UNIVERSITATEA VASILE ALECSANDRI DIN BACAUFACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREA INGINERIA PRODUSELOR ALIMENTARE

PROIECTTEHNOLOGII SI UTILAJE IN INDUSTRIA FERMENTATIVĂ

INDRUMĂTORASIST. UNIV. DR. GRIGORAS CRISTINA

STUDENTCROITORU SORINA

Grupa 1031

2013

TEMA PROIECTULUI:TEHNOLOGIA DE FABRICARE A

BERII FĂRĂ ALCOOL

2

CUPRINS

CAP. 1 TEHNOLOGIA FABRICATIEI1.1 Caracteristicile fizico-chimice ale berii

1.2 Caracteristicile materiilor prime si auxiliare

Caracteristicile materiei primeCaracteristicile materiilor auxiliare

1.3 Alterarile berii

CAP. 2 TEHNOLOGIA OBTINERII BERII FARA ALCOOLPrezentarea operatiilor tehnologiceBilantul de materiale

BIBLIOGRAFIE

3

Memoriu justificativ

Berea este o băutură alcoolică obţinută din 4 produse naturale: drojdia de bere, malţ, hamei şi apă. Aceasta are aproximativ 5% alcool; aşa-numita bere fără alcool are între 0 şi 0,5% alcool.

Acum 5000 de ani in Egiptul Imperial al faraonilor, berea era un important aliment în dieta zilnică.

Oamenii se strângeau să bea in “case ale berii”. Berea era băutura naţională a ţării, un aliment de bază ce îşi gasea loc atât în meniul nobilimii cât şi în cel al oamenilor de rând (fellah). Pe lângă faptul că era o băutură, berea era folosită şi ca medicament. Un document medical care a fost scris în jurul anului 1600 î.Hr. listează 700 de reţete, din care în jur de o sută conţin cuvântul “bere” . În 1996 berăria Courage Brewery din Newcastle, Anglia, a înbuteliat 1000 de sticle de bere blondă, denumită Tutankhamun Ale după o reţetă veche de 3200 de ani, găsită în Templul Soarelui Reginei Nefertiti. Prima dintre sticle a fost vândută, mai târziu, la licitaţie cu 1000$.

Obtinerea berilor cu continut redus de alcool sau fara alcool s-a impus din urmatoarele considerente mai importante:-preferinta unor consumatori pentru bauturile fara alcool din motive de sanatate;-restrictiile religioase ale unor populatii;-realizarea de beri,acceptabile senzorial,pentru conducatorii auto sau pentru lucratorii cu pericol mare de accidentare;

Berea fara alcool sau cu un continut redus de alcool(<0,5%) este,de fapt,o bautura izotonica,cu efect calmant,de reglare a somnului si epurare a organismului,continand produsi cu valoare biologica ridicata.Substantele amare,pe langa efectul calmant,au si actiune favorizanta asupra secretiei sucului gastric si deci,asupra digestiei si apetitului.de asemenea dioxidul de carbon din bere ii confera acesteia caracterul perlant,de prospetime si contribuie si el la stimularea digestiei.

Berea fara alcool sau cu continut scazut de alcool nu mai are,insa,insusirile de stabilitate si senzoriale comparabile cu ale berii normale.Indepartarea totala sau partiala a alcoolului se poate realiza pe 3 cai:

prin aplicarea unei tehnici de membrana(osmoza inversa); prin aplicarea unui tratament termic;

prin restrictionarea formarii de alcool etilic in timpul fermentarii mustului.

4

CAPITOLUL 1. TEHNOLOGIA FABRICAȚIEI

CAPITOLUL I. TEHNOLOGIA FABRICATIEI

Berea este o bautura slab alcoolica,nedistilata,obtinuta prin fermentare,cuajutorul drojdiei,a unu must fabricat din malt,apa si hamei,maltul putand fiinlocuit partial cu cereale nemaltificate(porumb,brizura de orez,orez) si eventual,enzime.

Pe plan mondial exista peste 3000 de tipuri de bere.In Europa ,cel mai mare producator de bere este Germania.

Primul document istoric ce atesta folosirea berii pe teritoriul ce noi i-l numim Romania ne face cunostiinta cu Iacob Berarul din Cluj.Acest document relateaza existenta berii in Transilvania inca din anul 1366.

Berea poate fi definite ca o bautura slab alcoolica, nedistilata, obtinuta prin fermentarea cu ajutorul drojdiei a unui must din malt si eventual cereale nemaltificate fiert cu hamei

Din aceasta definitie rezulta si principalele materii prime folosite la fabricarea berii: maltul, cereale nemaltificate, hameiul si apa.

Fabricarea berii din aceste materii prime are loc in trei etape mari si anume: Fabricarea maltului din orz ( maltificarea);Obtinerea maltului de bere ( fierberea);Fermentarea mustului de bere cu ajutorul drojdiei, inclusiv conditionarea berii rezultate.

Berea poate fi de mai multe feluri:- Bere blonda;- Bere bruna;- Bere fara alcool,pentru soferi,are maxim 0,3% alcool;- Hipocalorica,pentru diabetici,maxim 1% glucide;- Berea cu continut redus de alcool;- Dietetica;- Nutritiva;- Caramel;

1.1 Proprietatile fizico-chimice ale berii

Proprietati chimice ale berii  Berea,in general, are o compozitie chimica complexa:

-glucide 4-5 % (dextrine, maltoza si glucoza);-substante proteice 0,2-0,7%;-elemente minerale 0,1-0,4 % (din care potasiu 30-40 mg/l);-calciu 60-90mg/l,precum si magneziu,fier,sodiu,arsen,cupru,zinc,fluor,mangan etc);-vitamine(B1,B2,B6,PP,acid pantotenic,biotina,inozitol,acid folic, acid paraaminobenzoic);-substante amare; -substante tanante;-glicerol;-acizi;

5

-substante colorante si aromatice, toate naturale.

Berea este o bautura slab alcoolica complexa(2,5-4,5 alcool vv) constituita din apa 91-92% in care sunt prezente:-componente nevolatile:hidrati de carbon,proteine,aminoacizi,nucleotide,nucleozide,baze purinice si pirimidinice,acizi organici,saruri minerale,vitamine;-componente volatile:alcooli,aldehide,acizi,esteri,lactone,cetone,hidrocarburi,compusi cu sulf,amine volatile etc;Compozitia chimica a berii va fi influentata de:-materiile prime utilizate(malt,nemaltifiere,hamei);-apa utilizata;-transformarile chimice si biochimice ale componentilor orzului/orzoaicei,inclusiv ale nemaltificatelor in procesul tehnologic si,in principal,la maltificare,brasaj,fierberea mustului cu hamei;-calitatea drojdiei folosite la transformarilem chimice si biochimice care au loc la fermentatia primara si secundara;-conditionarea berii dupa fermentatie;

Continutul berii in alcool si extractSortimentul de Bere

Alcool[% masic]

Alcool[%in volume]

Extract aparent [%]

Extract real [%]

Mediu Limite Mediu Limite Mediu Limite Mediu LimiteBere blonda 3,8 3,3-4,5 4,9 4,3-5,8 2,4 1,5-3,4 4,2 3,4-5Bere blonda de export

4,3 3,7-4,6 5,5 4,2-5,9 2,7 2-3,9 4,6 2,7-6

Bere Pilsen 3,9 3,4-4,5 5,0 4,4-5,7 2,3 1,5-3,7 4,1 2,9-5,6Bere „Block” 5,4 4,2-5,9 7,0 5,5-5,7 4,1 3,4-6,8 6,5 5,8-8,7Bere dietetica 3,9 3,7-4,1 5,0 4,7-5,1 -0,1 -1,2-

0,31,9 1,6-2,1

Bere fara alcool 0,3 0,0-0,5 0,4 0,0-0,6 5,3 2-2,7 5,5 2,9-7,6Bere din grau 4,0 3,5-4,6 5,2 4,5-5,9 2,4 1,8-3,7 4,3 3,7-5,3

Extractul real reprezintă totalitatea substanţelor nevolatile din bere, provenite din extractul mustului supus fermentării şi care au fost asimilate şi fermentate de către drojdie.

Compoziţia extractului de bere. Componentul UM ValoareaHidraţi de carbon % 80Proteine % 6 – 10Substanţe minerale % 1 – 2Glicerină % 3 – 5Substanţe amare % 2 – 3Substanţe tanate % 0,5 – 1Acizi organici % 0,7 – 1 Vitamine % 0,01 – 0,02

6

Constituientii nevolatili importanti din bere

Azotul total din bereAzotul total al berii variaza intre 300-1000 mg/l,echivalent cu 0,19-0,63 % proteina bruta.ProteineleProteinele conteaza pentru ~ 4,5% din azotul total si cuprind fractiuni cu masa moleculara mai mare de 5000,unele fractiuni putand sa mearga pna la masa moleculara de 40.000-60.000,dominante fiind fractiunile cu masa moleculara 40.000.α-AminoaciziiAminoacizii din bere reprezinta 40-45 mg/l ,adica 8,2 % din azotul total,fiind si beri cu un continut de α-acizi intre 40 si 80 mg %,ceea ce reprezinta 15% din azotul total.La caest azot α-aminoacidic se adauga cel din prolina,care este mai mare,astfel incat azotul aminoacidic total poate ajunge la 12-22% din azotul total al berii.Restul de azot din bere este azotul din amide,amine,compusi heterociclici,derivati ai acizilor nucleici,polipeptide cu masa moleculara cuprinsa intre 1500 si 5000 si peptide cu masa moleculara mai mica de 1500.Nucleotidele din berePrin cresterea procentajului de nemaltificare,nivelul de nucleotide din bere scade.In afara de nucleotide,in bere se mai gasesc si baze purinice si pirimidinice.

Concentratia bazelor purinice,pirimidinice si nucleozidelor din bere Compusul Concentratia [μg/ml]Citozina 11-24,6Citidina* 18-41Guanina 0,2-3,2Adenina 0,8-5Uracil 1-4,6Uridina* 21-70,3Adenozina 12,5-24,3Xantina 2,8-9,7Inozina 1-2,4GUANOZINA* 45-139tIMIDINA 7-19,8

*-Constituienti majori.

Bazele heterociclice din bereAcestea se formeaza in principal la uscarea maltului si la fierberea mustului cu hamei.Nivelul de pirazine creste la fermentarea mustului hameiat.Amidele din bereSe gasesc in cantitati foarte reduse si sunt reprezentate de dimetilformamida,dimetilacetamida,metilacetamida,metil-butilacetamida,fenilacetamida.Nivelul amidelor din bere este de 200 ppb in berile inchise la culoare.

7

Oligozaharidele din bereReprezentate de monoglucide,dizaharide,maltotriozamaltotetroza,maltonanoza si dextrine.Nivelul de oligozaharide din bere variaza intre 2,4 si 2,8 g/100 ml(exprimate ca glucoza).Substantele minerale din bereNivelul substantelor minerale din bere variaza in functie de materiile prime utilizate si de calitatea apei utilizate la brasaj.

Proprietăţi fizice ale berii

Berea este o băutură alcoolică, nedistilată, spumantă, saturată natural cu CO2, cu gust şi arome caracteristici.

Caracteristicile fizice ale berii Caracteristica UM ValoareaMasa specifică 1,01 – 1,02Vâscozitatea cP 1,5 – 2,2Tensiunea superficială Din/cm 42 – 48Limpiditatea Unităţi EBC 0,2 – 1,0Culoarea Unităţi EBC 3 – 8Ph-ul 4,6 – 4,8Temperatura de îngheţ ºCTemperatura densităţii maxime

ºC

Proprietatile microbiologice ale berii

Berea livrata trebuie sa aiba o buna stabilitate coloidala si microbiologica,pe langa insusirile sale senzoriale apreciate de consumatori.

Pe parcursul operatiilor tehnologice,berea se poate infecta cu microorganisme prin a caror dezvoltare in bere se formeaza produsi metabolici,care pot conduce la tulburarea acesteia si la modificarea aromei.Prin urmare,instabilitatea microbiologica a berii este consecinta,in principal,a unei igienizari nesadisfacatoare a tuturor aparatelor,utilajelor si instalatiilor folosite,a spatiilor de productie,a operatorilor.

In plus,mai trebuie luate in calcul si urmatoarele cauze:-o suprasolicitare a sectiei de filtrare;-o diferenta prea mare intre atenuarea limita si atenuarea finala;-introducerea de aer in bere;-depozitarea berii finite la temperaturi ridicate;agitarea recipientelor;Instabilitatea microbiologica este provocata de drojdii salbatice cum ar fi :Saccahromyces

diastasicus,Saccahromyces pasteurianus precum si de bacterii,in principal lactice,cum ar fi

8

Lactobacillusbrevis,Lactobacillus frigidus,Pediococcus damnosus.Tulbureala microbiologica incepe prin formarea unui sediment la partea inferioara a recipientului,dupa care berea devine usor opalescenta si in final tulbure,tulbureala care poate fi insotita de aparitia gustului si mirosului nedorit.Stabilizarea microbiologica a berii poate fi realizata prin urmatoarele procedee:

pasteurizare; filtrare prin cartoane; filtrare tangentiala pe membrane;

1.2 Alterari microbiene ale berii

Alterari produse de drojdii

Drojdii de cultura: apar cand filtrarea nu a fost eficienta; are loc tulburarea si se formeaza sediment stabi;;ea poate merge la consum.Drojdii de contaminare: cu drojdii atipice cum ar fi Sacchromyces pasteurianus, S.turbidans, Bettanomyces (produc esteri si acetate), Candida, Hansenula (produc esteri), Kloeckra (tulburare persistenta), Kluyveromyces, Pichis (produc voal), Torulopsis (tulburare grosiera); berea nu mai merge la consum.

Alterari produse de bacterii

Berea ce contine bacterii nu este acceptata la consum; 60-70% din contaminarile cu bacterii se produc la umplere si capsare, mai ales in zonele cu biofilme de pe masinile de umplere.Principalele tipuri de bacterii ce produc alterarea berii sunt:

- bacilii Gram pozitivi: lactobacilli homofermentativi(Lb. plantarum) si heterofermentativi (Lb drevis, Lb buchneri, etc) care maresc vascozitatea si produc diacetil (“unt”)

- bacilli Gram negativi:- aerobi (Acetobacter rancens) la berea pastrata pe gol de aer- produc acid acetic,

pelicula si opalescenta- facultative aerobi (Zymomonas, Enterobacte agglomerans) de pe echipamente si

utilaje: formeaza turbiditate si miros de mere putrede- anaerobe (Pectianus sp) ce produc opalescenta, acid acetic si hidrogen sulfurat- coci Gram pozitivi: Micrococcus si Pediococcus produc acid lactic, diacetil- coci Gram negativi: Megasphera ce produc opalescenta si acid butiric;

1.3 Caracteristicile materiilor prime si auxiliare

9

Principalele componente a berii sunt:

Maltul

Hameiul

Drojdia de bere

Apa

Alcoolul etilic

Dioxidul de carbon

Înlocuitorii maltului

Enzime

Maltul

Este principala materie prima utilizata la fabricarea berii, este o sursa de substante cu rol de substrat si o sursa de enzime hidrolitice, care prin actiunea lor asupra substratului determina la fabricarea mustului de bere formarea extractului. In industria berii, maltul este analizat din punct de vedere fizic si chimic.

Se apreciaza aspectul, marimea, uniformitatea boabelor, culoarea, puritatea, mirosul, gustul si rezistenta la spargere intre dinti. Boabele de malt trebuie sa fie cat mai mari si mai uniforme. Maltul blond trebuie sa aiba o culoare galbuie uniforma, asemanatoare cu cea a orzului, un miros caracteristic, placut, fara iz de mucegai. Prin spargerea bobului de malt intre dinti, trebuie sa se remarce la maltul blond un gust dulceag, iar la cel brun un gust aromatic.

Indicii fizici cuprind determinarea masei hectolitrice (care variaza intre 53-60 kg), sticlozitatii, a duritatii, a uniformitatii, alungimei plumulei si a comportarii la scufundare.In cadrul analizei chimice a maltului se determina umiditatea (valoarea limita este de 5%), randamentul in extract a maltului, durata de zaharificare, culoarea si alti indici.

Maltul achizitionat de fabrica este depozitat in silozuri la 10-15C, dezinsectizate. Inainte de utilizare, maltul trebuie curatat de impuritati prin trecere prin separator magnetic si tarar aspirator. Maltul curatat, prelucrat pe sarja este cantarit cu un cantar automat.

Orzul

Orzul este material prima traditionala pentru fabricarea berii, foarte raspandita in cultura, fiind a patra cereala cultivata in lume dupa grau, orez si porumb. Este putin pretentioasa din punct de vedere al solului si climei, cultivarea facandu-se in zona temperata pana spre cercul polar si poate atinge cele mai mari altitudini de cultivare.

Practic toate semintele de cereale se pot maltifica, dar la fabricarea berii este preferat orzul, deoarece are bobul acoperit cu un invelis care protejeaza embrionul in timpul procesului de germinare, invelisul care si din punct de vedere tehnic este utilizat in formarea stratului filtrant la filtrarea plamezii cu cazane de filtrare. Orzul nu introduce in bere substante care sa-i imprime acesteia un gust sau un miros neplacut, iar din punct de vedere enzimatic, prin

10

germinarea unui orz bine maturat, se acumuleaza in bobul orzului un echipament enzimatic bogat si echilibrat.

Initial orzul se folosea ca atare (nemaltificat) la obtinerea berii. Maltificarea orzului a fost introdusa deabia in secolul al VIII-IX lea e.n. De atunci berea se fabrica aproape in exclusivitate din malt, hamei, apa si drojdie, fiind interzisa in tarile mai conservatoare utilizarea altor cereale nemaltificate. Cu toate acestea se folosesc astazi in numeroase tari si cereale nemaltificate ca : orz, porumb, orez etc., datorita in special avantajelor economice.

Dintre cereale, orzul este cel mai folosit la fabricarea maltului pentru bere datorita urmatoarelor avantaje pe care le prezinta :Este cereala al carui bob este acoperit cu un invelis care protejeaza plumula in timpul germinarii. 

Prin germinare in bobul de orz se acumuleaza un echipament enzimatic divers si bogat  Temperatura de gelatinizare a amidonului din bobul de orz este inferioara trmperaturii de inactivare a α-amilazei ;

Fabricarea maltului din orz

Maltul este principala materii prime la fabricarea berii si un semifabricat obtinutprin germinare in conditii industriale. Ca materii prime la fabricarea maltului sunt orzul si orzoaica, care sunt supuse mai intai unei receptii cantitative si calitative, conforn conditiilor de calitate prevazute de standardele in vigoare.

Inainte de depozitare orzul brut este trecut la precuratire si curatire in vederea indepartarii tuturor impuritatiilor de natura organica sau anorganica, denumite si corpuri straine.

Prin sortare se separa orzul cu boabele mai mari de 2,8 si 2,5 mm , care este folosit pentru fabricarea maltului destinat obtinerii berii, de orzul cu boabele mai mici de 2,5 mm, care este valorificat in scopul obtinerii maltului pentru zaharificarea plamezilor in industria spirtului sau ca furaj.

Orzul curatat si sortat, este supus depozitarii in vederea maturarii, perioada in care isi recapata energia maxima de germinare, care este necesar pentru a obtine un malt de buna calitate.

Dupa operatia de depozitare, orzul este preluat in operatia de inmuiere cu apa timp de 2-3 zile ce are drept scop cresterea umiditatii acestuia de la 12-14% pana la valoarea optima necesara pentru declansarea procesului de germinare (44-46%, uneori chiar mai mult). In timpul inmuierii se realizeaza si a orzului, indepartandu-se si ultimele resturi de impuritati sub forma orzului plutitor.

Dupa inmuiere are loc germinarea orzului timp de 7-8 zile asigurandu-se parametrii (temperatura, aerare, grad de inmuiere) incat sa se obtina un malt cu o activitate enzimatica cat mai ridicatasi cu o dezagregare adegvata pentru maltul blond si cel brun, cu pierderi cat mai reduse de amidon. La sfarsitul germinarii se obtine maltul verde. In vederea obtinerii maltului pentru bere, maltul verde este in continuare uscat pana la o umiditate de 3-4% in cazul maltului blond si 1,5-3% in cazul maltului brun, urmarindu-se prin

11

uscare atat asigurarea conservabilitatii produsului cat si formarea unor substante de culoare si aroma tipice pentru maltul destinat fabricarii berii.

Dupa uscare maltul este supus curatirii de radicele, care prezinta un gust amar si sunt higroscopice favorizand absorbtia de apa in bob la depozitare. Urmeaza operatia de polizare sau ;ustruire prin care se indeparteaza resturile de radicele si alte fragmente din invelisul bobului.

Maltul uscat este supus depozitarii pe loturi, in functie de calitate in vederea maturarii timp de cel putin 3-4 saptamani, perioada in care enzimele maltului depasesc « socului termic «  pe care l-au suferit la uscare iar indicii de prelucrare ai acestuia ajungla valorile normale.

Apa

Apa este una din materiile prime de baza pentru fabricarea berii produs in compozitia caruia intra in medie in proportie de 88% si ale carei calitate le influenteaza. Cele mai renumite si mai tipice beri fabricate in lume isi datoreaza caracteristicile indeosebi calitatilor apelor cu care sunt obtinute.

Sarurile din apa, disociate sub forma de ioni,isi exercita cea mai importanta actiune in procesul de brasaj, cu consecinte asupra transformarilor care au loc in must in decursul operatiilor tehnologice ulterioare si asupra insusirilor berii.

Ionii prezenti in apa utilizata la plamadire pot sau nu reactiona cu sarurile provenite din malt,, clasificandu-se in:- ioni chimic activi;- ioni chimic inactivi.

Ionii chimici activi din apa sunt ionul de Ca2+, de Mg2+ si ionul bicarbonic HCO3 : acestia reactioneaza cu unele substante din malt influentand pH-ul plamezii si al mustului de malt in sensul cresterii sau micsorarii lui.

Din punct de vedere chimic apa trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii :-Sa nu contina materii organice, amoniac, nitriti si fier ;-Cantitatea de nitriti sa nu depaseasca 100mg/l, iar cea de cloruri 250mg/l ;-Duritatea apei este in functie de tipul de bere.

Efectul apelor calcaroase se manifesta printr-o micsorare a actiunii diastazei, a cantitatii de maltoza si o scadere a atenuatiei. Bicarbonatul de magneziu micsoreaza aciditatea, produce o culoare mai inchisa a mustului si un gust amar.

Continutul de 300-400mg/l sulfati de calciu exercita o actiune favorabila asupra fermentatiei si limpezirii berii, deoarece au un efect neutralizant asupra actiunii bicarbonatilor.

Hameiul

12

Reprezinta o materie prima indispensabila fabricarii berii conferindu-i acesteia gust amar si o aroma specifica. Valoarea la fabricarea berii este data indeosebi de substantele (rasinile ) amare si de uleiurile esentiale aduse de hamei. Rasinile reprezinta precursorii substantelor amare din bere si determina si valoarea antiseptica a hameiului, iar uleiurile esentiale sunt responsabile de aroma de hamei.

Componentele chimice ale hameiului contribuie la o mai buna stabilitate si limpezire a mustului si la imbunatatirea insusirilor de spumare a berii.

Singura parte a plantei de hamei care se utilizeaza la fabricarea berii este conul de hamei care reprezinta inflorescenta femela.

Conurile de hamei trebuie culese pe cat posibil la maturitate si in decurs a zece zile dupa atingerea maturitatii tehnice. Recoltarea hameiului se face manual sau mecanic.

Hameiul proaspat recoltat contine 75-80% apa si pentru a putea fi conservat el trebuie uscat cat mai repede dupa recoltare.

In compozitia conurilor de hamei intra atat substante comune tuturor vegetalelor cat si substante specifice, care dau caracteristica si valoare pentru fabricarea berii, ca substantele amare si uleiurile esentiale, aduse de hamei.Componentele specifice hameiului sunt :-uleiuri eterice -acizi amari -rasinile -sustante tanante

Uleiurile eterice sunt in proportie de 1% si se prezinta sub forma unui lichid transparent, de culoare galgen aurie, cu gust slab amarui si aroma placuta. Componentele principale sunt humulonul, cohumulonul, adhumulonul, prehumulonul si posthumulonul.

Acizi amari sunt componentii cei mai importanti a conurilor de hamei si se prezinta sub doua forme: -α-acizi (humulon)……4-12%-β-acizi (lupulon)……..4-6%.

Compoziţia chimică medie a hameiului

13

ComponenteValoare [%]

ca atare % / s.uApă 10÷12 -Răşini totale 12÷21 14÷23Uleiuri eterice 0,5÷2,5 0,6÷2,8Glucide 4÷9 4,5÷10Proteine 11,5÷20 13÷22Celuloză 10÷17 11÷19Polifenoli 4÷14 4,5÷16Substanţe minerale 7÷11 8÷12Lipide max.3 max.3,4

Drojdia de bere

Drojdia de bere aparţine grupei ascosporogene, familia Saccharomycetaceae, genul

Saccharomyces.

Din punct de vedere al fermentării există:

• drojdii de fermentaţie inferioară – Saccharomyces carlsbergensis – care fermentează la

temperaturi scăzute, mergând până la 0÷10C şi care se depun pe fundul vasului la sfârşitul

fermentaţiei;

• drojdii de fermentaţie superioară – Saccharomyces cerevisiae – care fermentează la

temperaturi ridicate, iar la sfârşitul fermentaţiei se ridică la suprafaţa lichidului.

CAPITOLUL II. TEHNOLOGIA DE OBTINERE A BERII FARA

ALCOOL

Obtinerea berilor cu continut redus de alcool sau fara alcool s-a impus din urmatoarele considerente mai importante:-preferinta unor consumatori pentru bauturile fara alcool din motive de sanatate;-restrictiile religioase ale unor populatii;-realizarea de beri,acceptabile senzorial,pentru conducatorii auto sau pentru lucratorii cu pericol mare de accidentare;

Berea fara alcool sau cu un continut redus de alcool(<0,5%) este,de fapt,o bautura izotonica,cu efect calmant,de reglare a somnului si epurare a organismului,continand produsi cu valoare biologica ridicata.Substantele amare,pe langa efectul calmant,au si actiune favorizanta asupra secretiei sucului gastric si deci,asupra digestiei si apetitului.de asemenea dioxidul de carbon din bere ii confera acesteia caracterul perlant,de prospetime si contribuie si el la stimularea digestiei.

14

Berea fara alcool sau cu continut scazut de alcool nu mai are,insa,insusirile de stabilitate si senzoriale comparabile cu ale berii normale.Indepartarea totala sau partiala a alcoolului se poate realiza pe 3 cai:

prin aplicarea unei tehnici de membrana(osmoza inversa); prin aplicarea unui tratament termic; prin restrictionarea formarii de alcool etilic in timpul fermentarii mustului;

Schema pentru explicarea fenomenului osmotic

a-osmoza directa;b-echilibrul osmotic;c-osmoza inversa;

Osmoza inversa

In cazul osmozei inverse pentru a elimina apa dintr-o solutie salina,trebuie aplicata o presiune P mai mare decat presiunea osmotica π. Valoarea presiunii aplicate in cazul osmozei inverse este influentata si de fenomenul de polarizatie de concentratie a membranei.apaentru realizarea osmozei inverse,presiunile de lucru sunt 40-60 bar ,iar membranele utilizate pot fi plane,tubulare,”halow-fibers”.cu dimensiuni ale porilor <0,0005 μm,ceea ce inseamna ca se retin pe membrana molecule >180 Da.Un post simplu de osmoza cuprinde un modul,pompa de alimentare si o cuva pentru concentrat(retenat).De regula,in cazul dezalcoolizarii berii se foloseste un post care lucreaza in sistem discontinuu,semicontinuu sau continuu cu bucla inchisa,cel continuu putand fii monoetajat sau multietajat.

15

Reprezentarea schematica a unui modul de osmoza inversa si a sistemelor de lucru:a-modul simplu de osmoza inversa;1-intrare lichid;2-iesire permean;3-iesire retenat;4-pompa;5-modul Ol;6-membrana;7-ventil

16

b-sistem discontinuu de Ol cu bucla deschisa;c-sistem discontinuu de Ol cu bucla inchisa;d-sistem semicontinuu de Ol cu bucla inchisa;

In cazul osmozei inverse,apa si alcoolul trec in permeat,iar in retenat(berea care se concentreaza) se pastreaza toate celelalte substante,inclusiv cele de gist si miros.Intrucat se elimina apa,osmoza inversa se combina cu dializa,respectiv in modulul Ol se aduce si apa deionizata si dezaerata.Permeantul va contine 1,5-1,8 % alcool.Avand in vedere ca,prin aplicarea presiunii ridicate,berea se incalzeste,ea trebuie astfel introdusa,incat temperatura sa nu depaseasca 15˙C.La osmoza inversa,curgerea lichidului este tangentiala pentru a minimaliza concentratia de polarizatie si colmatajul membranei.

Postul de osmoza inversa functioneaza in 3 faze :-faza de concentrare;-faza de diafiltrare;-faza de rediluare;

Dializa

Procesul de dializa se realizeaza pe module care contin microtuburi cu diametrul de 50-200μm si care au pori foarte fini.Berea este trecuta prin interiorul microtuburilor,iar apa trece prin microtuburi,in directie contrara.In acest timp,au loc treceri reciproce de componente prin porii microtuburilor,care au peretii de grosime foarte redusa(10-25 μm).

In timpul dializei,alcoolul iese din bere si intra in dializat(apa) pana ce se realizeaza aceeasi concentratie de o parte si de alta a membranei.Daca alcoolul este indepartat din dializat,din nou alcoolul paraseste berea si intra in dializat pana ce se realizeaza un nou echilibru,procesul continuandu-se.

Din dializat alcoolul este recuperat prin distilare sub vid,astfel ca acesta poate fi reutilizat in instalatie.Procesul de dializa este mai costisitor,dar separarea alcoolului din bere se face fara ca aceasta sa se incalzeasca prea mult.Presiunea de lucru la dializa este foarte redusa si anume 0,5 bar.

17

Instalatie pentru dializa berii in vederea dezalcolizarii:1,1’-module de dializa;2-schimbator de caldura cu placi;3-coloana de rectificare4-pompaA-zona de racire a schimbatorului de calduraB-zona de recuperare a caldurii a schimbatorului de caldura;

Procesul tehnologic decurge astfel:berea cu alcool este trimisa in modulele de dializa 1 si 1’formate de microtuburii in care are loc schimbul de substante cu dializatul provenit din partea inferioara a coloanei de rectificare 3.Berea cu continut redus de alcool este apoi racita la 1 ˙C in schimbatorul de placi 2 si trimisa din nou in tancul de bere.Alcoolul din dializat imbogatit in alcool este indepartat in coloana de rectificare 3 si ,dupa saracire in alcool,dializatul este retrimis in pompa 4 ,dupa ce a fost incalzit la o temperatura convenabila in zona de recuperare a schimbatorului de caldura cu placi 2.Procesul poate continua pana la nivelul dorit de alcool in bere.La dializa se indeparteaza din bere si circa 65% din substantele de aroma(in special esterii si alcoolii superiori).De asemenea,din dializat pot sa treaca in bere saruri de sodiu si calciu,precum si nitrat,dializatul care iese din coloana de rectificare fiind mai concentrat in aceste saruri.

18

19

HAMEI APA

MALT

DROJDIA DE BERE

MACINARE

PLAMADIRE

ZAHARIFICARE

FILTRARE PLAMADA

BORHOT DE MALT

PRIMUL MUST

FIERBERE CU HAMEI

SEPARARE BORHOT DE HAMEI(epuizare)

BORHOT DE HAMEI

LIMPEZIRE LA CALD

RACIRE

LIMPEZIRE LA RECE

MUST DE BERE (A)

TRUB LA CALD

TRUB LA RECE

P=0,5%

P=0,2%

P=0,5%

Măcinarea malțului

Bobul de malț, neavând o compoziție uniformă, prizinta dificultăți la măcinare, iar macinisul obținut nu este uniform conținând granule de mărimi diferite. Tegumentul nu trebuie sfărmat deoarece conține o serie de substanțe cum sunt : polifenoli, substanțe amare și colorante, a căror dizolvare ar influența negativ gustul berii. Partea făinoasă o bobului necesită o măcinare fină, deoarece conține sursă principală a extractului. Macinisul obținut din partea mai puțin solubilă a bobului, conține granule mai mari, care la măcinare produc grisuri mari ; în schimb cel din partea mai bine solubilizata a bobului, conduce la obținerea grisurilor fine și a fainei. 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 tambur rotativ sub vid.

20

(A)

INSAMANTARE

FERMENTARE PRIMARA

FERMENTARE SECUNDARA

FILTRARE

IMBUTELIERE

BERE

DROJDIE RECOLTATA

P=0,5%

P=0,5%

OSMOZA

P=1%

P=0,8%

P=0,5%

Morile cu valțuri permit fracționarea produselor de măciniș prin cernere, respectiv obținerea separată o grisurilor, a făinii și tegumentului.

Plămădirea și zaharificarea plămeziiPrin această operație se urmărește trcerea substanțelor insolubile ale malțului și a

cerealelor nemaltificate în formă solubila cu ajutorul apei și a enzimelor din malț, care transformă substanțele macromoleculare în produse cu masă moleculară mică și medie care alcătuiesc extractul mustului de bere. Principalul proces de solubilizare enzimatică, care are loc în decursul plămădirii, este cel al dezagregării amidonului. În afară de această au loc descompunerii ale proteinelor, a hemicelulozelor și a unor fosfați. Procedeele de plamadire-zaharificare urmaresc aducerea amestecului de macinis si apa de la temperatura de plamadire pana la temperatura finala de zaharificare de 75-76°C, printr-un domeniul de temperatura in care sa actioneze toate enzimele din malt, astfel : 50°C pentru activitatea enzimelor proteolitice, 60-65°C pentru activarea β-amilazei, 70-75°C pentru activitatea α-amilazei. Filtrarea plamezii

Filtrarea are drept scop separarea fractiunii solubilizate a plamezii de partea insolubila, respectiv de borhot. Procesul are loc in doua faze : scurgerea libera a mustului si spalarea cu apa fierbinte a borhotului pentru recuperarea extractului retinut. Prima fractiune de must primar are o concentrarie constanta, 4-8% mai mult extract decat mustul obtinut prin amestecare cu apele de spalare.

Procesul de filtrare este influentat de calitatea maltului si a macinisului, de procedeul de plamadire, de metoda, de temperatura si durata de filtrare, precum si de modul de spalare a borhotului.

Filtrarea plamezii zaharificate se realizeaza cu ajutorul cazanului de filtrare sau cu filtre de plamada existent la instalatiile clasice.

Fierberea mustului de bereScopul principal al acestei operati este solubilizarea uleiurilor aromatice si a rasinilor

amare din hamei sau produse de hamei prin fierberea impreuna cu mustul pentru a conferi gustul si aroma specifica berii. De asemenea au loc o serie de transformari importante pentru stabilitatea si insusirile senzoriale ale produsului finit, precum si coagularea substantelor proteice, concentrarea pentru a se ajunge la un anumit continut de extract si sterilizarea mustului, favorizata de compozitia acida a acestuia. Prin procesul de fierbere se inactiveaza enzimele care altfel ar actiona asupra dextrinelor in continuare.

In realitate fierberea reprezinta o tehnica complicata de evaporare intensa a surplusului de apa pentru realizarea concentratiei dorite, precipitarea eficienta a proteinelor coagulabile prin formarea rupturii, solubilizarea si transformarea substantelor din hamei, in special a substantelor amare si sterilizarea mustului pentru fermentare.

Metodele de fierbere a mustului sunt : fierberea conventionala, la presiune joasa si la presiune ridicata.

Fierberea conventionala se realizeaza la presiune atmosferica, timp de doua ore, in cazane de fierbere de diferite forme constructive : cazan cu sectiune circulara sau cazan cu sectiune dreptunghiulara. Suprafata de incalzire este dispusa la partea inferioara a cazanelor, iar agitatoarele au rolul de a evita supraâncalzirile locale ; cazanele de fierbere la presiune joasa pot fi : cu fierbatoare interioare sau exterioare.

21

Separarea borhotului de hameiDupa terminarea fierberii, mustul este pompat intr-un separator de conuri de hamei,

deobicei de forma cilindrico-conica, avand ca element de filtrare o sita de aceiasi forma. Aparatul mai este prevazut si cu un agitator care sa asigure o epuizare uniforma a borhotului de hamei in extract. Mustul trece prin sita iar borhotul de hamei este retinut in aparat.

Intrucat 1kg borhot de hamei retine circa 5 litri de must, este necesar spalarea lui cu apa pentru recuperarea extractului continut. Racirea si limpezirea mustului

Mustul fierbinte fiert cu hamei este supus, inainte de a fi trecut la fermentare, racirii pana la temperatura de 6-7°C in cazul fermentatiei inferioare si 12-18°C in cazul fermentatiei superioare ; cat si limpezirii ce se impune datorita formarii « trubului la cald », care are loc la fierberea cu hamei, ca urmare a coagularii proteinelor si a polifenolilor macromoleculari din hamei, si a formarii « trubului la rece » ce are loc in timpul raciri mustului fiert cu hamei de la temperatura de 55-70°C pana la cea de insamantare a drojdiilor.

Separarea trubului la cald trebuie sa fie cat mai completa, pentru a se evita impurificarea drojdiilor si inrautatirea proceselor de depunere ce au loc la fermentare, care au drept urmare obtinerea unor beri de culoare mai inchisa, cu gust amar neplacut de « trub » si spumare insuficienta.

Separarea trubului cald se face in cazane de sedimentare, in care se realizeaza racirea pana la 60-65°C, in care separarea trubului se face dupa principiul de lucru al unui hidrociclon, centrifuge cu camere inelare si separatoare centrifugale cu talere.

Racirea mustului cald limpezit se face de la o temperatura apropiata de cea de fierbere (95-100°C) si pana la temperatura de insamantare cu drojdie, printr-o zona de temperatura de 20-50°C, favorabil pentru infectia cu diferite microorganisme.

Fermentatia mustului are loc in doua faze : -Fermentatie principala sau primara ;-Fermentatia secundara sau maturare.La fermentatia primara are loc transformarea celei mai mari parti din zaharul

fermentescibil in alcool si bioxid de carbon rezultand berea tanara.In timpul fermentatiei secundare se continua fermentatia extractului, iar berea se limpezeste, se satureaza in bioxid de carbon si isi finiseaza gustul si aroma.Fermentatia primara

Fermentatia primara se desfasoara in patru etape :Faza initiala : ce dureaza o zi, si se caracterizeaza prin multiplicarea drojdiilor, mustul

din lin acoperindu-se dupa 12-16 ore de la insamantare cu un strat alb de spuma. In primele 24 de ore scaderea extractului de 0,3-0,5%, cresterea temperaturii de 0,5-1°C, iar scaderea pH-ului de 0,25-0,3.

Faza de creste joasa : dureaza intre 1-2 zile, in care spuma se dezlipeste de la marginea linului si ia o forma ondulata. Datorita bioxidului de carbon care se degaja in cantitate mare se aduna in stratul de spuma suspensii care o cooreaza treptat in galben-brun.

Faza de creste inalta : incepe in ziua a patra si dureaza 2-3 zile, si se caracterizeaza prin activitatea fermentativa maxima a drojdiei. Crestele se ridica la o inaltime mare de pana la 30 cm.

Faza de scadere a crestelor : dureaza intre 2-4 zile si consta in scaderea stratului de spuma si transformarea lui intr-o pelicula de culoare brun-murdar, formata din rasini de hamei, proteine si polifenoli antrenati la stratul de spuma.

22

Fermentatia secundaraBerea tanara se caracterizeaza printr-un gust si aroma neplacuta datorita formarii unor

produse secundare de fermentatie, contine o cantitate insuficienta de bioxid de carbon si este mai mult sau mai putin tulbure, ca urmare a prezentei drojdiei si a altor particole in suspensie.

Din acest motive a este supusa unei fermentatii secundare care se desfasoara lent, denumita si maturare sau depozitare.

Principalele transformari care au loc la fermentatia secundara sunt urmatoarele :-Fermentarea principala sau chiar totala a restului de extract fermentescibil pe care il contine berea tanara ;-Limpezirea naturala a berii prin sedimentarea drojdiei si a altor substante care alcatuiesc tulbureala ;-Maturarea proriuzisa, prin care se intelege finisarea si inobilarea gustului si aromei berii.

Limpezirea naturala a berii are loc prin depunerea componentelor care formeaza tulbureala : celula de drojdie, proteine si substante amare trecute in forma insolubila. Procesul prezinta importanta pentru rotunjirea gustativa a berii, pentru spuma cat si pentru stabilitatea ei coloidala.

Maturarea berii consta in inobilarea gustului si imbunatatirea aromei berii. Se datoreaza depunerii drojdiei si precipitatelor din bere, antrenarii unor compusi volatili cu dioxid de carbon care se degaja, sinteza unor cantitati de produsi secundari de fermentatie, transformarea unor compusi cu prag de sensibilitate mai ridicat. Berea se considera matura cand continutul in diacetil scade sub 0,1mg/l. Filtrarea berii

In urma fermentatiei secundare berea nu ajunge niciodata la limpiditatea necesara in vederea comercializarii. Ea este putin tulbure datorita particolelor in suspensie.

Din aceasta cauza berea trebuie limpezita artificial prin filtrare sau centrifugare, prin care se indeparteaza atat microorganismele continute cat si particolele ce formeaza tulbureala de natura coloidala. In acest fel prin filtrare se imbunatateste atat stabilitatea biologica cat si cea coloidala a berii.

Imbutelierea beriiInainte de a trece la umplerea sticlelor sau butoaielor, cutiilor, berea filtrata este de

obicei depozitata in tancuri de otel inoxidabil unde se mentin sub presiune pentru a se evita pierderile in bioxid de carbon.

Bilantul de materiale

BI-bere imbuteliataBO- bere supusa procesului de osmoza inversa

23

Imbuteliere BO BI

P=0,5%

BF- bere filtrate

BFS- bere fermentata secundara

BFP- bere fermentata primarD- drojdii=3%

BI- bere insamantataD- drojdi 5%

24

Osmoza inversa BF BO

P=0,8%

Filtrare BFS BF

P=1%

Fermentare secundara

BFP BFS

P=0,5% D

Fermentare primaraBI BFP

P=0,5%D

ML- must limpedeD-drojdii=2%

AR- amestec racitTR- trub la rece= 10%

ASTC- amestec separate de trub la cald

MF- must fiert cu hameiTC- trub la cald 15%

25

Insamantare ML BI

D

Separare trub la receAR TR

ML

RacireASTC AR

P=0,5%

Separare trub la caldMF ASTC

TC

H-hamei 20%MB- must de bere

MF- must filtratB- borhot=35%

MZ- must zaharificat

P- plamada

26

Fierbere cu hameiH

MB

TM

Epuizare MF B

MB

Filtrare MZ MF

P=0,5%

Zaharificare P MZ

P=0,2%

M- macinaturaA-apa 7:3

CN- cereale nemaltificateML- maltM:CN=8:2

Randament de fabricaţie

Calculul consumurilor specifice

Consum de malt

27

Plamadire M

A

P

MacinareML

CN

M

Bibliografie1. Dabija, A. Biotehnologii în industria fermentativă, Editura PIM, 20102. Banu, C. Manualul inginerului-Tehnologii în industria alimentara, Vol. 2, Editura

Tehnică, București, 1998 3. Banu, C. Manualul inginerului-Tehnologii în industria alimentara, Vol. 1, Editura

Tehnică, București, 19984. http://www.ziare.com/viata-sanatoasa/sanatate/berea-si-beneficiile-ei-pentru-sanatate-

11734355. Controlul și expertiza alimentelor și depistarea falsurilor, autor C. Ciotău. 6. Calitatea si analia senzoriala a produselor alimentare, C. Banu

28