p
p=2,5 lei/kg
Cdrojdie = 2599,9958. 288 . 2,5 = 1871996,976 lei/an
Cheltuielile totale cu materia primă sunt:
Cmt = Cm + Capă + Ch + [NUME_REDACTAT] = 5141232 + 139199,7773 + 5162391,014 + 1871996,976 = 12314819,77 lei/an
9.1.2) Cheltuieli cu materiile auxiliare
a)Cheltuieli cu amalajele din sticlă
Cs = ns . n . p
unde:
cs – cheltuieli cu ambalajele din sticlă;
ns –numărul de sticle/zi;
n – număr de zile lucrătoare;
p – prețul sticlelor, p = 0,1 leu;
Pentru o cantitate de 208333 L bere/zi sunt necesare pentru îmbuteliere un anumit număr de sticle de 0,5 L :
ns = 208333 . 2 = 416666 sticle/zi
Cs = 416666 . 288 . 0,1 = 11999980,8 lei/an
b)Cheltuieli cu capsulele
Cc = nc . n . p
Unde:
Cc-cheltuieli cu capsulele;
nc – necesarul de capsule/zi, nc =416666 capsule/zi;
p-prețul unei capsule, p=0,02 lei
Cc = 416666 . 288 . 0,02 = 2399996,16 lei/an
Cheltuieli cu etichetele
Ce = ne . n . p
unde:
ne – număr de etichete, ne = 416666;
n – număr zile lucrătoare/an;
p – prețul etichetei, p = 0,03 lei.
Ce = 416666 . 288 . 0,03 = 3599994,24 lei/an
Cheltuieli cu navetele
Cn = ns /nsn . n . p
unde:
ns – numărul sticlelor;
nsn – numărul sticlelor dintr-o navetă, nsn = 24 sticle/navetă;
p – prețul navetei, p = 1 leu.
Cn = 416666/24 . 288 . 1 = 4999992 lei/an
e)Costul altor materiale
Cheltuielile totale cu materiile auxiliare sunt:
Cma = Cs+ Cc + Ce +Cn +Calte mat
Cma = 11999980,8 + 2399996,16 + 3599994,24 + 4999992 + 4895000
Cma = 27894963.2 lei/an
9.1.3)Cheltuieli cu energia termică
Energia termică necesară fabricării berii este de 100 Mcal/hl bere.
100Mcal =0,1 [NUME_REDACTAT] cu energia termică la fabricarea berii:
Cet = Ce . n . p
Unde:
Ce – cantitatea de energie termică utilizată pentru obținerea a 2083,33 hl bere,
Ce =0,1 . 2083,33 = 208,333 Gcal/zi
Cet = 208,333 . 288 . 215,69 = 12941379,29 lei/an
9.1.4) Cheltuieli cu energia electrică
Energia electrică necesară fabricării berii este de 14 KW/hl.
Cheltuieli cu energia electrică la fabricarea berii:
Cee = Ce . n . p
Unde:
Ce = 14 . 2083,33 =29166,62 KW/zi
n = 288
p = 0,5 lei/KW
Cee = 29166,62 . 288 . 0,5 = 4199993,28 lei/an
Cheltuieli cu apa- materie auxiliară
Cantitatea de apă folosită în operațiile auxiliare se estimează la 20 hl apă/hl bere produs finit. Zilnic se estimează că se produc 2083,33 hl bere.
Cheltuielile cu apa se calculează cu formula:
Capă = Ca . n . p
unde:
Ca = cantitatea de apă folosită [hl/zi], Ca = 41666,6 hl/zi;
n = număr de zile lucrătoare;
p = prețul apei, p = 0,2 lei/hl
Capă = 41666,6 . 288 . 0,2 = 2399996,16 lei/an
Cheltuielile totale cu energia electrică sunt:
Cee = Cee + [NUME_REDACTAT] = 4199993,28 + 2399996,16 = 6699989,44 lei/an
9.1.5) Cheltuieli cu amortizarea utilajelor
9.1.6. Cheltuieli cu amortizarea clădirilor se estimează a fi 26000 lei/an.
9.1.7. Cheltuieli cu salariile
9.1.8. Cheltuieli indirecte cu salariile
Cheltuielile indirecte cu salariile sunt reprezentate de:
CAS 22%
Fond de șomaj 3 %
Asigurare de sănătate 7%
Fond de accidente 0,63%
ITM 0,75%
și reprezintă 33,38% din cheltuielile cu salariile.
33,38/100 . 5479200 = 1828956,96 lei/an
9.1.9. Alte cheltuieli
Sunt cheltuielile cu birotica, informatica și reprezintă 10% din cheltuielile cu materia primă, materialele auxiliare, amortizarea clădirilor, amortizarea utilajelor, energie electrică și salarii.
10 x (12314819,77 + 27894963,2 + 6699989,44 +26000 + 23100 +5479200)/100
= 10/100 x 52438072,41
=5243807,241 lei/an
9.1.10. Total cheltuieli
Reprezintă suma tuturor cheltuielilor efectuate într-un an.
9.2.VOLUMUL ȘI STRUCTURA VENITURILOR
Se obțin zilnic 416666 sticle bere/zi ,grupate în 2 sortimente, se presupune că toată producția se vinde.
Sortimentul 1 – 312500 sticle x 0,94 lei = 293750 lei/zi
Sortimentul 2 – 104166 sticle x 0.89 lei = 92707,74 lei/zi
Total venituri/zi = 386457,74 lei
Total venituri/an = 386457,74 x 288 =111299829,1 lei
9.3. INDICATORI SINTETICI AI EFICIENȚEI ECONOMICE
9.3.1.[NUME_REDACTAT] = venituri – cheltuieli totale
Profit = 111299829,1 – 72452215,9 = 38847613,2 lei/an
9.3.2. Rata profitului
Rp = (P/Cht ) x 100
Rp = 38847613,2/72452215,9 x 100
Rp =53,618 %
9.3.3. Productivitatea muncii
W = Venituri/ Nr. Persoane
W = 111299829,1/463
W = 240388,3998 lei/persoană
CONCLUZII
1. Tehnologia utilizată în vederea obținerii industriale a berii reprezintă o tematică complexă care a implicat un studiu conex. În cadru acestuia s-au abordat probleme specifice, referitoare la :
– materii prime;
– materii auxiliare;
– tehnologia de fabricare a malțului;
– tehnologia de fabricare a berii;
– instalații aferente fazelor tehnologice;
– controlul calității berii, conform planului HACCP.
Datele prezentate în cadrul capitolului CONTROLUL CALITĂȚII BERII CONFORM PLANULUI HACCP au urmărit identificarea potențialelor riscuri, măsuri de prevenire a acestor riscuri, specificația limitelor critice, stabilirea parametrilor tehnologici care trebuie verificați, determinarea punctelor de control și a punctelor critice de control.
În tehnologia de fabricare a berii din malț puncte critice de control pot fi considerate următoarele faze tehnologice:
a. recepția materiilor prime ( malț, hamei, drojdie, apa );
fierberea mustului de bere cu hamei;
răcirea mustului;
pasteurizarea berii;
îmbutelierea berii.
a) Pentru a obține o bere de calitate este necesar să se utilizeze materii prime de calitate, cu caracteristici microbiologice și fizico-chimice corespunzătoare, de asemenea este important să se respecte parametrii tehnologici și normele de igienă pe parcursul întregului flux tehnologic. Gustul natural al berii poate fi înrăutățit ca urmare a unor deficiențe atribuite materiilor prime, procesului tehnologic, cât și a unor cauze biologice. De exemplu prin utilizarea de apă alcalină cu o alcalinitate remanentă ridicată apare un gust amar neplăcut; hameiul învechit, oxidat, provoacă apariția de gust neplăcut, uneori de fructozitate străină berii; malțul suprauscat, în special cel brun, generează formarea de gust de ceapă. Pentru a preveni defectele berii datorate materiilor prime trebuie să se realizeze controlul de calitate al acestora la recepție și să se recepțineze numai cele corespunzătoare.
b) În urma fierberii cu hamei mustul de bere poate deveni steril dacă se respectă doza de hamei și durata de fierbere pentru fiecare sort de bere. Sorturile de bere blondă necesită cantități mai mari de hamei decât cele de culoare închisă. Cu creșterea concentrației mustului trebuie mărită doza de hamei. Dacă durata fierberii este redusă se recomandă mărirea dozei de hamei.
c) Răcirea mustului trebuie realizată în răcitoare închise, care asigură o răcire rapidă, evitându-se și contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii sălbatice, dăunătoare.
d) Pentru a avea certitudinea unei stabilități a berii de ordinul lunilor trebuie realizată distrugerea termică a microorganismelor prin atingerea regimului de temperatură în așa numitul „nucleu de frig” din sticla de bere, se utilizează o durată de pasteurizare de 20 de minute la 62ºC.
e) Îmbutelierea constituie sursa cea mai mare de infecții și de oxidare a berii. Independent de tipul de butelie folosit, este necesară o curățire riguroasă și sterilizarea preliminară a recipientelor, precum și asigurarea unei igiene și sterilități corespunzătoare la utilaje, conducte, armături și încăperi de lucru.
Respectarea normelor de igienă și a parametrilor tehnologici pe întreg procesul de fabricare a berii, folosirea de materii prime corespunzătoare și luarea măsurilor adecvate de prevenire a contaminării berii conduc la obținerea unei băuturi cu calități senzoriale dorite, hrănitoare-prin furnizarea în organism a 430 Kcal la litru, nutritive –datorită conținutului mare de zaharuri nefermentate, proteine, vitamine și săruri minerale. Datorită varietății de sortimente ( bere fără alcool, bere dietetică ,etc ) berea poate fi consumată în cantități moderate la toate vârstele.
2. Calculul tehnologic pentru procesul de fabricare al berii a inclus, conform principiilor generale de lucru, elemente privitoare la bilanțul de materiale și dimensionare de utilaj. În acest cadru ca un subiect distinct, s-au expus date privitoare la eficiența economică într-o întreprindere de fabricare a berii.
3. Urmărirea variației sodiului și potasiului în câteva tipuri de bere blondă.
Dintre tipurile de bere analizate cea mai mare cantitate de sodiu și potasiu se găsește în berea [NUME_REDACTAT], conținutul cel mai mic în sodiu îl au tipurile de bere [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]. Cantitatea cea mai mică de potasiu se găsește în berea Bergenbier-fără alcool.
REFERINȚE BIBLIOGRAFICE
[NUME_REDACTAT] – Biotehnologii în industria alimentară, [NUME_REDACTAT], București, 2000.
[NUME_REDACTAT] – Manualul inginerului de industrie alimentară, [NUME_REDACTAT], București, 1998.
[NUME_REDACTAT] – Tratat de știința și tehnologia malțului și a berii, vol I și vol II, Seria “ Inginerie alimentară”, [NUME_REDACTAT], București, 2001.
Berzescu P., Dumitrescu M., Hopulele T., Katrein I., [NUME_REDACTAT] – Tehnologia berii și a malțului, [NUME_REDACTAT], București, 1981.
Berzescu P., Kathrein I., Ioancea L., Dumitrescu M. – Utilaje și instalații în industria berii și a malțului, [NUME_REDACTAT], București, 1981.
Drăghici L., [NUME_REDACTAT]., [NUME_REDACTAT]., [NUME_REDACTAT] – Orzul, [NUME_REDACTAT], București, 1975
[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] – Igiena întreprinderilor din industria alimentară și protecția mediului, [NUME_REDACTAT], 2002.
[NUME_REDACTAT] – Nutriția umană, [NUME_REDACTAT] și Pedagogică, R.A., București, 2000.
[NUME_REDACTAT] – Metode chimice și fizico-chimice în controlul calității produselor agroalimentare vegetale, [NUME_REDACTAT] Universitare, Timișoara, 2003.
Jianu I., [NUME_REDACTAT]-Atena – Procese tehnice, analize și calcule în tehnologia extractivă și fermentativă, [NUME_REDACTAT], Timișoara, 1998.
Jianu I. , [NUME_REDACTAT] – Tehnologii fermentative în industria alimentară, [NUME_REDACTAT],Timișoara, 2001.
Jianu I., Trașcă T.I. – Utilaje în industria alimentară, [NUME_REDACTAT], Timișoara, 2000.
[NUME_REDACTAT] Corina – Microbiologia produselor agroalimentare, [NUME_REDACTAT], Timișoara, 2001.
[NUME_REDACTAT] – Atena – Tehnologii fermentative și extractive, [NUME_REDACTAT], Timișoara, 2004.
Standard de stat – Metode de analiză – Bere, [NUME_REDACTAT] Alimentare, Bucuresști, 1984.
Stroia I., [NUME_REDACTAT], Biriș S.Ș., Bilanțul azotat la fabricarea berii, [NUME_REDACTAT], București, 1998, 8-14
Stroia I, [NUME_REDACTAT], Factori care determină calitatea malțului, [NUME_REDACTAT], București 1998
Theiss F., Tehnologia malțului și a berii, [NUME_REDACTAT] Vlaicu, Arad, Facultatea de Inginerie și Științe economice, 1997
*** ILSI [NUME_REDACTAT] Monograph series – A simple guide to understanding and applying [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Concept
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Studiul Procesului Tehnologic de Obtinere a Berii Si Controlul Calitatii Berii Conform Planului Haccp (ID: 2156)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.