Tehnologia obţinerii berii Industria fermentativă ocupă un loc important în cadrul industriei alimentare. Ea se bazează în principal pe activitatea fermentativă a drojdiilor, care transformă glucidele fermentescibile din materii prime de origine vegetală în substanţe care constituie produsele finite. Prin folosirea unor materii prime ca: malţ, hamei şi unele cereale nemalţificate (porumb, orz), în urma fierberii, se obţine mustul de bere, care prin însămânţare cu drojdii selecţionate, în urma fermentaţiei, dau diferite sortimente de bere. Berea este o băutură slab alcoolică, nedistilată, care se obţine prin fermentare cu ajutorul drojdiei, a unui must fabricat din malţ, apă, hamei şi unele enzime. La fabricarea berii se foloseşte malţ din orz sau orzoaică, care la obţinerea mustului oferă un echipament enzimatic suficient care poate transforma substratul existent, într-un must cu gust specific de malţ. Hameiul adăugat dă berii gustul specific amar, o anumită aromă şi conservă o conservabilitate naturală acestei băuturi. După fermentare, berea devine o băutură impregnată cu dioxid de carbon care contribuie la formarea unei spume abundente, cu un efect răcoritor natural. Berea ca băutură obţinută pe cale biotehnologică este un aliment datorită compoziţiei chimice complexe care o are formată din: glucide, substanţe proteice, vitamine, săruri minerale, substanţe polifenolice, acizi organici, etc. Această băutură are un efect de stimulare a secreţiei gastrice şi intestinale, o acţiune de creştere a diurezei şi rehidratare a organismului. Prin procese fermentative se pot obţine o gamă largă de produse. Procesul tehnologic de fabricare a berii se bazează pe următoarele faze: • măcinarea; • brasajul (plămădire-zaharificare); • filtrarea mustului; • fierberea cu hamei; • separarea trubului format la cald (grosier); • răcirea; • fermentarea primară; • fermentarea secundară; • filtrarea berii; • liniştirea; • îmbutelierea berii. Materiile prime utilizate sunt diferite substraturi bogate în glucide fermentescibile, malţ care conţine diglucidul maltoză şi se foloseşte la fabricarea berii, medii naturale care conţin şi alte substanţe necesare pentru un metabolism activ. Materii prime folosite la fabricarea berii Principalele materii prime folosite la fabricarea berii sunt: • orzul sau orzoaica utilizate ca materie primă pentru fabricarea malţului; • înlocuitori de malţ; • hameiul utilizat ca materie primă specifică pentru fabricarea berii; • apa; • drojdia de bere; • preparatele enzimatice, etc. Prof. dr. Anton Piendl din München, într-o expunere privind importanţa calităţii materiilor prime utilizate la fabricarea berii arăta că malţul este sufletul berii, hameiu, condimentul, drojdia este spiritul şi apa corpul berii. Orzul sau orzoaica este principala materie primă folosită pentru fabricarea malţului. A fost cultivat din cele mai vechi timpuri, cu circa 7000 de ani î.d.H., pentru prima dată în Orientul Apropiat. În ţara noastră orzul a fost cultivat încă din neolitic, de la 1
începuturile practicării agriculturii. În prezent orzul-orzoaica este, după grâu, porumb şi orez, cea de a patra cereală cultivată pe plan mondial, producţia de orz-orzoaică reprezentând 10% din totalul producţiei de cereale. Orzul sau orzoaica constituie principala materie primă pentru fabricarea berii, deoarece: • orz sau orzoaică este o plantă foarte răspândită, care nu este folosită în alimentaţia umană, puţin pretenţioasă la condiţiile de cultivare; • boabele de orz sau orzoaică au un înveliş păios, aderent, care protejează germenele în timpul procesului de malţificare; • în timpul procesului tehnologic de obţinere a mustului, malţul din orz sau orzoaică oferă cel mai bogat echipament enzimatic şi substrat pentru acţiunea enzimelor; • pe parcursul filtrării mustului, învelişurile păioase ale boabelor formează stratul filtrant care asigură separarea corespunzătoare a mustului de malţ din plămada zaharificată; • berea fabricată din malţ din orz sau orzoaică este considerată a fi cea mai autentică, cu toate că s-a verificat experimental şi la nivel industrial că şi alte cereale (grâul, secara, maniocul) pot conduce la obţinerea malţului; • orz sau orzoaică nu conţine substanţe dăunătoare pentru gustul berii. În România, majoritatea soiurilor de orz pentru bere aparţin grupei Hordeum distichum, varietăţile nutans şi erectum, care se numesc orzoaică de primăvară, cultivându-se numai primăvara. Soiurile cu şase rânduri de boabe pe spic, Hordeum hexastichum, varietatea pallidum, sunt cunoscute ca orz de toamnă şi se cultivă numai toamna. Datorită faptului că pe spic sunt şase rânduri de boabe, acestea sunt mai puţin dezvoltate, cu învelişul păios mai gros şi dau un randament în extract inferior soiurilor de primăvară. Compoziţia chimică a orzului destinat fabricării berii este: Amidonul este localizat în endosperm şi reprezintă componentul chimic cel mai important calitativ şi cantitativ. În timpul depozitării, amidonul este folosit de embrion ca substanţă nutritivă, iar la fabricarea berii, constituie principala sursă de extract a mustului de bere. Proteinele pot varia cantitativ în funcţie de soiul de orz, de condiţiile pedoclimatice, tehnologiile de cultură. Din cantitatea totală de proteine, numai 1/3 trec în bere, având influenţă asupra calităţii berii, influenţând culoarea, plinătatea gustului, însuşirile de spumare, caracteristicile spumei, aroma berii şi stabilitatea ei coloidală. Conţinutul în proteine scade în timpul fabricării malţului şi a berii, datorită hidrolizei enzimatice sau a coagulării. Lipidele sunt prezente în orz în ţesutul aleuronic şi în embrion. În proporţie de 95% se găsesc sub formă de trigliceride şi în cantităţi mici fosfolipide. Sunt insolubile în apă, rămân nemodificate la malţificare şi brasaj şi se elimină cu borhotul de malţ. Substanţele minerale prezintă importanţă pentru fiziologia bobului la germinare, pentru nutriţia drojdiei la fermentare precum şi pentru asigurarea condiţiilor optime de pH al enzimelor care intervin la brasaj, deoarece cele mai multe din ele formează sisteme tampon în must şi bere. Substanţele polifenolice sunt localizate în învelişul bobului şi mai puţin în endosperm. Ele influenţează culoarea, gustul şi stabilitatea coloidală a berii. Celuloza şi hemicelulozele sunt substanţe de structură a învelişului bobului de orz, conţinutul lor variază cu gradul de coacere şi condiţiile climatice anuale. Orzul conţine cantităţi importante de vitamine, în special din grupa B. 2
În bobul de orz matur sunt prezente un număr relativ mare de enzime, care îi sunt necesare întreţinerii activităţii vitale. Aprecierea orzului destinat fabricării malţului este necesară deoarece calitatea orzului determină calitatea malţului şi a berii, dar şi randamentele de fabricaţie, se realizează după aspectul exterior şi după proprietăţile fizice şi chimice. Aspectul exterior se examinează: • mirosul trebuie să fie plăcut, fără miros de mucegai, asemănător paielor proaspete; • culoarea trebuie să fie galben pai, cu strălucire caracteristică; • fineţea paleelor învelişurile subţiri cu riduri fine, constituie indiciul unui soi de orz bun pentru bere, cu o cantitate mare de extract. Aprecierea fizico-chimică ai orzului urmăresc indicatori de calitate precum: • greutatea hectolitrică variază între 63 şi 75 kg, este influenţată de forma boabelor, de umiditate şi de temperatură. Determinarea se bazează pe faptul că amidonul are cea mai mare greutate dintre componentele bobului de orz; • umiditatea este factorul care influenţează randamentul în extract, are volori cuprinse între 12 şi 14%; • masa a 1000 de boabe acest indicator este proporţională cu cantitatea de extract; • energia de germinare este procentul de boabe care germinează, în condiţii normale, după 3 zile, iar determinarea se face la cel puţin 45 zile de la recoltare; • capacitatea de germinare trebuie să fie de minimum 95%, este unul dintre indicatorii cei mai importanţi ai orzului, deoarece numai boabele care germinează vor fi utilizate la fabricarea berii; • uniformitatea boabelor se recomandă ca boabele orzului cu dimensiuni peste 2,5 mm, pentru bere, să aibă o uniformitate de minimum 80%; • farinozitatea trebuie să fie de minimum 80%; • conţinutul de proteine trebuie să fie între 9-11,5%; • conţinutul în extract atinge valori de 80%, în cazul orzoaicei de primăvară, iar pentru orz numai 75%, componentul principal al extractului este amidonul; • sensibilitatea la apă a orzului depinde de cantitatea de apă absorbită; • conţinutul de corpuri străine trebuie să fie de maximum 4%. Se consideră corpuri străine: • corpuri inerte minerale (praf, pământ, nisip, pietriş); • corpuri inerte organice (paie, frunze, larve); • seminţe de alte plante de cultură; • seminţe de buruieni; • spărturi mai mici decât jumătatea bobului şi boabe la care lipseşte embrionul; • boabe golaşe, la care lipseşte mai mult de un sfert de înveliş în zona embrionului. Factorii care influenţează calităţile tehnologice ale orzului pentru fabricarea malţului sunt: • soiul de orz; • condiţiile pedoclimatice; • solul; • agrotehnica şi tehnologia utilizată; • rezistenţa la frig, boli şi ploi. Principalele corelaţii care s-ar putea stabili între aceşti factori şi indicii de calitate ai 3
malţului, respectiv ai berii ca produs finit sunt: anul de cultură al orzului influenţează: • randamentul în extract al malţului; • diferenţa de extract între măcinişul fin şi grosier; • masa a 1000 boabe; • culoarea mustului şi berii; • capacitatea de spumare a berii; • stabilitatea berii. solul influenţează: • conţinutul în azot al malţului; • sortimentul (cal. I + cal.a II-a); • randamentul în extract al malţului; • activitatea α-amilazică. acţiunea combinată a anului şi solului influenţează: • producţia la hectar; • sortimentul (cal. I + cal.a II-a); • conţinutul în azot al malţului. Soiul de orz destinat industriei berii trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: • să fie omogen şi de puritate varietală superioară; • să prezinte o compoziţie chimică superioară calitativ orzului furajer; • boabele să fie de dimensiuni cât mai mari şi cu capacitate de germinare de min. 95%; • să prezinte însuşiri de malţificare superioare, respectiv o dezagregare mecanică rapidă, care să se realizeze cu pierderi minime şi fără tehnologii auxiliare; • să asigure un randament ridicat în extract. Cele mai renumite soiuri cultivate în prezent sunt: în Germania, Alexis, Krona, Lenka, Hami, Wisa, Bistrana, Salome, etc., în Franţa, Volga, Triumph, Nomad, Beka, Aurora, etc., în Cehia şi Slovacia, Rubin, Orbit, Perun, Galant, Krystal, Hanna, în Anglia, Blenheim, Chariot, Proctor, Pioneer, etc., în România Adi, Andra, Aura, Bonus, Dana, Ditta, Dvoran, Farmec, Miraj, Precoce, Prima, Rapid, Productiv, Victoria, Trumpf, Turdeana, etc. Identificarea soiului de orz reprezintă un criteriu modern de evaluare a calităţii orzului pentru fabricarea malţului. Metodele de identificare se referă la: • examenul botanic al orzului; • electroforeza fracţiunilor B şi C ale hordeinei. Recoltarea şi depozitarea. Maturizarea bobului de orz este influenţată de condiţiile meteorologice din anul recoltării. Astfel, cu cât există o durată mai lungă cu temperatura mai ridicată înainte de recoltare, cu atât şi durata de maturare a bobului, după recoltare, este mai mică. Desigur că, şi modul de recoltare influenţează calitatea orzului. Studiile comparative ale diferitelor moduri de recoltare (combină, secerătoare, coasă) au arătat că cele mai bune rezultate se obţin atunci când treieratul are loc după o depozitare în stoguri a orzului, timp în care se atinge maturitatea fiziologică a bobului. Recoltarea se realizează mai devreme decât la grâu, într-un timp scurt, de maximum 3-5 zile, pentru a se evita pierderile datorate rezistenţei mai scăzute la scuturare. O importanţă deosebită o reprezintă atât umiditatea orzului la recoltare, care nu trebuie să depăşească 15%, cât şi modul cum se realizează condiţionarea şi depozitarea orzului, pentru evitarea degradărilor calitative, până la ieşirea lui din repausul de germinare şi trecerea lui în procesul de malţificare. Rezistenţa la frig, boli şi ploi sunt caracteristice de soi şi acţionează numai unul sau mai mulţi factori nefavorabili, cum sunt: • temperaturile scăzute; 4
• oscilaţiile mari de temperatură; • seceta din timpul iernii; • crusta de gheaţă; • desrădăcinarea şi asfixierea plantelor. Rezistenţa la precipitaţii depinde de soi, mai rezistente fiind soiurile cu paiul scurt şi dur. O rezistenţă slabă la ploi poate conduce la scăderea recoltei, contribuind la încetinirea şi perturbarea procesului de maturare. Orzul este cereala utilizată ca materie primă sub formă de malţ la fabricarea berii, iar de calitatea orzului depinde calitatea berii. Înlocuitorii malţului se folosesc într-o proporţie care reprezentă 10-50% din totalul cantităţii de malţ folosită în procesul de obţinere a berii. Utilizarea lor este avantajoasă din punct de vedere economic, deoarece produc un extract mult mai ieftin decât cel obţinut în cazul malţului şi mai puţin în ceea ce priveşte calitatea berii finite. Înlocuitorii malţului se folosesc pentru corectarea fermentescibilităţii mustului, pentru îmbunătăţirea stabilităţii spumei, pentru modificarea culorii berii sau pentru ajustarea aromei produsului finit. Înlocuitorii malţului se clasifică după mai multe criterii: • după locul în care se adaugă în procesul tehnologic de fabricare a berii; • după necesitatea prelucrării prin fierbere; • după originea şi gradul lor de prelucrare necesar pentru utilizarea în industria berii. În industria berii se utilizează următorii înlocuitori ai malţului: • înlocuitori care se adaugă în cazanul de plămădire; • înlocuitori adăugaţi în cazanul de fierbere a mustului; • înlocuitori care se adaugă înainte de fermentaţia secundară; • înlocuitori care pot fi adăugaţi în berea finită, pentru a conferi produsului finit gust dulce şi diverse arome. Înlocuitorii malţului care se adaugă în cazanul de plămădire se numesc nemalţificate, sunt reprezentaţi de: • cereale brute, orz, grâu, secară, porumb, etc.; • cereale prăjite sau torefiate; • fulgi din cereale: de porumb, orez, orz, grâu sau ovăz; • fracţiuni rafinate obţinute din boabe de cereale după măcinare, grişuri de porumb, sorg, brizura de orez, etc.; • cereale sub formă de făină; • amidon de cartofi sau tapioca. Înlocuitorii malţului care se adaugă în cazanul de fierbere pot fi materiale sub formă solidă sau sub formă de siropuri şi sunt reprezentate de: • zaharoză; • zahăr invertit; • hidrolizate de amidon; • extracte de malţ; • siropuri de cereale. Aceste materiale se adaugă ca surse de glucide, în primul rând, dar, în cazul unora dintre ele şi ca sursă de azot solubil sau micronutrienţi pentru drojdie.
Înlocuitorii malţului care se adaugă înainte de fermentaţia secundară sau care se adaugă în berea finită sunt reprezentaţi de: •
• • •
siropuri de dextroză; zaharoză; zahăr invertit; izosiropuri;
5
• caramel. Cerealele brute. Conţinutul ridicat în lipide al unor cereale reprezintă un inconvenient pentru obţinerea unor beri de calitate. Din acest motiv se foloseşte foarte rar ovăzul, în timp ce porumbul, sorgul sau orezul se preferă a se utiliza sub formă degerminată sau descojită. Porumbul este folosit de mult timp ca înlocuitor parţial al malţului, el prezentând în comparaţie cu alte cereale avantajul că se produce în cantitate mare şi are un conţinut mai ridicat în amidon. Se poate utiliza la plămădire-zaharificare sub formă de făină, grişuri, amidon din porumb cât şi alte deşeuri care rezultă de la obţinerea mălaiului. Prin adaos de porumb în procent de maximum 30% se obţin beri cu o bună plinătate şi un gust dulceag. Orezul se foloseşte ca înlocuitor al malţului în proporţie de până la 40%. Se foloseşte brizura de orez, deşeul care rămâne de la decorticarea orezului, în proporţie de 15-20%. Se caracterizează printr-un conţinut mai mare de amidon şi unul redus de proteine şi lipide şi se adaugă direct în cazanul de plămădire, obţinându-se beri de culoare mai deschisă, cu spumă îmbunătăţită, dar cu o plinătate redusă. Orzul se utilizează în proporţie de până la 15-20% sub formă de orz măcinat, fulgi din orz descojit sau nedescojit, sirop de orz, direct în cazanul de plămădire. Se foloseşte orzul cu energie scăzută de germinare, care nu poate fi malţificat. Prin folosirea unor procente mai mari de înlocuire a malţului cu orz apar dificultăţi la filtrarea plămezii, la fermentare, la limpezire şi filtrarea berii finite, deoarece β-glucanii rămân nesolubilizaţi. Pentru a se evita aceste neajunsuri se utilizează preparate enzimatice care degradează substanţele insolubile ce provin din orz. Grâul se foloseşte sub formă de grâu malţificat la obţinerea berii din grâu în proporţie de 50-60%. Nu se utilizează grâul cu conţinut ridicat de proteine şi se poate adăuga direct la plămădire. Sorgul se foloseşte sub formă măcinată sau sub formă de grişuri şi se recomandă o prelucrare separată a acestuia în cazanul de cereale nemalţificate, deoarece amidonul de sorg are temperatura de gelatinizare mai ridicată decât cea a malţului. Modul în care se utilizează aceste cereale la plămădire depinde de temperatura de gelatinizare a amidonului. Cerealele ale căror amidon prezintă o temperatură de gelatinizare superioară temperaturii de gelatinizare a amidonului din malţ sunt supuse mai întâi fierberii. În cazul cerealelor a căror temperatură de gelatinizare este egală sau mai mică cu cea a amidonului de malţ, acestea se pot folosi la brasaj direct în amestec cu malţul. Cereale tratate termic. Din această categorie fac parte boabele de orz prăjite sau torefiate care prezintă avantajul unei uşoare prelucrări prin măcinare, dar prezintă inconvenientul obţinerii unor extracte mai mici decât cele obţinute în cazul cerealelor brute. Prăjirea boabelor se realizează fie prin metode directe în instalaţii cilindrice rotative, fie prin metode indirecte, folosind aer fierbinte, evitându-se astfel carbonizarea boabelor. Boabele prăjite se utilizează în diferite procente la fabricarea berilor brune sau speciale, conferindu-le o aromă şi culoare caracteristică. Fulgii de cereale utilizaţi în industria berii se obţin din boabe de orz, grâu sau ovăz, fie din grişuri de porumb, mai rar, din grişuri de orez. Dintre avantajele utilizării fulgilor de cereale la fabricarea berii sunt: • manipulare uşoară şi adăugare direct în cazanul de plămădire alături de malţul măcinat; • conţinut scăzut în azot solubil al mustului obţinut prin adaos de fulgi de cereale; • contribuţie redusă asupra aromei produsului finit. Cereale sub formă de făină se folosesc făinuri din toate tipurile de cereale. Prin utilizarea făinii de grâu se reduce nivelul de azot solubil al mustului de bere, berea 6
rezultată prezintă o stabilitate coloidală avansată, respectiv o conservabilitate mai mare. Zahărul. Pentru mărirea producţiei de bere cât şi pentru creşterea conţinutului mustului în glucide fermentescibile se adaugă în cazanul de fierbere zahăr, glucoză sau zahăr invertit, cu 15-20 minute înainte de terminarea fierberii mustului cu hamei. Pentru unele tipuri de bere, zahărul se adaugă şi înainte de filtrarea berii pentru realizarea extractului primitiv dorit sau pentru a obţine însuşirile specifice dorite ale berii, berea caramel. Se poate folosi zahăr rafinat care conţine 99,9% zaharoză sau sirop de zaharoză cu 66% extract, componentele se dizolvă uşor în timpul fierberii mustului. Glucoza obţinută prin hidroliza cu acizi a amidonului din cereale sau cartofi se adaugă şi ea în timpul fierberii mustului cu hamei, obţinându-se beri cu un conţinut mai ridicat în alcool. Zahărul invertit obţinut prin hidroliza zaharozei cu acizi diluaţi se foloseşte pentru îndulcire şi aromă. Se pot folosi şi amestecuri de glucide fermentescibile primings formate din zaharoză şi zahăr invertit şi uneori hidrolizate de amidon. Un astfel de amestec care se comercializează sub formă de sirop este format din 55% zahăr invertit şi 45% zaharoză. Zahărul şi glucoza se mai utilizează la obţinerea caramelului necesar pentru obţinerea berilor brune speciale, conferindu-le gust specific şi o culoare închisă. Extractele de malţ se obţin prin concentrarea mustului de bere, prin evaporare la presiune redusă, sub forma unui sirop şi se utilizează prin adăugare direct în cazanul de fierbere fiind o sursă suplimentară de extract pentru mustul de bere. Deoarece extractele de malţ sunt scumpe, în prezent se obţin produse sub formă de sirop prin prelucrarea boabelor de cereale cu ajutorul enzimelor. Aceste siropuri se utilizează ca înlocuitori ai mustului de malţ şi se caracterizează printr-un conţinut redus în azot şi zinc, ceea ce poate limita procesul de fermentaţie. Siropurile de cereale se utilizează ca adaosuri în cazanul de fierbere în scopul creşterii capacităţii de producţie în fabricile de bere în condiţiile folosirii aceluiaşi echipament sau pentru producerea de musturi cu conţinut ridicat în extract. Hameiul este o materie primă specifică pentru fabricarea berii, situându-se imediat după malţ, reprezintă condimentul care se adaugă berii. Întreaga producţie de bere se realizează cu hamei sau cu produse derivate din hamei, până în prezent nu a fost găsită nici o substanţă chimică sintetică care ar putea să înlocuiască cu succes lupulina din conurile de hamei, deci hameiul se bucură de privilegiul de a fi unica materie primă specifică utilizată la fabricarea berii. Hameiul se foloseşte în industria berii deoarece acesta: • conferă gust amar şi aromă specifică berii; • îmbunătăţeşte spuma şi stabilitatea coloidală a berii; • prezintă acţiune antiseptică, fiind un conservant natural al berii. Pe lângă fabricarea berii, hameiul se mai utilizează în industria farmaceutică, este utilizat şi ca adaos în diferite preparate culinare, cum ar fi la prepararea cârnaţilor, salatelor şi chiar în pâine. Planta de hamei îşi are originea în planta sălbatică din Europa şi Asia de Vest. S-a cultivat din cele mai vechi timpuri la prepararea băuturilor şi ca ingredient în supe sau salate, primele popoare care au utilizat hameiul au fost babilonienii şi egiptenii cu 4-5 mii de ani î.d.H. Hameiul este o plantă perenă cu durata de viaţă de 30-50 de ani, fiind productive numai plantaţiile de 20-25 de ani. Hameiul este o plantă care necesită anumite condiţii de cultură, un sol fertil, temperaturi şi zile însorite vara, o anumită umiditate a solului. În prezent hameiul se cultivă în aproximativ 30 de ţări. Cel mai mare producător sunt S.U.A., urmate de Germania, China, Cehia şi Anglia. Cea mai mare regiune de cultură a hameiului din întreaga lume este regiunea Hallertau din Germania. Suprafaţa
7
mondială cultivată cu hamei în 1992 de 91782 ha a scăzut în 1998 la 60111 ha cu o producţie de hamei de 94610 mii tone, iar în 1999, aceasta a fost de 57000 ha cu o producţia de 95451 mii tone. În ţara noastră zona favorabilă de cultură o reprezintă judeţele Alba, Braşov, Cluj, Hunedoara, Mureş, Sibiu, iar dintre soiurile care s-au adaptat cel mai bine şi prezintă însuşiri tehnologice ridicate sunt soiurile englezeşti Northern Brewer şi Brewers Gold, soiul belgian Record şi soiul Hüller Bitter importat din Germania. În ultimul timp, suprafeţele cultivate cu hamei în ţara noastră s-au redus extrem de mult. Pe o parte din suprafeţe au rămas butaşi de hamei care însă se sălbăticesc în câmp. Planta de hamei aparţine din punct de vedere botanic familiei Cannabisaceae, genul Humulus, specia Humulus lupus. Este o plantă dioică, cu florile feminine şi masculine pe tulpini diferite. La fabricarea berii se foloseşte, din planta de hamei, numai inflorescenţa femelă, conul de hamei conţine substanţe specifice, precum substanţele amare şi uleiurile eterice. Formarea conurilor de hamei se declanşează la 5-8 zile după înflorire, la sfârşitul lunii iunie şi începutul lunii iulie sub formă de inflorescenţe compuse din 20-60 flori care se dezvoltă la baza frunzelor, ciclul de formare a conurilor fiind de 20-30 de zile. Pe măsura creşterii lor, conurile iau forma caracteristică soiului. Conurile de hamei se culeg la maturitate tehnologică şi în decursul a maxim zece zile după atingerea maturităţii tehnice, când conurile prezintă o formă compactă cu bracteele strânse lângă ax şi culoarea galben-verzuie, iar la strângerea între degete revin la forma iniţială, bracteele devin elastice şi lipicioase, lupulina trecând de la culoarea argintie la culoarea galben-aurie. Conurile de hamei trebuie să fie bine închise, nevătămate, de mărime medie, corespunzătoare soiului de hamei, iar pedunculul să fie fin şi scurt. Aroma hameiului trebuie să fie plăcută, fină şi suficient de intensă, existând diferenţe din acest punct de vedere între diferitele soiuri. Hameiul nu este lăsat să ajungă la maturitate fiziologică, când conurile se deschid şi capătă o culoare roşie, gălbuie sau brun roşiatică, lupulina devine portocalie sau brun-roşiatică, iar aroma este mult mai slabă. În România hameiul ajunge la maturitate tehnologică începând din a doua decadă a lunii august în cazul soiurilor timpurii şi se termină în prima decadă a lunii septembrie la soiurile tardive. Prezenţa fructelor în conuri depreciază calitatea acestora, prin scăderea conţinutului în lupulină şi fineţea aromei. Recoltarea hameiului se poate face manual sau mecanizat. După recoltare, deoarece conţine 75-80% apă, hameiul se usucă artificial în uscătoare cu aer cald, până la umiditatea de 10-12%, temperatura maximă de uscare este 55oC, la temperaturi mai ridicate sunt distruse substanţele amare şi de aromă. Uscarea se consideră terminată când codiţele şi axul conului se rup la îndoire. După uscare, hameiul se sortează pe calităţi şi se ambalează în diferite tipuri de ambalaje după o presare prealabilă: baluri, baloturi, în cilindri din tablă zincată sau în lăzi. Conţinutul în substanţe utile ale hameiului depind de soi, de pregătirea după recoltare şi de condiţiile de depozitare a hameiului. Depozitarea hameiului după uscare se realizează în încăperi special amenajate, bine izolate, prevăzute cu sistem de răcire ce permit menţinerea unei temperaturi de 02oC şi iluminate artificial, deoarece lumina naturală degradează substanţele utile din hamei. În decursul depozitării timp de un an, la temperaturi de 0-4 oC au loc pierderi de acizi amari cuprinse între 8 şi 45% şi de uleiuri eterice de 15-24%. La depozitarea necorespunzătoare a hameiului acesta poate suferi modificări nedorite ale compoziţiei chimice, substanţele amare şi uleiurile eterice pot suferi oxidări cu transformarea în substanţe nedorite care influenţează negativ valoarea tehnologică a hameiului. Prin prelungirea timpului de depozitare în condiţii necorespunzătoare a hameiului apare un miros neplăcut, persistent datorat formării de acizi volatili prin scindarea oxidativă a resturilor acil din acizii amari. 8
Soiurile de hamei poartă de obicei denumirea regiunii de cultivare, iar clasificarea soiurilor se face după următoarele criterii: • culoarea lăstarilor tineri şi a coardelor: soiuri cu lăstari şi coarde roşii; soiuri cu lăstari şi coarde verzi; soiuri cu lăstari şi coarde de culoare violetă; soiuri cu lăstari şi coarde de culori intermediare; • perioada de vegetaţie: soiuri timpurii, cu perioada de vegetaţie de 100-120 zile, mai sărace în substanţe amare, dar mai aromate; soiuri semitimpurii, cu perioada de vegetaţie de 121-130 zile; soiuri semitardive, cu perioada de vegetaţie de 131-140 de zile; soiuri tardive, cu perioada de vegetaţie de 140-150 zile sau chiar mai mult, bogate în substanţe amare şi aromă mai slabă. • însuşirile tehnologice: soiuri pentru aromă, se cultivă în Europa, într-o serie de regiuni tradiţionale, precum Hallertau, Tettnag, Hersbruk, Jura şi Spalt în Germania, Saaz în Cehia, precum şi Backa şi Sabinja în Iugoslavia. La acestea se adaugă unele soiuri americane Fuggle, Willamette şi Cascade; soiuri predominant amare: Goldbrauer, Nordbrauer, Record, Orion în Europa, la care se adaugă Cluster, Gaqlena, Eroica, Nugget şi Olimpic în America; soiuri cu însuşiri mixte, de exemplu, soiul Chinook. Comitetul European pentru cultura hameiului clasifică hameiul din producţia mondială, după însuşirile brasicole, în patru grupe: • grupa A hamei aromatic, foarte fin, cuprinde soiurile: Saaz, Spalt, Tettnang, Strisselspalt, etc.; • grupa B hamei aromatic, cu soiurile: Hallertau, Hüll, Perle, Hersbruck, Golding, Fuggle, Cascade, Aroma, etc.; • grupa C hamei comun, cu soiurile: Sighişorean, Record, Orion, Kent, etc.; • grupa D hamei cu valoare amară ridicată, de exemplu soiurile Northern Brewer, Brewers Gold, Cluster, Bullion, Pride of Ringwood. Specialiştii recomandă ca plantaţiile de hamei să cuprindă 3-4 soiuri cu perioadă de vegetaţie diferită, pentru eşalonarea recoltării pe o perioadă mai îndelungată în concordanţă cu momentul maturităţii optime a conurilor. Locul de cultură este hotărâtor pentru acelaşi soi de hamei. În domeniul cercetărilor se vor avea în vedere următoarele aspecte: • creşterea producţiei specifice; • îmbunătăţirea caracteristicilor de cultură; • micşorarea conţinutului de azot, prin eliminarea sau reducerea de îngrăşăminte chimice (agenţi fitopatologici, nitraţi); • evitarea contaminării plantei de hamei cu metale grele ce pot proveni din agenţii de stropire, utilizaţi pentru protecţia plantei de hamei; • luarea în considerare a criteriilor ecologice în determinarea zonării geografice a culturilor de hamei; • introducerea unor biotehnologii moderne şi unor metode eficace ale analizei genomului în selecţii pentru sporirea 9
productivităţii culturilor de hamei; asigurarea unor bune condiţii fitosanitare; • aplicarea de strategii eficiente legate de producţia de hamei corelate cu comerţul de hamei şi producţia de bere; • obţinerea unui hamei de calitate superioară prin: selecţionarea şi promovarea unor varietăţi de hamei purtătoare ale unor calităţi aromatice de remarcabilă fineţe; obţinerea şi promovarea unor soiuri cu grad ridicat de rezistenţă faţă de boli şi dăunători. Genetica urmează să joace un rol primordial în cultura hameiului mileniului trei, în sensul creării de noi soiuri de mare productivitate, dar şi cu însuşiri organoleptice superioare, cum ar fi de pildă soiuri cu un conţinut ridicat de acizi alfa aromatici. Compoziţia chimică Compuşii chimici cei mai valoroşi sunt răşinile amare care, după solubilitatea în diferiţi solvenţi şi au capacitatea de a forma săruri cu acetatul de plumb. Solubilitatea acizilor α-amari în must depinde de pH-ul şi temperatura de fierbere a mustului, fiind compuşii chimici cei mai importanţi la fabricarea berii şi se prezintă sub forma a cinci omologi. Acizii alfa amari reprezintă 4-12% din compoziţia chimică a conurilor de hamei. Substanţele amare au însuşiri bacteoriostatice, inhibând dezvoltarea anumitor microorganisme în must şi bere. Uleiurile esenţiale dau hameiului şi berii aroma caracteristică. Sunt constituite din circa 200 compuşi chimici care se grupează în hidrocarburi terpenoide, 70-75% şi compuşi cu oxigen, 25-30%. Aceste substanţe se clasifică astfel: Hidrocarburi terpenoide: o monoterpene: mircen, max. 60% din total; o diterpene: dimircen; o sesquiterpene: β-cariofilen, max.15% din total; humulen (0-40%); o alţi compuşi fără oxigen; Compuşi cu oxigen: o mono, di şi sesquiterpene oxigenate; o alţi compuşi cu oxigen; o terpene cu oxigen şi sulf, alţi compuşi; Compuşi cu sulf fără oxigen. Celelalte substanţe din compoziţia chimică a hameiului, deşi se găsesc în cantităţi mari, nu prezintă valoare tehnologică deosebită, iar influenţa lor asupra compoziţiei mustului şi a berii este neînsemnată şi datorită cantităţii mici de hamei utilizată la fierberea mustului de bere. Odată cântărit şi obiectiv certificat, hameiul este furnizat de către cultivatori către punctele de depozitare la rece, unde este descărcat pentru a se lua mostre şi pentru a fi analizat în ceea ce priveşte calitatea, umiditatea şi conţinutul de acizi alfa. Aprecierea hameiului pentru fabricarea berii se realizează senzorial şi prin analize fizico-chimice, astfel: aspectul exterior: • aspectul conurilor se preferă un hamei cu conul închis, de mărime mijlocie şi cu axul fin, codiţa conului trebuie să fie de maximum 1cm; • culoarea conurilor depinde de soi şi de starea de •
10
• •
analiza chimică:
•
maturitate, variază de la galben la verde, fără pete roşietice sau brune cu urme de îmbolnăvire; aroma hameiului este caracteristică soiului de hamei, miros fin, delicat, curat; granulele de lupulină să fie galbene, lucioase, cu aspect cleios; prezenţa eventualelor boli sau dăunători.
• umiditatea hameiului; • valoarea amară a hameiului; • conţinutul în substanţe tanante şi uleiuri eterice; • valoarea antiseptică a hameiului. Pentru analiza senzorială a conurilor de hamei se poate utiliza metoda care stabileşte prin puncte calitatea hameiului prin următoarele însuşiri: • puritatea probei 1-5 • gradul de uscare 1-5 • culoarea şi luciul 1-15 • forma conului 1-15 • lupulina 1-30 • aroma 1-30 • dăunători, seminţe ale altor plante de cultură 1-15 • tratamente necorespunzătoare 1-15 După stabilirea numărului de puncte, hameiul supus analizei poate fi: • de calitate inferioară, < 60 puncte; • de calitate medie, 60-66 puncte; • de calitate bună, 67-73 puncte; • de calitate foarte bună, 74-79 puncte; • hamei premium, >80 puncte. Folosirea hameiului sub formă de conuri prezintă unele dezavantaje, ca: • dificultăţi în depozitare şi transport; • deprecierea substanţelor utile din conurile de hamei în timpul depozitării; • randament scăzut de extracţie a substanţelor amare; • neomogenitatea substanţelor utile prezente în conurile de hamei îngreunându-se dozarea hameiului în procesul tehnologic. În prezent se obţin diverse tipuri de produse din hamei, care se clasifică astfel: • pudre din hamei; • pelleţi; • concentrate de lupulină; • extracte de hamei: normale; izomerizate; • preparate mixte: pudre cu extracte de hamei; • produse de aromă din hamei: emulsiile din ulei de hamei; extractele uleioase. Cele mai utilizate sunt: Pelleţii şi pulberile normale care se obţin prin măcinarea în particule de 15mm a conurilor de hamei. Pelleţii se obţin prin granularea pulberilor sub formă de mici cilindri, care se ambalează sub vid în atmosferă de gaz inert. Pulberile se ambalează în ambalaje impermeabile la aer, sub vid şi cu impregnarea de gaz inert, dioxid de carbon sau azot. 11
Pelleţii şi pulberile concentrate conţin 45-75% din greutatea hameiului iniţial, îndeosebi granule de lupulină. Se obţin prin măcinarea conurilor de hamei, la temperatura de –35oC, în particule de 0,15mm. Pulberea îmbogăţită în granule de lupulină este ambalată sub vid, se supune granulării, se formează pelleţilor îmbogăţiţi. Pelleţii sunt ambalaţi într-un ambalaj cu patru straturi şi cu o barieră de aluminiu pentru a fi feriţi de oxidare. Pelleţii izomerizaţi sunt produse care conţin substanţe amare izomerizate. Ca materie primă se utilizează un hamei bogat în α-acizi amari, care se transformă în pulbere, apoi se adaugă 1-3% oxid de magneziu, care catalizează izomerizarea, apoi pulberea se granulează. Pelleţii obţinuţi se ambalează şi se menţin în camere cu temperatura de 50oC până are loc izomerizarea a 95-98% din α-acizii amari. Utilizarea pelleţilor izomerizaţi la fabricarea berii prezintă următoarele avantaje: • creşte gradul de utilizare a hameiului cu circa 60%; • scade timpul de fierbere a mustului; • economie de hamei şi de energie; • se reduc pierderile prin deteriorare în timpul depozitării. Extracte de hamei se obţin prin extracţia cu solvenţi organici a răşinilor de hamei şi a uleiurilor eterice care au un caracter hidrofob, iar pentru extracţie se utilizează alcoolul etilic şi dioxidul de carbon. Extractele izomerizate de hamei sunt foarte răspândite, în următoarele tipuri: • extracte răşinoase izomerizate se utilizează sub formă de soluţie 25% în apă distilată sau demineralizată, pentru a evita formarea de săruri insolubile de Ca şi Mg care dau tulbureală; • extracte izomerizate postfermentare se pot utiliza sub formă de soluţie apoasă adăugată în berea matură înainte de filtrare, contribuind la îmbunătăţirea berii în substanţe amare, prin adăugarea acestora trebuie să se asigure numai 20-60% din unităţile de amăreală din berea finită; • extracte de hamei reduse se utilizează la sortimentele de bere stabile la lumină, chiar în cazul ambalării în sticle incolore, precum şi pentru îmbunătăţirea spumei şi aderenţei. Aceste extracte se pot adăuga în orice stadiu al procesului tehnologic. Specialiştii berari sunt confruntaţi în prezent de achiziţionarea hameiului ţinându-se cont de următoarele aspecte: • conţinutul de acizi alfa; • fineţea aromei; • conţinutul de substanţe străine, cu influenţă negativă asupra calităţii berii; • relaţiile determinate de preţ. În funcţie de tipul de bere care se doreşte a se obţine, dotarea tehnică în domeniul tehnologic precum şi posibilităţile economice, constituie criterii ce limitează aceşti factori în adoptarea de decizii care influenţează sortimentele de hamei sau produsul de hamei ce poate fi utilizat. Modul în care se face adăugarea hameiului are influenţă hotărâtoare asupra gustului berii. Dozarea hameiului la fierberea mustului se face în funcţie de conţinutul în acizi amari. Doza de hamei utilizată la fabricarea berii a avut o evoluţie descendentă datorită oscilaţiei preferinţelor consumatorilor pentru sortimentele de bere cu diferite grade de hameiere. Hameiul se poate adăuga ca atare sau măcinat la fierberea mustului de bere în cantităţi de 110-344g/hl bere, în funcţie de tip şi sortiment. Adăugarea hameiului se face în două, trei, sau mai multe porţiuni, primele servind pentru amăreală, iar ultimele, în special pentru aromă, folosindu-se de obicei mai multe sortimente de hamei.
12
Apa este o materie primă importantă pentru industria berii, de compoziţia căreia depinde calitatea produsului finit, cantitativ reprezentând 80-90% din compoziţia acestuia. Principalele domenii de utilizare ale apei, în industria berii, sunt: • materie primă propriu-zisă; • spălarea utilajelor, ambalajelor şi încăperilor tehnologice; • producerea aburului; • agent de răcire. Apa utilizată ca materie primă trebuie să îndeplinească anumite cerinţe, reglementate prin standarde de calitate. Cele mai renumite şi mai tipice beri fabricate în lume îşi datorează caracteristicile îndeosebi calităţilor apelor cu care sunt obţinute. Fabricile de bere îşi pot procura apa necesară în procesul tehnologic din diverse surse. Astfel, se poate utiliza apa de suprafaţă, mai săracă în săruri, dar expusă la poluării, costul apei din aceste surse se măreşte cu costul tratamentului de depoluare. Fabricile de bere utilizează şi apa subterană extrasă din puţuri proprii, care are un grad de poluare mai scăzut, o stabilitate mai mare a debitului asigurat, o temperatură uniformă, puritate microbiologică ridicată. Se poate utiliza şi apa din reţeaua urbană care îndeplineşte condiţiile unei ape potabile. Alegerea sursei de apă de către o fabrică de bere ia în considerare calitatea apei şi costurile impuse de transportul apei şi de tratamentul necesar. Compoziţia chimică a apei Cantitatea de săruri dizolvate în apă este de 500mg/l, putând să ajungă chiar la 2000mg/l. Sărurile conţinute în apă sunt disociate în cationi şi anioni care se află în echilibru. Totalitatea sărurilor de calciu şi magneziu din apă formează duritatea totală care se exprimă în grade de duritate, de obicei în grade germane de duritate.Un grad german de duritate este egal cu 10mg CaO/l de apă. Se mai utilizează gradul francez de duritate care este egal cu 10mg CaCO 3/l şi gradul englez de duritate egal cu 10mg CaCO3/0,7 l de apă. Tabelul 1 Indicatorii de calitate şi necesarul de apă pentru producerea malţului şi berii Indicatorii de calitate
Unităţi de măsură
Sortimente de bere Pilsen
Munchen
Dortmund
Viena
Dublin
Reziduu fix mg/l 51,2 284,2 1110 947,8 312 Oxid de calciu mg/l 11,2 106 367 227,5 100 Oxid de magneziu mg/l 3,3 30 38 112,7 3,7 Cloruri mg/l 5 2 107 39 15,8 Sulfaţi mg/l 3,2 7,5 240,8 180,3 44,9 Nitraţi mg/l urme Amoniu mg/l 0 o Duritate totală germ. 1,2 10,6 30 28 14,9 Duritate o germ. 0,9 10,2 12,2 22 12,2 temporară Oxigen (O2) mg/l 2 Compuşi ai mg/l 0,2-0,5 fierului Necesarul de apă Etapa procesului tehnologic Consum de apă, litri apă/litru bere Înmuierea orzului 7-8 Obţinerea mustului incluzând spălarea utilajelor 2-2,5 Răcirea mustului 2-3 Spălarea tancurilor de fermentare şi a butoaielor 3-5
13
Instalaţii de răcire 10-15 Producerea aburului 20-25 TOTAL 45-60 În funcţie de duritatea totală, apele se pot încadra în: • domeniul 1 de duritate, ape moi cu până la 7od; • domeniul 2 de duritate, ape cu duritate medie, cu 7-14od; • domeniul 3 de duritate, ape dure, cu 14-21,3od; • domeniul 4 de duritate, ape foarte dure cu peste 21,3od. Pentru caracterizarea unei ape folosite la fabricarea berii trebuie să se mai cunoască şi duritatea temporară, care reprezintă duritatea dată de bicarbonaţii şi carbonaţii de calciu şi magneziu. Diferenţa dintre duritatea totală şi cea temporară este duritatea permanentă, dată de sărurile de calciu şi magneziu cu ionii sulfat, clor, azotic, etc. În funcţie de duritatea apei s-au obţinut principalele tipuri renumite de bere. Pentru berile blonde de tip Pilsen se folosesc ape foarte moi, pentru berile brune de tip Mϋnchen, ape cu un conţinut mai ridicat în bicarbonaţi, iar pentru berile de tip Dortmund, ape foarte dure la care predomină duritatea permanentă. Apele folosite în ţara noastră prezintă durităţi cuprinse între 1,5 şi 22o germane, predominând duritatea temporară. Compoziţia apei influenţează pH-ul plămezii, mustului şi al berii. Ionii şi sărurile din apă, la plămădire, pot să manifeste două tendinţe şi anume: • de creştere a acidităţii la scăderea pH-ului contribuie ionii de Ca2+ şi Mg2+ şi sărurile de calciu şi magneziu cu acizii minerali tari sulfuric, clorhidric, azotic; • de scădere a acidităţii la creşterea pH-ului contribuie bicarbonaţii de calciu şi magneziu şi carbonaţii şi bicarbonaţii alcalini. Alcalinitatea totală a unei ape este dată de concentraţia în bicarbonaţi, iar alcalinitatea remanentă reprezintă acea parte a alcalinităţii totale care nu este compensată prin acţiunea ionilor de calciu şi magneziu. Apa cu alcalinităţi remanente sub 5o se poate utiliza la fabricarea berilor blonde de tip Pilsen fără tratare, în timp ce la fabricarea berilor brune se pot utiliza ape cu alcalinitate remanentă mai mare fără a avea dificultăţi la brasaj.
Tratarea apei utilizate la fabricarea malţului şi berii Tratarea apei depinde de măsura în care aceasta răspunde cerinţelor specifice de calitate şi constă în: • corectarea durităţii apei, care se poate realiza prin următoarele metode: fierberea apei la presiune normală sau sub presiune cu precipitarea carbonatului de calciu; decarbonatarea cu lapte de var; decarbonatarea sau demineralizarea prin folosirea schimbătorilor de ioni; demineralizarea prin electroosmoză; demineralizarea prin electrodializă; metode speciale de compensare a alcalinităţii apei. • compensarea alcalinităţii; • corectarea pH-ului. Decarbonatarea apei prin fierbere. Procesele chimice au loc la fierberea apei, iar după fierbere, duritatea apei este de aproximativ 0,8o, 14mg CaCO3/l. Eficienţa tratamentului prin fierbere depinde de condiţiile în care are loc aceasta, prin creşterea duratei de fierbere îmbunătăţindu-se sedimentarea carbonaţilor. Pentru îmbunătăţirea decarbonatării se poate adăuga sulfat sau clorură de calciu, care favorizează eliminarea carbonatului de magneziu. Procesul este scump, necesită un cazan pentru fierbere, iar
14
eficienţa decarbonatării nu este întotdeauna satisfăcătoare. Decarbonatarea cu lapte de var este o metodă simplă, cu costuri scăzute, care necesită dozarea laptelui de var în funcţie de compoziţia apei supusă tratamentului şi îndepărtarea depozitului de precipitat. Se poate realiza prin: • procedeul discontinuu constă în amestecarea cantităţii de lapte de var cu apa şi omogenizarea intensă, urmată de formarea compuşilor insolubili şi de sedimentare a acestora; • procedeul continuu de decarbonatare cu lapte de var constă în metode într-o singură treaptă şi în două trepte de decarbonatare. Primele metode se realizează în instalaţii care au în componenţă un rezervor pentru prepararea laptelui de var, un reactor de mare capacitate pentru decarbonatarea propriu-zisă şi un filtru cu nisip pentru limpezirea perfectă a apei decarbonatate. Decarbonatarea cu lapte de var în două trepte, procedeul split este utilizată pentru decarbonatarea apelor a căror duritate de magneziu depăşeşte anumite limite. Instalaţia cuprinde două reactoare în care se realizează decarbonatarea propriu-zisă, apa decarbonatată fiind filtrată printr-un filtru cu nisip care trebuie să reţină şi cele mai fine particule de precipitat. Decarbonatarea apei cu schimbători de ioni. Schimbătorii de ioni utilizaţi pot fi produse naturale, zeoliţii sau sintetice, permutiţii şi schimbătorii de ioni organici, ele sunt substanţe care pot schimba ionii din constituţia lor cu alţi ioni cu aceeaşi sarcină electrică dintr-o soluţie cu care vin în contact. Cei mai utilizaţi schimbători de ioni sunt schimbătorii sintetici organici, insolubili în apă, fără gust şi miros, de tipul răşinilor epoxidice de condensare, răşini poliacrilice sau polistirolice care au în grupa lor grupe funcţionale cu ioni încărcaţi pozitiv sau negativ, pe care pot să-i schimbe cu o cantitate echivalentă de ioni de aceeaşi sarcină. Prin combinarea unui tratament cu schimbători cationici puternic acizi cu un tratament cu schimbători anionici slab acizi, apa poate fi complet demineralizată. Tratamentul se realizează în coloane cilindrice, verticale, încărcate cu schimbători de ioni. Apa supusă tratamentului se introduce în instalaţie pe la partea superioară, cu o anumită presiune, străbate stratul de schimbători de ioni, în care are loc schimbul ionic, după care este evacuată pe la partea inferioară a coloanei. Regenerarea schimbătorilor de ioni se realizează prin tratarea acestora, în circuit închis, cu soluţie de regenerare. Etapele tehnologice ale ciclului de funcţionare a unei coloane cationice sunt demineralizarea, afânarea, regenerarea şi spălarea schimbătorilor de ioni. Tratamentul cu schimbători de ioni este mai ieftin, deoarece schimbătorii de ioni se pot regenera uşor, are o durată mai scurtă, instalaţiile de decarbonatare au dimensiuni mai mici decât cele de decarbonatare cu lapte de var. Demineralizarea apei prin electroosmoză este o metodă de demineralizare a apei care nu utilizează substanţe chimice. Instalaţia de demineralizare este compusă dintr- un compartiment care are montat un anod confecţionat din magnetit, un compartiment median pentru circulaţia apei de tratat şi un compartiment în care este montat un catod din fier, oţel inoxidabil, zinc şi staniu, compartimentele fiind despărţite prin diafragme din fibre vulcanice sau cromgelatină cu permeabilităţi diferite pentru anioni şi cationi. Prin această metodă se îndepărtează din apă electroliţii Demineralizarea prin electrodializă se bazează pe procesul electrochimic de deplasare a ionilor din apă, în câmp electric, prin membrane care reţin selectiv ionii. Deplasarea în câmp electric a ionilor este completată cu reţinerea ionilor pe schimbători de ioni utilizând răşini speciale puternic acide şi puternic bazice. Compensarea alcalinităţii dată de bicarbonaţi se face prin adaos de sulfat de calciu sau clorură de calciu direct la brasaj, tratament prin care fosfatul secundar de potasiu din malţ, cu reacţie alcalină, este transformat în fosfat primar de potasiu cu 15
reacţie acidă. Sulfatul de potasiu rezultat influenţează negativ asupra gustului berii, doza maximă de sulfat de calciu fiind de 30g/hl apă de brasaj. Clorura de calciu acţionează asemănător dar influenţează pozitiv gustul berii, rezultând beri cu o mai bună plinătate, catifelate, cu un gust mai sărat. La stabilirea dozelor de sulfat de calciu sau clorură de calciu trebuie să se ţină seama de alcalinitatea remanentă a apei şi de raportul dorit între duritatea temporară şi cea permanentă. Un raport între duritatea temporară şi cea permanentă de 1/2,5 îmbunătăţeşte gustul berii, iar un raport între acestea de 1/3,5 este în favoarea obţinerii unei beri de culoare deschisă.
Drojdia de bere Aparţine grupei Ascosporogene, familia Saccharomycetaceae, genul Saccharomyces care se disting prin următoarele caractere: • înmulţirea celulelor se face prin înmugurire; • formează uneori pseudomiceliu; • sporii sunt de obicei rotunzi sau ovali; • fermentează întotdeauna alcoolic şi nu asimilează azotaţii. Din punct de vedere al fermentării există: • drojdii de fermentaţie inferioară Saccharomyces carlsbergensis care fermentează la temperaturi scăzute, mergând până la 0-1oC 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. Primele drojdii de bere de fermentaţie inferioară au fost izolate în cultură pură la Laboratorul din Carlsberg, Danemarca, cultură considerată o specie distinctă de Saccharomyces carlsbergensis. Drojdia de bere poate avea dimensiuni şi forme diferite, este monocelulară, are forma rotundă sau ovală cu dimensiuni de 5-10 microni. Drojdia de bere presată conţine 75% apă, iar substanţa uscată a celulei conţine 90-95% substanţă organică şi 5-10% substanţe anorganice. Conţinutul acestor constituenţi este foarte variabil şi depinde de starea fiziologică a celulei. Compuşii principali ai celulei sunt: • glicogenul; • trehaloza; • substanţele azotate; • gumele; • lipidele; • substanţele minerale. Glicogenul şi trehaloza constituie rezerva hidrocarbonată a celulei de drojdie. În mediu nutritiv bogat, glicogenul se acumulează, iar în mediu nutritiv sărac el se consumă de către celule şi din această cauză conţinutul de glicogen din celulele de drojdie variază între 0-30%, în funcţie de starea şi stadiul în care se găseşte celula. Conţinutul de substanţe azotate este în mod normal de 45%, dar dacă glicogenul scade, el poate ajunge chiar la 70%. Trei părţi din substanţele azotate sunt formate din albumine şi o fosfoglobulină, restul fiind format din nucleoproteine. Conţinutul în lipide variază între 2-5%, iar substanţele minerale reprezintă în mod normal aproximativ 8%, majoritatea fosfaţi. Conţinutul în substanţe gumoase este de aproximativ 5%, în celulă pH-ul este de 5,9-6,0. În afară de substanţele amintite, în celulă se găsesc şi agenţi biologici: • enzime, carbohidraze, proteaze, transferaze, citocromoxidaze; • sisteme de oxidoreducere, citocromul şi glutationul sunt principalele sisteme de oxidoreducere;
16
• factori de creştere, B1, B2, B6, B12, provitamina vitaminei D, PP. Una din importantele proprietăţi ale drojdiei este capacitatea sa de floculare sau aglutinare. Prin floculare se înţelege acumularea celulelor de drojdie în flocoane mari, care imediat ce capătă o anumită greutate se depun pe fundul vasului de fermentare. În condiţii normale de fermentare, drojdia floculează de obicei prea devreme, celulele nu vor mai produce fermentarea mustului, iar dacă nu floculează la sfârşitul fermentaţiei, berea rămâne tulbure, produce greutăţi la filtrare şi gustul său va fi mai puţin corespunzător. În ceea ce priveşte fenomenul de floculare, se disting 4 categorii de drojdii şi anume: • drojdii foarte pulverulente, caz în care aglomeratele se produc până la circa 10 celule şi de obicei se menţin în suspensie în bere; • drojdii pulverulente, caz în care aglomeratele merg până la 1000 celule şi se formează în a doua treime a fermentării; • drojdii floculante, caz în care aglomeratele conţin mai multe mii de celule şi se formează în a doua jumătate a fermentaţiei; • drojdii foarte floculante, caz în care flocularea se produce chiar de la începutul fermentaţiei, celulele rămânând lipite una de alta în timpul cât se multiplică. Drojdiile din prima şi ultima categorie sunt inutilizabile. În practică au importanţă cele din categoria a doua şi a treia. Printre factorii care influenţează flocularea drojdiei se menţionează: • sarcina electrică a celulei; • slăbirea activităţii de înmulţire; • slăbirea activităţii de fermentare; • prezenţa sărurilor în mediu, care pot influenţa valoarea pH-ului; • acţiunea produselor de metabolism; • influenţa bacteriilor; • vârsta celulei; • cationii bi şi trivalenţi; • unii constituenţi ai materiilor prime folosite, etc. Celula de drojdie este un coloid încărcat cu electricitate şi ea poate să piardă această sarcină sau să-şi schimbe semnul. Celula de drojdie este încărcată pozitiv la introducerea ei în mediu, după câteva ore de la începutul înmuguririi ea este încărcată negativ, iar la sfârşitul fermentării, la pH 4,4-4,7, celulele se încarcă din nou pozitiv. La pH de 4,4, punctul izoelectric, se produce flocularea drojdiilor şi a proteinelor cu moleculă mare din mustul de malţ. Cationii bi şi trivalenţi produc flocularea drojdiei în soluţie apoasă. Ionul de calciu are influenţă netă asupra floculării. S-a constatat de asemenea că anumite varietăţi de orz produc flocularea mai puternică a drojdiei. Cercetările au arătat că în cojile de malţ există anumite substanţe care produc flocularea drojdiei. La fabricarea berii în multe ţări se folosesc două tulpini de drojdie: • una floculantă, care sedimentează repede, dând o bere limpede; • una pulverulentă, se care depune mai greu. Cele mai folosite însă la fermentarea berii sunt drojdiile floculante. Drojdiile pulverulente se folosesc de obicei nu singure, ci în asociaţie cu cele floculante. Verificarea şi selecţionarea celor mai bune tulpini de drojdii pentru a fi introduse în producţie Pentru obţinerea unei bune fermentări a mustului de malţ hameiat, este necesar să se folosească o cultură de drojdie viguroasă. Asemenea cultură provocă o fermentare rapidă şi energică, împiedicând astfel eventualele contaminări cu alte microorganisme. Obţinerea culturilor de drojdie într-o fabrică de bere se realizează pornind de la
17
o cultură pură. Folosirea culturilor pure de drojdie prezintă o serie de avantaje dintre care amintim: • se îmbunătăţeşte calitatea berii; • scad posibilităţile de degradare a berii, de apariţie a tulburelilor, de modificare a gustului, mirosului, etc.; • fermentarea decurge uniform, obţinându-se o bere cu o compoziţie şi proprietăţi gustative mai uniforme. Pregătirea culturii pure de drojdie se face în general în două faze şi anume: • faza de laborator; • faza dezvoltării în instalaţia de culturi pure. De o importanţă deosebită sunt caracteristicile tulpinii de drojdie de la care se porneşte cultura pură. Se poate spune cu certitudine că tulpina de drojdie cu care lucrează o fabrică poate imprima un anumit gust specific sortimentului de bere produs. De aceea, microbiologul berar trebuie să fie înarmat cu suficiente cunoştinţe nu numai de microbiologie, dar şi de tehnologie şi procese biochimice specifice industriei malţului şi berii. El poate conduce cu o mai mare siguranţă întregul proces de izolare, adaptare, înmulţire, fermentare şi refermentare a tulpinii de drojdie pe care o introduce în producţie. Microbiologul berar trebuie să-şi adapteze metodele de lucru în pregătirea drojdiei de cultură pură, având siguranţă ca astfel calităţile berii ce se va obţine cu drojdia respectivă vor fi din cele mai bune şi că nu vor dezamăgi pe consumatori. De aceea, dintr-un mare număr de tulpini de drojdie ce trebuie să şi le izoleze specialistul, trebuie să se aleagă cele mai bune după o minuţioasă verificare la o scară mai mică şi abia după aceea să se treacă tulpina de drojdie în producţie. Munca de reizolare se realizează în permanenţă şi se caută noi tulpini de drojdie care să aibă însuşiri noi, superioare, care vor putea fi introduse în fabricile de bere în condiţiile locale ale acestora. Posibile teme de cercetare: • în ce măsură temperatura scăzută duce la o depunere prematură a drojdiei; • cum se comportă drojdiile la variaţiile bruşte de temperatură, de la 7,5-8,5oC la 1-2oC; • care este viteza de fermentare; • cum influenţează diferitele raporturi dintre zahărul fermentescibil şi cel nefermentescibil asupra înmulţirii şi fermentării drojdiei; • cum influenţează diferitele concentraţii în extract ale mustului asupra fermentaţiei drojdiei; • în ce măsură influenţează variaţia compoziţiei şi calităţii malţului asupra păstrării constante a calităţii tulpinii de drojdie; • dacă activitatea drojdiei este modificată sensibil prin folosirea în procesul de brasaj a cerealelor nemalţificate, porumb, orz, orez; • dacă la sfârşitul fermentării drojdia depune bine în vasul de fermentare şi nu produce greutăţi la limpezirea berii. Drojdia de bere, Saccharomyces carlsbergensis, utilizată ca starter al fermentaţiei, poate proveni din culturi pure de laborator sau prin recuperarea celulelor dezvoltate la o şarjă precedentă de fermentare. Alegerea unei anumite tulpini de drojdie pentru obţinerea berii, în condiţii specifice de aprovizionare cu materii prime, dotării şi tehnologiei folosite, se realizează luând în considerare principalele caractere specifice ale drojdiei de bere: • gradul final de fermentare şi viteza de fermentare; • capacitatea de asimilare a substanţelor ce participă în metabolism; • randamentul de multiplicare; 18
capacitatea de floculare şi sedimentare; spectrul şi cantitatea de produse secundare ale fermentaţiei cu implicaţii în gustul şi aroma berii; • rezistenţă faţă de degenerare, contaminare, etc. Realizarea acestei alegeri este mult mai dificilă decât a celorlalte materii prime pentru bere. Încercările de a caracteriza drojdiile care se comercializează au arătat că cele mai multe dintre ele sunt alcătuite din specii diferite care adeseori posedă proprietăţi de floculare. În practica industrială apar mutaţii nedorite ce împiedică flocularea. Principalii factori care influenţează performanţele fermentative ale drojdiilor şi calitatea berii sunt: • compoziţia mustului de bere; • condiţiile de aerare ale culturii de drojdie; • temperatura de fermentare; • dimensiunile şi geometria vasului de fermentare. O evoluţie interesantă în ultimii ani a avut-o implementarea fermentatoarelor cu drojdii imobilizate, care prezintă avantajul de a creşte şi optimiza productivitatea, a reduce costurile şi de a controla întregul proces prin automatizare. Dacă pentru maturarea berii şi obţinerea berii fără alcool, sistemele de utilizare a drojdiilor imobilizate sunt introduse în practică, fiind avantajoase din punct de vedere economic, folosirea drojdiilor în fermentarea primară este încă în stadiul de cercetare. Stabilitatea microbiologică a sistemului de drojdii imobilizate este dependentă de concentraţia, activitatea şi puritatea drojdiilor. Prin fierberea mustului înainte de fermentare se evită contaminarea. Dintre contaminanţii periculoşi sunt bacteriile care pot avea o rată mare de creştere la temperaturi scăzute şi care se ataşează pe suprafaţa purtătorilor de drojdii imobilizate. Pentru a sesiza contaminarea se recomandă detectarea diacetilului, a compuşilor fenolici sau a acidităţii în efluent, ca şi metode directe microbiologice. •
•
Preparatele enzimatice Preparatele enzimatice exogene de origine microbiană se folosesc în procesul tehnologic de fabricarea berii în diferite faze tehnologice şi anume: • la operaţia de plămădire-zaharificare, în cazul utilizării unui procent ridicat de cereale nemalţificate se folosesc preparate enzimatice pentru lichefiere care conţin enzime amilolitice, β-glucanază, peptidaze, celulaze care hidrolizează substanţele macromoleculare, insolubile prezente în plămezi, în substanţe cu moleculă mai mică, solubile; • la fermentarea primară a mustului de bere se utilizează preparate enzimatice amilolitice în scopul hidrolizei urmelor de amidon din must, pentru creşterea gradului de fermentare şi pentru îmbunătăţirea filtrabilităţii berii; • la fermentarea secundară şi la maturarea berii se utilizează preparatele enzimatice pentru: îndepărtarea proteinelor care produce în berea finită trubul coloidal, papaina, se adaugă în tancul de fermentare secundară, în timpul maturării berii când pHul este mic, favorabil activităţii enzimei, cu 10-14 zile înainte de filtrare, doza utilizată este de 2-10g/hl; îndepărtarea compuşilor fenolici prin folosirea de polifenoloxidază; îndepărtarea oxigenului. Oxigenul dizolvat în bere poate să modifice caracteristicile senzoriale ale acesteia, prin
19
reacţii de oxidare. Pentru îndepărtarea acestuia se poate utiliza preparatul enzimatic glucoxidază-catalază de origine fungică; accelerarea maturării berii prin reducerea diacetilului şi a acetoinei prin folosirea de α-acetolactat decarboxilază sau diacetilreductază, timpul de fabricare al berii se scurtează cu 5-6 zile. Dintre preparatele enzimatice exogene se utilizează la fermentaţia primară amintim: • Fungamyl 800L 0,3-1ml/hl must, pentru un grad de fermentare de 80-85%; • Fumgamyl 800L 1-5ml/hl must, pentru un grad de fermentare de 85-90%, se adaugă în linul de fermentare; • AMG-300L (amiloglucozidaza), 5ml/hl must, se obţine un grad de fermentare foarte mare, iar berile au un grad redus de hidraţi de carbon; • Promozym 200L 32ml/hl must, se obţine un grad de fermentare de până la 90%, enzima produce deramificarea dextrinelor şi amilopectinei, prin scindarea legăturilor α-1,6; • Ambazyme 200L (amiloglucozidaza), se foloseşte în proporţie de 3-9g/hl must; • Amylozime 200L, care se foloseşte în proporţie de 1-2g/hl must. Preparatele enzimatice utilizate, după ce au acţionat, trebuie să fie inactivate, ceea ce impune pasteurizarea berii finite. Acest lucru se impune deoarece AMG şi Fumgamyl au şi o activitate proteolitică nestandardizată, care conduce la deprecierea berii. Pentru inactivarea enzimelor respective trebuie realizate următoarele valori de pasteurizare: • AMG 1200 UP, echivalent 5 minute de încălzire la 76oC; • Promozym 80 UP şi Fumgamyl 10 UP, echivalent a 60 de minute la 60oC. Preparatele enzimatice amilolitice de origine fungică sunt caracterizate prin temperaturi de inactivare mai scăzute decât cele de origine bacteriană şi sunt preferate sub aspectul inactivării lor într-un regim blând de pasteurizare a berii. Având în vedere rezistenţa termică destul de ridicată a AMG şi a Promozymului, se recomandă ca aceste enzime să fie folosite la plămădire şi mai puţin la fermentare primară. În cazul în care berea nu se pasteurizează, este necesar ca şi Fungamyl-ul să fie utilizat tot la plămădire. Pentru îmbunătăţirea filtrabilităţii berii se utilizează Finizym 200 L, în proporţie de 0,4ml/hl bere. Se mai poate mări filtrabilitatea mustului şi prin folosire la plămădire a următoarelor preparate enzimatice: Cereflo 200L, Ultraflo L, Viscozym 120L. Se recomandă folosirea preparatului enzimatic βGlucanase 200L în proporţie de 250-500ml/hl malţ, acesta poate fi adăugat şi la fermentarea primară/secundară, în proporţie de 0,5-1ml/hl must sau bere.
Tehnologia obţinerii mustului de malţ Constă în obţinerea unei diversităţi de substanţe dizolvate molecular sau coloidal, care sunt principalele componente chimice ale berii, conferind acesteia însuşirile senzoriale caracteristice. Obţinerea mustului de bere cuprinde unele operaţii tehnologice importante ca: măcinarea, plămădirea şi zaharificarea, urmată de filtrarea plămezii, după care se fierbe mustul cu hamei. Malţul, după 4 săptămâni de odihnă, este transportat pneumatic de la silozul de malţ într-un ciclon de desprăfuire şi apoi trecut prin intermediul unui dozator în cântarul automat. De aici, cu ajutorul elevatorului sunt conduse în celule de depozitare care au rol tampon. Apoi, cu ajutorul unui elevator, malţul se conduce la maşina de
20
polizat. După polizare, acesta se trece în cântarul automat, după care este deversat în moara de malţ. Măcinişul rezultat se colectează într-un buncăr de măcinare de unde se alimentează cazanele de plămădire şi zaharificare. Cerealele nemalţificate sunt aduse cu ajutorul transportorului pneumatic într-un ciclon în vederea desprăfuirii acestora. Apoi sunt trecute în cântarul automat care ne permite aflarea cantităţii de cereale nemalţificate recepţionate, după care sunt depozitate în celule. De aici, cu un elevator sunt trecute în moara de cereale şi sunt depozitate întrun buncăr tampon care se găseşte în partea superioară a cazanului de fierbere. Obţinerea mustului de bere din malţ, cu sau fără adaos de cereale nemalţificate, apă şi hamei se împarte în următoarele faze principale: • măcinarea malţului şi eventual a altor cereale; • plămădirea-zaharificarea; • fierberea mustului cu hamei; • răcirea şi limpezirea mustului fiert. Deşi cuprind aceleaşi operaţii tehnologice principale prezentate mai sus, schemele tehnologice de obţinere a mustului variază în funcţie de tipul şi modul de amplasare a utilajelor tehnologice. Se întâlnesc trei tipuri de secţii de fierbere: • secţii de fierbere clasică are ca principiu măcinarea malţului uscat şi folosirea unor cazane din cupru, de formă rotundă, amplasate orizontal. Filtrarea se poate realiza în două moduri: în interiorul cazanului cu sisteme de filtrare sau cu un filtru de plămădire. Se întâlnesc doar în fabricile vechi de bere; • secţii de fierberea tip bloc Ziemann, se caracterizează prin aceea că utilajele principale sunt amplasate vertical sub forma unui bloc, permiţând un spaţiu redus şi implicit un consum de energie mic. Filtrarea se face cu ajutorul cazanului de filtrare sau cu filtre de plămadă; • secţii de fierberea tip Hyro-Automatic Steinecker, foloseşte o măcinare umedă a malţului, care sunt direcţionate în cazane, de formă paralelipipedică, dispuse pe orizontal. Filtrarea plămezii o realizăm în cazane de filtrare speciale, într-un strat mult mai gros decât în cazanele obişnuite. Fabricarea berii se realizează după schemă tehnologică prezentată din figura de mai jos. HAMEI
Recepţie Depozitare
APĂ
Tratare
MALŢ
Recepţie
CEREALE
DROJDIE DE
NEMALŢIFICATE
BERE
Recepţie
Depozitare
Multiplicare în laborator
Depozitare Măcinare
Plămădire
Măcinare
Plămădire
Multiplicare în staţia
de culturi pure Zaharificare Filtrare plămadă Primul must
21
Ape de spălare
Borhot de malţ
Fierbere cu hamei Separare borhot de hamei
Borhot de hamei
Limpezire la cald
Trub la cald
Răcire Limpezire la rece
Trub la rece
MUST DE BERE
Drojdie uscată
Tratare
Însămânţare Fermentare primară
Uscare
Drojdie recoltată Fermentare secundară Filtrare Îmbuteliere BERE
CO2
Fig.1. Schema tehnologică generală de fabricare a berii
Această plămadă zaharificată rezultată se trece cu ajutorul unei pompe de plămadă într-un filtru de plămadă pentru a obţine mustul de malţ. Primul must de malţ şi apele de spălare se trec în cazanul de fierbere cu hamei. În timpul fierberii, se degajă vapori de apă care sunt recuperaţi cu ajutorul recuperatoarelor de căldură, de unde colectam apa caldă necesară secţiei de fierbere. Dacă cazanul de fierbere este plin, putem trimite mustul filtrat în cazanul intermediar de must. Borhotul de malţ se transportă cu ajutorul unei pompe în silozul de borhot de malţ pentru valorificarea în zootehnie. Mustul fiert cu hamei se trece în separatorul de hamei şi preluat de pompă şi trimis într-un vas tampon pentru răcire şi limpezire. Mustul fiert cu hamei se trimite în separatorul de conuri de hamei, cu ajutorul unei pompe şi trimis într-un vas tampon pentru răcire şi limpezire. Aici se separă şi se spală cu apa borhotul de hamei. Cazanele sunt prevăzute cu conducte cu duze de apa. Tot procesul tehnologic de condiţionare a malţului, a nemalţificatelor şi a fierbere până în fază de must de bere se dirijează de la un panou control de comanda şi automatizat folosindu-se programe speciale. Este deservit doar de o singură persoană pe schimb.
Măcinarea malţului Măcinarea malţului este o operaţie tehnologică care se face cu scopul de a permite solubilizarea enzimatică a malţului, solubilizare care are loc în procesul de plămădire-zaharificare. Este o operaţie mecanică importanţă în transformările care au loc la plămădire-zaharificare, la randamentul fierberii şi în compoziţia mustului de bere. 22
Această operaţie constă în sfărâmarea bobului de malţ în particule mai mici şi trebuie realizată astfel încât cojile să nu fie rupte. Numai în aceste condiţii borhotul devine afânat, se poate realiza o scurgere normală a mustului şi o spălare mai rapidă a borhotului. Totodată se urmăreşte ca miezul făinos al bobului de malţ să fie transformat, prin măcinare, într-o făină foarte fină. Ambele cerinţe se pot realiza numai folosind un malţ de calitate corespunzătoare. În practică se foloseşte un compromis între o măcinare prea fină şi una prea grosieră, gradul de măcinare stabilindu-se în special în funcţie de sistemul de filtrare folosit. Prin calitatea măcinişului realizat această operaţie influenţează hotărâtor asupra desfăşurării în continuare a procesului tehnologic. Mărunţirea bobului favorizează difuzia substanţelor solubile în apa de plămădire şi uşurează activitatea enzimelor asupra compuşilor macromoleculari existenţi în particule de măciniş. Pentru extragerea substanţelor solubile existente în bob şi pentru favorizarea activităţii enzimelor, ar fi indicat să se realizeze un măciniş cu particule cât mai puţin fin. Întrucât după extragerea substanţelor solubile, mustul trebuie separat prin filtrare de partea insolubilă, borhotul, un măciniş prea fin ar îngreuna acest proces de formare a unui strat filtrant tasat. Principiile măcinării Prin măcinare vom obţine o anumită mărime a particulelor componente ale bobului. Este indicat ca şi coaja bobului să fie cât mai puţin mărunţită, pentru a putea evita trecerea polifenolilor în must şi a se forma în cazanul de filtrare a unui strat afânat de borhot. Dacă lucrăm cu filtre de plămădire se elimină mai uşor măcinăturile cojii bobului de malţ din cauza elasticităţii acestuia. Endospermul, următorul strat al bobului de malţ, este indicat să fie bine măcinat din cauza conţinutului ridicat în amidon care dă randamentul fierberii în extract. Se ştie că solubilizarea componentelor din bob este diferită, porneşte din exterior spre interior şi de la bază spre vârf. Acest lucru ne indică stări cu duritate diferită care în timpul măcinăturii dau produse de măcinare care diferă ca mărime şi ca randament în extracţie. Măcinarea malţului şi a nemalţificatelor este o operaţie mecanică care constă în mărunţirea corpului de malţ sau de cereale nemalţificate, în particule mici în vederea măririi suprafeţei particulelor în contact cu apă de plămădire, de trecere în soluţie a unor componente solubile preexistente în materia prima, a enzimelor pentru favorizarea contactului între acestea şi substrat. Datorită diferitelor grade de solubilizare, corpul bobului mărunţit va avea însuşiri mecanice diferite care vor genera produse cu dimensiuni diferite. Partea solubilizată care este măcinată mai uşor, formată din particule fine şi medii, care vor putea fi mai bine solubilizate şi hidrolizate în timpul brasajului. Partea slab solubilizată sau nesolubilizată care se macină mai greu, este formată din particule mari, grişuri, care sunt particule mari şi care necesită un tratament termic special. În urma măcinării bobului distingem componentul cojii şi componentul bobului: Coaja este formată din celuloză, care are însuşiri elastice, având în compoziţie compuşi polifenolici, substanţe cu gust amar, substanţe colorante, minerale, ele au influenţe minore asupra compoziţiei mustului. Au rol în formarea stratului filtrant. Corpul bobului - endospermul - conţine componente utile în formarea extractului mustului. Este indicat o mărunţire fină a bobului astfel că în procesul de extracţie să fie favorizat de o suprafaţă cât mai mare de contact între măcinătură şi apa de brasaj. Particulele fine conţin cantităţi mari de extract şi se vor spală şi epuiza mai greu. De aceea este recomandat să nu se facă o mărunţire exagerată. Gradul de mărunţire va determina solubilizarea bobului: • cu cât avem o solubilizare mai avansată avem o mărunţire mai puţină. În acest caz corpul bobului este afânat; • cu cât solubilizarea bobului este mai slabă avem de-a face cu o 23
măcinare avansată. Măcinătura poate avea rol şi de masă filtrantă. Se folosesc utilaje de filtrare montate în cazanul de filtrare în care stratul natural format din borhot care curge liber va defini viteza de filtrare. Un alt sistem de filtrare este filtrarea cu filtru de plămadă, filtre cu rame şi pânză adică stratul filtrant este artificial fiind format din ţesătură de pânză. Rolul măcinării malţului Măcinarea malţului realizează reducerea dimensiunilor materialului de start şi o clasare pe dimensiuni a particulelor obţinute, prin cernere. Tehnica de măcinare adoptată depinde de metoda de plămădire şi de metoda de filtrare a plămezii după brasaj. Din punct de vedere tehnologic, măcinarea malţului va influenţa: • extracţia şi randamentul în extract la plămădire într-un timp optim; • durata de brasaj şi viteza de filtrare a plămezii; • claritatea mustului primitiv şi a celui secundar; • stabilitatea aromei mustului, respectiv a berii. Între un randament mare în extract şi viteza de filtrare optimă există o serie de contradicţii, în sensul că la o măcinare fină, deşi extracţia substanţelor utile este mai uşoară, se facilitează şi extragerea compuşilor nedoriţi cum ar fi β-glucanii, pentozanii, polifenolii şi lipidele, care cauzează următoarele neajunsuri în must şi bere: • creşterea vâscozităţii mustului (β-glucanii şi pentozanii); • dificultăti în filtrarea mustului şi berii (β-glucanii şi pentozanii); • scăderea stabilitaţii coloidale şi a duratei de păstrare a berii (βglucanii şi pentozanii,polifenolii); • stabilitatea mai redusă a aromei (polifenoli şi lipide). Astfel în urma măcinării malţului apar următoarele: • o măcinare care conduce la grişuri fine şi făină asigură o plămadă care se lichefiază şi se zaharifică uşor, mustul având un conţinut ridicat în extract, un grad de fermentare mare, iar plămada se filtrează greu atunci când această operaţie se face la cazane de filtrare; • o măcinare care conduce la grişuri mari nu asigură o lichefiere -zaharificare bună a plămezii, randamentul în extract al mustului este redus, mustul este greu fermentescibil, iar plămada se filtrează uşor în cazanul de filtrare; • felul măcinişului determină volumul borhotului şi structura acestuia, respectiv înălţimea borhotului în cazan, care va condiţiona filtrarea plămezii în cazanul de filtrare; • un măciniş grosier conduce la obţinerea unui borhot mai voluminos, cu o structură afânată, care favorizează filtrarea; • un măciniş fin conduce la obţinerea unui borhot mai puţin voluminos, mai compact, care îngreunează mult filtrarea mustului; • Extractul este exprimat în l/kg malţ ca substanţă uscată; • FCDdiferenţa de randament în extract obţinut cu măciniş fin şi grosier; • α-Amilaza este măsurată ca activitate în unităţi dextrinizante; • DPeste puterea diastazică şi este exprimată în unitate a WindichKolbach (W-K). Metode de măcinare Gradul de măcinare şi produsele rezultate în urma măcinării se controlează prin sortarea a 100g măciniş cu ajutorul unui sortator de laborator cu 5 site, timp de 5 minute, la 300 ture/minut. Reglarea morilor din fabrică se face până la atingerea 24
procentului dorit de făină. Măcinarea malţului se poate realiza în două moduri: metode de măcinare uscată: • mori cu valţuri; • mori cu ciocane; • mori cu discuri. metodă de măcinare umedă se foloseşte numai pentru măcinarea umedă. Tabelul 1 Structura normală a măcinişului în funcţie de tipul de filtrare Proporţia fracţiunilor, % Numărul Dimensiunea Denumirea Cazanul de Filtrul de sitei ochiurilor, mm fracţiunii filtrare plămadă 1 1,270 Coji 18-26 7-11 2 1,010 Grişuri grosiere 8-12 3-6 3 0,547 Grişuri fine I 30-40 28-38 4 0,253 Grişuri fine II 14-20 20-30 5 0,152 Făină de grişuri 4-6 8-11 fund Făină pudră 9-11 17-22
Măcinarea uscată a malţului se poate efectuează cu diferite tipuri de mori cu una, două sau trei perechi de valţuri, cu sau fără condiţionare prealabilă a malţului prin umezire. Structura măcinişului se obţine prin reglarea valţurilor cu ajutorul unui distanţier, iar în interiorul morii există site cu dimensiuni standard care sunt antrenate într-o mişcare de vibraţie. Prin cernerea a 100g măciniş, la 300 ture, rezultă o anumită fracţiune de măciniş, iar prin apropierea sau îndepartarea valţurilor se obţin diferite tipuri de făinuri măcinate: Tipul şrotului Tăria in şrot Vol/ şrot ml Volum borhot ml Şrot grosier 25-30 280 200 Şrot fin 50-60 210 150 Faina fina 85-90 200 100 Structura măcinişului este următoarea: coji, grişuri mari I particule cu extracţie mai slabă, vor contribui mai puţin la randamentul în extract, grişuri mari II se pot hidroliza bine, formează un strat filtrant, această fracţiune de măciniş conduce la o densitate mică cu implicaţii de creştere a randamentului în extract, durata de zaharificare este mică iar randamentul în extract al particulelor mari este ridicat, nu se vor extrage substanţe nefavorabile din bob şi coajă, grişuri fine şi făină pudră. Morile cu o pereche de valţuri permit obţinerea unui măciniş cu 30% coji, 50% grişuri şi 20% făină, se pretează numai la măcinarea malţurilor bine solubilizate, sunt mai puţin răspândite. Morile cu două perechi de valţuri realizează o mărunţire mai fină a malţului, iar cojile sunt mai puţin zdrobite, rezultând în final un măciniş cu 25-28% coji, 54-60% grişuri şi 12-16% făină, acest tip de moară este puţin folosit.
25
Fig.2. Moară cu două perechi de valţuri 1-tăvălug de distribuire; 2-dispozitiv de reglare a alimentării; 3-tăvălug de măcinare grosieră; 4, 9-tăvălugi de măcinare fină; 5- sită oscilantă; 6-bielă; 7-coji; 8-grişuri; 10făină. Morile cu două perechi de valţuri posedă un mic tăvălug de distribuire 1 care împreună cu dispozitivul de reglare a alimentării 2, asigură încărcarea uniformă a primei perechi de tăvălugi de măcinare grosieră 3, astfel se realizează numai o spargere a bobului, dar nu şi o rupere a cojii. Granulele mici trec prin fantă fără a fi sfărâmate. Urmează a doua pereche de valţuri care au 260 rot./min., distanţa dintre ele fiind mai mică. La aceste tipuri de mori se separă şrotul de la prima pereche de valţuri cu sitele oscilante 5 acţionate cu biela 6 şi se macină separat. Măcinarea fină se efectuează numai la grişurile grosiere 8 şi pentru aceasta, tăvălugii de la a doua pereche de valţuri au viteze diferite, respectiv de 330 şi 165 rot./min. Sitele se curăţă continuu cu ajutorul unor bile de cauciuc. Morile cu trei perechi de valţuri reprezintă tipul cel mai perfecţionat de moară de măcinare uscată, care permite obţinerea gradului dorit de măcinare chiar şi la prelucrarea malţurilor slab solubilizate. Malţul este trecut prin prima pereche de valţuri, în care are loc o primă mărunţire în coji cu grişuri aderente şi făină. Făina este evacuată din moară, iar cojile cu grişuri aderente sunt trecute la cea de a doua pereche de valţuri, unde are loc desprinderea grişurilor de pe coji, cojile sunt evacuate, iar grişurile rezultate de la primele două perechi de valţuri trec la cea de a treia pereche de valţuri, unde se realizează o mărunţire mai fină a acestora. Separarea fracţiunilor se face cu ajutorul a două site duble vibratoare situate între cele trei perechi de valţuri. Întrucât evacuarea cojilor din această moară se face separat, este posibilă depozitarea lor într-un buncăr şi adăugarea lor într-o anumită fază a plămădirii şi zaharificarea în cadrul procedeului cu separare de coji. Prin acest procedeu se obţin beri mai sărace în polifenoli, de culoare mai deschisă şi cu un gust mai plăcut.
Fig.3. Moară cu trei perechi de valţuri: 1-valţ de distribuire; 2-pereche de valţuri de prezdrobire; 3-pereche de valţuri pentru 26
coji; 4-pereche de valţuri pentru grişuri; 5-sită oscilantă superioară; 6-sită oscilantă inferioară; 8-grişuri; 9-făină. Morile de măcinare uscată sunt amplasate deasupra instalaţiei de fierbere, măcinişul fiind trecut apoi în buncăre speciale, cu un unghi de golire de circa 45 o. Capacitatea morilor trebuie astfel aleasă încât şarja de malţ să poată fi măcinată în maximum 2 ore. Mori cu trei perechi de valţuri sunt prevăzute cu 2 seturi de site intercalate între perechile de valţuri. Se face o măcinare selectivă, se realizează un măciniş cu o anumită structură. Moara este prevăzută cu o pâlnie de dozare, cu valţuri cu rifluri mari. Malţul este lăsat să cadă în prima pereche de valţuri care sunt valţuri de zdrobire, permiţând obţinerea de produse din coji care aderă la valţuri, grişuri foarte mari, grişuri mari şi o cantitate de produse mai fine (făina şi pudră). Acestea cad pe primul set de site care le dirijează astfel: • particulele mari: coji cu grişuri mari, aderente sunt reţinute pe prima sită a primului set şi pentru că sită vibrează, acestea sunt dirijate către a doua pereche de valţuri care sunt valţuri pentru coji; • grişurile mari trec prin prima sită şi ajung pe sită a doua a primului set, de unde vor ieşi grişuri mari care vor cădea pe cel de-al doilea set de site unde se selectează cojile. Cojile vor fi reţinute pe prima sită şi ies din moară colectându-se separat- fracţiunea de coji; • grişurile mari trec prin sită şi vor alimenta cea de-a treia pereche de valţuri pentru grişuri. Vor rezulta din moara grişuri mari II şi grişuri fine. Particulele de făină şi pudră care au rezultat din prima pereche de valţuri, separate pe ambele site şi cele trecute prin cea de a doua pereche de valţuri şi setul al doilea de site, vor fi colectate apoi sub forma de făină şi pudră. Sitele sunt acţionate de un sistem oscilator de 300-500 ture/ min, se disting: • valţuri pentru prezdrobire; • valţuri pentru coji; • valţuri pentru grişuri. Măcinarea umedă a malţului constituie un procedeu mai nou de măcinare care, datorită avantajelor pe care le prezintă faţă de măcinarea uscată, şi-a găsit o largă răspândire pe plan mondial, inclusiv în toate fabricile noi de bere din ţara noastră. Procedeul se bazează pe înmuierea cu apă a malţului înainte de măcinare până la o umiditate de 30%, prin care cojile devin elastice astfel că în timpul măcinării rămân întregi. Ca urmare borhotul format în cazanul de filtrare este mult mai afânat, filtrarea decurge mai rapid, astfel încât se poate mări înălţimea stratului de borhot cu 50% faţă de procedeul clasic care foloseşte cazane de filtrare. Datorită păstrării cojilor întregi se diminuează şi trecerea polifenolilor în must, rezultând o bere de culoare deschisă şi un gust fin. Măcinarea umedă se realizează cu instalaţii hidroautomatice folosite la cazanele de fierbere care sunt prevăzute cu instalaţii de filtrare. Acestea permit o păstrare cât mai întreagă a cojii de malţ care este un element de baza al stratului filtrant obţinut în cazanul de fierbere. Se pot folosi morii speciale în care să se menţină coaja întreagă, putem astfel că realizăm o filtrare mai lentă, iar înălţimea cazanului de filtrare să fie cu 50% mai înaltă, se face o încărcare specifică mărită care prin prezenţa cojilor bobului vor da berii mai dechise la culoare, cu un gust fin. Etapele procesului sunt următoarele: • condiţionarea sau înmuierea malţului se realizează cu apa de brasaj; • măcinarea malţului înmuiat. Condiţionarea sau înmuierea malţului destinată cazanelor de filtare va avea în vedere un tratament de transformare astfel încât densitatea bobului să fie mai uşoară, să 27
devină mai elastică. Dacă se face o măcinare mai grosieră sau mai avansată se va măcina doar corpul făinos al bobului ceea ce duce la o scădere a productivităţii cazanelor de filtrare. Se folosesc două metode: • condiţionarea cu abur uscat, cantitatea de malţ este transportată cu un şnec la moară unde malţul este tratată în transpor, cu abur uscat, la 0,5 atmosfere, timp de 30-40 secunde. În acest timp are loc o mărire a densităţii malţului cu 0,7-1%, dar această creştere a densitătii este preluată de coajă. Prin acest tratament este posibilă creşterea stratului filtrant în cazanul de filtrare cu 20% faţă de malţul necondiţionat, creşterea încărcăturii specifice duce la mărirea vitezei de filtrare cu 20% faţă de filtrarea unei plămezi de malţ măcinat uscat fără condiţionare; • condiţionarea cu apă se face prin şprituirea malţului transportat timp de 90-100 secunde până când densitatea acestuia ajunge la 1,5-2%, iar măcinătura obţinută va permite o creştere a înălţimii stratului de borhot cu 10%, pentru aceeaşi durata de filtrare. Putem mări viteza de filtrare cu 10% faţă de malţul necondiţionat, se poate micşora distanţa dintre valţuri în vederea obţinerii unei cantităţi mai mari de grişuri. Înmuierea malţului se face cu apa de brasaj care are temperatura de 35-50oC, timp de 15-30 minute, fiind necesar 70-75 litrii de apă pentru 100kg malţ. Temperatura apei folosite este în funcţie de gradul de solubilizare al malţului şi în funcţie de calitatea berii care dorim să o obţinem. Dacă malţul este slab solubilizat vom evita folosirea de apă cu temperaturi scăzute. Pentru berile fine, de culoare deschisă, folosim ape de înmuiere cu temperatura de 40-50oC. Prin folosirea excesului de apa de înmuiere avem neşansa de a permite trecerea în apa a substanţelor amare şi a substanţelor de extracţie, iar pierderile în extract ajung la 0,3-1%. Instalaţia de măcinare se compune din: buncărul metalic pentru stocarea malţului, valţul dozator, valţul de strivire cu amestec de plămadă, duzele de pulverizarea apei şi pompa de plămadă. De regulă, moara este amplasată la acelaşi nivel cu cazanele de fierbere, sunt formate dintr-un buncar cu fund conic unde se face înmuierea malţului. Malţul polizat şi lustruit este transportat şi descărcat cu un transportor elicoidal în buncăr unde se adăugă apa de brasaj. La partea inferioară a buncărului este montat un valţ cu rifluri mari, sub el se găseşte o porţiune de tablă perforată, care lateral are un racord pentru evacuarea apelor în exces. Această instalaţie este situată deasupra morii şi este prevăzută cu o pereche de valţuri speciale, iar lateral, cu un sistem de conducte cu duze, folosite pentru spălarea valţurilor şi curăţirea morii. De asemenea, se găsesc montate în moară nişte talere de omogenizare şi un şnec în care se continuă omogenizarea. În moară se obţine malţul măcinat cu ape de plămădire, amestecul este preluat de o pompă şi transportat în cazanul de plămădire. Cantitatea de malţ prelucrată pe şarjă se introduce în buncărul metalic unde se adaugă până la nivelul malţului, apă. Prin recilcularea apei cu ajutorul unei pompe se realizează înmuierea malţului până la umiditatea de 25-30%, iar operaţia de înmuiere durează 20-30 minute. Înmuierea se realizează cu apă rece care are temperatura de 1820°C sau cu apă caldă care are temperatura de 40-45°C. Se practică înmuierea cu apă rece atunci când folosim un malţ slab solubilizat şi sticlos, iar înmuierea cu apă caldă atunci când malţul este făinos şi bine solubilizat. După terminarea înmuierii, apa utilizată în exces este scursă la canal, după care începe procesul de măcinare propriuzis. Distanţa dintre valţurile zdrobitoare se reglează la 0,35-0,40mm, iar măcinişul rezultat cade în cuva metalică, unde se amestecă cu apa de plămădire. Proporţia de amestecare a măcinişului cu apă este de 3,5-4hl apă pentru 100kg malţ. Plămada rezultată este pompată cu o pompă specială în cazanul de plămădire. Pentru ca operaţia de măcinare să decurgă în bune condiţii este necesar ca valţul dozator să alimenteze valţurile zdrobitoare uniform pe toată lungimea lor, iar valţurile zdrobitoare să fie 28
perfect paralele. Această operaţie este pur mecanică şi constă în sfărâmarea bobului de malţ în particule mai mici, iar prin calitatea măcinişului realizat este influenţat major desfăşurarea procesului tehnologic. Mărunţirea bobului favorizează difuzia substanţelor solubile în apa de plămădire şi uşurează activitatea enzimelor asupra compuşilor macromoleculari existenţi în particule de măciniş. Pentru extragerea substanţelor solubile existente în bob şi pentru favorizarea activităţii enzimelor, ar fi indicat să se realizeze un măciniş cu particule cât mai fine. Întrucât după extragerea substanţelor solubile, mustul trebuie separat prin filtrare de partea insolubilă, borhotul, un măciniş prea fin ar îngreuna acest proces de formare a unui strat filtrant tasat. Ţinând cont de cele de mai sus, în practică se consideră că măcinarea este bună atunci când cojile rămân întregi, iar corpul făinos al lui se sparge în particule mai mici. Cojile de malţ au rolul de a afâna stratul filtrant, permiţând astfel scurgerea uşoară a mustului primitiv şi a apelor de epuizare. Măcinarea umedă a malţului se realizează cu mori speciale numite Maişomatur, care sunt prevăzute cu un buncăr de înmuiere amplasat deasupra morii, iar aceasta are prevăzut o pereche de valţuri rifluite, la distanţa de 0,35-0,45mm. Procesul de măcinare se realizează în patru faze şi anume: • înmuierea cu apă cu temperatura de 30-50oC în buncărul de înmuiere, timp de 20-25 minute, urmată de recircularea apei timp de 10 minute, până se atinge o umiditate a malţului de 30%. Temperatura apei de înmuiere este cu atât mai ridicată cu cât malţul este mai bine solubilizat; • apei de înmuiere cu un extract de 0,3-1% este evacuată şi trecută în cazanul de plămădire ca apă de plămădire sau aruncată la canal, iar operaţia durează 5 minute; • măcinarea umedă propriu-zisă a malţului durează o perioadă de 40 minute, în care malţul se introduce în camera de amestec de sub valţuri, împreună cu apa de plămădire, într-un raport dintre malţ şi apă de 1:3 sau chiar mai mult; • curăţirea şi spălarea morii se realizeaztă prin şpriţuire cu apă, iar apa rezultată numită apă de spălare, este pompată în cazanul de plămădire, în timp de 5 minute. Măcinarea umedă prezintă următoarele avantaje: • se păstrează integritatea tegumentului; • se diminuează posibilitatea extracţiei substanţelor polifenolice în cursul procesului de plămădire; • se obţin randamente mai mari, ca urmare a intensificării proceselor de măcinare şi plămădire; • se obţin straturi de borhot de filtrare cu înălţimi mai mari; • se evită pierderile de malţ la măcinare deoarece nu se produce praf (Berzescu, P., et al., 1981). La alegerea procedeului de măcinare trebuie să se ţină cont de următoarele aspecte: • mărimea şi uniformitatea boabelor de malţ; • intensitatea modificărilor care au avut loc la malţificare; • metoda de brasaj care urmează a fi aplicată; • metoda de filtrare care se va adopta după brasaj (Banu, C., et al., 2001). Brasajul malţului măcinat Brasajul malţului include plămădirea şi zaharificarea şi are drept scop: • să solubilizeze substanţele solubile preexistente în malţ (10 - 15% din totalul componentelor malţului); • să facă solubile prin. acţiunea enzimelor proprii şi cu ajutorul celor 29
adăugate, substanţele care în starea lor nativă sunt insolubile (60% din totalul componentelor malţului); • să modifice, pe cale enzimatică, structura chimică a substanţelor solubilizate la un nivel dorit, astfel încât 75% din extractul mustului dulce să fie format din zaharuri fermentescibile. Factorii care influenţează brasajul Factori care influenţează brasajul • cantitatea şi calitatea apei folosite la brasaj; • calitatea malţului; • natura amidonului din plămadă; • temperatura şi valoarea pH-lui; • compoziţia măcinişului; • procedeul de brasaj. Factorii de importanţă majoră care intervin la brasaj sunt următorii: Apa de brasaj. Apa acţionează în două tipuri de procese: • fizice când are loc dizolvarea substanţelor solubile preexistente în malţ: se produc hidratarea şi umflarea granulelor de amidon până la gelatinizare; se realizează transportul extracului; se favorizeză transferul de căldură în vederea realizării unor reacţii chimice şi biochimice. • chimice neenzimatice când apa de plămădire cu o compoziţie chimică corectă (nivel optim de Ca+2) reacţionează cu fosfaţii anorganici eliberaţi din fosfaţii organici din malţ cu ajutorul fosfatazelor, modificându-se astfel aciditatea plămezii şi stabilindu-se un sistem tampon de menţinere a pH-ului plămezii şi, respectiv, al mustului dulce între anumite limite. • un pH optim al plămezii va favoriza: activitate mai bună a amilazelor asupra amidonului; îmbunănătăţirea activităţii altor carbohidraze şi proteinaze; îmbunătăţirea solubilităţii proteinelor din malţ şi coagulabilităţii acestora; minimalizarea extracţiei taninurilor. • dacă pH-ul plămezii este mai mare de 5,8, atunci acesta se corectează prin: decarbonatarea apei de brasaj; prin folosirea la brasaj de malţ acid; prin adaos de acid mineral; prin acidifierea biologică a plămezii. • prin ajustarea pH-ului plămezii la 5,2 - 5,4 se realizează următoarele: obţinerea unui must cu un extract mai mare; plămada este mai uşor filtrabilă, ca de altfel şi mustul mai dulce; culoarea mustului este mai deschisă; se utilizează mai rău principiile din hamei la fierberea mustului cu hamei; berea se clarifică mai bine iar posibilitatea de formare a tulburelii la rece este mai redusă. Acest efect este pus pe seama unei degradări mai avansate a proteinelor şi a extrageri unei cantităţi mai reduse de polifenoli. Prezenţa unei cantităţi reduse de polifenoli astringenţi conduce la o bere cu o aromă mai echilibrată, mai elegantă; ioni de calciu din apa de brasaj (plămădire) protejează activitatea αamilazei faţă de temperaturile ridicate, ceea ce face posibilă acţiunea sa de lichefiere a amidonului la temperaturi mai ridicate decât temperatura sa optimă; 30
prezenţa ionilor de calciu în bere va favoriza flocularea drojdiilor şi cauzează în plus separarea oxalatului sub forma cristalelor de oxalat de calciu (piatra de bere). Sistemul enzimatic al plămezii. Sistemul enzimatic din plămadă acţionează diferit faţă de un sistem standard deoarece: • substraturile asupra cărora acţionează enzimele (amidon, proteine etc.) sunt eterogene şi impure din punct de vedere chimic, respectiv sunt în amestec cu alte substanţe şi parţial sunt incluse în celule cu pereţi întregi; • substraturile sunt în cea mai mare parte insolubile, cel puţin la începutul brasajului. În cazul granulelor intacte de amidon care sunt rezistente la enzimoliză, este necesar ca acestea să se hidrateze şi să se gelatinizeze înainte ca ele să fie atacate de enzime; • deoarece plămădirea se execută la temperaturi ridicate de 65°C, unele enzime sunt rapid inactivate, iar altele rămân nemodificate până la sfârşitul plămădirii; • se modifică pH-ul şi temperatura de plămădire, în funcţie de timp. Pe măsură ce substraturile sunt degradate, enzimele sunt mai uşor inactivate de căldură de compoziţia plămezii, iar mustul va fi afectată de: • compoziţia părţii lichide a plămezii; • natura grişurilor; • consistenţa plămezii; • temperatura şi durata de plămădire, inclusiv durata de timp pentru a ajunge de la un palier de temperatură la alt palier de temperatură. Prin urmare, la plămădire trebuie să avem în vedere că, la un anumit pH şi la o anumită concentraţie de substrat, activitatea enzimatică măsurată după o anumită perioadă va creşte o dată cu creşterea temperaturii, apoi va scădea. Această situaţie se datorează interacţiunii a două fenomene opuse, referitoare la activitatea enzimatică din plămadă şi anume: • creşterea vitezei de reacţie enzimatică o dată cu creşterea temperaturii; • creşterea vitezei de inactivare a enzimelor o dată cu creşterea temperaturii. Condiţiile de plămădire şi influenţa lor asupra proceselor enzimatice Procesele enzimatice implicate la brasaj vor fi influenţate de: • temperatura de brasaj care nu este constantă, ci are o evoluţie în trepte. În general prin creşterea temperaturii se favorizează: reducerea vâscozităţii plămezii; accelerarea vitezei de trecere în soluţie a componentelor solubile din malţ prin accelerarea vitezei de difuzie a componenetelor din grişuri; accelerarea omogenităţii substanţelor solubilizate în faza lichidă a plămezii; accelerarea vitezei de acţiune, dar şi de inactivare a enzimelor; accelerarea procesului de hidratare - umflare a granulelor de amidon şi de gelatinizare a acestora. • durata de brasaj care va influenţa efectele de solubilizare şi de acţiune a enzimelor, dar nu direct proporţional; • stare fizică a substanţelor, acţiunea enzimelor amilolitice va fi mai 31
eficientă dacă malţul este mai fin mărunţit, dacă gelatinizarea şi lichefierea sunt mai complete; • consistenţa plămezii este dependentă de raportul dintre măcinătură/apă. Prin creşterea raportului măcinătură/apă au loc următoarele: • se reduce stabilitatea termică a enzimelor prezente, incluzând şi proteazele şi dizaharidazele; • se micşorează concentraţia enzimelor raportată la unitatea de volum; • se diluează concentraţia substratului asupra căruia acţionează enzimele; • se diluează concentraţia produşilor de degradare ai substratului; • se reduce vâscozitatea plămezii şi a mustului dulce obţinut. O plămadă cu consistenţă mai mică va favoriza acţiunea enzimelor amilolitice, iar o plămadă cu consistenţă mare va favoriza activitatea enzimelor proteolitice. • activitatea enzimatică a malţului: malţul cu activitate enzimatică mai mare va avea un efect enzimatic mai mare, dar nu direct proporţional; • pH-ul plămezii având în vedere că fiecare enzimă are un interval de pH optim, la brasaj se lucrează cu un pH de compromis, cuprins în limitele 5,2-5,4. Sub influenţa enzimelor existente în plămadă au loc următoarele transformări: Degradarea amidonului. Transformarea amidonului este un proces enzimatic important care are loc la plămădire-zaharificare, de care depinde în mare măsură fermentescibilitatea mustului de bere. Acest proces se desfăşoară în trei faze mai importante: • îmbibarea cu apă a granulelor de amidon; • gelifierea amidonului; • hidroliza enzimatică propriu-zisă a amidonului sub acţiunea amilazelor. Obiectivul principal al plămădirii, în ceea ce priveşte degradarea amidonului, constă în zaharificarea acestuia. Gradul de dezagregare se determină prin proba de colorare cu iodul. Suspensiile şi soluţiile de amidon dau cu o soluţie de iod-iodură de potasiu o coloraţie albastră. La apariţia de dextrine limită coloraţia trece în roşu-violet. În momentul zaharificării corespunzătoare dispare coloraţia, plămada devine iodnormală. Degradarea amidonului din plămadă are loc în trei stadii, din care primele două sunt neenzimatice: • stadiul I, constă în absorbţia de apă şi umflarea granulelor de amidon până la temperatura de 50-60°C, în funcţie de tipul de amidon; • stadiul II, constă în gelatinizarea amidonului, care are loc când amidonul umflat ajunge la o temperatură critică numită temperatură de gelatinizare, cuprinsă între 60 şi 80°C. La atingere temperaturii critice de gelatinizare, granula se umflă tangenţial şi îşi pierde simultan birefrigenţa şi cristalinitatea, datorită ruperii legăturii de hidrogen. La creşterea în continuare a temperaturii peste cea critică de gelatinizare are loc o rupere a legăturilor de hidrogen, o ataşare a moleculelor de apă la grupurile -OH eliberate, ceea ce determină o continuare a umflării granulei de amidon până ce granula se sparge şi în soluţie difuzează în principal amiloza, iar amilopectina rămâne suspendată în această soluţie amilozică. • stadiul III, stadiul enzimatic, care se subdivide în două etape: o etapă în care are loc lichefierea amidonului prin acţiunea αamilazei asupra amilozei şi amilopectinei, în care caz se formează 32
dextrine liniare şi ramificate cu masă moleculară medie şi mare. Lichefierea este însoţită de micşorarea vâscozităţii plămezii, datorită acţiunii dextrinizante a α-amilazei; în etapa a doua are loc zaharificarea, care constă în acţiunea atât a αamilazei cât şi a β-amilazei asupra legăturilor α-1,4 glicozidice din amiloză şi amilopectină. Degradarea amidonului la brasaj este influenţată de: • durata de brasaj, care are o influenţă asupra activităţii enzimatice, la care se disting două etape: o primă etapă care durează 10-20 minute, când se atinge maximum de activitate enzimatică pentru β-amilază, la temperaturi cuprinse între 62-68°C; o etapă de declin a activităţii enzimatice, care are loc la următoarele 40-60 minute. • pH-ul, având în vedere că activitatea enzimelor este în funcţie de pH, la un pH de 5,5-5,6 vor acţiona bine atât α-amilaza cât şi β-amilaza. pH-ul plămezii va depinde de calitatea apei utilizată şi este cuprins între 5,6 şi 6,9, fiind necesară o acidifiere; • concentraţia extractului, la o concentrare mai mare a plămăzii, aceasta exercită un efect coloidal protector asupra enzimelor. Plămezile groase au o concentraţie mai mare de zaharuri fermentescibile decât cele subţiri şi se obţine o atenuare limită. Amidonul se descompune în următoarele componente: • amilodextrină este componenta principală a amidonului care, în prezenţa soluţiei de iod, se colorează în albastru; • eritrodextrina reprezintă dextrina cu molecula mai mică decât precedenta, iar în prezenţa iodului dă o coloraţie brun-roşcată; • acrodextrina este solubilă în apă şi nu se colorează cu amidonul; • maltodextrina este asemănătoare cu maltoza şi nu se colorează cu iodul. Condiţiile optime de acţiune ale enzimelor amilolitice sunt: • α-amilaza degradează amiloza şi amilopectina cu formare de dextrine liniare şi ramificate care conţin 7-12 resturi de glucoză la temperatura de 72-75oC şi pH-ul de 5,6-5,8; • β-amilaza acţionează de la capătul nereducător al noilor dextrine formate sub acţiunea α-amilazei cu formare de maltoză, dar din cauza lungimii diferite a lanţurilor se formează şi maltotrioză, la temperatura de 60-65oC şi pH-ul de 5,4-5,6. Atât α-amilaza cât şi β-amilaza acţionează până la 2-3 resturi de glucoză înaintea legăturilor α-1,6 glicozidice din amilopectină formându-se aşa numitele dextrine limită. La acţiunea de zaharificare mai participă şi următoarele enzime: • dextrinaza limită, care transformă dextrinele ramificate în dextrine liniare, dar acţiunea ei nu este semnificativă la brasaj deoarece are un optim de temperatură cuprins între 50 şi 60°C şi este inactivată la 65°C; • maltaza, care desface molecula de maltoză în două molecule de glucoză; • invertaza, care transformă zaharoza în glucoză şi fructoză. Prin urmare la zaharificare se formează: • dextrine nefermentescibile; • maltoză, maltotrioză, glucoză, fructoză, uşor fermentescibile. Sub acţiunea combinată a celor două enzime amidonul este transformat în: • maltoză 40-45%; • maltotrioză 11-13%; 33
glucoză 5-7%; dextrine inferioare 6-12%; dextrine superioare 19-24%, la care se mai adaugă glucidele preexistente în malţ: fructoza (1,5-3,5%) şi zaharoza (2,5-3,5%). Ca măsură pentru hidroliza amidonului îl reprezintă şi gradul final de fermentare al mustului, care trebuie să corespundă tipului de bere: • pentru berile blonde 78-85%; • pentru berile brune 68-75%. Degradarea substanţelor cu azot. Substanţele cu azot din malţ sunt solubilizate în proporţie de 70% la malţificare de către peptidhidrolazele existente în orz şi cele sintetizate la malţificare. În malţul uscat vor rămâne active în principal proteinazele şi carboxipeptidaza. În timpul malţificării, se vor forma din proteinele insolubile de depozit, proteine solubile, peptide şi aminoacizi. Produşii rezultaţi în urma activităţii endo-peptidhidrolazelor şi exopeptidhidrolazelor sunt următorii: • compuşi macromoleculari cu masă moleculară >60.000, care constituie azotul coagulabil şi care reprezintă 20% din substanţele cu azot ale mustului nefiert. Aceşti compuşi sunt coagulabili la plămădire şi mai ales la fierberea mustului. Sunt precursori activi ai trubului din bere; • compuşi cu masă moleculară medie (10.000-60.000), care reprezintă 20% din totalul substanţelor cu azot din must. Au acţiune favorabilă în formarea spumei berii, fiind relativ termostabili; • compuşi cu masă moleculară mică, care reprezintă 60% din substanţa cu azot din must, din care circa 22% sunt α-aminoacizi liberi, sursa de azot pentru drojdii. Conţinutul de aminoacizi trebuie să fie mai mare de 200mg N/l pentru a se asigura multiplicare drojdiei şi o aromă corectă a berii. Substanţele cu azot formate la brasaj şi ajunse în must sunt implicate în: • nutriţia drojdiei pentru fermentare şi pentru formarea de substanţe de aromă; • însuşirile senzoriale ale berii finite ca: plinătatea, rotunjirea, gustul, culoare; • capacitatea de spumare a berii şi însuşirile spumei (densitate, persistenţă, volum); • formarea trubului în berea finită, • stabilitatea coloidală a berii. Proteinele nedegradate şi cele insolubile se elimină împreună cu borhotul de malţ. Degradarea substanţelor cu azot la brasaj va fi influenţată de: • gradul de solubilizare al malţului; • conţinutul acestuia în enzime proteolitice; • condiţiile de brasaj, respectiv temperatura şi durata pauzei de proteoliză; • pH-ul plămezii: dacă acesta nu este favorabil proteolizei, adică dacă nu are valori de 5,2-5,5, se face corectarea pH-ului şi se măreşte durata pauzei de proteoliză; • concentraţia plămezii: la concentraţii mai mari ale plămezii creşte activitatea endopeptidhidrolazelor. Degradarea hemicelulozelor şi gumelor care a avut loc în măsură mai mare sau mică la germinare, se continuă şi la plămădire-zaharificare sub acţiunea endo- şi exo-β-glucanazelor. Sub acţiunea acestor enzime are loc hidroliza hemicelulozelor obţinându-se compuşi solubili.Transformarea hemicelulozelor insolubile în gume • • • •
34
solubile se realizează prin creşterea vâscozităţii plămezii şi a mustului, prelungindu-se durata de filtrare a plămezii. Din această cauză este necesar ca aceste gume să fie transformate în continuare sub acţiunea exo-β-glucanazei. Conţinutul în gume al mustului depinde de solubilizarea malţului. Prin menţinerea unei pauze la temperatura de 45-50oC este favorizată degradarea gumelor, iar la temperaturi de peste 60 oC exo-βglucanaza este treptat inactivată. Pe de altă parte nu se urmăreşte o hidroliză prea avansată a gumelor, întrucât ele exercită o influenţă pozitivă asupra spumei şi gustului berii. La brasaj, β-glucanii, solubili la cald, vor trece în soluţie făcând să crească vâscozitatea acestora. Ei pot fi solubilizaţi de cele două endo-glucanaze. La plămezile bine lucrate nu se observă o creştere a vâscozităţii sub acţiunea celor două enzime, apar β-exoglucanii, coloizi puternici hidrolizaţi care nu cresc foarte mult vâscozitatea. Ei sunt responsabili de stabilitatea şi catifelarea gustului berii. Hidroliza sub acţiunea exo β-glucanilor, la brasaj este mult mai slabă pentru că acţiunea enzimelor a fost foarte afectată. O hidroliză prea avansată a β-dextrinelor influenţează negativ caracterul de spumare a berii: • endo β-1-4 glucanaza la un pH între 4,5-4,8 şi la o temperatură de 4045oC este favorabilă, iar la 55oC este inactivată; • endo β-1-3 glucanaza la un pH între 4,6-5,5 şi la o temperatură de 60 oC este favorabilă, iar la temperatura de 70oC este inactivată; • β -glucanul la un pH între 6,6-7 şi la o temperatură de 62oC este favorabilă, iar la temperatura de 73oC este inactivată. Optimul de temperatură este la 40-45-50oC care vor permite formarea βdextrinelor. Se formează compuşi care dau o vâscozitate mai mică dând plămezii care se filtrează mai uşor şi mai repede. Filtrabilitatea berii finite influenţează pozitiv păstrarea însuşirilor bune de spumare şi capacitatea de solubilizare a berii. Dacă avem malţuri solubile din care se solubilizează bine β-glucani, durata de pauză se schimbă sau se trece peste aceasta. Plămădirea se poate face la temperaturi de 35-37oC sau la temperaturi de 50-52oC. În timpul palierului de proteoliză are loc şi o degradare a glucanilor din pereţii celulari, ai arabinoxilanilor şi gumele solubile sub acţiunea diferitelor enzime hemicelulazice. Enzimele de degradare a hemicelulazelor acţionează bine la temperatura de 40-45°C şi sunt inactive la temperatura de 55-60°C. La temperaturi mai mari se eliberează β-glucani din complexele cu proteinele sub influenţa βglucansolubilazei şi endo β-1,3 glucanaza care acţionează bine la 60-62°C. Formarea de gel conduce la creşterea vâscozităţii mustului, ceea ce îngreunează filtrabilitatea acestuia. Degradarea hemicelulozelor şi a gumelor este apreciată prin: • valoarea fiabilimetrică, care trebuie să fie 0; • vâscozitatea mustului congres trebuie să fie 1,5-1,63mPa•s, din care vâscozitatea mustului este de 1,73-2,20mPa•s, iar a berii este de 1,78-1,9 mPa•s. Degradarea polifenolilor. Polifenoli reprezintă 0,3-0,4% din substanţa uscată a orzului, fiind localizaţi în coajă, stratul aleuronic şi în endosperm. La brasaj, polifenolii prezenţi în măcinătura de malţ trec în plămadă, nivelul de trecere fiind influenţat de pH şi temperatură, inclusiv de temperatura apei de spălare a borhotului de malţ. Polifenolii trecuţi în plămadă şi în must vor forma cu proteinele complecşi insolubili, mai evidenţi fierberea mustului cu hamei, ceea ce va face ca berea finită să fie mai stabilă coloidal. În prezenţa aerului, polifenolii pot fi oxidaţi enzimatic la brasaj cu formare de compuşi incolori, care apoi se vor polimeriza neenzimatic în compuşi coloraţi. Polifenolii oxidaţi sunt taninuri. Dacă polifenolii oxidabili ajung până în bere, ei pot fi transformaţi în taninuri care vor reacţiona cu proteinele şi vor da naştere la tulbureli. 35
Degradarea proteinelor Transformarea proteinelor are loc într-o măsură mult mai mare la germinare în comparaţie cu cea a amidonului, aceasta se continuă la brasaj, formându-se o serie de fracţiuni proteice care intră în componenţa azotului solubil al mustului de bere. Enzimele proteolitice acţionează identic ca la germinare, atât asupra proteinelor nedegradate cât şi asupra fracţiunilor proteice formate la germinare, acţiunea lor fiind favorizată de temperatura optimă de circa 50oC. În timpul brasajului, proteinele din malţ suferă transformări obţinându-se produse cu moleculă mare, amilaze şi peptidaze, mai puţin aminoacizi. Acest lucru se datorează acţiunii proteinazelor, deoarece peptidazele sunt inactivate la uscarea malţului. Procesul de proteoliză are loc la temperatura de 50 oC, timp de 20-30 minute când plămada este menţinută în aceste condiţii. Conţinutul mustului în fracţiuni proteice depinde de solubilizarea iniţială a malţului, de temperatură, pH şi de concentraţia plămezii. Cu cât malţul folosit are o mai bună solubilizare proteică cu atât se va evita mai mult o degradare prea avansată a proteinelor la plămădire-zaharificare. În cazul malţurilor cu solubilizare proteică insuficientă este necesar să se menţină dimpotrivă o pauză de proteine la temperatura de 47-53oC, în care are loc o creştere a conţinutului mustului în azot solubil, în special în aminoacizi. Controlul descompunerii proteinelor se face prin determinarea azotului solubil şi a diferitelor fracţiuni azotoase, în special a azotului α-aminic. Este indicat ca plămădirea să se facă astfel încât mustul să nu conţină proteine cu moleculă mare. Nu se admite nici o dezagregare prea mare a proteinelor, fiindcă o cantitate prea mare de aminoacizi duce la degenerarea plămezii. În procesul de hidroliză aminolitică şi proteolitică, în timpul brasajului au loc şi transformări provocate de citaze, fitaze, etc. Acizii care se formează, acidul fosforic, aminofosforic şi glicerofosforic, precum şi alţi acizi organici, la un loc contribuie la reglarea pH-lui care scade de la 5,8 (la începutul plămezii), la 5,3 ( în must). Degradarea lipidelor. Din totalul lipidelor existente în malţ, mai puţin de 2% ajung în must, restul fiind reţinute în borhotul de malţ. Din cantitatea de lipide ajunse în must 50% se elimină cu trubul la cald. Degardarea lipidelor are loc şi la brasaj sub influenţa lipazelor din malţ care au temperatura optimă la 35-40°C şi sunt inactive la 65°C după 30 minute. La plămădire la temperatura de 62-64°C în must se găseşte o cantitate mai mică de lipide decât la o plămădire la temperatura de 68°C. La fierberea mustului şi la răcirea acestuia, o dată cu trubul format se elimină şi o parte din lipidele mustului. Cu cât mustul are o cantitate mai mare de lipide nehidrolizate, cu atât se influenţează mai negativ gustul berii şi însuşirile de spumare ale acesteia. Degradarea compuşilor cu fosfor din malţ. În malţ se găsesc o serie de fosfaţi organici, prezenţi sub formă de acid fitic sau de fosfolipide. De asemenea pot fi prezente şi săruri anorganice cu fosfor. Fosfaţii organici sunt eliberaţi din combinaţiile lor, fie de fitază, fie de fosfolipaze. Fosfaţii anorganici preexistenţi în malţ sau eliberaţi la brasaj, trec în plămadă şi în aceasta vor exista sub formă disociată ca H+, K+, H2PO4-, H2PO42-, PO43-, precum şi ca H3PO4 nedisociat. Fosfaţii anorganici solubilizaţi în apa de brasaj pot reacţiona cu diferite săruri din apa de brasaj ca KHCO3, Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2, Ca3(PO4)2. Prin formarea diferitelor săruri de fosfaţi la brasaj se procură şi factorii de creştere pentru drojdiile de fermentare. Nivelul de fosfaţi din plămadă şi din must, dipind de acţiunea fosfatazelor, fiindcă condiţiile optime pentru fosfataze se realizează la temperatura de 50°C şi la pH=5,0. Temperatura de plămădire de 58...62°C restrârnge activitatea fosfatazelor. Degradarea compuşilor organici cu fosfor la brasaj este influenţată de: • gradul de solubilizare a malţului la germinare; • activitatea enzimatică a malţului după germinare; 36
• uscarea malţului; • condiţiile de brasaj. Acidifierea plămezii şi a mustului. Valoare pH-ului plămezii este deosebit de importantă pentru reacţiile enzimatice. Prin scăderea pH-ului la 5,5-5,6 se ajunge la: • o atenuare limită foarte mare; • o degradare mai avansată a proteinelor cu producere de compuşi cu masă moleculară mică; • o reducere a vâscozităţii; • restricţionarea închiderii la culoare a mustului de bere. Pentru a obţine o bere cât mai bună trebuie menţinut un pH de 5,34-5,6 pentru plămadă şi un pH de 5,1-6,2 pentru mustul total. pH-ul plămezii poate fi scăzut prin: • decarbonatarea apei utilizate la plămădire şi spălare borhot; • folosirea de malţ acid; • adaos de acid fosforic • acidifierea biologică. La stabilirea unei diagrame de brasaj se va corela regimul de brasaj cu sortimentul de bere fabricat. Se doreşte obţinerea unei beri cu o concentraţie în alcool mai ridicată, deci va trebui să obţinem un must cu o fermenscibilitate ridicată. Va trebui să acordăm o pauză mai lungă în intervalul 62-65oC, care fovorizează activitatea βamilazei. Dacă dorim să obţinem beri nutritive care se caracterizează printr-un conţinut scăzut în alcool, vom obţine un must cu multe dextrine, deci nefermentescibil, vom face o pauză scurtă la 62-65oC şi o pauză mai mare la 70-72-76oC pentru a permite activitatea α-amilazei. Are o importanţă mare tipul de malţ folosit, iar temperatura la care se face gelificarea amidonului trebuie să fie sub 70oC. Gelificarea amidonului nemodificat are loc aproape concomitent cu brasajul; la malţurile slab solubilizate şi la cele brune folosim un regim special de temperatură prin care să asigurăm gelificarea amidonului.
Tehnica brasajului Plămădirea-zaharificarea sau brasajul reprezintă operaţia tehnologică în care se realizează procesul de dezagregare a proteinelor, de transformare a amidonului în maltoză şi dextrină, în prezenţa apei şi sub acţiunea enzimelor formate în timpul procesului de germinare a orzului. Transformările cele mai importante le suferă la brasaj amidonul, proteinele, hemicelulozele şi gumele, polifenolii şi substanţele cu fosfor, de care depinde compoziţia mustului de bere, care împreună cu drojdia folosită sunt hotărâtoare pentru fabricarea unei beri de calitate superioară. Brasajul se compune din două faze plămădirea şi zaharificarea, se realizează în cazane speciale de plămădire şi zaharificare, de formă rotundă sau paralelipipedică, prevăzute cu manta de încălzire astfel dimensionată încât să asigure încălzirea plămezilor în diferite faze cu cel puţin 1,5-2oC pe minut. Aceste cazane sunt prevăzute cu un agitator reglabil cu palete, acţionat de un motor electric. Plămădirea este operaţia de amestecare a materiilor prime cu apa de brasaj şi formarea unei plămezi omogene. Plămădirea are drept scop trecerea enzimelor din făină de malţ a tuturor componentelor solubile şi absorbită de apă în măciniş, deci o hidratare macromoleculară. Se face în aparate speciale discontinue în care se formează plămadă. Cantitatea de apă folosită la obţinerea mustului este formată din două părţi: • apa de plămădire; • apa de spălare şi epuizare a borhotului. Există o anumită relaţie între cele două porţiuni de apă. Cu cât cantitatea de apă folosită la plămădire este mai mică, cu atât va fi mai necesară o cantitate mai mare de
37
apă de spălare. Cantitatea de apă folosită la plămădire este dependentă de tipul de bere fabricat. Se folosesc cantităţi de apă mai mici la spălare, permiţând obţinerea de beri cu o culoare mai deschisă. În cazul berilor de culoare închisă, se preferă să se lucreze cu plămezi mai concentrate, folosind substanţe din grupa glucidelor, substanţe de tip caramel care să intensifce gustul şi aroma de malţ, permiţând accentuarea şi mai mult a caracterului chimic al berii. Cantitatea de apă folosită se stabileşte ţinând cont de concentraţia mustului de bere, must numit must primar, într-o relaţie cu mustul primitiv, care caracterizează mustul de bere finit. Concentraţia mustului dulce variază în funcţie de tipul de bere între 15-25%. Pentru o bere brună, concentraţia mustului primar este de 1,2-1,3 ori mai mare decât concentraţia finală a berii,13% extract bere, deci mustul dulce va avea o concentraţie de 1.3•1,2 = 15,6%. La berea brună, concentraţia mustului dulce este de 1,5-1,6 ori mai mare decât concentraţia finală a berii, 16% extract bere, deci mustul dulce va avea o concentraţie de 16•1,5 = 25%. Se ţine cont de randamentul de extract în must al malţului prelucrat. Plămădirea se poate face la temperaturi de 35-37oC sau la temperaturi de 50o 52 C. Plămădirea este menţinută la temperaturi optime fiecărui grup de enzime: • 35oC pentru citaze; • 45oC – 50oC pentru enzime proteoltice; • 60oC – 65oC pentru acizii β – amilazei; • 70oC – 72oC pentru acizii α - amilazei. După care amidonul, substanţele proteice şi celuloza se transformă, trecând în extractul mustului. Apa de plămădire se calculează cu formula: Wpl = R'(100 - ep) / ep hl apa/100kg malţ în care: Wpl = apa de plămădire; ep = must primar; Se poate calcula volumul de plămadă: Wpl = 0,7 + W hl /100kg măciniş Temperatura apei de plămădire trebuie să fie cu 1-2 oC mai mare decât temperatura plămezii, se amestecă cu apă la temperatură ambiantă. Se folosesc mai multe praguri de temperatură: • la 37-45oC se exploatează întreg echipamentul enzimatic al malţului; • la 50-53oC se folosesc în cazul malţului cu o bună solubilizare; • la 60-62oC pentru malţurile puternic solubilizate, care se pretează la prelucrări prin metoda scurtă la brasaj. În cazul, măcinării umede, plămădirea poate dura 30-40 minute şi corespunde duratei de măcinare. Morile sunt montate fie pe capac, fie în interior şi servesc la formarea unei plămezi omogene. În cazul măcinării uscate şi când folosim dispozitive speciale, uitlizăm noţiunea de plămădire, care poate fi: • mecanică; • automată. Plămăditorul mecanic, moara se montează pe capacul cazanului, iar în el este ajustată conductă de alimentare cu apa pentru plămădire. Există un şibăr care închide conducta care face legatură cu făină de malţ. În aripa orizontală a preplămăditorului există un ax care are o spirală în prima jumătate, iar în a doua, nişte paleţi. Făina de malţ este amestecată cu apă cu ajutorul agitatorului şi o transportă la partea inferioară. Plămăditorul automat este un corp cilindric care se termina la partea inferioară cu o conductă perforată pe care sunt montate nişte talere. Pe ea este montat un termometru prin care se aduce apa de brasaj la o anumită temperatură. Prin partea 38
superioară se introduce făină de malţ, care intra în spaţiul circular. Concomitent cu alimentarea cu făină de malţ se face alimentarea şi cu apă, iar în spaţiul inelar are loc omogenizarea făinii cu apă rezultând o plămadă, care prin conducta, care este prevăzută cu o clapetă, intră în cazan. Când dorim să alimentăm cazanele, clapeta conductei va împinge clopotul de siguranţă şi apoi ajunge în cazan. După evacuarea plămezii se va spăla foarte bine. Cazanul de plămădire este un recipient metalic cu încălzire indirectă, prevăzut cu un sistem de agitare (fig.4). La instalaţia clasică predomină secţiunea rotundă, fundul bombat sau plan, manta de încălzire izolată, capacul cu hotă pentru evacuarea vaporilor. Acest cazan este prevăzut şi cu o manta de încălzire, este izolat termic şi se situeaza pe două nivele. Părţile în contact cu produsul sunt confecţionate din cupru şi mai rar din tablă de oţel, capacitatea utilă este de 6-8 hl/100 kg măciniş, ceea ce corespunde cu o cantitate de apă de 3-4 hl apă. Cazanul este prevăzut cu un agitatator a cărui ax pătrunde prin fundul cazanului. Agitatorul are două palete care sunt aproape de fundul cazanului, şi imprimă o mişcare a plămezii de la centru spre periferie, la nivelul pereţilor se va ridica, având o mişcare inversă. Aşezarea paletelor este importantă pentru omogenizarea compoziţiei plămezii. Agitatorul trebuie astfel dimensionat încât să asigure: • amestecare intimă; • mărire a turbulenţei pentru creşterea coeficientului de transmisie a căldurii prin perete; • să evite o vătămare a cojilor ce vor constitui patul filtrant în cazul utilizării de cazane de filtrare. Forma şi turaţia agitatorului sunt astfel alese încât să realizeze o ridicare a plămezii pe marginea cazanului şi căderea acesteia în partea centrală, asigurându-se obţinerea unei turbulenţe ridicate. Se preferă agitatorul tip elice care este acţionat printr-un sistem amplasat în partea de jos, iar sistemul de angrenare realizează două viteze. În momentul încărcării se lucrează cu viteza mare de 35-40 rotaţii/minut, iar la sfârşitul procesului, în momentul transvazării, cu 10-12 rotaţii/minut. Încălzirea are loc prin manta cu abur, aplicată pe fund sau cu serpentine, în mod uzual, acestea se amplasează pe unul sau două rânduri inelare. Serpentinele se construiesc mai uşor, dar se curăţă mai greu. Cazanele clasice de zaharificare nu diferă constructiv de cele de plămădire, dar au capacităţi mai mici sau egale cu acestea.
39
Fig.4. Cazan clasic de plămădire cu serpentine de încălzire 1-preplămăditor; 2-hotă; 3-vizor; 4-serpentină de încălzire; 5-oală de condens; 6-ventile de abur pentru două rânduri de serpentine; 7-ventil de golire; 8-ventil de evacuare directă a condensului; 9-agitator; 10-motor. Cazanele de zaharificare Aceste cazane au aceeaşi construcţie ca şi cazanele de plămădire. Ele trebuie să asigure o capacitate de minimu ? din capacitatea cazanului de plămădire.
4.2. PLĂMĂDIREA – ZAHARIFICAREA
Un exemplu de brasaj: • plămădirea malţului cu apă la temperatura de 500C timp de 60 minute, raportul între malţ şi apă fiind de 1:4; • încălzirea plămezii de la 500C la 63÷650C timp de 15 minute; • pauză pentru zaharificare la 63÷650C timp de 60 minute; • încălzirea plămezii la 700C timp de 5 minute; • zaharificarea finală a plămezii la 700C timp de 20 minute; • încălzirea plămezii zaharificate până la 760C; • pauză la 760C timp de 10 minute pentru reducerea vâscozităţii mustului de malţ; • pomparea la filtrare. Plămădirea şi zaharificarea se realizează în cazane speciale de plămădire şi zaharificare de formă rotundă sau paralelipipedică prevăzute cu manta de încălzire astfel dimensionată încât să asigure încălzirea plămezilor în diferite faze cu cel puţin 1,5÷20C pe minut. De asemenea aceste cazane sunt prevăzute cu un agitator reglabil cu palete, acţionat de un motor electric. Metode de brasaj În vederea obţinerii mustului se folosesc mai multe procedee de brasaj: • procedeul de brasaj prin infuzie • procedeul de brasaj prin decocţie • procedeul de brasaj mixt Procedeul de brasaj prin infuzie Se foloseşte la obţinerea berii blonde de fermentaţie superioară. Se utilizează un malţ bine solubilizat, bogat în enzime, are o durată scurtă, deci se face economie de timp. Ca dezavantaj, berea obţinută face o spumare redusă şi are o stabilitate redusă. Se folosesc două metode: • metoda ascendentă, prin care se ridică temperatura, se plămădeşte făina de malţ la o temperatura de 50oC–52oC, se menţine 20 de minute, pentru acţiunea enzimelor proteolitice. Se ridică temperatura cu câte 1oC, până la
40
65oC–70oC, unde se face zaharificarea plămezii timp de 1˝ h, apoi se ridică temperatura la 75oC pentru finalizarea zaharificarii. În vederea îmbunatăţirii randamentului în extract şi a calitatii berii, se folosesc preparate enzimatice, care se permită o reducere a duratei de brasaj şi un consum redus de energie; • metoda descendentă, prin care se porneşte de la o temperatură ridicată şi care scade treptat. Se amestecă făina de malţ cu apa la 75 oC, se menţine la 72oC timp de o oră pentru zaharificare. Se controleaza zaharificarea, după care se ridică temperatura din nou la 75oC şi apoi se pompează la filtrare. Procedeul prin decocţie Este mai răspândit deoarece dă un randament mai bun, se obţine o bere mai gustoasă, mai stabilă, cu o spumare mai abundentă. Plămadă se aduce la fiebere treptat, având un dezavantaj, durează mai mult şi are un consum mare de energie. Plămădirea se poate începe să fie de la 35 oC–40oC, fie de la 52oC; prin plămădirea la 35-40oC se urmăreşte dezolvarea diastazei şi imbibarea amidonului cu apa. Prima porţiune este groasă, deoarece conţine mult amidon imbibat cu apă, care la ridicarea temperaturii trece în clei de amidon, fiind readus în cazanul de plămădire peste plămadă subţire. Această porţiune de plămadă conţine o cantitate mare de enzime care permit transformările de hidroliza enzimatică rapid. Plămada subţire prin ridicarea temperaturii optime de acţiune a enzimelor, va favoriza acţiunea acestora, putând regla compoziţia şi calitatea mustului. La temparatura de 50oC, pe lângă proteoliza, are loc şi trecerea fosforului organic în fosfaţi anorganici, crescând activitatea şi regimul pH-lui. La temperatura de 30oC avem un pH = 5,9, iar la tempatarura de 70 oC, un pH = 5,3. Se evită inactivarea enzimelor, la readucerea plămezii fierbinţi în cazanul de plămădire, printr-o agitare energică. Puterea diastazică scade odată cu creşterea temperaturii din timpul prelucrării plămezii. După numărul de porţiuni de plămadă care se fierb, se disting mai multe procedee: procedeul de brasaj prin decocţie cu o singură plamadă - se foloseşte o apă de plămădire care are 57oC, iar plămădirea să se realizeze la 52oC, aici se menţine pentru proteoliză timp de 20 minute. Se încălzeşte apoi cu câte 1oC pe minut până la 63oC, unde se menţine 15 minute în repaus cu agitatorul pentru a se separa partea subţire, bogată în enzime, de parte groasă. Plămada groasă se ridică la fiebere şi se fierbe timp de 20 - 25 minute, după care se amestecă cele două porţiuni de plamadă, astfel că plămada totală să nu depăşească temperatura de 70oC, unde se menţine pentru zaharificare finală. Ridicăm temperatura la 75oC şi se pompează la filtrare. Fazele sunt următoarele: • introducerea apei în cazanul de plămădire (timp de 15 minute); • introducerea făinii de malţ (timp de 20 minute); • încălzirea se face 1oC/minut; • pauză la 63oC (timp de 10 - 15 minute); • pauză de zaharificare la 70oC (timp de 30 minute); • fierberea (timp de 10 - 35 minute); • pomparea plămezii (timp de 5 minute). procedeul de brasaj cu două plămezi - este cel mai folosit procedeu de obţinere a berii blonde, cu orice fel de malţ. Plămădirea se face cu apă la 75oC iar plamadă obţinută trebuie să aibă temperatura de 52oC. Se iau 1/3 din plămadă groasă, care trece în cazanul de zaharificare, unde se încălzeşte treptat până la 70oC şi se menţine pentru zaharificare 30 de minute. După zaharificare, se încălzeşte la fierbere, se menţine 15 minute, se pompează peste restul plămezii din cazanul de plămădire, obţinându-se o temperatură de 63oC. Se menţine în repaus 10 minute, se ia apoi din nou 1/3 din plămadă groasă şi se trece în cazanul de zaharificare. Se ridică temperatura la 70oC, 41
unde se face zaharificarea timp de 10 - 15 minute, se ridica temperatura de fierbere şi se fierbe 10 - 15 minute. Plămadă fiartă se pompează în cazanul de plămădire, prin agitate continuă a întregi plămezi. Se obţine o temperatură de 70oC unde se menţine pentru zaharificarea finală. procedeul de brasaj prin decocţie cu trei plămezi - se foloseşte pentru obţinerea unor beri brune şi când avem malţuri slab solubilizate. Amestecare făinii de malţ cu ape la temperatura de 38-40oC, astfel că amestecul să aibă temperatura de 35oC. Se menţine în repaus la această temperatură, pentru solubilizarea diastazei şi îmbibarea amidonului cu apă. Se trece o treime din plămadă grasă în cazanul de zaharificare ridicând treptat temperatura respectând pauza de zaharificare 70oC. Se fierbe 25 minute pentru berea blonda şi 35 minute pentru berea brună. Se pompează în cazanul de plămădire cu agitatorul în funcţiune pentru evitarea inactivării enzimelor. Se obţine o temperatură de 52oC. Din aceasta se ia din nou o porţiune din plămadă (1/3), care se încălzeşte la fierbere, respectând pauzele de 63oC şi 70oC, se fierbe 15 minute. Se pompează plămadă fiartă în cazanul de plămădire şi se obţine amestecul de plămadă cu o temperatură de 63oC. Din nou vom lua 1/3 din plămadă subţire care se încălzeşte până la 70oC se lasă la zaharificare 15 minute, se fierbe apoi 15 minute la 100 oC pentru inactivarea enzimelor. Se pompează plămadă finală în cazanul de plămădire şi se obţine plămadă totală la o temperatură de 70oC. Pentru zaharificarea finală se menţine 20-30 minute, după care se ridică temperatura la 75oC timp de 10-15 minute şi se pompează la filtrare. Dacă limpezirea plămezii se face uşor iar culoarea mustului este închisă, plămădirea s-a făcut corect. Dacă suprafeţele plămezii au culoare roşcată şi borhotul nu se depune uşor, plămădirea nu s-a făcut corect. Procedee de plămădire şi zaharificare. În conducerea practică a procesului de plămădire şi zaharificare se urmăreşte aducerea amestecului de măciniş şi apă de la temperatura de plămădire până la temperatura finală de zaharificare de 77÷780C printrun domeniu de temperaturi favorabile pentru acţiunea diferitelor grupe de enzime din malţ, care contribuie la solubilizarea şi degradarea componentelor acestuia. Procedeele de brasaj se clasifică în procedee prin infuzie şi procedee prin decocţie, în cadrul fiecărui procedeu existând mai multe variante de brasaj. Alegerea variantei de brasaj depinde de caracteristicile berii care se fabrică, de caracteristicile utilajelor de fierbere şi de calitatea malţului folosit. Procedeele practice la care aceste procese de degradare se realizează numai pe cale enzimatică poartă denumirea de procedee prin infuzie. În cadrul acestor procedee întreaga masă de plămadă se încălzeşte până la temperatura finală, cu pauzele respective, fără ca o parte din plămadă să fie prelevată şi fiartă într-un cazan separat. Dintre avantajele procedeului de brasaj prin infuzie putem enumera: procesul tehnologic poate fi automatizat; necesarul de energie este mai scăzut cu 25÷50% decât la decocţie; se obţin musturi care dau beri de culoare mai deschisă şi gust mai puţin pronunţat. Dezavantajul procedeului prin infuzie este randamentul în extract mai scăzut, mai ales la utilizarea unui malţ slab solubilizat. Solubilizarea componentelor malţului se mai poate realiza şi pe cale fizică prin fierberea unei porţiuni de plămadă, când amidonul este cleificat şi poate fi astfel atacat de enzime după întoarcerea plămezii fierte în restul de plămadă. Plămezile parţial fierte reprezintă şi un mijloc de ridicare a temperaturii restului de plămadă. Astfel de procedee poartă denumirea de procedee prin decocţie, iar în funcţie de numărul de plămezi care se fierb deosebim procedee cu una, două sau trei plămezi. Fierberea unei părţi din plămadă, care se efectuează în cazanul de zaharificare, diferit de cel de plămădire, conduce la: • gelatinizarea şi zaharificarea amidonului nemodificat la malţificare; 42
• extracţie mai mare a substanţelor din coaja bobului; • formarea mai intensă de melanoidine; • degradare mai slabă a proteinelor din decoct; • reducerea cantităţii de enzime active din întreaga plămadă; • un randament mai mare la fierbere. Ca dezavantaje pentru brasajul prin decocţie se pot enumera: creşterea necesarului de energie cu 20%, energie consumată pentru fierberea decoctului, utilizarea a două cazane diferite, pentru plămădire şi zaharificare. În unele cazuri este necesară combinarea infuziei cu decocţia rezultând aşanumitele procedee mixte de plămădire-zaharificare. În cazul folosirii cerealelor nemalţificate la plămădire-zaharificare se lucrează de asemenea după procedee speciale care diferă în funcţie de calitatea malţului şi felul cerealelor nemalţificate utilizate. Brasajul prin decocţie cu cereale nemalţificate Acest procedeu se foloseşte la noi în ţară. Cerealele nemalţificate după prelucrare separată (fierbere) se adaugă la brasaj în scopuri economice, pentru ameliorarea extractului, reducerea costurilor, micşorarea cantităţii de malţ folosit pentru fiecare şarjă. Calitatea de nemalţificate folosită depinde de calitatea malţului şi procedeul de brasaj. Se folosesc 20-30% nemalţificate. Amidonul din cerealele nemalţificate, se găseşte în stare naturală, stare în care este greu de atacat de enzime. De aceea se face în prima fază dezagregarea amidonului prin fierberea lui la presiune atmosferica normală sau sub presiune. Transformarea amidonului în clei de amidon se face mai bine dacă avem o măcinătură fină. Prin folosirea porumbului, acesta se curăţă, se cântăreşte, se degerminează, se macină şi apoi se amestecă cu apa la 40oC. Plămada obţinută se ridică treptat la temperatura de 80oC timp în care are loc îmbibarea granulelor de amidon cu apă. Se menţine 30 minute, după care începe cleificarea. Se ridică temperatura plămezii la fierbere şi se fierbe 35 minute pentru solubilizare. Dezagregarea granulelor de amidon se face uşor dacă adăugăm în plămadă de porumb o cantitate de malţ. Enzimele din malţ la 68-70oC au o acţiune puternică de cleificare asupra cleiului de amidon. Se amestecă în cazanul de plămădire cu cerealele nemalţificate 100 kg măciniş(80 kg porumb şi 20 kg malţ) cu 2,5 hl apă la temperatura de 45 oC. Plămada se încălzeşte treptat, cu agitatorul în funcţiune până la 85oC şi se menţine 30 minute se fierbe plămada 30-35 minute după care se pompează în cazanul de plămădire, unde se găseşte apa necesară formării plămezii de malţ. Se amestecă şi se menţine la 56oC, se face plămădirea făinii de malţ la o temperatură medie de 52oC. Procedăm apoi ca şi în cazul brasajului prin decocţie cu două plămezi. Înainte de terminarea prelucrării de plămezii de făina de porumb, se plămădeşte făina de malţ cu apa la temperatura de 52oC. După terminarea fierberii, plămada de porumb se pompează peste plămada de malţ realizându-se temperatura de 63 oC. Se menţine 5-10 minute în repaus, se ia 1/3 din plămadă, se ridică temperatura la 70oC şi se lasă pentru zaharificare. După zaharificare se fierbe 20-25 minute, după care se pompează peste plămada de malţ realizându-se temperatura de 70oC. După zaharificarea finală, plămada totală se ridică la temperatura de 75oC şi se pompează la filtrare. În cazul folosirii orezului la brasaj, se procedează la fel cu deosebirea că cleificarea amidonului din orez se face mai greu, deci vom ridica temperatura la 8590oC, unde se menţine 30 minute, după care se fierbe. La fabricarea berii prin procedeele indicate, procesul tehnologic nu este rigid, diagramele pot fi modificate în funcţie de calitatea malţului, de tipul de bere pe care-l 43
fabricăm, de specificul procesului din secţie, de experienţa specialiştilor. Dacă dorim economii energetice se pot folosi diagrame scurte indicate pentru brasajul prin prin infuzie - se obţinut berea blonda speciala de 12,5 grade Bllg şi procedeul de brasaj prin decocţie pentru beri blonde de 13 grade Bllg obţinute din malţ şi porumb. Procedeul mixt de brasaj se foloseşte pentru obţinerea unor beri speciale cum este berea albă de Berlin. E (100 − M ) A= 100 M Calculul cantităţii de apă folosit la plămadă A - cantitatea de apă folosită hl; E - reprezintă 73% - randamentul malţului; M - concentraţia mustului primar (17-25%) în funcţie de tipul de bere. 73(100 − 17) A= = 3.6hl / 100kgmacinis 100 ∗ 17 Calculul volumului de plămada necesara prelucrări în funcţie de temperatura pe care vrem să o obţinem: (ta − ti ) Vpl = ρ 0 − ti Vpl - volumul plămezii în procente; ta - temperatura după amestecare; ti - temperatura iniţială; 90- temperatura plămezii luată după pomparea în cazan. Calculul randamentului R=
WE ∗ d ∗ 0.96 M
R- randamentul; W - cantitatea de must obţinut în urma fierberii cu hamei hl; d - densitatea mustului; E - extractul mustului obţinut cu zaharometru; 0,96 - factor de corecţie pentru temperatură. Brasajul are ca scop pe de-o parte dizolvarea în apa de plămădire a compuşilor solubile existenţi în bobul de malţ, iar pe de altă parte transformarea compuşilor macromoleculari, insolubile în compuşi cu molecula mai mică, uşor solubili în apa de plămădire. Principalele transformări ce au loc în timpul brasajului sunt: • descompunerea amidonului; • degradarea proteinelor; • degradarea hemicelulozelor. Aceste transformări au loc ca urmare a acţiunii enzimelor existente în bobul de malţ. Activitatea enzimelor în timpul brasajului poate fi stimulată sau încetinită cu ajutorul a trei factori: • temperatura; • pH; • concentraţie plămezilor. Conducerea practică a procesului de brasaj După terminarea operaţiei de măcinare şi plămădire, se face corectarea pH-ului la valoarea de 5,4-5,6 utilizându-se acid lactic alimentar din import sau acid clorhidric
44
tehnic. Măsurarea pH-ului se poate face cu hârtie indicatoare de pH sau cel mai bine cu pH-metru digital de laborator sau portabil. Cantitatea de acid utilizată pentru corecţie depinde de calitatea malţului şi conţinutul în fond de bicarbonat al apei. Pentru distrugerea microflorei şi pentru precipitarea proteinelor se poate adăuga în plămadă soluţie de formaldehidă tehnică concentrată 36-40%. Se adaugă 1 litru formol tehnic pentru o tonă de măciniş. În tot timpul măcinării agitatoarele din cazanul de plămădire va fi în funcţiune, pentru evitarea sedimentării particulelor de măciniş. După corecţia pH-ului, cu agitatoarele în funcţiune plămada se încălzeşte cu 1°C pe minut până la temperatura de 45°C, la care se menţine timp de 30 de minute. Prin această pauză se obţine o degradare pronunţată a glucanilor şi a substanţelor albuminoide, rezultând fracţiuni. O prelungire a acestei pauze peste 30 minute nu este indicată, temperatura de 45°C fiind şi temperatura optimă de multiplicare a bacteriilor lactice care pot influenţa şi acri plămada. Pauza la 45°C se face cu agitatoarele în funcţiune. În cazul în care înmuierea şi măcinarea s-a făcut la cald peste 40°C, pauza la 45°C se scurtează la 10-15 minute. După terminarea pauzei la 45°C, cu agitatoarele în funcţiune se încălzeşte la temperatura de 52°C. La această temperatură, cu agitatorul oprit se face o pauză de 1015 minute, perioadă în care acţionează enzimele proteolitice, care descompun albuminele în fracţiuni Lundin A, şi B (cu moleculă mare şi mijlocie). După staţionarea la 52°C, se pun în funcţiune agitatoarele şi se încălzeşte plămada la temperatura de 63°C. La această temperatură se face o pauză de 60-90 minute, perioadă în care β-amilaza acţionează asupra amidonului rezultând mult zahăr fermentescibil ( glucoză şi maltoză) şi puţine dextrine. Prin prelungirea acestei pauze se obţin musturi cu grad ridicat de fermentare. O prelungire a pauzei la 63°C peste 90 minute nu se justifică, efectul prelungirii ei nu se mai reflectă în creşterea conţinutului în zahăr fermentescibil. În timpul pauzei la 63°C agitatoarele vor fi oprite. Înainte cu 5 minute de terminarea pauzei la 63°C se pun în acţiune agitatoarele pentru omogenizarea plămezii, după care se trece la încălzirea la 70°C. La această temperatură cu agitatoarele oprite se face pauza de zaharificare a plămezii. La această temperatură acţionează enzima α-amilaza. Pauza de zaharificare ne are durată fixă, ea se consideră terminată atunci când câteva picături de plămadă puse pe o placă de faianţă albă mai dau în prezenţa soluţiei de iod n/50 culoarea albastră. Produsul de plămadă pentru determinarea zaharificării se recoltează după omogenizarea plămezii prin punerea în funcţiune a agitatoarelor. După zaharificare, plămada se încălzeşte la temperatura de 76°C şi o pompează la filtrare. La realizarea temperaturilor de 45, 52, 63, 70 şi 76°C admite o toleranţă de ±0,5°C. Turaţia agitatoarelor trebuie astfel aleasă încât să asigure o bună mişcare a masei de plămadă. O turaţie mică a agitatoarelor poate conduce la sedimentarea particulelor de măciniş şi prinderea plămezii de zonele de încălzire ale cazanului. Filtararea plămezii La sfârşitul brasajului, plămada zaharificată reprezintă: • dispersia lichidă, în care sunt solubilizate substanţele care alcătuiesc extractul mustului; • dispersia solidă (borhot), care este formată din coji şi alte părţi din malţ care nu au trecut în soluţie la brasaj. Se impune filtrarea plămezii zaharificate pentru separarea mustului (fracţiunea 45
lichidă a plămezii). La filtrare urmărim recuperarea cât mai mult a extractului. Filtrarea plămezii are loc în două stadii: • scurgerea liberă a primului must denumit must primar sau primitiv; • spălarea borhotului în vederea recuperării extractului reţinut de acesta, iar apele de spălare alcătuiesc mustul secundar. Pentru a obţine un must cu concentraţia dorită la sfârşitul filtrării, mustul primitiv trebuie să conţină cu 4-6% mai mult extract decât berea care se produce. De exemplu, pentru a produce o bere cu 12% extract, mustul primitv trebuie să aibă concentraţia de 16-20%. Cantitatea de apă folosită pentru spălarea borhotului va depinde de concentraţia mustului primar (primitiv) şi de concentraţia care trebuie atinsă la fierberea mustului. Cantitatea de apă folosită pentru spălarea borhotului va depinde de concentraţia primului must şi de concentraţia mustului care este supus fierberii. Cu cât este mai mare cantitatea de apă care spală borhotul, cu atât din acesta se extrage mai mult extract şi randamentul în extract va fi mai mare. Dar, cu cât este mai mare cantitatea de apă care spală borhotul, cu atât va fi necesar să se evapore o cantitate mai mare de apă la fierberea mustului. Aceasta înseamnă că trebuie realizat un compromis pe de o parte între durata de filtrare şi randamentul în extract şi durata fierberii şi costul energetic, pe de altă parte. Dacă mustul primitiv va avea o concentraţie mare în extract, volumul acestuia va fi redus şi va fi necesar să se folosească o cantitate mai mare de apă de spălare. Spălarea borhotului de malţ se opreşte când ultima apă de spălare are 0,5-0,6% extract şi atunci când berea va avea un extract final de 11-14 %. Către sfârşitul spălării borhotului are loc o creştere a conţinutului de ploifenoli, substanţe amare şi acid salicic din coajă în apa de spălare. Teoria procesului de filtrare. Are scopul separări părţii lichide din masa de malţ. În partea lichidă sunt solubilizate substanţele din făina de malţ. Acest proces are loc în două faze: • separarea mustului din borhot; • spălarea borhotului pentru recuperarea extractului rămas. Filtarea se bazează pe reţinerea particulelor care plutesc în lichid cu ajutorul cazanelor de filtare cu site sau al filtrelor de plămadă cu pânză. Pe sitele de filtare sau pe pânza filtrului se depune sedimentul format din particulele coagulate care plutesc în lichid. Sedimentul care se depune pe suprafaţa de filtrare este cel care hotăreşte finalizarea filtrării. La începutul filtrării, capacitatea de reţinere a patriculelor în suspensie este redusa deoarece masa filtrantă lasă să treacă prin ea nu numai lichidul ci şi unele particule de dimensiuni mai mici care tulbură mustul. După un timp de filtrare, porii masei de filtrare devin mai mici, deci se reţine în totalitate particulele din suspensie. Filtrarea depinde de mai mulţi factori: • felul în care s-a făcut sedimentarea; • materialul din care este făcut filtru; • presiunea ce se formează în timpul filtrării (la început presiunea este mai mică, ea creşte pe măsură ce stratul de sediment devine mai mare, dacă la început avem o presiune mai mare, particulele mici din plămadă formează o masă compactă ce astupă aproape toţi porii ţesăturii, deci viteza de filtrare va fi diminuată); • viteza de filtrare depinde de calitatea stratului filtrant, de grosimea acetuia, de presiunea creata asupra lichidului şi de temperatura plămezii; • calitatea stratului filtrant (porozitatea) este funcţia de calitate a malţului, compoziţia măcinişului, felul introducerii plămezii, de procesul de 46
sedimentare în cele 30 minute din cazanul de filtrare. Dacă sfărmiturile tari ale miezului făinii sunt solubilizate şi epuizate insuficient, ele se umflă cu apa transformându-se într-o masă mucilaginoasă care va astupa spaţiile dintre coji. Deci, filtrarea va deveni dificilă. Dacă se folosesc cereale nemaltificate în cantităţi prea mari, se poate îngreuna procesul de filtrare. Viteza de filtare descreşte cu creşterea vâscozităţii, iar într-o filtrare a lichidului fiebinte creşte randamentul de filtrare. Temeratura maximă admisă pentru filtrare este de 75oC. Prin folosirea unor malţuri cu solubilizare scăzută în masa de plămadă se formează particule coloidale fine şi insuficient peptizate care produc filtrarea mustului infundând porii şi încetinind filtrarea. Felul în care se execută spălarea borhotului are o importanţă deosebită care se reflectă asupra calităţii berii. Dacă executăm o spălare profundă putem antrena prea multe substante insuficient solubilizate, deci berea se limpezeşte mai greu. Substanţele insolubile sunt dăunătoare pentru calitatea berii. Dacă folosim o apă alcalină, de asemenea, suferă calitatea berii, prin aceea că se extrag mai multe substanţe tanante şi arome din învelişul bobului de malţ. Extracţia este mai accentuată dacă spălarea borhotului se face cu apa la 75-78oC. Substanţele amare din coji dau gust neplăcut berii, producând o tulbureală coloidală. Dacă spălăm borhotul cu apă normală într-un timp lung, avem neşansa extragerii prea multor substanţe nedorite din coaja. De aceea epuizarea extractului din bob trebuie să decurgă repede. Oxidarea mustului are influenţă negativă în timpul spălării deoarece taninul din coji roduce acest lucru, iar accentuarea lui este datorată şi pH-ului ridicat. Deci avem grijă ca borhotul să stea tot timpul sub apă. Schimbarea compoziţiei extractului din timpul spălării borhotului - apele conţin mai multe substanţe azotoase, cenuşă şi dioxid de siliciu (component al cojii). Prin spălarea borhotului intens, apa va căpăta un gust neplăcut ce influenţează negativ berea. De aceea se caută epuizarea totală a extractului din borhot. Gustul neplăcut primeşte de la extragerea taninului şi a diferitelor substanţe minerale din cojile de malţ existente în borhot. Tehnica filtrării mustului de malţ Cele două procedee de filtrare folosite în industria berii sunt: • cazane de filtrare; • filtru presă. Plămada după zaharificare, din cazanul de plămădire este pompată în cazanul de filtrare, unde în prealabil se introduce o cantitate de apă fierbinte de 75-76oC până la nivelul sitelor filtrante. Apa are rolul de a asigura o omogenizare normală a mustului şi evacuarea totală a aerului dintre site şi fundul cazanului. Pentru uniformizarea plămezii în tot timpul pompării, agitatorul va funcţiona continuu. Pomparea plămezii se face într-un timp cât mai scurt, astfel ca dimensionarea conductelor de legătură dintre două cazane se calculează după capacitatea cazanelor. Ele au dimensiuni între 60-120 mm. Se folosesc dispozitive care evită stratificarea plămezii, ele reduc viteza de cădere a mustului la 0,3-0,4 m/s. Reducerea vitezei de cădere a plămezii se realizează şi prin poziţionarea aparatelor de afânare în dreptul gurii de alimentare a cazanului astfel că plămada să cadă mai întâi pe acest aparat. Cazanul de filtrare este un vas de oţel cilindric cu fund plat. Deasupra fundului este aşezat un al doilea fund cu site. Distanţa dintre cele două funduri este de 30-40 mm, sita de filtrare se sprijină pe un picioruş de 25mm lăţime aşezat pe circumferinţa cazanului. Pentru scurgerea mustului, pe fundul cazanului de filtrare există orificii în care se montează ţevile de scurgere prin care mustul este dirijat spre bateria de filtrare. 47
În vederea răcirii plămezii, pereţii cazanului de filtrare sunt izolaţi termic cu vată minerală. Cazanul este acoperit cu un capat de oţel sau alamă. Sitele de alama sunt compuse din mai multe bucăţi în formă de segmenţi sau pătrate, construite din bronz. Perforaţiile sitelor sunt: • perforaţii rotunde; • sub forma de clopot la partea inferioara • perforate sub forma alungită. Suprafaţa de filtrare depinde de felul şi modul perforaţiilor. Cantitatea ţevilor de scurgere se stabileşte după suprafaţa de filtrare. Pentru fiecare 1,25-1,50 m2 există un coeficient de scurgere terminat printr-o ţeavă care are diametrul de 25-45 mm. Pentru colectarea mustului, sub robinete, sunt fixate jgheaburi colectoare şi o conductă de cupru prin care curge mustul în cazanul de fierbere cu hamei. Jgheabul are legatură cu o pompă pentru returnarea mustului în cazanul de filtrare dacă mustul este tulbure. În interiorul cazanului de filtrare există un sistem de spălare a acestruia şi un dispozitiv de afânare: • aparatul de spălare este o ţeavă orizontală care se învârte în jurul axei verticale. Lungimea ţevii este mai mică decât diametrul cazanului de filtrare. Ţeava este închisă la ambele capete iar de-a lungul ei există orificii mici. La capete există orificii mai mari care asigură o stropire uniformă. Apa este introdusă prin mijlocul aparatului de spălare de unde se scurge prin orificilul lateral al ţevi. Aparatul de spălat se roteste cu 5-10 rot/min. • mecanismul de afânare are scopul de a asigura o spălare uniformă şi rapidă a substanţelor extractibile din borhor fiind alcătuit din mai multe cuţite aşezate vertical. Toate cuţitele sunt fixate pe un ax astfel că, prin rotaţie cele asezate vertical afânează (taie) borhotul în mai multe cercuri concentrice. Acest mecanism nu poate fi ridicat sau coborât în masa de borhot cu ajutorul unui sistem hidraulic. Lăsarea cuţitelor în borhot se face încet pentru a nu distruge straturile formate, lucru care ar duce la obţinerea unui must tulbure. Mecanismul de afânare poate fi folosit şi la îndepărtarea borhotului din cazan. În acest caz se folosesc cuţite late pentru ca suprafaţa lor să fie mai mare. Poziţia cuţitelor se modifică pentru a nu permite deplasarea unei cantităţi mai mari de borhot la gura de evacuare sub care se găseşte transportorul. Dispozitivul de afânare este pus în mişcare de un motor electric prevăzut cu un reductor. La afânare se roteşte cu 0,5 rot/min, iar la evacuarea borhotului cu 4 rot/min. După introducerea plămezii în cazanul de filtrare se face o pauză de 15-30 minute pentru a permite sedimentarea plămezii şi începerea operaţiei de filtrare. După scurgerea mustului urmează spălarea borhotului care se face cu apă de 73o 77 C. Se evită temperatura de 80oC care ar duce la o cleificare a resturilor de amidon nesolubilizat. La spălarea borhotului asigurăm o mai bună afânare a plămezii şi evităm formarea de canale, crăpături sau linii de minimă rezistenţă, prin care apa se poate scurge fără a epuiza borhotul. Se face o spălare repetată a borhotului cu cantităţi mici de apă permitând o epuizare a borhotului aproape completă. Dacă filtararea este greoaie, închidem robinetele de scurgere şi lăsăm aparatul de afânare în jos până la 300 mm de site. Aducem apa de spălare în cazan, facem afânarea borhotului şi continuăm scurgerea apelor de epuizare. Filtrul presă este alcatuit din rame şi plăci dreptunghiulare din inox sau fontă. Pe plăci sunt aşezate pânze. Două plăci, cu rama respectivă cuprinsă între ele, alcătuiesc o cameră de filtru care are o capacitate de 0,7-1 hl. Capacitatea de filtrare se calculează prin înmulţirea numărului de camere de filtrare cu capacitatea de filtru a unei camere. Numărul camerelor este mai mic cu unu decât numărul de rame. Numărul de rame este în raport cu cantitatea de malţ folosită la sarjă, iar grosimea stratului de borhot variază 48
între 60-70 mm. În partea superioară a ramelor şi a plăcilor există unele orificii care comunică între ele. Când filtru este montat aceste orificii fac un canal de alimentare pentru plămada care se introduce la filtru presă. Înainte de punerea în funcţiune a filtrului se acoperă plamada cu pânză de filtru ( din bumbac), apoi se strânge filtru presă montat cu ajutorul unui şurub de fixare, care se sprijină pe capul mobil al presei. Filtrele presă mari se strâng cu dispozitive hidraulice sau cu aer comprimat. Umplerea filtrului cu plămadă se face în 25-30 minute, la o presiune de 0,40,5daN/cm2. Productivitatea filtrului este influenţată de gradul de măcinare. Dacă malţul este măcinat fin, borhotul presat devine compact şi va opune rezistenţă curentului de must şi de apă fiebinte. Compoziţia măcinăturii are influenţă asupra spaţiului ocupat de borhot în camera de filtrare. Este indicat să se folosească malţ măcinat cu următoarea compoziţie: • 8,7% coaja; • 1,9% griş mare I; • 14,4 griş mare II; • 44% griş fin I; • 10,4% griş fin II; • 20,6% făină. Volumul total al filtrului se calculează funcţie de volumul borhotului. Scurgerea mustului primitiv dureaza 25-30 minute, după care se face epuizarea borhotului cu apa la 76-77oC. Spălarea se face de jos în sus şi durează până când conţinutul de extract din apa este mai mic de 0,5%. În timpul spălării, presiunea din filtru nu trebuie să crească peste 1,0-1,5 amt. Dacă folosim mai îndelungat pânzele, pentru o mai bună spălare a acestora se foloseăte o soluţie fierbinte de sodă caustică 3%. Toate pânzele se scot de pe rame şi se introduc într-o maşină de spălat unde se spală cu apă de 80-90oC. Filtrarea se face cu scopul ca toate substanţele solubile care au fost aduse în soluţie în timpul plămădirii să fie separate de partea insolubilă. Procesul de filtrare are loc în două faze: mai întâi are loc separarea mustului de borhot şi apoi spălarea borhotului pentru a recupera extractul rămas. Filtrarea se bazează pe reţinerea particulelor care plutesc în lichid cu ajutorul cazanului de filtrare. Pe sitele de filtrare se depun părţile solide care plutesc în lichid. Structura, caracterul şi grosimea stratului filtrant influenţează în mod hotărâtor asupra procesului de filtrare. În mod curent, la începutul procesului de filtrare, capacitatea de reţinere a particulelor în suspensie este redusă prin faptul că masa filtrantă lasă să treacă prin ea nu numai lichidul ci şi unele particule cu dimensiuni mici, care tulbură mustul. După un timp de filtrare, porii masei filtrante devin mai mici, astfel că sunt reţinute în totalitate particulele în suspensie. Calitatea stratului filtrant (porozitatea) este determinată de calitatea malţului, compoziţia măcinişului, felul introducerii plămezii şi de procesul de sedimentare în timpul celor 30 minute de pauză. Viteza de filtrare descreşte cu creşterea vâscozităţii, astfel că filtrarea lichidelor în stare de fierbere ridică randamentul cazanelor. Defecte ce pot apărea la filtrare: • o scădere a temperaturii cu 5°C întârzie foarte mult filtrarea. Temperatura nu trebuie însă să depăşească 76°C, deoarece prin cleificarea amidonului rămas nesolubilizat în timpul brasajului, apar urme de nezaharificare în must; 49
felul în care se execută spălarea borhotului are mare influenţă asupra calităţii berii. Calitatea berii poate să sufere şi din cauza spălării cu apă alcalină, care duce la o extracţie mai accentuată a substanţelor tanante şi amare din învelişul boabelor de malţ; • dacă spălarea borhotului durează mult, se extrag prea multe substanţe nedorite din coji. Pentru aceste considerente epuizarea borhotului trebuie să decurgă repede; • un alt factor care influenţează negativ calitatea berii este oxidarea mustului. Pentru a se evita acest lucru trebuie avut grijă ca în timpul spălării borhotul să stea permanent sub apă; • dacă spălarea borhotului este prea intensă, apa capătă un gust neplăcut şi influenţează negativ calitatea berii. Conducerea practică a procesului de filtrare a mustului Înainte de pomparea plămezii zaharificate în cazanul de filtrare, se face pregătirea acestuia, operaţiune ce constă în încălzirea cazanului cu apă de 75-76°C, care se introduce până la nivelul sitelor. Urmează apoi separarea întregii cantităţi de plămadă zaharificată în cazanul de filtrare. Pentru uniformizarea plămezii în tot timpul pompării funcţionează sistemul de afânare. Tot pentru realizarea unui strat filtrant uniform, se utilizează dispozitive care reduc viteza de cădere a plămezii şi mustului tulbure recirculat în cazan. După pompare se face o pauză de aproximativ 20-30 minute, când are loc o sedimentare a particulelor solide şi formarea stratului filtrant. După terminarea pauzei de sedimentare, se începe operaţiunea de filtrare propriu-zisă, care cuprinde două faze: • scurgerea mustului primitiv; • epuizarea borhotului. La începutul filtrării, mustul curge tulbure şi din această cauză se recirculă în cazanul de filtrare până la limpezire. Din momentul limpezirii, mustul primitiv se pompează în cazanul de fierbere cu hamei. Operaţiunea de scurgere a mustului primitiv durează aproximativ 60-80 minute. Scurgerea mustului poate să decurgă fără nici o afânare, dar este posibil ca stratul de borhot să se taseze, restul de must care se scurg, să scadă foarte mult şi atunci este necesară afânarea stratului de borhot. În timpul afânării se închide robinetul de colectare a mustului. La o afânare, braţul de cuţite pentru afânare trebuie să facă 2-3 rotaţii complete. La reluarea filtrării de fiecare dată se face recircularea mustului până la limpezire completă. După ce tot mustul s-a scurs, se trece la faza de epuizare. Epuizarea se face cu apă de 75-76°C. Utilizarea apei de spălare la temperatură mai mică de 7576°C îngreunează filtrarea prin creşterea vâscozităţii mustului, iar utilizarea apei de spălare cu temperatura mai mare de 76°C, duce la apariţia urmelor de nezaharificare ca urmare a cleificării amidonului rămas nesolubilizat, în particulele de măciniş. În timpul introducerii apei de epuizare braţul cu cuţite este în funcţiune. După fiecare reluare a filtrării se opreşte agitatorul şi se face recircularea până la limpezire a lichidului filtrat. Apele de epuizare se recuperează până în momentul când se (face recircularea) ajunge în cazanul fiert la o concentraţie de 10,5-10,8°Balling. După terminarea epuizării, borhotul se evacuează din cazan. În timpul filtrării se determină concentraţia mustului primitiv, concentraţia ultimei ape de epuizare şi concentraţia mustului la cazanul plin. Caracteristicile borhotului. Borhotul evacuat din cazanul de filtrare trebuie să fie analizat periodic în vederea determinării extractului total care este format din: • extract, care poate fi îndepărtat prin spălare, acesta se numeşte extract solubil; •
50
• extract extractibil. Extractul total din borhot reprezintă 1,3-1,8%, iar cel solubil ~0,8% faţă de borhot. Extractul extractibil reprezintă ~0,8% faţă de borhot. Extractul extractibil şi cel solubil din borhot reprezintă o pierdere care poate ajunge la 1,1-2,5kg la 100kg malţ. Instalaţii de colectare şi distribuire a borhotului Cel mai vechi procedeu de evacuare a borhotului este cel cu un transportor elicoidal care conduce borhotul într-un bazin amplasat lângă secţia de fierbere. Ca inconvenient amintim neasigurarea unor condiţii de igienă. Acest transportor este legat de cazanul de filtrare cu bazinul, el trece printr-o deschizătură făcută în peretele din dreapta cazanului. Alt procedeu este acela al folosirii motojuscului care poate transporta borhotul la distanţe mari. După terminarea filtrării, borhotul trece prin două deschizături, într-un transportor mic cu snec. Prin transportorul T şi ventilatorul S borhotul intră în montejusc. Înaintea evacuării borhotului, ventilul 5 şi ventilul 1 se închid. Se scoate aerul din montejusc prin ventilul 4, se închide ventilul 3 şi se deschide ventilul 2 creând o presiune de 6 atm în montejusc. Deci va intra în montejusc borhotul din transportor şi trece prin conducta 6, iar operaţia durează 20 minute. Este indicat ca borhotul să fie cât mai uscat. Se foloseşte un compresor de aer pentru a avea o presiune în montejusc. Compoziţia mustului Compoziţia mustului va determina proprietăţile berii finale. Mustul trebuie să conţină în principal zaharuri fermentescibile, nutrienţi pentru drojdii şi precursori ai substanţelor de aromă. Anumiţi constituenţi, derivaţi din malţ, cum ar fi substanţele antispumate şi precursorii de aromă nedoriţi nu ar trebui să existe în must. Mustul, datorită compoziţiei sale, este nestabil microbiologic şi conţine mult material precipitabil, care poate antrena, la fierberea cu hamei, lipide, proteine, substanţe amare din hamei, polifenoli din must şi hamei. Mustul final, destinat fermentării, trebuie să fie analizat înainte de fermentare, pentru a fi siguri că din el se obţine o bere cu proprietăţi dorite (culoare, aromă, spumă, extract). Analiza mustului se referă şi la proba supusă fermentării în condiţii de laborator, pentru a determina atât caracteristicile de fermentare ale mustului, cât şi ale drojdiei utilizate. Carbohidraţii din must. Carbohidraţii din must reprezintă 90-92% din extract, din care 68-75% sunt carbohidraţi fermentescibili. Deşi hameiul conţine ¡Ö2% carbohidraţi, la un adaos de 0,28 kg hamei/hl must, aportul de carbohidraţi aduşi de hamei nu depăşeşte 0,15% din totalul de carbohidraţi din must. Carbohidraţii din must sunt fermentescibili şi nefermentescibili. Carbohidraţii fermentescibili din must sunt reprezentaţi de: fructoză, glucoză, maltoză, izomaltoză maltotrioză, manoză+izomanoză, rafinoză. Zaharurile fermentescibile reprezintă în general 6-8g/100 ml must. Carbohidraţii nefermentescibili sunt reprezentaţi de: maltotetroză, dextrine derivate de la amidon, glucani şi pentozani derivaţi de la hemiceluloze, precum şi pentoze cum ar fi: xiloza, arabinoza, riboza. Carbohidraţii nefermentescibili reprezintă 2,4-4,2 g/100 ml must. Conţinutul de carbohidraţi din must nu este modificat semnificativ la fierberea mustului cu hamei. Dextrinele derivate de la amidon pot fi cu D.E. = 7; 13; 19; 25 şi ele au importanţă în determinarea spumei, corpolenţei şi retenţiei de CO2, având şi rol de purtători de aromă şi acţiune de coloizi protectori. Dextrinele reprezintă 20-25 % în must şi ele se constituie ca o pierdere dacă nu sunt transformate în zaharuri fermentescibile prin intermediul amiloglucozidazei ( enzimă adăugată ). β-Glucanii şi pentozanii derivaţi de la hemiceluloze reprezintă 200-300 mg/l 51
must şi determină vâscozitatea mustului, influenţând filtrarea acestuia. Ei pot precipita în bere, în special la depozitarea la rece a acesteia, în măsura în care nu sunt îndepărtaţi. Tulbureala şi sedimentul care apar în berea depozitată la rece se datorează în principal β-glucanilor. Cantitatea de β-glucani din must este mai mare dacă la plămădire se foloseşte un amestec de malţ şi orz. Hidroliza lor poate fi realizată prin prelungirea pauzei de proteoliză şi prin adaos de glucanază. Compuşi cu azot din must. Compuşii cu azot din must reprezintă până la 6% din extract în cazul unui extract de 12°P. Dacă la plămădire se adaugă şi alte materii prime, în funcţie de proporţia folosită, compoziţia în azot a mustului este modificată. Aproximativ 30% din azotul mustului este reprezentat de azotul aminoacidic, 30% de azotul peptidelor care conţin ~30 aminoacizi, restul de azot (40%) fiind reprezentat în principal de proteine care conţin mai mult de 30 aminoacizi, precum şi de acizi nucleici. Compuşii cu azot cu masă moleculară mică (aminoacizi liberi şi unele peptide) servesc ca nutrienţi pentru drojdiile de fermentare. Unii aminoacizi individuali din mustul de bere servesc la biosinteza alcoolilor din uleiul de fuzel şi a esterilor, via mecanism Ehrlich (leucina conduce la formarea de alcool izoamilic şi acetat de izoamil, iar treonina şi izoleucina conduc la alcoolul izobutilic şi acetatul de izobutil). Drojdiile sunt capabile să transforme un aminoacid în altul, via “pool” - ul cetoacizilor. Substanţele de aromă din bere se formează în mare măsură din acest “pool” de cetoacizi. Compuşii cu azot cu masă moleculară medie şi mare (unele peptide şi proteine) care reprezintă 50% din azotul total se vor comporta diferit la fierberea mustului cu hamei, după cum urmează: • parte din proteine şi anume cele cu masă moleculară mare vor coagula în timpul fierberii mustului cu hamei, cantitatea de proteine coagulate depinzând de pH-ul mustului şi durata fierberii. La pH > 5,0, cantitatea de proteine coagulate este constantă, dar la pH < 5,0, cantitatea de proteine coagulată scade progresiv. Această fracţiune de proteine coagulată se elimină cu trubul la cald; • altă parte din proteinele cu masă moleculară mare reacţionează cu polifenoli din must şi hamei, cu formare de complecşi proteine-tanin, intrând în compoziţia trubului la cald, deoarece complexele formate sunt insolubile. Flavonoidele reacţionează şi ele cu proteinele, conducând în final la un complex precipitabil. • o parte din proteinele cu masă moleculară mai mică, care rămân în mustul fiert cu hamei, vor interacţiona în timp cu o parte din polifenolii rămaşi şi complexele respective se vor elimina cu trubul la rece, care reprezintă 10 -20 % din trubul la cald; • o parte din proteinele cu masă moleculară mai mică vor reacţiona cu polifenolii în timpul condiţionării berii şi depozitării acesteia, în care caz se formează tulbureala la rece şi tulbureala la depozitarea la rece, care are loc foarte lent; • o parte din proteinele (aşa-numita proteină neutrală) cu masă moleculară între 12000 şi 60000, singure sau în asociaţie cu carbohidraţii şi, respectiv, cu substanţele amare din hamei (2-4 % din totalul azotului din must), contribuie la formarea şi stabilitatea spumei; • azotul α-aminic este pierdut parţial la fierberea mustului cu hamei,prin interacţiune cu carbohidraţii (reacţia Maillard), ceea ce influenţează culoarea mustului. În general, toate fracţiunile proteice sunt reduse în mustul supus fierberii cu hamei. 52
Acizi nucleici, amine. Aceşti compuşi reprezintă ~ 20% din azotul mustului. Acizii nucleici din malţ sunt rapid degradaţi la plămădire până la nucleotide. Nucleotidele pot fi mai departe hidrolizate la nucleozide, iar o parte din acestea până la riboză şi baze libere. Drojdiile asimilează bazele libere în prima parte a fermentaţiei şi le excretă sub formă de nucleotide în faza de maturare a berii. Lipidele din must. În must se găsesc cantităţi reduse de lipide, ele fiind eliminate în proporţie de 50% cu trubul la cald. Un anumit nivel de ergosterol şi lipide nesaturate sunt necesare, deoarece în caz contrar drojdiile se autolizează. În mustul slab aerat, drojdiile îşi epuizează rezervele de lipide, în timp ce în mustul bine aerat, drojdiile sunt capabile să-şi refacă rezervele de lipide. Acizii graşi nesaturaţi (C15) au şi un efect deosebit asupra formării esterilor, în special a esterilor de acetat (etil acetat,izoamilacetat). Lipidele prezente în bere au efect antispumant, în această direcţie fiind mai activi acizii graşi liberi, trigliceridele şi fosfolipidele. Lipidele rămase în bere pot fi precursorii unor substanţe care conferă berii aromă de învechit. Polifenolii din mustul fiert. Polifenolii din mustul fiert provin din malţ şi hamei şi contează pentru 100-200mg/l. Polifenolii care rămân în bere pot avea următoarele acţiuni: • Reacţionează cu proteinele cu formare de tulbureală la rece şi tulbureală permanentă; • Participă la aroma astringentă a berii, care se intensifică o dată cu maturarea berii; • Protejează compuşii de aromă faţă de degradare,deoarece acţionează ca acceptori de oxigen şi radicali liberi; • Pot contribui ei înşişi la gustul de proaspăt al berii tinere. Total polifenoli Raportul Pi = Antocianogene Este cunoscut ca un indice de polimerizare care este = 1,0 în malţul şi hameiul proaspăt, între 2 şi 3 în mustul nefiert şi 3-18 în extractele de hamei sau musturile produse în contact cu un exces de aer şi oxigen. Vitaminele din must provin în special din malţ şi se constituie ca substanţe de creştere pentru drojdiile de fermentaţie, ceea ce înseamnă că în bere nivelul unor vitamine este mai scăzut. Sărurile minerale. În must se găsesc o serie de substanţe minerale, unele dintre ele utile, altele care influenţează negativ dezvoltarea drojdiilor şi conţinutul mustului în substanţe minerale care provin din malţ, hamei şi apa de brasaj. Hameierea ca operaţie tehnologică se caracterizează prin adăugarea de hamei în mustul de malţ, în faza de fierbere. Hameiul se poate adăuga sub diferite forme: • conuri; • pulbere (granule); • extracte. Pentru ca să realizăm o hameiere bună este necesar să ţinem seama de următoarele: • conţinutul hameiului în substanţe amare (α-acizi); • pierderile în substanţe amare datorate procesării; • gradul de amăreală ce se realizează; • doza de hamei utilizată funcţie de sortimentul pe care-l producem. Conurile de hamei după recoltare au o umiditate de aproximativ 80% (76-82%) care poate întreţine o activitate enzimatică intensă ce favorizează o degradare microbiologică a acestora. De aceea este necesară o reducere a umidităţii până la valori 53
de 10-13%. Uscarea hameiului se poate face prin convecţie în uscătoare unde temperatura aerului la intrare este de 50-60oC, cu o viteză de 15-30m/min. Aceste uscătoare funcţionează discontinuu timp de 6-10h. Se apreciază că pierderile în acizi amari sunt de 15-20% în comparaţie cu valorile iniţiale; cei mai afectaţi sunt α-acizii unde pierderile sunt de 22-26%, iar în cazul β-acizilor pierderile sunt de 8-10%. Considerăm realizată uscarea când umiditatea conurilor este redusă. În vederea protejării hameiului de oxidare dar şi de acţiunea microorganismelor, acestea se tratează cu bioxid de sulf obţinut prin arderea sulfului în uscătoarele de hamei; se folosesc 1,41,5 g SO2/m3 aer; culoarea conurilor de hamei trece de la verde la verde-gălbui deschis. Randamentul de transformare a conurilor proaspete (verzi) de hamei în conuri uscate în funcţie de umiditate se poate calcula cu formula matematică: • transformarea hameiului verde în hamei uscat:
G1 = G 2 •
100 − g 1 100 − g 2
transformarea hameiului uscat în hamei verde:
G 2 = G1
100 − g 1 100 − g 2
în care: G1- masa de hamei verde, în kg; G2- masa de hamei uscat, în kg; g1- umiditatea hameiului verde, în %; g2- umiditatea hameiului uscat, în %. Pentru ca în conurile de hamei să realizăm o umiditate uniformă acestea se supun climatizării. Conurile de hamei ieşite din uscător au o umiditate de 6-7%, ele se sfarmă uşor în timpul manipulării pierzănd astfel o cantitate mare de lupulină. Prin climatizare realizăm o creştere a umidităţii în conuri de până la 10-12% permiţând o ambalare fără pierderi semnificative de lupulină, umiditatea relativă va fi uniformă atât în bractee cât şi în rahis. Climatizarea se poate face cu ajutorul climatizatoarelor care realizează o umidificare a conurilor cu un aer umed de 70% crescând astfel umiditatea în cameră, după o oră, până la 10-12%. Climatizarea naturală efectuată în vederea ambalării hameiului se realizează prin depozitare în vrac înalt de 1m şi păstrare timp de 16-18 zile până când acestea, absorbind apa din atmosferă, vor ajunge la o umiditate de 11-13%. Aceste procedee nu se aplică hameiului care se prelucrează sub formă de pulbere, granule sau extract. Bonitarea hameiului se realizează în vederea stabilirii claselor de calitate. În prealabil hameiul este supus bonitării organoleptice şi fizico-chimice. Recoltarea probelor se face din locul respectiv, urmărind ca proba prelevată să fie cât mai omogenă şi se împarte în trei: • pentru analize fizico-chimice; • pentru bonitarea organoleptică; • pentru caz de litigiu. În primul caz se efectuează analize acestea se referă la: • umiditate; • răşini totale; • acizi α; • acizi β; 54
• răşini moi; • raport acizi α/ acizi β; • valoarea amară; • aroma. Bonitarea organoleptică a conurilor de hamei constă în determinarea: • culoarea conurilor; • culoarea lupulinei; • integritatea conurilor; • starea fitosanitară; • conţinutul în seminţe; • puritatea fizică; • soiul din care provine conul. În vederea stabilirii definitive a clasei de calitate din care face parte se fac analize fizico-chimice, respectiv conţinutul în apă şi acizi α, la care se adaugă însuşirile organoleptice prevăzute în normele de bonitare. Ambalarea conurilor de hamei se face în baloturi presate de 50-250 kg, a granulelor în saci de polietilenă care apoi se videază, a pulberilor în cutii de carton care se căptuşesc cu folii hidroizolante şi extractele în recipiente metalice, de mase plastice sau sticlă. Depozitarea hameiului se realizează în spaţii semiclimatizate la temperatură de 2oC, la care pierderile în substanţe amare şi uleiuri volatile sunt aproape nule. Modificările care pot avea loc la depozitare pot afecta componentele chimice ale conurilor de hamei: • substanţele amare suferă oxidări ce provoacă scăderea potenţialului de amăreală a conurilor de hamei; • unele produse de oxidare au capacitatea de a produce amăreala berii compensând scăderea cantitativă a α-acizilor din timpul păstrării; • ca produs de oxidare important amintim triciclo-dehidroizohumulonul care apare în proporţie redusă de 0,3% după depozitare conurilor de hamei; • oxidarea β-acizilor amari duce la produse cu potenţial de amăreală mai ridicat faţă de β-acizii neoxidaţi; • prin oxidarea β-acizilor se obţine lupulona şi compuşii acesteia. Toate produsele de oxidare sunt inexistente în conurile de hamei verde, dar apar în proporţie de aproximativ 10% după depozitarea conurilor de hamei. Ele vor compensa pierderile de amărâre a conurilor de hamei datorat oxidării α-acizilor amari: • lupulonele se oxidează producând acidul lupulinic care nu are însuşiri de amărâre; • la soiurile în care raportul acizi α/acizi β este mai mare de (3:1), componentele provenite prin oxidarea β-acizilor amari nu pot compensa pierderile de α-acizi amari datorate unei depozitări necorespunzătoare; • la soiurile luate în studiu raportul acizi α/acizi β amari este de (1:1,5) pierderile de α-acizi amari sunt compensate de produsele obţinute prin oxidarea β-acizilor amari, deci capacitatea acestora de amărâre este aproape neschimbată; • uleiurile conurilor de hamei suferă oxidări în urma depozitării transformându-se în aldehide, alcooli şi acizi. Ei se formează prin oxidarea hidrocarburilor din uleiurile esenţiale, din răşinile amare şi din lipidele hameiului; • de asemenea creşte cantitatea de terpene oxigenate şi anume: cariofilen epoxid, humulen epoxizi, humulol, humulenol; 55
•
substanţele polifenolice din conurile de hamei se transformă prin oxidare în flobofene. Regulile care se respectă la depozitare sunt următoarele: • baloturile se aşează pe apleţi de lemn cu distanţă între ele; • temperatura de depozitare va fi de 0-2oC; • sistemul de răcire al aerului se va amplasa pe tavan sau lateral fiind prevăzut cu colectoare de apă. Produsele din hamei Avantajele folosirii produselor de hamei sunt următoarele: • producerea unei amăreli constante a berii; • conservabilitate îndelungată a produselor de hamei; • costuri de transport şi depozitare reduse; • dotarea secţiei de fierbere este redusă prin eliminarea separatorului de borhot de hamei; • dozarea preparatelor de hamei se face automat. Preparatele de hamei se clasifică: a).Preparate obţinute pe cale mecanică: • pudre de hamei; • pelleţi; • concentrate de lupulină. b).Extracte din hamei: • normale; • izomerizate. c).Preparate mixte de tipul pudrei combinate cu extracte de hamei. Pudre de hamei sunt produse obţinute pe cale mecanică care pot utiliza produsele amare din hameidupă măcinarea conurilor de hamei. Se ştie că la fierberea mustului cu conuri de hamei pierdem 50 % din α-acizi amari din conuri, cele mai mari pierderi se realizează în primele 15-20 minute de fierbere datorită transformărilor biochimice din mediu. Astfel α-acizi sau izo- α-acizi formaţi cu proteinele din must se polimerizează sau se colpolimerizează. Deasemenea au loc degradări oxidative a αacizilor amari urmată de izomerizarea acestora incomplet ca urmare a echilibrului de reacţie care se stabileşte între cele două forme. Izomerizarea α-acizilor amari are loc rapid înainte de distrugerea lor termică. Prin mărunţirea conurilor de hamei se va mării considerabilsuprafaţa de extracţiea α-acizilor amari. În vederea măririi suprafeţei de extracţie, unele preparate de hamei se amestecăcu diferite materiale granulare. Dacă mărunţirea se repetă de mai multe ori se poate obţine pudra de hamei. Procesul tehnologic de obţinere a pudrei concentrate de hamei este următorul: Pudra normală obţinută din conuri de hamei diferă nesemnificativ din punct de vdere al compoziţiei, al raporturilor dintre componentele chimice iniţiale. Procesul de mărunţire se realizează astfel încât componentele valoroase să nu sufere modificări esenţiale. Astfel se obţin pudrele normale de hamei. Conform tehnologiei de obţinere a pudrelor normale, folosim conuri de hamei care au o umiditate de 4-5 % şi care să nu afecteze calitatea substanţelor utile. Conurile de hamei sunt supuse operaţiei de eliminare a impurităţilor (pietre, impurităţi metalice, etc.). Apoi masa de conuri de hamei se supune mărunţirii, astfel încât masa să nu se încălzească, se vor evita pierderile în substanţă utilă. Pudra de hamei este apoi ambalat în folii de aluminiu, sub formă presată şi sub vid. Stabilitatea pudrei este mai mulţi ani. Ele conţin 15 % α-acizi amari. Se pot obţine şi pudre îmbogăţite sau concentrate care implică eliminarea unor părţi din bractee, bracteole sau tije, producându-se o concentrare a substanţelor amare din hamei. 56
Procedeul presupune o răcire a conurilor de hamei în două trepte până la temperatura de -35oC, urmată de o mărunţire a hameiului, după care acesta se cerne obţinându-se o pudră care se ambalează în vid. Astfel procentul de răşini totale creşte de 2-3 ori, conţinutul în uleiuri esenţiale de 3-4 ori, iar nivelul de celuloză scade de 30 %. Procentul de polifenoli nu se diminuează, el fiind în funcţie de proporţia existentă în materia vegetală folosită. Regulile de fabricare a pulberii din conuri de hamei sunt următoarele: • se foloseşte conul de hamei imediat după uscare fără păstrare şi depozitare; • umiditatea hameiului va fi 7-10%; • mărunţirea se face în mori cu ciocane până când obţinem particule mai mic de 0,3mm; • la mărunţire evităm autoîncălzirea şi oxidarea pudrei prin: • timpul de mărunţire va fi scurt; • se asigură aspiraţia conurilor de hamei pneumatic iar transportul în continuare va fi identic, dar supradimensionat fiindcă aerul folosit va fi încărcat cu particule mari; • se realizează o răcire a suprafeţelor ce vin în contact cu pulberea de ….la 0-5oC; • pudra de hamei va fi omogenizată în spaţii adecvate la presinui scăzute (5-10 mmHg); • ambalarea se face în folii compozite, folii de polietilenă etc. • consumarea pudrei din conuri de hamei este influenţată de cantitatea de oxigen din ambalaj, care poate oxida substanţele utile din acesta. Cerinţele la care trebuie să răspundă pulberea de hamei sunt următoarele: • incorporarea de substanţe utile într-un procent ridicat; • excluderea problemelor generale ale mediului înconjurător privind metalele grele, insecticidele, pesticidele etc.; • evitarea unor reacţii neconcrete şi nedorite. Proprietăţile unor materiale pentru ambalaje Prin prelucrarea conurilor de hamei se obţin următoarele elemente din 100 kg hamei brut: • 1 kg ulei de hamei; • 17 kg răşini; • 6 kg substanţe tanante. Administrarea hameiului se poate realiza în două etape şi anume, la începutul fierberii (15 minute) şi la sfârşitul fierberii (cu 10 minute). Metode de dozare a hameiului: • până în 1960 se foloseau hameiuri aromate, cu un conţinut redus de α-acizi amari de până la 3-4%; • după 1961s-a trecut la folosirea de hameiuri cu un conţinut de α-acizi amari mai mare de 8%; • obţinerea de diferite produse de hamei: cu un conţinut de 4-17% α-acizi amari; cu un conţinut de 15-45% maxim 52% α-acizi amari. • implementarea tehnologiilor moderne: Whirlpool; refolosirea trubului şi a borhotului de hamei; fermentarea în tancuri cilindroconice verticale; raportul de folosire a hameiului aromat în comparaţie cu hameiul amar; modificarea dozelor de hamei; sisteme de fierbere a mustului de bere. 57
Randamentul de extragere al substanţelor amare din conurile de hamei depinde de:
• tipul de bere ce îl producem; • modul de hameiere (dozarea la un anumit moment, în etape, etc.); • dotarea secţiei; • procentul de substanţe amare pe care dorim să o conţină berea; • durata de hameiere. Fierberea mustului de hamei este operaţia tehnologică cea mai importantă, în care are loc solubilizarea şi transformarea unor componente utile ale hameiului. Scopul acestei operaţii este: • stabilizarea mustului; • dezvoltarea aromei mustului; • concentrarea mustului; • extragerea principiilor active din produsele de hamei şi trecerea lor în must unde suferă transformări sau reacţionează cu alte componenete ale mustului; • coagularea substanţelor proteice cu greutate moleculară mare; • sterilizarea mustului; • inactivarea enzimelor; • colorarea şi acidifierea mustului; • formarea melanoidinelor. Procesele fizico-chimice care au loc în timpul fierberii cu hamei sunt următoarele: • dizolvarea şi transformarea componentelor hameiului, extragerea din produsele de hamei a răşinilor, a substanţelor amare, a uleiurilor volatile, a substanţelor polifenolice, a substanţelor tanante; • precipitarea proteinelor, la fierbere substanţele proteice care precipită sunt proteinele cu moleculă mare sub formă de complexe proteină-tanin, această precipitare este funcţie de intensitatea fierberii; • concentrarea mustului, se evaporă o cantitate de 6-12 % apă funcţie de felul cazanului de fierbere, de tipul şi instalaţia de încălzire; • inactivarea enzimelor, sterilizarea şi colorarea mustului, produsele de hamei inactivează enzimele rămase în must; prin fierbere are loc sterilizarea mustului cu distrugerea tuturor bacteriilor existente în aceasta; de asemenea mustul în timpul fierberii îşi modifică culoarea; • acidifierea mustului cu formarea de reductone, produsele de hamei vor facilita formarea reductonelor şi o acidifiere a mustului; deci pH-ul mustului creşte de la 5,8-5,9 înainte de fierbere, la 5,5-5,6 după fierbere cu formarea reductonelor care fixează oxigenul; cu cât procentul de reductone este mai mare cu atât berea va fi mai stabilă. Doza de hamei poate varia între 120g/hl (pentru berea caramel) şi 400g/hl (pentru berea Porter). Atât la fierberea mustului cu hamei cât şi la fermentare o bună parte din substanţele amare precipită. În borhotul de hamei se pierd 20%, în sedimentul proteic 50%, în spumă şi în drojdie 10% şi restul de 20% din aceste substanţe rămâne în bere. Valoarea amară a acestor substanţe care se pierd este diferită. Extractul mustului reprezintă întreaga cantitate de substanţe solubile care la regăsim în must dintr-o anumită cantitate de malţ măcinat. Urmărind diagrama observăm că extractul mustului scade de la 19 % la 10 % în timpul spălării borhotului de malţ; apoi datorită evaporării apei din timpul fierberii cu hamei, extractul va creşte până la 11,5 %, iar după răcire va atinge valori de 12 %. Randamentul în extract la fierbere se determină cu formula:
58
Rt =
Cm ⋅ Ce M
unde: Cm- cantitatea de must; Ce - cantitatea de extract; M - cantitatea de malţ. Randamentul la fierbere RFP este dat şi de formula: RFP =
V1 ⋅ d ⋅ V2 ⋅ 0.96 M
unde: V1 - cantitatea de must hameiat, l; V2 - extractul mustului, %vol.; M - cantitatea de malţ, kg; d - greutatea specifică a mustului; 0,96 - coeficient de corecţie al volumului de must. La fierberea mustului cu produse de hamei folosim cazane încălzite cu rezistenţe electrice construite din oţel inoxidabil ce au formă cilindrică. Cazanul de formă cilindrică este prevăzut cu rezistenţe electrice în interior, cu un agitator acţionat de un motor electric, o conductă de emanare a condensului racordat la un sistem de aerisire, o conductă montată în partea inferioară a cazanului pentru evacuarea mustului şi o conductă montată în partea superioară racordată la sistemul de alimentare cu apă. Stabilizarea mustului fierberea mustului se realizează la o anumită temperatură, durează o anumită perioadă şi realizăm un anumit grad de agitare. Fierberea mustului îi va conferii acestuia o stabilitate din punct de vedere biologic, biochimic, coloidal şi al aromei. Prin fierbere se distrug bacteriile astfel că, o fierbere a mustului timp de minute la un pH normal de permite stabilizarea acestuia. Se impune o igienizare riguroasă în vederea eliminării bacteriilortermofile care uneori le regăsim în depozitele de trub de pe conducte, în separatorul de hamei, în rotapool şi în tancul de must. La fierberea mustului cu produse de hamei se inactivează toate enzimele rămase după plămădire. Rămân în must doar dextrinele ca atare. Din punct de vedre coloidal la fierbere are loc coagularea şi precipitarea proteinelor instabile coloidal. De asemenea apare interacţiunea acestor proteine instabile cu carbohidraţii şi în special cu onstituenţii polifenolici neoxidaţi sau oxidaţi obţinându-se trubul la cald sau trubul fierbinte. Dezvoltarea aromei are loc la fierberea cu produse de hamei a mustului, în special altele decât cele datorate de către acestea; ele se referă la: • formarea produşilor de aromă prin reacţia Maillard; • îndepărtarea substanţelor volatile din orz şi a celor formate în procesul de malţificare; • distrugerea cisteinei şi cistinei care sunt surse de H2S produs de drojdii, sulful eliberat prin distrugerea acestor aminoacizi se elimină la fierbere ca H2S. De asemenea, la fierbere se elimină substanţele volatile miscibile şi nemiscibile în apă provenite din produsele de hamei. Concentrarea mustului la fierberea cu produse din hamei -cantitatea de apă evaporată din timpul fierberii este 5-10%, uneori chiar 15% din valoarea mustului, când dorim să realizăm o fierbere îndelungată. Se realizează o creştere valorică a extracţiei cu 1-2% în comparaţie cu mustul care a intrat la fierbere. Abaterile faţă de normal pot fi de 0,2-0,3%. 59
Transformările suferite de componentele produselor de hamei la fieberea mustului a). transformările răşinilor din produsele de hamei Răşinile din produsele de hamei reacţionează cu prteinele din must prin intermediul legăturilor de hidrogen sau se pot copolimeriza cu proteinele prin intermediul resturilor fenolice din structura proteinelor (tirozină, fenilalanină, triptofan) care produc tulbureala nebiologică. Răşinile specifice produselor din hamei (acizi α şi β) vor suferii o serie de modificări importante. Aceste răşini caracteristic produselor de hamei, au o solubilizare redusă în must, solubilizarea humulonului şi lupulonului depinde de temperatura de fiebere şi de pH-ul mustului. Astfel la un pH de 5,0, solubilizarea humulonului în apă este de 40mg/l la temperatura de 25oC şi de 60mg/l la temperatura de 100oC. Solubilizarea lupulonului variază între 12mg/l la temperatura de 25oC şi 9,0mg/l la temperatura de 100oC. La fierberea mustului cu produse de hamei are loc izomerizarea acizilor α şi β; formarea compuşilor de hidrolizăai humulonului depinde de alcalinitatea mediului de reacţie. Fiecare α-acid la doi izo- α-acizi epimeri şi anume trans-izo- α-acid şi cis-izoα-acid; ei diferă prin aranjamentul spaţial al grupării hidroxil terţială de atomul C4 şi gruparea prenil de la atomul C5. Humulonul este izomerizat la trans-izo-humulon şi cis-izo-humulon. În produsul finit (berea) se vor găsi 6 izomeri ai α-acizilor: • cis-izo-humulon; • trans-izo-humlon; • cis-izo-cohumulon; • trans-izo-cohumulon; • cis-izo-adhumulon; • trans-izo-adhumulon. Toţi au rezultat din conversia celor trei acizi: • humulonul; • cohumulonul; • adhumulonul. La fierberea mustului cu produse de hamei poate avea loc şi izomerizarea reversibilă a humulonului prin ruperea legăturilor C5 şi C6 şi formarea unor noi legături între C5 şi C1. Antiproduşii obţinuţi reprezintă 9-10% din amestecul de izomerizare. Antiizohumulonii sunt de două ori mai mari decât izomerii normali ai humulonului. Raporturile între izo-α-acizi depind de condiţiile de reacţie ajungând la valori de 68/32 în formarea izomerului cis. De asemenea, β-acizi sunt izomerizaţi la fel ca α-acizii, iar în final aceştia sunt deacilaţi. β-acizii se oxidează lucru ce implică legăturile dintre lanţurile prenil laterale. Randamentul de transformare al α-acizilor uneori depinde de: • natura α-acizilor amari, cohumulonul având randamentul cel ami mare de izomerizare: produsele din hamei au un conţinut ridicat de cohumulon vor da beri mai amare; • durata fierberii, prin mărirea duratei de fierberepermitem izomerizarea α-acizilor: intensitatea izomerizării este mai intensă la începutul fierberii; • pH-ul, la valori mai ridicate ale pH-uluiare loc o izomerizare mai bună a α-acizilor; • concentraţia în α-acizi-prin creşterea concentraţiei în α-aciziva scade nivelul de izo α-acizi cu valori până la 10 %; • precipitarea izo-α-acizilor cu trubul o parte din izo- α-acizi sunt absorbiţi de trub. Izo-α-acizi amari din bere contribuie la: 60
• • •
stabilizare spumei din cauza proprietăţilor tensioactive; acţine bacteriostatică asupra bacteriilor Gram pozitive; intervin parţial în aroma neplăcută de învechire, în gustul de carton sau gustul de stătut (răsuflat, vechi); • intervin apariţia gustului de lumină prin apariţia de 3-metil-2-buten1-tiol şi de acid hidrohumulonic. Deci pentru rezistenţa berii la lumină şi pentru ameliorarea stabilităţii spumei berii se folosesc produse de hamei pe bază de izo- α-acizi reduşi.Valoarea prag al gustului amar dat de izo-α-acizi este de 6 mg/l. În bere concentraţia de izo- α-acizi este mai mare de 10 mg/l. b).transformarea polifenolilor Polifenolii produselor de hamei sunt solubile în apă; la brasaj şi apoi la hameiere, polifenolii din aceste produse sunt diminuaţi cantitativ. La hameiere produsele din hamei vor contribui în mustul de bere cu 1/3 din totalul polifenolilor existenţi în acesta. Aceşti polifenoli realizează complexe cu proteinele ştiind faptul că aceste complexe se formează mai mult în malţ şi mai puţin în produsele de hamei. Complecşii îi regăsim în trub (fierbinte şi rece), dar pot apărea şi în bere când în acesta rămân parteneri de reacţie. În procesul de hameiere au loc degradarea antocianogenilor, iar proantocianodinele se polimerizează cu fromare de substanţe cu masă moleculară de peste 1500-1800-6400) ca polimeri proantocianodinici care provoacă tulbureala coloidalăa berii care este ireversibilă. Tulbureala la rece (sau cea reversibilă) se datorează combinaţiei dintre proteine cu masă moleculară mică şi polifenoli cu masă moleculară mică. Tulbureala la cald este dată de complexe insolubile formate din proteine cu masă moleculară mare şi polifenoli oxidaţi (taninuri), fiind influenţată de: • durata fierberii-după două ore de hameiere se precipită aproape total proteinele şi se formează complexul proteină-polifenol. De aceea este indicat ca această hameiere să se realizeze la temperatură de fierbere ridicată (145-155oC) câteva minute (3-5 minute). Dacă prelungim prea mult hameierea se poate produce redizolvarea unei părţi din trub; • intensitatea fierberii permite amplificarea contactului între proteine şi polifenoli cu formarea trubului fierbinte. Acest lucru va menţine o temperatură în toată masa mustului; se evită depunerea trubului pe pereţii cazanului; se împiedică procesul de caramelizare; se antrenează particule mici de proteine în bule de vapori permiţând coagularea-precipitarea acestora; • pH-ul scăzut un pH de 5,2 va favoriza formarea trubului, deci se va precipita mai bine complexul proteină-polifenol. Acest pH scăzut asigură mustului un gust bun şi mai amar precum şi o rezistenţă redusă a microorganismelor. Mustul se va deschide la culoare. Ca dezavantaj se aminteşte folosirea redusă a principiilor amare din produsele de hamei la hameiere. Prin ridicarea valorică a pH-ului putem să eliminăm acest dezavantaj. Mustul nefiert are un pH cuprins între 5,8-5,9 pe când pH-ul mustului hameiat va fi de 5,5-5,6; la scădere contribuie formarea de melanoidine şi alţi compuşi ai produselor de hamei. De asemenea va contribiui şi reacţia care are loc între calciul din apă şi fosfaţii din must. De aceea este indicat acidifierea biologică a mustului nefiert. • oxigenul din must, are efect pozitiv asupra formării precipitatelor de 61
tip proteină-polifenol oxidat. La răcirea mustului de bere mai rămâne în acesta cca 20 mg/l azot coagulabil care poate precipita. Transformarea uleiurilorde hamei Aroma berii este dată de unele fracţiuni ale hidrocarburilor, de compuşi cu oxigen etc. Compuşii aromaţi oxidaţi derivaţi din hidrocarburile sesquiterpenice (epoxizi) contriubie la aroma specifică a berii. De aceea, în procesul de hameiere folosim produse de hamei provenite din soiuri aromate ce le adăugăm cu maxim 10-15 minute înainte de terminarea fierberii în vederea reţinerii unei cantităţi cât mai mari de substanţe care influenţează aroma. Producerea de substanţe reducătoare În timpul brasajului şi al hameierii se formează reductone, melanoidine, compuşi sulfhidrinici ce asigură stabilitatea berii faţă de oxigen. La uscarea malţului se fromează o parte din substanţele reducătoare, reductone şi melanoidine. De asemenea malţul are în compoziţie o serie de polifenoli care se combină cu polifenoli aduşi de către produsele de hamei. Reductonele sunt cei mai puternici reducători (rH), această putere fiind dată de grupările enolice acare se oxidează cu uşurinţă formând cetone. Melanoidinele permit iniţierea reacţiilor dintre zaharuri şi aminoacizi liberi sau cu polipeptidele care au grupări aminice libere. Produşii intermediari sunt substanţe cu grupări enolice ce le putem considera reductone. Reacţiile Maillard neenzimatice şi neoxidative implică formarea de melanoidine condiţionat de: temperatură, pH(uşor alcalin) şi natura aminoacizilor(lizina, unii mai reactivi în comparaţie cu acidul aspartic, glutamic, glicocol şi alanină). De aceea berile brune sunt mai stabile coloidal decât berile blonde fiindcă acestea au mai multe reductoneşi în bere acestea pot intermedia reacţii de oxidare …., în prezenţa oxigenului-lucru nedorit. Polifenolii din malţ şi produşii de hamei au proprietăţi reducătoare dar au o acţiune reducătoare lentă fiind implicaţi în tulbureala coloidalăa berii, în apariţia aromei de învechire, etc. Modificarea conţinutului de dimetilsulfid (DMS) DMS este o substanţă volatilă care poate să confere un miros neplăcut. Nivelul de DMS în bere trebuie să fie de 50-60 μg/l bere. Această substanţă se formează dintrun precursor inactiv S-metil metionină (SMM) care este transformat la uscarea malţului în DMS şi dintr-un precursor liber dimetil sulfoxid (DMSO). La brasaj o parte din DMS este antrenat de vaporii de apă împreună cu alţi compuşi cu sulf, inclusiv H2S. La calcularea randamentului în substanţe amare se va ţine seama de: • durata de fierbere cu hamei care poate indica efectul de valorificare al substanţelor amare; • utilizarea totală a α-acizilor exprimată în mg izo α-acizi care reprezintă unităţile amare EBC pe un hl de must rece. Dozarea hameiului Dozele standard de hamei administrate mustului depind de sortul de bere pe care dorim să-l producem. Fracţiunile procentuale sunt următoarele: • administrate într-o repriză 100%; • administrate în două reprize 80/20%; • administrate în trei reprize 60/20/20%. Aromatizarea se realizează cu 20 % din întreaga cantitate de α-acizi cu 10 minute înainte de finalul fierberii. Scopul este acela de a obţine un randament în EBC bun. 62
Doza standard de hamei administrată în trei părţi este astfel: • 60% din cantitate se adaugă cu puţin înaintea începerii fierberii; • 20% din cantitatea se adaugă la mijlocul duratei de fierbere; • 20% din cantitate se adaugă cu puţin înainte de finalul fierberii. Acest procedeu este clasic la care randametul de substanţe amare extrase extrase din hamei va depinde de durata medie de fierbere cu hamei. Stabilirea gustului berii va depinde de timpul de introducere al hameiului şi denatura produselor de hamei. Randamentul de valorificare a substanţelor amare este de 28%. Pierderile de substanţă amară din hamei sunt mari, dar 25-40% din substanţele amare ajung în berea finită. În vederea economisirii dozelor de hamei şi păstrarea randametului de extracţie se pot efectua o serie de îmbunătăţiri a procesării, ca: • o fermentare închisă; • o fermentare la cald; • refolosirea trubului; • refolosirea borhotului de hamei; • refolosirea drojdiei, atât de la secţia de fermentare primară cât şi de la cea de fermentare secundară. Diminuarea cantitativă a substanţelor amare se mai poate datora introducerii cu întârziere a ultimei porţiuni de hamei la operaţia de fierbere precum şi spălarea drojdiei rezultate de la fermentare primară şi secundară. Mustul de malţ este un solvent slab în care componentele hameiului cu greu se dizolvă. Din această cauză se face o soluţie de leşie de un pH cca 11 care determină o extracţie mai bună a substanţelor amare. Amăreala neprovenită din hameieste o amăreală lunguiată, dură sau lată şi depinde de mai mulţi factori: • conţinutul prea mare de substanţe tanante; • duritatea nefavorabilă a apei; • conţinutul ridicat în metale grele; • amăreala dată de drojdie în cazul când berea a stat prea mult la fermentarea secundară; • amăreala de proteine; • alcoolii superiori; • oxidarea berii; • pH-ul apei de brasaj. Componentele fenolice din bere au o acţiune de atenuare. Cantitatea de produse de hamei înregistrată la încărcarea în Rotapool de 2,5 kg/m2 sunt următoarele: • 1 kg conuri de hamei 0,90 kg borhot; • extract 1 kg pelleţi tip 90 0,75 kg borhot; 1 kg pellleţi tip 45 0,50 kg borhot. Pierderile de must rezultate sunt următoarele: • conuri de hamei 1 %; • extract pelleţi tip 90 1 %; pelleţi tip 45 0,6-0,8 %. Separarea trubului fierbinte Precipitatul format în must în timpul fierberii cu produse de hamei poartă numele de trub grosier sau trub fierbinte. La mustul răcit sub 60oC se va forma trubul fin. Cantitatea de substanţă care coagulează în must depinde de o serie de afctori şi anume: 63
• conţinutul substanţelor proteice din malţ; • gradul de solubilizare al malţului; • modul de desfăşurare al fierberii. Separarea trubului fierbinte se face cu ajutorul Rotapoolului, un ciclon cu funcţionare specială. Particolele de precipitare se depun pe fundul vasului. Rotapoolulul este un vas de formă cilindrică, în care mustul este introdus prin partea laterală printr-o duză a cărei înclinare faţă de tangenta la pereţii vasului este de 15-20o. Timpul de răcire al mustului de bere în Rotapool trebuie să fie sub 60 minute deoarece au loc pierderi în valoarea amară iar culoarea mustului se închide datorită proceselor de oxidare. Se au în vedere unele restricţii privind folosirea unor produse de hamei, şi anume: • criterii noi în alegerea produselor de hamei; • evitare unor randamante maxime de extracţie posibile şi foarte ieftine; • asigurarea calităţii necesare de produse de hameipentru a obţine un produs foarte bun. Conurile de hamei conţin în medie nitraţi între 650-800 mg/100 g, variind între 600 şi 1300 mg/100 g. La administrarea neraţională a hameiului apar fenomene de oxidare pe care trebuie să le evităm pe tot parcursul brasajului. Deci, mustul va fi direcţionat în Rotapool de jos în sus; la fermentaţia primară şi secundară se va respecta aceeaşi regulă. Aerarea plămezii Adusul de hamei la fierbere se face ca atare sau se macină. Cantitatea da hamei folosită este în funcţie de conţinutul de substanţe amare a hameiului şi de sortimentul de bere care se fabrică. Cantitatea de hamei folosită este de 120g/hl pentru berea caramel şi de 400g/hl în cazul berii blonde. Separarea conurilor de hamei din must se face cu ajutorul filtrelor de hamei, cu separatorul de hamei şi filtrul pentru trubul de hamei: • filtrul de hamei, este o sită pe care se reţine hameiul, iar mustul va trece spre aparatul de răcit. Se aşează deasupra tăvii de răcire; • separatorul de hamei, este format dintr-un cazan de formă cilindroconică, în interior are o cameră de site care reţine hameiul şi permite trecerea mustului; • filtrul pentru trub de hamei, este format dintr-un vas cilidro- conic aşezat deasupra tăvii de răcire. După separare, mustul de hamei are următoarea compoziţie: • maltoză, glocoză şi fructoză, 60-68%; • dextrine, 18-26%; • albumină, 4-6%; • pentozani, 2-4%; • cenuşă, 2%. Aceasta compoziţie a mustului depinde de: • calitatea malţului; • metoda de brasaj; • cantitatea de hamei folosit, etc. Acest grad de utilizare este destul de teoretic pentru că toţi α acizii amari trec în must şi fiindcă se pierde pe parcursul fabricării berii. Se estimează pierderi de 30% regăsite în trub, iar alte 30% se regăsesc în precipitatul proteină-tanin care se formează la fermentare şi în masa de drojdii. 30% din substanţa amară se găseşte în bere sub formă de izo α acizi. Proporţia poate fi mărită dacă folosim pulberi de hamei, preparate de izo α acizi. 64
Doza de hamei folosită depinde de: • calitatea hameiului; • forma de utilizare; • tehnica adăugării; • tipul de bere fabricat. Calitatea hameiului, dozarea se face după reţete de fabricaţie(g hamei/hl bere). Acest lucru nu este corect şi nici economic. Nu se ţine seama de calitatea hameiului, ştiind că la depozitare, proporţia de acizii amari se poate modifica. O dozare corectă ţine seama de α acizii amari sau de valoarea universal amară. Prin folosirea unor doze ridicate de hamei scade gradul de filtrare, se risipeste nejustificat, iar berea devine prea amară. Forma de hamei folosit, influenţează gradul de utilizare şi doza folosită. Prin folosirea de hamei pierderile sunt mai semnificative, ele se regăseşte în borhot. Prin măcinare se fac economii de 10-15%. Dacă se face o măcinate umedă atunci aceste economii cresc la 15-20%. În timpul măcinării are loc o ridicare a temperaturii şi în funcţie de aceasta apar unele înrăutăţiri ale compoziţiei în substanţe amare. Folosirea de pulberi şi palleţi duce la avantaje economice. Extractele de hamei sunt cele mai bune, se înregistrează pierderi de 3% faţă de conuri unde acestea pot depăşi 10%. Cele mai economicoase sunt extractele izomerizate, ele evită pierderile prin extracţie şi prin trub. Tehnica de hameiere, hameiul se solubilizează şi se izomerizează diferit: • pentru berile obişnuite, hameierea se face prin adăugarea intregii cantităţi de hamei de la început. Timpul de solubilizare şi izomerizare este lung şi se pierd o serie de substanţe de aromă şi substanţe amare prin evaporare şi prin trub; • pentru berile speciale, hameierea se face în proporţii de 2 sau 3, la 80%, în primele două părţi: prima parte a mustului începe să fiarbă, când mustul are oxigen în el dizolvat şi substanţe polifenolice, se oxidează ducând la formarea în cantităţi mari; a doua parte la mijlocul fierberii, când se formează compuşi mai stabili; a treia porţiune de 20% cu numai 10-20 minute înainte terminării fierberii, aceasta va aromatiza mustul din cauza timpului scurt de contact, iar gradul de folosire este redus la α aminoacizi amari. Tipul de bere, aroma şi gustul apar de obicei după procesul de fermentare. Este indicat să existe un echilibru între arome. S-a stabilit că pentru berile deschise, cu cât gradul de fermentare este mai mare, cu atât berea suportă o cantitate de substanţe amare mai mare. Berile de culoare închisă sau cu un grad mai scurt de fermentare, cu gust de malţ mai intens, vor fi hameiate mai moderat. Doza de α acizi amari este de 80-200 mg/l. Conducerea fierberii mustului cu hamei Cazanul trenuie să fie curăţat. Se introduce mustul, se începe încălzirea şi numai după ce nivelul acestuia în cazan a depăşit nivelul maxim de începere a fierberii (se face cu un plutitor). Se aduc şi apele de spălare şi se intensifică fierberea astfel că la 30 minute înainte de sfârşitul epuizării borhotului, mustul să ajungă la fierbere. Adăugăm hamei iar fierberea durează 90 minute, se folosesc şi agitatoarele. Controlul se face prin aprecierea extractului. Mustul este trecut în separatorul de conuri sau rotapool. 65
Tehnologia fierberii mustului cu hamei are următoarele etape importante: • menţinerea temperaturii de 75°C, în tot timpul filtrării mustului şi a curgerii apelor de epuizare; • controlul final al zaharificării se face în cazanul de fierbere, înainte de ridicarea temperaturii pentru fierbere; • prima porţiune de hamei se adaugă în cazanul plin; • pentru evitarea oxidării, accentuate, agitatoarele se folosesc doar la evacuarea mustului din cazan; • pentru o bună coagulare a trubului la cald, fierberea se face intens timp de 1,5-2 ore, se face o agitare prin încălzire, diferenţiată pe zone de încălzire; • adăugarea hameiului se face diferenţiat în funcţie de sortiment, în 23 porţiuni. Controlul mustului cuprinde: • conţinutul în extract; • culoarea mustului; • tulbureala mustului; • aciditatea mustului; • conţinutul în substanţe azotoase; • raportul maltoză-dextrine; • gradul final de fermentare; • conţinutul de oxigen dizolvat; • conţinutul în tanini; • substanţe amare şi puterea antiseptică. Pentru că berea fabricată să reţină o anumită cantitate de uleiuri eterice care să-i dea aromă plăcută, este necesar ca, înainte cu 20-30 minute de terminarea fierberii mustului cu hamei, să se adauge ultima porţiune de conuri de hamei. Pentru a da o aromă mai pronunţată berii, se procedează uneori la adăugarea hameiului direct în linurile de fermentare, iar hameiul a suferit în prealabil o sterilizare şi răcire în autoclave, pentru evitarea pierderii substanţelor aromatizante. Contribuţia uleiului volatil la aroma berii Contribuţia uleiului volatil la aroma şi gustu1 berii este foarte importantă. Humulenul şi produşii săi de oxidare au rolul lor datorită complexului de humulen-dienonei pe care îl formează, care este un factor important în aroma berii (NICKERSON şi colab. 1966; citat de Salontai A.,2003). În bere se formează şi alţi humuleni epoxizi şi alcooli terpenici -linaloolul, în concentraţii relativ ridicate (SILBEREISEN şi colab. 1970; TRESSL şi colab.1983; citat de Salontai A.,2003). Instalaţii moderne de brasaj: • instalaţii de brasaj verticale (tip bloc, turn); • instalaţii pe orizontală (tip kamely, Hydeo-automatyc); • instalaţii semicontinue; • instalaţii continue (APV, BIW). Instalaţii tip bloc, forma cazanului este dreptunghiulară sau pătrată, se realizează o economie de spaţiu de 27%. Prin amplasarea cazanului vertical, fundul unui cazan este capacul celuilat, se realizează o economie de spaţiu, metal şi conducte. Agitatoarele sunt cu palete sau în formă de spirală, se realizează o zonă de amestecare. Cazanul de fiert mustul cu hamei are suprafeţele de încălzire sub formă asimetrică, una pe fundul cazanului şi una pe latura mare, se realizează o economie energetică, se evaporă 12%/oră. Filtrarea se face cu un cazan de filtrare sau cu un filtru. Instalaţii de tip Kameley, se foloseşte măcinarea umedă iar cazanul de brasaj are formă paralelipipedică cu fund simetric amplasat orizontal unul lângă altul. Se realizează o economie de 30% din spaţiu. Incălzirea se face la suprafaţa înclinată a 66
cazanului, agitarea se face cu agitator convenţional sau vertical. Randamentul la fierbere în care: R fierbere - randamentul la fierbere; W - volumul mustului; ef - extractul mustului fiert; d- densitatea mustului fiert; 0,96 - coeficient de concentraţie; (ef · d · 0.96) - coeficient de randament (tabel); M - masă de malţ prelucrat într-o şarjă. Răcirea şi limpezirea mustului După fierberea mustului cu hamei şi separarea conurilor de hamei, mustul fierbinte este pompat în cazanele de răcire sau în ciclonul de separare a trubului (Rotapool) unde realizăm răcirea mustului de la 100oC la 65oC. Mustul prerăcit este supus operaţiei de răcire, care se face cu centrifuga cu filtru cu Kiselgur, sau cu rotapool. Limpezirea se face atât la cald cât şi la rece: • limpezirea la cald se face la temperatura de 60-65oC; • limpezirea la rece se face la temperatura de 7-20oC. Această răcire se face în funcţie de procedeul de fermentare folosit: inferior sau superior. Răcirea mustului se face pănă la 6-7oC, în cazul fermentării inferioare şi până la o 12-18 C în cazul fermentării superioare. Operaţia de răcire se poate realiza: • în răcitoare deschise vertical; • în răcitoare închise cu plăci. • Fenomenele fizico-chimice care au loc în timpul răcirii mustului. La răcirea mustului poate avea loc infectarea cu microorganisme străine. În timpul răcirii se va avea în vedere asigurarea unei bune saturaţii cu oxigen şi îndepărtarea trubului care se precipită din must. Procesele oxidative, aerarea mustului are dublu scop: • de a produce o oxidare a substanţelor prezente în must cu posibilitatea floculării substanţelor proteice; • prezenţa oxigenului în mediu va asigura o dezvoltare a drojdiei de cultură. La temperatură ridicată se produce o oxidare a unor substanţe organice, însoţite de o degajare de dioxid de carbon, se oxidează hidraţii de carbon, substanţe tanante, substanţe albuminoide şi răşinile de hamei. Unele din ele pot precipita sub forma unor flocoane mari (trubul grosier) sau sub formă fină (trubul fin). Oxidarea substanţelor din must este influenţată mult de valoarea pH-lui, astfel dacă pH-ul mustului se ridică, oxidarea substanţelor tanante se produce mai repede decât a celorlalte substanţe din must. Factorii care influenţează fixarea cantitativă a oxigenului sunt următorii: • temperatura; • durata; • grosimea stratului; • agitatrea mustului. O bună parte din oxigenul din aer se solubilizează în must în timpul răcirii. Solubilizarea oxigenului creşte cu coborârea temperaturii şi mai ales cu scăderea concentraţiei mustului: 67
la 5oC - un must normal de 140Bailg, conţine 4,55 ml oxigen/l; la 50C - un must de 70Ballg, conţine 5,80 ml oxigen/l. Formarea precipitatului (trubului), precipitatul format în must se numeşte trub, el poate fi grosier şi fin. Trubul grosier se formează în timpul fierberii mustului cu hamei, iar trubul fin începe să se formeze după răcirea mustului, de la temperatura de 60oC, până la temperatura de fermentare. Trubul este format din substanţe care se coagulează din must sub acţiunea unor factori, dintre care amintim: • conţinutul de substanţe proteice din malţ; • gradul de dezagregare a malţului; • modul de plămădire (prin metoda decocţiei se formează o cantitate mai mică de trub decât prin metoda infuziei); • durata de fierbere: o fierbere de lungă durată va produce o cantitate mai mare de trub; • înălţimea stratului; • concentraţia şi vâscozitatea mustului; • dimensiunea particulelor (flocoanelor); • greutatea specifică a particulelor (flocoanelor) Cantitatea de trub la cald exprimată ca substanţă uscată poate varia între 400 şi 800mg/l, depinde de următorii factori: • soiul de orz; • anul recoltării; • conţinutul în proteine; • solubilizarea malţului; • procedeul de brasaj; • calitatea filtrării plămezii; • durata şi intensitatea fieberii mustului cu hamei; • pH-ul mustului; • cantitatea de hamei adăugat; • conţinutul trubului în polifenoli. Compoziţia cenuşii trubului grosier este formată din siliciu, fosfor, cupru, fier, aluminiu, calciu, etc. la truburile provenite din beri de culoare închise, conţinutul în acid fosforic creşte iar în conţinutul în oxid de aluminiu scade. De asemenea, trubul absoarbe fier, cupru şi alte metale grele care nu infectează negativ suprafaţa habitatului drojdiilor şi provoacă tulburări coloidale ale berii. Trubul grosier floculează, iar gustul şi stabilitatea coloidală a berii se modifică fiindcă acesta se descompune complet şi se îndepărtează din bere chiar şi în timpul fermentării. În urma procesului de răcire se produce şi o concentrare a mustului, pentru un must cu o concentraţie de 10%, 12% şi de 14%, aceste se concentrează cu 0,4-0,8%, 0,6-1% şi 0,8-1,2%. Trubul fin sau la rece este obţinut în funcţie de temperatură şi depunerea acestuia este reversibilă, cantitativ este de 0,04 – 0,5% faţă de extract, având un rol important în bere. Procedeul de brasaj prin infuzie şi cel prin decocţie duc la formarea unor cantităţi mari de trub la cald, iar procedeele prin decocţie cu două sau trei plămezi duc la formarea unor cantităţi moderate de trub la cald. La fierberea musturilor concentrate în extract, la care s-au folosit doze mari de hamei se obţin cantităţi mari de trub la cald. Folosirea pulberilor de hamei s-au a măcinăturii de hamei duce la creşterea cantităţii de trub la cald deoarece separatorul de conuri de hamei nu reuşeşte să reţină întreaga cantitaie de hamei măcinat. Separarea trubului la cald din must trebuie efectuat cât mai complet, având un • •
68
rol important în evitarea impurificării drojdiilor. Dacă nu se realizeză separarea complectă a trubului la cald se obţin beri de culoare închisă, cu gust amar, neplăcut de trub, dar având o spumare normală. Separarea trubul fin sau a trubului format la rece În timpul răcirii mustului are loc o precipitare a substanţelor proteice ce coagulează la rece. Acest precipitat formează trubul fin şi el trebuie îndepărtat din must deoarece îngreunează activitatea drojdiei. Pentru separarea lui se cunosc mai multe metode dintre care amintim: • centrifugarea; • filtrarea cu Kisselgur; • flotaţia şi trimirea mustului în linurile de prefermentare. În situaţia de faţă se va utiliza linul de prefermentare, cantitatea de must corespunzătoare unei şarje se primeşte dintr-un lin de fermentare. Ca urmare a aerării are loc o spumare intensă a mustului, spumă în care se antrenează particule de trub fin. Şarja de must rămâne în acest lin până când înălţimea spumei scade la 1-2cm. Acest lucru se întâmplă după aproximativ 8-10 ore de la primirea şarjei. O pompare timpurie a mustului în fermentator, când stratul de spumă este încă mare, duce la pierderi mari de must, iar o pompare prea târzie, când stratul de spumă dispare complet, face ca trubul să reintre în must. La o pompare realizată la momentul potrivit şi făcută corect, trubul fin va rămâne în spumă care se depune pe pereţii şi fundul linului. Însămânţarea cu drojdie se face în timpul primirii mustului în linul de prefermentare. Cantitate de drojdie utilizată pentru însămânţarea unei şarje se calculează înmulţind cantitatea de must citită în sticla de nivel a Rotapoolului (exprimată în hectolitri) cu 0,5-0,6 litri, cât este necesarul de drojdie pentru însămânţarea unui hectolitru de must. Vasele utilizate pentru maturarea şi introducerea drojdiei la lin se vor folosi numai în acest scop. Ele vor fi spălate cu soluţii de sodă 2% după fiecare utilizare şi se vor păstra în permanenţă în soluţie de formol 2,5-3%. Microorganismele care pot apare în mustul de bere sunt: Bacteriile se deosebesc între ele prin: • forma celulei(bastonaşe, sfere); • condiţiile de viaţă(aerobe sau anaerobe); • prin produşii rezultaţi din metabolismul propriu(acid lactc, acid butiric etc.). Bacteriile sunt dăunătoare prin faptul că în metabolismul lor consumă zahărul din must şi bere şi pentru că produşii rezultaţi din metabolismul propriu imprimă berii un gust şi miros neplăcut. În industria berii, cele mai des întâlnite sunt bacteriile lactice şi bacteriile acetice. Bacteriile lactice sunt gram pozitive, anaerobe şi produc prin metabolism acid lactic. Fiind microorganisme anaerobe, acestea se pot dezvolta foarte uşor atât în must şi plămadă, cât şi în berea saturată cu dioxid de carbon. La microscop ele apar ca nişte segmente liniare (bastonaşe) numite bacili sau sub formă de sfere, numite coci. Aceştia apar la microscop uniţi câte doi(diplococi) sau uniţi în pachete cubice câte 4 bucăţi numite sarcine. Bacteriile lactice sub formă de sarcine sunt foarte periculoase, ele produc tulbureala berii în sticle şi îi imprimă gustul de unt sau diacetil. Plămezile infectate cu bacterii lactice au pH-ul mai scăzut, iar zaharificarea amidonului decurge greoi. În cazul când scăderea pH-ului este mai accentuată(în jur de valoarea 4,2) diastazele îşi încetează activitatea şî plămada rămâne nezaharificată. Dacă infecţia cu bacterii lactice se constată în mustul răcit atunci pericolul dizolvării acesteia în continuare este certă. Prin activitatea lor, bacteriile lactice vor 69
îngreuna procesul de fermentare, berea devine acră, se filtrează mai greu şi va avea o stabilitate redusă de numai 1-2 zile. Bacteriile acetice sunt gram negative, aerobe şi produc prin metabolism acid acetic. Se întâlnesc mai des în plămadă şi must, mai puţin în bere. În berile fermentate normal impregnate cu dioxid de carbon nu se pot dezvolta. Ele se dezvoltă în berile slab alcoolice, păstrate în tancuri fără presiune de dioxid de carbon. Sunt prezente în berea din sticlele capsate necorespunzătoare. Aceste bacterii produc boala numită băloşirea sau întinderea care apare ca urmare a formării unor capsule mucilaginoase în jurul celulelor bacteriene. Mucegaiurile sunt microorganisme pluricelulare care se înmulţesc prin spori, se dezvoltă în plămezi, must şi bere. Aceste sunt microorganisme puternic aerobe. În fabricile de bere, unde curăţenia este necorespunzătoare se dezvoltă pe pereţi, plafoane şi recipienţi de păstrare. Deşi mucegaiurile nu sunt direct dăunătoare, ele trebuiea combătute cu multă seriozitate, pentru că ele trăiesc asociate în colonii cu bacteriile. Drojdiile sălbatice, false sau necultivate nu formează spori şi se pot dezvolta în plămezi, must şi bere. Prezenţa lor în oricare fază a procesului tehnologic este foarte dăunătoare. Sursele de infecţie şi principalele microorganisme care însoţesc aceste surse sunt redate în tabelul de mai jos: Sursa de infecţie Principalele microorganisme ce însoţesc aceste surse Materii prime (orzul, Drojdiile sălbatice, Streptoccoccus Lactis, Mucegaiuri, malţul, hameiul şi Pediococcus domnosus, Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, materiile filtrante) Stafilococcus, Xantomonas, Micrococcus, Zomomonas, Lactobacili şi multe specii de enterobacteriaceae Drojdia de cultură Drojdii sălbatice, Bacterii potenţial dăunătoare şi dăunători de bere, Pediococcus domiosus, Lactobacillus lindneri, Enterobacter agglomera, Hafnia alvei, Obesum bacterium, Proteus. Personalul Enterobacteriaceae, Stafilococcus, Miccrococcus, Streptococcus. Aerul Drojdii sălbatice, Mucegaiuri, Acetobacter, Glucanobacter, Streptococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides, Micrococcus, Enterobacteriaceae Apa Pseudomonas, Xantomonas, acetobacter, Glucanobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Enterobacteriaceae, Aeromonas, Micrococcus, Streptococcus, Lactobacillus Berea recuperată Lactobacillus brevis, Lactobacillus brevisimilis, Lactobacillus frigidus, Lactobacilus case, Lactobacillus camiformis, Pediococcus domnosus, Pectinatus cerevisiae, Megasfera cerevisiae, Drojdii sălbatice Ambalaje Drojdii sălbatice, Mucegaiuri, Acetobacter, Lactobacillus(brevis, casei,coniformi, plantarum) Streptococcus lactis, Micrococcus, Enterobacteriaceae, Pectinatus cerevisiae, Megasfera cerevisiae Microorganismele nespecifice industriei berii, pătrunse în fabrică prin cele şapte surse, sunt suprimate de mediu, iar cele specifice, denumite dăunători, se înmulţesc. Fazele infecţiei cu microorganisme, se deosebesc două etape de infecţie: • infecţia primară existând în bere: • infecţia secundară care apare în faza de îmbuteliere. Domeniul de infecţie primară cuprinde microorganisme care se dezvoltă în bere şi care ajung în aceasta prin cele şapte surse indicate mai sus. Dezvoltarea infecţiei
70
primare este favorizată de: • staţionarea îndelungată a plămezii la palierele de temperatură 3555°C; • existenţa resturilor de plămadă, must, trub, drojdie şi bere în cazane, vase de fermentare şi trasee tehnologice; • păstrarea în condiţii necorespunzătoare (sub 70°C a apelor recuperate folosite la plămădire); • păstrarea drojdiilor de bere în vase igienizate necorespunzătoare şi la temperaturi mai mari de 4°C; • igienizarea necorespunzătoare a linurilor de prefermentare, fermentatoarele cilindro-conice, a tancurilor de fermentare şi liniştire, a filtrului de bere şi a capului de dozare de la maşina de îmbuteliat. Infecţia secundară apare în faza de îmbuteliere, când berea se contaminează cu microorganisme existente de regulă în aer, pe ambalaje necorespunzător spălate sau în vaporii de apă din maşina de spălat sticle. Ceea ce este caracteristic pentru infecţia secundară este faptul că ea alterează numai anumit număr de sticle îmbuteliat, iar perioada de incubare este lungă datorită numărului redus de microorganismele ce pot pătrunde în bere în această fază tehnologică. Dintre microorganismele cele mai des întâlnite în cazul infecţiilor secundare, putem aminti Lactobacillus brevis şi Lactobacillus casei. În cazul infecţiilor primare sunt afectate deodată toate sticlele de bere îmbuteliate, dar apariţia tulburelilor şi schimbărilor de gust se observă imediat. Calea cea mai bună de combatere atât a infecţiei primare cât şi a celei secundare o constituie igienizarea şi dezinfecţia tuturor utilajelor, traseelor tehnologice de must şi bere şi a sălilor de fabricaţie. Formarea trubului la rece Are loc în timpul răcirii mustului de bere începând de la temperatura de 5570oC şi până la însămânţarea lui cu drojdie. De regulă trubul la rece este format din particule foarte fine cu dimensiuni de 0,5-1 microni, având o masă specifică mai scăzută decât a trubului la cald, nepermiţând depunerea acestuia. Trubul la rece se poate separa la 0oC fiind format în cea mai mare măsură din proteine (60-70%), produse de degradare a globulinei şi din polifenoli, care au compoziţie asemănătoare cu cea a trubului la rece din berea finită (20-30%). Trubul la rece din must variează între 150300mg/l fiind mai puţin de 10% din cantitatea de trub la cald. Dintre factorii tehnologici care influenţează formarea cantitativă a trubului la rece din must amintim: • tipul de măciniş, prin creşterea diferenţei dintre măcinişul fin şi cel grosier se măreşte cantitatea de trub la rece; • măcinişul fin al malţului favorizează obţinerea unor musturi cu un conţinut mai ridicat în trub la rece; • procedeul de brasaj, are în general aceeaşi influenţă asupra cantităţii de trub la rece; • fierberea mustului cu hamei duce la scăderea cantitativă a trubului la rece, iar la adăugarea ultimei porţiuni de hamei va permite creşterea cantitativă a trubului la rece; • în timpul răcirii rapide a mustului sub agitare, separarea trubului la rece duce la formarea de flocoane cu efecte negative ale fermentaţiei; • separarea lentă a trubului la rece: în formă amorfă duc la îmbunătăţirea procesului şi a capacităţii de filtrare a berii. Proporţia de trub la rece ce este indicat a fi eliminată este de 50%, acest lucru permiţându-ne accelerarea fermentaţiei, a maturităţii berii, când aceste etape se 71
realizează sub presiune şi scurtarea duratei de obţinere a produsului finit. Absorbţia oxigenului în must Dizolvarea oxigenului în must poate avea loc: • printr-un procedeu chimic(oxidare); • printr-un procedeu fizic. Pe cale chimică are loc oxidarea componentelor mustului şi anume polifenoli, zaharuri, substanţe azotoase, substanţe amare. Temperatura favorabilă procesului de oxidare este cea de peste 40oC a mustului, când are loc dizolvarea oxigenului; în aceasta oxigenul din aer se dizolvă în must în cantităţi mai mari dacă temperatura acestuia este scăzută. S-a stabilit că la o temperatură de 5oC, cantitatea de oxigen maxim dizolvat este de 10,4mg O2/l acest oxigen este necesar multiplicării drojdiilor la începutul fermantării. S-a stabilit că pentru o bună multiplicare a drojdiilor este suficient un grad de dizolvare a oxigenului corespunzator la 75% din saturaţia maximă. Deci, prin aerarea mustului se poate îngloba 7-8 mg O 2/l, cantitate suficientă pentru multiplicarea drojdiilor. Saturarea mustului cu oxigen se atinge cu atât mai repede cu cât bulele de aer insuflate sunt mai fine iar durata de contact a mustului cu oxigenul este mai mare. Prin insuflare cu oxigen pur, în must se poate atinge chiar 30 mgO2/l, dar acest lucru poate influenţa nefavorabil fermentaţia, datorită conţinutului prea mare de oxigen. Valorile suficiente sunt de 6-8 mgO2/l de must, acestea nu pot fi obţinute fără a se folosi dispozitive speciale de aerare a mustului după răcire. În sistemele deschise de răcire şi la unele sisteme de limpezire la rece, concomitent are loc şi absorbţia de oxigen (aerarea). În alte sisteme de răcire (în răcitoarele închise), contactul mustului cu oxigen este foarte slab şi este necesară aerarea mustului prin folosirea aerului steril. Aerarea se face prin barbotarea cu aer în bule mici, direct în must, folosind barbotoare speciale, constuite din tije lungi şi poroase. Concentrarea mustului se întâmplă de regulă în cazul folosirii sistemelor deschise de tratare a mustului, datorită autoevaporării intense de apă. În acest caz se poate evapora 4-9%. În site-melc închise, autoevaporarea este de 2%. De această concentraţie este nevoie să ţinem seama la stabilirea concentraţiei mustului finit, a mustului după răcire, mustul primitiv să aibă o concentraţie specifică a sortimentului de bere ce dorim să-l fabricăm. După răcire are loc o modificare a mustului: de la valori foarte scăzute din mustul fiet: 9-12 unităţi, creşte până la valori de 22-24 unităţi. Are loc modificarea culorii, care se intensifică uşor, depinzând de intensificarea oxidării. Când oxidarea este mai intensă şi închiderea la culoare este mai intensă. De asemenea, are loc şi schimbarea compoziţiei mustului: scade conţinutul în substaţe azotoase, în polifenoli, în substanţe amare. Ciclonul de depunere a trubului la cald Poate separa particulele de trub din must pe principiul separării în hidrociclon, poartă numele constuctorului Whirlpool (Rotapool). Este un vas cilindric, cu fundul plat sau uşor conic, având un capac prevăzut cu o gură de evacuare a aburului secundar, care se formează. Acest ciclon funcţionează pe baza curentului produs de natură, formarea vârtejurilor. Se observă că particulele grosiere sunt smulse şi împinse în sus, pe un drum ascendent, ce parcurge o spirală după care acestea se depun aglomerate la baza vârtejului format (ciclon), în centrul acestuia. Prin agitare energică a lichidului în vas, se observă că faţa lichidului va avea o formă concavă, respevtiv lichidul de la periferie se urcă pe pereţii vasului, iar cel din centru îşi va micşora înalţimea faţă de iniţial, iar particulele aflate în suspensie se vor depune pe fundul vasului în zona centrală. Cu cât viteza de rotaţie (periferică) a lichidului este mai mare, cu atât lichidul urcă mai sus pe pereţii vasului. Particulele în 72
suspensie se depun pe fundul vasului luând forma unei grămezi, care dacă folosim o anumită viteză a mustului la intrarea tangenţială în vas; această viteză depinde de măcinarea particulelor şi de doza de hamei folosită. Rotapoolul este un vas de formă cilindrică, în partea de jos, lateral tangenţial se introduce mustul cu ajutorul unei pompe. Debitul pompei, adică viteza pe care trebuie să o aibă lichidul în vas, se calculează astfel încât particulele solubile din must, adică trubul, să se depună în regiunea controlată a fundului vasului, unde, trubul se depune periodic sau continu. Din vas mustul limpede este transfersat cu ajutorul aceleiaşi pompe şi trecut printr-un răcitor cu plăci la secţia de fermentare primară. Mustul intră în vas, printr-un orificiu a cărei înclinare (unghi) faţă de tangenta la peretele vasului este de 15-20o. Debitul de must este în funcţie de mărimea orificiului, având în vedere şi presiunea pompei. Este recomandat ca distanţa dintre pompa de must şi duza de intrare a acestuia în vas, să fie cât mai mică pentru a permite o bună depunere a trubului. Rotapoolul, este un vas de formă cilindrică cu fundul plat sau uşor înclinat, în care lateral, printr-un unghi de 15-20o se introduce mustul de hamei fierbinte. Orificiul este situat la 3/4 din înălţimea vasului. Lichidul este introdus cu ajutorul unei pompe, cu o viteza de 10-16m/s în curs de 15-20 minute, timp în care se goleşte cazanul de fierbere cu hamei, prin introducerea tangenţială, mustul va primi în vas o mişcare de rotaţie, separându-se după principiul hidrociclonului, trubul la cald sub forma unui con compact la mijlocul fundului vasului. După un repaus de 20-60 minute, se poate evacua mustul limpede, din partea superioară a vasului printr-un racord de must, iar apoi se elimină trubul cu ajutorul apei printr-un racord separat ce are rolul de eliminare a lichidului din recipient. În vederea evitării fenomenului de variaţie, dar şi de amestecare a trubului cu mustul, este indicat ca înălţimea racordului de evacuare a mustului să fie de minim 60 cm faţă de pompa de must, iar diametrul acestuia să fie în funcţie de capacitatea răcitorului. Se indică următoarele înălţimi ale racordului de evacuare: pentru 60 hl/h se recomandă să fie minim 40 mm, între 60-130 hl/h să fie de 50 mm, iar între 130-200 hl/h să fie de 65 mm. Nerealizarea sedimentării dorite cu rotapoolul se datorează deficienţei de constructie a acestui aparat, dintre care amintim: • raport necorespunzator între înălţimea şi diametrul aparatului; • supraîncărcării cu pulbere de hamei, mai mult de 3 kg/m2; • conducte lungi de must cu înclinaţii mari şi coturi ascuţite; • o mărunţire a trubului combinat cu accesul aerului în separatorul de conuri cu hamei; • durată scurtă de odihnă a mustului în rotapool; Pentru îmbunătăţirea formării conului de trub în rotapool este recomandat: • reglarea pH-lui mustului la valori mai scăzute; • utilizarea bentonitei sau adausuri de Kilsegur; • micşorarea debitului pompei la evacuarea mustului limpede când acesta ajunge la nivelul trubului. Evacuarea trubului din rotapool se poate face cu ajutorul unui despozitiv tip moară, montat în centrul aparatului şi care este construit dintr-o ţeavă, care la partea inferioară prezintă un orificiu de ieşire a apei, iar la cea superioară are forma unei morişti, care la iesirea apei capătă o mişcare de rotaţie, realizându-se o bună spălare a pereţilor laterali. Apa ieşită prin partea inferioară a ţevi va dizolva conul de trub depus pe fundul interior spre exterior al rotapolului şi îl îndepartează. Amestecul format dintrun trub, must şi apa din rotapol se poate refolosi la filtrarea plămezii în vederea recuperării extractului conţinut, fără a influenţa negativ compoziţia biochimică a mustului rezultat. 73
În vederea diminuării cantitaăţii de apă necesară evacuării trubului din rotapool se folosesc rotapooluri care au fundul conic cu o înclinaţie mai mică de 12 grade. Astfel, vom putea evacua trubul fără apă folosind doar restul de must de deasupra lui. Deci acest must va fi trecut în cazanul de filtrare în vederea recuperării primului must. Se economiseşte apa în detrimentul pierderii repetate a unei porţiuni de must. Pierderile de must înregistrate în cazanul rotapoolului variază între 0,3-0,5 % faţă de cantitatea de must fiert cu hamei sau de 3-3,5 l/100kg malţ. Folosind pulberi de hamei, care vor sedimenta împreună cu trubul la cald în rotapool, se înregistrează pierderi mai mari între 0,8-1 % din cantitatea de must. Ca dezavantaje amintim: • menţinerea mustului fiert cu hamei un timp mai îndelungat la temperaturi mai scăzute, permţând o intensificare a culorii mustului. • formarea unor substante care influenţează negativ gustul berii. • pentru determinarea modificărilor gustative nedorite se determină indicele de hidroximetilfurfurol, care creste mult. Pentru prevenirea acestui neajuns menţionarea unei atmonsfere de gaz inert în rotapool sau se montează în separatorul de con de hamei şi rotapool, un răcitor, unde realizând micşorarea temperaturii mustului de la 90-96oC la 60-70oC, acest lucru stimuleza efectul de auto evaporare de apa, realizat in centrul răcirii mustului, permiţându-se o reducere a închiderii la culoare a mustului în rotapol de la 2-3 unităţi EBC la numai 0,3 unităţi EBC, iar formarea de hidroximetilfurfuros este de opt ori mai slabă. Ca avantaj avem obţinerea de apă caldă pentru secţia de fierbere care se recilculă. Limpezirea la cald Se pot folosii următoarele utilaje: tavă de răcire, centrifuge, rotapool, ciclon de must. Tava de răcire este un vas deschis în care mustul fierbinte se pompează în aceasta, unde se răceşte în urma evaporării şi a contactului direct cu aerul exterior. În vederea evitării dezvoltării microorganismelor în mustul din tavă, este indicat ca temperatura minimă pe tavă să nu coboare sub 60oC. Tava de răcire este confecţionată din tablă de oţel cu grosimea de 3-5 mm. Tava se sprijină pe suporţi de fontă cu şuruburi care permit o reglare uşoară a înclinării tăvi. Este prevăzut la unul din capete cu un dispozitiv pentru scurgerea mustului, a rezidului şi a apei de spălare. Suprafaţa necesară pentru 100 l must este de 2,5-4 m2, ceea ce corespunde cu o înălţimea extractului de must care de 15-25 cm. Pentru a evita infestarea mustului pe tava de răcire se recurge la ventilarea încăperii cu aer filtrant steril obţinut într-un filtru special. Acest filtru este format dintr-o cutie îngustă, pătrată, cu pereţii prevăzuţi cu site. Cutia se umple cu inele de metal ce au o suorafata de 22 cm 2, inelele sunt inhibate cu un ulei bactericid. Aerul va trece prin stratul dintre inele, unde se imparte in curenti subtiri care isi vor schimba de multe ori directia. Praful si microorganismele sunt retinute pe suprafata uleioasa a inelelor, microorganismele fiind inactivate prin actiunea bactericida a dezinfectantului introdus in ulei. Filtrul presă pentru trubul de pe tava de răcire - odată scurs mustul de pe tavă, rămâne o masă compactă formată din suspensii, numită trub. Trubul reprezintă între 3-6 g substanţă uscată la un hl must, depinzând de calitatea malţului de măciniş, de plămădire, de cantitatea de hamei adăugat la concentraţia mustului şi de durata de răcire a mustului. Trubul are următoare compoziţie: substanţe solubile în apă (extract) 38,25 %, răşini de hamei 16,62 %, albuminele 34,63 %, ţesut celular 6,3 % şi cenuşă 4,20 %. Acest trub rămas pe tavă conţine până la 80% must de bere, care trebuie extras prin filtrare. Reziduul separat se foloseşte ca furaj. Cantitatea de reziduu obţinut 74
reprezintă 1,5-3 % din greutatea malţului uscat folosit la presare. Pentru separarea mustului din trub se pot folosi filtre presă cu camere sau cu rame. Filtru presă cu camere se compune din plăci de fontă cu o suprafaţă striată şi borduri. La montarea filtrului presă, între plăci se formează un spaţiu liber-camere - în care se adună reziduul în timpul filtrării. În fiecare placă se găsesc două deschideri, care prin montare formează canale pentru admisia în cameră şi pentru evacuarea mustului de bere filtrat. În funcţie de aceste deschideri, pânzele de filtru vor fi decupate pentru ca masa supusă filtrării să nu pătrundă direct sub pânza din canalul superior. Acest filtru presă poate fi folosit şi pentru separarea drojdiei obţinută la fermentare. Mustul separat de trub se sterilizează: • dacă acesta se fermentează ca atare, el va fi fermentat separt, fiindcă de obicei este infectat iar drojdia obţinută nu mai poate fi reutilizată. • dacă acesta se reîntoarce la fierbere, drojdia obţinută în urma fermentării va putea fi refolosită. În majoritatea cazurilor, mustul separat din reziduu se sterilizează într-un recipient prevăzut cu un manometru, cu robinet pentru alimentare, un termometru şi un robinet pentru evacuare. Reziduul din tava de răcire este trecut într-un montejusc 2, iar de aici sub presiune de aer, la început de 3-4 m coloana de apă, trece print-un filtru presă 3 la sterilizatorul 4. Către finalul filtrării presiunea trebuie adusă la 1,5-2 atm din cauza rezistenţei pe care o opune reziduul format în camerele dintre plăci. Mustul filtrat în sterilizatorul 4 se încălzeşte cu abur până la 80-90°C se menţine 20-25 minute, după care se răcesc şi se trece la fermentare. Cazanul de sedimentare - este un vas de formă cilindrică acoperit cu un capac de formă tronconică sau rotunjită, fiind prevăzut cu o manta sau serpentină de răcire. Înălţimea stratului de must este 1-2 m, prin conducta 1 a cazanului, este introdus mustul fierbinte, care se aerează cu ajutorul dispozitivului 2. Răcirea mustului se face cu ajutorul apei, care circulă prin mantaua 3. Temperatura mustului ajunge la 60-65°C, iar după răcirea şi depunerea trubului la cald, mustul limpede din partea superioară este evacuat din cazan prin intermediul unei conducte mobile cu ajutorul plutitorului 4. Mustul cu trub rămas pe fundul cazanului este evacuat prin racordul 5 şi trimis la instalaţia de separare a mustului din trub. Apele de spălare sunt evacuate prin racordul 6. Vaporii de apă ce rezultă se evacuează prin canalul 7. În vederea îmbunătăţirii separării trubului la cald s-au construit cazane de sedimentare prevăzute în interior cu un număr mare de plăci de aluminiu orizontale, care sunt aşezate la o distanţă între ele de 20-25 cm şi a căror suprafaţă totală este egală cu a unei tăvi de răcire de aceeaşi capacitate. Deci, mustul fierbinte se introduce în cazan, care are aceeaşi capacitate şi evacuat prin conducta cu plutitor după care este trecut printr-un răcitor închis cu serpentină, de unde se introduce în cazan, fiind astfel recirculat până la temperatura de însămânţare cu drojdii. După răcire, mustul rămâne la odihnă în cazan timp de 2-3 ore pentru depunerea trubului, apoi se evacuează prin conducta cu plutitor. Prin ridicarea automată a sistemului de plăci se scurge de pe ele trubul, care se evacuează din cazan, după care plăcile sunt spălate şi aduse din nou în poziţie orizontală. Răcitoare cu plăci În vederea răcirii mai intense şi pentru a evita infectarea mustului de bere este indicat folosirea răcitoarelor cu plăci. De regulă, răcitoarele sunt formate din plăci striate şi plăci intermediare instalate pe suporturi. O placă striată are în cele 4 colţuri orificii rotunde, care la montare vor forma canale pentru intrarea şi ieşirea lichidului ce schimbă între ele căldura. Pe ambele suprafeţe ale plăcilor sunt inserate şanţuri mici, dreptunghiulare, prin care lichidele ce 75
schimbă între ele căldura, curg în zigzag de la canalul de intrare spre cel de ieşire. Pe şanţurile unei plăci din părţile plăcii curge de la canalul 1 spre canalul 2, mustul de bere cald pe şanţurile din partea opusă, în contra curent faţă de mustul de bere, ce curge de la canalul 3 spre canalul 4. Plăcile intermediare sunt strâns presate pe plăcile striate, ele închid şanţurile transformându-le în canale plane, dreptunghiulare. Etanşarea plăcilor se face cu ajutorul unor garnituri de cauciuc fixate în şanturile frezate. Forma plăcilor poate fi rotundă iar în acest caz, şanţurile se repartizează în spirală. Plăcile striate se pot confecţiona din bronz, cupru sau inox având o grosime de 1mm. Fiecare lichid care-şi schimbă căldura va curge printr-o pereche de plăci ştanţate, într-un curent subţire. Ca avantaj menţionăm faptul că schimbătoarele de căldură cu plăci sunt etanşe, existând posibilitatea unei curăţiri rapide a plăcilor, deci foarte indicată pentru răcirea mustului de bere. Răcirea mustului de bere se face, în câteva trepte. După terminarea scurgerii mustului limpede, acesta cu ajutorul unei pompe se trece prin filtrul presă, de unde filtratul intră din nou în aparatul cu plăci. Fiindcă trubul fin este puternic infectat, acesta se sterilizează în schimbătoarele de căldură, printr-o încălzire rapidă până la 80-85°C, în pachetul A în care încălzirea se face cu abur sau apă caldă. Apoi se trece în pachetul B şi C unde mustul sterilizat este răcit cu apă răcită. Separatoare centrifugale pentru limpezirea mustului În vederea îndepărtării trubului din mustul de bere, se pot folosi separatoare centrifugale. Separatoarele centrifugale au 3000 rot/min, iar tamburul are o capacitate de 70 kg trub, cu o putere a motorului de 7 CP. Cu ajutorul acestui aparat putem separa cu uşurinţă trubul grosier dar nu putem separa trubul fin, care apare după răcirea mustului. De aceea, după separarea trubului mare, mustul este trecut printr-un filtru de Kilssegur. Această operaţie se face cu atenţie pentru a nu se obţine o bere fără gust, datorită absorbţiei prea mari a coloizilor. Prin folosirea combinată a centrifugelor de must cu răcitoarele cu plăci prin infectarea mustului, reducem spaţiile de răcire, ridicăm productivitatea şi putem lucra continuu la răcirea mustului. Prin răcirea prealabilă a mustului cu ajutorul răcitorului cu plăci particulele în suspensie din must, pot fi separate mai uşor cu separatoarele centrifugale. In această schemă se prezintă o instalaţie de răcire şi limpezire a mustului de bere. Astfel din cazanul 1 mustul fierbinte, prin intermediul pompei 2 este trecut în schimbătorul de căldură cu plăci 3 şi apoi în centrifuga 4. Din separatorul centrifugal, mustul limpede este trecut la fermentaţia primară. Umiditatea trubului la finele centrifugării este de 63-74%, dintr-un hl must se obţine circa 50 g trub uscat sau 170 g trub umed putându-se limpezii 400 hl must pentru umplerea cazanelor cu trub. De regulă separatoarele centrifugale au un debit de 80-100 hl/h. Odată umplut cazanul cu trub, separatorul va fi oprit şi începe operaţia de curăţire. Indepărtarea trubului din must se face cu ajutorul unor talere metalice, aşezate suprapus pe axul tamburului centrifugal. Trubul separat din must, cu ajutorul talerelor se depune în turbina centrifugei, a cărei formă se aseamănă cu doua trunchiuri de con suprapuse la bazele lor mari. Turaţia separatorului centrifugal este de 3000-6000 rot/min, cu cât turaţia este mai mare cu atât separarea particulelor mici (trubul fin) este mai bună. Timpul de spălare este mic, putând funcţiona continuu 7 zile. Ca avantaje ale folosirii separatorului centrifugal pentru separarea trubului din masă amintim: • scurtarea timpului de depunere a trubului; • micşorarea pericolului de infecţie; 76
• reducerea spaţiului de amplasare a utilajului; • uşurinţa operaţiei. Răcirea mustului este o operaţie importantă care se poate realiza în răcitoare tubulare deschise sau închise cu plăci. Răcitoarele tubulare permit răcirea mustului prin scurgerea acestuia sub forma unei pelicule pe suprafaţa exterioară a unei ţevi în care circulă apă de răcire. În al doilea caz, mustul este trecut prin ţeava, iar apa de răcire se prelinge pe suprafaţa exterioară a ţevilor. Ambele au dezavantajul pericolului de infecţie a mustului de bere şi o curăţire greoaie a tuburilor închise. Răcitoarele cu plăci sunt formate din plăci etanşe, construite din oţel inoxidabil având o grosime de 1 mm, de formă dreptunghiulară, prevăzute cu orificii pentru intrarea şi evacuarea mustului şi a apei de răcire. Pe una dintre plăci circulă în regim turbulescent mustul iar pe cealalta agentul de răcire. Utilajul are două zone: • în prima zonă se face răcirea mustului cu apă potabilă de reţea până la 20-25°C fiind formată dintr-un număr mare de plăci, au un raport de debit must şi apă de răcire de 1 : 1,1 şi 1 : 2; • a doua zonă, se răceşte mustul până la temperatura de însămânţare cu drojdii de 6-7°C prin folosirea unui agent de răcire, care este apă racită la 0,5-1°C, format dintr-un număr mic de plăci, are un debit de răcire de 1 : 2 şi 1 : 3, deoarece rezistenţa trecerii mustului este de 2,5 – 3,5 bari este necesar folosirea unei pompe pentru transversarea mustului prin răcitorul cu plăci. Igienizarea acestui utilaj se poate face în circuit închis în secţia de fierbere, permiţând o menţinere a calităţii mustului de bere fără posibilităţi de infectare. Procedee de separare a trubului la rece Formarea trubului la rece are loc în timpul răcirii mustului, această separare se realizează în mai multe moduri: • linuri de însămânţare; • cu separatoare centrifugale; • linuri de sedimentare; • tancuri de flotaţie; • linuri de cupajare. Folosirea acestor utilaje are drept scop eliminarea trubului fin care conţine particule fine, care impun o separare dificilă. Separarea trubului fin este necesară în vederea păstrării în bune condiţii a purităţii drojdiilor şi a contactului dintre celula de drojdie şi mustul de bere. Dacă separarea trubului nu se face corect, apare fenomenul de depunere a drojdiei permiţând depunerea acesteia în must creându-se un fel de barieră între celula de drojdie şi must. Prin neîndepartarea trubului la rece asupra fineţii gustului berii, apar probleme la filtrare şi are loc o limpezire greoaie a berii finite. linul de însămânţare are rolul de a permite sedimentarea unei părţi a trubului la rece de până la 30-40 % findcă droijdia însămânţată va începe fermentaţia după 12-16 h. De aceea, este indicat introducerea mustului în prima fază în linul de fermentare înaintea începerii fermentaţiei, adică a însămânţării cu culturi de drojdii. linul de sedimentare permite separarea trubului la rece în proporţie de 50 %. Mustul răcit la 6-7°C se introduce în linul de sedimentare la rece, unde se lasă la odihnă 12-6 ore într-un strat de 1-1,2 m în vederea sedimentării trubului la rece. Se poate adăuga kiselgul în proporţie de 20 g/hl, lucru care măreşte randamentul de separare a trubului la rece de până la 70 %, pierderile în extract sunt de 0,2-0,4 %. După trecerea duratei de odihnă mustul parţial limpede, se transvazează în linul de fermentare. linuri de cupajare se folosesc concomitent cu avansarea fermentării, realizată 77
print-o decocţie. Mustul însămânţat cu drojdii este păstrat în linuri de cupajare timp de 12-16 h, până în momentul apariţiei primelor semne de fermentaţie. In acest interval, particulele de trub se vor depune concomitent cu celulele de drojdii moarte. Are o eficienţă scăzută, iar după trecerea intervalului de 12-16 h, mustul parţial limpezit va fi trecut în linul de fermentare. In linul de cupajare rămâne trubul, celulele de drojdii moarte precum şi must. Cantitatea de must rămasă este destul de mare. separatoarele centrifugale sunt folosite separatoarele cu talere care funcţionează automat, asemănător cu separarea trubului la cald cu deosebirea că eficienţa de separare este de 50 % din cantitatea totală de trub la rece îndepărtat. Aceasta se datorează vâscozităţii multului răcit, iar densitatea particulelor, care formează trubul la rece este mai scăzută decât a trubului la cald. Factorii ce influenţează separarea trubului la rece sunt: • conţinutul mustului în extract primitiv; • debitul centrifugei; • particulele sedimentate; • temperatura mustului; • densitatea mustului; • limpiditatea mustului. Musturile mai concentrate au o masă specifică şi o vâscozitate mai ridicată cu un conţinut de trub la rece mai mare. Toate acestea permit un efect de separare mai scăzut în comparaţie cu musturile mai diluate, astfel este necesar reducerea debitului centrifugei până ce se obţine un efect de separare de min 50%. Particulele solide care sunt suspendate în must vor mari efectul de separare indiferent de componentele existente în must. În timpul răcirii mustului se pot separa noi cantităţi de coloizi în formă insolubilă, deci este indicat ca temperatura mustului înaintea centrifugării să fie cât mai scăzută. Prin frecarea mustului de pereţii separatorului centrifugal are loc o creştere a temperaturii acestuia. Deci, este indicat măsurarea temperaturii mustului la însămânţarea cu drojdii de cultură. Mustul la ieşirea din separator va fi controlat din punct de vedere fizic(temperatura, vâscozitate, pH-ul) şi biochimic(extract primar). Pierderile în extract se situează între 0,1-0,2 % pentru realizarea unei răciri mai avansate se vor folosi cantităţi mai ridicate de agenţi (kiselgul, cărbune activ). Mustul cu kiselgul are acceeaşi construcţie ca cele folosite la filtrarea berii având un suport de site metalice iar ca material filtrant se foloseşte kiselgul. Se permite îndepărtarea trubului la rece din must într-o proporţie de 75-85 %. Se foloseşte în fabricile ce utilizează procedee de fermentare accelerată a berii (fermentare sub presiune), capacitatea acesteia este cu 50-60 % mai mare, având o suprafaţă de filtrare de 56 hl/m2. Folosind kiselgul grosier ce are o permeabilitate mai mare sau cu pieliţe, în vederea obţinerii unei limpezităţi de 2-3 unităţi EBC. Cantitatea de kiselgul folosită la formarea iniţială a stratului filtrant este de 600 g/m2 suprafaţa de filtrare, iar doza este de 50-70 g/hl must. Dacă răcim mustul înainte de filtrare la temperaturi apropiate de 0 oC se măreşte eficienţa de separare a trubului la rece până la 90-95 %. Prin filtrarea mustului cu kiselgur au loc următoarele fenomene: • scăderea azotului coagulabil cu 10-15 %; • scăderea de polifenolmacromoleculari cu 17-20 %; • o stabilitate coloidală a berii foarte bună; • pierderi în substanţe amare de 10-16 % în berea finită; • o diminuare uşoară a spumării. Dezavantajele folosirii filtrului cu kiselgur sunt: • manoperă ridicată; • cost ridicat al kiselgurului; 78
• pierderi în extract de cca 0,2 %; • consum energetic ridicat. Tancul de flotaţie. Flotaţia este un procedeu de separare a trubului la rece bazat pe principiul antrenării particulelor formate la rece, cu ajutorul aerului insuflat în must, într-o cantitate de 20-50 l/hl must. Bulele de aer se ridică la suprafaţa şi antrenează cu ele trubul la rece sub forma unui strat de spumă care se colorează în brun. Flotaţia o putem realiza fie după însămânţarea cu drojdie, fie înaintea acestei operaţii. Flotaţia cu drojdii o putem realiza în linurile de însămânţare. În al doile caz, această operaţie se face în tancuri de flotaţie. Prin realizarea flotaţiei în linuri de însămânţare apar o serie de dezavantaje: • un necesar suplimentar spaţiu de fermentare; • o curăţire dificilă a linurilor de însămânţare; • contact al drojdiei cu trubul la rece. Tancurile de flotaţie sunt verticale sau orizontale prevăzute cu sticlă, care permite observarea spumei formate şi implicit a liniei de demarcaţie între spumă şi must. În vederea realizării separării trubului la rece este necesar ca înălţimea tancului să nu depăşească trei metri, iar înălţimea de formare a spumei să fie de 20-40 % din înălţimea totală. Partea inferioară a tancului este conică, permiţând o bună depunere a stratului de spumă după evacuarea mustului limpede. Mustul se introduce în tancul de flotaţie prin conducta 2, după care acesta a fost intens aerat cu ajutorul unei bujii poroase. În tancul de flotaţie se lasă la odihnă 2-4 ore pentru flotare, după care, mustul se evacuează prin aceeaşi conducta 2. Este indicat ca eliminarea trubului să se facă cât mai bine şi complet fiindcă particulele componenete ale trubului la cald sunt mai grele şi tind să se depună pe fundul tancului în timpul flotaţiei, micşorând efectul de separare. În vederea suprapunerii mustului pe straturi, în tancul de flotaţie se lucrează cu o contrapresiune de aer de 0,5-0,8 bari. Tancul de flotaţie se curăţă prin conducta 3 şi prin dispozitivul de stropire intensivă 4. Ca avantaje amintim: • o aparatură şi manoperă redusă; • timp de separare mic; • eficienţă ridicată. Realizările impuse pentru realizarea unei bune separări ale trubului la rece sunt următoarele: • intrarea mustului se face la partea inferioară a tancului de flotaţie pentru a permite bulelor de aer să treacă prin întreg volumul de must pentru a putea antrena o cantitate cat mai mare de particule; • în cazul în care mustul este însământat cu drojdii, acesta se introduce înaintea aerului pentru a putea realiza o bună distribuţie a acesteia în must; • durata de flotaţie a mustului în tanc după finalizarea flotaţiei este de 15 h fără pericolul căderii stratului de spumă; • capacitatea tancului de flotaţie se calculează şi trebuie să fie de 75 % din producţia zilnică de must; • pierderile în extract sunt de 0,3 %. Dezavantaje: • berea fiind sensibilă la oxigen se va închide la culoare prematur; • apariţia prematură a gustului de învechire. Dispozitive pentru aerarea mustului
79
Pentru asigurarea unei fermentaţii normale a mustului este necesar aerarea acestuia până la un conţinut optim de oxigen de 7-8 mg/l. Cantitatea aceasta nu poate fi atinsă fără folosirea unor dispozitive speciale prin care vom putea insufla aer în exces, în cantităţi de 3-10 l/hl must. Prin folosirea procesului de separare a trubului la rece prin flotaţie, este necesară o cantitate mai mare de aer de 40-60 l/hl must fiindcă aerul îndeplineşte şi funcţia de transportor al particulelor de trub. De regulă, aerul este introdus în must prin intermediul unei bujii poroase din ceramică sau metal sintetizat, dozat cu dimensiuni ale morilor de cca 5 microni, care permit distribuţie fină a aerului în must. Dispozitivele de aerare (bujiile) sunt amplasate după răcitorul cu plăci, aerul şi mustul circulând în contracurent pentru ca dizolvarea oxigenului să fie cât mai bună. Este indicat ca aerul insuflat să fie în prealabil sterilizat. Debitul de aer realizat cu bujiile poroare nu este mare. Pentru realizarea unor debite de aer mare se folosesc dispozitive de tipul tuburilor Venturi cuplate cu pompe de amestecare sau amestecatoare centrifugale. Tuburile Venturii se pot folosi şi la pomparea mustului însămânţat în linul de fermentare. Uneori este indicat aerarea mustului la cald, timp scurt şi la rece. Contaminarea mustului Microorganismele care infecteză mustul de bere sunt grupate în trei: • bacterii; • drojdii; • mucegaiuri. Mucegaiurile au nevoie de mult oxigen pentru dezvoltarea lor, nu sunt periculoase în ceea ce priveşte periclitarea calităţii berii. Se dezvoltă uşor pe suprafaţa utilajelor, în încăperile pe unde se găsesc instalaţiile de răcire fiind adevărate focare de infecţii. Bacteriile şi drojdiile sălbatice contaminează mustul de bere în timpul răcirii acestuia, fiind un adevarat pericol pentru calitatea berii finite. Stim că în timpul fierberii cu hamei a mustului de malţ, aproape toate microorganismele sunt distruse, mediul fiind aproape steril, acestea în timpul răcirii necorespunzatoare (în timp scurt, în circuite inchise, igenizate etc) el se poate contamina foarte uşor. Bacteriile cele mai frecvent întâlnite în infectarea mustului sunt bacteriile lactice sub formă de coci, sarciune sau bastonaşe. Acestea sunt gram pozitive, nu sporulează şi nu au mişcare proprie (nu au cili). Contaminarea mustului cu bacterii lactice se poate realiza şi la temperaturi de 50oC dar şi la temperaturi mai scăzute. Dintre aceste bacterii identificate în mustul de bere amintim: Achromobacter anaerobicum, Pediacoccus damnosus, Pediaccus peniciosus, etc. Drojdiile sălbatice pot infecta mustul de bere începând de la temperatura de 3040oC, putându-se dezvolta foarte bine alături de drojdiile de cultură, iar dacă contaminarea este intensă, ele pot să predomine drojdiile de cultură cu implicaţii asupra gustului, care este schimbat în totalitate. Această operaţie de evitare a contaminării are un rol esenţial în procesarea berii. De aceea, se folosesc utilaje ce permit lucrarea cu temperaturi de peste 60oC, răcirea se va face închis prin răcitoare cu plăci, într-un timp cât mai scurt până la temperatura de fermentare. Astfel, după răcirea mustului în condiţii sterile, acesta se poate proteja împotriva contaminării cu microorganisme în vederea asigurării unei fermentaţii normale. Curăţirea şi dezinfectarea instalaţiilor Esenţial în procesarea berii este păstrarea întregului utilaj într-o stare igienicosanitară corespunzătoare, după o prealabilă curăţire prin dezinfectare şi sterilizarea 80
acesteia. De aceea, se folosesc mijloace de curăţire, dezinfectare şi sterilizare. Fiecare utilaj, după întrebuiţare, este curăţat bine şi apoi dezinfectat. O atenţie deosebită se acordă cazanului de fierbere, de filtrare, a rotapoolului, a filtrului de răcire, a traseelor pe care mustul de bere îl poate parcurge. După folosirea utilajelor, acestea se lăsa în stare perfectă de curăţire. Săptămânal este obligatoriu o curăţire şi o dezinfectare a circuitelor închise a utilajelor, cu ajutorul soluţiilor de igienizare şi dezinfecţie. Recircularea soluţiilor se face cu ajutorul pompelor folosite în circuitul procesării, iar pentru instalaţiile închise se poate folosi o sterilizare cu abur. Nu se neglijează nici încăperile unde sunt amplasate utilajele, iar personalul de deservire trebue să aibă îmbrăcăminte de protecţie curată. Fermentarea mustului de bere Fermentarea mustului de bere este transformarea biochimică a substanţelor organice de natură vegetală pe care acestea le suferă, sub acţiunea unor microorganisme, cu o degajare de caldură. În timpul fermentării microorganismele care provoaca aceste reacţii folosindu-se de substratul produsului(mustul de bere) vor da naştere la unele produse noi. Dintre microorganismele care provoacă fermentaţia amintim: mucegaiurile, drojdiile, bacteriile. Acestea supun procesului de fermentare glucidele şi substanţele proteice din mustul de bere, iar produsele obţinute în urma fermentaţiei sunt: alcooli(etilic, butilic), acizi(acetic, benzilic, lactic), dioxidul de carbon, acetone, amoniac, antibiotice etc. Se disting mai multe procese de fermentare în funcţie de produsul principal obţinut, astfel distingem: • fermentaţie alcoolică; • fermentaţie citrică; • fermentaţie lactică; • fermentaţie acetona-butilică etc. La procesarea berii, pentru transformarea mustului de bere la baza acestui fenomen este transformarea zaharurilor fermentescibile (cuprinse în extract), în alcool etilic şi dioxid de carbon. Aceste transformări se realizează cu ajutorul complexului enzimatic cunoscut ca „zimază” prezent în celulele de drojdie. Fermentarea mustului de bere decurge în două etape: • în prima etapă are loc fermentarea primară sau principală; • în a doua etapă-secundară, fermentarea secundară sau finală. Fermentarea primară permite ca cea mai mare parte a extractului primar să fie transformat în alcool etilic şi dioxid de carbon, iar fermentaţia secundară va continua fermentarea extractului nefermentat, permiţând şi o limpezire a berii cu saturarea ei în dioxid de carbon. Se obţine o bere tânără în urma acestei fermentaţii primare, după care aceasta este trecută la fermentarea secundară, după care berea este filtrată obţinându-se berea finită. După procesul de conducere a fermentaţiei primare şi secundare se direcţionează calitatea berii. Tehnologul va avea grijă ca mustul de bere să nu fie contaminat cu microorganisme dăunătoare, iar fermentarea să fie condusă în condiţii optime. Se impune o curăţire şi o dezinfectare a utilajelor şi a încăperii unde se produce fermentarea. Calitatea berii poate fi influenţată de nerespectarea parametrilor de fermentare, a curăţeniei şi dezinfectarea secţiei de fermentare primară şi secundară. Structura şi compoziţia chimică a celulei de drojdie
81
Cele două tipuri de drojdii de fermentare inferioară şi superioară sunt asemănătoare. Forma celulei de drojdie poate fi: ovală, elipsoidală, alungită, etc., având dimensiuni care variază între 4-14 microni lungime şi 3-10 microni lăţime. La o celulă deosebim membrană şi conţinutul celulei (protoplasmă); acestea conţin un nucleu, particule de grăsime, etc. în contact cu albastru de metil, celulele vii nu se colorează pe când cele moarte da. Compoziţia chimică a drojdiilor depinde de compoziţia mediului de cultură, de rasa de drojdii şi de starea fiziologică a celulei. Drojdia presată conţine 25% substanţă uscată, iar restul apă. În compoziţia chimică a substanţei uscate deosebim substanţe azotoase (35-65%), substanţe extractive (20-63%), grăsimi (2-5%) şi substanţe minerale(3-11%). Membrana celulară este alcătuită din celuloză, care prin hidroliză se descompune în maltoză şi glucoză. Dintre glucide, care sunt partea componentă a celulei, se formează din glicogen (C6H10O5) şi gumele. Substanţele gumoase(mucilaginoase) existente în bere, provin din drojdii şi într-o măsură mică din malţ. Drojdiile mai au în compoziţia lor şi albumine, cele mai importante fiind cerovizina şi zimocazeina. Cerovizina se caracterizează printr-un punct izoelectric (este punctul unde concentraţia ionilor de hidrogen, pH, se disocieaza în grupuri acide, macromolecula fiind egală cu cu cea a grupelor bazice, adică disocierea acidă este egală cu disocierea bazică) la un pH de 4,55. Zimocazeina este o fosfoproteină, care acţionează la un pH de 4-4,5 şi are un minim de solubilitate. Substanţele azotoase din drojdie sunt formate din peptone şi aminoacizi 10%, albumine obişnuite 64%, fosfoproteine 28%, restul fiind format din porfitină, citocromi, etc. Substanţele grase ale drojdiei prin descompunere dau acidul palmitic, stearic şi o cantitate mică de acid butiric. Cenuşa drojdiei conţine 50% fosfor şi 30%potasiu, jumătate din fosfor se găseşte sub formă de compuşi organici, restul sub formă de săruri ale acidului fosforic. În cenuşa drojdiei se mai găseşte calciu, magneziu, fier, mangan, etc. Nutriţia şi înmulţirea drojdiei Nutriţia drojdiei depinde de următorii factori: • sursa de carbon; • sărurile minerale; • sursa de azot; • factori de creştere. Mustul de bere este un bun mediu de cultură, iar drojdiile se dezvoltă bine în acest mediu. 1. În toată perioada de dezvoltare a drojdiilor, acestea folosesc şi asimilează azot. O cantitate mai mare de azot se asimilează la începutul fermentaţiei primare. Drept sursă de azot se iau compuşii simpli, dar şi aminoacizii existenţiali din mustul de bere. Alte elemente principale pe care mustul trebuie să le pună la dispoziţia drojdiilor sunt: fosforul, potasiul, mangan, calciu, clor, sodiu şi magneziu. 2. Sursa de carbon este preluată de drojdie din D-glucoză, D-fructoză şi Dmonoză. Aici trigliceridele sunt fermentate după hidroliza acestora în monozaharuri. De regulă, drojdiile se înmulţesc prin înmugurire. Timpul în care dintr-o celulă se pot forma doua celule, din două celule se pot forma patru celule, etc. poartă numele de perioada de înmulţire. Asupra drojdiei o serie de factori pot influenţa, dintre aceştia amintim: compoziţia mediului, pH-ul, temperatura, produşii formaţi în timpul şi după terminarea fermentaţiei, etc. 3. Factorii de crestere care influenţează dezvoltarea drojdiei sunt: biotina, pantotenatul de calciu, tiamina şi piridoxina. Drojdiile de fermentaţie inferioară, în 82
afară de substanţele enumerate au nevoie şi de biotină. Mustul de bere conţine toate substanţele de care au nevoie drojdiile să se înmulţească. Au nevoie de un pH optim de 6, dar se pot dezvolta şi la un pH de 3.8. Temperatura de dezvoltare dar şi vârsta drojdiei influenţează perioada de înmulţire a drojdiilor. La o drojdie de o zi, perioada de înmulţire este de 2-8 ore, iar după 5 zile va avea o perioadă de înmulţire de 5-8 ore. Oxigenul are un rol important în înmulţirea drojdiei. Mustul răcit în tăvi de răcire sau în răcitoare verticale este destul de saturat în oxigen, drojdiile putându-se înmulţii bine. În cursul fermentaţiei iau naştere alcoolul etilic şi dioxidul de carbon, cu efecte nocive asupra drojdiilor. O concentraţie de 0,7%alcool are o acţiune nefavorabilă în înmulţirea drojdiilor, iar la o concentraţie de 4-5%, această înmulţire încetează. Practic, înmulţirea drojdiilor are loc până la o concentraţie de 1,5-2%. În primele ore are loc cea mai intensă înmulţire a drojdiilor din mustul de bere. Dacă se lucrează în condiţii neigienice şi nu se asigură o puritate biologică a culturii de drojdii, apar infecţii cu drojdii sălbatice şi cu bacterii. Flocularea drojdiilor Flocularea este o proprietate importantă a drojdiei care depinde de mai mulţi factori, dar şi de învelişul celulei. Factorii care influenţează flocurarea sunt: • masa mucilaginoasă care înveleşte celula; • sarcina electrică a celulei. Drojdiile floculante sunt drojdiile care sedimentează repede dând un must limpede, iar drojdiile pulverulente sunt drojdiile care se depun greu. Mai des se folosesc drojdiile floculante sau în amestec cele două tipuri. Se ştie că celula de drojdie este un coloid încărcat electric, putând pierde aceasta sarcină electrică sau să-şi schimbe semnul. Celula de drojdie este incărcată pozitiv, iar introdecerea acesteia în mediu, după câteva ore are loc începutul înmuguririi, celula îşi schimbă semnul, iar la finele fermentaţiei, când avem un pH de 4,4-4,7%, celula se va încărca din nou pozitiv. La punctul izoelectric, drojdiile se sedinentează sub forma de fulgi. Flocurarea are loc şi prin atracţia reciprocă dintre drojdii şi albuminele din mediu. Punctul izoelectric pentru drojdii şi albumine este la un pH de 4,4 când se produce flocularea proteinelor şi a drojdiilor. Una din proprietăţile importante ale drojdiei de bere este capacitatea acesteia de a flocula, de a crea aglomeraţii. Prin fenomenul de floculaţie se întelege gruparea celulelor de drojdii în flocoane mari, care capătă o anumită greutate, depunându-se pe fundul vasului. La finele fermentaţiei aceste drojdii floculează dând o bere limpede. Dacă acestea nu floculează, nu se produce fermentaţia completă a mustului, iar berea va rămâne tulbure, producând greutate la filtrare, iar gustul acesteia se va modifica. Gillilnt distinge următoarele categorii de floculari de drojdii: • drojdii foarte pulverulente, aglomerarea va conţine minim 10 celule de drojdii, care se menţin în suspensie în bere; • drojdii pulverulente, aglomerarea va conţine până la 100 celule de drojdii, care se formeaza în a ? a fermentaţiei; • drojdii floculate, în care aglomerarea va fi formată din mii de celule ce se formează în a doua jumatate a fermentaţiei; • drojdii foarte floculante, care produc flocularea chiar de la început, celulele rămân lipite una de alta în timpul multiplicării. Drojdiile din prima şi ultima categorie se folosesc, iar cele din categoria doi şi trei au importanţă practică. Factorii care influenţează flocularea sunt: 83
• sarcina electrică a celulei; • slăbirea activităţii de înmulţire a drojdiilor; • slăbirea activităţii de fermentaţie; • prezenţa sărurilor în medii influenţate de valoarea pH-lui; • acţiunea produşilor de metabolism; • influenţa bacteriilor; • vârsta celulei; • consistenţa materialelor prime folosite; • cationiţii bi şi trivalenţi, etc. Cationiţii bi şi trisulfiţi produc flocularea drojdiei în soluţii apoase, ionul de calciu având un rol important în floculare. Unele cantităţi de orz produc flocularea mai puternică a drojdiei fiindcă în unele coji de malţ există unele substanţe ce permit flocularea drojdiilor. În industria berii se folosesc două tipuri de drojdii: drojdii floculate, care se sedimentează repede, acestea se folosesc mai des, iar cele pulverulente mai rar, de multe ori se amestecă cele doua tipuri pentru obţinerea unor beri speciale. Flocularea poate fi definită ca o aglomerare sau aglutinare reversibilă a celulelor de drojdie. Dacă drojdia fermentată se depune pe fundul vasului de fermentaţie este de fermentaţie inferioară, iar dacă se ridică în stratul de spumă, drojdia este de fermentatie superioară. Determinareea capacităţii de floculare se face prin stabilirea vitezei de sedimentare a celulelor de drojdii suspendate într-o soluţie tampon. Se pot diferenţia drojdiile tip „floculant” ce rămân un timp mai lung în suspensie în mustul de fermentare dând o bere cu un grad scăzut de limpiditate. Drojdiile floculante dau o bere dulce cu o concentraţie accentuată de plinătate a gustului, fiindcă se separă repede din mustul fermentat, evitându-se astfel apariţia gustului aspru de bere, specifică berilor în care a fost un contact prelungit între acestea şi drojdii. Drojdiile puternic floculate au proprietatea ca la trecerea la fermentaţia secundară să antreneze nu numai un număr prea mic de celule cu efect negativ asupra vitezei de fermentare, necesitând un adaus de drojdii active sub formă de must în fermentatie. Un alt dezavantaj îl constituie susceptibilitatea la tulburările biologice ale berii obţinute, fiindcă berea fermentată cu acest tip de drojdie este mai bogată în substanţe nutritive (zaharuri şi aminoacizi). Drojdiile pulverulente au însuşiri constante cu cele floculante. Aceste drojdii produc berii cu antrenare mare o limpiditate înceată cu efecte negative asupra aromei berii, ce poate duce la o tentă nedorită. În practica procesării berii se preferă drojdii cu o capacitate medie de floculare. Capacitatea de floculare poate fi controlată genetic, fiind o caracteristică a rasei de drojdie, factorii de mediu având un rol important în fenomenul de floculare. Compoziţia şi indicii fizico-chimici ai mediului influenţează procesul de floculare. Astfel, zaharurile pot împiedica sau interzice flocularea. Tulpiniile de drojdii se dispersează când sunt introduse în soluţii de zahăr (soluţii formate din glucoză şi maltoză). Mediul format din glucoză şi maltoză poate atenua gradul de floculare cu 38%, în mediu format numai din glucoză atenuarea floculării poate ajunge până la 48%. Substanţele proteice favorizează flocularea substanţelor din grupa gumelor, ce au molecule complexe, provenite din orzul cu şase rânduri de boabe favorizează flocularea drojdiei. De asemenea, mustul de bere provenit din amestecuri de malţ şi cereale nemalţificate, favorizează o comportare pulverulenta a acestora. Ionii bivalenţi, adică ionii de calciu şi magneziu au rol esenţial în apariţia floculării cu efect antagonic cu cel al ionului de sodiu. Sărurile şi în special fosfaţii prezenţi în must stimulează flocularea. 84
Legăturile de hidrogen formate între celulele de drojdii influenţează gradul de floculare. Aceste legături sunt sensibile la variaţii de pH, la produsele cu afinitate mare pentru calciu. Prin tratarea drojdiilor floculante cu apă distilată, aceasta poate reflocula prin aducerea de cationi bi şi polivalenţi, în special ioni de calciu. Cunoscând structura, compoziţia şi funcţiile peretelui celular al drojdiilor ne permitem reformularea floculaţiei. Apariţia sau dispariţia floculării este corelată cu dinamica fracţiunii mononice din peretele celulei. Flocularea este un fenomen ciclic, fazele de floculare şi defloculare alternând în fermentaţii succesive; durata fazelor va depinde de sinteza şi degradarea manonilor din peretele celular şi de raportul proteinelor: manomeri din peretele celular. De asemenea, biosinteza şi biodegradarea proteinelor şi a hidraţilor de carbon din peretele celular sunt contactate genetic, iar efectele factorilor de mediu se manifestă indirect prin efectul pe care-l au asupra metabolismului celulei. Uneori drojdia de bere poate pierde caracterul floculant primind caracterul pulverulent. Ea îşi pierde capacitatea de aglutinare, lucru ce se accentuează prin creşterea numărului de reînsămânţări a drojdiei în mustul proaspăt. Deci, printr-o selecţie naturală a drojdiei în timpul refolosirii acestora de mai multe ori din aceleaşi straturi poate duce la îmbogăţirea drojdiilor slab floculante folosite ca drojdii de însămânţare. Fenomenul invers de transformare a drojdiilor pulverulente în drojdii floculante se întamplă rar. Enzimele drojdiei Sunt funcţii vitale ale celulei cu ajutorul cărora are loc descompunerea substanţelor organice complexe, având un rol de agenţi de biosinteză. Enzimele sunt produse de protoplasma celulei, fiind intracelulare (endoenzime) şi extra celulare (exoenzime). Enzimele extracelulare difuzează din celulă în mediul înconjurător, acţionând indiferent de celulă. Enzimele intracelulare actionează în interiorul celulei neputând difiza în afara celulei. Majoritatea celulelor sunt intracelulare. Acţionează asupra substanţelor organice, deosebindu-se două grupe: • hidrolaze care cuprind: carboxidaza, maltoza, zaharoza, lactoza, amilaza; • proteaze; • lipaze; • amidaze; • desmolaza: sineaza; • oxidazele: pepsina; • triptoza • erepsina: dipeptidoza; • polipeptidaza. Maltoza se descompune în două molecule de glucoză, are un pH optim la 6,757,25 şi o temperatură optimă de 35°C; la 55°C este inactivată. Zaharoza se descompune în două molecule: una de glucoză şi una de fructoză, cu un pH optim de 4,5 şi o temperatură optimă de 55°C. Melibioza se găseşte în drojdiile de fermentare inferioară; se descompune într-o moleculă de glucoză şi una de galactoză. Are temperatura optimă de 50°C, fiind distrusă la 70°C. Amiloza sintetică, degradează glicogenul din celulele de drojdie, fiind catalizate de mai multe enzime, cele mai importante fiind fosfaridazele. Lactoza se descompune în glucoză şi galactoză; are un pH optim de 7. 85
Proteazele descompun albuminele, se mai numesc şi enzime proteolitice. Se disting două grupe principale: amidazele şi proteazele. Aminolazele descompun aminele acizilor organici. Proteazele descompum albuminele până la aminoacizi. Triptaza poate descompune albuminele până la polipeptide, având un pH optim de 5-5,8 şi o temperatură optimă de 40-50°C. Eropsina poate descompune polipeptidele cu excepţia dipeptidazelor, având un pH optim de 6,7-7. Lipazele descompun grăsimile drojdiei în glicerină şi acizi graşi. Zineaza acţionează la un pH cuprins între 3,5-7,5 cu optim de 4-5; are o temperatură optimă de 12-14°C, dar la 28-30°C, fermentaţia are loc cu intensitate maximă. Este distrusă la 40-50°C. Oxidazele au rol important în procesul de respiraţie al celulei de drojdie. Clasificarea drojdiei de bere Drojdiile după Loddee şi Krege von-Rij se împart în 39 de genuri şi 349 specii, bazându-se pe criteriile morfologice, fiziologice, culturale şi sexuale. Pentru obţinerea berii, drojdiile folosite sub formă de culturi aparţin familiei Endomycataceae, subfamiliei Saccharomycoidae şi genului Saccharomyces. La fabricarea berii, speciile de drojdii folosite aparţin genului Saccharomyces cerevisiae Hausen şi Saccharomyces carlsbergensis Hausen. Pornindu-se de la aceste două specii s-a obţinut o serie de rase, care sub formă de culturi pure bine caracterizate, se folosesc în procesarea diferitelor tipuri de bere şi de sortimente de bere. Orice altă drojdie ce nu face parte din culturile pure este caracterizata ca „drojdie salbatică” şi stă la baza modificărilor defavorabile survenite în bere. Se disting: • drojdii de fermentare superioară sau drojdii de suprafaţă (Saccharomyces cerevisiae) • drojdii de fermentaţie inferioară sau drojdii interioare (Saccharomyces carlsbergensis). Clasificarea şi caracterizarea drojdiilor iau în considerare însuşirile morfologice, biochimice şi fiziologice ale acestora. Însuşirile fiziologice se referă la capacitatea de fermentare a anumitor zaharuri, pe medii sintetice cu un singur zahăr ca sursă de carbon, asimilarea anumitor zaharuri (dezvoltarea drojdiei pe un mediu sintetic ce conţine o singură sursa de carbon), asimilarea enzimatica β-glucozidazica, producerea de alcooli, alcool superior, compuşi volatili cu sulf sau a altor produse secundare volatile de fermentaţie. Însuşirile morfologice se referă la forma şi mărimea celulei cultivată pe un mediu lichid, forma unei colonii dezvoltate pe un mediu stabil, selectiv, forma sporilor. Însuşirile biochimice se referă la sinteza diferitelor componente (alcool etilic, aldehide, glicerol, etc.) în urma fermentării. Procesele care au loc în timpul fermentaţiei principale a mustului de bere Generalităţi privind fermentaţia primară Principala modificare ce are loc în timpul fermentaţiei primare este transformarea zahărului fermentescibil (glucoză, maltoză) în alcool etilic şi CO2. Această transformare are loc ca urmare a activităţii anaerobe a drojdiei de bere. Condiţiile de bază puse culturilor folosite la însămânţare sunt: • puritatea biologică, respectiv lipsa infecţiilor; • puterea corespunzătoare de fermentare a drojdiilor; • conţinutul redus de celule moarte; • prezenţa în cultură a celulelor viguroase; 86
•
flocularea la sfârşitul procesului de fermentare primară.
7.3 Conducerea practică a procesului de fermentare primară Mustul de malţ hameiat, răcit şi aerat este primit în linul de prefermentare. În timpul primirii şarjei de must se face şi însămânţarea cu drojdie a mustului. Cantitatea de drojdie utilizată la însămânţare este de 0,4-0,5 l/hl must. Ca urmarea a O2 prezent în must în primele 3-4 h de la însămânţare, drojdia se multiplică intens după o curbă logaritmică. Din linul de prefermentare mustul este pompat în fermentator cu ajutorul unei pompe. Înainte de umplerea cu must fermentatorul este spălat şi dezinfectat conform instalaţiilor cuprinse în capitolul,, Igienizarea utilajelor, instalaţiilor şi traseelor tehnologice din fluxul tehnologic de fabricare a berii”. După igienizare se verifică că răcirea şi zonele speciale ale fermentatorului să fie închise. Pentru a se evita spumarea excesivă a mustului, în toată perioada umplerii fermentatorului se va menţine o contrapresiune de 0,3-0,4 bar. Umplerea fermentatorului cu bere se va face până la uşa vizorului amplasat în partea superioară a recipientului. În aceste condiţii în fermentator, mai rămâne un spaţiu de spumare de 5-7%. După umplerea fermentatorului se lasă să iasă tot aerul din recipient, presiunea revenind la ,,0”. Fermentatorul va rămâne deschis până la momentul atingerii extractului de 4,56,0°Bllg. Din acest moment vasul se închide etanş şi se lasă să lucreze pentru fermentare. Supapa de siguranţă va fi reglată la presiunea de 0,7 bar. Din acest moment începe impregnarea berii cu CO2. Berea din fermentator se lasă să se răcească până la temperatura de 11-12°C, temperatură ce se va menţine până în momentul scăderii extractului la 4,5°Bllg. Menţinerea temperaturii la 12°C se realizează cu ajutorul aparatului frigorific care circulă prin zonele de răcire a fermentatorului. După atingerea extractului de 4,5°Bllg se trece la faza de răcire a berii pentru a favoriza depunerea drojdiei aflată în suspensie. Răcirea de la 12°C la 3-4°C se realizează în 2 zile. În această perioadă de răcire extractul continuă să scadă până la 2,8-3°Bllg. Drojdia sedimentată în partea conică a fermentatorului se recoltează. O parte se foloseşte pentru însămânţare a noi şarje de must, iar surplusul se livrează ca furaj. Drojdia care urmează a fi utilizată în fabrică se păstrează în vasele din dotare, prevăzute cu manta prin care va circula în permanenţă aerul de răcire. Înainte de trecerea în faza de fermentare secundară, berea se răceşte la 4°C. În timpul fermentării au loc procese biochimice principale care transformă glucidele în alcool etilic şi dioxid de carbon. În faza iniţială a fermentaţiei are loc înmulţirea drojdiilor de la aproximativ 1.000.000 de celule de drojdie/1ml must, la aproximativ 3.000.000 de celule/1ml spre finele înmulţirii. Paralel are loc scăderea extractului primitiv al mustului cu 0,1-0,2%/zi. În faza următoare, extractul scade cu 1,5%/zi, formându-se creste de spumă la suprafaţa mustului. Temperatura de fermentare este de 5-10°C, aceasta influenţând durata de fermentaţie. Prin creşterea temperaturii aceasta poate să se scurteze. Totodata în timpul fermentării are loc o ridicare uşoară a temperaturii, la al cărui maxim este indicat să ţinem fermentaţia 24-48 h, după care începem să răcim treptat cu 10°C/zi până la terminarea fermentaţiei când temperatura trebuie să ajungă la 4-5°C. Extractul mustului în această etapă scade cu 0,5-0,2%/zi. La finele fermentaţiei are loc şi flocularea drojdiilor. O scădere a extracţiei de la 0,15-0,2%/zi indică o fermentare terminată, berea 87
obţinută având o densitate de 1,2-1,3 milioane de celule de drojdie/ml. Au loc modificări ale substanţelor azotoase, a acidităţii şi a consumului oxigenului dizolvat în mustul de bere. De asemenea se modifică şi pH-ul mustului de bere, care iniţial este de 5,6, în mustul de bere se poate ajunge la un pH de 4,4-4,6 la finele fermentaţiei. Creşterea acidităţii din timpul fermentării se datorează formarii acizilor organici (acetic, lactic, succinic, malic, formic,etc.). La început mediul este puternic tamponat de proteine (acesta se comportă ca baze, iar în mediul bazic ca acizi; au deci o funcţie tampon care contribuie la menţinerea pH-ului la o anumită valoare a mediului) şi aminoacizi, iar la sfârşitul fermentaţiei în berea tânară, această acţiune tampon scade prin îndepărtarea unei bune părţi din proteine, dar şi a substanţelor amare din hamei. Sistemul coloidal al mustului, în timpul fermentaţiei suferă diferite transformări. Se produce micşorarea solubilităţii răşinilor de hamei şi coagularea coloizilor (a substanţelor proteice în special din bere). O parte din substanţele azotoase sunt asimilate de către drojdii, iar altă parte coagulează depunându-se odată cu flocularea drojdiilor. Aproximativ 40% din azotul total al mustului se îndepartează în timpul fermentării. Albuminoidele au importanţă în spumarea berii, cu cât cantitatea este mai mare în bere, cu atât spumarea este mai bogată şi invers. Sub acţiunea enzimelor din drojdie are loc descompunerea albuminelor în aminoacizi şi care sunt dizolvaţi de către drojdii, ştiind că drojdiile îşi procură astfel azotul necesar şi obtinându-se alcool superior în mediu, care prin esterificare cu acizi organici dau diferiţi esteri. În timpul fermentării din albumine se obţin 2 aminoacizi: leucina şi izoleucina, iar prin dezaminarea acestora de către drojdii se obţin alcooli superiori: amilic si izoamilic. La fel tirozina se transformă în alcool oxi-fenil-etilic care dă buchetul berii şi care depinde în mare masură de esterii care se formează în timpul fermentaţiei; aceştia, la rândul lor, depind de alcolii superiori şi acizii care s-au format în timpul fermentării. La acestea contribuie rasa de drojdii folosite şi metoda de fermentaţie folosită. La finele fermentaţiei se produce flocularea drojdiei care depinde de o serie de factori, unul dintre aceştia fiind încetarea înmuguririi drojdiei, slăbirea intensităţii fermentării şi schimbarea sarcinii electrice a drojdiei. Zaharurile fermentescibile din extractul mustului sunt: maltoza (60-70%, maltobioza 14-20% şi glucoza 10-15%). Viteza de fermentare diferă, ordinea fermentării este următoarea: glucoza, fructoza, maltoza şi maltotriozele; depind de rasele de drojdii folosite şi stocarea fiziologică a acestora. Pentru a se înmulţi, drojdia are nevoie de 8 mg oxigen dizolvat/l. Are loc o modificare a substantelor azotoase, un must cu un extract de 12% contine cca 500-600 mg substanţe azotoase/100ml, iar berea cca 350 mg/100ml. Drojdiile asimilează aminoacizii şi peptidele producând dispoziţia substanţelor azotoase şi implicit scăderea pH-ului în must. O mică parte din aceste substante se fixează pe celula de drojdie depunându-se odată cu ea. La sfrşitul fermentaţiei drojdia elimină în mediu o treime din azotul pe care-l asimilează sub formă de aminoacizi, nucleotide şi vitamine. Prin procesul de cataliză are loc eliminarea substanţelor azotoase de către drojdii în mediu. Autoliza se produce la temperaturi mai ridicate, dar poate avea loc si la 60°C. Prin menţinerea berii în contact cu drojdia un timp mai îndelungat la temperaturi de peste 0°C ce produce o autoliză a celulei de drojdie, care conferă berii gustul de drojdie. Fermentarea mustului de către drojdii permite apariţia unor produse secundare ca: alcooli superiori, acizi maleabili, aldehide si derivaţii lor, compuşi cu sulf, esteri, etc. Are loc o mărire a acidităţii, iar pH-ul scade datorită formării acizilor organici şi 88
a dioxidului de carbon. La finalul fermentării, berea are un pH de 4-4,4 faţă de 5,5-5,8 în must, influenţând gustul acesteia, dar şi rezistenţa ei împotriva infecţiilor. Cu cât pHul este mai maleabil cu atât rezistenţa berii este mai mare. Fermentaţia primară se caracterizează prin 3 faze: 1. prima fază (la 15-20 ore după însămânţare) se caracterizează prin apariţia de dioxid de carbon la marginea vasului, după care toată suprafaţa lichidului se acoperă cu o spumă albă. La finele acestei faze, în spumă apar mici cantităţi de albuminoide şi răşini de hamei care precipită. De asemenea drojdiile se înmulţesc intens, iar extractul scade cu 0,1-0,2%/zi. 2. a doua fază este însoţită de o degajare intensă de dioxid de carbon, care formează o spumă groasă cu o formă frumoasă a crestelor care se aseamănă cu o conopidă, purtând numele „de faza crestelor joase”, ea durează 2-3 zile, iar extractul scade cu 0,5-1%/zi. 3. a treia fază se numeşte „faza crestelor înalte” ce se caracterizează printr-o fermentare intensă ce produce o accentuată îndepărtare a răşinilor de hamei, crestele se colorează în brun, iar la finele fazei, toată suprafaţa spumei capătă o culoare brună. Faza durează 3-4 zile, iar extractul scade cu 1-1,5%/zi. Se cunosc 2 grupe mari de bere: a. berea de fermentaţie superioară care este fermentată de Saccharomyces cerevisiae, care au temperatura optimă de 10-20°C şi care se menţine la suprafaţă în timpul fermentaţiei. Cele mai tipice sunt berile englezesti. b. berea de fermentaţie inferioară care este fermentată de Saccharomyces carlsbergensis, aceste drojdii fermentează la 8,10°C, fiind drojdii floculante. Berile sun tipice Europei Vestice. Mustul se răceşte până la 5-6°C, se introduce în linul de fermentare până la o treime din vasul acestuia (restul se umple după însămânţare), după care se însămânţează cu drojdie. Pregătirea drojdiei de însămânţare se face astfel: introducem laptele de drojdie (care l-am obţinut din recoltarea drojdiei de la fermentarea precedentă) în must la temperatura de 12ºC în raport de 12-15 l must la 1 l drojdie lichidă. Se omogenizează, se lasă în repaus până la apariţia şi degajarea primelor bule de dioxid de carbon, după care se însămânţează vasul de fermentare primară. Doza de însămânţare folosită este de 0,5 l drojdie lichidă la un hl must. Prin folosirea unor cantităţi mai mari de drojdii de însămânţare se accelerează procesul de fermentare, împiedicând astfel dezvoltarea altor microorganisme străine care ar putea dăuna calităţii berii. Dar poate avea o influenţă negativă asupra berii imprimându-i un gust specific de drojdie. Cel mai indicat este introducerea drojdiilor de însămânţare în conducta de intrare a mustului în linul de fermentare în vederea realizării unei bunei omogenizări a mustului cu drojdia. În vederea accelerării fermentării putem folosi fermentarea prealabilă. Deci, mustul este trecut într-un vas de cupajare unde îl vom însămânţa cu drojdie în proporţie de 0,35-0,40 l/hl must. Apoi, după 24 ore de fermentare la 8ºC, pe suprafaţa mustului va apare un strat de spumă albă cu bule pline de gaz. În acest moment mustul este trecut la însămânţarea linului de fermentare primară. Avantajul folosirii acestui procedeu este acela că fermentaţia porneşte mai repede producându-se o creştere a purităţii microbiologice de fermentare. La depunere se îndepărtează suspensiile din bere, dar şi drojdiile moarte. Fermentaţia primară va dura 12-24 ore. Fermentarea este influenţată de următorii factori: • concentraţia mustului; • compoziţia mustului; 89
• temperatură; • cantitatea de drojdie folosită; • rasa de drojdie folosită. Cu cât extractul mustului este mai mare cu atât durata de fermentaţie este mai mare şi invers. Pe durata fermentaţiei, la temperatura de 6-8ºC (ea nu trebuie să depăşească 10ºC), se degajă o cantitate de căldură ce produce ridicarea temperaturii, de aceea mustul trebuie să fie răcit. Coborârea extractului este în strânsă legătură cu valoarea temperaturii. O temperatură ridicată permite scăderea temperaturii rapide a extractului cu implicaţii asupra duratei de fermentare şi invers. Se pot folosi la însămânţare două rase de drojdii: floculante şi pulverulente, care au avantaje dacă urmărim un grad de fermentare ridicat şi când drojdiile floculează nu permite acest lucru. Drojdiile pulverulente se însămânţează în proporţie de 10-15% faţă de cantitatea totală. Se obţine o bere cu un gust plin şi cu o spumă densă. La finele fermentaţiei primare, suprafaţa berii tinere este acoperită cu un strat de spumă uniform de 1 cm grosime. În vederea desfăşurării normale a procesului de fermentare secundară este nevoie ca în berea tânără să existe cca 1,5% zahăr fermentescibil. Înainte de trecerea berii la fermentarea secundară aceasta se răceşte la 2,4-4ºC şi îndepărtăm stratul de la suprafaţă care este format din răşini de hamei ce au influenţă negativă asupra gustului berii. Îndepărtarea stratului se face cu ajutorul unor site metalice. Apoi berea se trece în vase la fermentarea secundară. Transvazarea se face prin cădere sau cu ajutorul pompelor centrifuge sau cu piston. În prealabil conductele sau furtunele sunt spălate şi dezinfectate. Când drojdia e trasă în totalitate se închid robineţii, restul de bere se trage în vase separate de unde se trimit într-un vas de fermentare, după care recoltăm drojdia. Obţinerea culturilor pure de drojdii Acestea provoacă fermentarea rapidă şi energetică, evitând alterarea infectării cu alte microorganisme. Pregătirea culturii pure de drojdie se face în două faze: • faza de laborator; • faza dezvoltării în instalaţii de cultură pură. De regulă se porneşte de la o celulă de drojdie. Cultura poate fi luată din colecţia laboratorului de unde se prelevează şi se obţine drojdia de cultură pură, care se pune într-un vas de fermentare primară. Dezvoltarea culturii în laborator şi în instalaţii de cultură se face în trepte. În faza de laborator, din eprubeta de cultură pură cu o ansă sterilă, drojdia se trece într-un balon Pasteur care conţine 250 ml must cu un extract de 12% hamei, ce este sterilizat în prealabil. După o fermentare la 18-20ºC, timp de 72 ore, conţinutul balonului se trece într-un alt balon cu o capacitate de 500 ml must. Al doilea balon se trece apoi într-un vas de un litru ce conţine must hameiat steril. Fermentaţia în ultimul balon durează 36-48 ore la 15-18ºC, apoi cultura se trece într-un vas din cupru sau inox. În acest vas, fermentaţia durează 5-6 zile la 7-8ºC, de aici, cultura este însămânţată în instalaţiile de cultură pură. Instalaţia de cultură pură se compune dintr-un vas în care se sterilizează mustul, unul sau două vase destinate înmulţirii drojdiei şi unul de fermentare prealabilă. Numărul de vase este în funcţie de capacitatea folosirii. Cultura din balonul de inox se foloseşte la însămânţarea unui vas de 300 l din instalaţia de cultură pură unde fermentează 3 zile. Apoi, o parte din culturi se însămânţează în al doilea vas de înmulţire. Cea mai mare parte din vasul de fermentare conţine 30 hl must hameiat, unde fermentarea va dura 3 zile la 9ºC. Drojdia obţinută va fi folosită la însămânţarea celui de al doilea vas de fermentare care conţine 30 hl must 90
hameiat. Durata de fermentare este de 12 ore la 6,5-7ºC, apoi adăugăm în acest vas încă 40 hl must, iar fermentarea se continuă încă 30 ore. Din acest vas de fermentare, întreg conţinutul se trece în linul de fermentare primară cu capacitatea de 70 hl bere. După 24 ore, volumul linului se completează cu must până la 300 hl, după care fermentarea se continuă obişnuit. La terminarea fermentării primare, drojdia este separată, se spală cu apă rece şi se poate folosi ca drojdie de primă generaţie. Dacă puritatea biologică a drojdiei este normală, ea se poate folosi 10-12 ani. La fermentarea primară se folosesc 0,5 l drojdie lichidă pentru un hl must de bere. Puritatea culturii de drojdie din staţia de cultură pură se controlează periodic pe medii selective, iar în cazul unei infecţii se renunţă la acestea. Periodic controlăm capacitatea de fermentare a drojdiei. Este indicat ca igiena din staţia de cultură pură să fie respectată cu rigurozitate, să fie prevăzută cu conducte de abur, aer, apă caldă, apă răcită, filtre, etc. Un proces normal de fermentare are nevoie de o drojdie de bună, de calitate. Din această cauză folosim, de regulă, drojdii de cultură pură. Prin folosirea unei asemenea drojdii vom urmări siguranţa în exploatare a fabricii, în comparaţie cu drojdiile obişnuite. Culturile bune de drojdii se obţin în 2 faze: faza de laborator şi faza înmulţirii drojdiei în staţia de cultură pură. În faza de laborator se urmăreşte înmulţirea culturii de drojdie în diferite trepte, plecând de la o cultură de drojdie special pregătită sau în unele cazuri, se trece la o izolare a drojdiei de cultură pură dintr-un vas de fermentare principală după 72 ore de la pornirea fermentaţiei. Eprubeta care conţine cultură pură este folosită pentru multiplicare: cu o ansă, drojdia se trece într-un balon Pasteur de 250 ml care conţine must hameiat şi sterilizat. După 73 ore de fermentare la 18-25ºC, conţinutul balonului se trece într-un balon asemănător de 1 l care conţine 500 ml must hameiat şi sterilizat. În acesta, fermentarea durează 36-48 ore la temperatura de 15-18ºC, după care conţinutul balonului va servi la însămânţarea unui balon din cupru sau inox. În acesta, fermentarea durează 5-6 zile la 7-8ºC, după care conţinutul balonului se foloseşte la însămânţarea în staţia de cultură pură în vasul de 300 l. În acest vas, fermentaţia durează 3 zile după care o parte din must se trece în al doilea vas de înmulţire unde se urmăreşte obţinerea de cultură pură, iar cantitatea cea mai mare de drojdie se însămânţează în primul vas de fermentaţie care are un conţinut de 30 hl must hameiat, iar fermentaţia va dura 3 zile la 9ºC. Din acest vas, drojdia este trecută în al doilea vas de fermentare prealabil pregătit, care conţine cca 30 hl must hameiat. Fermentaţia durează 12 ore la 6,5-7ºC, după care întregului conţinut i se mai adaugă 40 hl must, fermentaţia continuând. Apoi întreg conţinutul vasului se trece în linul de fermentare primară care conţine 70 hl bere. După 24 ore se completează cu must de bere până la 30 hl şi se continuă fermentaţia. Odată terminată fermentaţia primară, drojdia se separă, se spală cu apă rece şi o putem folosi ca drojdie de primă generaţie. Daca se păstrează o igienă normală, puritatea microbiologică a culturii de drojdie pură se poate păstra un timp îndelungat, drojdia se poate folosi de 10-12 ori. Prin folosirea operaţiilor de manipulare în staţia de cultură pură în condiţii deosebite de igienă, puritatea culturii de drojdie se menţine până la 1 an. În orice caz, puritatea culturii de drojdie se controlează pe medii selective, iar în cazul apariţiei unor infectări se schimbă imediat cultura, pornind încă o dată de la faza de laborator. Dacă lucrăm cu o singură rasă de drojdie avem nevoie de 2 vase: unul de 6 hl şi unul de 1,5 hl. Dacă folosim mai multe rase de drojdii vom folosi mai multe vase. Vasul mare este prevăzut cu o manta de încălzire, în ele se făcându-se fermentarea 91
propriu-zisă. Acesta este prevăzut cu un sistem propriu de aerisire a mustului aşezat în partea inferioară, de asemenea este prevăzut cu un senzor de temperatură, o cană de luat probe, un vizor, filtru de aer, gură de curăţare, un robinet de însămânţare, conductă pentru must, apă răcită, abur pentru sterilizare, etc. Vasul mic sau vasul de însămânţare se foloseşte pentru trecerea culturii de drojdie din vasul de înmulţire (6 hl) înainte ca restul de cultură de drojdie să fie însămânţat într-un vas de capacitate mai mare (15 hl) cu care întreaga instalaţie este legată. Vasul mic nu este prevăzut cu senzori de temperatură. După golirea vasului de 6 hl, acesta se igienizează şi se umple cu must hameiat, apoi se sterilizează şi se răceşte până la 8-15ºC. Paralel, se însămânţează cu cultura de drojdie din vasul mic (1,5 hl) care a fost umplut în prealabil din vasul mare înainte de golirea acestuia. Aerul folosit se usucă şi se filtrează cu ajutorul unor dispozitive speciale. Drojdia pentru fabricile de bere Aparţin a două specii din genul Saccharomyces cerevisiae: - tulpini de drojdie de fermentare superioară, folosite la fermentarea berilor de fermentaţie superioară ce dau beri speciale. La noi, berile obţinute din grâu sunt fermentate mixt. Acestea se fermentează la temperaturi mai ridicate de 15-20ºC, deoarece vom fermenta o treime din rafinoză. Drojdiile acestea, prin înmulţire rămân asociate în agregat cu un număr mare de celule ce sunt ridicate de dioxidul de carbon în spumă, fiind întâlnite şi la suprafaţa mustului fermentat. Au un coeficient de fermentaţie ridicat şi o capacitate mare de înmulţire. Formează alcooli superiori, esteri, imprimând berii o particularitate deosebită. - tulpini de drojdie inferioară, dintre acestea se folosesc cel mai mult Saccharomyces carlsbergensis. Sunt tulpini ce se corectează prin posibilitatea fermentării la temperaturi scăzute de 5-10ºC. După înmulţire, drojdia fiică se desparte de drojdia mamă formând agregate. Agregatele sunt formate dintr-un număr mai mic de drojdii superioare, iar la sfârşitul fermentaţiei acestea se depun compact sau mai puţin compact. Pot fermenta rafinoza în totalitate, se caracterizează printr-un coeficient de respiraţie mai redus, cu o capacitate de înmulţire mai redusă. În fabricile de bere se ţine cont de următoarele: de capacitatea de floculare care are posibilitatea de a se asocia învelişului în flacoane şi de a se separa din mediul pe care l-a fermentat. După uşurinţa de a se separa, distingem următoarele tulpini de drojdii: - drojdii floculante; - pulverulente. La fabricarea berii se folosesc drojdii floculante, dar nu foarte floculante fiindcă acestea s-ar separa timpuriu din must, iar gradul de fermentare al mustului realizat ar fi relativ mic, iar numărul de celule de drojdii rămase în must ar fi insuficiente pentru fermentarea secundară. Drojdiile pulverulente sunt drojdii care se asociază mai greu, rămân mai mult timp în must, au un grad de fermentare mai mare, se separă mai greu din mediul fermentescibil, se filtrează mai greu, apărând dificultăţi la autolimpezirea berii obţinute. Fermentaţia se conduce cu drojdii floculante, cele pulverulente se folosesc întrun anumit proces de fermentaţie secundară. Fenomenul de floculare este unul reversibil, el apare când în must ajungem la un grad de fermentare de 40% şi se accentuează. Atunci drojdia floculantă şi separată se introduce într-un must proaspăt pentru a se deflocula. Se constată că fenomenul de floculare are baze genetice caracteristice rasei de drojdie. Dar flocularea are şi cauze biochimice: depinde de nutriţia drojdiei şi de condiţiile mediului. Ea poate fi influenţată de factorii de mediu: - Compoziţia mustului, în special a zaharurilor care au efect defloculant. Prin introducerea de must proaspăt are loc fenomenul de defloculare. De asemenea, 92
substanţele azotoase şi ionii bivalenţi influenţează capacitatea de floculare. - Pentru una şi aceeaşi tulpină de drojdie, capacitatea de floculare se poate schimba în funcţie de stadiul de dezvoltare al drojdiei. Cu înaintarea în vârstă, de obicei se înrăutăţeste capacitatea de floculare. La selectarea unei drojdii se tine seama de următoarele: • capacitatea de fermentare a glucidelor; • influenţa gradului de fermentare; • viteza de fermentare; • însuşirile de multiplicare ale tulpinii; • capacitatea de floculare; • capacitatea de absorbţie a substanţelor polifenolice legată direct de capacitatea de decolorare a mustului; • aspectul şi cantitatea de substanţe de aromă; • cantitatea de produşi secundari de fermentaţie obţinuţi; • capacitatea de a adsorbi substanţele amare; • rezistenţa tulpinilor la anumite infecţii. La folosirea berii pentru fermentarea mustului se folosesc culturi pure de drojdie care se obţin în două etape: sub formă de culturi pure în laborator şi culturi pure în instalaţii de culturi pure. În practica fermentaţiei mustului, culturile pure astfel obţinute se folosesc numai din timp în timp; pentru însămânţarea şarjelor folosim drojdii recuperate la sfârşitul fermentaţie primare şi care-şi păstrează însuşirile iniţiale. Când se constată că drojdia şia modificat însuşirile (şi le-a pierdut), pentru însămânţarea mustului se va recurge la noi culturi pure. Dacă drojdia îşi pierde una sau mai multe însuşiri se spune ca a degenerat, adică şi-a modificat ireversibil însuşirile esenţiale: pierderea capacităţii de fermentare, de multiplicare, de floculare, modificarea cantităţii de substanţe de aromă produsă, creşterea numărului de celule moarte, prezenţa unor substanţe străine, apariţia de infecţii. Obţinerea culturilor pure în fabrici a. Etapa de laborator. La multiplicarea drojdiei în laborator se porneşte de la culturile din stas sau se procedează la izolarea unei drojdii chiar din drojdia din fabrică. Institutele specializate produc culturi care sunt foarte scumpe. Este necesar un timp de acomodare a culturii la microclimatul din fabrică. Când se izolează drojdia din fabrică, cultura este acomodată şi este necesar ca aceste noi culturi izolate să fie testate. Culturile din stoc se păstrează sub formă de culturi pe medii solide, mai rar pe medii lichide, la temperatura de 4ºC, în frigidere. Din când în când se înmulţesc pentru obţinerea unor culturi pure pe mediu steril de must de malţ, cu luarea măsurilor necesare pentru însămânţarea şi transformarea culturii. Dezvoltarea culturii în laborator se face fără o aerare specială, multiplicarea se poate realiza pe seama oxigenului dizolvat în mediu şi care intră în flaconul cu mediu pus la răcit. Aici are loc şi fermentarea mustului pe lângă multiplicarea drojdiei care se face la 18-20ºC. Când cultura ajunge în stadiul de fermentare, aceasta se trece din eprubetă într-un vas de 250 ml plin cu must hameiat. Transvazarea se face în condiţii sterile. Deci: eprubeta cu ansa se introduce într-o eprubetă de 50 ml, tot cu ansa, după care se multiplică în vase de inox, ce au o capacitate de 1000 ml şi apoi în vase de 5000 ml, se ţin la temperatura de 12-18ºC, fermentaţia durează 16 ore, după care cultura de laborator este gata. b. Etapa în instalaţii de culturi pure. Fabrica dispune de instalaţii de culturi pure formate din: vas pentru sterilizarea mustului şi două vase de cultură (incubatoare de drojdie). Capacitatea vaselor este diferită: un vas mic de cultură şi unul cu o capacitate 93
de 100 ml de cultură. Sunt confecţionate din inox. Sterilizatorul este un vas cilindric, închis, capabil să lucreze sub presiune, prevăzut cu o manta, care sa permită adunarea mustului la fierbere, dar şi posibilitatea realizării răcirii acestuia. Este prevăzut cu ventile de siguranţă, cu manometre, cu posibilitatea introducerii de aer steril pe conducta de aer printr-un filtru cu vată. Aerul steril se foloseşte la transportul mustului steril pe generatorul de drojdie creând o uşoară suprapresiune. Vasul mic de cultură este un vas cilindric cu fundul rotund sau uşor conic, închis. Mustul scos pe la partea inferioară a sterilizatorului, se introduce în incubatorul mic. Pentru multiplicarea de drojdii este necesară barbotarea de aer steril la presiuni inferioare, având posibilitatea introducerii de aer steril la partea superioară a incubatorului, dar şi pe conducta de aer care este prevăzută cu un filtru cu vată. În vasul mic, în mustul steril se aduce cultura pură dintr-un vas auxiliar de însămânţare. Acesta este prevăzut cu o conductă de evacuare a dioxidului de carbon, de introducere a aerului steril şi robinet de luat probe. Vasul mare de cultură (incubatorul mare) este un vas cilindric prevăzut cu o manta de răcire. Alimentarea cu cultură pură se face din incubatorul mic, iar după perioada de fermentaţie, conţinutul lui este trimis la fermentaţia primară. Este prevăzut cu un sistem de aerare cu aer steril, cu un racord de evacuare a dioxidului de carbon şi a aerului uzat, un robinet pentru luat probe. În interior se aduce mustul steril din sterilizatorul de must, iar din incubatorul mic se aduce cultură pură, multiplicarea se face la 8ºC, timp de 72 ore, practicând o aerare cu aer steril. Apoi cultura activă este transvazată peste mustul steril în incubatorul mare, unde se multiplică la 7-8ºC, timp de 72 ore. Cultura rezultată ce este pură şi activă, se trece la secţia de fermentare primară. Fermentarea berii Se disting: • fermentarea primară; • fermentarea secundară; • maturarea berii. Apariţia unei tehnologii moderne diferită de cea clasică dă posibilitatea ca cele două faze de fermentaţie să se desfăşoare în acelaşi utilaj. Fermentarea este operaţia cea mai importantă, deoarece modifică compoziţia şi însuşirile produsului, datorită schimbărilor făcute de către drojdii. Principalele transformări sunt legate de fermentaţia alcoolică a glucidelor. Transformările suferite de glucidele din masa de must: maltoza, maltotriozele, mono şi polizaharidele, glucoza, fructoza, zaharoza. Ele sunt glucide fermentescibile. Alături se mai găsesc dextrine inferioare şi superioare, pentozani, substanţe provenite din hidroliza gumelor, care se transformă în glucide nefermentescibile de către drojdii, regăsindu-se în extractul berii. Glucidele sunt transformate în proporţie de 95% în alcool, dioxid de carbon şi unele mici cantităţi de energie-căldura. 2,3% din glucidele asimilabile sunt consumate prin respiraţie, la multiplicare; 2% din ele se regăsesc la finele procesului secundar de fermentaţie contribuind la aroma berii tinere şi bătrâne. Măsura în care aceste transformări ale glucidelor asimilabile din must au loc depinde de gradul de fermentaţie, servind la conducerea fermentaţiei şi la aprecierea sfârşitului acesteia. Formula de calcul al gradului de fermentaţie este: GF =
Ep − Et * 100 Ep
GF - gradul de fermentare, reprezintă cât la sută din extractul unui must a fost fermentat; Ep - extractul mustului primitiv; Et – extractul în momentul calculării GF;
94
(Ep - Et) - ne indică extractul fermentat. După modul de măsurare a extractului din producerea fermentării putem calcula: - extractul de bere tânără – GFBt; - extractul de bere matură – GFM; - extractul de bere de vânzare FGV; - extractul de must fermentat GFfinal. După modul în care se determină acest extract se stabileşte un extract aparent (Eap) şi un extract real (Ereal). Se calculează GFap sau GFr; GFap * 0,81 = GFr Factorii care influenţează fermentaţia 1. Drojdia de bere - influenţează viteza şi gradul de fermentare prin: tulpina şi cantitatea folosită prin starea fiziologică a sa (raportul dintre celulele vii şi cele moarte). O cantitate mai mare de drojdie duce la o fermentare mai rapidă, cu un termen scurt. Dacă optima de drojdie la metoda clasică este de 0,5 l/hl de bere, se procedează la multiplicarea biomasei de drojdii cu păstrarea timp mai îndelungat a unei porţiuni mai mari de celule tinere, ce permit acumularea de substanţe de aromă. La doze mai mari, capacitatea de multiplicare se reduce, iar drojdia îmbătrâneşte mai repede după un număr prea mare de refolosiri. Dozele mai mari de drojdie se folosesc la temperatura mustului cu concentraţii mari în extract, la berile de culoare închisă unde prezenţa unor substanţe cu efect stresant, ca melanoidinele, au efect negativ asupra drojdiei. La folosirea cantităţilor mari de drojdie au loc pierderi în substanţă amară, datorită absorbţiei acestora pe peretele celulei de drojdie. 2. Compoziţia mustului - este influenţată de substanţele nutritive, altele decât glucidele existente în must şi care depind de α-aminoacizii existenţi. O cantitate mai mare de α-aminoacizi duce la o viteză de fermentare mare. O cantitate inferioară a conţinutului în α-aminoacizi duce la o scădere foarte mare a vitezei de fermentare, este de 150mg N α-aminic. De asemenea, mustul trebuie să conţină cantităţi suficiente de fosfaţi şi să nu conţină unii ioni metalici, ca: Cu, Mn, Ni, care sunt stresante pentru drojdii. 3. Aerarea mustului - influenţează direct viteza de multiplicare a drojdiei. Este important pentru utilajele cu sistem închis de răcire şi limpezirea se face la rece. 4. Temperatura - influenţează activitatea vitală a drojdiei. În mod normal la fermentarea clasică, influenţa temperaturii de la temperatura de însămânţare la 0ºC, temperatura maximă decurge astfel: la 8,5ºC timp de 9 zile, la 12ºC timp de 110 ore, la 16ºC timp de 50 ore. Cea mai folosită metodă este fermentaţia primară la temperatura maximă de 8,5-9ºC prin asigurarea scăderii treptate a temperaturii pana la 4ºC, în decursul fermentaţiei producându-se o aromă plăcută a berii, imprimându-se berii o capacitate bună de spumare, o plinătate a gustului. La temperatura de 11-12ºC, adică fermentaţie la cald se produce scăderea pH-lui foarte brusc atrăgând după sine o insolubilizare avansată a unor compuşi cu azot din must. Acest lucru imprimă berii o stabilitate coloidală, însuşiri de spumare mai slabe şi o plinătate a gustului mai redusă. 5. Geometria vasului de fermentare - este un factor important. În tancurile înalte (cilindro-conice) are loc o circulaţie naturală a mustului, foarte intensă; se scurtează perioada de fermentare cu 1-2 zile datorită vitezei mai mari de fermentaţie. 6. Transformările suferite de substanţele azotoase - substanţele azotoase sunt complexe şi ele suferă transformări datorate drojdiilor şi din cauza modificării pH-lui mustului. Aceste transformări datorită acţiunii metabolice a drojdiilor se pot grupa în doua categorii: au loc transformări care constau în consumul de substanţe azotoase (α aminoacizii din must) care servesc pentru nutriţia azotată a drojdiilor. Drojdiile dispun de enzime specifice care pot transforma aminoacizii, îi prelucrează şi sunt utilizaţi de celulă. Drojdia consumă diferiţi aminoacizi. Mai puţin de 80% din aminoacizi sunt 95
asimilaţi integral de către drojdii ca atare. Altă cale de utilizare a α-aminoacizilor este mecanismul lui Elerlide, care a stabilit că 15% din consumul de aminoacizi se face prin această cale; pe altă cale se consumă 5% din aminoacizi, cunoscut sub numele de mecanismul Stickland. Metabolizarea aminoacizilor este o sursă importantă de substanţe de aromă pentru bere. În ceea ce priveşte mecanismul Elerlide, el porneşte de la un α- aminoacid şi prin decarboxilare se obţine un α-cetoacid, această reacţie se consideră ca o cheie în metabolizarea drojdiilor, fiind principala sursă de substanţe de aromă, conform reacţiei: α-cetoacid reducere → hidroxiacizi ← → acizi cu un carbon mai puţin decarboxil are / deg ajareoxid aldehide (alcooli, acizi) Mecanismul lui Stickland este următorul: 3R- CH- COOH
Ι
→ acizi graşi + CO2 + NH3
NH2 80% din substanţele de aromă se formează la fermentaţia primară, dar în perioada când fermentaţia este intensă. Celulele de drojdie (cele mature) prin autoliză elimină în mustul fermentat, aminoacizi şi nucleotide. S-au pus în evidenţă substanţele de tip mononucleotide, substanţe cunoscute ca potenţiale de aromă. La fermentaţia secundară, datorită scăderii valorii pH-lui mustului au loc transformări. Are loc insolubilizarea substanţelor azotoase cu moleculă mare (monopeptide), care va contribui la stabilirea naturală a berii. Scăderea cantitativă a substanţelor azotoase se datorează scăderii pH-lui, depinzând de viteza cu care are loc scăderea pH-lui şi determinat de temperatura de fermentaţie. Cu cât temperatura de fermentare este mai mare, cu atât scăderea pH-ului este mai intensă şi are loc o insolubilizare mai mare a substanţelor azotoase. Prin consumul substanţelor azotoase de către drojdii şi datorită insolubilizării substanţelor azotoase, în decursul fermentaţiei conţinutul acestora scade în must cu 250300-320 mg N2/l, rămânând în berea tânără doar 600-650 mg N2/l. 7. Transformările polifenolilor şi a substanţelor amare - la fermentare superioară are loc o reducere a cantităţii acestor substanţe cu 20-30% faţă de conţinutul iniţial din mustul primitiv. Această scădere se datorează insolubilizării acestor substanţe; substanţele care au fost polimerizate cu substanţe azotoase, producând insolubilizarea acestora, permit ieşirea din soluţie a unei porţiuni din polifenoli. Scăderea temperaturii duce la insolubilizarea substanţelor amare. Apar precipitate, care sunt ridicate în spumă de bulele de dioxid de carbon. Au un gust foarte amar. La trecerea către fermentaţia secundară trebuie evitată introducerea acestor precipitate în masa de bere tânără. Drojdiile au o capacitate mai mare sau mai mică de a absorbi pe pereţii celulelor polifenolii, ca urmare a absorbţiei va scădea conţinutul în substanţe amare, iar biomasa de drojdie va avea un gust amar. Modificarea unor indici fizico-chimici ai berii: 1. pH-ul - mustului scade de la 5,2-5,6 până la 4,3-4,6. Scăderea pH-lui se datorează formării de acizi în cursul fermentării. În timpul fermentaţiei prin formarea de dioxid de carbon are loc scăderea pH-lui, care se datorează şi consumului din must de către drojdii a substanţelor tampon (α-aminoacizi, fenoli). Această scădere a pH-lui este influenţată de condiţiile de fermentare. Cu cât temperatura de fermentare este mai mare , cu atât este mai intensă scăderea pH-lui. De asemenea, la o aerare mai intensă, la o agitare şi la o cantitate mai mare de drojdii are loc scăderea pH-lui. 2. rH-ul - capacitatea de oxido - reducere a unei beri este de 22-24-26 mA. Prin consumul oxigenului de către drojdii, prin elaborarea unor substanţe cu caracter 96
reducător, rH-ul scade la 8-12 mA. Astfel vom putea corecta aroma de bere tânără la fermentarea secundară; deci putem proteja berea faţă de efectul nociv al oxigenului. 3. ITT - scade de la 255˝ la 60-70˝ la berea tânără. Are loc modificarea culorii, fiind sesizată mai bine la berile de culoare deschisă. Se deschid la culoare datorită modificărilor mai multor substanţe: polifenolii suferă o modificare ca urmare a scăderii pH-lui. 4. substanţele de aromă - se formează atât în timpul fermentării primare, cât şi în timpul fermentării secundare. Aroma de bere tânără este dată din cauza compuşilor obţinuţi în urma fermentării secundare. Cele mai importante substanţe care contribuie la aroma de bere tânără sunt: alcoolii superiori, aldehidele, acizii organici, esterii, compuşii volatili cu sulf, dicetonele, glicerina. Aceste substanţe, în majoritate volatile, atâta timp cât se găsesc sub pragul de sensibilitate contribuie la gustul şi aroma berii. Când concentraţia creşte, ele influenţează negativ aroma de bere tânără. 5. alcoolii superiori - provin din metabolismul azotat al drojdiilor, trecând prin faza de α-cetoacizi. O mică cantitate se formează din metabolismul glucidelor. Cei mai importanţi alcooli sunt: amilic, izoamilic, amilic normal, izobutanol, alcoolul izopropilic, normal propilic, alcooli proveniţi de la aminoacizii cu aroma: β fenil etanol, tirazolul, triptofenolul. Cantitatea de alcooli superiori variază intre 60-90 mg/l până la 100-150 mg/l. Între aceste limite, alcooli superiori au o acţiune favorabilă. Prin formarea de esteri, se obţine o aroma de fermentare. Peste aceste valori ale alcoolilor superiori, aceştia au o influenţă negativă asupra aromei, având şi o acţiune antispumantă. Formarea alcoolilor este dependentă de intensitatea fermentaţiei: cu cât se foloseşte o temperatură de fermentaţie mai mare se poate forma o cantitate mai mare de alcooli superiori. Prin asocierea fermentaţiei la temperaturi mai mari asigurând presiuni ridicate, se permite menţinerea formarii de alcooli superiori, în limite optime. 6. Esterii - se obţin în mare măsura prin procesul de esterificare, care are loc cu viteză mică. Esterii se formează si pe cale enzimatică: R-CH + R'-CO~S-CoA → R-COO- R' + CoA-SH Esterii sunt reprezentaţi de acetatul de etil, de fenil, lactatul de acetat etil, de acizii graşi superiori. Se găsesc în bere în proporţie de 25-60 mg/l după fermentaţia inferioară. 7. Aldehidele din focarul de fermentare. Se acumulează 1-3 mg aldehidă/l. Cantitatea cea mai mare se formează la începutul fermentării. Acumularea de aldehidă acetică imprimă berii o aromă caracteristică. Pentru fiecare dintre alcoolii sintetizaţi se formează şi o aldehidă corespunzătoare. Aldehida acetică este răspunzătoare pentru aroma de bere tânără. Formarea aldehidelor în cantităţi mari depinde de: temperaturi ridicate, cantităţi mari de drojdii adăugate şi de o aerare intensă. 8. Dicetonele - unul dintre reprezentanţi este diacetilul 2,3 butandiol. Diacetilul se sintetizează din metabolismul glucidelor, cu formare de acizi α- cetolactic. CH3 CH3 Ι Ι CH3-CHO-TPP + CH3-CO-COOH → CH3-CO-C-COOH Ι α ceto lactat dehidrogenaza Ι OH OH are decarboxil → CH3-C-C-CH3 ΙΙ ΙΙ O O diacetil 4% din α-cetolactat dehidrogenaza deviază spre formarea de diacetil cu un efect nedorit asupra berii.
97
Diacetilul dă o aromă de imaturitate fiind considerat indicele de maturare a berii. În decursul maturării, prin reacţii de reducere, diacetatul trece în substanţe cu un prag de sensibilitate mai ridicat sau printr-un proces mai intens de reducere la 2,3 butandiol: CH3-C-C-CH3 reducere → CH3-C-CH-CH3 ΙΙ ΙΙ ΙΙ Ι OO O OH acetona
CH3-C-C-CH3 reducere → CH3-CH-CH-CH3 ΙΙ ΙΙ Ι Ι OO OH OH 2,3 butadiol Formarea drojdiilor se datorează şi modului de infecţie a berii cu Streptococcus lactic sau Pedioccocus. 9. Substanţele volatile cu sulf - rezultă în urma metabolizării substanţelor cu sulf. Drojdiile metabolizează sulful din substanţele cu sulf şi din aminoacizii cu sulf. Datorită acţiunii reducătoare, drojdia poate transforma radical sulful în dioxid de sulf, ce este redus apoi la hidrogen sulfurat, care, la rândul lui, poate să reacţioneze cu substanţele provenite din metabolizarea glucidelor, în special cu aldehida acetică: [SH2] + CH3-CHO
→ CH3-CHS
reducere →
tioacetaldehidă
[SH2] + serină
CH3-CH2-SH etilmercaptan
→ metiomină → CH3-SH
metilmercaptan
Sulfurile apărute din malţ (dimetilsulfoxidul), trece în sulfura de metil care trebuie să-şi reducă cantitatea în decursul fermentaţiei secundare şi maturării. 10. Glicerina – contribuie favorabil la catifelarea gustului. Linurile şi tancurile de fermentare La fermentarea clasică se folosesc linurile de fermentare, iar la fermentarea secundară tancuri de fermentare. 1. Linurile de fermentare pot fi deschise sau închise. Linurile deschise se găsesc în fabricile mai vechi, fiind abandonate din cauza multor dezavantaje. Linurile închise sunt prevăzute cu capace, care au posibilitatea conducerii mai în siguranţă a fermentaţiei. Sunt vase în care stratul de precipitat din spumă este protejat de eventualele oxidări mai intense. De asemenea, permit captarea şi ventilarea dioxidului de carbon rezultat de la fermentarea primară. Se clasifică astfel: a) după materialul din care este construit: - Linuri din beton, care sunt mai ieftine, permiţând diferite capacităţi de construire. Ele trebuie foarte bine protejate, izolate în interior pentru ca mustul şi berea să nu aibă reacţii nefavorabile. - Linurile metalice, sunt confecţionate din tablă de otel, fiind protejată în interior cu un strat e-mailat, care poate fi din răşini sintetice. Sunt foarte sensibile la acţiuni dure. 98
b) după tipul de acoperire: - acoperirea cu amestecuri de smoală, ce conţine butani, parafină, celofani. Acestea se depun pe toată suprafaţa linului. Ca dezavantaj amintim că este foarte costisitoare, apar riscuri de contaminare, nu este rezistenţă mecanică. - Acoperirea cu răşini sintetice este foarte rezistentă la şocuri mecanice, putându-se întinde uniform pe toată suprafaţa. c) linuri din inox, sunt construite din tablă de inox ce este aliat cu 18% crom, 89% nichel, care rezistă la coroziune. Are o suprafaţă foarte lucioasă în interior, se poate igieniza foarte bine. d) Linuri din aluminiu electrolitic de mare puritate, nu este izolat în interior, rezistă la coroziuni, dar linurile trebuie consolidate foarte bine. Creează probleme la igienizare deoarece nu pot fi igienizate cu soluţii alcaline. Linurile smolite sau cele din inox se pot detartra cu o soluţie formată din H2SO4 10%; cele de aluminiu, cu o soluţie de acid azotic 15%. Detartrarea se face deoarece din mustul de bere şi din bere precipită exolaţii şi fosfaţii care se depun pe suprafaţa linurilor formând depozite numite piatră de bere care au aspectul de rumeguş, este aspru. Daca nu se face o igienizare corectă a suprafeţei va fi nevoie sa facem o detartrare. e) linurile cu fund plat au calitatea de a permite evacuarea uşoară a produsului din interior şi a apelor de spălare. Sunt prevăzute cu capac de utilizare inclusă. Are o suprafaţă de schimb de căldura sub forma unei serpentine, care are rolul contactului dintre must şi agentul de răcire. Golirea se face printr-un racord la partea inferioară. Umplerea se face pe la partea superioară cu ajutorul unor conducte mobile prin gura de vizitare. Linul este prevăzut cu un racord pentru evacuarea dioxidului de carbon, cu un termometru pentru controlul temperaturii din lichid, cu un robinet de luat probe. Este izolat termic, fiind dispuse pe unul sau două paliere. Sunt construite în funcţie de capacitatea plămezii, sunt prevăzute cu capace mobile, iar capacitatea este dimensionată cu 15-20% mai mare decât volumul util pentru a asigura spaţiul necesar spumării. 3. tancurile de fermentare sunt vase cilindrice orizontale sau verticale. De regulă acestea sunt închise, putând sa lucreze la presiuni normale sau la suprapresiuni. a) tancurile cilindrice orizontale au fundurile sub formă sferică, prevăzute cu un racord de golire şi umplere situat la partea inferioară. Aceste tancuri sunt aşezate pe un sistem de susţinere din metal prevăzut cu posibilitatea fixării în podea sau în beton. Are o gură de vizitare, un robinet de preluare a probelor, o conductă de evacuare a dioxidului de carbon prevăzută cu un aparat de reglare a presiunii (supapa de siguranţă) care serveşte la fixarea unei limite de presiune la care conducem fermentaţia. Cantitatea de oxid de carbon în surplus se poate degaja şi evacua printr-o conductă în vederea refolosirii acestuia. Tancul este prevăzut şi cu un manometru, care serveşte la determinarea presiunii din tanc. Tancurile pentru fermentarea accelerată sunt prevăzute cu o serpentină interioară de răcire. b) tancurile cilindro-conice verticale, sunt aşezate vertical, au fundul conic, susţinute pe nişte suporţi circulari, amplasaţi în interior, partea cilindrică amplasată în aer liber. Nu necesită construcţii costisitoare, sunt construite din tablă din inox, prevăzute cu sistem de răcire, izolate în exterior, protejate de radiaţiile solare continue. c) Vasul are o construcţie foarte simplă, racordul de la partea inferioară pe unde se face umplerea cu must şi cultură de drojdie, iar puritatea drojdiei se face tot aici. Pe aici, se evacuează soluţiile de spălare, apele de spălare şi tot pe aici se goleşte şi berea tânără. Este prevăzut la partea superioară cu un capac de spălare, cu racord pentru spălare interioară. De asemenea, este prevăzut cu un aparat de evacuare a dioxidului de carbon, cu manometre, cu un dispozitiv de siguranţă pentru vid. Poate avea răcire proprie, şi atunci este prevăzut cu fascicole de răcire pe partea cilindrică, are pe fund un sistem radial de răcire amplasat pe partea conică, folosit pentru forţarea depunerilor de drojdie. 99
d) Tancul cilindro-conic cu răcire exterioară. Mustul se preia de la partea inferioară a tancului după odihnă şi o prealabilă răcire se reintroduce în tanc printr-o conductă până la nivelul maxim al mustului din tanc. Această răcire influenţează foarte mult convecţia din tanc. Mustul devine mai dens pe lateral de sus în jos, iar în centru are tendinţa de a circula de jos în sus. Are proprietatea şi posibilitatea de a se igieniza foarte bine. Fermentaţia are loc mai rapid şi timpul de fermentare scade cu 1-2 zile. Permite o foarte bună separare a drojdiei în partea fermentată, cu formarea unei mase de drojdii compacte. Ca dezavantaje în exploatare amintim: - Dimensiuni mari; - Tancurile sunt prevăzute cu supape de vid; - Pot apărea dificultăţi la evacuarea lichidului şi la spălare; - Sistemul de răcire trebuie asigurat fiindcă temperatura scăzută este principalul factor de la conducerea fermentaţiei. Pentru menţinerea temperaturii în anumite limite, pentru a scădea temperatura mustului la fermentare, la valori care să permită separarea drojdiilor este necesară această răcire. S-a stabilit ca prin fermentarea unui kilogram de glucoză se elimina 178 Kcal. Răcirea diferitelor vase de răcire se face folosind ca agent de răcire apa glacială, agenţi frigorifici (etilen glicol, soluţie de saramură şi detenta de NH3). Este preferabil folosirea apei de răcire pentru ca în cazul unei fisuri să nu se contamineze berea cu soluţie de CaCl2 . Conducerea fermentatei primare. Însămânţarea mustului cu drojdie Cantitatea de drojdie adăugată trebuie să asigure 12-15mil celule /ml must. Pentru fermentare mustului cu densitate obişnuită şi culoare deschisă folosim 0,5 litri cremă de drojdie la hl must, suspensia de drojdie trebuie să reprezinte 85%, iar densitatea cremei trebuie sa fie de 1,037. Drojdia adăugată trebuie să asigure o pornire a fermentaţiei întregii mase după 12-16 ore la o temperatură de 5-6ºC. În anumite situaţii cantitatea de drojdie trebuie să fie mai mare (în cazul musturilor cu densitate mai mare) în mediu respectiv avem nevoie de un număr mai mare de celule. De asemenea, în cazurile musturilor infectate, la fermentarea musturilor obţinute din malţ brun, destinate berilor brune. Se folosesc drojdii pentru începerea fermentaţiei, care au un procent mai ridicat de celule vii în raport cu cele moarte. Introducerea drojdiei se poate face în conductele de must, care este transportată în vasul de fermentare sau într-un lin de evacuare. Însămânţarea se face cu ajutorul pompelor dozatoare în conducta de must. Însămânţarea se face fie cu ajutorul unei perii de însămânţare care este un utilaj format din tablă de cupru sau inox. Este susţinut pe un suport de role, prevăzut cu capac, cu o fantă de racordare a unui furtun şi cu două racorduri pentru introducerea de aer steril. În această fază se face o suspensie din cultura de drojdie şi mustul primitiv într-un raport de 1:12, se deschide racordul de intrare a aerului la partea inferioară şi se barbotează amestecul; apoi se închide racordul 1 şi se deschide racordul 2; cu ajutorul presiunii de aer steril, suspensia de drojdie se introduce în vasul de fermentare. Se folosesc două feluri de fermentaţie: a) varianta fermentării cu folosirea linurilor de cupajare: constă în aceea că pe o parte din şarja de must se introduce linul de cupajare, care este asemănător cu linul de la fermentare primară, dar lipsit de răcire proprie. În acest lin, mustul însămânţat cu drojdie este lăsat 12-16 ore în care, drojdia introdusă în mustul primitiv se acomodează la condiţiile de fermentare; drojdia asimilează substanţele necesare şi cu ajutorul oxigenului se multiplică; după primele 12-16 ore apar primele semne de fermentare sub forma unei spume albe, mai întâi pe pereţii linului şi apoi sub formă de inele de spumă. În acest interval are loc o depunere a unei părţi din trubul la rece, o sedimentare a secţiunii vâscoase, dar şi a celulelor de drojdie vârstnice şi moarte. După acest interval, 100
prin decantare, mustul de fermentare se transvazează în linul de fermentare propriuzisă. b) Varianta fermentării fără linuri de cupajare cuprinde două moduri: - Fermentarea fără împrospătarea mustului, constă în introducerea mustului şi culturii de drojdie concomitent şi conduce fermentaţia primară după un anumit regim; - Fermentarea cu împrospătarea mustului, constă în următoarea tehnică: se foloseşte un lin de fermentare care se umple cu must însămânţat cu drojdie, iar după 24 ore, drojdia începe să se înmulţească şi chiar porneşte fermentaţia, conţinutul acestui lin se împarte în două sau trei şi se pune în două sau trei linuri de fermentaţie primară, peste care se adaugă must primitiv cu aceeaşi temperatură. Operaţia se numeşte operaţie de tăiere. Se lasă 12-16-20 ore şi se poate proceda la o nouă taiere cu completare la volumul lichidului folosind must proaspăt. Avantaje: - prin adăugarea de must proaspăt se va menţine drojdia în stare activă mai mult timp. Dezavantaje: - mustul proaspăt are oxigen care poate ajunge în contact cu mustul încetinind fermentarea, drojdia rezultată va avea o capacitate de multiplicare mai redusă, iar berea obţinută va fi mai sensibilă la oxigen. Există două metode de conducere a fermentaţiei: a) fermentaţia la rece se caracterizează printr-o temperatură scăzută de însămânţare, care este de 5-6ºC şi o temperatură maximă de fermentare de 7-9ºC. b) fermentaţia la cald se caracterizează printr-o temperatură de însămânţare de 7-8ºC, iar temperatura de fermentare de maxim 10-12ºC. Fermentaţia la rece este o metodă cu un timp mai lung de fermentare (8-9 zile), folosind temperaturi mai mici la însămânţare. Se obţine o viteză de fermentare mai scăzută (moderată): scăderea pH-ului se face treptat obţinându-se o bere cu o foarte bună plinătate a gustului, fiind cu o bună spumare, dar cu o stabilitate moderată. Este metoda cea mai utilizată. Fermentarea la cald se caracterizează prin aceea că se desfăşoară cu viteza mai mare, se realizează în intervale mai scurte, pH-ul scade destul de rapid, rezultând precipitarea substanţelor cu molecule mai consistente. Datorită influenţei pH-ului asupra compoziţiei viitoarei beri, aceasta are un gust mai puţin bun, cu însuşiri mai slabe de spumare, dar are o stabilitate coloidală foarte bună. Se foloseşte acestă metodă pentru obţinerea de beri bune, fără alcool , speciale, iar mustul folosit la fermentare trebuie să fie cât mai concentrat. Se folosesc spaţii mai mici de fermentare, factorul importat pe care îl putem modela este temperatura. De aceea, conducerea propriu-zisă a fermentaţiei trebuie să se urmărească zilnic; evoluţia temperaturii se notează în grafică şi tabele. Temperatura se notează în foaia de observaţie şi se compară cu valoare descrisă. De asemenea, în fişele de observaţie se controlează şi extractele mustului (care se face cu zaharometrul), folosind o probă de must preluată din mustul de fermentare, valoarea sa prezintă extractul aparent. În faza fermentării primare, întreg procesul se conduce reglând temperatura mustului prin măsurarea valorii acestuia, dar şi extractului aparent. De asemenea, se urmăreşte spectrul mustului în fermentaţie. După aspectul mustului în fermentaţie, timpii optimi pot fi delimitaţi în patru faze şi anume: 1. Faza iniţială, care durează 20-24 ore de la însămânţare, depinzând de caracterul de nutriţie al drojdiei şi posibilitatea acestuia de multiplicare. Deci, drojdia consumă substanţe scăzând extractul relativ, temperatura mediului creşte uşor cu 0,5ºC/20-24 h, iar pH-ul scade cu 0,25-0,35 unităţi. La finele acestei faze apar pe suprafaţa mustului semne specifice fermentaţiei: margini de spumă la contactul mustului cu linul şi unele inele de spumă. 101
2. Faza buclelor joase derivă de la faptul că prin intensificarea fermentaţiei va creşte cantitatea de spumă formată, aceasta va acoperi toată suprafaţa lichidului. La început este albă, după care se colorează uşor în gălbui din cauza precipitatelor de proteine, taninurilor şi de substanţe amare, pe care bulele de dioxid de carbon le ridică la suprafaţă. Faza durează două zile, are loc intensificare fermentaţiei, creşte consumul de extract cu 0,5-1% /zi, iar pH-ul scade la 4,9-4,7. 3. Faza buclelor înalte spumarea creşte formându-se straturi înalte de spumă de 25-30cm fiind foarte vălurită. Spuma la început este mai slab colorată, se acoperă cu mustul mai închis la culoare. Se caracterizează printr-o perioadă de fermentare foarte intensă, cantitatea de extract scade cu 2-2,5%/zi, durata este de 2-3 zile, iar temperatura mediului este mai ridicată. De asemenea pH-ul scade de la 4,7-4,9 la 4,4-4,6. Se degajă cea mai mare cantitate de dioxid de carbon şi de căldură, de aceea este necesară o răcire mai intensă cu 0,5-10ºC/zi, care scade înspre finalul acestei faze. În a doua zi de fermentare valoarea cantităţii de căldură înregistrată este de 40-50% faţă de prima zi, producându-se şi flocularea drojdiilor. Spre sfârşitul fazei fermentaţia începe să se tempereze, să se elimine şi stratul de spumă. 4. Faza finala a fermentaţiei finale, care durează 2-3 zile şi se caracterizează printr-o scădere treptată până la dispariţia startului de spumă. În ultima zi, scade extractul cu 0,2-0,4% în 24 ore. Această liniştire a fermentaţiei primare este datorată scăderii continue a extractului care a fermentat şi scăderii deliberate a temperaturii în intensificarea răcirii mustului fermentat. Se obţine în urma fermentării primare, bere tânără care atinge temperatura de 3,5-4,5ºC, temperatură cu care aceasta se trimite la fermentarea secundară. Ritmul de scădere a temperaturii este important, va decide numărul de celule de drojdie ce rămân în suspensia de bere tânără şi care vor produce fermentarea secundară. O răcire bruscă poate determina un şoc care conduce la sedimentarea acestor celule de drojdie. Prin fermentarea primară trebuie să se atingă un grad de fermentare a berii tinere cu circa 10-15% mai mult decât gradul de fermentare a mustului fermentat. Acesta lucru va însemna: la berea blondă un grad de fermentare a berii tinere de 70-73%, adică un grad cu cel puţin 10% mai mult faţă de gradul final al fermentaţiei. La un grad de fermentare în berea tânără de 58-60% faţă de gradul final de fermentare pentru mustul de cultură între 70-72% când exprimăm gradul de fermentare în grad de aparente. Putem reprezenta grafic procesul de fermentare primară prin diagrame de fermentare, în care se reprezintă evoluţia extractului sau a densităţii mustului şi evoluţia temperaturii. Dacă se foloseşte aceeaşi scară pentru aceleaşi valori, se obţine în maxim 9 zile de fermentare, curba de evoluţie. La sfârşitul fermentaţiei rămâne o peliculă foarte amară, ceea ce impune corectarea spumei cu ajutorul unor spumanţi de la suprafaţa lichidului. Trecerea berii tinere la fermentarea secundară şi recuperarea drojdiei Berea tânără rezultată care conţine 1,3-1,4% extract şi o temperatură de 3,54,5ºC se transvazează în tancul de fermentare secundară. Trecerea trebuie să se facă cât mai liniştit pentru a nu se amesteca straturile de precipitat din berea tânără şi pentru a nu se îngloba o cantitate prea mare de oxigen în acesta. Umplerea tancurilor se face pe la partea inferioară a acestora pentru a evita spumarea. După trecerea berii tinere la fermentarea secundară, în linul de fermentare primară rămâne un depozit de drojdie care este realizat de fermentaţia primară. Recoltarea biomasei de drojdie din linul de fermentare primară Drojdia de fermentare se multiplică şi dă o cantitate de biomasă de 3-4 ori mai mare decât cea folosită la însămânţare. Cea mai mare parte din aceasta se depune formând depozitul de pe fundul vasului. Daca s-ar secţiona acest depozit, se disting 3 straturi diferite de drojdie, care au culori diferite, purităţi şi stări fiziologice deosebite ale celulelor de drojdie. 102
1. stratul inferior este de culoare închisă, conţine cantităţi mari de precipitat care provin din trubul la rece precum şi precipitate din fermentaţia primară, conţine un procent mai ridicat de celule moarte şi bătrâne. 2. stratul de mijloc are o culoare mai deschisă, proporţia de drojdie din acest strat este aceea care realizează fermentaţia, este cea mai activă, fiind formată din celule motoare. Din acest strat se recoltează drojdii pentru o nouă însămânţare. 3. stratul superior este mai redus, exista cantităţi mici de precipitat, rezultat din berea tânără fiind format din celule mici şi tinere de drojdii. Recoltarea drojdiei este dificil a se efectua când linurile au fundul plat sau sunt orizontale. Drojdiile se antrenează cu apă potabilă rece şi se transportă în vane pentru condiţionarea drojdiilor. Este mult mai uşor de separat pe calităţi drojdiile din tancurile cilindro-conice. Drojdia recoltată poate fi, după puritate refolosită pentru fermentarea mustului. Numărul de refolosiri, numit în fabricaţie generaţii, este de 12-18-20 ori. În realitate este de 8-10 ori, depinzând de însuşirile tulpinii de drojdie folosită, de condiţiile de multiplicare caracteristice şi de fermentare. După fiecare recoltare, o probă din această drojdie trebuie examinată în laborator sub aspectul principalelor ei însuşiri: • conţinutul de celule moarte; • conţinutul de bacterii, care pot fi introduse la însămânţare; • capacitatea de floculare; • caracteristicile aromei berii. Operaţiile succesive ale purificării drojdiilor constau în: biomasa de drojdie recoltată se spală, eliminându-se astfel cantitatea cea mai mare din precipitatele înglobate în masa de drojdie. În spaţii speciale sunt amplasate site vibratoare, suspendate pe nişte arcuri şi antrenate în mişcarea oscilantă. Biomasa de drojdie cade pe sita vibratoare, aceasta va produce o dispersie a flacoanelor şi retine pe suprafaţa ei precipitatele mai mari de biomasă care se depun. De aici biomasa este trecută în vanele de drojdie unde se spală cu apa glacială (4ºC), amestecăm biomasa de drojdie cu apa, celulele de drojdie se amestecă rapid cu apa, iar apa de spălare se îndepărtează uşor; operaţia se repetă de mai multe ori până când apa de spălare nu mai spumează. Este indicat ca apa de spălare să aibă densitate medie. Păstrarea biomasei de drojdii spălate şi purificate se face în diferite condiţii. Dacă constatăm prezenţa în biomasa de drojdie a unei influenţe străine, este recomandat o dezinfectare a drojdiei, care se realizează prin spălarea drojdiei cu o soluţie acida slabă, la un pH de 2,6-2,8 timp de 40 minute până la 2 ore, după care soluţia acidă se îndepărtează şi drojdia se spală încă o oră. Prin scăderea pH-ului sub valoarea 3, se disting celulele de bacterii prezente în biomasa de drojdii. De asemenea, sunt stabilite celulele vârstnice, slabe rezultând o creştere procentuală a celulelor moarte necesitând folosirea unei cantităţi mai mari de biomasă la însămânţare. Atât spălarea cât şi păstrarea drojdiei pentru scurt timp se face în încăperi la 4ºC, menţinând biomasa de drojdie în apă. Pentru o durată mai lungă se face fie sub bere tânără sau de must, iar temperatura de păstrare este de 2ºC. Pentru păstrarea mai îndelungată, pentru transportul drojdiei de la o fabrică la alta se recomandă presarea biomasei până la o consistenţă solidă, ambalarea acesteia se face în folie de plastic şi se păstrează la 0ºC. Fermentarea secundară Berea tânără are un gust dezechilibrat, amar, specific de bere tânără, este puţin agreabil din cauza prezenţei celulelor de drojdie în suspensie, dar mai ales datorate aromei specifice care este pragul de sensibilitate. De aceea, berea tânără este supusă unei fermentaţii secundare şi la o maturare, care să-i corecteze gustul şi aroma. Berea trebuie să fie bună, să fie limpede fiindcă aceasta influenţează completarea ei la filtrare, realizând o saturare a berii în bioxidul de carbon, fiindcă o bere tânără conţine o 103
cantitate insuficientă de dioxid de carbon. Cu cât se doreşte un produs cu o aroma mai fină şi o stabilitate mai bună, se realizează fermentarea secundară, şi o maturare de lungă durată cuprinsă între 30-70 zile. Fermentaţia alcoolică în comparaţie cu cantitatea de zaharuri fermentescibile formate în fermentaţia primară, cantitatea este mai mică, extractul este de 1,2-1,6%. Se asigură o saturaţie a berii în dioxid de carbon, se corectează aroma produsului. De asemenea, fermentaţia secundară se conduce prin reglarea temperaturii, prin reglarea acesteia în prima săptămână astfel încât berea tânără să fermenteze, după care se scade treptat temperatura, micşorându-se mult viteza de fermentare, drojdia se menţine în suspensie în bere. Astfel se realizează o limpezire a berii şi o corectare a aromei, conţinutul în extract fermentescibil scade cu scăderea temperaturii şi creşterea duratei de depozitare. Putem atinge un grad de fermentare mai apropiat sau mai îndepărtat: la berile blonde obţinute din musturi cu un grad de fermentaţie de 78-82%, gradul de fermentare poate fi cu 3-4% mai mult. Prin fermentarea mustului cu zahăr fermentescibil se va ameliora gustul de dulce cu gustul de amar. Prin fermentarea de zaharuri fermentescibile se pune în libertate o cantitate de dioxid de carbon care va satura berea, lucru care depinde de compoziţia berii tinere. Pornirea fermentaţiei secundare se poate face încet şi se datorează: - insuficienţei de glucide fermentescibile - berea tânără conţine o cantitate normală de glucide fermentescibile, dar cantitatea de celule de drojdie este prea mică. Putem corecta cantitatea de glucide şi numărul de celule de drojdie prin folosirea adaosului de creste, care măresc gradul de fermentare pana la 11%, însemnând că aduce zahăr suficient, iar numărul de celule de drojdie va fi şi el suficient. Atunci când se doreşte un grad de fermentare ridicat, aceasta creştere se poate obţine prin folosirea la fermentare a drojdiilor pulverulente, pentru că ele se menţin în suspensie mai mult în bere, permiţând atingerea unui grad de fermentare ridicat. Dacă conţinutul în extract fermentescibil şi de drojdii este prea mare pot apărea defecte la fermentaţie, după care se linişteşte înainte de a fi fermentat tot extractul fermentescibil. - Saturarea naturală cu dioxid de carbon - berea este singura băutură naturală saturată cu dioxid de carbon. Dioxidul de carbon are consecinţe favorabile fiind principalul factor care decide spumarea, este componentul care contribuie la reţetele de fabricaţie, la prospeţime, la gustul berii, el dă un gust răcoros berii. Dioxidul de carbon este un component al gustului, aromei berii, care poate masca unele defecte ale berii. În bere se găseşte dizolvat dioxidul de carbon ca şi gaz, iar cantitatea de dioxid de carbon depinde de temperatura berii, cantitatea acestuia creşte cu creşterea presiunii din recipientul în care se află berea. Acidul carbonic se disociază în cea mai mare parte, ionii de hidrogen contribuie la scăderea pH-ului şi la un gust uşor înţepător, acrişor. O mică parte din dioxidul de carbon se găseşte legat de anumiţi compuşi organici prin legături nestabile. De asemenea, dioxidul de carbon este legat şi sub forma de esteri contribuind la aroma berii. Conţinutul de dioxid de carbon acumulat depinde de intensitatea fermentaţiei, de presiune şi de temperatura care se conduce sub presiune. Valoarea presiunii trebuie aleasă în corelaţie cu temperatura permiţând o acumulare în berea matură a unei cantităţi de dioxid de carbon de circa 0,4 g/100ml bere destinată ambalării la sticlă şi circa 0,75 g/100ml bere destinată ambalării la butoaie. S-a constatat că pentru creşterea temperaturii cu 1ºC se realizează o saturare cu 0,01 g, în timp ce o creştere cu 0,1 a presiunii duce la o creştere de 0,03g/100ml bere în dioxidul de carbon. 5. Fermentarea secundară 104
5.1 Generalităţi În timpul fermentării secundare au loc o serie de transformări între care se menţionează: • continuarea fermentării extractului; • impregnarea berii cu CO2; • limpezirea şi maturarea berii. În berea tânără ce trece la maturare trebuie să mai existe în jur de 1% extract fermentescibil, din fermentarea căruia va rezulta CO2 necesar impregnării berii. În condiţii normale, după 12 ore de la umplerea tancului apar primele semne ale declanşării fermentării secundare care se caracterizează prin scăderea extractului berii tinere. Acest extract depind de temperatura de fermentare şi de cantitatea de drojdie existentă în berea tânără. În cazul în care berea tânără trece în tanc cu puţin extract fermentescibil şi puţine celule de drojdie, fermentarea se declanşează greu, iar dioxidul de carbon rezultat nu va fi suficient pentru atingerea presiunii de 0,7 bar pe tanc. În această situaţie este nevoie de intervenţia berarului, care va introduce în tanc bere din faza de creşterii înalte în proporţie de 10%. Un alt fenomen care se produce în timpul fermentaţiei secundare este saturarea berii cu CO2. După fermentarea primară berea conţine 0,2% CO2 îmbunătăţeşte gustul berii, formează spuma, împiedică dezvoltarea microorganismelor străine, asigurând conservabilitate ei. Saturarea berii cu CO2 este influenţată de temperatura, presiunea din tanc şi durata fermentaţiei. În timpul fermentaţiei secundare se produce şi o limpezire a berii, fenomen ce este influenţat de caracterul drojdiei, forma tancului, temperatura şi durata fermentaţiei. Limpezirea berii are loc ca urmare a depunerii drojdiei şi a particulelor de proteine coagulate la rece. Cu cât temperatura este mai mică şi durata fermentaţiei mai mare cu atât limpezirea berii se face mai bine. În tancurile de fermentare orizontale berea se limpezeşte mai bine şi mai repede decât în cele verticale, ca urmare a înălţimii mai mici pe care celulele de drojdie şi particulele de proteine trebuie să le parcurgă. În perioada fermentaţiei secundare berea îşi finisează gustul şi aroma, ca urmare a alcoolilor superiori şi este impregnată cu dioxidul de carbon format. 8.2. Conducerea practică a fermentaţiei secundare După igienizare se face proba de verificare a existenţei tancului cu aer la presiunea de 0,3-0,4 bar. Această presiune se menţine în tot timpul umplerii tancului pentru a evita spumarea excesivă a berii şi umplerea incompletă a tancului. Un tanc se consideră umplut normal atunci când rămâne un spaţiu de spumare de 10% din capacitatea sa totală. Umplerea incompletă a tancului nu este de dorit, ea ducând pe de-o parte la scăderea capacităţii utile a acestuia, iar pe de altă parte CO2 rezultat din fermentarea extractului de 110 va fi suficient pentru creşterea presiunii la valoarea de 0,6-0,7 bar. Tancul plin se lasă să fermenteze 12-18 ore la presiunea atmosferică, după care se închide şi se lasă să fermenteze în atmosfera aparatului la presiunea de 0,6-0,7 bar. Presiunea de 0,6-0,7 bar se atinge în mod normal la max. 3 zile. În cazul când acest lucru nu se realizează se recurge la introducerea de 10%(bere din fermentatorul are extractul de 8°Bllg). Temperatura de 4°C, cât are berea la introducerea în tanc se menţine 2-3 zile pentru pornirea fermentaţiei, apoi se coboară la temperatura de 1-2°C. La această temperatură berea va rămâne până când este trimisă la filtrarea finală. Reglarea temperaturii se face prin recircularea agentului de răcire şi montarea 105
exterioară a tancului. Durata procesului de fermentare secundară este de 15-16 zile. Pe perioada maturării berii se urmăreşte periodic prin analize de laborator modul de scădere a extractului, temperatura şi presiunea pe tanc. Limpezirea naturală a berii Limpezirea se datorează depunerii de precipitat realizat în timpul fermentării secundare, a celulelor de drojdii care au realizat transformările din aceasta fază. Acest lucru duce la ridicarea limpidităţii berii cu consecinţe importante asupra filtrării şi implicit asupra limpezirii naturale a berii şi printr-o îmbunătăţire a gustului berii prin dispariţia de rugozitate pe care o dau precipitatele şi celulele de drojdie, de dispariţie a gustului de drojdie, o îmbunătăţire a stabilităţii coloidale a berii, iar prin autolimpezire se îmbunătăţesc însuşirile de spumare a berii. Gradul de limpiditate realizat depinde de: • caracterul suspensiei, dimensionarea particulei, structura lor; cu cât particulele sunt în suspensie, deplasarea lor este mai completă şi rapidă; • temperatura la care se conduce fermentaţia şi depozitarea. Este indicată conducerea fermentării secundare la o temperatură de 2-3ºC în vederea realizării unei fermentări mai intense şi de asigurare a depozitării practice a trubului la rece în proporţie cât mai mare. În faza a doua a fermentaţiei secundare şi la maturare temperatura scade până la valoare uşor negativă pentru insolubilizarea unor compuşi cu temperaturi de insolubilizare scăzute - compuşi responsabili de tulburările la rece - care este un defect. Formarea de precipitate cu particule ce au dimensiuni mai mari se vor face înaintea depunerii celulelor de drojdii, ţinând cont de geometria tancului de fermentare. La tancurile clasice, care sunt aşezate orizontal, este indicat ca stratul de drojdie sa aibă o lungime de 2,5-5 m; limpezirea se face mai bine cu cât stratul de bere este mai mic. În tancurile cilindro-conice, cu înălţime medie, caracterizate printr-o buna convecţie, limpezirea se face superficial. Limpezirea este cu atât mai bună cu cât durata de fermentare secundară şi de maturare este mai lungă. Prin limpezirea naturală a berii, din ea se alimentează o serie de substanţe: substanţe cu azot (conţin mai puţin cu 10% decât cele din berea tânără), substanţe polifenolice 10-12%, substanţe amare 2-12%. În vederea intensificării limpezirii berii se pot utiliza adaptori de produse care să ajute creşterea particulelor de trub. Maturarea berii duce la intensificare gustului şi a aromei berii. Prin maturarea berii vom înţelege berea cu gust şi aroma la care nu vom distinge note individuale de gust şi aromă. Aceasta se datorează unor transformări fizice, chimice şi biochimice. Transformările fizice Depunerea drojdiilor de natură chimică, precipitarea celulelor de drojdie, a modificării gradului de suspensie, a substanţelor componente ale berii prin atingerea unui grad de dispersie, a substanţelor coloidale ce asigură gustul catifelat specific. Transformările chimice şi biochimice Dispariţia substanţelor formate la fermentarea drojdiei care dau gust şi aromă de bere tânără, formarea de substanţe de aromă cu efect favorabil al aromei de bere matură. De asemenea scade concentraţia în compuşi volatili cu sulf, formaţi la multiplicarea drojdiei în timpul de fermentaţie primară şi care la fermentaţia secundară şi maturare sunt antrenaţi de dioxidul de carbon, care se degajă şi se elimină din bere. Conţinutul în aldehide scade. La fermentarea secundară trebuie să aibă loc reducerea conţinutului de dicetone de la concentraţii de 0,3 – 0,4 - 2 mg/l de bere, mult deasupra pragului de sensibilitate în prezenţa drojdiei şi într-un mediu intens reducător, 106
se evită dizolvarea de oxigen în bere. Conţinutul de tirazol (alcool superior cu un gust intens amar) scade. Se formează noi cantităţi de substanţe volatile: esteri, care procentual cresc, se formează prin reesterificări neenzimatice în timpul maturării, favorizând aroma plăcută a berii. Creşte cantitatea de alcooli superiori cu efecte asupra aromei de fermentare. Conducerea fermentării secundare Fermentarea secundară se realizează de regulă în tancuri orizontale din inox prevăzute cu dispozitive de siguranţă. Trecerea berii tinere de la fermentarea primară în tancurile orizontale se face cu ajutorul unor pompe fără a se intra în contact cu oxigenul. Tancurile orizontale se găsesc amplasate în încăperi speciale, care să asigure o temperatură de 2ºC. Dacă la fermentarea secundară folosim tancuri din beton, acestea sunt prevăzute în interior cu dispozitive de răcire. Trecerea berii tinere de la fermentaţia primară la cea secundară se poate face şi prin curgere liberă sau prin transportul cu pompa care să evite aerarea. Conductele sunt în permanenţă umplute cu apă în vederea evitării aerării şi spumării. Racordul de umplere a tancurilor sunt amplasate la partea de jos pentru ca umplerea să se realizeze liniştit şi pentru a se evita o spumare intensă. Vom menţine o suprapresiune de dioxid de carbon pentru a evita spumarea şi aerarea. După introducerea berii tinere în tanc se lasă 24 ore pentru eliminarea de diacetil, a substanţelor volatile, după care tancul se va regla la presiunea de 0,5-0,6 atmosfere în funcţie de metoda de fermentare adoptată şi temperatura la care se conduce maturarea. Trebuie să se asigure un grad de saturare a berii mature de 0,4 grame dioxid de carbon/100 ml la berea ambalată în butoaie şi de 0,45% pentru berea ambalată în sticle. Parametrii urmăriţi din timpul fermentaţiei secundare şi a maturării berii sunt: temperatura berii, extractul aparent al berii, procentul de alcool al berii. Aceşti parametrii se înscriu într-o fişă ce se ataşează pe fiecare tanc în parte. Controlul se efectuează de 2-3 ori în prima săptămână, apoi o data pe săptămâna, după trei săptămâni se face prima degustare urmărindu-se: gradul de limpiditate, de saturare în dioxid de carbon, plinătatea, gustul şi aroma berii. Durata fermentării depinde de tipul de bere şi de sortimentul pe care dorim să-l fabricăm. Poate fi mai lung cu cât berea trebuie să atingă un grad mai mare de saturare în dioxid de carbon. Timpul de fermentare şi maturare poate fi mai lung în cazul când dorim să fabricăm beri speciale, care se pasteurizează. Berea blondă necesită un timp mai lung de fermentare şi maturare decât berea brună. Timpul de fermentare şi maturare depinde de concentraţia mustului din care a provenit berea; astfel dacă avem un must cu o concentraţie în extract mai mică, avem nevoie de un timp mai lung pentru definitivarea berii. Trecerea berii mature la filtrare după efectuarea analizelor de laborator şi cele senzoriale, se constată că şarja de bere a atins parametrii tipului de bere matură, aceasta poate fi dată în consum după un tratament adecvat de finisare şi ambalare. Se recomandă să se dea în consum berea provenită din acelaşi sortiment, din 2 sau 3 tancuri, acolo unde există, după o prealabilă cupajare în vederea uniformizării şi menţinerea calităţii berii. Această cupajare se realizează între beri din mai multe tancuri, cupajarea realizându-se cu ajutorul unor lanterne de cupajare. Lanterna este un aparat la care sunt conectate mai multe tancuri prin intermediul unor conducte. Există pe fiecare conductă câte un felinar de control, care se conectează la lanterna de cupajare. Felinarul de control va indica limpiditatea şi culoarea berii. Se poate realiza cupajarea după ce se stabileşte proporţia ce se amestecă din fiecare tanc. Berea cupajată se va filtra, după care se stabileşte calitatea lotului care va fi constantă. Trecerea berii mature la filtrare trebuie să se facă sub presiune din tancul de unde pleacă berea, astfel încât să nu se micşoreze gradul de saturare al berii în dioxid de carbon. Această trecere se face cu evitarea aerării şi spumării, din această cauză 107
conducta va fi umplută în prealabil cu apă. Tragerea berii mature de pe drojdie se va face liniştit pentru a se evita deranjarea sedimentului format în cursul depozitării berii şi se va evita spumarea. Golirea tancului se va face în acelaşi schimb (zi). Depozitul rămas după tragerea berii mature, se colectează separat. Deoarece rămâne o cantitate importantă de bere, aceasta se tratează în vederea recuperării. În fabricile vechi, recuperarea se face prin presarea sedimentului, după care berea recuperată se supune pasteurizării şi cupajării cu o bere matură. Astăzi procesul folosit este ultrafiltrarea, iar metodele sunt multiple deoarece berea rezultată este o bere obţinută în condiţii aseptice şi se poate cupaja fără probleme. Alte metode de fermentare accelerată Nather a făcut modificări la tancurile de limpezire a mustului prin instalarea unor porţiuni care permit intensificarea limpezirii. După 1964 au apărut procedee de accelerare a fermentaţiei. S-a constat că berile obţinute printr-o fermentare la temperaturi mai înalte, prezintă de regulă, o aromă şi un gust particular prin faptul că se stimulează formarea de produşi secundari de fermentaţie ce imprimă o aromă particulară. Procedeul pare neeconomic, dar prin asocierea fermentaţiei la temperaturi mai ridicate de 12-20ºC, cu fermentarea sub presiune, în comparaţie cu procedeul clasic, se obţine o încorporare accelerată a dioxidului de carbon, o creştere a presiunii în tancul de fermentare primară şi se inhibă formarea în cantităţi mari a substanţelor volatile, care ulterior se pierd. Apoi, s-a constatat că, conducerea fermentaţiei la presiuni moderate este mai indicată, iar la finalul fermentaţiei primare se va realiza o presiune moderată. Prin conducerea fermentaţiei la presiuni ridicate, se frânează formarea produşilor de aromă şi se poate stoca în anumite proporţii şi fermentaţia. Wellhoener a elaborat mult din primele procedee de fermentare care au durat doar 14 zile. S-a stabilit că pentru realizarea unei beri de calitate, mustul trebuie să fie limpede. Cantitatea de cremă de drojdie trebuie să fie cât mai mare în cazul unei fermentări clasice, adică de 0,8-l l cremă drojdie/hl must. Se va folosi o drojdie care trebuie să respecte: - adaptarea la o viteză accelerată de fermentare; - să fie specială, pură; - să suporte bine presiunea creată de dioxidul de carbon eliminat şi încorporat din timpul fermentării; - să floculeze bine. Se poate folosi şi drojdia de la fermentaţia clasică de puritate tehnologică cunoscută, cu bune calităţi de floculare, care să se adopte la condiţiile de fermentare accelerată. Numărul de folosinţă a acestor creme de drojdii este mai redus decât în cazul folosirii pentru fermentaţia clasică. Fermentaţia accelerată se poate folosi pentru fermentaţia primară, secundară şi la maturare; de multe ori, ultimele două se pot desfăşura în acelaşi utilaj, iar timpul de obţinere a berii este de 13-14 zile. Procedeul Wellhoener recomandă pornirea fermentaţiei cu amorsarea mustului, urmată de o însămânţare la 10-11ºC într-o proporţie de 0,8-1 l cremă drojdie/ hl must, după 12-18 ore. Această amorsare se face în linuri de amorsare, iar mustul fermentat va fi transvazat în tancul de fermentaţie primară (presiune). Acesta se umple în proporţie de 65-70% din capacitatea lui. Se realizează o presiune de 0,3-0,5 atmosfere, iar fermentaţia se intensifică cu producerea de căldură, care face ca temperatura mustului să crească la 17-18ºC. În aceste condiţii de presiune moderată şi temperatură ridicată, se produce fermentarea mustului în proporţie de 64-66%. La acest grad de fermentare se reglează presiunea până la 2 atmosfere, continuându-se fermentaţia până când temperatura mustului înregistrează 20ºC. Fermentaţia la presiuni ridicate şi temperatura de 20ºC se continuă până când gradul de fermentare aparent al mustului ajunge cu 1-2% 108
sub gradul final de fermentare al acestui must. Fermentaţia la cald durează 8 zile după care se scade temperatura mustului de la 18-20ºC la 10-12ºC prin folosirea sistemului de răcire. Temperatura de 10-12ºC trebuie să fie atinsă după 24 ore. Menţinerea la această temperatură se face timp de 2-3 zile în vederea depunerii drojdiei, care a rezultat la fermentaţie. Când folosim tancurile cilindro-conice, drojdia acumulată se va aşeza, apoi se procedează la răcirea berii fie prin răcitorul cu plăci, fie prin serpentine periferice până când se realizează -1ºC. Se menţine 5-7 zile în tanc, la presiunea de 0,50,7 atmosfere, timp în care se realizează maturarea berii şi stabilizarea ei naturală. Se parcurg astfel 14 zile. Dezavantaje: necesită o saturare artificială cu dioxid de carbon, iar compuşii volatili formaţi vor fi antrenaţi şi eliminaţi. Uneori este necesară o stabilizare artificială prin folosirea de stabilizatori. Astfel putem reduce timpul de obţinere de la 42 zile la 14 zile. La Piteşti s-a folosit pentru prima dată fermentarea în tancuri cilindro-conice timp de 14 zile. S-a limpezit foarte bine, s-a însămânţat cu o cultură de drojdie din generaţia ce avea 30 ml celule/ml, amestecarea se face pornind cu un must de 7ºC şi foarte bine aerat. Pornirea fermentaţiei prin amestecare în linuri de amestecare la 30% din mustul fermentat, după care s-a trecut în tancurile cilindro-conice de mare capacitate 3000-4000 hl. Condiţia impusă este aceea că tancul cilindro-conic de asemenea capacitate este indicat a se umple cu must în 36 ore provenit din şarjele respective de la filtrare. În timpul amestecării, în prima şarjă temperatura mustului este ridicată la 7-9ºC; temperatura aceasta se respectă până când tancul se va umple până la capacitatea utilă, după care se va închide cu spectrometrul reglat la 0,4 atmosfere şi se începe fermentarea caracteristică, în primele 4 zile de menţinere a temperaturii la 9,5ºC şi a presiunii de 0,4 atmosfere. În această etapă extractul va scădea de la 11,5-12º la 5,5º extract aparent. De la a-5a zi de fermentare, când s-a consumat mai mult de 1/2 din extract, scădem debitul de răcire al mustului la o temperatură de 12ºC; fermentaţia se conduce la această temperatură până în a-10 zi. Din a-5a zi de fermentare reglăm spectrometrul la 0,5 atmosfere, presiune care va rămâne constantă până în a-11a zi de fermentare. Extractul va scădea până în a-6a zi de fermentare la valori de 2,3 grade extract aparent, care corespunde unei fermentaţii în proporţie de 74-76%. Acest extract aparent caracterizează berea matură. În a-11a zi de fermentare, se procedează la o răcire drastică a berii: se depune drojdia, se favorizează o dizolvare mai bună a dioxidului de carbon în bere şi precipită anumiţi componenţi ai berii. În a-12a zi, temperatura berii se scade de la 5ºC la 0,5ºC, iar în a-13a zi se procedează la depunerea drojdiei, iar berea din tanc se pune la repaus, iar în a-14a zi berea se trece la filtrare. Procedeul românesc este de 23 zile: prima fermentare durează 5-6 zile, iar fermentarea secundară şi maturarea 17 zile. Se folosesc drojdii comune cu cele folosite din fermentarea clasică, în doza de 0,8-1 l/ hl must foarte bine limpezit. Temperatura de însămânţare este de 10-11ºC şi fermentarea este mai accelerată, şi se desfăşoară în 2 etape: o perioadă de prefermentare şi o perioadă de fermentare propriu-zisă. Pentru prefermentare: Ziua 1 2 3
Temperatura ºC Dimineaţa Seara 11 11,5 12 12,5 13 -
109
Extract aparent Dimineaţa Seara 12 11 10 9 8 -
Este indicată aerarea mustului din 2 în 2 ore timp de 10 minute. Acest must prefermentat va însămânţa 70% din mustul preluat din tancul de fermentare sub presiune. Mustul neînsămânţat are o temperatura de 10ºC şi va începe fermentarea ce se continuă timp de 4 zile. Amestecarea mustului prefermentat cu must instabil se face în tancurile cilindro-conice, la presiunea de 0,5-0,7 atmosfere şi temperatura de 11ºC. Pentru fermentaţia sub presiune: Ziua 1 2 3 4
Temperatura ºC Dimineaţa Seara 11 11,5 12 12 13,5 14,5 15,5 15,5
Extract aparent Dimineaţa Seara 10 9,5 8,8 7,6 6,8 5,3 4,6 3,8
Presiune atm 0,7 1,2-1,8 max 2
Pentru extractul de 3,8 grade avem o fermentaţie în proporţie de 66%, după care berea tinde să se răcească la 2-3ºC, apoi se trece la fermentaţia secundară. Tancurile de fermentaţie sub presiune sunt orizontale, fiind prevăzute cu serpentine de răcire, fie în interior sau în exterior. Fermentaţia secundară se conduce 16-17 zile în tancuri obişnuite de fermentaţie clasică, amplasate în încăperi speciale, în condiţii de menţinere a fermentaţiei la 2-3ºC şi la presiunea de 0,5-0,7 atmosfere. Se realizează o fermentaţie în proporţie de 7476%, gradul de fermentare specific berii tinere. Se obţine o bere cu caracteristici apropiate de cele ale berilor obişnuite. Tratamentul berii mature În vederea fermentării şi maturării, berea formată este gata pentru consum, prin conducerea unui proces în condiţii optime, berea matură are unele caracteristici care trebuie îmbunătăţite în vederea realizării unei beri stabile. Stabilitatea este fie de natură coloidală, fie de natura prebiologică. De aceea, berea se supune unui şir de tratamente, care să-i confere o stabilitate mai mare şi care să-i corecteze limpiditatea şi gustul. Aceste ajustări se aplică unde procesul tehnologic nu a realizat saturarea suficientă în dioxid de carbon a berii, fie prin conducţia defectuoasă a fermentaţiei secundare, fie prin accelerarea fermentaţiei, fie la fabricile unde se realizează fermentarea continuă a berii. Pentru realizarea unei bune saturaţii în dioxid de carbon este necesară o răcire până la 0ºC a berii şi barbotarea cu dioxid de carbon în bere sub formă de bule cât mai mici cu ajutorul unor bujii poroase. Saturarea în dioxid de carbon nu trebuie exagerată, trebuie să se asigure un conţinut de 0,45 grame dioxid de carbon în funcţie de modul de ambalare al berii. Suprasaturarea poate determina o supraspumare cu consecinţe negative la îmbuteliere şi asigurarea unui grad corect de umplere a sticlelor. 6. Filtrarea şi liniştirea berii Berea fermentată conţine în suspensie aglomerate proteice, celule de drojdie şi răşini de hamei. Pentru îndepărtarea acestor particule în suspensie şi pentru asigurarea aspectului comercial plăcut, se recurge la filtrare. Filtrarea se realizează cu ajutorul filtrelor cu Kiesselgur, iar operaţiunea decurge în 2 etape. În prima fază a filtrării se formează stratul suport de Kiesselgur, iar în faza a doua are loc filtrarea propriu-zisă a berii. Pentru formarea stratului suport depus pe cartoanele, ca suport filtrant se foloseşte Kiesselgur cu granulaţia cea mai mare. Se utilizează de obicei 0,5 kg Kiesselgur pentru 1 mp suprafaţă de filtrare. Stratul filtrant trebuie să aibă grosimea de 1-2 mm şi să fie depus uniform pe toată suprafaţa cartoanelor.
110
În cea de-a doua fază a filtrării are loc filtrarea propriu-zisă care constă în trecerea berii prin stratul suport. În berea ce intră în filtrul se dozează Kiesselgur cu granulaţie mijlocie şi mică. Cantitatea de Kiesselgur dozată în bere şi proporţia de amestec între stratul cu granulaţie mică şi mijlocie diferă de la fabrică la fabrică, de la şarjă la şarjă. Reţetele de filtrare sunt foarte variate şi ele trebuie să asigure luciul perfect al berii. Pe măsură ce se filtrează berea, stratul suport se colmatează, iar presiunea pe intrarea în filtru creşte. Când această presiune creşte la 2,5-3 atmosfere, se întrerupe filtrarea, iar berea din filtru se scoate cu ajutorul apei de reţea. După scoaterea berii din filtru, lucrul ce se observă la vizorul de pe coloana de ieşire a berii, filtrul se desface şi se spală fiecare carton şi placă metalică în parte, de resturile de bere şi Kiesselgur. Pentru că CO2 acumulat în bere să nu se piardă se impune ca în tancul de liniştire, spălat şi dezinfectat să se introducă aer purificat până la suprapresiunea de 0,60,7 bar. Această suprapresiune se va menţine pe tot parcursul filtrării berii. Întrucât pe măsură ce intră berea în tanc apare tendinţa de creştere a presiunii, se impune eliminare treptată a surplusului de aer cu ajutorul robinetului de pe racord intrare-ieşire bere. După terminarea operaţiei de filtrare, se creşte presiunea pe tancul de liniştire la 1,6-1,8 atm presiune care trebuie menţinute până la momentul îmbutelierii berii. Tancul de liniştire se amplasează cât mai aproape de maşina de îmbuteliat şi tancul să fie prevăzut cu posibilităţi de răcire a berii. Berea caldă spumează, iar umplerea sticlelor se face incomplet. Stabilitatea berii Vom întelege durata de timp dintre momentul finisării şi ambalării berii, când ea trebuie să fie limpede şi momentul în care în bere apare o schimbare sau chiar o tulbureală. Apariţia tulburelii duce la modificări, prin solubilizarea unor componente din bere, care de fapt, este un sistem coloidal în echilibru. Deci, tulbureala coloidală este demersul stabilităţii coloidale. Tulburarea poate fi provocată de dezvoltarea anumitor componente în berea finită, când au loc modificări ai produşilor de metabolizare, care modifică solubilitatea compuşilor chimici ai berii. În suspensie se găsesc celule de drojdii, care dau o tulbureală prebiologică, care este rezultatul stabilităţii biologice a berii. Stabilitatea coloidală este dată de stabilitatea coloidală din bere sub acţiunea anumitor factori ce influenţează solubilitatea, care poate modifica caracteristicile berii, prin creşterea coloizilor până la ieşirea acestora din soluţie. Apar suspensii, care dau valoarea aceasta prin asocierea acestor coloizi, care cu timpul se sedimentează. S-a analizat compoziţia chimică a suspensiei care poate apărea şi s-a găsit că principalii componenţi sunt compuşii cu azot cu moleculă mare, formaţi în mare parte din poliglobuline, de substanţele polifenolice cu un indice mare de polimerizare şi implicit produşii acestora de condensare. Aceştia permit formarea trubului. proteine, polifenoli + substanţe tanante → polifenoltaninuri Alături de aceşti compuşi s-au mai identificat hidraţii de carbon, β-glucanii macromoleculari şi unii ioni metalici. În ceea ce priveşte compoziţia trubului format, acesta poate provoca două tipuri de tulburări coloidale: - tulbureala reversibilă numită şi tulbureala la rece a berii; se numeşte aşa fiindcă apare în bere la 0ºC şi dispare prin încălzire la 20ºC. Poate reapărea la o nouă răcire şi dispărea prin încălzire. Aceasta tulbureală se datorează precipitării la rece a urmelor de β-globulină. Cu timpul acest trub reversibil nu se mai solubilizează la cald şi se transformă în tulbureală permanentă sau ireversibilă. - Tulbureala permanentă sau ireversibilă are o compoziţie mai complexă. La 111
formarea trubului ireversibil un mare aport îl are oxigenul şi implicit reacţia de oxidare a proteinelor, a polifenolilor şi a compuşilor acestora. Intensificarea oxidărilor poate fi provocată de prezenţa în bere a unor cantităţi mai mari de metale catalizatoare (Fe, Cu, Mn). De asemenea poate fi favorizată de tratarea berii la temperaturi mai ridicate (pasteurizare), de o agitare intensă a berii, care duce la oxidarea acesteia ducând şi la o scădere a capacităţii de reducere a berii. Apariţia trubului înrăutăţeşte limpiditatea berii. Pentru obţinerea unei beri stabile se are în vedere alegerea unor materii prime, de calitate, caracterizate printr-o bună solubilizare a substanţelor pe cale naturală. În cazul când nu realizăm solubilizarea naturală este indicat ca berea să fie pasteurizată, deci se face o stabilizare artificială. Metodele folosite sunt acelea de folosire a substanţelor precursoare care duc la o forma cât mai stabilă si cât mai solubilă. Se disting mai multe metode de sterilizare: 1. Stabilizarea prin înlăturarea de precursori - se face prin subrăcirea la -2ºC producând precipitarea acestora, fiind îndepărtate apoi prin filtrare. Prin conducerea operaţiilor la temperaturi scăzute o folosim în cazul când fermentaţia nu a fost realizată la temperaturi scăzute. Este indicată folosirea temperaturii scăzute, iar berea nu îşi înrăutăţeşte însuşirile senzoriale. 2. Adsorbţia unor precursori cu stabilitate deosebită. Se pot folosi stabilizatori cu capacitatea aderentă mai mult sau mai puţin selectivă. - bentonita poate înrăutăţi capacitatea de spumare, fineţea şi se pierde multă bere; - preparate pe bază de gel de siliciu au capacitate de adsorbţie selectivă pentru substanţele cu azot; - Cu pilivinilpirolidon (PVPP) este un procedeu de copolimerizare al Nvinilpirolidonel şi acetatul de vinil care la anumite greutăţi moleculare este insolubil. La o greutate moleculară mică este solubil. Se foloseşte mult deoarece pulberea albă reţine numai polifenolii şi nu înrăutăţeşte spumarea, catifelarea şi gustul berii. Prin folosirea metodelor de filtrare cu PVPP s-au obţinut economii importante prin regenerarea PVPP-lui. 3. Stabilizarea prin mărirea gradului de solubilizare a precursorilor implică mai multe tratamente: - tratamentul enzimatic se face cu ajutorul preparatelor enzimatice care se pot adăuga în bere la sfârşitul fermentaţiei sau chiar în bere înainte de filtrare. Acestea produc hidroliza precursorilor. Se cunosc: - enzime proteolitice cu papaină; - enzime glucozo-oxidazice. Aceste enzime de regulă blochează oxigenul şi astfel se evită tulbureala de oxidare prin folosire de glucozo-oxidază. După folosirea preparatelor enzimatice la tratarea berii finite, este obligatoriu un tratament termic în vederea inactivării enzimelor reziduuale prin pasteurizare. - tratamentul cu reductone artificiale: glucidele în urma transformării în alcool se transformă în reductone. - tratamentul cu sulfiţi. Stabilitatea biologică a berii După terminarea fermentării secundare şi a maturării berii, aceasta conţine suficiente substanţe nutritive şi microorganisme care să se poate dezvolta. Acest lucru poate duce la apariţia unei tulburări ce duc la modificare gustului şi aromei. Factorii care contribuie la stabilitatea biologică a berii sunt igiena şi eliminarea trubului la cald şi la rece. Se indică realizarea unei pasteurizări care distruge unele forme de microorganisme. Se folosesc: filtrarea sterilizantă urmată de o pasteurizare şi distrugerea de microorganisme, prin pasteurizarea la cald se poate realiza direct 112
pasteurizarea berii ambalate sau a berii în vrac şi apoi ambalarea acesteia. Limpezirea si filtrarea berii Berea este un produs perfect limpede, ce are o limpiditate cristalină, cu luciu. Gradul de limpiditate este exprimat în unităţi EBC de tulbureală. O unitate EBC de tulbureala e provocată de suspensia formată de 1 gram hidrozină şi 10 grame hexametilentetraamină în 200 ml de apa. O unitate de sensibilitate relativă EBC corespunde: - 0,1 unităţi germane de Kiselgur (10 mg SiO2/l apă distilată); - 0,25 unităţi Langrohr (grosimea stratului la Ø 25 mm); - 0,013 unităţi de turbiditate formazinică ASBC; - 0,02 unităţi Helm (cu suspensie de Botou); - 330 unităţi absolute după Zeitt-Pulfreich; - 2,5 unităţi de AgCl (1 mg AgCl/l apă distilată); - 0,02 unităţi Mastic (o picătură de Mastic în 50 ml apă distilată); - 0,04 unităţi Mastix (1 mg Mastix într-un litru de apă distilată). Berea de culoare deschisă are următoarea corelaţie dintre unităţile de tulbureală EBC şi turbiditate vizuală: - 0,2-0,4 unităţi EBC - aspect lucios; - 0,5-0,8 unităţi EBC - aspect limpede; - 0,8-1,5 unităţi EBC - aspect slab opalescent; - 1,6-2,5 unităţi EBC - aspect opalescent; - 2,6-4 unităţi EBC - aspect puternic opalescent, - peste 4 unităţi EBC - aspect tulbure. Fiindcă fracţiunea principală a tulburelii este cea proteică, se determină în mod curent şi sensibilitatea proteică a berii prin stabilirea gradului de turbiditate rezultat în urma adăugării a 0,5 mg acid galatonic într-un litru de bere. Altă metodă care permite stabilirea sensibilităţii faţă de compuşii cu azot ce generează tulbureli, se fac prin adaosuri de acid citric, care determină turbiditatea obţinută în anumite condiţii. Din procesul tehnologic, chiar dacă acesta este condus bine nu poate fi atins pragul de exigenţă în ceea ce priveşte limpiditatea. Existenţa în suspensie a unor particule de precipitate acţionează defavorabil asupra însuşirilor de spumare. De aceea, cea mai mare parte a berii pentru consum se supune procesului de limpezire. Acesta se poate face prin mai multe metode: centrifugare şi filtrare. 1. Centrifugarea este o metodă de prelimpezire, de uşurare a filtrării. Se realizează cu ajutorul separatoarelor centrifugale cu talere ce impune o răcire prealabilă mai accentuată a berii înaintea centrifugării, deoarece particulele fine ce urmează a fi separate, datorită fenomenului de frecare, se încălzesc în corpul centrifugei putându-se elimina mai uşor. Se folosesc centrifuge de o capacitate mică alimentate cu bere prin intermediul unei pompe. 2. filtrarea berii are drept scop îndepărtarea din bere a particulelor aflate în suspensie (celule de drojdie, eventual celule de bacterii, etc.) Diferitele materiale filtrante pot realiza îndepărtarea suspensiei prin 2 mecanisme: - unul de cernere; - unul de absorbţie. Majoritatea materialelor filtrante lucrează prin mecanismul de cernere. Materialul filtrant permite reţinerea suspensiilor din bere în funcţie de mărimea porilor materialelor filtrante. Aceste particule prezente în bere au dimensiuni de peste 0,1 microni, în cazul când filtrarea se face cu mecanismul de cernere. Filtrarea în acest caz devine din ce în ce mai fină cu cât procesul înaintează în timp, iar parte din particulele fine se depun pe pereţii filtrului şi se îngreunează, deci procesul de filtrare ca urmare trebuie întrerupt pentru că el devine neproductiv şi pot apărea rupturi în stratul filtrant. 113
Adsorbţia - anumite materiale pot reţine suspensiile din bere şi conferă berii o dispersie coloidală a acesteia sub 0,1 microni până la 0,001 microni, pe seama capacităţii de reţinere prin adsorbţie. Filtrarea cu materiale adsorbante are o capacitate maximă la începutul filtrării şi începe să se diminueze pe parcursul folosirii stratului filtrant în măsura saturării acestuia. În practică pot fi utilizate filtre sterile care pot lucra prin ambele mecanisme. Indiferent prin ce mecanism se face filtrarea şi limpezirea berii, aceasta trebuie să respecte anumite reguli: - respectarea gradului de saturare în dioxid de carbon fiindcă filtrarea o realizăm în regim de contrapresiune; - să nu se înrăutăţească însuşirile senzoriale ale berii; - contactul cu oxigenul şi dizolvarea acestuia în bere să fie minim; - evitarea contaminării cu microflore străine. Filtrarea se realizează în 3 trepte: 1. limpezirea grosieră prin trecerea printr-o membrană cu o porozitate de 8 microni la 20ºC. Se efectuează eliminarea preliminară a fracţiunilor grosiere. 2. limpezirea fină, notată cu T care reprezintă durata de trecere a 100 ml bere printr-un filtru cu membrană ce are o porozitate de 0,45 microni şi o suprafaţă de 113 cm2; 3. limpezirea de luciu reprezintă trecerea berii prefiltrate printr-un al doilea filtru cu o membrană ce are porii de 0,22 microni. Deci putem nota: T1 - durata în secunde pentru limpezirea finală; T2 - durata în secunde pentru limpezirea de luciu. Deci, T1 reprezintă fiabilitatea berii, pe când T 2 reprezintă vâscozitatea berii. Diferenţa dintre T1 şi T2 este efectul particulelor coloidale asupra filtrării. Volumul maxim de bere ce poate fi filtrat printr-o unitate de suprafaţă într-un anumit timp, este dat de relaţia: Vmax =
180 V 1 300 V 1 / V 2 −120
Vmax - volumul maxim care poate fi filtrat; V1 - volumul filtrat în 120 secunde; V2 - volumul filtrat in 30 secunde; Deci, filtrabilitatea berii este dată de relatia: F(hl/m2) = 0,6 Vmax – 1,4 Filtrabilitatea berii depinde de: - sensibilitatea berii exprimată în EBC; - cantitatea de drojdie existentă în bere modifică filtrabilitatea acesteia; maxim 2.000.000 celule / ml; - gradul de turbiditate al berii nefiltrante influenţează mai puţin decât vâscozitatea acesteia. Un rol important îl au natura şi cantitatea de substanţe dizolvate sau în suspensie, care sunt de fapt precursorii substanţelor de tulbureală care îngreunează filtrabilitatea; - vâscozitatea mică a berii care indică un procent redus de β-glucani nu influenţeaza filtrabilitatea. Factorii care influenţează filtrabilitatea berii sunt următorii: - solubilizarea intensă a malţului la un conţinut redus de β-glucani;
114
- repausul la plămădire la pragurile de 45-55ºC în condiţiile unui pH cât mai scăzut şi adăugarea de preparate enzimatice care pot scinda substanţele gumoase şi proteinele; - la maturare se adaugă preparate enzimatice care ameliorează filtrabilitatea berii cu rol de scindare a substanţelor gumoase; - fermentarea secundară se va face la temperaturi cât mai scăzute, -20ºC, permiţând o filtrabilitate accentuată a berii şi la îmbunătăţirea cifrei de spumare; - printr-o prerăcire a berii înainte de filtrare, polifenolii macromoleculari cu structură coloidală într-o formă stabilă precipită, iar în paralel are loc scăderea pH-lui. Este indicată o prerăcire la -20ºC timp de 2 zile, lucru care îmbunătăţeşte filtrabilitatea berii cu scăderea conţinutului în polifenoli şi îmbunătăţirea gustului şi stabilităţii coloidale a berii. Filtrarea se poate realiza prin mai multe metode care se împart după natura materialului filtrant şi după modul de utilizare astfel: - filtrarea cu strat fix ca material filtrant care poate fi refolosibil: filtre cu masa filtrantă, filtre cu cartoane filante, filtre cu membrană; - filtre cu materiale filtrante aluvionare, care folosesc un suport pentru materialele filtrante care pot fi: cu suport celulozic - cartoane şi cu suport metalic - cu site metalice sau cu lumânări. Materialele filtrante care se aluvionează pot fi - Kieselgur-ul; - perlite. Filtre cu strat filtrant fix, folosesc masa filtrantă, această masă este un amestec dintre fibra de celuloză şi fibre de azbest în proporţie de 0,5-2% din masa filtrantă. Din aceste materiale se formează discuri de masă filtrantă ce formează placa filtrantă cu diametrul între 500-520 ml şi înălţimea între 50-60 mm. Turtele se introduc în plăcile unui filtru constituind masa filtrantă care va reţine impurităţile din bere prin mecanismul de cernere şi de adsorbţie. Se foloseşte din ce în ce mai puţin deoarece masa filtrantă are producţia redusă în comparaţie cu ale materiale filtrante, are un consum inutil de forţă de muncă şi folosirea acesteia în recondiţionarea masei filtrante după fiecare şarjă , azbestul este considerat o substanţa precancerigenă. Filtrarea cu cartoane filtrante foloseşte cartoane formate din celuloză. În afara de cartoanele simple în structura celulozică se pot îngloba fibre de azbest, diferiţi stabilizatori preparaţi pe bază de gel de siliciu. Cartoanele filtrante pot fi confecţionate cu pori de diferite diametre, prin aceasta se realizează o eficienţă diferită şi o productivitate diferită. Cartoane cu porii cei mai mici sunt cartoane cu filtrare sterilizantă. Deoarece au porii foarte fini, au o productivitate foarte mica de 1-1,3 hl/m 2 h. Aceste cartoane permit obţinerea de beri stabile biologic, cu condiţia ca întreg lanţul de utilaje, conducte şi ambalaje să fie steril. În vederea măririi duratei de funcţionare se impune o bună prelimpezire a berii astfel încât să se evite umplerea rapidă a filtrului cu precipitate. Cartoane pentru filtrarea adâncă, care la filtrare reţin în totalitate drojdiile şi reduc considerabil numărul de celule de bacterii. Ele permit realizarea unor productivităţi mai mari de 1,3-1,5 hl/m2h; Cartoane pentru filtrarea fină, ele reduc cu cca 95% din conţinutul de celule de drojdie şi diminuează numărul de celule de bacterii. Au o productivitate de 2 hl/m2h. Cartoane filtrante de mare productivitate, care pot limpezi berea cu efect slab de reţinere a microorganismelor. Are o productivitate de 3-3,5 hl/m 2h. Cartoanele se folosesc în filtre cu plăci ce au o construcţie asemănătoare cu filtrele cu masă filtrantă. Filtrul cu plăci este prevăzut la intrarea şi ieşirea cu felinare de control care permit controlarea şi conducerea filtrării. Filtrarea trebuie să se facă cu contrapresiune superioară celei de saturare cu 115
dioxid de carbon. Contrapresiunea o creăm prin micşorarea debitului de ieşire a berii din filtru. În decursul filtrării din cauza colmatării treptate a porilor, presiunea dintre filtre creşte; la început este de 0,1-0,2 atm/h şi va creşte la 0,2-0,3 atm/h. Filtrarea poate fi condusă până la o rezistenţă a filtrului de 2- 2,5 atm/h. Această rezistenţă este dată de diferenţa între presiunea de la intrare şi ieşire a berii din filtru. Pentru evitarea infectării berii, filtrele se pregătesc înaintea operaţiei. În cazul filtrelor cu carton, acestea înainte de folosire se spală cu apă caldă la 30-40ºC, urmată de o sterilizare cu ajutorul apei de 85ºC. Se evită înglobarea oxigenului în cantitate mare în bere prin evacuarea aerului din filtru fie prin introducerea de apă rece după sterilizare sau folosind robineţi de aerisire. Primul hectolitru de bere vine în contact cu apa şi rezultă mici cantităţi de bere diluată, care se colectează în vase separate si va trebui dozată în proporţie mică în berea normală. La fel după terminarea filtrării, restul de bere din filtru se elimină cu apă rece rezultând de asemenea bere diluată. Aceste cartoane sunt materiale filtrante, care se refolosesc de 30-40 ori, după fiecare şarjă sunt spălate cu apă rece, apoi cu apă de 30ºC în sens invers, dinspre partea lucioasă spre partea rugoasă pentru a se debarasa precipitatele. Cartoanele se spală până când apa nu mai spumează, după care introducem apa de 85ºC pentru a face sterilizarea, apoi se reia ciclul de lucru. O dată pe săptămână filtrul se desface complet şi se curăţă placă cu placă. Dezavantaje: folosirea lor nu poate fi automatizată. Dacă nu se respectă limitele de presiune, poate avea loc o acumulare de precipitat în bere. Cartoanele se uzează destul de rapid. Avantaje: ocupă un spaţiu redus, asigură o bună filtrare, pierderile în bere sunt minime. Filtrarea cu membrane filtrante Sunt materiale din esteri de celuloză cu pori între 0,01-5 microni. Se folosesc membrane cu pori de la 0,8-1 microni realizând o filtrare sterilizantă. Acestea au un număr mare de plăci pe unitatea de suprafaţă fiind mai productive în comparaţie cu cartoanele filtrante. Dezavantaje: cost mare, necesită multă manoperă pentru spălare. Filtrarea prin aluvionare se foloseşte pentru limpezirea berii prin utilizarea unor materii filtrante granulate, care se depun pe un suport şi formează prin aluvionare stratul filtrant. Pentru filtrarea berii se foloseşte frecvent Kieselgur-ul şi mai rar perlitele. Dimensiunile particulelor de Kieselgur sunt: 0,04-0,16 mm lungime şi 0,0016-0,005 mm lăţime. Compoziţia acestora este de 0,5% acid silicic si 4% oxid de aluminiu şi cantităţi mici din alte minerale. După cantitatea de fier, Kieselgur-ul este colorat de la alb până la cărămiziu. Fierul este un element care catalizează reacţia de oxidoreducere, care reduce instabilitatea berii. Perlitele sunt materiale filtrante provenite din roci vulcanice, având aceleaşi caracteristici în ceea ce priveşte cifra de apă. Sunt mai puţin dense decât alte materiale filtrante. Putem avea: - filtre verticale - asemănătoare cu filtrele pentru plămadă; - filtre orizontale - suport aşezat orizontal, iar rezervoarele montate vertical; - filtre cu lumânări - elementele filtrante, adică lumânările sunt montate vertical, iar rezervoarele la fel. Pentru formarea stratului filtrant se recomandă Kieselgur-ul de mai multe calităţi: - la început este recomandat folosirea de 300-400 g Kiselgur/m 2 folosind un 116
Kieselgur grosier, care va servi la formarea scheletului ce se depune pe suport, evitând astfel colmatarea acestuia; - se formează apoi o suspensie de Kieselgur folosit în proporţie de 600g/m2; - dacă folosim şi un al treilea Kieselgur format din particule medii şi fine acestea se dozează împreună. După formarea stratului de baza începem filtrarea berii. Berea care se supune filtrării se dozează în suspensia de Kieselgur fin în proporţie de 70-100g/hl bere. Cantitatea de Kieselgur care trebuie folosit la dozare se poate stabili cu ajutorul monogramelor. Conducerea filtrării se bazează pe diferenţele de presiune şi după aspectul berii filtrante. Pentru o filtrare corectă, diferenţa de presiune nu trebuie să depăşească 2-2,5 atmosfere, după care întrerupem filtrarea, evacuăm berea cu ajutorul apei şi spălăm filtrul cu apă rece. Filtre cu suport metalic - pot fi sterilizate şi cu abur. În Kieselgur putem adăuga diferite materiale cu acţiune absorbantă: mici cantităţi de azbest sau preparate din acid silicilic. Filtrarea se face şi sub presiune de dioxid de carbon. Filtrul cu sită este mai avantajos, deoarece are o capacitate mai mare de filtrare, adaptându-se la automatizare, putându-se spăla cu abur. Au o capacitate mică în raport cu productivitatea. Dacă folosim tancuri de capacitate mare atunci filtrele cu site sunt mai voluminoase. Filtrele cu lumânări sunt cele mai folosite fiind construite dintr-un rezervor vertical, cilindric cu fund conic. Lumânările sunt prinse vertical printr-o placă de suspensie care separă şi permite circulaţia berii nefiltrate de cele cu berea filtrată. Lumânările sunt suport pentru materialul filtrant, adică Kieselgur. Sunt două tipuri de lumânări: - cu suport metalic şi cu inele, care sunt formate dintr-o baghetă metalică. Inelele au pe una din suprafeţe nişte crestături care servesc ca mijloc de strecurare. Pe exteriorul inelelor se depune Kieselgur-ul, care formează un strat filtrant. Filtrele cu lumânări au debite mari, sunt înalte, demontarea şi curăţarea acestora este dificilă. Dezavantaje - are o sensibilitate mare la variaţiile de presiune. Avantaje - igienizarea se face foarte bine fiind automatizată, iar pierderile în bere sunt mici. 7. Filtrarea şi liniştirea berii Berea fermentată conţine în suspensie aglomerate proteice, celule de drojdie şi răşini de hamei. Pentru îndepărtarea acestor particule în suspensie şi pentru asigurarea aspectului comercial plăcut, se recurge la filtrare. Filtrarea se realizează cu ajutorul filtrelor cu Kiesselgur, iar operaţiunea decurge în 2 etape. În prima fază a filtrării se formează stratul suport de Kiesselgur, iar în faza a doua are loc filtrarea propriu-zisă a berii. Pentru formarea stratului suport depus pe cartoanele, ca suport filtrant se foloseşte Kiesselgur cu granulaţia cea mai mare. Se utilizează de obicei 0,5 kg Kiesselgur pentru 1 mp suprafaţă de filtrare. Stratul filtrant trebuie să aibă grosimea de 1-2 mm şi să fie depus uniform pe toată suprafaţa cartoanelor. În cea de-a doua fază a filtrării are loc filtrarea propriu-zisă care constă în trecerea berii prin stratul suport. În berea ce intră în filtrul se dozează Kiesselgur cu granulaţie mijlocie şi mică. Cantitatea de Kiesselgur dozată în bere şi proporţia de amestec între stratul cu granulaţie mică şi mijlocie diferă de la fabrică la fabrică, de la şarjă la şarjă. Reţetele de filtrare sunt foarte variate şi ele trebuie să asigure luciul perfect al berii. Pe măsură ce se filtrează berea, stratul suport se colmatează, iar presiunea pe 117
intrarea în filtru creşte. Când această presiune creşte la 2,5-3 atmosfere, se întrerupe filtrarea, iar berea din filtru se scoate cu ajutorul apei de reţea. După scoaterea berii din filtru, lucrul ce se observă la vizorul de pe coloana de ieşire a berii, filtrul se desface şi se spală fiecare carton şi placă metalică în parte, de resturile de bere şi Kiesselgur. Pentru că CO2 acumulat în bere să nu se piardă se impune ca în tancul de liniştire, spălat şi dezinfectat să se introducă aer purificat până la suprapresiunea de 0,60,7 bar. Această suprapresiune se va menţine pe tot parcursul filtrării berii. Întrucât pe măsură ce intră berea în tanc apare tendinţa de creştere a presiunii, se impune eliminare treptată a surplusului de aer cu ajutorul robinetului de pe racord intrare-ieşire bere. După terminarea operaţiei de filtrare, se creşte presiunea pe tancul de liniştire la 1,6-1,8 atm presiune care trebuie menţinute până la momentul îmbutelierii berii. Tancul de liniştire se amplasează cât mai aproape de maşina de îmbuteliat şi tancul să fie prevăzut cu posibilităţi de răcire a berii. Berea caldă spumează, iar umplerea sticlelor se face incomplet. Liniştirea berii Berea filtrată se păstrează 20-24 ore în tancuri sub presiune şi la temperaturi scăzute. Tancurile de liniştire sunt din inox, prevăzute cu spumant; berea se păstrează în vederea modificării gradului de dispersie a coloizilor, care poate fi influenţată de filtrare. De asemenea se îmbunătăţeşte gustul berii. Această etapă, asigură posibilitatea constituirii unui stoc de rezervă ce permite o activitate continuă în secţia de ambalare. Alimentarea tancurilor de liniştire se face pe la partea inferioară. Ambalarea berii Berea poate fi livrată la: - Sticlă; - Butoaie; - Cutii metalice; - PET; - Vrac – în cisterne. Sticlele de bere sunt de diferite capacităţi, la noi: 500 ml, în cutii de 330 ml, 750 ml, 1l. Tendinţa este de a se ambala în sticle de capacitate mică. Sticlele trebuie să fie colorate verde închis, sau brun fiindcă sticla colorată absoarbe componentele albastre şi verzi ale luminii solare, au o acţiune intensă de fotocatalizare asupra unor reacţii între componentele berii, îndeosebi a componenţilor proveniţi din hamei, care pot produce gust şi aroma neplăcută cunoscuta sub numele de „gust de lumină”. Sticlele trebuie sa aibă o bună rezistenţă mecanică. La berea pasteurizată, presiunea din interiorul recipientului creşte la 8 atmosfere, iar sticla trebuie să reziste la şocuri termice. De asemenea, sticla trebuie să aibă o formă a gâtului foarte constantă şi diametrele să respecte STAS-ul. Acest lucru va permite o mai bună închidere ermetică a sticlei. Fabricile îşi pot procura sticle atât din reţea prin reciclare sau sticle noi. Fabricile trebuie să fie prevăzute cu spaţii de depozitare a sticlelor. Pentru sticle se folosesc maşini de spălat, care de regulă sunt secţionate în: - o zonă de înmuiere cu apă la 35-40ºC; - o zonă de spălare cu soluţii de detergent NaOH 2% sau soluţie de NaOH 2% + carbonat de sodiu sau soluţie de NaOH 2% + silicaţi, fosfaţi, EDTA; soluţii cu temperatură de 60-65ºC; - o zonă de spălare şi dezinfectare: se spală soluţia de NaOH cu apă la 70-75ºC. La 70ºC, NaOH este un dezinfectant; 118
- o zonă de clătire unde se foloseşte apă de reţea la diferite temperaturi din ce în ce mai scăzute pentru a se putea clăti bine sticla, dar şi de a o răci. Apa folosită trebuie să fie o apă dedurizată. Pentru a creşte gradul de igienizare se pot face adaosuri de 1-2 g Cl/m2apă. La berile sterilizate la rece, sticlele care se folosesc vor fi clătite cu apă în care s-a adăugat 0,15g Cl/l apă. Se folosesc butoaie de 50-100 l, au apărut şi de 5, 10, 15, 25, 14 l. Sunt din aluminiu sau inox şi se numesc Keg-uri. La spălare se folosesc soluţii de detergenţi în funcţie de materialul din care este confecţionat butoiul. Cutiile (dozele), se folosesc pentru îmbutelierea berii livrate la distanţe mari. Tragerea la sticlă Este singurul mod de ambalare care poartă numele de îmbuteliere. Instalaţia funcţionează pe principiul izobarometric, creează în ambalaje o presiune egală cu cea din rezervoarele de bere. Presiunea creată se poate realiza cu aer complet steril sau cu dioxid de carbon. Sticla este adusă în aparat şi gura sticlei este fixată etanş cu orificiul de umplere, se deschide un canal care face legătura între rezervorul de bere şi ambalaj. Are loc o creştere a presiunii până la egalizare după care urmează umplerea recipientului. După realizarea umplerii se închide robinetul şi sticla iese din maşină. Apoi sticlele trec la capsulare cu capsule metalice, acestea în interior au un strat de plută sau material sintetic din plastic. Este indicat ca la îmbuteliere contactul berii cu aerul să fie cât mai mic pentru evitarea intrării oxigenului în bere, se vor evita pierderile de dioxid de carbon, să nu aibă loc o infectare nedorită a berii cu microflora străină. Pasteurizarea berii După îmbuteliere, berea are o perioadă scurtă de consumare, în funcţie de temperatura de depozitare, cuprinsă între 7-20 zile. Prin filtrare sunt reţinute mai mult sau mai puţin drojdii, celule de bacterii. Din această cauză, pot apare unele modificări de limpiditate datorate redezvoltării drojdiilor de cultură care modifică gustul, aroma, consistenţa. Numai o filtrare sterilizantă duce la îndepărtarea tuturor celulelor de drojdii şi a unelor microorganisme, permiţând o păstrare pe durată lungă. Pentru sterilizarea biologică a berii folosim pasteurizarea acesteia; se poate asigura o durabilitate biologică de 3 luni - 1 an. S-au studiat condiţiile de distrugere a diverselor specii de microorganisme care pot constitui microflora străina din bere. S-a mai stabilit ca regimul de distrugere a microflorei din bere depinde de încărcătura cu microorganisme a berii respective. Dacă se menţin 20 minute la 60-62ºC se poate produce inactivarea completă a microflorei străine. Berea are un pH scăzut 4,2-4,6 şi mai conţine substanţe cu acţiune bactericidă (alcool etilic, substanţe amare din hamei), au un efect sinergic cu temperatura. Pasteurizarea este dată de efectuarea încălzirii berii la 60ºC timp de 1 minut. Cu cât temperatura este mai mare, efectul pe care-l are încălzirea asupra microorganismelor este realizat intr-un timp mai scurt. Temperatura ºC Unităţi pasteurizare UP
55 0,19
57 0,37
59 0,72
60 1
62 1,9
64 3,8
66 7,3
68 14
Pentru distrugerea tuturor formelor de microorganisme ar trebui să realizăm 14 unităţi pasteurizare (UP). Pentru realizarea regimului de pasteurizare se trece de la 14 UP şi se ajunge la 38 UP. Apoi este necesar un timp pentru transferul de căldură. În vederea eliminării la minim a efectelor nedorite este necesar ca berea supusă pasteurizării să fie stabilă din punct de vedere coloidal, fie din procesul tehnologic, fie
119
efectuăm o stabilitate coloidală în prealabil. Efectul temperaturii asupra vitezei cu care are loc procesul de oxidare, substanţele cu azot modifică dispersia unor coloizi din bere care duc la modificarea solubilităţii şi produc dezechilibrarea mai rapidă a sistemului coloidal. Dacă berea conţine mai mulţi precursori, cantităţi mai mari de dioxid de carbon, o cantitate mai mare de metale catalizatoare pentru procesele de oxidare şi o cantitate mai mică de substanţe reducătoare vom adaugă 2-8 g/hl acid arsenic în vederea spumării. Berile trebuie sa aibă un grad cât mai avansat de fermentare, cuprins între 7480%. În general, resturile de zaharuri nefermentate pot participa la formarea de substanţe de tip melanoidinic care înrăutăţesc gustul, aroma, se închide la culoare datorită oxidării substanţelor polifenolice din bere. În vederea reducerii efectului negativ al spargerii sticlelor este necesar realizarea unui grad de umplere corect, cu un spaţiu liber în gâtul sticlei de 3%. La presiunea de 6,7-10 atmosfere, aceasta depăşeşte rezistenţa mecanică a sticlei. Se cunosc două metode de pasteurizare: - pasteurizarea berii ambalate (sticle, cutii); - pasteurizarea berii în vrac sau în flux. Pasteurizarea berii ambalate se face folosind fie pasteurizatoare cu funcţionare discontinuă care au o productivitate mică, acestea ocupând un spaţiu mic. Pasteurizarea se face prin pulverizare de apă fierbinte peste naveta umedă urmată de o răcire treptată. Pasteurizarea continuă este prevăzută cu mai multe zone cu dispozitive speciale în care se introduc sticlele, care sunt purtate prin zone cu lojă în care circulă apă cu temperaturi diferite, motiv pentru care sunt trecute prin toate zonele, în final sticlele fiind pasteurizate şi răcite. Pasteurizatorul tip Mernel este prevăzut cu următoarele zone: - zona de preîncălzire (2 zone) - în prima zona temperatura apei este de 40ºC, iar în a doua zonă temperatura apei produce o temperatură în sticlă de 58-60ºC; - zona pasteurizării; - zona de prerăcire (2 zone) în care apa scade de la 62ºC la 40ºC şi respectiv de la 40ºC la 28ºC; - zona de răcire unde temperatura apei ajunge de la 28ºC la 15ºC. Ca dezavantaje - necesită un spaţiu foarte mare de amplasare. Circuitul sticlelor se poate face pe un nivel , pe două nivele sau în forma de U. Pentru fiecare zonă există o pompă care preia apa şi o pulverizează pe sticle. Apa se refoloseşte; astfel apa de la prerăcirea 1 se utilizează la preîncălzirea 1. Pasteurizarea berii în flux sau vrac se face cu ajutorul schimbătoarelor de căldură cu plăci, din care berea rezultată are temperatura de 40ºC, care se îmbuteliază în instalaţii de îmbuteliere la cald sau putem obţine bere la o temperatură mai scăzută, putându-se îmbutelia normal. Sistemul de îmbuteliere trebuie să fie steril, adică se menţine 30-90 secunde la 68-75ºC în regim de contrapresiune, spaţiul de amplasare este mic şi datorită regimului de pasteurizare mai ridicat se foloseşte o cantitate mai ridicată de căldură. În cazul îmbutelierii la cald apar modificări în regimul de spălare al sticlelor (temperatura de spălare este de 40ºC). Avem grijă sa evităm infectarea berii pasteurizate dispărând problemele infestării la rece a berii pasteurizate sau tratate steril. Îmbutelierea berii în sticle Sticlele spălate Spălare se face cu maşini speciale prevăzute cu zone de înmuiere, spălare 120
propriu-zisă şi clătire interioară şi exterioară. Spălarea cu NaOH cu concentraţie ce variază între 0,5-2% şi temperatura de 65-90°C. Creşterea şi scăderea temperaturii sticlelor se face în mod treptat pentru a se evita spargerea ca urmare a şocurilor termice. Sticlele ieşite trebuie să fie perfect curate, să nu prezinte urme de sodă şi să fie reci. Umplerea lor cu bere se face pe principiul izobarometric cu maşini automate. Sticlele spălate alunecă de pe banda transportoare cu plăcuţe pe un piston acţionat pneumatic, care prin ridicare presează sticla de capul de umplere. După umplere coboară, iar sticla trece de la îmbuteliere la închiderea cu capsule metalice prevăzute cu rondele de material plastic pentru etanşare. Sticlele de bere se vor livra numai etichetate şi însoţite de certificat de calitate. Igienizarea utilajelor, instalaţiilor şi traseelor din fluxul tehnologic de fabricare al berii Secţia de fierbere Buncărele de depozitare a malţului se vor curăţa în interior de resturile de praf şi pleavă după fiecare golire, utilizându-se un troliu mecanic şi echipamentul de protecţie a muncii adecvat. Cel puţin odată pe lună se verifică starea de curăţenie, cel mai des întâlnite sunt: gărgăriţa orzului, tribolium şi acarieni. Distrugerea acestora se face prin utilizarea unor gaze toxice, operaţiunea fiind efectuată de echipe autorizate în acest sens. Executarea operaţiunii de gazare se către persoane neinstruite poate duce la accidente de muncă. • şnecurile de malţ şi elevatoarele vor fi golite complet de materialul transportat după fiecare utilizare, iar în exterior se vor curăţa de resturile de praf şi pleavă; • moara de măcinare a malţului e compusă din: buncărul de umplere, valţurile zdrobitoare şi pompa de plămadă vor fi spălate cu multă apă, după fiecare şarjă măcinată. Spălarea se consideră terminată atunci când în apa evacuată la canal nu mai apare spuma. Cel puţin odată pe zi se va face igienizarea şi dezinfecţia instalaţiei de măcinare, utilizându-se instalaţia CIP din dotarea utilajului. • cazanele de plămădire, filtrare, fierbere cu hamei, vasul intermediar de must, Rotapoolul, răcitorul de must şi traseele tehnologice de must şi plămadă vor fi clătite cu multă apă după fiecare golire. Săptămânal se va face igienizarea generală a instalaţiei de fabricare a mustului, procedându-se în mod identic pentru fiecare din cele două linii de fabricaţie. În cazanul de plămădire se pregătesc aproximativ 10hl de sodă caustică 1,5%, soluţie care se va încălzi până la temperatura de 70-80°C. Ea va staţiona în acest vas 2030 minute după care se pompează în cazanul de filtrare. Dacă după golirea soluţiei se constată că mai sunt porţiuni ale vasului insuficient curăţate, se recurge la spălarea manuală, utilizându-se soluţie NaOH 1,5%, perii de rădăcină şi raşchete metalice. După spălarea manuală cazanul se clăteşte cu multă apă, clătirea considerânduse terminată atunci când apa de clătire nu se va mai colora în roz în prezenţa soluţiei de fenolftaleină 1%. Soluţia de sodă din cazanul de filtrare, după o staţionare de 20-30 minute este pompată jumătate şi se fierbe şi jumătate în vasul intermediar de must. O atenţie deosebită se va acorda igienizării traseului de recirculare a mustului, prin care se va pompa 10-15 minte soluţie de sodă. Soluţia de sodă din vasul intermediar se pompează în cazanul de fierbere a mustului cu hamei, unde se fierbe timp de 30-40 minute pentru 121
dizolvarea zahărului caramelizat depus pe pereţii vasului. În continuare soluţia de sodă se pompează pe traseul de must până la linul de prefermentare. La trecerea prin schimbătorul de căldură soluţia de sodă se răceşte la temperatura de 8-10°C. După pomparea soluţiei de sodă, cazanele şi vasele se spală manual, făcându-se în final clătirea cu apă. După ce întreaga linie tehnologică a fost igienizată, se face dezinfecţia ei cu apă fiartă pregătită în cazanul de plămădire. Apa fiartă se pompează din cazan în cazan parcurgând acelaşi traseu cu soluţia de sodă. Lunar, cu ocazia curăţirii tehnologice, se vor curăţa sitele din cazanul de filtrare şi se vor freca pe ambele feţe cu perie aspră din plastic sau sârmă. Pericolul cel mai mare de infectare a mustului apare după răcirea în Rotapool, motiv pentru care igienizarea răcitorului şi traseului tehnologic de transport a mustului până la linul de prefermentare se va acorda o atenţie specială. Înainte de fiecare răcire, pe acest traseu se trimite apă fierbinte cu temperatura de 76°C. Pentru evitarea aburirii pereţilor din sala de prefermentare, apa caldă se va evacua în secţia de fierbere dublura traseuri de must. În acest circuit se vor cuprinde toate furtunele de cauciuc alimentar din această încăpere. Faianţa, podelele şi pardoseala se vor spăla ori de câte ori este nevoie pentru asigurarea unei igiene impecabile. Sifoanele de pardoseală se vor dezinfecta zilnic cu soluţie de clorură de var sau hipoclorit de sodiu. Secţia de prefermentare Linurile de prefermentare se vor igieniza după fiecare golire, parcurgându-se următoarele etape: • clătirea cu apă timp de 5-10 minute pentru îndepărtarea resturilor de must şi trub; • spălarea cu soluţie de sodă caustică 1,5%. Operaţiunea realizează prin recircularea soluţiei de sodă timp de o oră, utilizând instalaţia CIP din dotare. Exteriorul vasului şi armăturile se spală cu peria de păr, manual; • clătirea cu apă până când la proba cu fenolftaleină 1% nu mai apare culoarea roz. • dezinfecţia cu vapori de formal minim 30 minute; • clătirea cu apă până la dispariţia mirosului de formol. Din apa de clătire se va recolta probă microbiologică. De regulă vasul nu se umple imediat, se va clăti numai cu 10-15 minute înainte de utilizare; • furtunurile de cauciuc din sala de prefermentare se vor clăti în multă apă după fiecare utilizare şi se vor păstra imersate în soluţie de formol 1,5-2%. Înainte de utilizare se clătesc cu apă pentru îndepărtarea formolului. Zilnic prin aceste furtunuri se va recircula soluţie de detergent timp de 30 minute utilizându-se CIP-ul din dotare; • pardoseala şi faianţa se vor spăla ori de câte ori este nevoie, iar sifoanele de pardoseală se vor dezinfecta zilnic cu soluţie de hipoclorit de sodiu sau var cloros. Secţia de fermentare primară Vanele de drojdie se vor igieniza după fiecare golire, astfel: • clătirea cu apă timp de 5-10 minute pentru îndepărtarea resturilor de trub, bere şi drojdie; • spălarea manuală interioară şi exterioară cu soluţie de NaOH; • clătirea cu apă până la dispariţia urmelor urmelor de sodă; • dezinfecţia interioară şi exterioară cu soluţie de formol 2%. 122
Soluţia se aplică pe toată suprafaţa interioară şi exterioară a vasului de dezinfecţie. Se recoltează proba microbiologică. Fermentatorul cilindro-conic se igienizează după fiecare golire, după următoarea diagramă: • clătire cu apă 15 minute; • spălarea dinamică prin recircularea soluţiei de NaOH 1,5% timp de 2 ore cu ajutorul instalaţiei CIP; • clătirea cu apă până la dispariţia urmelor de sodă, lucru constatat prin proba cu soluţie de fenolftaleină 1%; • dezinfectarea cu soluţie de formol 2%, care se recirculă minim 1 oră cu instalaţia CIP; • clătirea cu apă până la dispariţia urmelor de formol. După clătirea finală se ridică o probă microbiologică care se însămânţează pe mediu de must cu agar. Pardoselile şi faianţa se menţin permanent curate, iar sifoanele în pardoseală se dezinfectează zilnic. Furtunurile de bere se clătesc cu apă după fiecare utilizare. Între folosiri se păstrează imersate în soluţie de formol 2%. Zilnic furtunurile din această încăpere se igenizează şi prin ele se circulă minim 1 oră soluţie de NaOH 1,5%, urmată de clătire şi dezinfectare prin imersare în soluţie de fromal. Secţia de fermentare secundară şi liniştirea berii Tancurile de fermentare şi liniştire a berii se igienizează mecanizat, parcurgându-se următoarele faze: • spălarea cu apă timp de 10 minute; • spălare cu soluţie de NaOH 1,5%, timp de 60 minute; • clătirea cu apă până la dispariţia urmelor de sodă; • dezinfecţia cu vapori de formol minim 30 minute; • clăirea finală cu apă până la dispariţia urmelor de formol. Din fiecare vas se va recolta proba microbiologică. Furtunurile de bere, pardoselile şi faianţa din această secţie se vor igieniza în condiţii identice cu cele din secţia de fermentare I. Atenţie! Este interzisă utilizarea soluţiilor alcaline pentru igienizarea tancurilor de aluminiu, pe care le atacă. Pentru igienizarea acestora se utilizează soluţii care se obţine din soluţie de acid azotic 0,1 în care se dizolvă o cantitate de azotat de Na echivalentă pentru menţinerea unei soluţii 0,1N. Secţia de filtrare a berii • filtrul de bere se desface şi se spală de resturile de Kiesselgur şi bere, după fiecare utilizare; • zilnic se face pasteurizarea filtrului cu apă caldă 76°C ti,p de 5-1 minute; • săptămânal se face spălarea manuală a plăcilor şi ramele metalice cu soluţie de NaOH 1,5%. Secţia de îmbuteliere Maşina de spălat sticle: • soluţia de detergent din bazinul de înmuiere se schimbă de 2 ori pe săptămână; • săptămânal cu ocazia curăţeniei tehnologice generale se goleşte maşina de sticle, se golesc bazinele de apă şi detergenţi; • spriţurile de apă şi detergenţi se spală zilnic pentru desfundarea duzelor, iar săptămânal cu ocazia curăţeniei tehnologice se dezinfectează cu soluţie de l. 123
Maşina de îmbuteliat Zilnic după terminarea programului de lucru maşina de îmbuteliat şi traseul de transport al berii, de menţinerea berii liniştite, se golesc de bere şi se clătesc cu multă apă, după care urmează igienizarea acesteia în circuit închis cu ajutorul instalaţiei CIP din dotarea utilajului. Diagrama după care se face igienizarea este identică cu ceea utilizată pentru fermentatoarele cilindro-conice. Cu ocazia igienizărilor, o atenţie deosebită se va acorda igienizării exterioare a ventilelor de umplere. Maşina de spălat navete • soluţia de detergenţi se înlocuieşte complet de două ori pe săptămână; • pardoseala, faianţa şi sifoanele de scurgere se vor igieniza în condiţii identice cu celelalte secţii de fabricaţie.
124
