Materii prime Orzul Orzul face parte din familia Gramineae, genul Hordeum, cuprinde 27 specii sălbatice şi două specii cultivate, iar specia Hordeum vulgare L., cuprinde patru covarietăţi şi mai multe varietăţi: Hordeum vulgare L. hexastichum orzul cu şase rânduri de boabe pe spic, spicul de orz este format dintr-un ax la ale cărui noduri se dezvoltă din spiculeţe, florile, are boabe neuniforme, cu învelişul gros, un conţinut ridicat de proteină, dă malţuri cu un randament în extract mai scăzut. La fiecare nod se dezvoltă câte trei spiculeţe care sunt fecundate şi formează fructe şi apar şase rânduri de boabe. Boabele din spiculeţul din mijloc se dezvoltă simetric, este mai mare şi boabele din spiculeţele laterale sunt mai mici, asimetrice şi neuniforme. Hordeum vulgare distichum orzul cu două rânduri de boabe pe spic, denumirea de orz de primăvară sau orzoaică , are boabe uniforme ca mărime, cu înveliş mai fin, un conţinut în proteine scăzut şi bogat în amidon, dă malţuri bine solubilizate şi un randament mare în extract. Din cele trei spiculeţe este fecundat numai spiculeţul din mijloc şi se formează două rânduri de boabe pe spic, boabele se dezvoltă nestânjenite, fiind mari şi simetrice. După aspectul spicului la coacere, orzul cu două rânduri de boabe pe spic s-a dezvoltat sub două categorii de varietăţi: • Hordeum vulgare nutans boabele sunt dispuse distanţat pe lungimea axului, uniforme, iar spicul la coacere, se curbează, cel mai bun pentru bere. • Hordeum distichum erectum boabele se dezvoltă strâns unul în altul pe lungimea axului, la coacere spicul să rămână drept, iar boabele sunt prinse pe axul spicului printr-un pedicel. Descrierea plantei Părţile componente ale orzul sunt: • rădăcina este fasciculată; • tulpina este formată din 5-7 internoduri goale; • frunzele au o lungime de 23-32 cm şi lăţimea de 0,95-1,2 cm, au o culoare verde până la galben-verde; • inflorescenţa spicului este aşezată pe un pivot subţire şi plan de formă neregulată, cu colţuri, pe care se află spiculeţe, iar lungimea inflorescenţei variază între 5 şi 13 cm; • fructul orzului poate fi îmbrăcat sau golaş, bobul are lungimea de 8-12 mm, lăţimea de 3-5mm şi grosimea de 2,0-4,5 mm, este umflat la mijloc şi ascuţit la ambele capete, este acoperit cu un înveliş, iar învelişul acoperă zona opusă şi se prelungeşte spre vârf. Bobul de orz este o cariopsă, poate fi îmbrăcată sau golaşă, lungimea, lăţimea, grosimea bobului sunt caracteristice fiecărui soi. Forma bobului este caracteristică varietăţii cu şase rânduri şi cu două rânduri. Fructul orzului nu se poate separa de pericarp, care reprezintă peretele ovarului fiecărei flori. Bobul cuprinde două palee şi pana sau peria bazală, are o formă alungită, alungită, uşor comprimat comprimată, ă, fiind alcătuit alcătuit din înveliş, germene, germene, strat aleuronic aleuronic şi endosperm. La partea bazală, bobul se prinde de axul spicului printr-un pedicel, cu o anumită configuraţie. Faţa ventrală a bobului, mai bombată, de-a lungul ei prezintă un canal ventral, în care sub învelişul bobului rămâne un rest floral sub forma unui ţesut vascular, denumit pană bazală. Pana bazală prezintă nişte perişori lungi sau scurţi caracteristici varietăţii, iar forma canalului ventral de la baza bobului serveşte la identificarea varietăţii. Boabele de orzoaică sunt simetrice şi bombate, se deosebesc între ele prin dimensiune, dimensiune, formă, culoare etc. Boabele de la baza şi vârful spicului, sunt mai mici decât cele de la mijlocul spicului. Boabele de orz pot fi: 1
simetrice; asimetrice. Morfologia şi anatomia orzului este alcătuit din următoarele părţi: Învelişul bobului reprezintă 7-13% din masa bobului, are rolul de protecţie mecanică şi biologică al bobului, este alcătuit din lamă şi palee, pericarp, teslă. Provine din frunzuliţele care au protejat floarea şi care îmbracă fructul la maturitate. Glumela(frunzuliţa) inferioară generează partea dorsală a învelişului bobului, iar glumela superioară formează învelişul ventral al bobului. La maturitate învelişul devine un ţesut mort, iar volumul bobului scade prin pierderea de umiditate. umiditate. Învelişul bobului bobului este compus din două părţi distincte: Pericarpul sau învelişul fructului este format din 4-5 straturi de celule: • epicarpul sau epiderma externă; • mezocarpul, format din 2-3 rânduri r ânduri de celule; • endocarpul sau epiderma internă. Testa este formată din două straturi: • un tegument seminal, care dă culoarea bobului; • stratul nucelar, turtit. Tegumentul seminal provine din îngroşarea pereţilor ovulului. La maturare orzul pierde din umiditate, umiditate, pe suprafaţa acestuia acestuia apar unele riduri riduri care este un indice indice de calitate. Bobul de orz este învelit într-un ţesut numit testă, care în timpul dezvoltării seminţei, fuzionează cu resturile peretelui ovarian al fructului. Testa este un ţesut semipermeabil, limitează intrarea substanţelor în bob, zona permeabilă se găseşte în vecinătatea embrionului. Aceasta este denumită micro-pilară fiind un ţesut al testei care este neregulat şi canelat, prin el se permi permite te pătrun pătrunder derea ea apei apei în faza faza de înmuie înmuiere. re. Înveli Învelişul şul dorsal dorsal are cinci cinci nervu nervuri ri vascularizate, dispuse longitudinal, prin care pătrunde apa în bob, fiind un indicator de recunoaştere a varietăţii de orz. Datorită Datorită conţinutul conţinutului ui de substanţe substanţe polifenolic polifenolicee şi al substanţe substanţelor lor antocian antocianogen ogenice, ice, pericarpul şi testa au un rol în declanşarea, declanşarea, în diminuarea şi reglarea germinării. În timpul germinării, învelişul acoperă o parte din plantulă care se dezvoltă în interior. Învelişul este constituit din celuloză în care este încrustată lignina şi componenţii minerali, care împreună formează compuşi insolubili. Coaja bobului are caracter abraziv şi duce la uzura utilajelor de calibrare (site, sortatoare, trioare etc.). Învelişul bobului are un rol în filtrarea plămezii deoarece formează principalul component al stratului filtrant. Endospermul este corpul făinos, ocupă ⅔ din masa bobului, conţine amidon sub formă de granule. Amidonul este depozitat în celule de formă poliedrică, înconjurate de o membrană bogată în hemiceluloză, între celule se găseşte o reţea de substanţe proteice şi gumoase. Endospermul este înconjurat de stratul aleuronic. Celulele care formează endospermul sunt compuse din lipide, substanţe proteice şi substanţe gumoase, iar nucleii sunt ţesuturi moarte care, la maturitatea bobului, dispar din celulele endospermului. Granulele de amidon sunt înglobate într-o î ntr-o masă de substanţe proteice, fiind cele mai importante componente de structură ale bobului. Rolul endospermului este acela de substanţă de rezervă, folosit în timpul germinării, fiind sursa principală de extract. Celulele de la periferia endospermului conţin mai multe substanţe proteice şi enzime, iar granulele de amidon sunt mici şi formează stratul subaleuronic, în care se găseşte o cantitate apreciabilă de β-amilază. În zona învecinată endospermului, unde se găseşte embrionul, se află un strat subţire de celule goale, care poartă numele de epiteliu scutelar. Orzul de calitate superioară are endospermul de culoarea albă, cu aspect făinos şi opac, iar la cel de calitate inferioară este de culoare cenuşie şi translucid. Aspectul făinos se datorează unui mare număr de fisuri existente în învelişul proteic al granulelor de amidon. Endospermul este înconjurat de un ţesut format din 3-4 rânduri de celule mici, cubice, cu pereţii groşi, iar în dreptul embrionului, dintr-un singur rând de celule. Ţesutul se numeşte • •
2
simetrice; asimetrice. Morfologia şi anatomia orzului este alcătuit din următoarele părţi: Învelişul bobului reprezintă 7-13% din masa bobului, are rolul de protecţie mecanică şi biologică al bobului, este alcătuit din lamă şi palee, pericarp, teslă. Provine din frunzuliţele care au protejat floarea şi care îmbracă fructul la maturitate. Glumela(frunzuliţa) inferioară generează partea dorsală a învelişului bobului, iar glumela superioară formează învelişul ventral al bobului. La maturitate învelişul devine un ţesut mort, iar volumul bobului scade prin pierderea de umiditate. umiditate. Învelişul bobului bobului este compus din două părţi distincte: Pericarpul sau învelişul fructului este format din 4-5 straturi de celule: • epicarpul sau epiderma externă; • mezocarpul, format din 2-3 rânduri r ânduri de celule; • endocarpul sau epiderma internă. Testa este formată din două straturi: • un tegument seminal, care dă culoarea bobului; • stratul nucelar, turtit. Tegumentul seminal provine din îngroşarea pereţilor ovulului. La maturare orzul pierde din umiditate, umiditate, pe suprafaţa acestuia acestuia apar unele riduri riduri care este un indice indice de calitate. Bobul de orz este învelit într-un ţesut numit testă, care în timpul dezvoltării seminţei, fuzionează cu resturile peretelui ovarian al fructului. Testa este un ţesut semipermeabil, limitează intrarea substanţelor în bob, zona permeabilă se găseşte în vecinătatea embrionului. Aceasta este denumită micro-pilară fiind un ţesut al testei care este neregulat şi canelat, prin el se permi permite te pătrun pătrunder derea ea apei apei în faza faza de înmuie înmuiere. re. Înveli Învelişul şul dorsal dorsal are cinci cinci nervu nervuri ri vascularizate, dispuse longitudinal, prin care pătrunde apa în bob, fiind un indicator de recunoaştere a varietăţii de orz. Datorită Datorită conţinutul conţinutului ui de substanţe substanţe polifenolic polifenolicee şi al substanţe substanţelor lor antocian antocianogen ogenice, ice, pericarpul şi testa au un rol în declanşarea, declanşarea, în diminuarea şi reglarea germinării. În timpul germinării, învelişul acoperă o parte din plantulă care se dezvoltă în interior. Învelişul este constituit din celuloză în care este încrustată lignina şi componenţii minerali, care împreună formează compuşi insolubili. Coaja bobului are caracter abraziv şi duce la uzura utilajelor de calibrare (site, sortatoare, trioare etc.). Învelişul bobului are un rol în filtrarea plămezii deoarece formează principalul component al stratului filtrant. Endospermul este corpul făinos, ocupă ⅔ din masa bobului, conţine amidon sub formă de granule. Amidonul este depozitat în celule de formă poliedrică, înconjurate de o membrană bogată în hemiceluloză, între celule se găseşte o reţea de substanţe proteice şi gumoase. Endospermul este înconjurat de stratul aleuronic. Celulele care formează endospermul sunt compuse din lipide, substanţe proteice şi substanţe gumoase, iar nucleii sunt ţesuturi moarte care, la maturitatea bobului, dispar din celulele endospermului. Granulele de amidon sunt înglobate într-o î ntr-o masă de substanţe proteice, fiind cele mai importante componente de structură ale bobului. Rolul endospermului este acela de substanţă de rezervă, folosit în timpul germinării, fiind sursa principală de extract. Celulele de la periferia endospermului conţin mai multe substanţe proteice şi enzime, iar granulele de amidon sunt mici şi formează stratul subaleuronic, în care se găseşte o cantitate apreciabilă de β-amilază. În zona învecinată endospermului, unde se găseşte embrionul, se află un strat subţire de celule goale, care poartă numele de epiteliu scutelar. Orzul de calitate superioară are endospermul de culoarea albă, cu aspect făinos şi opac, iar la cel de calitate inferioară este de culoare cenuşie şi translucid. Aspectul făinos se datorează unui mare număr de fisuri existente în învelişul proteic al granulelor de amidon. Endospermul este înconjurat de un ţesut format din 3-4 rânduri de celule mici, cubice, cu pereţii groşi, iar în dreptul embrionului, dintr-un singur rând de celule. Ţesutul se numeşte • •
2
ţesut aleuronic după denumirea componentei de bază a acestor celule, substanţa proteică, denumită aleuronă. Alături de aleuronă, celulele mai conţin grăsimi care sunt lipsite de granule de amidon. Spre deosebire de endosperm ţesutul aleuronic este un ţesut viu, el respiră, iar celulele au nucleu şi o protoplasmă densă. Ţesutul aleuronic este sediul sintezei unora dintre cele mai importante enzime hidrolitice din timpul germinării. Stratul aleuronic este format din două părţi: • stratul aleuronic se găseşte sub tegument, este format din celule mari, de formă pătrată, cu pereţii îngroşaţi, bogate în proteine, conţin grăunciori de polen şi substanţe substanţe grase; • partea inferioară formată din celule mari, pline cu grăunciori grăunciori de amidon. amidon. Celulele periferice sunt mai sărace în amidon dar bogate în proteine, iar grăunciorul de amidon, are o formă aproape sferică. Stratul aleuronic este alcătuit din trei rânduri de celule mici, cubice, cu pereţii groşi şi în dreptul embrionului, stratul este alcătuit dintr-un singur rând de celule. Stratul aleuronic este un ţesut viu care respiră, celulele având nuclee şi protoplasmă. Principalele componente ale stratului aleuronic sunt: substanţele cu azot care formează aleurona şi lipidele. Datorită substanţelor cu azot din proteine, în stratul aleuronic au loc toate sintezele enzimatice. Embrionul situat în partea inferior-dorsală a fructului, conţine toate organele viitoarei plante, se disting următoarele părţi componente: componente: • radicela se găseşte în partea inferioară a embrionului, are la vârf un ţesut îngroş îngroşat, at, num numit it pilori piloriză ză,, este este înveli învelitt într-un într-un ma manşo nşon, n, care care se num numeşt eştee coleoriză; • plumela formată formată din 2-3 frunzişoar frunzişoare, e, adăpostes adăpostescc vârful vârful vegetativ vegetativ,, este învelit învelit într-o teacă sub formă formă de scufie, numită numită coleoptil, coleoptil, din ea se naşte naşte partea aeriană a plantei; plantei; • tigela face legătura între plumulă şi radicelă; • scutişorul înco înconjo njoar arăă endo endosp sper ermu mull em embri brion onul ului ui,, perm permit itee trece trecere reaa substa substanţe nţelor lor de rezerv rezervăă din endosp endosperm erm spre spre em embrio brion, n, în proce procesul sul de germinare. Embrionul reprezintă 2-5% din substanţa uscată a bobului, ocupă partea inferioară a acestuia şi este cea de a doua parte vie a bobului. Se dezvoltă asimetric, către faţa dorsală a bobului, are o structură complexă, iar prin dezvoltarea embrionului se permit transformări de formarea enzimelor. Embrionul este alcătuit dintr-o porţiune din care se formează viitoarele frunzuliţe şi tulpina, care împreună formează plantula. Cea de a doua porţiune a embrionului formează ţesuturile din care se formează viitoarea rădăcină numită radiculă. În scutelum şi în stratul aleuronic se produc enzimele care solubilizează substanţele de rezervă. Dintre enzimele care se găsesc în endosperm, amintim: citazele, fitazele, lipazele etc. Dintre amilaze, în bobul negerminat, se găsesc numai β-amilaza sau zaharogen-amilaza, zaharogen-amilaza, iar αamilaza apare în bob în timpul germinării. Embrionul bobului matur conţine zaharuri solubile, fructozani superiori, rafinoză şi aminoacizi liberi, lipide. Ţesutul embrionar este sediul formării acizilor giberelici care apar la sfârşitul repausului de germinare. Soiurile de orz cultivate în ţară Se cultivă următoarele soiuri: • orzoaică de primăvară : Dvoran, Elgina, Paulina, Rapid, Triumph, Ametist, Gritt, Aura şi Prima; • orzoaică de toamnă : Victoria, Beta, Griviţa, Lăuza; • orz de toamnă : Miraj, Intensiv I, Precoce, Productiv, Adi, Dana. Compoziţia chimică a orzului 3
Compoziţia chimică a bobului care depinde de varietatea, condiţiile climaterice, agrotehnică etc. şi variază în următoarele limite: • umiditate 12-20%; • substanţă uscată 88-80%. Umiditatea reprezintă 14-15% din masa bobului de orz, putând varia în limite mult mai largi, în zonele calde are o umiditate cuprinsă între 12-14%, în zonele mai reci, umiditatea din bob poate ajunge până la 20%. Dacă orzul are o umiditate ridicată, apar o serie de dezavantaje: • orzul conţine o cantitate mai mică de substanţă uscată şi de amidon; • nu poate fi depozitat mult timp; • conţine o energie de germinare scăzută; • sensibilitatea de absorbţie a apei este mare; • orzul se malţifică greu şi neuniform; • pierderile la malţificare sunt mari. La o umiditate de 12-14%, orzul se poate depozita în silozuri, deoarece apa conţinută este legată de coloizi, menţine embrionul într-o stare latentă, iar pierderile la malţificare sunt minime. Amidonul reprezintă 57-65% din substanţa uscată şi formează substanţa de rezervă a bobului, este depozitat în celulele endospermului sub formă de granule, cu o structură hemicristalină, compactă, lamelară. Cu cât granula de amidon este mai mică cu atât conţinutul în substanţe minerale este mai mare. Granula de amidon are capacitatea de a absorbi apa, mărindu-şi volumul o dată cu creşterea temperaturii apei. La temperatura de 70ºC atinge un maxim de volum, iar la temperaturi sub 70ºC, are loc dezorganizarea granulelor, formarea unor pelicule lipoproteice şi ruperea legăturilor dintre lanţuri cu formarea gelurilor din amidon. La temperatura de 150ºC, amidonul începe să se brunifice, iar la temperaturi de 200ºC (250-260ºC), granulele de amidon se umflă, are loc eliminarea de gaze şi carbonizarea acestora. Amidonul este format din două componente: amiloză şi amilopectină. • Amiloza este localizată în partea centrală a granulelor de amidon, reprezentă 17-20% din cantitatea totală de amidon, este formată din catene neramificate, legate prin legături 1,4 α-glucozidice, spirala este situată în interiorul granulelor de amidon, formează soluţii cu vâscozitate moderată, în prezenţa iodului se colorează în albastru intens, poate fi hidrolizată de α şi β amilază obţinându-se maltoza. • Amilopectina este localizată în partea periferică a granulelor de amidon, se găseşte în proporţii cuprinse între 80 şi 83% din amidon, are forma unei catene ramificate, care pe lângă legăturile 1,4 α-glucozidice prezintă legături 1,6 αglucozidice şi accidental 1,5 α-glucozidice, legăturile 1,6 α-glucozidice apar la circa 15 unităţi de glucoză din lanţul glucopiranozic, în prezenţa apei calde formează soluţii vâscoase, cu iodul dă o coloraţie specifică de la violet spre roşu, prin hidroliza parţială, în prezenţă de α şi β-amilază, aceasta se descompune în maltoză şi dextrine. Celuloza este localizată în învelişul bobului şi reprezintă 4-5% din substanţa uscată. Este un polimer al glucozei cu legături de tipul 1,4 β-glucozidice, format din 2000-3000 resturi de glucoză. Prin malţificarea orzului, celuloza rămâne nemodificată îndeplinind rolul de strat filtrant la obţinerea mustului de bere. Hemicelulozele şi gumele participă la consolidarea şi formarea pereţilor celulari ai endospermului, reprezintă 10% din masa bobului, iar gumele, 2%. Hemicelulozele sunt polizaharide, care prin hidroliză enzimatică, devin solubile. Gumele sunt denumite şi 4
hemiceluloze solubile care în apă dau soluţii coloidale. Ambele sunt atacate de sistemul enzimatic (β-glucanaze) în timpul malţificării. Aceste polizaharide sunt de două tipuri: • pentozani care prin hidroliză se transformă în arabinoză şi xiloză; • glucani care sunt compuşi formaţi din resturi de glucoză. Arabinoxilanii sunt formaţi din lanţuri liniare de β-(1,4)-D-xilopiranoză, la care se grefează lanţuri laterale de D-xiloză legate 3,1, de L-arabinoză legată 3,1, de L-arabinoză 2,1D-xiloză legate 3,1, precum şi acidul D-galacturonic legat 4,1. Cu cât lanţurile laterale sunt mai numeroase şi mai lungi, cu atât solubilitatea arabinoxilanilor şi gumelor pentozanice este mai redusă. Guma pentozanică solubilă este formată dintr-un lanţ liniar de unităţi de D-xiloză legate 1,4, lanţ la care sunt grefate catene laterale formate din L-arabinoză legate 2,1. β-Glucanii sunt formaţi din segmente mici de unităţi de tip β-D-glucopiranoză legate 1,4, care alternează cu segmente de unităţi de tip β-D-glucopiranoză legate 1,3. β-Glucanii se pot lega de proteine sau pot fi esterificaţi; aceleaşi reguli se aplică şi la arabino-xilani. Substanţele pectice sunt apropiate de gume, conţin galactani, arabani şi acid galacturonic, fiind dispuse în spaţiul intercelular din endosperm. Se găsesc în cantităţi mari, iar în bere au rol de coloizi protectori, având proprietatea de a se îmbiba cu multă apă şi dau soluţii mucilaginoase. Substanţele pectice se găsesc amestecate cu pentozanii având influenţă asupra persistenţei spumei la bere. Hidraţii de carbon simpli sunt formaţi din zaharoză (1-2%), rafinoză (0,3-0,5%), glucoză, fructoză (2%), maltoză (0,3%), glucozani şi pentozani (3-4%). Maltoza este concentrată în stratul aleuronic, în care β-amilaza se găseşte în cantitatea cea mai mare. Hidraţii de carbon servesc respiraţiei bobului, înainte de a putea fi mobilizate zaharurile din endosperm rezultate prin hidroliza amidonului. Substanţele azotoase sunt reprezentate de proteine. Influenţează procesul de obţinere a malţului şi a berii (însuşiri fizico-chimice şi senzoriale: culoare, spumă, plinătatea gustului, stabilitate coloidală). Substanţele azotoase din bob variază între 7 şi 20%, fiind formate din: • 4,5% produse insolubile (gluteline); • 4% hordeină solubilă în alcool; • 0,3% leucozină solubilă în apă; • 1,95% edestină (globulină) şi albumină solubile în soluţie de clorură de sodiu. Orzul cu un conţinut mai mare de gluten şi mai mic de hordeină, încolţeşte anevoie, deoarece hordeina este lipsită de aminoacizi: glicocol, lizină şi metionină, iar arginina şi triptofanul se găsesc în cantitate mică. Glutelina este foarte săracă sau lipsită de gluten. Pentru orzoaică, raportul între hordeină şi gluten trebuie să fie de 1,42, iar pentru orz de 0,77. Proteinele sunt localizate în trei locuri importante din bob: • în stratul aleuronic , sub formă de gluten; • în substratul aleuronic , ca proteină de rezervă; • în pereţii celulari din endosperm, ca proteină histologică. În structura proteinelor de orz intră: • 35-45% prolamine; • 35-45% glutenine; • 10-20% globuline; • 3-4% albumine. Substanţele azotoase macromoleculare din orz aparţin următoarelor tipuri de proteine: • albumina reprezintă 0,4%, coagulează la 59ºC şi are punctului izoelectric la pH-ul 4,6; 5
globulina reprezintă 3% din substanţa uscată, coagulează parţial la 90ºC, are punctul izoelectric la pH-ul de 5,2, este formată din fracţiunile: α, β, γ şi δ, fracţiunea β-globulinică are un conţinut mai mare de sulf; • prolamina reprezintă 3,5-3,7% din substanţa uscată, conţine prolină, se numeşte hordeină, este fracţiunea proteică cea mai hidrolizată enzimatic la malţificare; • glutelina reprezintă 3% din substanţa uscată, este solubilă în soluţii alcaline, este localizată în stratul aleuronic. În bobul de orz se mai găsesc şi fracţiuni proteice: macropeptide, polipeptide, oligopeptide, dipeptide, dar şi cantităţi mici de aminoacizi, amide şi amoniac. La germinarea bobului de orz, substanţele proteice se descompun sub acţiunea enzimelor, în fracţiuni proteice cu masă moleculară diferită care ajung până la aminoacizi. Aceste fracţiuni macromoleculare influenţează negativ stabilitatea berii şi înrăutăţesc gustul acesteia, în schimb aminoacizii asigură nutriţia drojdiilor. Lipidele sunt concentrate în statul aleuronic şi în embrion, reprezentând 2-3% din substanţa uscată. Sunt formate din trigliceride, de fosfolipide şi steroli, grăsime neutră, resturi din acizi graşi liberi, ceară, fitosterină, lecitină sau fosfatide. Sunt sursa de energie a dezvoltării embrionului. În timpul încolţirii bobului, o parte din grăsimi se consumă, iar restul vor forma glicerina şi acizi graşi. La uscarea malţului, enzima este distrusă, fapt ce duce la trecerea aproape integrală a grăsimilor în borhot, iar o parte trec în must. La plămădire şi zaharificare, ele nu suferă transformări esenţiale şi se regăsesc în borhotul de malţ. Lipidele din orz sunt reprezentate de: • lipide neutre (trigliceride) 65-78%; • glicolipide 7-13%; • fosfolipide 15-26%. Trigliceridele se găsesc alături de mici cantităţi de 1,2 degliceride, 1,3 trigliceride, acizi graşi liberi, steroli, esteri ai sterolului, glicozide ale sterolilor, alcani şi carotenoizi. Substanţele amare fac parte din grupa lipidelor, sunt răspândite în învelişul bobului de orz, se caracterizează printr-un gust amar şi au acţiune antiseptică. Substanţele tanante se găsesc în cantităţi de 0,1-0,3% din substanţa uscată, sunt localizate în învelişul bobului, influenţează culoarea, gustul şi stabilitatea coloidală a berii. Polifenolii aparţin celor două grupe: • hidrolizabile (galotaninuri şi elagotaninuri); • condensate ( antocianele, catehinele şi flavonele). Acizii fenolici din orz sunt următorii: acidul p-hidroxibenzoic, acidul vanilic, acidul cafeic, acidul clorogenic, cumarina şi hemiarina. Substanţele tanante cu masă moleculară mică, au însuşiri reducătoare, nu influenţează gustul şi culoarea mustului. Prin oxidare şi polimerizare trec în polifenoli macromoleculari, care închid culoarea berii, înrăutăţesc gustul şi stabilitatea coloidală a berii. Compuşii organici cu fosfor ai bobului conţine 1% din substanţa uscată. Fosfaţii intervin în structura fitinei (sarea de calciu şi magneziu a esterului fosforic al inozitolului), reglează pH-ul din bob în timpul germinării şi asigură necesarul de acid fosforic. În mustul de bere regăsim inozitolul care asigură necesarul de fosfor asimilabil drojdiei de bere. Substanţele minerale reprezintă 2-3% din substanţa uscată, se găseşte sub formă de cationi şi anioni. 80% din substanţele minerale sunt incluse în combinaţii organice şi 20% se regăsesc în săruri minerale. Cantitatea cea mai mare o găsim în înveliş, în embrion şi în ţesutul aleuronic şi mai puţin în endosperm. Joacă un rolul de substanţe tampon în procesele metabolice de la germinare, la plămădire şi fermentare, iar o parte din combinaţiile metalelor sunt activatoare a reacţiilor enzimatice. •
6
Vitaminele sunt concentrate în embrion şi ţesutul aleuronic, într-un kilogram de orz sunt următoarele vitamine hidrosolubile: tiamina, riboflavina, acidul pantotenic, colina, acidul folic, piridoxina, biotina şi vitaminele liposolubile: caroten şi tocoferoli . Sunt substanţe active care intervin în metabolismul bobului în calitate de cofactor enzimatic. Cantitatea vitaminelor creşte după germinare, se regăsesc în must, joacă un rolul de creştere al drojdiilor şi contribuie la creşterea valorii nutritive a berii. Enzimele. Boabele conţin o cantitate mai mare de enzime care favorizează fermentaţia alcoolică. Repartiţia enzimelor în bobul de orz este următoarea: • embrion şi scutelum: β-amilaza, proteaza, peptidaza, transaminaza, lipaza şi oxidaza; • ţesutul aleuronic: α-amilaza, β-glucanazele, proteaza, peptidaza, lipaza, oxidaza; • stratul subaleuronic: β-amilaza; • endospermul: β-amilaza, endo- şi exo-β-glucanazele, proteaza şi fitaza. β -Amilaza în timpul germinării trece din starea latentă în starea activă, datorită enzimelor proteolitice şi altor enzime care acţionează asupra legăturilor -SS- şi care eliberează β-amilaza din complecşii lor. Enzima este sensibilă la căldură, iar la uscarea malţului se distruge într-o proporţie de 60%. α -Amilaza se sintetizează în urma procesului de germinare. Proporţia de α-amilază produsă în tipul germinării depinde de potenţialul genetic al soiului de orz, de cantitatea de giberelină şi de fitohormonii (acid abscisic, citokinine) din embrion şi scutelum care ajung în stratul aleuronic. Un factor important este cantitatea de oxigen accesată în stratul aleuronic. αAmilaza este sensibilă la căldură, iar în timpul uscării se degradează într-o proporţie de 2030%. β-Glucanazele acţionează asupra endospermului pe care-l degradează în compuşi cu masă moleculară mică. Ele facilitează difuzia enzimelor amilolitice în granulelor de amidon şi acţionează asupra β-glucanilor şi arabinoxilanilor, uşurând filtrarea plămezii. Se cunosc două tipuri de β-glucanaze: • exo-β-glucanaze, sensibile la căldură; • endo-β-glucanaze (endo-1,3-β-D-glucanaza, endo-1,3, 1,4-βglucanaze). Principalele enzime proteolitice care se găsesc în bobul de orz sunt: • peptidazele (exopeptidazele) care pot fi: ♦ carbopeptidazele - atacă legăturile peptidice de la capătul terminal al proteinelor; ♦ aminopeptidazele neutrale - atacă legăturile peptidice de la capătul terminal al proteinelor, dintre fenilalanină şi triptofan; ♦ peptidazele alcaline (leucin-aminopeptidaza şi dipeptidaza). • endopeptidazele hidrolizează legăturile peptidice din interiorul lanţurilor polipeptidice; • peptidazele alcaline acţionează asupra dipeptidelor leuciltirozina şi alaninglicina, au un pH optim de 8,6, când hidrolizează leucintirozina şi un pH de 7,8, când hidrolizează alanilglicina; • lipazele pot hidroliza 20-30% din trigliceride, sunt influenţate de temperatură şi umiditate, iar activitatea lor creşte la germinare; • fosfatazele acide se regăsesc în proporţie mare după germinare; • fitazele au rolul de a hidroliza fitaţii în proporţie de 80%. Dintre enzimele hidrolitice existente amintim: • hidroperoxidaza, izomeraza; 7
• α şi β-glucozidaza; • β-fructofuranozinaza (solubilă şi insolubilă); • oxireductazele reprezentate de: ♦ catalază; ♦ peroxidază; ♦ lipoxigenază; ♦ polifenoloxigenază.
Recoltarea şi recepţia orzului Recoltarea orzului se face în faza de coacere deplină, când boabele au un conţinut maxim de amidon, capacitatea germinativă este maximă, iar constituenţii proteici, în special glutelinele, sunt maturizate şi în cantităţi cât mai reduse. Când recoltarea se face la maturitate deplină, boabele nu-şi pierd culoarea şi nici puterea de germinaţie. Boabele mari, bogate în amidon, uniforme, au o capacitate de germinare ridicată şi duc la obţinerea malţului de bună calitate, respectiv la o bere corespunzătoare. Conţinutul ridicat în coajă al orzului reduce conţinutul de substanţe extractive, cel mai bun orz pentru fabricarea berii fiind cel cu un înveliş subţire şi cu conţinut mic de amidon. Conţinutul în coajă nu trebuie să depăşească 6-8% din conţinutul total al bobului. La boabele de orz se deosebesc: • boabe făinoase, numărul boabelor făinoase trebuie să depăşească 80%; • boabe sticloase; • boabe semisticloase. La recepţie, este foarte important să se cunoască deosebirea dintre boabele de orzoaică şi cele de orz, stabilindu-se chiar raportul dintre acestea, când ele sunt amestecate. Orzoaica are boabe mari , aproape uniforme ca mărime şi simetrice, faţă de un plan care ar trece prin nervura principală de pe faţa dorsală şi prin şanţul bobului de pe faţa opusă. Orzul are boabele neuniforme ca mărime şi conformaţie. La orz raportul între boabele simetrice şi asimetrice este de 1:2. O probă care prezintă la analiza 100% boabe simetrice şi uniforme ca mărime se consideră orzoaică. Indicii de calitate ai orzului destinat fabricării berii Calitatea orzului este funcţie de interacţiunea dintre soiul de orz şi condiţiile de cultivare. Orzul trebuie să aibă un conţinut ridicat de amidon şi scăzut în proteine. Anul şi locul de cultură influenţează indicii calitativi ai orzului şi implicit ai extractului de malţ. Depozitarea orzului proaspăt recoltat poate să influenţeze calitatea orzului, păstrat la temperaturi de peste 18ºC, acesta îşi va recăpăta mai repede energia maximă de germinare. Din punct de vedere al fermentaţiei mustului, se preferă soiuri de orz care prin malţificare îşi îmbunătăţesc echipamentul enzimatic. Aceste malţuri au o activitate enzimatică ridicată, fermentează mustul de bere bogat în zaharuri fermentescibile şi sunt bogate în substanţe azotoase necesare nutriţiei drojdiilor. Dintre zaharurile prezente în must, maltoza este influenţată de soiul de orz, factorii de mediu având rol secundar. Modificările compoziţiei mustului în hidraţi de carbon pot fi influenţate de momentul recoltării şi de tratamentul orzului după recoltare. Prin recoltarea orzului la maturarea deplină se obţin randamente maxime în extract al malţului şi valori mici ale gradului final de fermentare. Prin creşterea conţinutului în proteine al orzului se modifică şi indicii fizico-chimici ai berii finite. La creşterea conţinutului de proteină a orzului de la 3,5%, la 12% din substanţa uscată, se observă o creştere vizibilă a azotului solubil din must care contribuie la îmbunătăţirea stabilităţii spumei de bere şi o stabilitate coloidală mai redusă. Pentru berea cu o culoare deschisă se recomandă malţuri provenite din orz cu un conţinut de proteine de 10,6-10,8% din substanţa uscată. 8
Proprietăţile chimice ale bobului de orz sunt următoarele: • umiditate 12-15%; • conţinutul în proteină 9-11,5% s.u.; • conţinutul în amidon 58-66% s.u.; • conţinutul în extract 72-80% s.u. Aprecierea calitativă a orzului pentru bere se face după: Aspectul exterior se examinează următoarele caracteristici: • culoarea şi mirosul bobului; • fineţea învelişului; • gradul de impurificare; • puritatea soiului (după formă şi mărimea bobului, aspectul bazei bobului şi al penei bazale, aspectul rândurilor învelişului şi al nervurilor). Analiza mecanică permite o apreciere a orzului după următoarele criterii: • uniformitatea şi mărimea boabelor boabele de orz mari şi pline (de peste 2,5 mm) dau mai mult extract, trebuie să aibă o uniformitate de 80%; • farinozitatea sau calitatea corpului făinos trebuie să prezinte un procent mare de boabe făinoase; • masa hectolitrică trebuie să fie cuprinsă între 63 şi 75 kg; • masa a 1000 de boabe este de dorit să varieze între 35 şi 48g, se preferă orzul cu masa a 1000 de boabe cât mai mare; • viabilitatea (procentul de boabe vii) trebuie să fie de minimum 96%; • energia de germinare (procentul de boabe care germinează) după 3 zile, trebuie să fie cât mai mare; • capacitatea de germinare (procentul de boabe care germinează) după 5 zile de germinare trebuie să fie cât mai mare; • sensibilitatea la apă a orzului relaţia comportării orzului la înmuiere, depinde de condiţiile climaterice la coacere şi recoltare şi de gradul de maturare a orzului. Analiza chimică, compoziţiei chimice trebuie stabilit conţinutul în apă, în substanţe proteice şi în amidon al orzului. În ceea ce priveşte indicii chimici ai orzului pentru bere, conţinutul în proteine este de preferat să varieze între 9 şi 11,5% (acesta se stabileşte prin înmulţirea cantităţii de azot din orz cu factorul 6,25). Însilozarea orzului Principalele condiţii care se impun la însilozarea orzului, destinat fabricării malţului, este păstrarea intactă a puterii de germinare. În vederea păstrării puterii de germinare a orzului, acesta este bine să se însilozeze la umiditatea de 12%. Aprecierea calităţii tehnologice a orzului pentru bere se face după criterii stabilite, în Europa, de Comitetul pentru orz al EBC şi anume: • producţia la hectar; • uniformitatea boabelor; • conţinutul în proteină; • randamentul în extract al malţului obţinut din orz; • conţinutul în azot total şi solubil al malţului; • friabilitatea malţului; • activitatea diastazică; • vâscozitatea şi conţinutul în β-glucani în mustul de laborator; • gradul de fermentare a mustului de laborator. Apa 9
Este componentul de bază utilizat la fabricarea malţului şi berii, de compoziţia căreia depinde calitatea produsului finit. Apa ocupă un loc principal fiind folosită la spălare orzului, la înmuierea orzului, la germinarea orzului, la răcire, la igienizare, etc. În industria malţului, apa este folosită: • ca materie primă; • pentru igienizarea utilajelor; • pentru spălarea orzului; • pentru obţinerea agenţilor de răcire; • pentru producerea aburului. Apa folosită în fabricarea malţului este considerată ca materie primă deoarece: • prin calitatea ei influenţează desfăşurarea procesului tehnologic; • influenţează însuşirile fizico-chimice ale malţului; • este necesară în toate etapele tehnologice; • cantităţi de apă sunt folosite la igienizarea utilajelor şi secţiei, ştiind că la fabricile de malţ trebuie respectate cu stricteţe condiţiile de igienă specifice. Conţinutul de apă necesar fabricării malţului şi a berii este de 5-14 hl apă pentru un hl bere. Amplasarea fabricii de malţ se face asigurând sursa de apă necesară, cantitativ şi calitativ. Surse de apă Fabricile de malţ îşi procură apa din: • surse de adâncime (puţuri proprii de adâncime, captare de izvoare etc.); • apa de suprafaţă (pârâuri, râuri, lacuri); • apa din reţeaua localităţii . Cu excepţia apelor de la reţeaua locală, celelalte surse de apă trebuie purificate adică supuse unei filtrări şi dedurizări, fiind astfel adusă la parametrii de calitate ai unei ape potabile. Condiţiile de calitate ale apei Apa potabilă folosită este caracterizată printr-o serie de proprietăţi: Proprietăţi senzoriale: • miros, datorat substanţelor organice aflate sub acţiunea microorganismelor vii; • gust , se datorează substanţelor minerale dizolvate, poate fi: ♦ sărat (clorură de sodiu sau sulfat de sodiu); ♦ amar (sulfat de magneziu sau clorură de magneziu); ♦ dulceag (sulfat de calciu); ♦ acidulat (dioxid de carbon); ♦ acru (bicarbonat sau clorură de fier). Proprietăţi fizice: • culoare, dată de substanţele dizolvate sau aflate în stare coloidală, cum ar fi: oxizi ferici, compuşi ai manganului, clorofila din frunze, acizi humici etc.; • turbiditate, datorată suspensiilor minerale sau organice; • temperatură, funcţie de sursa de ape reziduale şi de anotimp; • conductivitate electrică, funcţie de natura şi concentraţia ionilor; • radioactivitate apa poate transmite radiaţii permanente α, β sau γ . Proprietăţi chimice: • reacţie pH , care poate fi acidă sau bazică; • duritate, dată de sărurile de calciu şi magneziu (carbonaţi, cloruri, sulfaţi, nitraţi, fosfaţi sau silicaţi) aflate în soluţie. 10
Duritatea apei poate fi: temporară, permanentă şi totală. • duritatea temporară este determinată de carbonaţi, dispar prin fierbere; • duritatea permanentă este determinată de celelalte săruri de calciu şi magneziu, nu dispar prin fierbere; • duritatea totală este suma durităţilor temporară şi permanentă. Distingem următoarele feluri de ape: • ape foarte moi 0-4º duritate; • ape moi 4-7º duritate; • ape de duritate medie 7-14º duritate; • ape dure 14-21º duritate; • ape foarte dure 21-30º duritate. Apele, în funcţie de componentele lor, se împart în două categorii: • ape carbonate; • ape sulfatate. La toate apele se analizează următoarele componente: • conţinut de substanţe organice; • conţinut de fier; • conţinut de mangan; • conţinut de calciu; • conţinut de magneziu; • conţinut de amoniac; • conţinut de clor; • conţinut de cupru, plumb, zinc; • conţinut de dioxid de carbon; • conţinut de hidrogen sulfurat. Proprietăţi bacteriologice apele folosite în industria malţului trebuie să fie cât mai pure. Apele folosite la igienizare, cele care rămân în conducte, pot conţine cantităţi de microorganisme care afectează calitatea malţului. Apele de suprafaţă şi cele de mică adâncime sunt contaminate, de aceea se preferă ape de adâncime. În aceste ape se găsesc agenţi patogeni şi nepatogeni, procentul maxim admis fiind de 300 diferiţi germeni/ml de apă şi de 0-3 bacili Coli/l apă. La igienizarea spaţiilor de producţie, a conductelor se foloseşte apă fără bacterii din grupa Coli. Proprietăţile bacteriologice sunt date: • de bacterii organotrofe (saprofite); • de bacterii coliforme ; • de bacterii patogene . Proprietăţi biologice: • număr de organisme vizibile cu ochiul liber, absent; • număr maxim de microorganisme la 1 litru de apă. Influenţa compoziţiei apei asupra procesului de malţificare Prin sărurile ei, apa influenţează calitatea malţului berii, astfel în apă se găsesc: • cationi: H+, ioni alcalino-pământoşi (Ca2+, Mg2+), ioni alcalinici (Na+, K +), Fe2+, F3+, Al 3+, NH4+, ionii de K + şi NH4+ se găsesc în cantităţi mici provenind din descompunerea substanţelor organice; • anioni: OH -, HCO3, SO42-, Cl -, NO 3-, Na -, care reprezintă indicii de calitate ai apelor, ştiind că ionul azotic este toxic în concentraţii mai mari de 10 mg/l, se doreşte ca în apă, să fie un conţinut redus de azotat şi azotiţi 11
deoarece aceste substanţe participă la formarea transaminelor, care sunt cancerigene. Alţi componenţi, cum sunt SiO32-şi PO43-, pot influenţa negativ calitatea malţului, iar Mn şi Cu, sub formă de urme, au efect inhibitor, fiind indicat ca metalele (Cu, Fe, Mn) să se găsească în concentraţii de maxim 1 mg/l. Apele conţin şi gaze: O 2, N2, CO2, CO2 liber din apă în concentraţie redusă care determină menţinerea în soluţie a unei mici stări alcaline. Ionii şi sărurile din apă au influenţă deosebită asupra transformărilor care au loc în timpul obţinerii malţului fiindcă influenţează germinarea. De asemenea, ionii şi sărurile din apă pot influenţa formarea enzimelor din bobul de orz, uscarea malţului verde, etc. pH-ul influenţează formarea anumitor componente în malţ: substanţele polifenolice, enzime, etc. Din punct de vedere al acţiunii pe care o au ionii şi sărurile din apă, distingem două grupe şi anume: • ioni şi săruri care tind să mărească pH-ul din bob; • ioni şi săruri care tind să scadă pH-ul din bob; Cel mai important rol îl are ionul bicarbonic (HCO-) care este un consumator de ioni H+ formând acidul carbonic, acesta este instabil care prin disociere formează dioxid de carbon şi apă. Bicarbonatul de calciu interacţionează cu fosfaţii pe care-i transformă în fosfaţi primari şi în fosfaţi secundari, producând creşterea pH-ului. Se formează fosfaţi terţiari de Ca insolubili şi de potasiu solubili. Se formează fosfatul terţiar de Mg insolubil la fierbere şi fosfatul de potasiu solubil. Acţiunea de creştere a pH-ului depinde de natura şi cantitatea substanţelor existente în apă. În apă există ioni şi săruri care pot scădea pH-ul. Ionul de K acţionează asupra ionului bicarbonic punând în libertate ionii de H+. Formarea sărurilor de Ca favorizează formarea de piatră pe utilaje. Piatra este un amestec de fosfaţi şi oxalaţi de calciu, care formează un depozit rugos pe suprafaţa instalaţiilor, a utilajelor şi conductelor. Ele se igienizează foarte greu, reduc coeficientul de transmisie a căldurii fiind necesară o verificare şi eliminarea acesteia, din timp în timp. Operaţia se numeşte detartrare. Este indicat controlul apei prin determinarea alcalinităţii necompensate dată de acţiunea pe care o au ionii bicarbonici vizavi de ionii de Ca şi Mg. Pentru compensarea alcalinităţii propriu-zise a unui echivalent de ioni bicarbonici, sunt necesari 3,5 echivalenţi de Ca sau chiar 7 echivalenţi de Mg. Kolbach a stabilit noţiunea de alcalinitate remanentă sau necompensată ca fiind egală cu diferenţa între alcalinitatea totală şi alcalinitatea compensată. Alcalinitatea totală este dată de duritatea temporară, iar alcalinitatea compensată este egală cu raportul dintre duritatea Ca şi duritatea Mg/2, totul se împarte la 3,5. Indicele 3,5 reprezintă echivalentul de Ca necesari la compensarea unui echivalent de bicarbonat. Metode de corectarea apei Modificarea durităţii apei se face prin îndepărtarea durităţii temporare, operaţia se numeşte decarbonatare. Se poate face prin mai multe metode: • decarbonatarea termică adică tratamente termice; • decarbonatarea cu lapte de var ; • decarbonatarea cu schimbători de ioni . În vederea folosirii apei pentru cazane, pentru spălarea şi igienizarea secţiilor, se acţionează asupra durităţii totale. Corectarea apelor se poate face prin reducerea cantitativă a carbonaţilor prin tratare cu acizi minerali. Decarbonatarea termică se face prin încălzirea apei la temperatura de 60ºC, când bicarbonaţii se transformă în carbonaţii insolubili(↓↓) şi solubili (↓). 12
Decarbonatarea cu apă de var , permite transformarea bicarbonaţilor de Ca şi Mg şi derivaţilor de Fe în săruri insolubile cu ajutorul laptelui de var. Acest tratament este ieftin, iar prin adăugare de lapte de var se face şi o dezinfecţie a apei, putând astfel să se facă şi o limpezire a sursei de aprovizionare cu apă. Demineralizarea apei se poate realiza prin acţiunea schimbătorilor de ioni sau prin electroosmoză sau osmoză inversă. Decarbonatarea apei la 10-12ºC se face prin două metode: • decarbonatarea discontinuă are o capacitate mare efectuându-se prin trecerea apei printr-un sistem unde este foarte bine omogenizat şi se lasă 20-24 h. La contactul dintre apă şi laptele de var au loc reacţiile de mai sus, iar instalaţia este simplă; • decarbonatarea continuă are diferite forme de construcţie; în fluxul de apă se introduce laptele de var. Circuitul este relativ lung, timp de 24 h în care are loc formarea de componente insolubile, după care apa este trecută printr-un filtru pentru reţinerea precipitatelor formate. Materiale auxiliare În procesul tehnologic de fabricare a malţului, pentru realizarea calităţii şi stabilităţii se folosesc următoarele materiale auxiliare: • preparate enzimatice; • antiseptici şi dezinfectanţi; • apa este folosită ca: ♦ apă tehnologică; ♦ apă de răcire; ♦ apă potabilă; ♦ apă pentru obţinerea aburului. energia electrică şi aburul. Preparate enzimatice microbiene Anumite mucegaiuri şi bacterii au proprietatea de a produce enzime, prin culturile de suprafaţă ale mucegaiului Aspergillus oryzae, pe tărâţe de grâu, se obţin preparate enzimatice. Se folosesc două procedee de cultură a mucegaiului: procedeul de suprafaţă tărâţele de grâu se umezesc cu apă sau se amestecă cu borhot, se sterilizează prin barbotare de aburi şi se răcesc până la 30 oC, se aşează în tăvi, într-un strat de 30 mm şi se însămânţează, dezavantaje sunt: • mediul de cultură are o umiditate mică, se sterilizează şi se manipulează greu; • înainte de uscare, mucegaiul sporulează intens, iar în timpul uscării, ambalării şi depozitării, sporii se răspândesc uşor. procedeul submers se caracterizează printr-o productivitate ridicată şi fără dezavantajele de mai sus. Se folosesc tulpini de Aspergillus niger , care se dezvoltă bine submers şi produc o cantitate mare de enzime. Procedeele sunt: • discontinue; • semicontinue; • continue. Avantajele folosirii preparatelor enzimatice sunt următoarele: • comoditate în păstrarea şi utilizarea preparatelor enzimatice; • folosirea unor doze mici, cu un preţ de cost scăzut; • nu infectează mediul; • au o activitate enzimatică standard; • în timpul depozitării nu îşi modifică proprietăţile; 13
au o termorezistenţă ridicată; sunt mai sărace în microorganisme dăunătoare; acţionează în condiţii blânde de mediu, temperatură, pH şi presiune; se manipulează uşoară; previn infecţiile. Aditivi folosiţi la malţificare Aditivii folosiţi la malţificare sunt clasificaţi în funcţie de acţiunea lor principală, şi anume pentru: • reducerea populaţiei de microorganisme de pe materia primă; • reducerea conţinutului în polifenoli din malţ sau insolubilizarea lor; • favorizarea germinării; • accelerarea modificărilor orzului şi întreruperea repausului germinativ; • creşterea extractului şi modificarea produşilor finali din extract; • controlul formării azotului solubil; • micşorarea pierderilor la malţificare. Reducerea populaţiei microbiene se realizează prin folosirea alcaliilor, formaldehidei şi hipocloriţilor. Formaldehida adăugată în apa de înmuiere are două efecte: • un efect direct de distrugere a microorganismelor, inclusiv a mucegaiurilor din genul Fusaria; • un efect de blocare a polifenolilor în orz şi în malţ, prin faptul că formaldehida leagă în complecşi polifenolii şi proteinele din orz sau malţ, complecşi care devin insolubili şi sunt extraşi la brasaj; • este favorabilă la stabilitatea coloidală a berii obţinute, deoarece partenerii tulburelii la rece sunt blocaţi prin insolubilizare chiar în orz/malţ şi rămân în borhot. Acţiunea de favorizare a germinării este realizată de acidul giberelic (GA 3) care se găseşte în orz alături şi de alţi compuşi giberelici (GA 1, GA4, GA7). Prin folosirea acidului giberelic (GA3) se îmbunătăţeşte mecanismul embrionului, are loc o creştere a activităţii enzimelor existente şi se formează enzime hidrolitice de novo, care intervin în solubilizarea orzului la germinare. Prin folosirea acidului giberelic se produc următoarele efecte: • întreruperea repausului germinativ; • accelerarea tuturor proceselor biochimice care conduc la solubilizarea orzului, la germinare, într-un timp mai scurt; • creşterea vitezei respiraţiei la germinarea orzului şi a degajării de căldură; • creşterea radicelelor şi în mod mai evident creşterea acrospirei; • stimularea producţiei unor enzime, incluzând proteaze, peptidaze, αamilază, precum şi a altor carbohidraze şi fosfataze. Nu trebuie să se depăşească doza optimă de acid giberelic, deoarece la o supradoză (> 3 mg/kg orz) au loc următoarele efecte negative: • malţul devine suprasolubilizat; • extractul în apă rece şi substanţele cu azot solubile sunt mai mari; • malţul va deveni mai închis la culoare în procesul de uscare şi mustul obţinut din acest malţ are o culoare mai închisă; • nivelul de azot solubil şi raportul SNR este mare; • raportul aminoacizi/proteine este mare; • • • • •
14
mustul conţine o cantitate mare de carbohidraţi simpli, iar raportul zaharuri simple /dextrine este mare. Controlul formării azotului solubil, precum şi micşorarea pierderilor la malţificare, poate fi realizat prin folosirea bromaţilor şi a sărurilor acidului octanoic. Bromaţii solubili controlează respiraţia orzului la germinare, reduce căldura generată, iar consumul de frig artificial necesar răcirii va fi mai redus. Bromaţii solubili reduc procentul de radicele, acestea devin mai scurte, mai răsucite şi mai umflate, inhibă activitatea enzimelor proteolitice şi nivelul de azot solubil din malţ. Bromaţii pătrund în orz prin toată suprafaţa bobului, mai mult prin embrion; bromaţii care au pătruns în orz la uscarea malţului se distrug. Alte substanţe folosite la malţificare sunt următoarele: octanoatul de sodiu, benzoxazolona; acidul lactic; acidul 2,4 diclor fenoxiacetic; acidul acetic;acidul nitric; acidul sulfuric;acidul fosforic şi sărurile sale; cumarina; sulfatul de cupru. Antiseptici şi dezinfectanţi Antisepticii se folosesc pentru combaterea microorganismelor de infecţie care apar în cursul procesării malţului. Substanţele dezinfectante sunt folosite în scopul distrugerii agenţilor patogeni, iar cele antiseptice, în doze mici, împiedică dezvoltarea şi activitatea microorganismelor patogene. Între cele două categorii de substanţe nu există o delimitare precisă. După compoziţia chimică, substanţele cu acţiune dezinfectantă sunt acizi, baze, săruri, compuşi cu clor, aldehide etc. Substanţele dezinfectante folosite sunt hidroxidul de sodiu (sodă caustică) şi hidroxidul de calciu (lapte de var), soluţiile de hidroxid de sodiu şi lapte de var se folosesc pentru dezinfectarea cartofilor şi a conductelor tehnologice. Sărurile cele mai frecvent folosite sunt carbonatul de sodiu, care este o pulbere albă, uşor solubilă în apă şi soda calcinată sub formă soluţie, se folosesc pentru dezinfectarea utilajelor şi a conductelor tehnologice. În fabricile de malţ se folosesc următoarele substanţe dezinfectatoare: • soda caustică (hidroxidul de sodiu) se foloseşte sub formă de soluţie 3% pentru dezinfectarea recipienţilor metalici, iar în concentraţii de 0,5-2% pentru spălarea şi dezinfecţia conductelor şi încăperilor de fabricaţie; • soda caustică (carbonat de sodiu) se foloseşte în concentraţii de 5-10% pentru spălarea vaselor metalice şi a conductelor, în concentraţii de 1-3% pentru spălarea furtunelor de cauciuc; • varul sub formă de clorură de var în concentraţii de 0,3-0,4% pentru dezinfecţia recipienţilor, a depozitelor, a pardoselii din sălile de fabricaţie şi a orzului la înmuiere; • antiformolul , amestec de hidroxid de sodiu şi hipoclorit de sodiu, în concentraţii de 1-2%, se foloseşte la spălarea conductelor, vaselor metalice şi a furtunelor de cauciuc. Dintre produsele cu reacţie acidă amintim: elmocidul acid, flamonul, acidul azotic şi acidul sulfuros, montaninul; aceste produse au o capacitate redusă de spălare, dar sunt nişte dezinfectanţi puternici. • elmocidul acid este un amestec de acid azotic şi clorură de sodiu, folosit în concentraţii de 1-2%, pentru spălarea tancurilor, permiţând îndepărtarea pietrei; • montaninul , un amestec de acid flurosilicic, florură de amoniu şi acidfluorhidric, se foloseşte în concentraţie de 1-2%; • flamonul este un amestec de florură de amoniu şi acid fluorhidric, folosit în concentraţii de 0,5-1% pentru dezinfectarea furtunelor din cauciuc; • acidul azotic soluţie 2-3% folosit pentru dezinfectarea şi curăţirea instalaţiilor atacate de produse alcaline; •
15
acidul sulfuros în concentraţie de 10 grame SO 2/l este un dezinfectant puternic, se poate folosi şi sub formă de sulfit acid de potasiu. Produsele neutre se folosesc pentru dezinfectare şi au o acţiune de detergent având o activitate superficială, nefiind toxice: aldehida formică şi sărurile cuaternare de amoniu. • aldehida formică este folosită sub formă de soluţie diluată în concentraţie de 0,5% pentru dezinfectarea furtunelor de cauciuc, încăperilor, în concentraţie de 1-2%, pentru dezinfectarea linurilor şi a tancurilor, sub formă de soluţie de 2%, pentru dezinfectarea spaţiilor de germinare şi a conductelor metalice, sub formă de soluţie de 0,2%. • sărurile cuaternare de amoniu se folosesc sub formă de soluţii în concentraţii de 0,1-0,2% pentru dezinfectarea spaţiilor de producţie. În ultimul timp au apărut şi alţi detergenţi puternici. Utilităţi Sub denumirea de utilităţi se înţeleg următoarele: consumul de apă, aer, abur şi energie electrică. Apa În vederea desfăşurării unui proces tehnologic eficient este necesară asigurarea secţiei cu apă. Apa folosită este:apa tehnologică;apa de răcire;apa potabilă;apa pentru obţinerea aburului. Apa tehnologică participă la obţinerea produsului finit, se foloseşte la spălarea orzului, la înmuierea orzului, la germinare şi la dezinfectarea spălarae spaţiilor de producţie, la spălarea utilajelor şi a conductelor tehnologice. Apa tehnologică trebuie să aibă o puritate bacteriologică, similară calităţi apei potabile, fără germeni patogeni. Apa de răcire reprezintă ponderea cea mai mare din consumul de apă necesar procesării malţului. Nu intră în contact cu produsul, deci nu este nevoie să îndeplinească condiţiile de calitate a apei potabile, dar trebuie să aibă temperatură şi duritate scăzută. Pentru a împiedica depunerea pietrei de pe pereţii serpentinelor şi a conductelor este suficientă adăugarea de 5 g polifosfat la 1mc de apă de răcire. La fabricarea malţului se folosesc 7,5-15 mc apă/hl. Aerul tehnologic Aerul tehnologic are un scop dublu: • agent de transport pneumatic al cerealelor; • sursă de oxigen pentru asigurarea necesarului de oxigen la germinare. Aerul comprimat se obţine cu ajutorul compresoarelor, suflantelor şi a ventilatoarelor. Dimensionarea se face în funcţie de necesarul de aer din orele de vârf. Aerul obţinut este trecut prin filtre grosiere şi se sterilizează prin filtre speciale bactericide. În secţia de cultură pură şi în secţiile de multiplicarea drojdiilor de cultură, se foloseşte aer steril. Energia electrică şi aburul Unităţile de procesare sunt alimentate cu energie electrică din sistemul naţional. Pentru acţionarea motoarelor electrice se foloseşte curent electric la tensiunea de 380 V, iar pentru iluminat tensiunea de 220V. Aburul este produs în centralele termice proprii şi este folosit pentru sterilizarea utilajelor şi a conductelor tehnologice. Debitul de abur este înregistrat cu ajutorul unui debitmetru, iar în vederea eliminării pierderilor de abur, conductele şi utilajele se vor izola termic. Scopul fabricării malţului Prin malţ se înţelege un orz înmuiat, încolţit artificial şi apoi, uscat. Produsul încolţit rezultat se numeşte malţ verde, iar după uscarea lui în uscătoare speciale, poartă denumirea de malţ. •
16
Scopul fabricării malţului este acela de a obţine cantităţile mari de enzime necesare degradării amidonului, care este un polizaharid nefermentescibil, până la produşi cu greutate moleculară mică: maltoză, dextrine şi puţină glucoză, dintre care maltoza şi glucoza sunt fermentescibile. Procesarea malţului Fabricarea malţului cuprinde două faze: • condiţionarea orzului; • malţificarea orzului. Condiţionarea orzului cuprinde operaţiile de precurăţire, curăţire, sortare şi maturare. Malţificarea orzului cuprinde următoarele operaţii: cântărire, înmuiere, germinare, uscare, curăţire de radicele şi maturarea malţului. Condiţionarea materiei prime Loturile de orz sau orzoaică, conţine diferite impurităţi, ca: bulgări de pământ, pietre, bucăţi de sfoară, mici bucăţi de metal, spice întregi, paie, seminţe de plante, sârme etc. Operaţia de condiţionare implică îndepărtarea excesului de apă din boabe, a impurităţilor organice şi anorganice prin procesul de precurăţire şi curăţire, urmat de depozitare, conservare şi maturarea orzului. Excesul de umiditate se poate îndepărta fie prin vânturare, fie prin uscare cu aer cald, la temperatura de 40°C, pentru a nu diminua capacitatea germinativă. Fluxul tehnologic de curăţire a orzului Fluxul tehnologic de curăţire a orzului, din buncăr, orzul este ridicat de elevator până la partea superioară a clădirii, de unde cad în aparatul de curăţirea ţepilor. Apoi, orzul pătrunde într-un separator-aspirator, unde se separă corpurile mai mari decât orzul, iar praful şi pleava sunt îndepărtate cu ajutorul unor instalaţii de desprăfuire. Orzul trece în separatorul magnetic şi în trioare, unde se separă corpurile rotunde. Din trioare, orzul se aduce în aparatele de sortat unde, cu ajutorul unor site, se separă orzul curăţit pe calităţi. Orzul se transportă în silozuri, iar deşeurile rezultate în timpul operaţiei de curăţire se depozitează separat. Se obţine orzul curăţat şi selecţionat, care se poate introduce imediat în procesul de malţificare propriu-zis. Amplasarea acestor aparate se face pe verticală, dând astfel posibilitatea ca orzul să pătrundă singur din aparat în aparat, acestea fiind aşezate la etaje diferite. Prin malţ înţelegem un orz (orzoaică) înmuiat, încolţit artificial şi uscat. Produsul încolţit rezultat se numeşte malţ verde, iar după uscarea lui, în uscătoare speciale, poartă numele de malţ. Scopul fabricării malţului este acela de a obţine cantităţile necesare de enzime care pot degrada amidonul, până la produşi cu greutate moleculară mică: maltoză, dextrină, glucoză (maltoza şi glucoza sunt fermentescibile). Operaţia cea mai importantă a procesului de malţificare este germinarea cerealelor, care permite dezvoltarea embrionului pe baza substanţelor de rezervă şi dau naştere unei mici plantulei. În prima etapă are loc activarea enzimelor necesare mobilizării produselor de rezervă şi anume, enzimele citolitice, amilolitice, proteolitice şi fosfatazele. În structura morfologică a boabelor de cereale au loc transformări profunde. Prepararea malţului cuprinde cinci operaţii importante şi anume: curăţire, sortarea, condiţionarea şi depozitarea orzului; înmuierea; germinarea; uscarea; condiţionarea malţului după uscare. Curăţirea şi sortarea orzului Orzul introdus în fabrică este supus următoarelor operaţii importante: precurăţire; curăţire; sortare pe calităţi. Aceste operaţii permit îndepărtarea impurităţilor de natură anorganică şi organică, ca: paie, buruieni, coji, pământ, pietre, metale, nisip etc. În cazul orzului recoltat proaspăt este necesară o depozitare până la depăşirea pauzei de germinare, care este de 14-18 zile. 17
Alegerea şi aprecierea orzului Orzoaica şi orzul se aleg după provenienţă şi sortiment, iar în funcţie de aceşti factori, se controlează calitatea, după anumite caracteristici exterioare şi prin analiză. Orzoaica de bună calitate trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: • masa hectolitrică 67-72 kg; • masa a 1000 boabe 34-38 g; • uniformitatea 85-95%; • impurităţi 1%; • capacitatea de germinare 92-97%; • umiditatea 12-14%; • extract raportat la substanţa uscată 78-82%; • conţinut în substanţe azotoase9-11%. Orz brut
• • •
Condiţionare Precuraţire Curăţire Sortare pe calitate
Depozitar e pentru postmaturare şi învingerea repausului germinativ Apă Aer
Aer
Înmuierea orzului la 1520ºC/36-48 ore, spălare şi dezinfectare Germinare 17-25ºC/4-6 zile
Aer cald Orz germinat (malţ verde) Uscare • la 50-60ºC • la 60-80ºC Răcire şi degerminare Malţ finit Depozitare pentru maturare
Fig. 1. Schema de operaţii unitare a procesului de fabricare a malţului
18
Fig. 2. Schema tehnologică de obţinere a malţului Descărcarea orzului sau orzoaicei din mijlocul de transport se face într-un buncăr cu grătar, de unde este preluat cu ajutorul unui transport sau elevator cu cupe pentru a fi depozitat în siloz. Transportul mecanic se realizează cu elevatoare cu cupe sau şnecuri transportoare, iar transportul pneumatic cu instalaţii prin aspiraţie şi prin refulare. Instalaţiile pentru transportul cerealelor se pot împărţi în: • instalaţii pentru transportul pe verticală al cerealelor: ♦ elevatoare; • instalaţii pentru transportul pe orizontală al cerealelor: 19
♦ transportoare elicoidale; ♦ transportoare cu bandă;
instalaţii pentru transport pneumatic: ♦ prin aspiraţie; ♦ prin refulare. Elevatoarele sunt instalaţii folosite pentru transportul boabelor de cereale pe verticală sau aproape pe verticală. Elevatorul se compune dintr-o bandă sau dintr-un lanţ care se roteşte în jurul a doi tamburi. Transportoarele elicoidale se folosesc pentru a transporta orzul sau malţul, pe orizontală sau în pantă. Transportorul se compune dintr-un jgheab din tablă de oţel, având secţiunea semicilindrică. În acesta se găseşte un ax orizontal pe care se prind o serie de spirale elicoidale din tablă, formând un şurub fără sfârşit, sau o serie de palete dispuse în spirală. Cerealele sunt antrenate de şurubul fără sfârşit în interiorul jgheabului şi împinse încet înainte. Transportorul se închide la partea superioară cu un capac metalic care să poată fi uşor desfăcut. Coeficientul de umplere a jgheabului este de 1/3-1/5. Coeficientul de umplere al transportoarele orizontale sunt de cel mult 0,3, iar la cele înclinate de maximum 0,4. Transportoarele elicoidale au următoarele avantaje: sunt rezistente; sunt ieftine; pot fi uşor instalate; răspândesc uşor orzul cu ajutorul unui orificiu în jgheab; pot face şi o amestecare a boabelor de orz. Dezavantajele transportorului elicoidal sunt: consum mare de energie; sunt necesare două transportoare în cazul când se schimbă direcţia; nu pot fi golite complet. Tubul transportor este un tub orizontal prevăzut în interior cu un melc din tablă, care poate fi rotit pe două serii de roţi. Randamentul este inferior unui transportor elicoidal, întrucât viteza şi pasul şurubului sunt mai mici. Acest sistem de transport are următoarele avantaje: deservirea este uşoară; orzul nu este degradat; tubul poate fi golit complet; consumul de energie este asemănător cu al transportorului elicoidal. Dezavantajul constă în faptul că interiorul conductei nu este accesibil în cazul înfundării transportorului. Transportorul cu bandă este format dintr-o bandă continuă, confecţionată din cauciuc, care se roteşte în jurul a doi tamburi. La capătul anterior se aduce orzul, care se descarcă la capătul opus într-un buncăr sau la un punct intermediar, folosind un căruciormobil. Tamburul anterior este şi organul de conducere a benzii, având un diametru ceva mai mare. Cel de-al doilea tambur se mişcă liber pe axul lui şi are un dispozitiv pentru întinderea benzii. Banda se sprijină, pe toată lungimea ei, pe o serie de role de susţinere fixate pe cadrul transportorului. Transportoarele cu bandă pot fi orizontale sau înclinate, la care se ţine seama ca unghiul maxim de înclinare care depinde de materialul care se transportă. Randamentul mecanic al benzii transportoare este foarte bun. Transportorul cu bandă are următoarele avantaje: orzul nu este degradat; se face o golire completă; consumul de putere este mai mic. Ca dezavantaje, se menţionează: alimentarea benzii nu se poate regla; spaţiul necesar este mare; uzura este mare. Transportorul cu lanţ (redlerul) este format dintr-o carcasă în care se roteşte un lanţ cu zale plate. Lanţul este pus în mişcare de o roată dinţată aşezată la unul din capete, trece peste un tamburul de întindere şi se roteşte apoi în jurul unei alte roţi, aşezată la celălalt capăt. Orzul este antrenat de zalele lanţului care alunecă pe fundul carcasei. La drumul de întoarcere, zalele alunecă pe o serie de şine. Întreaga instalaţie este construită din metal. Înălţimea stratului de orz antrenat poate fi egală cu lăţimea zalelor metalice. Aceste transportoare cu lanţ pot transporta cerealele pe orizontală şi înclinat, au următoarele avantaje: nu se înfundă; pot fi deci uşor alimentate; nu degajă praf; se golesc complet; sunt foarte economice; având un grad redus de fricţiune, necesită forţă puţină. •
20
Instalaţii de transport pneumatic. În cazul transportării cerealelor la distanţe şi în cantităţi mari, se folosesc instalaţiile de transport pneumatic care se clasifică în: • instalaţii pneumatice cu aspiraţie , se folosesc când cerealele trebuie aduse din diferite puncte, într-un singur loc; • instalaţii pneumatice prin refulare , se întrebuinţează când cerealele trebuie distribuite dintr-un siloz central, în diferite puncte de lucru. Instalaţii de transport pneumatic prin aspiraţie se compune din: conductă de aspiraţie (sorb); conducte de transport; recipient cu distribuitor de cereale; filtru; pompă de aer. Recipientul etanş are un distribuitor de cereale care uniformizează ieşirea boabelor, fără a permite intrarea aerului. Boabele sunt transportate pe conductă până la punctul central. Instalaţia de absorbţie propriu-zisă se compune dintr-un sorb care este cufundat în masa orzului şi care este legat la o conductă flexibilă. Sorbul este format din două ţevi concentrice, iar aerul aspirat prin spaţiul dintre cele două ţevi antrenează şi boabele cu care se amestecă. Conductele se construiesc din oţel, ele trebuie să fie perfect netede în interior, fără coturi bruşte sau obstacole şi bine etanşate. Legătura dintre sorbul de aspiraţie şi reţeaua de conducte se face printr-un tub flexibil de cauciuc, care are o garnitură metalică interioară formată din inele. În punctele unde se ramifică mai multe conducte, se montează vane cu mai multe căi. Instalaţii pneumatice de transport prin refulare se transporta rapid cerealele în diferite puncte din fabrică. Boabele se introduc în conducte folosind un distribuitor celular, iar evacuarea cerealelor se face printr-o serie de recipienţi cilindro-conici, care permit scurgerea boabelor cu viteză redusă asigurând şi evacuarea aerului comprimat. Compresorul de aer, se montează, de obicei, în sala maşinilor. În cazul distanţelor scurte de transport, poate fi înlocuit de către un ventilator. Viteza de circulaţie a orzului în instalaţiile pneumatice este de circa 10 m/s, pentru a nu fărâmiţa boabele la ieşirea din instalaţie şi se montează o cameră de destindere, la ieşirea din instalaţie. Transportul pneumatic prezintă următoarele avantaje: transportul se face rapid; cerealele sunt supuse unei desprăfuiri şi aerisiri; se montează uşor; ocupă un spaţiu redus; nu prezintă pericol de incendiu. Dezavantaje ale transportului pneumatic: costul ridicat al instalaţiei; consum mare de energie electrică; cheltuieli mari de întreţinere. Cu ajutorul transportorului pneumatic, prin intermediul sorburilor şi conductelor flexibile, orzul sau orzoaica este transportată din instalaţiile de precurăţire sau curăţire, direct în siloz. Precurăţirea orzului Precurăţirea orzului are rolul de a îndepărta din masa de orz impurităţile de natură organică şi anorganică, mai mici şi mai mari decât bobul de orz ca: paie, buruieni, coji, seminţe de buruieni şi alte plante cultivate, bulgări de pământ, corpuri metalice, nisip, praf etc. Precurăţirea cerealelor se realizează cu tararul-aspirator. Tararul-aspirator îndepărtează impurităţile pe baza diferenţei de dimensiuni şi a proprietăţilor aerodinamice din masa de cereale, efectuând aspiraţia prafului şi a impurităţilor uşoare şi eliminarea impurităţilor mai mari şi mai grele prin cernere, respectiv prin alunecarea peste mai multe site înclinate. Sitele separă din masa de cereale, impurităţi mai mari decât bobul de orz (pietre mici, bulgari de pământ, bucăţi de sfoară, paie, seminţe mari etc.) şi impurităţi mai mici decât bobul de orz (seminţe mărunte de buruieni, nisip, praf, coji etc.). Pentru curăţire tararul aspirator diferă faţă de precurăţire prin dimensiunile şi înclinarea sitelor, celelalte elemente fiind identice. Cu ajutorul unui curent de aer, impurităţile uşoare împreună cu boabele goale sunt antrenate şi transportate la un separator de praf. Corpurile străine care au dimensiuni asemănătoare cu ale bobului de orz şi în special o lungime asemănătoare a boabelor, cum ar fi ovăzul, neghina, măzărichea, boabele sparte etc., nu se pot separa aici. 21
Părţile componente principale ale curăţitorului sunt: sită cu ochiuri mari, care reţine corpurile străine mari, permiţând trecerea boabele de orz; sită cu ochiuri mici, care reţine boabele bune de orz, dar permite trecerea prafului şi a corpurilor mărunte; un ventilator, care absoarbe praful. La o maşină de curăţire cu trei rânduri de site, ochiurile sitelor au următoarele dimensiuni: • pentru sita superioară, 20mm lungime şi 12mm lăţime; • pentru sita mijlocie, 15mm lungime şi 3,5-4mm lăţime; • pentru sita inferioară, 1,5-1,8mm lăţime. De pe site, orzul trece în straturi subţiri prin curentul de aer al ventilatorului, care poate fi orizontal sau vertical. Pe drumul parcurs de orz se aşează o serie de obstacole sau şicane. Separatorul magnetic se amplasează după tararul aspirator, având drept scop reţinerea părţilor metalice (cuie, sârme, şuruburi etc.) din masa de cereale care pun în pericol integritatea celorlalte utilaje. Principiul separării magnetice constă în trecerea unui strat subţire de orz în apropierea suprafeţelor magnetice. Impurităţile de oţel care intră în câmpul magnetic sunt atrase, în timp ce boabele de cereale îşi urmează drumul în circuitul tehnologic. Se folosesc următoarele separatoare magnetice: • separatoare cu magnet permanent cu suprafaţa plană; • separatoare electromagnetice. Maşina de tăiat ţepi este un utilaj format dintr-un rotor cu bare care reprezintă organul de curăţire, împreună cu o semimanta rifluită. Barele proiectează boabele de orz pe manta, separând ţepii, fără a deteriora boabele, iar datorită frecării între boabe, acestea se lustruiesc. Barele fixate pe rotor sunt reglabile, pentru a se putea adapta curăţirii în funcţie de dimensiunile boabelor de orz. Utilajul funcţionează normal numai dacă boabele de orz sunt uscate. Curăţirea orzului Are drept scop separarea corpurilor rotunde din masa de cereale ca: neghina, măzărichea, meiul, boabele sparte etc. care nu s-au separat în tararul-aspirator. Pentru separarea corpurilor rotunde se folosesc diferite tipuri de trioare. Triorul este un aparat cu ajutorul căruia se face separarea corpurilor rotunde, cum ar fi neghina, măzărichea, precum şi boabele sparte de orz. Triorul este format dintr-un cadru de susţinere pe care este montată o manta cilindrică prevăzută cu o serie de alveole care au forma unor buzunare sau adâncituri, dând posibilitatea reţinerii boabelor rotunde pe care le separă de orz. În manta pătrund boabele de orz amestecate cu corpurile rotunde; boabele rotunde pătrund în alveole, în timp ce boabele lungi alunecă mai departe pe suprafaţa metalică. În timpul rotirii tamburului, boabele rotunde rămân în alveole, iar după ce parcurg un unghi de peste 90o, ele cad într-un jgheab şi sunt colectate separat de boabele de orz. Triorul cilindric de mare capacitate (triorul rapid) are o productivitate mare, datorită viteze periferice mai mari a cilindrului, dar şi a numărului de alveole. La triorul obişnuit se foloseşte numai 1/4-1/5 din suprafaţă, iar corpurile rotunde si străine, sunt reţinute în alveole, datorită forţei centrifuge, în timp ce boabele de orz, care sunt mai grele, cad mai înainte, separându-se în jgheabul colector care este aşezat mai sus. Deoarece viteza de rotaţie este mare, boabele se rostogolesc în interiorul tamburului şi vin în contact cu suprafaţa alveolară. Pereţii jgheabului interior sunt mai drepţi, fundul jgheabului se apropie mai mult de axul tamburului, iar transportorul elicoidal se poate fixa de ax. Triorul cu discuri are drept elemente de lucru discuri turnate din fontă, cu celule în formă de buzunare pe suprafeţele laterale. Aceste trioare au o productivitate mai mare şi o formă compactă. Triorul superior funcţionează ca separator de neghină, iar cel inferior ca 22
separator de boabe rotunde. Deficienţele acestor trioare sunt următoarele: uzura rapidă a discurilor; cojirea boabelor datorită frecării discurilor; consum mare de energie. Triorul pentru impurităţi poate separa corpurile străine pe sortimente: boabe mari, mici, spărturi sau boabe uşoare. Această separare se poate face cu ajutorul unui tobogan în formă de spirală, iar impurităţile sunt separate pe baza greutăţii lor specifice în trei, patru sorturi, care au o viteză de cădere diferită datorită forţei de atracţie. Acest aparat simplu nu necesită nici spaţiu mare şi nici energie electrică. Separatorul de praf. Praful rezultat din operaţiile de curăţire a orzului trebuie separat şi evacuat, deoarece prezenţa lui este dăunătoare putând cauza berii infecţii. Se cunosc următoarele separatoare de praf: cu camere de desprăfuire; cu cicloane; cu filtre de praf. Camera de desprăfuire. Aerul încărcat cu particule de praf este trimis, cu ajutorul unui ventilator, într-o cameră unde are loc o destindere a aerului, fapt care face ca praful din suspensie să se depună pe fundul camerei. Camera de praf poate avea formă conică, spre a permite o uşoară evacuare. După desprăfuire aerul este evacuat printr-un coş. Camera de desprăfuire prezintă următoarele dezavantaje: pericol permanent de incendiu; pericol permanent de explozii; nu asigură o desprăfuire perfectă; necesită suprafeţe mari. Cicloanele se construiesc din tablă zincată şi au formă cilindro-conică. Aerul cu praf intră tangenţial şi cu o viteză mare în partea superioară a ciclonului; aici capătă o mişcare circulară şi este împins în jos. Particulele fine de praf antrenate de aer sunt împinse de forţa centrifugă pe pereţii netezi ai cicloanelor şi alunecă spre partea conică a ciclonului, de unde sunt evacuate. Aerul desprăfuit îşi schimbă din nou direcţia, din partea conică se ridică şi părăseşte aparatul printr-o deschidere cu secţiunea de 2,5 ori mai mare decât a orificiului de intrare, astfel încât viteza de ieşire a aerului este mult redusă. La partea superioară se montează un capac mobil care permite reglarea în funcţie de viteza aerului, astfel ca acesta să nu antreneze şi praful. Suprafaţa interioară a ciclonului trebuie să fie foarte netedă, astfel ca praful, care urmează o mişcare în formă de spirală către partea inferioară a aparatului, să poată aluneca cu uşurinţă pe pereţi. Viteza cu care pătrunde aerul în aparat este de circa 30 m/s. Un ciclon necesită un spaţiu de 0,55m 3 la fiecare metru cub insuflat pe secundă. Cicloanele sunt folosite în cazul prafului cu particule mai mari, praful foarte fin rămânând mai departe în suspensie. Filtrele cu saci sunt formate din saci lungi, în formă de tub, confecţionaţi dintr-o ţesătură deasă, aşezaţi vertical între două despărţituri de lemn sau metalice. Filtrele sunt formate din mai multe compartimente, fiecare compartiment având 4-8 saci. Aerul încărcat cu particule de praf este trimis prin interiorul filtrelor, praful este reţinut de suprafaţa interioară a sacilor, iar aerul desprăfuit trece prin pânză şi se evacuează în atmosferă. Praful reţinut de saci este scuturat la inter- vale regulate de un dispozitiv automat. Astfel, se construiesc filtre unde aerul este aspirat sau unde este refulat. Sortarea orzului Sortarea sau separarea boabelor de orz după mărime este necesară pentru a da posibilitatea unei înmuieri şi germinări uniforme, pentru a obţine un malţ uniform cu un randament superior şi constant. Aparatele sortatoare pot fi: Aparatul de sortare cilindrică are trei feluri de site, cu dimensiunile de 2,8; 2,5 şi 2,2 mm. Orificiile sunt de formă dreptunghiulară, cu lungimea de 25mm şi sunt dispuse vertical pe axul tamburului. Sita cu orificiile cele mai mici trebuie aşezată la intrarea boabelor. Dimensiunile ochiurilor sitei trebuie periodic controlate, uzura fiind foarte mare. Instalaţii de sortare cu site-plane. Aceste aparate folosesc site-plane care au avantajul unei suprafeţe active mult mai mari decât a sortatorului cilindric. Ochiurile sitei sunt dispuse în formă de cruce. Orzul trece într-un strat mai subţire, astfel încât toate boabele vin în contact cu suprafaţa sitei. Fiecare sită este compusă din trei părţi: sita de sortare; placa 23
metalică cu bile de cauciuc care prin lovire împiedică astuparea orificiilor cu boabe; placă pe care se adună boabele trecute prin sita de sortare. Sitele-plane au următoarele avantaje: realizează o sortare superioară; necesită un spaţiu mai redus; au un consum redus de energie. Dezavantajele sunt următoarele: întreţinerea instalaţiilor este mai dificilă; sunt mai scumpe. Uscarea orzului Dacă umiditatea este mai mare decât 14%, orzul recoltat, înainte de depozitare, se supune unui proces de uscare artificial, cu aer cald la temperatura de 20-40oC. Un procent de umiditate peste 14% intensifică procesele de respiraţie ale boabelor, iar temperatura din masa de boabe se ridică. Prin aceasta se creează condiţii prielnice dezvoltării mucegaiurilor şi se diminuează capacitatea de germinare a orzului. Substanţele de rezervă din boabe (amidon, proteine etc.) se găsesc în stare de geluri uscate, cu o anumită cantitate de apă; această apă poate fi legată (prin absorbţie) sau poate fi ca apă liberă. Apa liberă influenţează intensitatea respiraţiei deoarece permite dizolvarea substanţelor de rezervă din endospermul boabelor. Procesul de respiraţie al boabelor este un proces de oxidare prin care zaharurile rezultate prin hidroliza amidonului sunt descompuse în dioxid de carbon şi apă. Astfel, în timpul păstrării orzului, au loc pierderi de amidon, care uneori pot fi destul de mari. De aceea, este indicat să se urmărească îndepărtarea apei libere din masa de boabe. Apa legată se găseşte în gelurile seminţei, ea determină punctul optim de umiditate, adică “umiditatea critică” a boabelor de care depinde conservarea boabelor. Îndepărtarea excesului de apă liberă trebuie să se facă până la o umiditatea cuprinsă între 12 şi 14%, care corespunde stării de echilibru şi permite o păstrare şi conservare bună a boabelor de cereale. Prin reducerea umidităţii sub 10% se influenţează nefavorabil puterea de germinare a cerealelor. Dacă îndepărtarea excesului de umiditate se face cu ajutorul aerului cald, după uscare, orzul trebuie în prealabil răcit, iar lotul trebuie lăsat în repaus 2-3 ore înainte de însilozare. Uscarea artificială a orzului sau orzoaicei se realizează cu aer cald la o temperatură de până la 50ºC, deoarece la temperaturi mai ridicate, orzul îşi poate pierde din energia de germinare. Temperatura de uscare trebuie să fie cu atât mai scăzută cu cât umiditate orzului la începutul uscării este mai ridicată: pentru orzul cu 16% umiditate se foloseşte o temperatură de 49-50ºC; pentru orzul cu 22% umiditate se foloseşte o temperatură de 34ºC. În cazul orzului foarte umed, se va folosi uscarea în 2 trepte, adică de la 20 la 16% şi de la 16 la 12 % pentru a evita distrugerea capilarelor din boabe şi crăparea lor. Se folosesc mai multe tipuri de uscătoare cu aer cald, cu funcţionare continuă sau discontinuă, prevăzute cu zone de preîncălzire. La uscarea orzului se folosesc diferite tipuri de uscătoare de cereale, ca: • uscător cu tampon şi cu circulaţia aerului cald; • uscător sub formă de turn; • uscător sub formă de tamburi; • uscător sub vid etc. Uscătoarele sunt echipate cu termometre care indică temperatura aerului de uscare şi în masa de orz supusă uscării, iar temperatura aerului insuflat poate să ajungă până la 60°C. Timpul de trecere prin uscător a boabelor de cereale este de 60-90 minute. O dată orzul uscat este răcit până la temperatura ambientului realizată prin prefrizare, după care se depozitează în silozuri. Pentru îmbunătăţirea energiei de germinare este recomandată şi depozitarea orzului, timp de 10-14 zile. Cântărirea orzului Orzul brut primit în secţie este cântărit cu ajutorul cântarelor pod basculă cu capacităţi de 5-50t. Orzul, în diverse faze ale procesului de curăţire şi înmuiere şi malţul trecut la măcinare, se cântăreşte cu ajutorul unor cântare automate. Acestea sunt construite dintr-o 24
cupă sau vas metalic, care se răstoarnă imediat ce conţin o anumită cantitate de cereale, în funcţie de mărimea cântarului. Cantităţile trecute prin cântar se înregistrează cu ajutorul unui contor. Pentru ca un cântar să poată lucra în condiţii bune, nu trebuie să aibă mai mult de patru umpleri pe minut. Cântarul automată se compune din: pâlnie pentru primirea cerealelor, cupa sau coşul de cântărire, braţul cântarului, o serie de pârghii care reglează mişcarea cupei precum şi contorul de înregistrare. Orzul cade în coş printr-o pâlnie, îndată ce cantitatea de orz sau malţ introdusă în coşul de cântărire se apropie de cantitatea normală a cântarului, una din pârghii se declanşează, astfel încât, în momentul echilibrului se opreşte admisia boabelor, închizându-se clapa de admisie. Deschizându-se clapa de siguranţă a braţului, cântarul devine liber, se înregistrează cantitatea aflată în cupă, iar coşul basculei se răstoarnă, cerealele căzând într-un buncăr. În câteva secunde, se face descărcarea coşului, iar de îndată ce acesta este complet golit, intervine o altă pârghie, care ridică mecanismul de declanşare. Coşul revine la poziţia iniţială deschizându-se în acelaşi timp şi accesul orzului în cupă. Depozitarea orzului După recoltare, boabele de orz sunt încă vii care nu pot fi folosite pentru malţificare, necesitând o odihnă de cel puţin 2-3 săptămâni. Perioadă de odihnă depinde de condiţiile de cultură, de soi, agrotehnică etc., fiind influenţată de compoziţia şi structura pericarpului. Perioada este denumită repaos de germinare. De condiţiile în care sunt depozitate boabele depinde în primul rând, capacitatea de germinare. Depozitarea se face în silozuri sau în magazii special amenajate, curate şi uscate. Boabele sunt depozitate cu un conţinut de apă corespunzător unei maturări normale, mai ales când se utilizează silozurile. În cazul când coacerea pe spic s-a făcut pe timp ploios, sămânţa conţine apă în proporţie mai mare şi nu poate fi depozitată oricum. Este necesar să urmărim îndepărtarea apei libere sau rămânerea ei în cantităţi foarte mici. Pentru aceasta, se determină punctul optim de umiditate, pentru o bună conservare a boabelor, adică aşa-zisa umiditate critică a seminţei, care reflectă apa legată din gelurile seminţei. Procesele care au loc în cursul depozitării orzului după recoltare poartă numele de maturare secundară şi se caracterizează prin micşorarea umidităţii, precum şi degajarea dioxidului de carbon. Depozitarea orzului se face în silozuri în straturi de 10-40m, având grijă ca acesta să aibă o umiditate de 12-14%. Aerarea lui se face prin trecerea dintr-o celulă în alta. Periodic, se verifică temperatura din siloz şi în momentul când aceasta creşte cu mai mult de 1ºC în 24 h este necesară o aerare a acestuia. Silozurile de orz sunt proiectate astfel încât să poată asigura o independenţă a fabricii de malţ de minim 30% din cantitatea de orz necesară producţiei de bere pe un an. În timpul depozitării orzului au loc pierderi din cauza scăderii umidităţii şi a procesului de respiraţie care depinde în special de umiditate. Aceste pierderi sunt în primele 3 luni de la recoltare de 1,3%, 0,9%, 0,8%. Tipuri de siloz Distingem două cazuri de depozitare a orzului, şi anume: depozitarea orzului proaspăt recoltat până la depăşirea pauzei de germinare; depozitarea orzului uscat, malţificat până în momentul supunerii malţificării. În scopul depozitării orzului se folosesc mai multe tipuri de silozuri şi anume: silozuri şi magazii (hambare); silozuri din oţel; silozuri din beton armat. Silozurile sunt alcătuite din: rampă de descărcare cu spaţiu pentru recepţia orzului; spaţiu pentru instalaţiile de curăţire şi sortare; celule de depozitare. La silozurile cu capacitate de 2500-5000 t, celulele se pot construi din plasă, însă prezintă multe dezavantaje. Silozurile de oţel dau posibilitatea să se folosească mai bine suprafaţa încăperilor. Un mare defect al lor este conductibilitatea calorică bună, care produce aburirea pereţilor 25
interiori. Vaporii de apă se condensează pe pereţii reci sub formă de rouă, ceea ce contribuie la ruginirea silozurilor, iar boabele se umezesc şi pot chiar încolţi sau mucegăi. Silozurile de beton sunt cele mai corespunzătoare pentru păstrarea orzului şi malţului. Ele se construiesc cu: secţiunea rotundă, cu diametrul de 6-7m şi până la 15 m; secţiunea dreptunghiulară; secţiunea pătrată, laturile variind de la 4 până la 10 m. Înălţimea silozului de beton armat variază între 10 m, 20 m şi chiar 35 m. Partea de jos a silozului are forma unei pâlnii conice sau piramidale, prevăzută cu o gură de golire şi dispozitiv de reglare a debitului de orz sau malţ, la curgere. Corpul silozului de beton armat se compune din: • subsolul silozului care are înălţimea de 3,5-5 m; • silozul propriu-zis, cu înălţimea de 10-35 m; • partea superioară a silozului, are înălţimea de 3,5-5 m. Pierderile din timpul depozitării Respiraţia seminţei depinde de conţinutul în apă liberă rămas în boabe, iar conţinutul de apă liberă se apreciază după cantitatea de oxigen absorbită şi de dioxid de carbon rezultat. Factorii de care depind pierderile din timpul conservării sunt: oxigenul; temperatura. Consumul de oxigen influenţează respiraţia boabelor şi implicit, raportul dintre apa liberă şi apa legată care se măreşte. Coeficientul de respiraţie este dat de raportul dintre CO 2 rezultat şi oxigenul absorbit (CO2/O2), acesta scade o dată cu creşterea umidităţii boabelor. Temperatura influenţează respiraţia seminţei din timpul conservării boabelor. Intensitatea respiraţiei se produce astfel: lent până la temperatura de 35 oC; la fel de lent sau puţin crescut în intervalul de temperaturi de la 36ºC la 45 oC; brusc la temperaturi de 4555°C. Practic, în silozuri nu apar temperaturi mai mari de 20 oC; astfel, factorul important pe tot parcursul păstrării îl constituie umiditatea masei de boabe. Pierderea în greutate a seminţelor se datoreşte: arderii hidraţilor de carbon; pierderii de apă prin evaporare. Variaţia conţinutului de umiditate al boabelor depinde de compoziţia chimică, de structura tegumentelor, de gradul de umiditate al aerului etc., iar absorbirea apei se datorează structurii capilare a membranei învelişurilor. Repausul de germinare Repausul de germinare este un fenomen prezent în seminţele plantelor la maturitatea lor fiziologică cu rol de protecţie al bobului faţă de o germinaţie precoce şi incompletă. Boabele de orz nu sunt capabile să germineze în masă, abia după 3-9 săptămâni de la recoltare, orzul păstrat în aceste condiţii, poate germina într-un procent ridicat. În timpul pauzei de germinare fundamentală embrionul nu poate încolţi chiar dacă i se asigură toate condiţiile necesare (umiditate, temperatură, oxigen). Perioada poate fi scurtată prin adaus de stimulatori ai germinării, prin încălzirea orzului sau prin folosirea de substanţe reducătoare. La depozitare, energia de germinare a orzului creşte treptat, apropiindu-se de capacitatea absolută de germinare, care rămâne constantă şi care reprezintă procentul de boabe vii. Timpul necesar pentru dispariţia acestor procese se numeşte post maturarea orzului. Postmaturarea orzului se consideră că se datorează, fie unor cauze genetice, biologice şi metabolice, fie unor cauze care depind de condiţiile de vegetaţie. La sfârşitul perioadei de repaus germinativ, boabele de orz se caracterizează printr-o sensibilitate ridicată a germenelui faţă de apă. Prin preluarea unei cantităţi prea mari de apă la înmuiere are loc o inhibare a germinării. Sensibilitatea poate fi inhibată prin tratarea boabelor cu substanţe reducătoare sau cu biostimulatori de creştere, în special de giberelină şi de acid giberelic. Pentru reducerea repaosului de germinare este necesară acumularea cisteinei şi a glutationului redus care au rolul de a stimula sinteza enzimelor. Această sensibilitate s-ar 26
datora unor cauze care împiedică ajungerea în cantităţi suficiente a oxigenului la ţesutul embrionar. Cauzele care limitează cantitatea de oxigen disponibilă pentru embrion sunt: • prezenţa unor consumatori de oxigen în înveliş (substanţele polifenolice avide de oxigen); • microorganisme aerobe prezente sub învelişul bobului; • structura densă a învelişului bobului; • peliculă de apă care înconjoară bobul, la o umiditate mai mare de 38%. Pauza de germinare se întinde pe o perioadă de 3-5 săptămâni existând două etape: • pauza de germinare fundamentală , în timpul acestei pauze embrionul nu poate încolţi chiar dacă i se asigură toate condiţiile necesare (umiditate, temperatură, oxigen); perioada poate fi scurtată prin adaos de stimulatori ai germinării, prin încălzirea orzului sau prin folosirea de substanţe reducătoare (soluţie de H2S 0,05%); • prin sensibilitatea la apă, înţelegem sensibilitatea orzului faţă de apa în exces de la înmuiere. La orzul sensibil la apă, embrionul se îmbibă puternic cu apă de înmuiere, din care motiv procesul de înmuiere este intensiv. Sensibilitatea la apă poate fi micşorată prin folosirea unor procedee de înmuiere uscată a orzului sau prin adăugare de apă oxigenata la înmuiere. La depozitare, energia de germinare a orzului creşte treptat, apropiindu-se de capacitatea absolută de germinare, care rămâne constantă şi care reprezintă procentul de boabe vii. Repausul de germinare poate fi redus prin tratarea orzului cu soluţii diluate de substanţe, de agenţi reducători, sau cu agenţi biochimici de creştere. Metodele de scurtare a repaosului de germinare sunt: • fizice; • chimice şi biochimice; • tehnologice. Metodele fizice folosite, sunt următoarele: • uscarea; • congelarea; • tratarea cu: radiaţii ionizante; ultrasunete. Metoda ceea mai aplicată pe cale industrială este uscarea; în bobul de cereale se creează pori care permit pătrunderea oxigenului mai uşor şi eliminarea apei. Metodele chimice şi biochimice folosesc substanţe cu care se realizează tratamentele: • substanţe care reduc conţinutul de oxigen şi consumatori de oxigen; • substanţe care să activeze germinarea; • substanţe care inactivează polifenoloxidaza (enzima ce catalizează fixarea oxigenului); • substanţe dezinfectante, bazate pe fluor, care distrug microflora consumatoare de oxigen; • fitohormoni exogeni (germinarea are loc în prezenţa acidului giberelic). Metodele tehnologice: • vizează în special tehnologia de malţificare a orzului cu sensibilitate mare; • metode speciale de combinare a înmuierii cu germinarea, în care se ţine seama de umiditatea limită. 27
Înmuierea orzului Scopul înmuierii orzului este acela de ridica umiditatea din bob în vederea declanşării procesului de germinare. Factorii care influenţează germinarea sunt: • asigurarea unei cantităţi de apă, pentru asigurarea condiţiilor favorabile începerii germinării orzului; • asigurarea oxigenului necesar respiraţiei embrionului; • asigurarea temperaturii adecvate desfăşurării procesului. Toţi factorii sunt importanţi, dar asigurarea apei pentru declanşarea germinaţiei este indispensabilă. Apa introdusă în bob se numeşte apă de vegetaţie şi contribuie la transformarea parţială a coloizilor din plasma celulară a orzului, în stare de sol sau gel. Apa absorbită de bob provoacă următoarele transformări: • creşterea în volum a bobului; • întinderea şi netezirea învelişului; • activarea şi accentuarea metabolismului; • creşterea şi dezvoltarea embrionului, ia naştere radicula şi plumela; • procese de dezagregare (ardere) şi de sinteză din bob, datorate acestor fenomene. Procesul de respiraţie produce arderea hidraţilor de carbon şi acumularea energie, din care: • parte se foloseşte pentru sinteza noilor celule formate în bob; • altă parte, apare sub formă de căldură, care se degajă. Transformările din timpul înmuierii Înmuierea se realizează cu dublu scop, acela de îndepărtarea impurităţilor de pe bobul de orz şi cel de facilitare al procesului de germinare. Prin ridicarea conţinutului de umiditate, orzul începe să respire intens şi trebuie să i se asigure necesarul de oxigenul pentru ca embrionul să nu se sufoce. Procentul de umiditate de la care vitalitatea bobului începe să funcţioneze este de peste 38-40%, după care se recurge la aerarea artificială. Aerul introdus are dublu scop: • de evacuare a bioxidului de carbon rezultat din procesul de respiraţie; • de asigurare a necesarului de oxigen pentru procesul de germinare. Boabele de orz conţin 12-14% umiditate înaintea înmuierii, iar la finele procesului de înmuiere conţinutul de umiditate ajunge la 42-46%, funcţie de sortimentul de malţ pe care dorim să-l obţinem. Timpul în care se realizează înmuierea este de 60-72 ore, la temperatura normală a apei. Prin folosirea apei cu temperatură scăzută, perioada se prelungeşte până la 90 ore, iar dacă se foloseşte apă caldă (de 16-18 oC), perioada de înmuiere se reduce la 40 ore, cu pericolul apariţiei infecţiilor microbiene. Viteza de absorbţie a apei la înmuiere este influenţată de temperatura apei de înmuiere. Sortimentul de malţ impune timpul de înmuiere: • pentru malţul blond , perioada de înmuiere este mai scurtă, fiindcă conţinutul de umiditate ajunge la 41-43%; • pentru malţul brun, perioada de înmuiere se prelungeşte la 90-100 ore, deoarece conţinutul de umiditate trebuie să ajungă la 45-46%. Dacă se realizează o înmuiere slabă, într-o perioadă scurtă de timp, se va obţine o încolţire înceată, radicelele se vor dezvolta mai greu, iar colţul se va ofili repede. Dacă se realizează o înmuiere puternică şi îndelungată, are loc o înmuiere excesivă a boabelor mici, o creştere bruscă şi intensă a colţului, cu degajare de căldură şi pierderi prin respiraţie. 28
Timpul de înmuiere variază în funcţie de calitatea orzului: • la orzul de calitatea I, care are o putere de germinare de peste 95%, prin folosirea apei la temperatura de 12°C, timpul variază între 66 şi 74 ore; • la orzul de calitatea a II-a, prin folosirea apei la temperatura de 12°C, perioada se poate scurta până la 58-66 ore. În acest interval, orzul se păstrează în apă timp de 4-6 ore şi fără apă, timp de 4 ore, în bazinul de înmuiere. Declanşarea germinaţiei depinde de asigurarea perioadei de repaus germinativ. În perioada de repaus germinativ, apar două aspecte şi anume: • sensibilitatea mare a orzului faţă de apă; • prezenţa în orz a unor inhibitori ai procesului de germinare. Regulile care se respectă la înmuiere sunt următoarele: • se ţine seama de sensibilitatea orzului faţă de apă, care depinde de factorii amintiţi anterior; • se evită sufocarea embrionului; • se elimină inhibitorii germinaţiei, cu ajutorul apei de înmuiere. Influenţa unor factori asupra înmuierii În timpul înmuierii, modificările chimice ale orzului sunt neînsemnate, în timpul respiraţiei, care este redusă, au loc arderi ale hidraţilor de carbon şi o parte din componentele cojii, se dizolvă. Se înregistrează pierderi totale de 1%. Sărurile din apa influenţează dizolvarea componentelor din coajă, ştiindu-se faptul că substanţele răşinoase şi tanante din coajă se dizolvă uşor în apele alcaline. Acest lucru influenţează fineţea berii de aceea, la înmuiere se foloseşte apă alcalină obţinută prin adaosuri de substanţe alcaline. Absorbţia apei în bob are loc prin vasele de la baza bobului, în mai mică măsură prin părţile laterale şi pe la partea superioară a bobului, ea se desfăşoară cu viteză maximă în primele 8 ore de înmuiere. Apa pătrunde şi prin crăpăturile tegumentului, care dacă sunt adânci, ajunge până la ţesuturile de sub testă, punând în pericol semi-permeabilitatea acesteia. Testa este organul fiziologic de protecţie a bobului, care împiedică pierderea substanţelor din interiorul bobului şi pătrunderea unor substanţe dăunătoare spre interiorul lui. Capacitatea de absorbţie a apei depinde de structura şi mărimea bobului, astfel: • boabele pline necesită timp mai îndelungat de înmuiere decât cele plate, fapt pentru care orzul trebuie sortat în prealabil; • conţinutul iniţial de apă nu influenţează capacitatea de absorbţie a orzului; • structura bobului de orz depinde de soi, de condiţiile pedoclimatice şi de tehnologiile de cultură aplicate; • orzul bogat în substanţe proteice şi sticlos, necesită timp mai îndelungat pentru înmuiere. Absorbţia apei depinde de mai mulţi factori şi anume de: • temperatura apei; • mărimea şi structura bobului; • procedeul de înmuiere. Temperatura apei condiţionează viteza de absorbţie a apei în boabe pentru atingerea uneori a umidităţii de 43% (grad de înmuiere). Astfel: • la temperatura de 9ºC sunt necesare 78 ore; • la temperatura de 13ºC sunt necesare 54 ore; 29
• la temperatura de 17ºC sunt necesare 46 ore;
la temperatura de 21ºC sunt necesare 28 ore. Temperatura normală a apei pentru desfăşurarea proceselor fiziologice, la înmuiere, este de 12-13ºC. Factorii care cauzează înmuierea bobul de orz într-un timp scurt, cu apă caldă, sunt următoarele: • coloizii bobului se hidratează mai repede în apă caldă; • viteza de difuziune a apei calde creşte datorită intensificării mişcărilor moleculare; • pentru fiecare grad de temperatură în plus, vâscozitatea apei scade cu 2%. Absorbţia apei se realizează mai rapid dacă se alternează perioadele de înmuiere cu şi fără apă, iar absorbţia va creşte prin lungirea perioadelor de înmuiere fără apă. Astfel, la o durată totală de înmuiere a orzului de 52 ore, se alternează 40 de ore fără apă, cu 12 ore cu apă, pentru a realiza o umiditate de 43%. Mărimea şi structura bobului. Boabele mari de orz şi pline, se înmoaie mai încet decât boabele mici şi slabe. Absorbţia apei depinde de soiul de orz, anul recoltării, conţinutul în proteine etc. Orzul obţinut în anii secetoşi se înmoaie mai repede decât cel provenit din anii ploioşi, iar orzul sărac în proteine, se înmoaie mai repede decât cel bogat în proteine. Procesul de înmuiere influenţează durata de menţinere a orzului în apă (înmuierea umedă) şi în aer (înmuiere uscată). S-a constatat că la înmuierea umedă de scurtă durată, ea reprezintă 25% din durata totală de înmuiere; absorbţia apei decurge mai repede decât la procedeele de înmuiere umedă de lungă durată. Procesul de înmuiere asigură umiditatea necesară germinării, substanţele din miezul bobului sunt absorbite de către un strat de celule absorbante, aşezate în palisadă, care împreună cu celulele stratului scutelumului, eliberează necesarul de enzime (amilolitice, pectolitice, lipaze, oxidaze etc.) care asigură nutriţia embrionului. Dacă coeficientul de respiraţie este mai mare decât unu, procesul devine anaerob, iar respiraţia intramoleculară duce la formarea de alcooli, aldehide, acizi, esteri şi dioxid de carbon, care în concentraţii mari pot inhiba germinaţia. Produsele intermediare obţinute dăunează permeabilităţii fiziologice a celulei, conducând la o absorbţie exagerată de apă care duce la sufocarea embrionului. În acest caz, orzul capătă un miros acid sau alterat, au loc pierderi prin consistenţă şi bobul absoarbe multă apă, suferind procesul de înmuiere letală. Cantitatea necesară de oxigen se asigură prin barbotare de aer comprimat în perioada de înmuiere umedă. În timpul înmuierii uscate este necesară o eliminare a dioxidul de carbon realizată pe la baza linului de înmuiere. Chiar dacă se administrează corect aerul, la începutul înmuierii se produce o fermentaţie alcoolică lentă, dar alcoolul produs în cantităţi mici dispare imediat datorită proceselor oxidative intracelulare care au loc după apariţia radiculului. Concomitent cu îmbibarea orzului cu apă, are loc dizolvarea substanţelor componente ale învelişului ca polifenoli, substanţe amare şi proteine. Aceste substanţe, datorită naturii acide, se dizolvă în soluţii alcaline, iar pentru facilitarea solubilizării, se adaugă alcalii. Microorganismele de pe bob au efecte dăunătoare, ele se dezvoltă rapid în timpul încolţirii, fapt detectat prin mirosul neplăcut al primei ape de înmuiere. De aceea, este necesar ca apa de înmuiere să fie schimbată de mai multe ori. Deoarece orzul conţine substanţe inhibitoare ale încolţirii şi care sunt solubile în apă, s-a constatat că pentru înlăturarea lor este necesară schimbarea apei de cinci, şase ori. Necesarul de oxigen folosit în procesul de respiraţie se asigură prin aerisirea boabelor de orz în timpul înmuierii. Lipsa de oxigen duce la apariţia proceselor anaerobe care înhibă dezvoltarea embrionul. •
30
Boabele suficient aerisite rămân inerte câteva zile, după care încolţesc brusc şi degajă puternic căldură. Ca urmare a acestei aerisiri incomplete, lotul obţinut va fi format din boabe neuniform încolţite sau din boabe cărora le-a apărut şi rădăcina. Practica înmuierii orzului Pentru o dezvoltare optimă a complexului enzimatic din bobul de orz, cu pierderi minime de substanţe, se realizează înmuierea acestuia în apă, urmată de o aerare pe cale uscată. În vederea solubilizării substanţelor amare, de răşini şi polifenoli, se adaugă alcalii în apa de înmuiere. Înmuierea se realizează prin imersia orzului în apă, în condiţii de aerare prin insuflarea aerului în ţevi perforate şi adsorbţia dioxidului de carbon degajat prin respiraţie. În condiţiile industriale, înmuierea se efectuează în linuri metalice cilindro-conice, cu capacitatea de 30 tone, timp de până la 72 ore, în funcţie de sensibilitatea pentru apă a orzului şi de sortimentul de malţ pe care dorim să-l obţinem. Se schimbă apa de câteva ori, realizându-se astfel şi o curăţire, iar periodic se îndepărtează orzul plutitor şi impurităţile uşoare. Regimul de înmuiere urmăreşte realizarea treptată a unei umidităţi până la 30%, apoi până la 38% şi în final, până la umiditatea dorită. Apa se introduce pe la partea inferioară a linului de înmuiere, iar orzul se aduce pe la partea superioară. Spălarea orzului din timpul procesului de înmuiere se face în două perioade, timp de 6-8 ore, urmate de perioade egale, în care orzul stă fără apă. Procedeul de lucru trebuie stabilit de la caz la caz şi depind de: calitatea orzului; condiţiile de lucru; sistemul de germinare utilizat. Se ţine seama de următoarele: boabele mici absorb apa mult mai repede decât boabele mari; boabele făinoase absorb mai repede apa decât cele sticloase; apa caldă accelerează procesul de absorbţie; apa rece şi calcaroasă încetineşte procesul de absorbţie. Deoarece primele ape de spălare au un miros neplăcut, se recomandă o schimbare a acestora de cel puţin două, trei ori pe zi, mai ales dacă apa este caldă. Se foloseşte în medie o cantitate de 150 l apă la 100 kg orz, la prima înmuiere, iar apoi, se întrebuinţează o cantitate mai mică. Cu toate că apa proaspătă aduce cu sine oxigen, acesta nu este în cantitate suficientă, din această cauză este necesară o aerare. Aerul comprimat trebuie introdus pentru aerisire de patru, cinci ori pe zi, timp de câte 15-20 minute, socotindu-se necesarul de aer de 30 l/min la presiunea normală şi 100 kg de orz uscat. Pentru 100 kg orz sunt necesare următoarele cantităţi de apă şi aer la înmuiere: • la prima înmuiere este necesară o cantitate de apă de 1,2-1,6 hl, la schimbarea apei, cantităţile se reduc cu 1/3 şi ajung între 0,8 şi 1,2 hl, aceasta se schimbă de 4-10 ori, în funcţie de gradul de impurităţi al materiei prime şi de temperatura apei; • pentru spălare sunt necesari 20-30 l aer/min, la o presiune de 0,5 atm.; • pentru aerisire sunt necesari 30-40 l aer/min la presiunea de 1 atm.; • la pomparea conţinutului dintr-o înmuietoare în alta, se lucrează cu o presiune de 2-3 atm., consumându-se 15 l aer/min, iar când orzul stă fără apă şi se insuflă aer, este necesară o cantitate de 40 l aer/min la 100 kg orz. Pentru malţ se recomandă următorul regim de înmuiere: • imersie timp de 4-6 ore cu apă de 12 oC până la realizarea umidităţii de 30%; • pauză fără apă timp de 14-20 ore; • imersie timp de 1-4 ore cu apă de 12-15 oC până la realizarea umidităţii de 38%; • pauză fără apă timp de 14-20 ore; 31
înmuiere finală cu apă de 12-18 oC, timp de 1-4 ore până la atingerea umidităţii de 42-44%. Tehnici de înmuiere Tehnicile de înmuiere folosite sunt următoarele: Înmuierea cu apă caldă. Prin folosirea apei calde la temperaturi cuprinse între 20 şi o 40 C, se scurtează timpul de înmuiere, dar se foloseşte o cantitate mare de aer. Apa poate fi caldă, fie în tot timpul înmuierii, fie numai în prima fază. În cazul folosirii apei calde la începutul înmuierii, aceasta va avea temperatura de 35-40°C, urmând ca celelalte ape de spălare să aibă temperaturi de până la 15-20°C. Accelerarea înmuierii se realizează prin barbotarea periodică şi permanentă cu aer, în vederea uşurării respiraţiei embrionului. Astfel, se favorizează procesele metabolice care au ca efect accelerarea creşterii embrionului. Înmuierea cu apă fierbinte are avantajul că se face o spălare mai bună a orzului şi se scurtează timpul de înmuiere. Temperatura apei folosită este de până la 55°C, iar metoda este combinată printr-o înmuiere caldă urmată de una rece. Orzul este ţinut timp de 10-15 minute în apă fierbinte, apoi această apă este înlocuită cu o apă rece. Ca dezavantaj trebuie menţionat că la temperatura de 50-55°C, puterea de germinare a orzului, se micşorează considerabil. Înmuierea cu apă aerată. Procesul de înmuiere a orzului se face prin trecerea printrun curent de apă şi aer, iar orzul va avea la dispoziţie cantitatea necesară de aer. Introducerea apei şi a aerului se efectuează la partea inferioară a bazinului, printr-un dispozitiv special. Ca avantaj menţionăm faptul că se scurtează timpul de înmuiere până la 32-40 ore. Dezavantajul metodei constă în faptul că, la temperatura de 50-55°C, puterea de germinare a orzului menţinut un timp mai îndelungat, se micşorează considerabil. Procedeul Narziss se desfăşoară astfel: • înmuierea sub apă la temperatura de 12°C, până la umiditatea de 32%, timp de 4 ore, urmată de aerare după 2-3 ore; • înmuierea uscată, timp de 20 ore; • înmuiere umedă cu apă de 12°C, până la realizarea umidităţii de 38%, durata 4 ore; • înmuierea uscată timp de 20 ore, până la realizarea germinaţiei uniforme; • înmuiere umedă cu apă de 15°C, până la atingerea umidităţii 44%, timp de 2 ore. Umiditatea finală trebuie să ajungă la 44%, uneori chiar la 48%, pentru asigurarea solubilizării orzului şi a activităţii enzimatice din perioada scurtă a germinării. Procesul decurge astfel: bazinul de înmuiere se umple cu apă până la jumătate, se introduce orzul şi se barbotează masa de apă şi orz cu aer, timp de 5-10 minute. Se îndepărtează impurităţile de la suprafaţa bazinului şi se lasă în repaus o oră, după care se face din nou barbotarea cu aer, se îndepărtează impurităţile şi, apoi, urmează un curent continuu de apă şi aer. Aerul iese pe toată suprafaţa apei sub forma unor bule realizând o pătrundere treptată şi uniformă a apei în bob, iar surplusul de apă se scurge prin preaplinul aflat în partea superioară a înmuietorii. Temperatura apei folosite în tot timpul înmuierii este cuprinsă între 12 şi 17°C. Procedeul de înmuiere umed-uscat este cunoscut şi sub numele de înmuiere uscată. Acest procedeu se caracterizează printr-o înmuiere umedă de scurtă durată, urmată de o înmuiere uscată de lungă durată. Se urmăreşte asigurarea în fiecare fază a înmuierii umede, o umiditate care să atragă după sine o anumită comportare fiziologică a orzului în perioada de înmuiere uscată. Se disting cinci faze: • prima fază este de menţinere a perioadei de înmuiere umede de scurtă durată (4-6 ore), până când se ajunge la umiditatea de 30%; •
32
a două fază este ceea de înmuiere uscată de lungă durată (14-20 ore), până când se ajunge la o umiditate de 30%, astfel se reduce sensibilitatea orzului la apă; • în faza a treia se menţine o perioadă de înmuiere umedă, acelaş timp (2-4 ore), dar la un grad de înmuiere de 38%; se asigură o încolţire rapidă şi uniformă. În această perioadă nu se recomandă introducerea apei nici chiar prin stropire, deoarece se realizează o încolţire neuniformă; • în faza a patra se execută o înmuiere uscată (14-20 ore), până ce gradul de înmuiere ajunge la 40%; • în faza a cincia se face o înmuiere umedă timp de 1-4 ore, până ce gradul de înmuiere ajunge la 43% urmând ca la germinare să se asigure gradul de înmuiere corespunzător, astfel pentru malţul blond 44-46% şi pentru malţul brun 46-48%, umezirea se realizează prin stropire. În perioada înmuierii umede se fac barbotări cu aer comprimat care se recirculă. În timpul înmuierii uscate se degajă dioxid de carbon cu debit crescând până la 4-10 m 3/100kg /oră. Procedeul decurge astfel: orzul care are doar 14% umiditate după prima înmuiere umedă, care durează 4-6 ore, ajunge până la 30% umiditate. Urmează faza de înmuiere uscată care durează 14-20 ore, când se ridică umiditatea în bobul de orz până la 31-32%. Acest fenomen se realizează datorită apei aderente la boabe şi apei din bazin. Se introduce aer, la început periodic şi apoi continuu, cu un debit de 4 m 3 aer/100kg/oră, acesta elimină dioxidului de carbon din mediu. Următoarea etapă de înmuiere umedă combinată cu o perioadă de aerare, este de 2-4 ore, acest lucru permite creşterea umidităţii din bob până la 38%. A doua înmuiere uscată se face de la umiditatea de 38% până la 40%, la care se aşteaptă apariţia colţului, printr-o perioadă mai lungă de înmuiere uscată de 14-20 ore, în care se face eliminarea dioxidului de carbon în acelaşi mod, dar cu debit de aer mult mai mare, de 12m 3/100kg/oră. Datorită procesului de respiraţie abundentă care are loc în această fază, umiditatea aerului va ajunge la 40%. Urmează cea de a treia înmuiere umedă până la atingerea unui grad de înmuiere de 43%, fază care durează 1-4 ore, urmată de înmuierea uscată. Din totalul celor 36-52 ore de înmuiere, înmuierea umedă este de 7-14 ore, adică 25%. Temperatura realizată la înmuiere este de 13-15ºC sau de 17-18ºC dacă se foloseşte un procedeu de germinare la temperaturi descrescânde. În vederea scurtării duratei de înmuiere se poate folosi şi apă caldă de 25ºC sau apă fierbinte de 55ºC combinate cu soluţii alcaline (0,3 kg NaOH/m 3 apă; 0,2 kg lapte de var/m 3; 0,9 kg sodă calcinată/m 3). Astfel, se reduce durata de înmuiere până la 20 ore fără a influenţa negativ calitatea malţului rezultat. Un alt procedeu este procedeul de reînmuiere, la care se intercalează perioadele de înmuiere cu perioadele de germinare. Acesta cuprinde doar patru faze: • înmuiere scurtă de până la 40% umiditate, la temperatura de 14-18ºC; • pregerminare la 14ºC timp de 2-4 zile; • postînmuiere la 18ºC timp de 24 ore până la umiditatea de 52-54% fără reînnoirea apei; • postgerminare ce durează timp de 1-3 zile la 14ºC. Procedeul de înmuiere-germinare durează 6-9 zile, iar pierderile la germinare se reduc cu 3-5%. La înmuiere, de regulă avem pierderi de 0,8%, din cauza diverselor substanţe din învelişul bobului. În bazinul de înmuiere orzul se introduce cu ajutorul unui distribuitor, după care se adaugă apă până la umplerea bazinului, iar orzul plutitor şi impurităţile se îndepărtează la •
33
partea superioară printr-un preaplin. Cantitatea de orz plutitor variază între 0,1-1%. Funcţie de starea de curăţire a orzului, de temperatura apei şi de diagrama de înmuiere, după 12-24 ore se schimbă apa. Între două schimbări de apă, orzul înmuiat se lasă fără apă, dar se asigură o aerare eficientă, deoarece orzul consumă oxigenul dizolvat într-un timp scurt. Picăturile de apă de pe bobul de orz, în perioada rămasă fără apă se absorb contribuind la: • mărirea gradului de înmuiere; • scurtarea duratei totale de înmuiere; • grăbirea declanşării germinaţiei. La toate procedeele convenţionale, în timpul înmuierii cu apă se introduce, în fiecare oră, aer comprimat, timp de 10-15 minute. În perioadele de înmuiere fără apă, dioxidul de carbon este îndepărtat timp de 10-15 minute, la intervale de 1-2 ore cu ajutorul unor ventilatoare. Operaţiile care se execută sunt cele de pompări ale orzului dintr-un bazin în altul, iar substanţele alcaline se adaugă în prima sau a doua apă de înmuiere. Se asigură o îndepărtare a impurităţilor şi a resturilor de săruri dizolvate în apă. Înmuierea orzului se poate înlocuii cu perioade de stropire; în acest caz bazinele se dotează cu instalaţii adecvate. La întocmirea diagramei de înmuiere se va ţine de sensibilitatea orzului faţă de apă care indică comportarea embrionului faţă de absorbţia apei. Dacă sensibilitatea orzului faţă de apă este mare, germinaţia se declanşează cu întârziere apoi, se încetineşte şi în final se opreşte, datorită îmbibării intense a orzului cu apă. Sensibilitatea orzului faţă de apă poate fi atenuată prin prelungirea perioadei de înmuiere fără apă sau prin adăugare de apă oxigenată. Metodele de înmuiere prevăd perioade de înmuiere mai scurte sub apă, cu realizarea unor umidităţi bine determinate şi care influenţează comportarea fiziologică a orzului în perioadele de înmuiere fără apă. În faza când orzul are o umiditate de 30% va staţiona fără apă timp de 14-20 ore şi devine mai puţin sensibil faţă de apă. După alte 14-20 ore de staţionare fără apă cu 38% umiditate, germinaţia se declanşează uniform; se evită stropirea cu apă, deoarece aceasta ar provoca o germinaţie neuniformă. Prin evacuarea orzului din bazinul de înmuiere prin pompare cu apă, umiditatea creşte la 42-43%. Creşterea umidităţii orzului până la 44-48% se realizează prin stropirea grămezilor de orz în faza de germinare. Pe tot parcursul înmuierii amestecarea orzului cu apa se realizează cu ajutorul aerului comprimat, iar temperatura orzului trebuie să rămână tot timpul sub 20°C. Controlul înmuierii. În timpul înmuierii se controlează gradul de înmuiere, temperatura şi procentul de boabe încolţite. Consumul de apă la înmuiere depinde de procedeul de înmuiere utilizat, limitele fiind cuprinse între 3 şi 11 m 3 apă/t orz, la procedeele cu un număr mare de înmuieri umede necesarul de apă este de 10-11 m 3/t orz. În instalaţiile moderne de înmuiere, cu recircularea apei, se consumă 5-6 m 3 apă/t orz. La prima înmuiere se consumă 1,8 m 3/t orz, la schimburile de apă 1,2 m3/t orz, iar la pomparea dintr-un lin în altul şi la desmuiere câte 1,5-1,8 m 3/t orz. Procesele de înmuiere cu trei schimbări de apă, necesită numai 5 m 3 apă/t orz. Dimensionarea echipamentelor de înmuiere În echipamentele de înmuiere se efectuează următoarele operaţii: • spălarea şi curăţirea orzului; • ridicarea umidităţii boabelor până la 44-46%; • tratarea orzului cu antiseptici; • aerisirea. Bazinele sau linurile de înmuiere sunt confecţionate din tablă de oţel protejată, care este un lin de înmuiere cilindro-conic simplu în care orzul înmuiat vine în contact cu aerul care circulă ascendent. 34
Linurile de înmuiere metalice sunt cele mai folosite, deoarece sunt ieftine, uşoare, pot fi montate uşor şi puse rapid în funcţiune, dar trebuie protejate interior cu răşini epoxilice sau vinil dacă nu sunt confecţionate din oţel inoxidabil, spre a fi ferite de variaţiile de temperatură. Bazinele de înmuiere metalice au o formă cilindro-conică. La partea superioară se află o parte cilindrică deschisă, iar partea inferioară se termină printr-o porţiune conică, unde se află montat ventilul de descărcare a orzului. Înălţimea părţii cilindrice este de 1,2-1,5 m, diametrul variind de la 1,5 m până la 4 m, în funcţie de mărimea instalaţiei. Înălţimea totală nu trebuie să depăşească 3 m, deoarece boabele aflate la fundul vasului pot fi înăbuşite. Partea conică are o înclinare de 45°, fapt ce uşurează evacuarea orzului înmuiat. Suprafaţa interioară trebuie să fie netedă şi ferită de rugină. La terminarea procesului de înmuiere, descărcarea orzului se face folosind ventilul de la partea inferioară a bazinului, iar boabele înmuiate sunt transportate prin cădere directă în instalaţiile de germinare. La partea inferioară a bazinului se află ventilul de evacuarea orzului înmuiat şi robinetele pentru împrospătarea apei. În partea conică, înaintea robinetului este aşezată o sită sau un grătar din oţel, care are rolul de a împiedica trecerea boabelor de orz în conductă. Apa proaspătă se introduce prin această sită. Ventilul de golire a orzului este manevrat de la etajul inferior, ca să se poată aduce orzului în instalaţia de germinare. Robinetele de apă sunt manevrate de la partea superioară, pentru a putea urmări umplerea bazinului de înmuiere. Bazinul de înmuiere are un preaplin aşezat lateral, pe unde se evacuează apa murdară şi excesul de apă. Preaplinul este prevăzut cu o sită, care are rolul de a opri boabele uşoare ce plutesc la suprafaţa orzului şi care alcătuiesc orzul plutitor . Pentru a se obţine o bună încolţire, este necesar ca orzul să fie aerisit. În acest scop, se montează la partea inferioară a bazinului un sistem de serpentine (din aramă sau alamă), perforate sau cu duze, prin care se insuflă aerul sub presiune. Pentru a se pune în mişcare orzul, se foloseşte un dispozitiv format dintr-o ţeavă verticală cu diametrul de 200 mm, aşezată în mijlocul înmuietorii şi care pătrunde până în partea conică a bazinului. Cu o conductă separată, se introduce aer în partea inferioară a acestei ţevi verticale şi se formează un amestec de apă-aer, cu o greutate specifică mai mică decât a amestecului de apă şi orz aflat în bazinul de înmuiere. Odată introdus aerul în ţeava verticală, se produce un curent de apă, orz şi aer care pătrunde în interiorul ţevii şi se ridică în sus. La partea superioară a ţevii, sunt amplasate două braţe tubulare îndoite în unghi drept, care se învârt în jurul axului central. Braţele se pun în mişcare datorită vitezei cu care iese amestecul de apă, orz şi aer. Acest sistem creează un circuit, orzul fiind absorbit de la partea inferioară, trecând prin ţeava verticală, evacuându-se din aceasta şi împrăştiindu-se pe toată suprafaţa superioară a bazinului datorită rotirii braţelor. Pentru a se evita curăţirea şi întreţinerea dificilă a serpentinelor orzul se pompează dintr-un lin de înmuiere în altul cu pompe centrifuge care au un sistem de palete mari, pentru a nu zdrobi bobul. În bazinele de înmuiere în care urmează să se pompeze orzul, se montează un jgheab conic din tablă perforată, care permite evacuarea apei murdare. Prin acest sistem orzul este aerisit şi bine spălat. După fiecare spălare, orzul se lasă timp de câteva ore fără apă pentru a se îmbunătăţi aerisirea. Avantajele acestui sistem de pompare este că pomparea se face pe la partea superioară cu ajutorul unei conducte, în care se insuflă aer. În acest scop, sunt necesari 15l de aer la o presiune de 2-3 atm/100 kg orz. Fiecare tonă de orz are nevoie de 2,2 până la 2,4 m 3 spaţiu, deoarece volumului orzului în timpul înmuierii creşte şi este necesar un spaţiu în care se desfăşoară procesului de aerare şi curăţire. Capacitatea totală şi numărul bazinelor de înmuiere se stabileşte ţinându-se cont de timpul maxim necesar umplerii, procesului de înmuiere, golirii şi spălării utilajelor.
35
Pentru toate operaţiunile convenţionale de înmuiere se iau în calcul 72 ore, iar la dimensionarea capacităţii şi la stabilirea numărului de bazine de înmuiere se ţine seama de capacitatea instalaţiilor de germinare. Necesarul de aer comprimat pentru amestecarea orzului este de 15 m 3/h şi tonă orz, iar presiunea lui variază de la 2 la 5 bar. Aerarea intensă cu orzul sub apă durează 10-15 minute şi se efectuează după fiecare umplere. Absorbţia bioxidului de carbon se realizează cu ajutorul unor ventilatoare de absorbţie a căror capacitate este de 15 m 3/h şi tonă orz, care poate evacua, în 10-15 minute, bioxidul de carbon acumulat într-o oră. Capacitatea ventilatorului trebuie să asigure în prima zi de înmuiere 50 m3 aer/h şi t orz, iar în zilele următoare, ca urmare a intensificării respiraţiei, 100-120 m3/h şi t orz. Dezinfectarea orzului la înmuiere Efectul spălării este îmbunătăţit prin folosirea substanţelor antiseptice (lapte de var, sodă caustică, sodă calcinată), care sunt introduse în cursul celei de a doua spălări când bacteriile rămase din prima spălare pot fi distruse. În acest scop, se prepară un lapte de var, folosindu-se 10-20 kg var/hl care se amestecă bine în linurile de înmuiere. Acesta are un rol pozitiv în dizolvarea substanţelor amare conţinute în coajă. De asemenea, la înmuiere, se folosesc şi alţi antiseptici ca: fenol, bisulfit, etc. Aceşti antiseptici, din cauza conţinutului ridicat de clor activ, nu trebuie folosiţi la înmuiere deoarece pot împrumuta berii un gust neplăcut de fenol. Germinarea orzului Germinarea orzului/orzoaicei are drept scop următoarele: • sinteza de enzime în cantitate mai mare; • micşorarea complexităţii substanţelor de rezervă şi a celor ce intră în structura bobului de orz/orzoaică, proces denumit şi solubilizarea orzului. Germinarea orzului este un fenomen fiziologic care implică o serie de transformări metabolice ale substanţelor, cu aport de energie sau nu. Procesele metabolice implicate permit transformări de natură: • chimică descompunerea şi sinteza substanţelor; • fizico-chimică absorbţia şi difuzia substanţelor; • morfologică dezvoltarea plumulei şi formarea radicelelor. Aceste procese metabolice sunt cunoscute sub denumirea de metabolism intermediar şi include: • catabolismul constă în transformarea proteinelor, acizilor nucleici, lipidelor, zaharurilor în compuşi simpli care se utilizează în anabolism sau sunt excretaţi şi se produc intracelular; • anabolismul implică sinteza de enzime cu molecule mari şi de complecşi supramoleculari pornindu-se de la precursorii simpli, cu aport suplimentar de energie furnizată de ATP, care are loc în celulă. În bobul de orz catabolismul (ciclul TCA) decurge în trei etape: etapa I - începe cu oxidarea anaerobă a proteinelor, acizilor nucleici, lipidelor şi poliglucidelor care se transformă în aminoacizi, nucleotide, acizi graşi şi monozaharide; etapa a II - în care are loc transformarea substanţelor simple în acetil CoA combinat cu catena de respiraţie (lanţul transportorilor de electroni); etapa a III - cu formarea de dioxid de carbon şi apă. Anabolismul decurge simultan cu catabolismul, se desfăşoară tot în trei etape. Substraturile rezultate din etapa a III-a a catabolismului ciclului TCA, sunt reprezentate de: • α-cetoacizi care formează aminoacizi şi proteine; • acetil CoA şi CO 2 care formează monozaharide şi acizi graşi. 36
Prin oxidarea acetil CoA, a acidului α-cetoglutaric şi a acidului oxalacetic, cuplată cu catena de respiraţie, în ciclul TCA din catabolism, are loc eliberarea de energie chimică. Circa 40% din energia eliberată este acumulată sub forma legăturilor fosfat din ATP (38 moli ATP), GTP, UTP, CTP, iar restul se consumă în alte reacţii şi se transformă în căldură. Energia compuşilor macroergici este folosită pentru reacţiile de biosinteză în embrion şi în alte ţesuturi vii ale bobului de orz. Germinarea şi respiraţia este maximă în primele 3-5 zile. Catabolismului şi anabolismului din timpul germinării implică acţiunea enzimelor hidrolitice şi au loc următoarele transformări: • activarea enzimelor preexistente în endosperm, embrion, scutelum, ţesutul aleuronic şi subaleuronic; • sinteza de novo a unor enzime: • din scutelum se eliberează enzimele hidrolitice care degradează stratul de celule care desparte scutelum de endosperm, dar şi pereţii granulelor de proteine şi amidon din endosperm; • în stratul aleuronic se formează de novo α-amilaza, care este eliberată în endosperm şi care va degrada amidonul; • formarea de β-amilază care este corelată cu intensitatea respiraţiei. La germinare α-amilaza se formează în cantitate mai mare începând cu a doua zi şi se continuă până în a patra zi de germinare, producţia de α-amilază depind de intensitatea respiraţie. β-Amilaza prezentă şi în orzul negerminat se formează şi în prima fază a germinării, iar în ultimele zile de germinare, nivelul de β-amilază scade. Respiraţia bobului din timpul germinării produce: • activarea metabolismului stratului aleuronic; • intensificarea accesului oxigenului în stratul aleuronic; • sinteza de enzime hidrolitice; • difuzarea enzimelor hidrolitice spre endosperm. Formarea enzimelor hidrolitice din stratul aleuronic este dependentă de respiraţie şi creşte prin accesul oxigenului în stratul aleuronic. Acţiunea giberelinelor asupra enzimele hidrolitice din stratul aleuronic se manifestă diferit: • prin hidratarea stratului aleuronic cantitatea de fosfatază şi laminarază creşte, iar eliberarea în endosperm este dependentă de gibereline; • α-glucozidaza creşte cantitativ în prezenţa giberelinelor; • α-amilaza este absentă în stratul aleuronic fiind sintetizată de novo în prezenţă de gibereline, astfel 85% din α-amilază provine din stratul aleuronic şi 15% din scutelum, din care aproximativ 1/2 este reţinut în ţesutul scutelar şi 1/2 este eliberat în endosperm. Din cauza activităţii enzimelor hidrolitice, în special cele proteolitice, la germinare, o parte din α-amilază se distruge. β-Amilaza latentă din endosperm este eliberată şi degradează amidonul (amiloza şi amilopectina). În timpul germinării, raportul dintre catabolism/respiraţie/anabolism este controlat, astfel: • se asigură o anumită umiditate pentru orzul supus germinării: ♦ 42-43% pentru orzul cu conţinut scăzut de azot (1,4 %); ♦ 46-48% pentru orzul cu conţinut mai mare de azot (>1,4 %), iar pierderile înregistrează valori între 6 şi 12% faţă de s.u. din orz; • se asigură o temperatură la germinare cuprinsă între 12°C şi 18°C: 37
germinarea la temperatura de 18-20°C este mai redusă deoarece se realizează producerea rapidă de radicele şi enzime; ♦ germinare la temperatura de 12-13°C producţia de enzime este mai lentă dar mai constantă; ♦ germinarea la temperatura de 25-30°C limitează dezvoltarea embrionului şi reduc pierderile de malţificare. • se asigură o aerare controlată, necesară procurării de energie necesară metabolismului embrionului şi formării de novo a unor enzime; • enzimele pot acţiona la umiditate scăzută, la temperaturi mari şi în lipsa oxigenului, inclusiv dioxidul de carbon format din respiraţie, condiţii dăunătoare dezvoltării embrionului; • se asigură o durată de germinare: o durată mare conduce la pierderi mari de substanţe utile, de aceea, în finalul germinării se conduce germinarea în mediu de dioxid de carbon, care limitează dezvoltarea embrionului. Bazele teoretice ale germinării orzului Etapele germinării implică următoarele transformări fizice şi morfologice: • absorbţia apei de către embrion; • dezvoltarea şi activizarea embrionului; • apariţia radicelelor; • apariţia plumulei. La începutul germinării embrionul trăieşte din substanţele nutritive existente în bob, iar după consumarea acestora, acesta apelează la substanţele de rezervă. În procesul de germinare, în orz presiunea osmotică scade treptat grăbind difuzia substanţelor solubilizate de la endosperm spre embrion şi astfel, are loc activarea enzimelor. Scopul germinări este: • asimilează substanţe polimere complexe, care sunt în cantităţi de 6-8%, de către embrion; • dizolvarea substanţelor de rezervă din boabe de către embrion; • formarea de enzime. Rolul enzimelor este acela de a degrada şi transforma: • amidonul în maltoză şi dextrine; • substanţele proteice complexe în componente mai simple; • fosfaţii insolubili sub formă de esteri, în fosfaţi solubili etc. Embrionul este activat când bobul de orz absoarbe o cantitate suficientă de apă, dispune de oxigen suficient şi temperatura mediului este potrivită. Reactivarea embrionului depinde de: • umiditate în cazul malţului blond este de 44-46%, iar în cazul malţului brun de 46-48%; • temperatură puterea de germinare a orzul începe la 5°C, are un optim între 16-18°C şi încetează la 36-38°C; oxigen asigură necesarul respirării din timpul creşterii bobului, • germinarea boabelor înmuiate are loc în prezenţa oxigenului, la încolţire se absoarbe oxigen şi se degajă dioxid de carbon şi apă, fixarea oxigenului din mediu, în bobul de orz se realizează cu ajutorul enzimelor din clasa oxidazelor; dioxidul de carbon din procesul de germinaţie împiedică • respiraţia bobului de orz, la începutul germinării este necesară ♦
38
introducerea de aer proaspăt, iar în fazele următoare este necesar un conţinut mai ridicat de dioxid de carbon; lumina asigură asimilarea clorofiliană, iar embrionul îşi procură • energia necesară dezvoltării plumulei prin descompunerea substanţelor amidonoase din bob, degradarea amidonului se realizează cu ajutorul enzimelor din bob, embrionul asimilează substanţele degradate necesare dezvoltării plantulei şi arderea lor în procesul de respiraţie pentru procurarea energiei necesare procesului de dezvoltare; durata de germinare este de 7-9 zile. • Arderea parţială a hidraţilor de carbon din timpul respiraţiei are ca urmare pierderi de substanţe, numite pierderi de malţificare, care trebuie să fie cât mai mici. În timpul respiraţiei bobului de orz se produce căldură care se degajă în mediu. Căldura degajată depinde de umiditate, temperatură şi cantitatea de oxigen asimilată de bobul de orz, cu cât acestea sunt mai mari, cu atât pierderile sunt mai însemnate. Energia necesară procesului de germinare, care începe deja de la înmuiere, este acoperită prin procesul de respiraţie, iar materialul consumat este amidonul. Oxigenul are rol în respiraţie şi în acelaşi timp ajută la îndepărtarea dioxidului de carbon şi căldurii rezultate (Q1). O cantitate redusă de oxigen, implică o respiraţie insuficientă, iar excesului de dioxid de carbon din masa de orz duce la formarea şi acumularea unor acizi organici. Modificările morfologice ale orzului din timpul germinării La începutul germinării, coleoriza radicelei străbate testa şi pericarpul pătrunzând de la baza bobului până în spatele cojii, după care: • radicela străpunge coleoriza şi se ramifică ca o tufă, în 3-4 radicele; • plumula care este învelită de coleoptil, străpunge testa în partea dorsală a bobului şi se dezvoltă de-a lungul canalului dintre testă şi pericarp. Dacă nu se intervine, plumula se dezvoltă astfel încât poate să iasă pe la vârful bobului, formând husari. Formarea husarilor în cazul malţului brun este admisă în proporţie de 5-10%. Au loc modificări structurale ale diferitelor componente din bobul de orz - modificarea celulelor epiteliului columnar al scutelumului. Celulele se separă şi se alungesc de 2-4 ori, formând protuberanţe fine proiectate în endospermul alăturat scutelumului, care permit o mărire a suprafeţei acestor celule. Scutelumul devine eficace când embrionul absoarbe zaharuri simple, aminoacizi şi substanţelor minerale din endosperm şi stratul aleuronic. De asemenea, este mai eficient la traversarea giberelinelor şi enzimelor din embrion în endosperm, precum şi la eliberarea de gibereline şi enzime sintetizate în scutelum. Pereţii celulelor palisadice ale endospermului sunt degradaţi, procesul începe din regiunea adiacentă scutelumului şi mergând către vârful bobului de orz. Gradul de degradare al pereţilor celulari depind de factorii tehnologici folosiţi la germinare. În paralel, cu ajutorul enzimelor hidrolitice sunt degradate proteinele şi parţial granulele de amidon. În stratul aleuronic se înregistrează modificări în citoplasma: celulelor cubice prin mobilizarea rezervelor celulare, sintetizează şi eliberează enzime hidrolitice, care ajung în endosperm împreună cu sărurile minerale, zaharuri, produşi de interconversiune, aminoacizi. În secţiunea transversală a bobului de orz, modificarea endospermului apare numai în zona dorsală a bobului, iar în secţiunea transversală înclinată a bobului, modificarea apare în jurul endospermului amidonos. Endospermul central este degradat mai lent decât cel situat lângă stratul aleuronic şi scutelum. La germinarea orzului/orzoaicei au loc următoarele procese: • creşterea ţesutului embrionar cu dezvoltarea plumulei şi a radicelelor; 39
activarea enzimelor preexistente în orz şi sintetizarea de novo a enzimelor, în principal a hidrolazelor, orzul/orzoaica matur(ă) conţinând în cantităţi mici toate enzimele hidrolitice cu excepţia α-amilazei. La germinare se formează deci amilază şi cantităţi noi din celelalte hidrolaze în următoarea succesiune: • β-glucanaze, α-amilază, enzime proteolitice (peptidaze şi proteinaze), fosfataze, β-amilază; • respiraţia, care va fi dependentă de aerarea orzului în procesul de germinare. Modificările chimice care au loc la malţificarea orzului Enzimele, datorită activităţii lor, pot produce transformarea parţială a substanţelor macromoleculare din bob, în substanţe solubile care sunt folosite de embrion în procese plastice. Aceste procese sunt cunoscute sub numele de solubilizare sau dezagregare. Bobul de orz matur este un organism viu, în stare latentă. Din punct de vedere biochimic, acesta conţine cantităţi mici, dar într-un număr mare de enzime specifice. Hemiceluloze ↓← endo ß-glucanaze Gume solubile (ß-glucani) ↓←exo ß-glucanaza Celobioza ↓←ß-oligozaharidaza Hexoze şi pentoze Endo ß-glucanaza descompune hemicelulozele insolubile în gume solubile (ß-glucani) care au masa moleculară medie şi creează o vâscozitate ridicată. Exo ß-glucanaza transformă gumele solubile în celobioză, care sunt hidrolizată sub acţiunea ß-oligozaharidazei în hexoze şi pentoze, acestea au rol de a servi în scopuri energetice şi plastice. Hemiceluloza este transformată în proporţie de 80% în β-glucani şi doar 20% în pentozani, deci acţiunea β-glucanazelor este mai intensă decât cea a pentozanilor. Procesul de dizolvare parţială a pereţilor celulei sub acţiunea acestor enzime poartă numele de solubilizarea hemicelulozei şi se poate controla cu următorii indicatori: • farinozitatea endospermului; • diferenţa de randament între măcinişul fin şi cel grosier; • vâscozitatea mustului de laborator. Solubilizarea hemicelulozelor este favorizată de: • umiditatea ridicată a orzului de 43-48%; • temperatura ridicată la germinare până la temperatura de 18ºC; • prezenţa oxigenului în cantităţi suficiente. Modificările chimice se datorează următoarelor procese: • degradarea substanţelor de rezervă; • interconversia unor substanţe din embrion, stratul aleuronic, scutelum); • migrarea substanţelor la embrion şi încorporarea lor în ţesuturile care se dezvoltă; • sinteza de compuşi noi; • pierderi datorită înmuierii, respiraţiei (formare de dioxid de carbon şi apă); • separarea radicelelor. Scopul final al operaţiei de germinare este realizarea unei solubilizări bune a componenţilor malţului care se reflectă în modificarea însuşirilor mecanice ale acestuia. •
40
La germinare sunt degradate principalele substanţe din orz şi anume: Degradarea amidonului . Conţinutul de amidon scade de la 63% la 58% prin formare de zaharuri simple sub acţiunea amilazelor. Din zaharurile simple formate 50% sunt consumate prin respiraţie. Activitatea amilazică a malţului finit se măsoară prin puterea diastazică. În timpul malţificării degradarea amidonului se realizează în proporţie de 18% din cel existent în orz, cu formare de zaharuri solubile. La malţificare degradarea amidonului este condiţionată de: • mărimea granulelor de amidon, granulele mici sunt rezistente la amiloliză în comparaţie cu cele mari; • gradul de asociere al amidonului cu substanţele polare şi în special cu lipidele polare (amiloza se asociază puternic cu lipidele); • concentraţia şi activitatea enzimelor amilolitice care intervin în degradarea amidonului şi care se corelează cu activitatea respiratorie a embrionului, scutelumului, stratului aleuronic din bobul de orz; • concentraţia şi activitatea altor enzime care intervin în degradarea amidonului şi se corelează cu activitatea respiratorie a embrionului, scutelumului, stratului aleuronic din bobul de orz. Amilazele la germinare îşi desfăşoară activitatea în limite restrânse, scopul fiind formarea de α şi β-amilază care solubilizează componentele amidonului (amiloza şi amilopectina) în etapa de zaharificare a plămezii. α şi β-Amilaza acţionează diferit asupra celor două componente ale amidonului, iar activitatea lor se manifestă în apropierea embrionului, înaintând spre vârful bobului. Amidonul este transformat în zaharuri simple întro proporţie de 5%, care sunt folosite în procesul de respiraţie, pentru asigurarea energiei necesare. β-Amilaza are o activitate redusă în bob şi creşte treptat în cursul germinării. Se găseşte în bobul de orz, sub două forme: • liberă (solubilă) se găseşte sub forma numeroaselor izoenzime; • legată (insolubilă) prin legături disulfurice de o proteină şi se activează prin tratarea cu agenţi reducători care conţin grupe tiol. În procesul de germinare toată cantitatea de β-amilază legată (latentă) devine în întregime liberă (solubilă şi activă) sub influenţa enzimelor proteolitice, care scindează legătura disulfurică dintre enzimă şi proteina insolubilă. Din punct de vedere biochimic, β-amilaza atacă amiloza sau amilopectina numai la capetele nereducătoare, desfăcând legăturile 1,4 α-glucozidice şi desprinzând succesiv câte o moleculă de maltoză. Astfel, amilaza neramificată este hidratată complet până la maltoză, iar amilopectina numai parţial, deoarece enzima nu poate desface legăturile 1,6 β-glucozidice. Datorită formării unei cantităţi mai mari de maltoză, β-amilaza se mai numeşte şi zaharogenamilaza. Această enzimă este localizată în stratul subaleuronic şi cantitativ descreşte de la periferia bobului către interior, activitatea β-amilazică variază între 60 şi 200°WK (WindichKolbach) şi depinde de: • soiul de orz; • condiţiile pedoclimatice; • agrotehnica adoptată; • conţinutul în substanţe cu azot al bobului. β-Amilaza legată inactivă, în timpul germinării sub acţiunea enzimelor proteolitice trece în β-amilază activă novo. Activitatea acestei enzime poate fi influenţată de următorii factori tehnologici: • gradul de înmuiere al orzului; 41
temperatura de germinare; durata germinării; cantitatea de aer administrat; cantitatea de apă folosită, etc. Încă din primele zile ale germinării, cantitatea de β-amilază creşte intens între a doua şi a cincia zi, după care creşterea este nesemnificativă şi neuniformă. Acumularea β-amilazei este favorizată de temperaturi mai scăzute de 12-13°C, de o concentraţie de dioxid de carbon ridicată şi de o creştere a umidităţii orzului de până la 43%. α -Amilaza se sintetizează în stratul aleuronic în timpul germinării, se localizează în endosperm, 93% şi în ţesutul embrionar, 7%. Activitatea α-amilazică din endosperm este localizată trei sferturi în jumătatea cu embrion şi restul la vârful bobului, fiind favorizată de prezenţa oxigenului şi de umiditate ridicată. Din punct de vedere biochimic, α-amilaza atacă legăturile 1,4 α-glucozidice din amiloză şi amilopectină din interiorul lanţului şi nu atacă legăturile 1,6 α-glucozidice. Are o activitate de dextrinizare pronunţată fiind denumită şi dextrinogen-amilaza. La o acţiune îndelungată a α-amilazei asupra componentelor amidonului, se formează şi maltoză. Prin hidroliza amidonului, în afară de maltoză se pot forma şi dextrine care sunt formate din circa şase unităţi de glucoză şi care conţin legături 1,6 α-glucozidice. Degradarea amidonului de către α-amilază conduce la formarea de glucoză şi dextrine (liniare şi ramificate), iar în prezenţa β-amilazei, are o activitate îmbunătăţită. Factorii tehnologici care influenţează activitatea α-amilazică sunt: • umiditatea bobului influenţează acumularea de α-amilază, în a 3-a zi de germinare, prin creşterea umidităţii bobului prin şpriţuire, de la 43 la 46%, se produce o mărire a activităţii α-amilazice şi a activităţii proteolitice; • prin creşterea gradului de înmuiere se scurtează durata de germinare; • pentru fiecare soi de orz se foloseşte o valoare optimă a umidităţii la germinare; • creşterea temperaturii de germinare permite o intensificare a formării α-amilazei, iar prin acţiunea produselor de hidroliză se produce o reducere a acumulării acesteia; • metoda de germinare cu şocuri reci sporeşte activitatea α-amilazei; • prin asigurarea unei cantităţi mari de oxigen se acumulează cantităţi mai mari de α-amilază; • în zilele 3-4 de germinare, activitatea α -amilazică creşte considerabil, după care creşterea este neuniformă; • deteriorarea embrionului când sunt afectate axisul, rădăcinile şi baza nodală a embrionului, respectiv sediul sintezei acizilor giberelici determină scăderi în formarea de α-amilază. Din cele descrise mai sus în legătură cu activitatea amilolitică a malţului se remarcă următoarele precizări recapitulative: • α-amilaza se formează de novo în stratul aleuronic şi scutelum; • concentraţia α-amilazei este mare lângă embrion, iar în partea dorsală şi ventrală a bobului, în cantităţi egale; • β-amilaza din orzul maturizat se caracterizează printr-o activitatea care se amplifică la germinare de 3-5 ori datorită eliberării enzimei "legate", atinge activitatea maximă înaintea α-amilazei; • • • •
42
stimularea activităţii β-amilazei şi a α-amilazei se datorează următoarelor: ♦ creşterii umidităţii malţului verde; ♦ temperaturii mai ridicate la începutul germinării şi mai scăzute spre final; ♦ duratei de germinare mai mare; ♦ aerării mai intense, cu înlăturarea dioxidului de carbon format prin respiraţie şi care împiedică sinteza novo de αamilază; • la germinare α şi β-amilaza acţionează limitat, activitatea lor este accentuată la brasaj; • la degradarea amidonului şi produselor sale de amiloliză participă şi alte enzime: fosforilaza, α-glucozidaza, enzima de debranşare, dextrinaza limită; • între conţinutul de proteine din orz şi activitatea amilolitică există o strânsă dependenţă; • datorită degradării parţiale a amidonului şi a altor polizaharide de către alte enzime şi datorită sintezei de glucide din triacilgliceride prin reacţii de interconversie în malţ se acumulează zaharuri solubile. Creşterea semnificativă a conţinutului de zaharoză, maltoză, fructoză, glucoză şi maltotrioză duc la scăderea conţinutul de rafinoză, oligozaharide cu masă moleculară mare, inclusiv fructozani. La germinare, cantităţi mari de zaharuri solubile sunt folosite în respiraţie sau sunt transformate în componente structurale insolubile ale embrionului care se dezvoltă. Activitatea α-amilazică a malţului se exprimă în unităţi ASBC, iar cea β-amilazică se exprimă prin aşa-numita putere diastazică ( oWK = Windisch-Kolbach). La germinare mai acţionează următoarele enzime: • fosforilaza este localizată în embrion şi catalizează fosforilarea reversibilă a restului reducător terminal din amidon cu formare de glucozo1-fosfat care este metabolizat în embrion; • α-glucozidaza este concentrată în embrion şi hidrolizează legăturile α(1,4) şi α-(1,6) din amiloză, respectiv amilopectină cu formare de dextrine liniare cu masă moleculară mică, maltoză şi izomaltoză. Enzima este considerată "factor al amidonului nativ" deoarece accelerează degradarea amidonului de către un amestec de α şi β-amilaza; • enzima de debranşare se găseşte în malţ şi acţionează asupra legăturilor α-1,6 ale amilopectinei cu formare de lanţuri amilozice mai mult sau mai puţin scurte; • dextrinaza limită (enzima R) atacă dextrinele ramificate cu masă moleculară mai mică (5-8 resturi glucoză) şi formează dextrine liniare cu masă moleculară mică. Fazele anaerobe ale degradării sunt conduse de hidraze, care se găsesc în toate celulele, fiind sensibile la temperaturi ridicate, sunt distruse în timpul uscării şi nu joacă nici un rol în timpul brasajului. Dextrinaza limită au proprietatea de a hidroliza legăturile α, 1→ 6 din dextrine, iar resturile de glucoză legat α, 1→ 4 rămâne de fiecare parte a legăturii α, 1 → 6 şi formează maltotrioză, maltotetraoză şi glucoză. Enzima are temperatura optimă de acţiune la 40°C, fiind inactivată şi distrusă complet la 70°C, prin fierberea mustului. Această enzimă, pe tot parcursul germinării, are o creştere liniară. •
43
Degradarea hemicelulozelor . Pereţii celulari sunt formaţi din hemiceluloză adică din arabinoxilani şi complexe β-glucan-proteine, respectiv din β-glucani (80-90%) şi pentozani (20%). β-Glucanii sunt polimeri liniari cu masă moleculară mare (conţin 200000 resturi de Dglucopiranoză) formaţi din D-glucoză legate între ele β-1,4 (70%) şi β 1,3 (30%). La nivelul pereţilor celulari β-glucanii sunt legaţi de proteine prin legături covalente, formând complexe care realizează o matrice relativ rigidă. Pentozanii sunt polimeri ramificaţi cu masă moleculară mare formaţi din molecule de D-xiloză legate β-1,4. Lanţurile laterale sunt formate din arabinoză. Prima enzimă implicată în degradarea β-glucanilor este β-glucan solubilaza care realizează scindarea β-glucanului de proteină (enzima joacă rolul unei carboxipeptidaze), βglucanii eliberaţi din complex devenind solubili. β-Glucan solubilaza este prezentă în orz dar este şi sintetizată în cursul germinării. Enzima este termostabilă, fiind stabilă la brasaj, timp de o oră şi la 65 °C. β-Glucanii sunt degradaţi în continuare de β-glucanaze diferite. Două endo-β-glucanaze şi anume β-1,3 glucanaza şi β 1,3-1,4 glucanaza sunt în principal sintetizate la germinare şi vor interveni în degradarea pereţilor celulari ai orzului. Aceste β-glucanaze fragmentează lanţul β-glucanic conducând la β-oligozaharide. Exo β-glucanazele desprind o moleculă de celobioză de la capătul nereducător al lanţului β-glucanic iar celobioza la rândul ei este transformată în două molecule de glucoză de către celobiază (β-glucozidază). Circa 50-90% din activitatea β-glucanazelor este pierdută la uscarea malţului, iar la brasaj hidroliza β-glucanilor are loc la 45-55°C deoarece la temperaturi ceva mai ridicate aceste β-glucanaze sunt inactivate rămânând doar β-glucan solubilaza care va elibera β-glucani din complexul cu proteinele, ceea ce va conduce la creşterea vâscozităţii mustului şi deci mărirea timpului de filtrare a plămezii. Un exces de βglucani în bere poate cauza dificultăţi de filtrare sau tulburări în produsul finit. Enzimele care degradează pentozanii sunt: • endoxilanaza (hidrolizează legăturile β- 1,4 din interiorul lanţului pentozanic); • exoxilanaza (hidrolizează legăturile β-1,4 de la capătul lanţului pentozanic); • arabinoxilanaza care acţionează asupra lanţurilor laterale de pentozani formate din arabinoză cu eliberare de arabinoză; • xilobiaza care degradează xilobioza la două molecule de xiloză. În prima etapă de degradare a β-glucanilor şi a pentozanilor se formează dextrine liniare β-glucanice şi respectiv dextrine ramificate β-pentozanice. În etapa a doua dextrinele menţionate sunt degradate la celobioză şi respectiv xilobioză (dizaharide) şi glucoză, respectiv arabinoza, xiloză (monozaharide). Hidroliza hemicelulozelor (β-glucani) şi pentozani are loc în proporţie de 70% în timpul malţificării orzului. Gradul de degradare a hemicelulozelor se apreciază prin diferenţa de randament între măcinişul fin şi măcinişul grosier (dur) care trebuie să fie maximum 2,2% şi prin măsurarea vâscozităţii mustului de laborator (maximum 1,85 mPa·s) respectiv a conţinutului de βglucani (200 mg/l). În orzul matur sunt următoarele enzimele citolitice : • endo-β-glucanază; • endo-β-xilanază; • arabinozidază; • xilobiază; • exoxilanază. 44
β -Glucozidaza, o enzimă citolitică, degradează pereţii celulelor endospermului în care
se găsesc depozitate granulele de amidon. Pentru realizarea amilolizei, este necesar degradarea pereţilor celulari, formaţi din hemiceluloze. Aceste enzime produc ruperea legăturile β,1→3 şi β,1→4 din hemicelulozele pereţilor celulari, astfel ei devin fiabili şi permeabili pentru amilaze, proteaze şi unii produşi de reacţie. Procesul de degradare al pereţilor celulelor endospermului se desfăşoară paralel cu cel din embrion în timpul germinării, fiind mai intens în jumătatea dorsală a endospermului. La sfârşitul germinării este indicat ca β-glucanii macromoleculari să fie puţini, deoarece prin degradarea acestora se realizează o vâscozitate redusă a plămezii. Un randament superior la brasaj se datorează unei solubilizări bune ale hemicelulozelor din endosperm, care elimină dificultăţile de la filtrarea mustului şi asigură o bună stabilitate coloidală a berii. La degradarea β-glucanilor participă următoarele grupe de enzime: • endo-β-glucanaza care hidrolizează legăturile β,1→3; • endo-β-glucanaza care hidrolizează legăturile β,1→4; • exo- β-glucanaza; • celobiaza; • laminaribiaza. La degradarea pentozanilor participă următoarele grupe de enzime: • endo-xilanaza; • exo-xilanaza; • arabinozidaza; • xilobiaza. În bobul de orz sunt sintetizate cantităţi reduse de endo- β-glucanaze, iar în cursul germinării, sub acţiunea acizii giberellici, are loc în stratul aleuronic o mărire procentuală a acestor enzime. Dinamica activităţii endo- β-glucanazică indică o mărire semnificativă, în primele cinci zile de germinare, iar la uscare, să scadă. Intensificarea formării endo-β-glucanazei se realizează prin: • prelungirea perioadei de înmuiere uscată; • folosirea metodei de înmuiere-germinare cu amorsarea germinării la 40% umiditate şi creşterea ulterioară a umidităţii; • prelungirea perioadei de înmuiere uscată; • germinarea la temperaturi mai scăzute, 13-15ºC. În schimb, germinarea cu şocuri reci (17/13°C) inhibă formarea endo-β-glucanazei. La germinare, activitatea endo-β-glucanazică creşte datorită formării endo-β-l→3 glucanazei şi nu a endo- β-1→4 glucanazei. Endo-β-glucanazele sunt rezistente la temperaturi mari, iar dacă procesul de veştejire se face menajat, activitatea acestora se reduce după uscare, deoarece sunt mai sensibile decât α-amilazele. Exo-β-glucanaza din bobul de orz se găseşte în cantitate de 200-500 unităţi, în timpul înmuierii activitatea lor scade, iar la germinare, creşte în primele patru zile, când umiditatea boabelor este de 43%. Acumularea de exo- β-glucanaze şi activitatea acestora în malţ depinde de: • soiul din care provine; • agrotehnica folosită; • metoda şi epoca de recoltare etc. Metoda de germinare cu şocuri reci favorizează acumularea exo-β-glucanazelor. Această enzimă este sensibilă la temperaturile ridicate din timpul uscării malţului, astfel în faza de veştejire (12 ore, la 50ºC), activitatea ei scade mult în stratul inferior de malţ din uscătoarele cu productivitate mare. 45
Exo-β-glucanaza are rolul de a degrada lanţurile de β-glucani şi produsele de hidroliză ale β-glucanilor de la capătul nereducător al acestora; se obţine celobioza. Activitatea enzimelor citolitice creşte la malţificare de 2 până la 11 ori, în funcţie de tipul de enzimă. Prin acţiunea acestor enzime, la care se adaugă şi acţiunea celobiazei sau laminarazei, se realizează degradarea arabinoxilanilor şi β-glucanilor în compuşi simpli cum ar fi: • xilandextrine liniare, cu lanţ scurt; • arabinoxilan-dextrine ramificate; • xilobioză; • xiloză; • xilotrioză; • celobioză (laminaribioză); • glucoză; • arabinoză. Celobiaza hidrolizează legătura β,1→4 din celobioză, are o activitate mare în orzul matur care scade în timpul malţificării. Enzima se acumulează cantitativ la germinare când sunt create condiţiile optime de formare. Activitatea celobiazei este dependentă de următorii factori: • soiul din care provine; • agrotehnica folosită; • conţinutul în substanţe cu azot al orzului; • condiţiile climatice ale anului de cultură; • metoda şi epoca de recoltare etc. Pentozele (xiloza şi arabinoza) sunt utilizate de ţesuturile vii în procesul de germinare. Pentozanii sunt hidrolizaţi de către enzime în timpul malţificării şi are loc acumulare cantitativă de endo-xilanază, exo-xilanază, xilobiază şi arabinoxidază. Creşterea cantitativă are loc în a 4-a zi de germinare, după care aceasta descreşte, astfel: • endo-xilanaza îşi intensifică activitatea de trei ori faţă de cea iniţială; • exo-xilanaza şi xilobiaza îşi intensifică activitatea de două ori; • arabinoxidaza îşi intensifică activitatea de 1,8 ori faţă de cea iniţială. Gumele pentozanice solubile din endosperm şi stratul aleuronic sunt degradate de către enzimele citolitice. Prin degradarea pereţilor celulari are loc o solubilizare de substanţe utile, formate în principal din β-glucani şi arabinoxilani-dextrin ramificate, care contribuie la creşterea vâscozităţii mustului după brasaj. Friabilitatea malţului este consecinţa modificării pereţilor celulari ai bobul, din endosperm. În cursul germinării, activitatea enzimelor citolitice este stimulată prin creşterea umidităţii, prin ridicarea temperaturii şi prin prelungirea duratei de germinare. Degradarea proteinelor . În bobul de orz se găsesc numeroase proteaze care includ minim cinci endopeptidaze şi care în timpul germinării ajung să se mărească cantitativ de 20 de ori. Proteazele au pH optim, între 3,9 şi 8,0, astfel proteazele tiolice au un optim, între 3,9 şi 6,0, iar proteazele activate de un metal au un optim, între 5,5 şi 8,0. Rolul proteazelor este acela de a scinda legăturile peptidice din interiorul lanţurilor peptidice, formând peptide. Peptidele formate au masă moleculară mică sau mare, depinzând de specificitatea de loc, adică de locul de atac care poate fi din interiorul lanţului polipeptidic. Enzimele proteolitice hidrolizează substanţele cu azot din componentele bobului care se găsesc sub formă de albumine, globuline, prolamine şi gluteline (compuşi 46
macromoleculari). Compuşii cu moleculă mică şi mijlocie rezultaţi în urma hidrolizei sunt folosiţi pentru nutriţia azotată a embrionului în timpul germinării şi pentru formarea substanţelor solubile cu azot din mustul de malţ. Acţiunea lor se finalizează prin formarea unei cantităţi mai mari de aminoacizi. Deoarece aceste enzime au masă moleculară medie, sunt importante în formarea spumei şi conferirea plinătăţii berii, iar aminoacizii pentru nutriţia drojdiilor. Fracţiunea proteică macromoleculară influenţează negativ gustul şi solubilitatea coloidală a berii. Enzimele proteolitice din malţ sunt reprezentate de două grupe importante şi anume: • endo-peptidazele (proteinaze) cele mai importante sunt: ♦ tiolproteinaza I, are un pH optim la 3,9; ♦ tiolproteinaza II şi metalproteinaza I, au un pH optim la 5,5; ♦ metalproteinaza II, are un pH optim la 6,9; ♦ metalproteinaza III, are un pH optim la 8,5; • exo-peptidazele cele mai importante sunt: ♦ aminopeptidazele I, II, III, IV neutre, au un pH optim la 7,0-7,2; ♦ aminopeptidaza alcalină, au un pH optim la 8-10; ♦ carboxipeptidazele I, II, III, IV au un pH optim la 5,2; 5,6 şi respectiv 5,2 şi 5,8, pot hidroliza legăturile peptidice cu formare de aminoacizi. În stratul aleuronic, sub acţiunea endo-peptidazelor se formează polipeptide şi oligopeptide, care se acumulează în cantitate mare în timpul germinării. Endo-peptidazele ar fi blocate de inhibitori proteici care se consumă la germinare, deblocând astfel enzimele. Factorii agrotehnici care influenţează formarea de endo-peptidaze la germinare sunt: • soiul de orz; • condiţiile pedoclimatice; • agrotehnica adoptată; • conţinutul în substanţe cu azot al bobului; • durata de vegetaţie. Factorii tehnologici care influenţează formarea de endo-peptidaze la germinare, sunt: • creşterea umidităţii bobului până la 43%; • în zilele 3-4 de germinare, activitatea este maximă; • creşterea gradului de înmuiere scurtează durata de germinare; • creşterea temperaturii de germinare permite intensificarea formării de endo-peptidaze, iar prin acţiunea produselor de hidroliză se produce o reducere a acumulării acesteia; • asigurarea unei cantităţi mai mari de oxigen la germinare. Acumularea exo-peptidazelor nu este influenţată de factorii tehnologici din cauza sensibilităţii ridicate la temperaturi (la 60°C sunt inactivitate), iar rolul lor la brasaj este minor. Acţiunea lor se caracterizează prin formarea unei cantităţi mai mari de aminoacizi. Aceste enzime au masă moleculară medie, fiind importante pentru formarea spumei şi plinătatea berii, iar aminoacizii, pentru nutriţia drojdiilor. Fracţiunea proteică macromoleculară influenţează negativ gustul şi solubilitatea coloidală a berii. Sub influenţa peptid hidrolazelor, endopeptidaze, exopeptidaze şi proteinaze are loc o hidroliză a substanţelor cu azot fapt ce este apreciat prin gradul de solubilizare proteică (cifra Kolbach) şi conţinutul malţului în azot aminoacidic. 47
Nivelul de solubilizare este în funcţie de tipul de bere ce se produce din malţul respectiv: • malţul tip Pils va conţine 600 mg/100 g s.u. azot solubil total şi 126 mg/100 g s.u. azot α-aminic; • malţul pentru berea blondă va conţine 700 mg/100 g s.u. azot solubil total şi 147 mg/100 g s.u. azot α-aminic; • malţul pentru berea brună va conţine 900 mg/100 g s.u. azot solubil total şi 190 g/100 g s.u. azot α-aminic. Din diferite cauze, malţul finit poate prezenta următoarele deficienţe: • conţinut ridicat de boabe negerminate , care se constată prin măsurarea plumulei (acrospirei) care, în mod normal, la orzul bine germinat este: 2/3 până la 3/4 din lungimea bobului la malţul blond; 3/4 până la 1/1 din lungimea bobului la malţul brun. Dacă plumula este zero, orzul se consideră negerminat şi atunci se determină procentul de boabe negerminate. Un malţ cu > 8% boabe negerminate este de fapt un amestec de malţ şi orz şi ca atare la plămădire se intervine cu enzime din afară pentru a suplimenta nivelul de enzime al boabelor negerminate la nivelul celor germinate. În acest scop se recomandă să se folosească Cereflo 200 L (endo- β-glucanază dar care are şi activitate nestandardizată de αamilază) + Cereflo 2XL (conţine α-amilază, β-glucanază şi protează), Ceremix 2XL + Ultraflo L (conţine β-glucanaza) sau Ceremix 6XMG (conţine proteaza neutră, α-amilază, βglucanază, pentozanază şi celulază). Se poate folosi şi Alphalase AP-3 care conţine α-amilază, protează şi glucanază. Controlul degradării proteinelor la germinare se realizează cu: • conţinutul malţului în azot solubil şi a fracţiunilor lui; • gradul de solubilitate proteică; • conţinutul malţului în azot α-aminic. Modificările proteinelor din timpul germinării au loc în trei etape: • etapa iniţială implică acţiunea de degradare a proteinazelor şi carboxipeptidazelor asupra corpusculilor proteici din scutelum şi stratul aleuronic. Aminoacizii liberi şi peptidele cu masă moleculară mică, pătrund în citosol, unde are loc degradarea peptidele de către peptidazele alcaline sau neutrale, iar aminoacizii sunt folosiţi pentru sinteza de novo a enzimelor care hidrolizează amidonului; • etapa a doua implică degradarea proteinelor din endospermul amidonos de către proteinazele acide secretate de scutelum, urmată de sinteza proteinazelor în stratul aleuronic prin acţiunea stimulatoare a acidului giberelic din embrion, difuzat la locul de sinteză a enzimelor; • etapa a treia implică captarea în scutelum a aminoacizilor liberi şi a peptidelor mici, unde acestea sunt hidrolizate de peptidazele neutrale sau alcaline. Acţiunea proteazelor şi peptidazelor are ca rezultat acumularea în malţ a azotului total solubil (TSN), care include: • azot coagulabil (azot care coagulează la fierberea în condiţii standard a mustului); • azot permanent solubil (PSN), adică azotul rămas solubil după fierberea mustului, o parte din acesta fiind azotul aminoacidic. Cifra Kolbach variază între 30 şi 50% şi nu exprimă în toate cazurile solubilizarea malţului, din cauza conţinutul diferit de proteine din malţ, care este funcţie de soi şi condiţii agrotehnice. Cifra Kolbach se corectează cu + 2% pentru fiecare procent de depăşire, dacă 48
nivelul de proteine din malţ depăşeşte 10% şi cu - 2% pentru fiecare procent de scădere, dacă nivelul de proteine din malţ este sub 10%. Gradul de solubilizare proteică depinde de: • umiditatea orzului din timpul germinării; • temperatura orzului din timpul germinării; • durata germinării; • cantitatea de dioxid de carbon acumulată în malţul verde. Aceleaşi influenţele se păstrează şi în cazul azotului aminic, iar solubilizarea proteică este dependentă de conţinutul de proteine din orz şi condiţiile similare de germinare. Din cele de mai sus, rezultă următoarele concluzii: • activitatea proteolitică a malţului este de cinci ori mai mare decât a orzului; • activitatea proteolitică maximă este după 4-5 zile de germinare; • adaosul de acid giberelic (GA3) măreşte procentul de acizi acumulaţi; • germinarea la temperaturi mai scăzute permite creşterea activităţii proteolitice datorită endopeptidazelor care produc o bună solubilizare proteică; • la germinare are loc degradarea proteinelor din stratul aleuronic mai accentuat decât cele histologice; • pierderile de substanţe proteice din malţ sunt de 0,2-0,5% şi se datorează îndepărtării radicelelor formate la dezvoltarea embrionului, care utilizează substanţe cu azot simple. În procesul de respiraţie există o creştere a azotului total datorită sintezei unor proteine, care se regăsesc în radicele şi plumulă. Degradarea acizilor nucleici . În timpul germinării, sub influenţa enzimelor hidrolitice, acidul dezoxiribonucleic (ADN) şi acidul ribonucleic (ARN) produc degradarea substanţelor simple. La germinare, nucleozidazele şi nucleotidazele sunt activate. Acizii nucleici sunt degradaţi la brasaj. Circa 6% din azotul solubil este reprezentat în principal de adenină şi guanină. Stadiile de degradare ale acizilor nucleici sunt următoarele: • hidroliza acizilor nucleici de către nucleaze cu formare de nucleotide; • hidroliza nucleotidelor de către nucleotidaze sau fosfataze cu producere de fosfat anorganic şi nucleozide; • hidroliza nucleozidelor de către nucleozidaze cu formare de baze libere (purinice şi pirimidinice) şi glucide (riboză sau dezoxiriboză). Nucleozidele şi bazele libere sunt nutrienţi pentru drojdia de fermentare. Alte substanţe cu azot . La germinarea orzului se acumulează substanţe cu azot, cum ar fi: • colina; • etanolamina; • betaina; • amoniacul; • aminele volatile simple (p-hidroxibenzilamina şi pirolidina); • poliamine (putresceina, cadaverina). La uscarea malţului, din aceste amine se formează compuşi heterociclici sau acestea participă la formarea de nitrozamine. 49
Degradarea lipidelor . La germinare sunt utilizate circa 10-12% din lipide în vederea procurării de energie necesară respiraţiei şi pentru transformare în zaharuri pe calea glioxalului, toate acestea transformări au loc în stratul aleuronic. Acizii graşi polinesaturaţi liberi (acidul linoleic) sunt degradaţi de două lipooxigenaze în 9 şi 13 hidroperoxizi, care sunt izomerizaţi şi transformaţi în trihidroxiacizi via cetoli. Trihidroxiacizii sunt precursori ai unor aldehide (hexanal, trans-2-hexanal) şi pot conferii berii un miros neplăcut. Acizii graşi liberi nesaturaţi rezultaţi prin lipoliza trigliceridelor, fosfatidelor şi steroliilor sunt necesari pentru dezvoltarea drojdiilor. Lipidele nepolare din must au efect antispumant la fermentaţia mustului, iar lipidele polare ajunse în bere contribuie la stabilitatea spumei. O aerarea abundentă şi o temperatură ridicată folosită la germinare favorizează activitatea enzimelor lipolitice. Lipazele se formează în cursul germinării şi aparţin grupei esterazelor. Ele produc hidroliza mai mult a trigliceridelor şi mai puţin a monogliceridelor şi digliceridelor din bob. Activitatea lipazică se desfăşoară în embrion (2/3) şi în stratul aleuronic (1/3) şi creşte cu 5080% faţă de cea iniţială. Factorii tehnologici care influenţează formarea lipazelor la germinare sunt: • umiditatea bobului influenţează acumularea lipazelor, prin creşterea umidităţii bobului până la 45%, se produce o mărire a cantităţii de lipaze; • creşterea temperaturii de germinare permite o intensificare a formări lipazelor, temperatura optimă fiind de 15ºC; • în zilele 3-5 de germinare, formarea lipazelor, creşte considerabil; • creşterea duratei de germinare permite o scădere a formări lipazelor; • în decursul germinării, acizii graşi eliberaţi sunt consumaţi de embrion prin respiraţie sau sunt trecuţi în radicele. Lipazele au o activitate optimă în must la 50°C şi sunt puternic inhibate de 60°C, ele degradează grăsimile în cursul procesului de respiraţie şi a dezvoltării embrionului. La uscare, aceste enzime sunt degradate. Degradarea compuşilor cu fosfor . În timpul germinării are loc creşterea nivelului de fosfataze care hidrolizează circa 10-30% acidul fitic şi produc fosfat anorganic. Acesta este eliberat de stratul aleuronic şi difuzează în embrion unde se acumulează. Fitaza din malţ va acţiona asupra fitatului rămas nehidrolizat la brasaj şi se obţine inozitol care este un factor de creştere al drojdiei de fermentare. Fitatul şi fosfatul anorganic rămas în mustul de bere au o mare afinitate faţă de ionii de calciu şi contribuie la scăderea pH-ului la brasaj şi hameiere. Fosfatazele fac parte grupa esterazelor, pun în libertate fosfaţii anorganici din combinaţiile lor cu substanţele organice. Sunt reprezentaţi de fosfatazele acide care hidrolizează esteri ai acidului fosforic prezenţi în malţ. Fosfaţii orzului sunt formaţi din fitină într-o proporţie de 50%, iar fitaza eliberează fosforul din fitină. Are un pH optim la 5,2-5,3 şi la temperatura de 48°C. În cursul germinării, activitatea fitazei creşte de opt ori, iar la uscare, scade. La malţificare fitina este hidrolizată parţial (20-30%), reacţia se continuă la brasaj, când sunt eliberaţi fosfaţii anorganici cu rol de tamponare în mustul de malţ. În bobul de orz sunt prezente glicerofosfataza, amilofosfataza, care la germinare îşi măresc activitatea, astfel amilofosfataza eliberează fosfatul din amilopectină producând scăderea vâscozităţii soluţiilor de amilopectină. Factorii tehnologici care influenţează formarea de fosfataze la germinare, sunt: • creşterea umidităţii bobului până la 48%; 50
creşterea gradului de înmuiere scurtează durata de germinare; • creşterea temperaturii de germinare intensifică formarea fosfatazelor, temperatura optimă fiind de 15ºC; • în zilele 2-5 de germinare, formarea fosfatazelor creşte considerabil. Complexul de enzime oxido-reductaze participă în procesul de respiraţie din cursul germinării şi intervine în timpul procesări berii. Enzimele intervin în transformările care au loc la germinare, în oxidarea componentelor malţului din timpul brasajului, cu influenţe majore care se regăsesc în culoare, gust şi stabilitatea berii. Enzimele oxido-reductazelor acţionează astfel: • catalaza descompune apa oxigenată în apă şi oxigen; • peroxidaza activează oxigenul din peroxid; • polifenoloxidaza activează oxigenul molecular. Activitatea acestor enzime este detectată în timpul încolţirii bobului, dar proporţia formării lor este inferioară activităţii enzimelor proteolitice. În timpul germinării are loc respiraţia care este fenomenul cel mai important şi care este favorizat de activitatea complexul de enzime oxido-reductazic. Prin respiraţie, bobul reţine energia necesară activităţii lui vitale, iar prezenţa oxigenului din aer este absolut necesară. Creşterea respiraţiei influenţează respiraţia şi influenţează gradul de umiditate favorabil. Pentru un kilogram de orz, cantitatea de dioxid de carbon care se degajă în 24 de ore este de: • 0,4 mg la o umiditate de 10-12%; • 1,5 mg la o umiditate de 12-14%; • 2 mg la o umiditate de 33%. Catalaza se formează în timpul germinării, iar când umiditatea bobului este mare şi temperatura de germinare ridicată, îşi intensifică activitatea. Catalaza este sensibilă la temperatură fiind un indice de control al intensităţii uscării, astfel prin uscarea malţului verde la temperatura de 85°C, timp de 4 ore, activitatea catalazică se reduce la o treime. Peroxidaza se formează în timpul germinării dacă temperatura de germinare este scăzută. Se sintetizează în radicele şi în plumulă şi îşi dublează activitatea. Această enzimă este mai puţin sensibilă la căldură, la uscarea malţului verde nu este inactivată, iar la brasaj acţionează asupra polifenolilor. Polifenoloxidaza se găseşte în orz, dar îşi intensifică activitatea în primele 2-3 zile de germinare, când umiditatea orzului creşte de la 40 la 48%. Soiul de orz influenţează activitatea enzimatică, aceasta scade în timpul perioadei de veştejire a malţului şi nu este influenţată de temperatură în timpul uscării. Rolul polifenoloxidazei influenţează gradul de polimerizare a polifenolilor din malţ şi capacitatea de oxidare din timpul brasajului şi a fermentării mustului de bere. Alte enzime: Maltaza hidrolizează maltoza la glucoză, are temperatura optimă la 40°C şi se sintetizează la germinare, când activitatea maltazică se dublează după a treia zi. În malţ se găseşte în cantităţi reduse deoarece la uscare este inactivată parţial. Invertaza este prezentă în orz, iar activitatea invertazică creşte începând cu finele înmuierii şi până în ziua a treia de germinare. Activitatea invertazică este mai puţin influenţată de factorii tehnologici şi soi, iar durata de vegetaţie şi condiţiile climatice de cultură au un rol major. Transformarea substanţelor minerale şi vitaminelor. În apa de înmuiere există pierderi de substanţe minerale, deoarece la germinare există o migrare a substanţelor minerale 51 •
din stratul aleuronic către embrion şi apoi în radicele. În urma malţificării, acesta conţine substanţele minerale necesare dezvoltării drojdiilor de fermentare. De asemenea, la germinare se formează cantităţi noi de vitamina C, acid dehidroascorbic, vitamina B 6, riboflavină, acid pantotenic, care migrează din embrion în radicele. Transformarea polifenolilor la malţificarea orzului. La înmuierea orzului se produc pierderi de polifenoli, iar cei rămaşi, favorizează germinarea. Polifenolii din malţ interacţionează cu proteinele în două etape tehnologice şi anume: • la hameierea mustului, când se formează trubul la cald şi trubul la rece; • în bere, împreună cu proteinele contribuie la formarea tulburelii nebiologice (tulbureala la rece şi tulbureala permanentă). Malţurile cu un conţinut redus de polifenoli permit obţinerea de beri cu tendinţă redusă de tulbureală nebiologică. Nivelul de polifenoli din malţ se reduce la înmuierea orzului sau prin folosirea formaldehidei în apa de înmuiere. Acest fenomen realizează legarea încrucişată a polifenolilor cu proteinele, formarea de complecşi insolubili care nu se extrag la brasaj. Malţul uscat moderat conţine polifenoloxidaze care catalizează reacţia de polimerizare a polifenolilor cu formarea de taninuri, care sunt insolubile şi rămân în borhot. Berea obţinută din acest malţ va fi mai stabilă. Malţul uscat moderat conţine şi peroxidaze care catalizează distrugerea polifenolilor la brasaj când se adaugă apă oxigenată în plămadă. Mustul obţinut va avea o cantitate redusă de polifenoli, iar berea obţinută va fi stabilă. Sisteme de germinare Procesul de germinare este condus pe baza unui program în care se va respectă temperatura, umiditatea şi aerarea, urmărindu-se desfăşurarea procesului pe baza următoarelor repere: • dezvoltarea radicelei şi a colţului; • solubilizarea crescândă a endospermului; • produsele rezultate prin respiraţie: • dioxidul de carbon; • vapori de apă; • căldura degajată ce tinde să încălzească grămada. Dezvoltarea radicelei şi a colţului - radicelele care se formează, trebuie să aibă o mărime uniformă, o încolţite regulată şi să fie viguroase. În această etape dezvoltare pot apare următoarele elemente nedorite: • dacă germinarea are loc la temperaturi: ♦ ridicate, se dezvoltă radicele subţiri, sub formă de fire; ♦ scăzute, se obţin radicele viguroase, mai lungi; • dacă germinarea are loc în atmosferă de dioxid de carbon, pierderile sunt scăzute şi pot fi eliminate; • boabele fără radicele formează procentul de orz nemalţificat; • ruperea radicelei are loc prin amestecarea grămezilor şi duce la o dezvoltare mai pronunţată a colţului; • dezvoltarea excesivă a radicelei şi formarea husarilor este cauzată de: ♦ umiditate ridicată; ♦ temperaturii ridicate; ♦ amestecare insuficientă a grămezilor; ♦ formarea în grămadă a cocoloaşelor; ♦ dezvoltarea colţului poate fi încetinită prin: 52
amestecări dese; umectare din când în când; creşterea dioxidului de carbon din spaţiul de germinare; exces de umiditate. Colţul format la germinare rămâne în malţ şi este un indice de calitate al uniformităţii germinării, el trebuie să aibă o lungime corespunzătoare tipului de malţ pe care-l reprezintă. Solubilizarea endospermului va începe din apropierea embrionului şi va înainta paralel cu epiteliul, spre vârful bobului. La partea ventrală solubilizarea decurge mai încet deoarece stratul aleuronic este mai gros. Apar trei situaţii distincte: • în condiţii optime de germinare, solubilizarea avansează concomitent cu dezvoltarea colţului, înaintând spre vârful bobului; • la temperaturi mai ridicate de germinare, se dezvoltă mai repede colţul şi radicela, iar procentul de solubilizare rămâne în urmă; • la temperaturi prea scăzute de germinare, solubilizarea bobului este insuficientă. În industria berii se folosesc două tipuri de malţ: • malţul blond unde se urmăreşte o solubilizare redusă şi se foloseşte un orz care are proteine puţine; • malţul brun unde se urmăreşte o solubilizare accentuată şi se foloseşte un orz bogat în proteine. Orzul cu bobul mare şi bogat în proteine se solubilizează greu, necesitând procedee intensive de germinare. Malţurile cu solubilizare insuficientă au o farinozitate şi o activitate enzimatică redusă, creează probleme la filtrare, au un randament scăzut, iar mustul obţinut are un grad de fermentare redus. Malţurile cu solubilizare avansată , au o farinozitate şi un potenţial enzimatic ridicat, nu creează probleme la filtrare, au un randament ridicat, iar berile obţinute au o plinătate şi o spumare ridicată. O solubilizare bună a malţului se realizează prin prelungirea germinării şi folosirea de umiditate şi temperaturi ridicate. Este indicată cunoaşterea indicilor calitativi ai orzului, pentru a determina solubilizarea hemicelulozei şi proteinelor de către sistemul enzimatic, precum şi dezvoltarea radicelei şi a colţului în condiţii normale. Temperatura de germinare va urma un grafic special, crescând de la 12-13ºC la 1718ºC, când dezvoltarea colţului şi solubilizarea bobului merg în paralel şi sunt constante. Conducerea germinării la o temperatură constantă de 14-15ºC sau o germinare de la temperatura de 17-18ºC la 12-13ºC va avea acelaşi efect. În cursul formării endoenzimele este nevoie de oxigen, în primele 3-4 zile de germinare se va asigura o cantitate suficientă de aer în masa de orz. La finele germinării se acumulează dioxid de carbon în grămadă, în proporţie de 4-8% şi astfel se reduc pierderile la germinare. Dacă orzul respiră la începutul germinării mai puternic, enzimele se formează mai uşor şi se obţine un malţ mai bine dezagregat. Surplusul de dioxid de carbon acumulat în grămadă poate îmbunătăţi procesul de germinare şi se poate evita creşterea pierderilor de germinare. Toţi parametrii care se urmăresc în cursul germinării depind de sistemul de germinare folosit. Procedeele de germinare se clasifică astfel: 1) după continuitate: ♦ ♦ ♦ ♦
53
procedee continue; procedee semicontinue; procedee discontinue. 2) după modul de întoarcere a malţului: • întoarcere manuală; • întoarcere mecanică. 3) după locul de germinare: • germinarea pe arie; • germinarea pneumatice în: ♦ casete de germinare; ♦ tobe de germinare. La rândul lor, procedeele de germinare pneumatică se pot grupa astfel: a) procedee discontinue: • cu casete; • cu tobe; • cu tobe şi casete; • statice. b) procedee semicontinue: • orizontale; • verticale. c) procedee continue: • instalaţii cu banda fără sfârşit; • instalaţii tip tunel etc. Germinarea pe arie este metoda de lucru cea mai veche, în care orzul se aşează în straturi de 10-15cm pe suprafaţa încăperilor de germinare. Camerele de germinare trebuie să fie special amenajate pentru a se crea condiţii bune de germinare. Pardoseala este cimentată, netedă şi are o înclinare pentru scurgerea apei, iar temperatura din spaţiile de germinare trebuie păstrată constantă şi scăzută. Orzul înmuiat vine prin cădere liberă din bazinul de înmuiere direct pe aria de germinare sau se aduce cu ajutorul unor cărucioare. În prima zi, orzul se aşează în straturi cu înălţimea variind între 20 şi 40cm pentru a se obţine o încălzire şi un început de germinare mai rapid. Din loc în loc, se aşează termometre care cercetează temperatura stratului de mijloc şi inferior. În această etapă, temperatura este scăzută, iar pentru a se păstra căldura din grămadă şi a permite încolţirea, grămezile proaspete nu se întorc. De aceea, grămezile de orz se aşează într-un strat subţire, favorizând obţinerea de temperaturi ridicate în sala de germinare. După 24 ore, temperatura începe să crească, iar orzul începe să încolţească şi apare vârful alb al radicelelor la partea bazică a bobului. O dată ce temperatura grămezii de orz a crescut până la 15-18°C în cazul malţului blond, şi la 2025°C la malţul brun, grămezile se întorc mecanizat. Se urmăreşte o încolţire uniformă a orzului, iar atunci când se constată boabe neuniform germinate, se procedează la o aerisire puternică şi scurtă în bazinul de înmuiere. În cea de-a treia şi a şasea zi de germinare, numită perioada grămezii tinere sau activităţii vitale intense, radicelele se alungesc şi se ramifică. Din cauza respiraţiei intense temperatura creşte mai mult, iar orzul transpiră, adunând la suprafaţa lui mici picături de apă. Grămezile se întorc de trei, patru ori pe zi şi se întind în straturi subţiri. Dacă orzul din grămadă nu transpiră, înseamnă că acesta a acumulat un grad scăzut de umiditate la înmuiere şi de aceea se stropeşte cu apă. Pentru o umezire uniformă, se foloseşte un sistem de dispersie a apei în picături fine, folosindu-se 1litru de apă la 50 kg de orz. În cazul unor orzuri care se dezagregă greu, trebuie ridicată temperatura grămezii la 20-25ºC pentru a se dezvolta radicela. Se pot forma cocoloaşe sau aglomerări de boabe, iar • • •
54
radicelele se încurcă între ele. De aceea, întoarcerea grămezii devine dificilă, necesitând folosirea unui sistem special de lopată pentru desfacerea cocoloaşelor. În această etapă radicelele au o lungime egală cu 1-1 1/2 din lungimea bobului, iar cu cât radicelele sunt mai scurte, cu atât pierderile sunt mai mici. Lungimea tulpiniţei atinge în mod normal 3/4 din lungimea bobului, pierderile mari de amidon se înregistrează la o lungime mai mare a tulpiniţei, datorate unei temperaturi de germinare ridicată şi unei hidratări excesive. Începând cu a şasea zi, când forţa vitală a bobului descreşte, grămada se încălzeşte şi nu se întoarce des, etapa se numeşte grămada liniştită sau bătrână. Radicelele şi tulpiniţa continuă să crească mai încet, iar respiraţia încetineşte şi radicelele încep să se ofilească. Se continuă dezagregarea şi formarea de enzime, iar pentru obţinerea de malţuri cu o bună dezagregare se prelungeşte perioada de germinare. În ultima zi a germinării, pentru a se grăbi ofilirea şi a se produce un început de uscare, grămada se întinde în straturi de 6-10 cm. Întregul proces de germinare durează 7-9 zile. Controlul modului de desfăşurare al încolţirii boabelor se face de mai multe ori pe zi, urmărindu-se: • temperatura grămezii; • dezagradarea părţii făinoase; • umiditatea grămezii; • mirosul grămezii. Malţul obţinut nu trebuie să aibă un miros acru sau de mucegai, ci totdeauna un miros proaspăt specific. Ariile de germinare se construiesc pe 1-2 suprafeţe cu o formă regulată, cu pardoseala netedă, impermeabilă, bine izolate termic, având o pantă pentru scurgerea apelor. Pardoseala unde se aşeză orzul trebuie să fie din beton cu suprafaţa de ciment sclivisit, iar pentru colectarea apelor de spălare, se construiesc lateral şanţuri cu secţiune ovală care comunică cu un canalul colector. Canalul colector deversează într-un sifon, iar înălţimea sălilor de germinare trebuie să fie de 3m. Pereţii trebuie să fie netezi, cu colţurile rotunjite pentru evitarea formării mucegaiului. Pereţii trebuie văruiţi de două ori pe an, folosindu-se var cu 5% sulfat de cupru, sau se vopsesc în ulei care poate fi uşor spălat. Rama ferestrelor va fi din metal sau ciment pentru a rezista umezelii. Suprafaţa ferestrelor trebuie să fie cât mai mică şi vopsită în albastru, deoarece lumina zilei nu favorizează germinarea. Aerisirea grămezilor se face prin curenţi de aer indirecţi, folosindu-se în acest scop ferestre oblice înclinate în sus. În pereţi sunt lăsate orificii de aerisire la partea superioară, pentru evacuarea aerului cald, iar la partea inferioară a încăperii, pentru evacuarea dioxidului de carbon. Aceste orificii sunt legate între ele printr-o serie de burlane de ventilaţie amplasate în interiorul zidurilor. Aerul cald se evacuează periodic printr-un coş de tiraj legat la un ventilator prevăzut cu capac de închidere. Aerul din sălile de germinare trebuie să aibă umiditate de 95%. După evacuarea malţului, aria de germinare se curăţă bine, folosindu-se în acest scop o soluţie de lapte de var în amestec cu 1% formol sau bisulfit. a. Dimensionarea ariilor. Capacitatea de producţie a malţului pe 1m2 suprafaţă de arie şi an depinde de durata de germinare şi de durata întregii campanii de germinare. Suprafaţa de germinare se socoteşte de 3,4m 2 la 100kg orz, pentru un strat de 10-21cm, unde se includ şi căile de circulaţie. Din 100kg orz se obţin circa 3,8hl malţ verde. Germinarea pe arie permite un control bun al procesului de germinare, întrucât orice dificultate ivită poate fi uşor identificată şi corectată la timp. Controlul temperaturii orzului încolţit se face cu uşurinţă, iar cheltuielile de întreţinere sunt reduse. Sistemul de germinare pe arii are următoare dezavantaje: 55
productivitate scăzută, campanie de 250-260 zile; suprafeţe mari de germinare; condiţii de lucru grele: ♦ consum de frig necesar răcirii spaţiului de germinare; ♦ spaţiu cu elemente de construcţii specifice; ♦ dificultăţi în controlul şi dirijarea parametrilor tehnologici. b. Instalaţii mecanice de întors grămezile. Instalaţiile mecanizate execută operaţia de întoarcere a grămezii. În acest scop se folosesc pluguri care execută întinderea orzului înmuiat pe arii, evacuarea malţului verde spre uscătoare şi asigură curăţirea suprafeţelor de germinare. Plugul mecanizat alunecă deasupra grămezilor de orz, fiind suspendat aerian, şi execută operaţiile mai sus menţionate. După ce parcurge suprafaţa unei arii, plugul mobil este trecut la suprafaţa învecinată, chiar dacă acestea se află în două etaje suprapuse. Sistemele de germinare în instalaţiile pneumatice se clasifică în: • instalaţii de germinare pneumatică cu compartimente sau casete; • instalaţii de germinare pneumatice cu tobe de germinare. Calitatea malţului fabricat în instalaţiile de germinare pneumatice nu diferă de cel produs pe arii, dacă procesul tehnologic este bine urmărit. Germinarea cu grămezi mobile derivă din sistemul de germinare cu casete, având un întorcător special care, în afară de amestecarea grămezii va face şi transportul acesteia de-a lungul unei alei de germinare. Aleea de germinare are forma unei casete cu lungimea mare de 50-60m, care este împărţită în 7-9 compartimente, separate între ele de sitele de germinare, prin care se introduce aer condiţionat. Fiecare compartiment este împărţit la rândul său în două subcompartimente a câte 12 ore adică 1/2 zi de germinare. Procedeul decurge astfel: din linul de înmuiere, orzul înmuiat este trecut în primul compartiment al casetei de germinare, unde se efectuează o înmuiere uscată, în prima zi de germinare. Cantitatea de orz încărcată pe un câmp corespunzător unei zile de germinare se numeşte grămadă. Când înmuierea este amplasată în spaţiile superioare spaţiului de germinare, aducerea orzului umed se efectuează cu ajutorul unui transportor hidraulic amplasat deasupra câmpului de germinare, în apropierea ţevii cu duze folosită la umectare. Deplasarea grămezii pe alee se face cu ajutorul încărcătorului care este prevăzut cu cupe sau cu şnecuri. În figură este redat sensul de deplasare al acestuia; el execută în afara de întoarcerea grămezii şi deplasarea acesteia, pe o jumătate de câmp, în sens invers faţă de sensul de deplasare a întorcătorului. La a doua trecere a întorcătorului prin grămadă, are loc deplasarea acestuia mai departe şi corespunde cu o zi de germinare. Se elimină primul câmp de pe alee, în care se poate pune o nouă cantitate de orz înmuiat. Grămada aflată în ultima zi de germinare – malţ verde – se trece într-un buncăr, de unde cu un transportor cu şnec este trecut la un elevator de alimentare, de unde ajunge în uscătorul de malţ. O instalaţie de germinare cu grămezii mobile este prevăzută cu trei, patru alei de germinare care sunt deservite de două întorcătoare. Fiecărei alei îi corespunde o linie de înmuiere a orzului, astfel că pe o alee se încarcă zilnic o cantitate de orz înmuiat care corespunde la 15 t orz, obţinându-se malţ verde. Aerarea grămezii se face cu aer condiţionat, de la o singură instalaţie de condiţionare sau de la mai multe instalaţii (fiecărei zi de germinare îi corespunde o instalaţie) care sunt amplasate alături sau pe alee şi care parcurg grămada astfel: • transversal , instalaţia de condiţionare a aerului este amplasată perpendicular pe axul aleii de germinare; • longitudinal , instalaţia de condiţionare a aerului este amplasată la capătul fiecărei alei de germinare. 56 • • •
Aerul proaspăt se amestecă cu aerul recirculat din sala de germinare, după care este aspirat cu un ventilator şi trimis la bateria de temperare şi la camera de umezire. De aici aerul condiţionat este condus prin canale, în partea inferioară a sitelor pe care se găseşte grămada de malţ. Fiecare alee este alimentată prin două canale laterale cu aer condiţionat, care poate avea temperaturi diferite obţinute prin reglarea raportului de amestecare aer proaspăt şi aer recirculat. Astfel se poate obţine temperatura dorită a aerului pentru fiecare câmp de germinare. Cu ajutorul unghiului de taluz al grămezii malţului creat la trecerea de către întorcătorul cu cupe, se formează un câmp de germinare comun, numit zonă de amestecare a două grămezi din zile diferite de germinare. Acesta reprezintă 35% din totalul celor două grămezi. Prin folosirea întorcătorului cu şnec, această zona de amestecare se reduce şi se obţine un malţ cu o bună solubilizare. Germinarea pneumatică Toate procedeele de germinare pneumatică se caracterizează prin: • germinare într-un strat gros de 0,5-1m; • folosirea de aer saturat în umiditate; • cererea căldurii şi a dioxidului de carbon format prin respiraţie; • condiţionarea umidităţii grămezii la finele procesului. Aerul introdus va avea o temperatură cu 1-2ºC mai scăzută decât temperatura grămezii, astfel ca prin trecerea lui prin grămadă să nu o încălzească. În caz contrar, umiditatea relativă a aerului scade mult şi are loc o uscare excesivă a grămezii de malţ. Din cauzei diferenţei mici de temperatură, dintre cea de ieşire şi cea de intrare a aerului, se folosesc debite mari de aer. Aerul proaspăt şi mai târziu în amestec cu cel recirculat, se introduce în instalaţie cu ajutorul ventilatoarelor, în prima fază, este încălzit sau răcit după caz, după care se umezeşte cu apă până la 95-100% umiditate. Aerul condiţionat trece prin grămada de malţ dispusă pe un grătar perforat, asigură necesarul de oxigen procesului de respiraţie şi preia dioxidul de carbon şi căldura. O parte din aer iese din grămada de malţ şi este recirculat în anumite faze ale germinării pentru: • economisirea căldurii; • micşorarea intensităţii respiraţiei; • reducerea pierderilor de germinare. Temperarea aerului se face în baterii unde se poate încălzi sau răci, în funcţie de anotimp. Încălzirea aerului se realizează cu apă caldă sau cu abur până la valoarea dorită. Aerul recirculat încălzeşte aerul proaspăt, de aceea, în primele zile ale germinării nu este recomandată folosirea acestuia. Răcirea aerului se realizează prin trecerea printr-un agent de răcire care poate fi o baterie cu apă şi gheaţă, sau prin pulverizarea apei de răcire în instalaţii de umezire. Umezirea aerului se realizează într-un turn de umezire, prevăzut fie cu duze prin care se pulverizează apa sub presiune de 2-3 atm, fie cu ajutorul unor pulverizatoare rotative, care permit atingerea unei umidităţi relative de 100%. Consumurile sunt următoarele: • circa 30 m 3 apă/t malţ; • 2,5-5 m3 apă/t malţ în cazul refolosirii apei; • 0,5 m3 apă/t malţ în cazul folosirii pulverizatoarelor rotative. Aerarea grămezii se realizează discontinuu sau continuu, debitul de aer fiind reglat în funcţie de stadiul de germinare, având un debit pe oră cuprins între 300 şi 700 m 3 aer/t malţ. O aerare continuă permite o respectare a diagramei de temperatură din grămadă folosindu-se ventilatoare de capacitate mică. Avantajele germinării pneumatice sunt următoarele: 57
• prelungirea campaniei de germinare până la 300-330zile/an, prin
folosirea aerului condiţionat; • micşorarea temperaturii de germinare de 4-7 ori datorită germinării într-un stat gros de 0,5-1m; • mecanizarea operaţiei de încărcare, întoarcere şi descărcare prin folosirea întorcătoarelor; • respectarea parametrilor de germinare care permit reducerea pierderilor. Germinarea pneumatică cu compartimente sau casete. Instalaţia se numeşte instalaţie pneumatică de germinare tip Saladin şi este formată dintr-o sală de germinare împărţită într-o serie de compartimente deschise, despărţite între ele de ziduri, care au înălţimea 1-1,30m. Compartimentele se execută din beton, cu o înălţime de 1,40-1,60m şi grosimea de 20cm, distanţa dintre ziduri fiind de 2-4m. Pereţii din beton trebuie să fie bine sclivisiţi. La înălţimea de 40-60cm de pardoseală se găseşte o suprafaţă din tablă perforată, pe care se aşează grămada de orz. Spaţiul dintre cele două suprafeţe serveşte drept canal de aer, pe unde se suflă aer umezit cu ajutorul unor ventilatoare. Suprafaţa din tablă perforată serveşte scurgerii excesului de apă şi pentru germinare, iar planşeul este executat din ciment sclivisit cu o pantă de 2%. Suprafaţa superioară de tablă poate fi ridicată şi sprijinită de pereţi, permiţând curăţirea planşeului. Orificiile suprafeţei de tablă sunt alungite şi dispuse vertical pe lungimea compartimentului, formând circa 20% din suprafaţa acesteia. Orzul se aşează în straturi de 60-80cm, ceea ce corespunde unei cantităţi de circa 300 kg orz uscat pe 1m 2; în timpul verii, cantitatea de orz este în medie de 25kg orz pe 1m 2, considerând că dintr-un hl de orz înmuiat se obţine din 50kg orz. Compartimentele au o capacitate de 10000-20000kg, iar numărul compartimentelor este egal cu numărul de zile necesare pentru germinarea orzului, la care se adaugă unul de rezervă. Pentru a se asigura o bună aerisire, compartimentele vor avea lungimea de şase ori mai mare decât lăţimea. În cazul insuflării aerului la un singur capăt, lungimea trebuie să fie de patru ori mai mare decât lăţimea. Între compartimente se lasă un spaţiu de circulaţie sub care este amplasat canalul de aerisire. Aerul circulă prin acest canal, iar debitul se reglează printr-o serie de deschideri, cu ajutorul unui ventilator. Orzul înmuiat se aduce în instalaţia de germinare printr-o conductă care distribuie orzul pe întreaga suprafaţă a compartimentelor. Înălţimea sălii compartimentelor este de 3m, iar plafonul va avea o formă boltită pentru a nu reţine condensul. Orzul se aşează în straturi de 60-70cm, iar pentru întoarcerea orzului încolţit se folosesc întorcătoare mecanice. Operaţia de întoarcere se efectuează de mai multe ori pe zi, în funcţie de temperatură şi de stadiul germinării. Întorcătoarele mecanice alunecă pe o roată dinţată, de-a lungul unor şine, în sensul lungimii compartimentelor şi execută operaţia de întoarcere şi răscolire a grămezii, de trei, patru ori pe zi. Există două sisteme de întorcătoare: • întorcătoare cu şurub; • întorcătoare cu lopeţi. Întorcătoarele cu şurub sunt asemenea unor tirbuşoane care se rotesc în grămadă. Şuruburile întorcătorului sunt fixate de un cărucior mobil antrenat de un motor, care asigură mişcarea de înaintare a căruciorului şi mişcarea de rotaţie a şurubului. Pentru un metru lăţime de arie, sunt folosite două, trei şuruburi şi pentru a evita antrenarea malţului, acestea se rotesc în sens invers şuruburilor învecinate. Grămada de malţ este netezită cu ajutorul unei rigle care se găseşte deasupra şurubului. La capătul de jos al şurubului se montează perii de cauciuc pentru curăţirea suprafeţei perforate. 58
Conducerea germinării în casete se face astfel: • în prima zi, orzul înmuiat, cu temperatura de 11-12ºC se trece în casetă, se uniformizează cu ajutorul întorcătorului care trece prin masa de orz de mai multe ori, se face o eliminare a excesului de apă fără a se aera grămada, apa ce rămâne va pătrunde în bob timp de 16-24 ore. În unele cazuri se poate face şi o aerare intermitentă de 10-15 minute la intervale de 1-2 ore; • în a doua zi , temperatura grămezii va ajunge la 12-13,5ºC şi se începe introducerea aerului condiţionat, la un raport între aerul proaspăt şi cel recirculat de 3:1, acest raport se păstrează şi în zilele următoare (a treia zi de germinare), se execută două întoarceri din primele două zile; • în primele 3-4 zile de germinare, temperatura grămezii creşte treptat până la 15ºC, în stratul superior; se execută trei întoarceri a grămezii; • în a patra zi se face şi o stropire a grămezii cu ajutorul întorcătorului, mărind umiditatea cu 2%; • în următoarele zile, temperatura grămezii creşte treptat până la 16,5-18ºC, iar umiditatea creşte până la 0,5% /zi, proporţia de aer recirculat creşte până la 70%. Prin recircularea aerului bogat în dioxid de carbon se încetineşte procesul de respiraţie, se reduc pierderile de amidon, se reduce numărul întoarcerilor pe zi. Dacă sunt loturi de malţ care se prelucrează mai greu trebuie avută grija ca la finele germinării, să se ridice temperatura grămezii până la 19-20ºC şi astfel are loc solubilizarea intensă a hemicelulozelor. Se poate folosi şi germinarea la temperaturi descrescânde, în cazul folosirii unui procedeu de înmuiere cu apă caldă, prin care se obţine un orz înmuiat, bine încolţit la temperaturi de 16-18ºC. În primele trei zile de germinare se va menţine o temperatură ridicată a grămezii, de 16-18ºC, o aerare intensă de la început, se vor face două stropiri cu apă, grămada se va răci la 11-13ºC şi se va menţine până la finele germinării. Aerul recirculat şi debitul este asigurat de ventilatoare, valorile fiind comparabile cu metoda anterioară. Procedeul scurtează durata de germinare la şase zile, obţinându-se un malţ cu un randament superior în extract, o solubilitate şi o activitate enzimatică ridicată. Prin reducerea bruscă a temperaturii cu 3-4ºC în cursul germinării, se reduce pierderile la germinare, iar procedeul poartă numele de procedeu de germinare cu şocuri reci. Germinarea pneumatică cu tobe de germinare. Orzul este introdus în tobele de germinare unde are loc procesul de încolţire, iar răcirea malţului se efectuează prin insuflarea de aer răcit, cu ajutorul diferitelor sisteme de aerisire. Aceste instalaţii au posibilitatea de a se roti în timpul germinării orzului. Avantajele instalaţiilor pneumatice de germinare constau în: • economie de spaţiu; • reducerea forţei de muncă; • utilizarea judicioasă a instalaţiei; • campanie de până la 11 luni anual; • pericol minim de infectare sau mucegăire. Dezavantajele acestor instalaţii constau în: • costuri ridicate ale instalaţiei; • consum de energie sporit. Părţile componente ale instalaţiilor pneumatice cu tobe de germinare sunt: 59
Instalaţii de umezire a aerului. Se folosesc în acest scop o serie de camere cu obstacole, în care se pulverizează apa. De obicei, se construiesc trei camere, una în vecinătatea celeilalte, în care se găsesc patru, cinci serii de pulverizatoare suprapuse. Aceste pulverizatoare sunt construite dintr-o serie de conducte cu orificii mici şi unde apa capătă la ieşire o mişcare circulară. Presiunea apei este cea care realizează fineţea particulelor de apă, astfel că la o presiune de 1 atm, se pulverizează 1 l/min apă. Instalaţiile de umezire trebuie să fie uşor accesibile pentru curăţirea şi întreţinerea pulverizatoarelor, construindu-se orificii pentru urmărirea vizuală a modului de funcţionare al lor. Instalaţiile de umezire au rolul de a imprima aerului o temperatură scăzută, astfel aerul folosit şi care pătrunde în grămadă va avea o temperatură mai scăzută cu 2-3°C. Dacă aerul este prea rece, acesta trebuie încălzit până la o temperatură de circa 20°C, fie prin încălzirea apei, fie prin trecerea aerului prin schimbătoare de căldură, după care se introduce în instalaţia de umezire. Se urmăreşte ca aerul să fie saturat de umiditate, 1 kg de abur este suficient pentru a ridica cu 10°C temperatura unei cantităţi de 100 m 3 de aer. Necesarul de apă variază între 30 şi 60 g/m3 (iarna) şi 200 g/m3 (vara), iar temperatura apei trebuie să fie cuprinsă între 12 şi 14°C. Consumul de aer în timpul verii atinge 10 000 m 3 şi 2 000 l apă pentru 100 kg de orz. Ventilatoare şi canale de aer. Aerisirea se poate face prin absorbţie şi refulare sau prin folosirea ambelor sisteme. Canalele sunt dotate cu clapete care permit conducerea aerului în circuit închis. Folosirea aerului comprimat are avantajul unui consum de energie redus şi a unei distribuţii bune în grămezi. Cantitatea de aer necesară este de circa 5 000 m 3 pentru 100 kg de orz, iarna, şi de 10 000 m3, vara. Pentru răcirea unei grămezi se foloseşte o cantitate de aer de 1,4 m 3/min pentru 100 kg orz. Într-un compartiment se găsesc de obicei 250 kg orz/m 2 suprafaţă şi se insuflă 3,5 m3/m2 de aer. Presiunea aerului folosit depinde de înălţimea stratului de malţ, de lungimea canalelor de obstacole, de coturi etc. Viteza aerului în canale se măsoară cu ajutorul unui anemometru, iar umiditatea aerului se măsoară cu un psihrometru. Raportul între diferenţele de temperatură şi gradul de saturaţie se determină cu ajutorul unor tabele. Secţiunea canalelor este astfel construită, încât viteza aerului să nu depăşească 4-5 m/s, fiind indicată o viteză de 2,5 m/s. Ventilatoarele pot fi: • radiale, în care aerul este absorbit printr-un orificiu lateral şi condus cu ajutorul unei roţi cu palete; • axiale, asemănătoare cu elicea avionului. Pentru fiecare compartiment sau tobă se construieşte câte o cameră de umezire cu ventilator, astfel că există posibilitatea ca fiecare grămadă, adică fiecare compartiment, să fie aerisit independent de stadiul de germinare al celorlalte. La aceste instalaţii, toate camerele de umezire sunt legate la un singur canal de retur al aerului, din care ventilatoarele pot lua cantitatea de aer necesară, pe care să-l amestece cu aer proaspăt. Se poate lua aer dintr-o grămadă tânără cu care să se încălzească o altă grămadă proaspăt introdusă în compartimentul de germinare. Alte sisteme de instalaţii folosesc camere de umezire individuale, dar ventilatoare sunt comune. Ventilatorul absoarbe aerul de retur printr-un canal aşezat sub compartiment, prin orificiile situate în spaţiile dintre compartimente. Un al doilea ventilator refulează aer într-un canal, care alimentează instalaţiile de umezire. De aici, aerul ajunge dedesubtul compartimentelor prin canale aşezate în paralel cu acestea. Cu ajutorul clapetelor, aerul de retur se evacuează în atmosferă sau se readuce în compartiment, cu ajutorul unui ventilator.
60
Tobele de germinare sunt instalaţii mecanizate. Germinarea se realizează identic şi întoarcerea grămezilor se face prin rotirea tobelor. Deosebirea este dată de tipul de tobă, de folosirea aerului recirculat permiţând aplicarea unor procedee speciale de germinare. Tobele de germinare se compun dintr-un cilindru metalic care primeşte o mişcare de rotaţie în jurul axului datorită unor roţi dinţate care-l rotesc. Instalaţia este înzestrată cu dispozitive de aerisire şi răcire a malţului verde, având capacitatea de producţie cuprinsă între 5 şi 30 t orz; cele mai folosite sunt cele de 10 şi 15 t. Tobele se sprijină pe o roată dinţată acţionată de un şurub fără sfârşit, care imprimă o mişcare lentă de rotaţie a tobei, durata unei rotiri fiind de 15-30 minute (unele tobe pot avea două viteze). Prin rotirea tobei timp de 1/4-1/10, din durata totală a germinării, se asigură o bună aerisire şi o scădere a temperaturii din grămada de orz. Cu ajutorul unor senzori introduşi în masa de orz, se măsoară temperatura grămezii de malţ şi a aerului, la intrarea şi la ieşirea lui, în dreptul dispozitivului de aerisire. Se construiesc opt sau nouă tobe, egal cu durata zilelor de germinare şi una de rezervă. Orzul înmuiat se introduce între mantaua exterioară a tobei şi canalul central aflat în mijlocul acesteia. Tobele sunt amplasate într-o sală înaltă, aşezate pe socluri, una în vecinătatea celeilalte, cu posibilitatea evacuării malţului verde pe sub tobe. Înmuietoarele sunt amplasate la etajul superior, permiţând evacuarea orzului înmuiat direct în tobele de germinare. Golirea malţului verde se face printr-o deschizătură cu capac amplasată în partea inferioară a tobei, prin care malţul verde cade într-un cărucior şi de aici, cu ajutorul unui jgheab oscilant se transportă la elevatorul secţiei de uscare. În funcţie de modul cum se efectuează răcirea şi aerisirea orzului în timpul germinării, există mai multe tipuri de tobe: • toba cu manta închisă - sistem Galland; • toba cu mantaua exterioară perforată - sistem Topf; • toba de germinare cu casete. Toba cu manta închisă sistem Galland are o manta exterioară închisă. Aerul este aspirat de un ventilator şi trecut prin instalaţia de umezire şi răcire direct în tobă şi canalizat pentru a pătrunde în masa orzului încolţit, printr-o serie de ţevi perforate semicilindrice sau cilindrice. Cu ajutorul unui ventilator, aerul este absorbit şi dirijat în canalul central care este perforat. În timpul mişcării de rotaţie, cu ajutorul unui închizător, se obturează admisia aerului prin ţevile periferice perforate de sus. Astfel, aerul este silit să pătrundă tot timpul în stratul de orz încolţit, după care pătrunde în canalul central. Toba nu se umple de la început în întregime, deoarece în timpul germinării boabele încolţite îşi măresc volumul, de aceea se umple parţial, astfel ca la sfârşitul procesului, orzul germinat să ocupe întreg spaţiul tobei. Întoarcerea orzului se realizează prin rotaţia lentă a tobei, boabele nu se zdrobesc şi vin în contact cu aerul răcit şi umezit, mereu. Răcirea, încălzirea şi umezirea aerului se face într-o cameră specială comună pentru toate tobele din secţie. Datorită faptului că toba este închisă, se poate realiza o recirculare a aerului utilizat. Deoarece stratul de malţ are o grosime inegală, şi aerarea va fi neuniformă. Ca un dezavantaj al tobei se menţionează faptul că conductele de distribuire a aerului se curăţă greu din cauza diametrelor mici. Acest tip de tobe se poate folosi şi pentru procedeul de germinare cu acumulare de dioxid de carbon. Malţul verde este lăsat la zvântat printr-o aerare intermitentă (10 minute/oră), până când se realizează o creştere a temperaturii acestuia, cu circa 2ºC, apoi se introduce în mod continuu aer condiţionat. În această perioadă se fac circa două rotaţii ale tobei la trei ore. Procedeul decurge astfel: 61
în prima zi se efectuează o rotire a tobei pe oră, un repaus de 4-6 ore, temperatura orzului fiind de 12ºC, nu se fac stropiri, realizându-se o încolţire uniformă; • în a doua zi a germinării, se roteşte toba mai des, pentru uniformizarea germinării, perioada de repaus fiind de trei ore, temperatura din grămadă va creşte până la 13ºC; • în a treia zi a germinării se execută două rotiri pe oră, perioada de repaus fiind de trei ore, temperatura creşte cu un grad, se face prima stropire pentru evitarea uscării excesive a grămezii (stropirea se realizează înaintea rotirii tobei); • în a patra zi a germinării se execută două rotiri a tobei pe oră, temperatura va creşte la 15-16ºC, se vor efectua două stropiri; • în a cincea zi a germinării se obţine o activitate de germinare maximă şi se va prelungi intervalul dintre două rotiri, temperatura aerului folosit fiind de 16-18ºC, se fac două stropiri în paralel; • în a şasea zi a germinării, intervalul între două rotiri va fi de 5-6 ore, temperatura aerului folosit va fi de 18-20ºC, se va efectua o stropire, după caz; • în a şaptea şi a opta zi , intervalul dintre două rotiri creşte la 10-12 ore, temperatura aerului folosit va fi de 18-20ºC, în ultimele 6-12 ore de germinare se va introduce aer proaspăt, concomitent cu rotirea continuă a tobei în vederea eliminării unei părţi din umiditate. Malţul blond introdus va avea o umiditate de 45%-46% şi se vor efectua 4-5 stropiri, iar malţul brun introdus va avea o umiditatea de 46%-48% şi se vor efectua 6-8 stropiri. Evacuarea malţului verde din tobă se face prin deschiderea uşilor glisante ale tobei (partea rămasă în tobă se evacuează manual) fiind preluat de o bandă transportoare care alimentează uscătoarele. Tobele cu mantaua exterioară perforată, sistem Topf au mantaua exterioară perforată, iar aerul din instalaţia de umezire şi răcire este suflat prin canalul central al tobei. Canalul central este din tablă perforată, iar aerul care iese din acesta, trece prin stratul de orz încolţit, îl răceşte, îl umezeşte, după care trece prin mantaua exterioară perforată a tobei şi iese în atmosferă. Circularea aerului se face cu ajutorul ventilatoarelor sau a coşurilor de ventilaţie, iar aerul amestecat cu dioxid de carbon iese din tobă şi este evacuat în atmosferă. Tobele de germinare sunt dotate cu camere de umezire a aerului şi ventilatorul deserveşte mai multe tobe. În aceste tobe se realizează un contact intim între orzul încolţit şi aerul din sala de germinare, iar durata de rotire a tobei şi de ventilaţie este mai redusă. Există posibilitatea recirculării aerului, dar nu se poate folosi procedeul cu pauza de dioxid de carbon. Dezavantajul tobei cu mantaua exterioară perforată constă în existenţa unei cantităţi mari de aer umed şi cald în sala de germinare, care creează condiţia apariţiei de mucegaiuri pe plafonul şi pereţii spaţiului de germinare. Din cauza stratului neuniform de malţ nu se poate realiza o aerare uniformă. Capacitatea unei tobe de germinare se determină ştiind faptul că 1 m 3 de tobă (spaţiu de germinare) poate prelucra 250-300 kg orz, gabaritul tobei fiind de: • diametrul, între 2,3 şi 3,2 m; • lungimea, între 3 şi 8 m. Tobele de germinare cu casete sunt o combinaţie dintre sistemul de germinare în tobe şi cel cu compartimente. Sistemul este format din tobe care au mantaua exterioară închisă, iar în partea inferioară sunt dotate cu o sită perforată, care împreună cu mantaua, formează o •
62
suprafaţă dublă. Prin acest spaţiu se dirijează aerul pentru răcirea şi umezirea grămezii de orz. Aerul este suflat prin partea de jos a grămezii, iar orzul înmuiat se aşează în strat uniform pe sita-plană, construită din tablă perforată. Poziţia sitei în timpul încărcării tobei de germinare este orizontală, apa de pe orz trece prin sită şi se evacuează printr-un robinet, pe la partea inferioară a sitei. Uniformizarea stratului de malţ se realizează prin rotirea tobei astfel încât stratul de malţ să se aşeze paralel cu sita, după care se aduce în poziţie orizontală. Datorită uniformităţii stratului de malţ se realizează o bună aerare. Aerul se introduce prin partea inferioară a tobei, adică prin spaţiul dublu al acesteia şi după ce a trecut prin compartimentul de condiţionare. Apoi, aerul umed este dirijat prin sită pentru a pătrunde prin stratul de orz încolţit, după care este evacuat printr-un orificiu situat în partea superioară, în capătul opus intrării acestuia. Cele două faze ale aerului - răcirea şi împrospătarea - se fac în timpul staţionării acestuia în tobă şi când sita este în poziţie orizontală. Deoarece tobele sunt închise etanş, se poate face o recirculaţie a aerului în proporţia dorită şi există posibilitatea acumulării dioxidului de carbon în grămadă. Sub sita perforată se creează o suprapresiune de circa 50-60 mm col. apă, apoi, datorită rezistenţei stratului de malţ, suprapresiunea scade până la circa 20 mm. Aerul se introduce cu o temperatură cu 2-3ºC mai mică decât ceea a stratului de orz, viteza de trecere a aerului fiind de 1,2-2 m/minut, iar răcirea grămezii cu o grosime a stratului de 1 m, se realizează în circa 1 ½-2 ore. La acest sistem de germinare, evacuarea se face în perioada de repaus a tobei, când sita se găseşte în poziţie orizontală. Aceasta este rotită până când gurile de descărcare a malţului verde sunt în dreptul celor două benzi transportoare şi se deversează pe acestea. De pe benzile transportoare malţul este preluat de elevatoare, ridicat şi deversat pe grătarul superior al uscătoarei de malţ. Tobele de germinare au capacităţi de 10-15 tone, maxim de 25 tone, gradul lor de umplere variind între 50 şi 70%. Amestecarea masei de orz se face prin rotiri lente timp de 15-30 minute. Deoarece aerul evacuat circulă printr-un sistem închis, amestecarea cu aerul proaspăt are numeroase avantaje: • refolosirea aerului contribuie la reducerea concentraţiei de oxigen; • dioxidul de carbon format este parţial absorbit de apă; • aerul care intră în toba din camera de condiţionare se îmbogăţeşte în azot şi umiditate, asigurând o germinare mai uniformă. Avantajele tobelor de germinare cu casete, sunt: • permit o aerisire uniformă; • stratul de malţ verde are o grosime uniformă; • aerului se introduce printr-o secţiune mare şi dreaptă; • se poate aplica germinarea în atmosferă îmbogăţită în dioxid de carbon, prin încetinirea procesului de respiraţie; • se realizează o germinare uniformă şi completă; • pierderile la germinare se reduc cu 3,5-4%. Germinarea în mediu de dioxid de carbon se realizează prin reducerea aerisirii cu aer proaspăt, obţinându-se o atmosferă îmbogăţită în dioxid de carbon. Din etapa încolţirii puternice se începe reducerea aerului proaspăt şi mărirea procentului de aer încărcat cu dioxid de carbon în grămezi. Perioada de germinare este împărţită în două etape: 63
prima etapă se realizează prin introducerea unei cantităţi de aer mai mari pentru activarea embrionului, timp de 4-5 zile, când se produc cantităţi însemnate de enzime; • în etapa a doua, orzul este ţinut în atmosferă de dioxid de carbon, un anumit timp, reducând astfel respiraţia embrionului, dar continuând activitatea enzimatică. Acest procedeu are avantajul că micşorează pierderile din timpul germinării, măreşte randamentul, iar malţul are o putere enzimatică superioară. Compararea sistemelor de germinare La alegerea sistemului de germinare se ţine seama de capacitatea de producţie pe care o are secţia de fierbere şi implicit, cantitatea de bere procesată. Pentru fabricile cu producţii mici este indicată folosirea sistemelor de germinare pe arii sau pneumatice cu compartimente, deoarece necesită suprafeţe mici. Pentru fabricile cu capacităţi mari este indicată dotarea cu tobe de germinare sau instalaţii cu compartimente şi întoarcere mecanizată, sistem Saladin. Din compararea sistemelor de germinare se desprind următoarele concluzii : • ariile de germinare ocupă suprafeţe mari în comparaţie cu sistemele pneumatice; • ariile au un grad de utilizare redus în comparaţie cu sistemele pneumatice; • sistemele pneumatice cu compartimente utilizează mai bine suprafeţele construite, dar au şi câteva dezavantaje: ♦ se obţin malţuri cu o calitate neuniformă, deoarece în unele sectoare ale compartimentului orzul rămâne neomogenizat; ♦ întorcătoarele produc ruperi de radicele şi provoacă întreruperea procesului de acumulare a enzimelor; ♦ deoarece amestecarea este neuniformă, concentraţia de dioxid de carbon acumulat va crea diferenţe de temperatură în straturi şi o dezagregare neuniformă a malţului verde; ♦ tobele de germinare sunt sisteme economice; ♦ tobele cu mantaua deschisă şi mantaua închisă nu asigură o aerisire uniformă a malţului verde, din cauza tamburului central. În alegerea sistemului de tobe potrivit, trebuie să se ţină seama de temperatura grămezii de malţ verde care are o influenţă deosebită asupra procesului de respiraţie: prin creşterea temperaturii cu 1ºC, se intensifică respiraţia cu 10% şi se dezvoltă căldură. Dioxidul de carbon produs se acumulează timp de câteva ore în grămezile de malţ verde, oxigenul se elimină reducându-se astfel procesul de respiraţie. Prin întoarcerea malţului verde se restabileşte concentraţia iniţială de oxigen şi se restabileşte intensitatea respiraţiei. Sistemele pneumatice Galland şi Topf funcţionează cu aerisire continuă, cu un exces de oxigen. În timpul aerisirii absolut necesare pentru răcirea stratului de malţ, se elimină dioxidul de carbon şi apar pierderi în randament. Între germinarea pe arii şi sistemele pneumatice sunt condiţii diferite care pot duce la unele diferenţe în calitatea malţului. Metode speciale de influenţare a germinării Prin modificarea indicilor tehnologici (umiditate, temperatură, aerare, durată, etc.) procesul de germinare poate fi influenţat în sensul dorit, atât al calităţii malţului cât şi al berii. În cazul când se doreşte obţinerea unei beri blonde, se va urmări o solubilizare medie şi o acţiune enzimatică ridicată a malţului permiţând obţinerea unui must de culoare deschisă şi cu un grad ridicat de fermentare. În cazul berii blonde speciale, care se caracterizează •
64
printr-o solubilitate coloidală ridicată, malţul trebuie să fie bine solubilizat, astfel încât mustul şi berea să conţină o cantitate mai mică de fracţiuni macromoleculare. Pentru berea brună este indicat malţul cu o solubilitate avansată, având grijă ca la germinare, malţul să conţină cantităţi suficiente de aminoacizi necesari formării culorii brune, deci se vor proteja substanţele melanoidine care se formează. Procesul de germinare se va dirija cu ajutorul substanţelor biostimulatoare sau a substanţelor inhibatoare. Există substanţe biostimulatoare de germinare precum este acidul giberelic. Prin introducerea în doze de 0,01-0,02mg/kg, acesta activează solubilizarea citolitică şi proteolitică, scurtând durata procesului cu 4-5 zile. În amestec cu bromatul de potasiu se reduc pierderile prin respiraţie care sunt de 4-8%, iar cele prin germinare de 3-5%. Produsul rezultat de la germinare se numeşte malţ verde. Pentru eliminarea gustului şi mirosului de „verde” cât şi pentru conferirea culorii din arome specifice de malţ, este necesară uscarea acestuia. Prin procesul de uscare se dirijează şi se opresc o serie de transformări biochimice care determină însuşirile malţului. Uscarea malţului verde Procesul de uscare a malţului verde urmăreşte reducerea umidităţii din malţ şi asigurarea unei conservabilităţii lungi. De asemenea, se opresc toate transformările biologice şi biochimice care au loc în bob, obţinându-se o anumită compoziţie chimică a malţului uscat. Se îndepărtează mirosul şi gustul de verde şi se formează anumite arome şi culori ce sunt caracteristice tipului de malţ produs. Radicelele, în urma uscării, devin fragile şi se pot rupe, acestea au un gust amar şi sunt foarte higroscopice, accelerând mult absorbţia apei de către bob. Din această cauză se îndepărtează de pe suprafaţa bobului. Uscarea malţului are influenţă asupra operaţiilor următoare. Teoria procesului de uscare a malţului Malţul verde este uscat cu ajutorul unui curent de aer cald, cu ajutorul căruia se îndepărtează apa din bob. Se disting două faze importante: • faza de uscare la viteză constantă ce are loc de la umiditatea iniţială a malţului verde de 40-44% până la atingerea aşa numitului punct de higroscopicitate, ce-i corespunde unei umidităţii a malţului de 18-20% (punct critic). În această fază, malţul se comportă ca o substanţă liberă faţă de apă, iar umiditatea este uşor eliberată la temperaturi mai scăzute ale curentului de uscare. Aerul la ieşirea din grămada de malţ este puternic saturat in umiditate (φ=100%). • faza de uscare la viteza descrescândă se desfăşoară de la umiditatea de 1920% până la 3-4% pentru malţul blond şi 1-3% pentru malţul brun. Datorită unei forţe capilare care acţionează în sens contrar eliminării apei, în această fază eliminarea apei devine greoaie. Pentru a realiza totuşi eliminarea apei, vom mării temperatura aerului de uscare. Odată cu scăderea umidităţii malţului se micşorează treptat şi umiditatea relativă a aerului (φ). Când malţul ajunge la o umiditatea de 2% vom avea un echilibru stabil care nu poate fi depăşit decât prin folosirea unor temperaturi de uscare mai mari de 100 oC. Uscarea malţului este compusă din două faze: • preuscarea constă în eliminarea apei din malţul verde la temperaturi mai scăzute de 45 oC-55oC până la o umiditatea de circa 18% pentru malţul blond şi 20% pentru malţul brun. Vom efectua o uscare constantă. uscarea finală contă în eliminarea apei în continuare la temperaturi mai • ridicate, folosind pentru malţul blond temperaturi de 80 oC-85oC iar pentru malţul brun temperaturi de 100 oC-105oC, iar umidităţile sunt de 3-6% pentru malţul blond şi 1-3% pentru malţul brun. 65
Transformările care au loc la uscare În timpul uscării malţului au loc transformări fizice, biochimice şi chimice ce contribuie la determinarea tipului de malţ obţinut. În funcţie de transformările ce au loc în procesul de uscare, se disting trei etape: • etapa fiziologică când are loc o creştere a embrionului în continuare, formarea şi acţionarea unor enzime, atât temperatura cât şi umiditatea nu scade sub 20%, iar temperatura lui nu depăşeşte 40oC. • etapa enzimatică când încetează dezvoltarea embrionului, se continuă intens acţionarea enzimelor amilolitice, proteolitice, hemicelulozolitice, fosfatice, etc. la temperaturi favorabile cuprinse între 40 oC-70oC, dacă umiditatea malţului nu a scăzut sub 10%. Sub această limită de umiditate încetează reacţiile enzimatice fiindcă aceste enzime nu pot acţiona la umidităţi reduse fiind inactivate de temperaturile folosite în procesul de uscare. Procesul de activitate a enzimelor este cu atât mai mare cu cât malţul ajunge mai umed la temperaturi ridicate. Evoluţia principatelor enzime, respectiv amilazele, peptidazele şi glucanazele intr-un regim de uscare in decurs de 20 ore, separat pe zonele caracteristice ale straturilor (superior, mijlociu, inferior) este reglata in graficele alăturate. Din acestea reiese o creştere însemnată a activităţii αamilazei din faza de preuscare (vestejire), iar în final ea este accentuată. βamilaza, după o uşoară creştere a acţiuni suferă o scădere cu circ 40% faţă de faza iniţială. Evoluţia endopeptidazei este asemănătoare cu cea a α-amilazei, iar a aminopeptidazei este în creştere continuă până la un anumit nivel. Glucanazele se comportă diferit: endo-β-glucanaza cu toate că suferă o scădere a activităţii, este relativ termorezistentă, exo-β-gluconaza este inactivată puternic în faza a doua a uscării. • etapa chimică se realizează la temperaturi peste 70 oC-80oC şi se caracterizează prin reacţii chimice de formare a substanţelor de culoare şi aromă. Totodată are loc şio serie de coagulări a unor formaţiuni proteice macromoleculare ce contribuie la îmbunătăţirea stabilităţii coloidale a berii. Transformările fizice Transformările fizice care au loc se referă la modificarea umidităţii, a volumului, a masei şi a culori malţului. Scăderea umidităţii de la 40-44% la 1-6% se face astfel încât malţul verde să nu îşi piardă prea mult din volum şi să rămână în bob acele canale formate în timpul germinării datorită procesului de solubilizare. Volumul bobului de malţ uscat trebuie să rămână cu 16-23% mai mare în comparaţie cu volumul bobului de orz iniţial. Se realizează printr-o uscare atentă la temperaturi mai scăzute folosind debite corespunzătoare de aer. Micşorarea volumului bobului apare în faza de uscare propriu-zisă şi este mai pronunţată dacă malţul ajunge mai umed la temperaturi mai ridicate, iar cu cât umiditatea este echilibrată mai rapid cu cât temperatura finală de uscare este mai ridicată, se obţine efectul dorit. Un malţ slab solubilizat îşi pierde volumul iniţial in proporţie mai mare decât unul bine solubilizat. Prin uscarea malţului are loc o scădere a masei malţului, din 100kg orz se obţine 145-255kg malţ verde iar în final se obţine doar 75-78% malţ uscat. Culoarea malţului verde se intensifică la uscare de la 2-2,5 unităţi EBC de culoare la 2,5-4 unităţi EBC pentru malţul blond şi 9-21 unităţi EBC la maţul brun. Paralel cu formarea culorii are loc şi obţinerea de substanţe de aromă, adică au loc reacţii chimice de formare a melanoidinei. Evoluţia enzimelor la uscare Endo-enzimele (α-amilaza, endo-β-gloconaza şi endo-peptideza) sunt mai rezistente la temperaturi ridicate din timpul uscării iar în timpul preuscării (vestejirii) are loc o creştere a 66
activităţii enzimatice. Cu toate că la finalul uscării se produce inactivarea unei părţi din enzime, activitatea enzimatică a malţului uscat poate fi mai mare decât cea a malţului verde. Exo-enzimele sunt sensibile la temperaturi ridicate, deci în timpul uscării intensive are loc o inactivare parţială a enzimelor, în special la finalul uscării. Activitatea β-amilazei rămâne constantă în timpul veştejirii, fiind inactivată la uscarea finală în proporţie de 40%. Exo-β-glucanaza areun comportament identic cu β-amilaza, iar exo-peptidazele sunt termostabile, fiind inactivate intr-o măsură mai mică sau chiar deloc. Lipazele sunt mai termostabile, fiind inactivate doar in proporţie de 10%. Fosfatazele din malţ sunt mai sensibile la temperaturi mai ridicate, ele fiind inactivate în proporţie de 6065%. La fel şi enzimele oxido reducătoare (catalaza, peroxidaza şi polifenoloxidaza) sunt inactivate în proporţie de 50-90%, mai rezistente fiind doar polifenoloxidazele. Formarea substanţelor de culoare şi aromă Formarea substanţelor de culoare şi aromă are loc la temperaturi de circa 100oC şi o umiditate de 5%. Reacţiile ce au loc între zaharurile simple şi diferitele produse de degradare a proteinelor ca: aminoacizi, dipeptide şi tripeptide dau în final produse melanoidice. Aminoacizii sunt mai reactivi cu cât gruparea carboxilică se găseşte mai departe decât cea aminică, iar aminoacizii bazici reacţionează mai uşor decât ceilalţi aminoacizi. Aminoacizi sunt cei care determină culoarea şi aroma melanoidelor formate în malţ: • glicocolul produce o coloraţie intensă şi o aromă slabă; • alanina produce o culoare slabă şi o aromă slabă identică cu cea a glicocolului; • valina reacţionează încet, formând produse de culoare brună şi aromă plăcuta; • leucina reacţionează încet dând melanoide slab colorate, cu o aromă intensă de pâine. În vederea grăbirii transformării aminoacizilor ce reacţionează lent este necesar ca la uscarea malţului brun temperatura finală de 100 oC-105oC să fie menţinută timp de 5-6 ore. Melanoidinele formează soluţii coloidale, iar prin efectul lor de coloid proteic, formează spume şi dă stabilitatea berii. Ele au însuşiri reducătoare, reacţii acide şi sunt nefermentescibile. Cantitatea de melanoide formate la uscarea malţului depind de conţinutul malţului verde în umiditate şi temperatura acestuia. Fiindcă pentru obţinerea malţului brun folosim orz bogat în proteine, vom favoriza germinarea iar la începutul uscării are loc formarea de precursori ai melanoidelor. În cazul malţului blond folosim un orz sărac în proteine şi astfel evităm formarea de precursori şi în final reacţia de formare a melanoidelor. La malţurile brune apar produse primare şi secundare ale îmbrunării neenzimatice, iar prin creşterea temperaturii la peste 90ºC se formează compuşi de culoare şi de aromă. Concomitent începe coagularea, respectiv mărirea coloizilor ce conţin azot. Produsele finale de descompunere a zaharurilor, respectiv o hidroliză parţială a amidonului, reprezintă glucoza, fructoza şi zaharoza. La temperaturi mai ridicate predomină formarea maltozei şi a dextrinelor. Între zaharurile simple şi produsele de degradare a proteinelor au loc reacţii din care rezultă melanoidele. Aceste fenomene sunt cunoscute ca având aplicaţii practice multiple – obţinerea de malţuri colorate – desfăşurarea reacţiei este puţin elucidată. Presupunând doar că maltoza este descompusă parţial în glucoză, ce reacţionează cu aminoacizii, formând glicozide azotoase. Prin continuarea reacţiilor se poate forma hidroxidimetilfurfurolul prin intermediul aromelor. Ambele grupări reacţionează cu combinaţiile aminice, care prin încălzire conduc la apariţia de pigmenţi. Oxomele amintite anterioare sunt formate de combinaţiile α-dicarbonilice se transformă în aminoacizi, în aminoaldehide conferă scindări Strecker. 67
Alte transformări Din cauza activităţilor enzimatice şi a proceselor chimice ce au loc la uscare se modifică conţinutul malţului în zaharuri, în fosfaţi şi interacţiunea proteică. Dacă aerarea este insuficientă malţul ajunge prea umed, la temperaturi mai ridicate vom obţine un malţ sticlos din cauza acţiunii enzimelor proteolitice asupra proteinelor, care apoi se solubilizează şi pătrund în endosperm, transformându-se într-o masă sticloasă.Tipul acesta de sticlozitate datorat solubilizării proteinelor este cunoscut sub denumirea de sticlozitate proteică. De fapt în boabele bogate în proteine vom avea un procent mai ridicat de apă şi un număr mare de boabe de orz încă negerminat. Prin prelucrarea malţului umed la temperaturi ridicate poate apărea sticlozitatea guminoidică datorită acţiunii hemicelulozelor asupra celulelor din endosperm când rezultă guma solubilă care difuzează în endosperm şi îl întăreşte. Prin uscare are loc şi o creştere a acidităţii ca urmare a activităţii fosfatazelor, a precipitării unor fosfaţi secundari şi terţiari de calciu şi magneziu, cât şi datorită formării melanoidelor cu reacţie acidă. Procesul de uscare Malţul verde se usucă cu ajutorul unui curent de aer cald în uscătoare speciale ce au diferite tipuri de parametri în funcţie de tipul de malţ pe care îl dorim se îl obţinem. În funcţie de poziţia grătarelor şi grosimii stratului de malţ de pe grătar, se deosebesc: • uscătoare orizontale cu 1, 2 sau cu 3 grătare grosimea stratului de malţ este de 15-20cm; • uscătoare verticale cu mai multe grătare grosimea stratului de malţ este de 15-20cm; • uscătoare de mare capacitate stratul este de 0.6-1m fără întoarcere. Uscătoarele orizontale pot lucra cu tiraj natural sau forţat, iar cele verticale şi de mare productivitate numai cu tiraj forţat. Ţinând seama de sistemul de încălzire se întâlnesc: • uscătoare cu foc deschis, unde gazele de ardere servesc ca agent de uscare, nu se mai construiesc; • uscătoarele cu calorifere, prin care circulă agentul de încălzire al aerului cald care realizează uscarea. Cele mai răspândite sunt uscătoarele de mare productivitate datorită caracteristicilor pe care le au. Acestea sunt : • au o încărcătură de 200-400kg/m2, mai mare de 5-10 ori decât uscătoarele clasice; • lucrează la un tiraj forţat, cu aer sub presiune putând folosi aerul recirculat în anumite faze ale uscării malţului blond sau brun; • pe un grătar are loc integral procesul de uscare, fără întoarcerea stratului de malţ; • încărcarea şi descărcarea uscătorului şi controlul uscării se face mecanizat şi automatizat, cu un consum de energie scăzut în comparaţie cu celelalte tipuri de uscătoare; • uscarea şi conducerea după programul dorit, în funcţie de calitatea materiei prime şi a indicilor de calitate doriţi ai malţului uscat o durată de uscare redusă.; • durată de uscare redusă. Schema tehnologică de uscare Malţul verde rezultat de la germinare în casete, tobe sau grămezi mobile, este adus zilnic la uscare cu ajutorul benzilor transportoare şi a electromotoarelor şi a transportoarelor cu şnec ce repartizează în strat egal malţul verde în două uscătoare identice de mare productivitate. Distribuţia malţului verde pe grătare se face cu ajutorul unor transportoare şi a 68
unor tuburi mobile pe grătare. Grătarele sunt formate din una sau doua părţi, ce basculează trecând malţul uscat intr-un transportor de malţ uscat ce-l trimite apoi în buncărul de malţ uscat. Agentul de uscare, adică aerul exterior singur sau amestecat cu aer recirculat, în raportul dorit, prin intermediul clapetelor de recirculare este aspirat de un ventilator, după care acesta se încălzeşte într-o baterie de încălzire până la temperatura dorită şi refulat în conducta de presiune situată sub grătarul uscătorului. Aerul folosit încărcat cu umiditate se evacuează din uscător, iar o parte se recirculă. Folosind un debit mare de aer, procesul de uscare durează timp de 18-20 de ore în comparaţie cu celelalte uscătoare unde timpul de uscare este cuprins intre 24-36 de ore. La uscătorul de mare productivitate există tipuri unde bateria de încălzire a aerului este baza ventilatorului. Apoi, malţul verde cu radicele trece fierbinte sau după o uşoară răcire cu ajutorul unui transportor şi a unui elevator la o maşină de pregerminare, unde se îndepărtează o parte din radicelă, după care va trece în maşina de germinat, unde se îndepărtează restul radicelei. O dată îndepărtată radicela malţul verde este trecut la polizat şi apoi la lustruit. Radicele curate rezultate de la pregerminare, polizare şi lustruire, cu ajutorul altui elevator este trecut la depozitare. Principiul de funcţionare indiferent de tipul de malţ obţinut este următorul: la malţul blond se urmăreşte îndepărtarea rapidă a apei la temperaturi mai scăzute în vederea opririi dezvoltării embrionului şi activităţii enzimatice pentru a obţine un malţ de culoare deschisă o activitate enzimatică ridicată. La malţul brun se urmăreşte numai eliminarea apei, creând condiţii speciale de temperatură şi umiditate ce favorizează dezvoltarea în continuare a embrionului şi activităţii enzimatice. Se obţin cantităţi mari de zaharuri şi aminoacizi, care la o uscare finală de 100 0C1050C să ducă la formarea unor substanţe de aromă şi culoare. Practic, procesul de uscare a malţului, indiferent de tipul acestuia şi în diferite uscătoare, cuprind: reglarea mediului de creştere a temperaturii şi a malţului, reglarea debitului de aer de uscare şi a acţiuni de uscare prin utilizarea de aer recirculat, amestecarea (întoarcerea) malţului în anumite stadii ale uscării (excepţie face uscătorul de mare productivitate). Uscarea malţului blond în uscătoare de mare productivitate Se caracterizează prin îndepărtarea rapidă a apei, de la partea inferioară sau cea superioară a stratului de malţ. Debitul mare de aer de uscare produce o evaporare intensă a apei de la suprafaţa bobului, cu implicaţii imediate, adică are loc o răcire pronunţată a malţului verde. Deci, preuscarea şi vestejirea poate începe la o temperatură mai ridicată în comparaţie cu uscătoarele clasice sau cele cu grătare. Prin eliminarea rapidă a apei din straturile de uscare inferioare de malţ, după câteva ore de uscare se depăşeşte posibilitatea reacţiilor enzimatice. În straturile superioare aceste reacţii sunt mai intense fiindcă prin condensare apa ce a fost antrenată din straturile inferioare şi datorită temperaturilor mai scăzute, se creează condiţii proceselor fiziologice şi enzimatice. Conform diagramei 1-X, temperatura aerului utilizat rămâne în domeniul de 22 oC30oC din cauza saturării acestuia cu umiditate. Când umiditatea malţului din stratul superior a scăzut sub 19-20% are loc o creştere rapidă a temperaturii aerului utilizat. În faza aceasta, malţul din stratul superior rămâne cu 10-12 ore mai mult în decursul de temperatură şi umiditate în care este posibilă dezvoltarea embrionului şi activitatea enzimatică, faţă de malţul din stratul inferior. În stratul superior al malţului sunt condiţii favorabile reacţiilor enzimatice, având loc şi o solubilizare a proteinelor şi a hemicelulozelor în comparaţie cu malţul din stratul inferior. Cu toate că temperatura finală de uscare se menţine un timp scurt, culoarea malţului din acest strat este mai închisă datorită cantităţilor mai mari de precursori ai melanoidelor, formaţi în acest strat. 69
Cu toate că în cele trei straturi de malţ apar diferenţe de activitate enzimatică, până la finele uscării are loc o uniformizare mai bună a activităţi enzimatice în diferite straturi. Preuscarea sau veştejirea se face la temperaturi constante de 45 oC-50oC sau de 45oC65oC. În elaborarea acestor diagrame s-au urmărit obţinerea unor malţuri de culoare deschise, cu activitate enzimatică ridicată, având o umiditate normală finală şi un timp scurt de uscare din timpul preuscării. Indiferent de temperatura din timpul veştejirii este nevoie ca în momentul în care temperatura aerului sub grătar a ajuns la 60 oC-65oC să o menţinem până realizăm străpungerea grămezii. Se foloseşte o temperatură a aerului cu 20 oC mai scăzută decât temperatura aerului de sub grătar; se poate recunoaşte desprinderea în masă a particulelor de bob. Această fază durează 10-13 ore, iar ventilaţia lucrează la un debit maxim de 4000-5000m3 orz/t malţ/oră, acestea cresc din cauza rezistenţei descrescânde a stratului de malţ. O dată realizată străpungerea vom micşora treptat debitul ventilatorului până la 50% din valoarea iniţială pentru a economisi din energie. Nu se recomandă un debit prea scăzut de aer deoarece se obţin diferenţe mari de temperatură pe înălţimea stratului de malţ, iar la uscarea finală se obţine o umiditate insuficientă doar a stratului superior. Uscarea finală;Vom ridica treptat temperatura aerului de uscare în trepte de la 60 oC, 65oC, 70oC, 75oC până la temperatura finală de uscare de 80 oC-85oC, la care se menţine timp de 4-5ore. Astfel chiar şi malţul din stratul superior ajunge la temperatura de 80oC. Deoarece umiditatea relativă a aerului utilizat scade sub 10% putem folosi şi aer recirculat astfel: în prima oră de uscare finală la 80 oC folosim 25% aer recirculat, în ora următoare 50%, iar în ultimele 2-3 ore 75% aer recirculat, iar debitul ventilatorului creşte treptat până la 80% din valoarea iniţială, ajungându-se la 3500m 3aer/t malţ/oră. Vom obţine un malţ blond de coloare deschisă când nu vom folosi aer recirculat. Ele prezintă o sursă de căldură care ne permite o mai bună egalizare a temperaturii pe înălţimea stratului de malţ. Uscarea malţului brun în uscătoare de mare productivitate Malţul verde bine solubilizat şi care are o umiditate de 46-48% se foloseşte la obţinerea de malţ brun. Vom îndepărta ce se găseşte în exces mai încet pentru ca enzimele să aibă posibilitatea să poată acţiona şi să producă toate transformările necesare. În faza de preuscare sau de veştejire, care durează 6-10 ore, scădem umiditatea malţului până la 20%. Pentru ca reacţiile de degradare enzimatică să aibă loc în bune condiţii, este nevoie ca temperatura din stratul de malţ să fie de 35 oC-40oC. Acest mod de reuscare se numeşte veştejire la cald sau opărire. Se lucrează cu un amestec de aer proaspăt şi cu aer recirculat în proporţie de 1:4, iar temperatura de intrare a aerului sub grătar trebuie să fie de 500C. Este nevoie de un debit de 3000m 3aer/t/oră. După 4 ore de preuscare vom ridica temperatura de intrare a aerului sub grătar la 55 oC, în vederea favorizării acţiunii enzimelor şi pentru a permite ca în stratul de malţ să avem o temperatură de 40oC. La finele preuscării, stratul superior de malţ îşi va păstra umiditatea iniţială, iar umiditatea malţului din stratul inferior va ajunge la 20-25% (media fiind de 35%). Sub acţiunea enzimelor în aceasta fază, au loc transformări ale zaharidelor şi aminoacizilor ce contribuie la uscarea finală şi participă la formarea aromei şi culorii tipice malţului brun. În faza uscării propriu-zise, care durează 6 ore, vom reduce umiditatea malţului de la 35% la 5%. În primele 2 ore se lucrează cu aer proaspăt ce are la intrare sub grătar temperatura de 60oC la debitul maxim al ventilatorului. Astfel, se elimină o cantitate mare de apă, după care, în ventilatoare se foloseşte numai aer recirculat ce are temperatura de 70 oC pentru a realiza umiditatea din grămadă. Chiar şi în straturile inferioare umiditatea va fi favorabilă reacţiilor enzimatice ce vor avea loc la uscarea finală. În următoarele 3 ore, ridicăm temperatura aerului recirculat la 80 oC-95oC. La sfârşitul ciclului, după 3 ore de uscare la aceeaşi parametri, umiditatea relativă a aerului uscat scade cu 10%. 70
Uscarea finală (prăjirea) se face timp de 5 ore la temperatura de 100oC-105oC, când favorizăm formarea substanţelor de culoare şi aroma tipică (melanoidine). Temperatura finală de uscare depinde în primul rând de solubilizarea malţului. Dacă avem un lot de malţ verde bine solubilizat şi tratat care spumează, la preuscare avem şansa de a forma culoarea şi aroma la o temperatură mai scăzută, în comparaţie cu malţul slab solubilizat. Prin menţinerea temperaturii 5-6 ore, la temperatura ridicată de 100oC-105oC vom favoriza transformările produse de aminoacizi, care reacţionează mai lent. Apoi umiditatea malţului scade până la 2%, iar pentru o mai bună egalizare a umidităţii vom mării treptat aerul recirculat de la 20% la 80%, reducându-se corespunzător cantitatea de aer proaspăt, astfel ca debitul ventilatorului să rămână acelaşi. Astfel, stratul superior de malţ ajunge la temperatura de peste 100oC. Durata de uscare este de 18-20 ore. În perioada uscări malţului, are loc încălzire rapidă a acestuia, urmată de o evaporare a apei. Malţul îşi va schimba culoarea, şi se va conferii o aromă nouă, care va fi mai fină, o durată de zahaificare de până la 30 minute şi inactivarea enzimelor are loc în mai mică măsură. Uscarea malţului în uscătoare orizontale cu două sau trei grătare (clasice) Ca principiu, uscarea malţului fie că este blond, fie că este brun, în uscătoare orizontale cu două sau trei grătare este acelaşi ca şi în cazul uscătorului de mare capacitate. Deosebirile ce apar sunt legate de dispunerea grătarelor unul peste celalălt, intrarea mai lentă a aerului şi durata mai îndelungată de uscare. Obţinerea malţului blond în uscătoare orizontale cu două sau trei grătare , în tiraj natural Malţul verde se aşează în straturi pe grătar de 12-16mm, în cazul când tirajul aerului este artificial, grosimea stratului de malţ poate ajunge până la 22-25cm. Se alege astfel ca pe grătarul superior, umiditatea malţului să scadă de la 40-44% la 8-10% după 12ore. La uscătoarele cu două grătare superioare, se deosebesc două faze în etapa de preuscare: • de la o umiditate iniţială de 30% când temperatura aerului la intrare este de 35oC-40oC; • de la o umiditate de 30% la 10% la o temperatură de intrare a aerului de 40oC-50oC ; Pe grătarul inferior malţul este uscat în continuare până la o umiditate de 3,5-4%, la temperatura cunoscută a aerului până la temperatura finală de 80 oC-85oC la care o menţinem 3-4 ore. Dacă malţul pe grătar este încă umed nu vom face omogenizarea stratului fiindcă stratul inferior este uscat şi prin rotiri ajunge în partea de sus şi se umezeşte din nou, diminuând procentul de uscare. Practic întoarcerea malţului pe grătarul superior se face odată sau de două ori înaintea trecerii acestuia pe grătarul inferior. Din acelaşi motiv, amestecarea pe grătarul inferior se face abia după 4-6 ore de la încărcare, după care se combină, iar la uscarea finală se face în mod continuu. Uscarea malţului brun este mai anevoioasă şi costisitoare din cauza timpului îndelungat pe care malţul îl petrece pe grătare la temperaturi ridicate. La uscătoarele orizontale cu două grătare, preuscarea malţului are loc in trei faze, din care primele două se desfăşoară pe grătarul superior, iar cea de a treia pe cel inferior. Prima fază de preuscare va permite reducerea umidităţii malţului verde până la 2025% timp de 12-14 ore folosind o temperatură de 40 oC. În vederea evitării scăderii rapide a umidităţii malţului vom lucra cu un tiraj redus, efectuând şi amestecări la intervale de circa 2 ore. În faza a doua a preuscării, care durează 10 ore, menţinem umiditatea de 20-25% şi închidem tirajul complet a aerului în vederea formării reacţiilor enzimatice de formare a precursorilor melanoidinelor după ce ridicăm temperatura la 55 oC-65oC. Stratul de malţ va fi aşezat pe acest grătar având o grosime de 20-25cm şi se efectuează amestecarea acestuia.
71
În cea de a treia fază a preuscării ce durează 12 ore, ridicăm temperatura aerului la 65 C şi avem posibilitatea reducerii umidităţii de la 20-25% la10%. Astfel procesul de preuscare durează 36 ore, fiind de trei ori mai lung decât la uscarea malţului blond. Apoi, pe grătarul inferior are loc uscarea propriu-zisă, prin reducerea umidităţii la 5% cu ajutorul temperaturii aerului ce creşte de la 65oC la 75oC. În această fază avem grijă să evităm formarea de malţ sticlos. După 6-8 ore, ridicăm temperatura malţului de la 80 oC la 105oC treptat, unde se menţine timp de 4-5 ore. Pentru egalizarea temperaturii şi umidităţii este indicat amestecarea malţului de două ori/oră. În final malţul brun va avea o umiditate de 1,5-3%, iar durata uscării va fi 2•24=48 ore. Controlul uscării malţului Vom urmării cu grijă respectarea diagramei de uscare impusă, controlându-se temperatura aerului de uscare de sub grătar, temperatura şi umiditatea malţului, debitul şi presiunea aerului, etc. Uscătoarele da malţ de mare productivitate au în componenţă aparate care înregistrează automat temperatura aerului sub grătar, umiditatea relativă a aerului folosit, etc. iar schimbarea diagramei se poate realiza de la tabelul de comanda. Avem posibilitatea ca la o anumită umiditate a aerului să modificăm poziţia clapetelor de aer şi astfel să aflăm debitul de aer şi proporţia de aer recirculat. Temperatura malţului în timpul uscării o putem face fie prin conducte fie cu aceeaşi senzori care sunt montaţi pe grătar şi indică caracteristicile acestuia în fiecare moment. Afişajul lor este redat la tabelul de comanda. Se pot măsura temperaturile pe înălţimea stratului de malţ. La uscătoarele cu mai multe grătare, pe acestea sunt amplasate mai multe termometre ce ne indica temperaturile din masa de malţ. Ele sunt amplasate la un centimetru deasupra grătarului. Umiditatea este raportata la umiditatea relativa a aerului folosit in procesul de uscare. Atunci când valorile acestuia indica 95-100% umiditatea malţului se situează deasupra punctului higroscopic (19-20% umiditate). Practic acest punct se poate recepta prin uşurinţa ruperii radicelelor. Toate se înregistrează automat pe diagrame. Obţinerea malţurilor speciale Malţurile speciale sunt acelea care se folosesc într-un anumit raport la brasaj pentru a îmbunătăţii culoarea, gustul şi aroma, plinătatea, spumarea şi aciditatea berii. Acestea sunt următoarele: Malţul caramel se foloseşte in proporţie de 3-5% sau 10% pentru a accentua plinătatea si aroma de malţ a berii brune. El se fabrica din malţ verde sau din malţ uscat, bine solubilizat ce se înmoaie în prealabil în apă până la 40-44% umiditate, după care se încălzeşte lent în prăjitoare rotative timp de 4 ore sub amestecare continua. În primele două ore ridicăm temperatura până la 68oC-70oC şi o menţinem timp de 3040 minute pentru zaharificare. Se încălzeşte apoi până la 160 oC-180oC şi se menţine o oră-oră jumătate în funcţie de gradul de caramelizare dorit. În etapa de 68 oC-70oC, are loc formarea unor cantităţi mari de substanţe azotoase solubile ce măresc aciditatea malţului, iar la 160 oC-180oC se formează substanţe caramel tipice, are loc inactivarea enzimelor şi denaturarea proteinelor. Astfel, malţul caramel va conţine o serie de reductaze, va avea un aspect lucios şi o aromă plăcută. Culoarea lui va avea nuanţe diferite în funcţie de intensitatea prăjirii: pentru malţul caramel de culoare deschisa intre 50-70 unităţi EBC de culoare; pentru malţul caramel de culoare închisă între 100-120 unităţi EBC de culoare. Conţinutul in extract variază intre 70-77%. Pierderile înregistrate la obţinerea acestui tip de malţ sunt cuprinse intre 4-6%. o
72
Malţul de culoare (torifiat) se foloseşte în proporţia de 1-4% la brasaj în vederea intensificării culorii brune dacă dacă s-a folosit un malţ brun ce ce ne permite atingerea atingerea culorii dorite. Acest malţ se prepară din malţ verde sau din malţ uscat reînmuiat ce-l încălzim ş cu atenţie în prăjitoare rotative, sub amestecare amestecare continuă, până la 200-220ºC 200-220ºC unde masa de malţ se menţine timp de 30 minute. Se face o pauză la temperatura de 68-70ºC timp de o jumătate de ora pentru a permite zaharificarea. Apoi prăjitoarele se rotesc cu o turaţie de 15-20 rotaţii/min şi creşte temperatura de la 100 la 200ºC într-un interval de 40 minute. În timpul încălzirii are loc o formare intensa de melanoidine, umiditatea scade la 1-2 %, amidonul va fi depolimerizat şi proteinele se denaturează fiind descompuse în substanţe cu masa moleculara mai mica. La finele procesului se formează produse tipice de culoare, cu gust amar. Pentru a îndepărta substanţele amare şi cele cu aromă neplăcuta, ce sunt volatile, se face o stropire stropire cu apă spre sfârşitul sfârşitul prăjirii prăjirii sau efectuăm efectuăm o prăjire prăjire sub vid. În timpul timpul prăjirii prăjirii enzimele sunt complet complet distruse, malţul malţul capătă o culoare culoare brun închisă, neuniformă neuniformă şi rămâne făinos, făinos, iar tegumentul tegumentul devine devine lucios. lucios. Puterea Puterea de colorare este de 1300-1600 1300-1600 unităţi unităţi EDC de culoare, conţinutul în extract este de 60-65%. Pierderile prin prăjire sunt situate între 10-12%. Malţul melanoidinic, se evidenţiază printr-un conţinut ridicat de melanoidine. Se foloseşte de regulă orz bogat în proteină, care se înmoaie până la o umiditate de 49-50% şi germinează la temperaturi ridicate de18-22ºC timp de 5 zile. Se urmăreşte transformarea amidonului şi a proteinelor proteinelor şi formarea unor mari mari cantităţi de precursori ai melanoidinelor. melanoidinelor. După germinare, malţul verde se lasă în grămezi timp de 24h perioadă în care temperatura ajunge la 50ºC favorizându-se procesele enzimatice şi formarea de acizi şi esteri. Vom efectua o uscare atentă în uscătoare obişnuite sau în prăjitoare sferice până la temperatura de 100110ºC. Identic se prepara şi malţul opărit şi cel de pH. Malţul acid este adăugat la brasaj în proporţie de 3-5% faţă de măciniş. pH-ul este micşor micşorat at în scopul scopul îmbun îmbunătă ătăţiri ţiriii activ activită ităţii ţii enzime enzimelor lor.. Efectu Efectull de acidu acidulare lare se dator datoreşt eştee acidului lactic, ce se acumulează prin înmuierea malţului la temperaturi ridicate de 45-48ºC timp de 24h, fiindcă în acest interval se dezvoltă bacteriile lactice pe suprafaţa bobului. După acidulare putem să păstram pentru o nouă însămânţare bacterii lactice. Restul de malţ se usucă la temperaturi de 110-130ºC, pentru a inactiva bacteriile lactice. Malţul acid conţine 2-4% acid lactic, iar extractul sau cel apos are un pH de 3,8. Malţul „ascuţit” se foloseşte uneori în proporţie de 10-15% faţă de măciniş pentru compensarea compensarea unui malţ suprasolubilizat, sau pentru a corecta spumarea. Se obţine prin uscarea unui malţ verde în prima fază de germinare sau la finele înmuierii, după ce a apărut colţul. El este de fapt un nalt cu o solubilizare mai redusă. Malţul din grâu se foloseşte la obţinerea berii cu spumare intensă. Acesta se obţine prin amestecarea amestecarea malţului de orz cu cel de grâu în raport de la 1:1 la 1:3. Se respectă tehnologia de obţinere a malţului blond cu mici modificări în faza de înmuiere, în muiere, la germinare şi uscare. Se ştie că grâul absoarbe rapid apa la înmuiere şi deci, durata de înmuiere se scurtează cu 30%. La un grad de de înmuiere de 44-45% obţinem obţinem după 5-6 zile de germinare germinare un malţ bine solubilizat. Germinarea se face la temperaturi mai scăzute şi într-un strat mai subţire pentru a preîntâmpina tendinţa de încingere. Se face o amestecare cu grija pentru a nu rupe colţul ce apare în cea de a treia zi de germinare şi se dezvolta în afara bobului. Uscarea malţului verde se face la preuscare cu ajutorul aerului la o temperatura de 3540ºC, având grijă ca în momentul „străpungerii” grămezii temperatura aerului sub grătar să fie cuprinsă între 55 şi 60ºC. Uscarea finală se face la o temperatură scăzuta de 72-75ºC timp de 3- 4h în vederea evitării închiderii la culoare. Acest tip de malţ se caracterizează printr-un conţinut de extract ridicat de 83-87%, o culoare cuprinsă între 3,3-5,5 unităţi EDC şi un conţinut mai ridicat în N macromolecular (N coagulabil şi N ce se precipită în prezenţă de MgSO 4).
73
Tratamentul malţului după uscare Malţul proaspăt uscat este supus la o serie de operaţii: răcirea, curăţirea de radicele, polizare şi depozitarea lui. Operaţia de polizare a malţului se execută de regulă înaintea introducerii malţului la moară în funcţie de fierbere. Răcirea malţului Malţul fierbinte rezultat după uscare, va fi adus la o temperatură de 20 oC pentru a se evita inactivarea în continuare a enzimelor şi închiderea la culoare a acestuia. Prin inactivarea enzimelor şi închiderea la culoare se pot înrăutăţi gustul şi culoarea berii obţinute. Uscătoarele de mare productivitate pot răcii malţul cu ajutorul unui curent de aer neîcălzit timp de 30 minute prin stratul de malţ uscat de pe grătar la finele uscării. Metoda nu se mai poate aplica deoarece radicelele sunt higroscopice şi se rup mai greu în cursul următoarei operaţii. Uscătoarele orizontale clasice cu mai multe grătare şi cele verticale nu au posibilitatea răcirii malţului. În uscătoarele de mică capacitate, malţul uscat se răceşte de la sine în timpul operaţiei de curăţire a radicelelor şi de polizare. La uscătoarele în care nu reuşim să facem uscarea, malţul este trecut în celule speciale pentru răcire care sunt prevăzute cu posibilitatea de aerare. Curăţirea de radicele (degerminarea) Este o operaţie importantă deoarece radicelele au un gust amar şi sunt higroscopice favorizând absorbţia apei la depozitarea malţului. Se realizează imediat după uscare când radicelele se rup uşor. În uscătoarele clasice cu mai multe grătare, datorită întoarcerii stratului de malţ si a căderii acestuia pe grătar se îndepărtează deja o parte din radicele. La uscătoarele de malţ de mare productivitate, unde nu se efectuează întoarcerea grămezii de malţ, căderea radicelei din timpul uscării este neînsemnată (3%). După uscare, malţul este preluat de un melc transportor elicoidal ce au jgheabul perforat ce permite trecerea radicelelor, ruperea acestora şi colectarea in buncăre speciale de radicele care sunt dispersate pe toată lungimea transportorului. Radicelele rezultate din operaţiile de mai sus, sunt curăţate, fără pleavă, formând : „colţi” de malţ de calitatea I-a. Restul de radicele se îndepărtează în maşini de curăţat radicele unde rezultă radicele cu plavă. Acestea împreună cu deşeurile de la polizare formează „colţii” de malţ de calitatea a II-a. Radicelele separate trebuie să aibă o culoare galbena-brun roşcată, aspect uniform şi miros caracteristic, fără miros de mucegai, acid sau rânced. Datorită procentului ridicat de proteine din radicele, acesta este un furaj preţios. Se depozitează în spaţii uscate, evitându-se contactul contactul cu alte produse ce ar putea să îi imprime mirosuri străine. Maşinile de curăţat radicele sunt prevăzute cu un ventilator ce aspiră praful rezultat, uneori uneori poate să aspire şi radicele. radicele. Aceste maşini maşini pot realiza realiza şi o răcire a malţului malţului uscat fierbinte. Rezultă, în general, 3.5-5.5% radicele din cantitatea totală e malţ uscat. Polizarea malţului După Du pă elimin eliminare areaa radice radicelel lelor, or, ma malţul lţul uscat uscat mai conţin conţinee o serie serie de impur impurită ităţi ţi ca: particule de praf, resturi de radicele, pleava, etc. toate se îndepărtează în urma operaţiei de polimerizare a malţului. După această operaţie malţul capătă un aspect lucios, plăcut şi un miros mai pur. Polizarea malţului se face după curăţirea radicelelor, fie înainte de comercializare, fie înainte de măcinare. În maşina de polizat malţul trece prin spaţiul dintr-un perete ondulat şi un tambur tambur-pe -perie rie rotati rotativv care care realiz realizeaz eazăă freca frecarea rea boabel boabelor or între între ele şi de perete peretele le ond ondula ulat.t. Deşeurile obţinute de la polizare sunt aspirate cu un ventilator şi sunt trimise la o maşină de separat grişuri. Se obţin 0,5-1,5% deşeuri care se amestecă cu radicelele evacuate de la maşina de curăţat radicele şi se comercializează sub formă de colţ de malţ de calitatea a II- a. Depozitarea malţului Următoarea fază este depozitarea malţului în vederea maturării acestuia. Dacă folosim un malţ uscat proaspăt vom obţine randament scăzut la filtrare, dificultăţi la filtrarea plămezii 74
şi la fermentare, vom avea probleme la limpezire, iar gustul şi spumarea berii va fi mai redusă. Toate acestea din cauza enzimelor malţului proaspăt uscat care nu au depăşit şocul termic pe care l-au suferit la uscare. Depozitarea malţului va permite ca acesta să absoarbă lent apa în bob, coloizii să-şi recapete apa necesară de hidratare şi că activitatea enzimatică să crească uşor. Datorită absorbţiei apei în înveliş şi endospermului din bob, acesta îşi va pierde rigiditatea fapt ce permite o măcinare mai uşoară a malţului. Prin creşterea umidităţii în bob se declanşează un fenomen lent de respiraţie, formându-se dioxid de carbon şi vapori de apă. Din cauza acestui proces, malţurile insuficient solubilizate îşi pot îmbunătăţi randamentul în extract şi în alţi indici ai calităţii. Pentru malţurile cu umiditate normală nu se recomandă ca umiditatea să depăşească 5%, deoarece se intensifică reacţiile enzimatice. Prin acţiunea enzimelor la o depozitare mai îndelungată a malţului are loc reducerea solubilizării malţului cu efecte negative asupra plinătăţii şi spumării berii. De aceea se iau măsuri de economisire a energiei la uscare prin reduc reducere ereaa durate durateii sau micşor micşorare areaa temper temperatu aturii rii care care concur concurăă la obţine obţinerea rea de ma malţu lţuri ri cu umiditate ridicată. Toate acestea influenţează negativ depozitarea şi prelucrarea ulterioară a malţului în secţia de fierbere. Dacă prelucrarea malţului insuficient uscat obţinem musturi cu un conţinut mai scăzut în azot solubil, azot coagulabil, azot α-amini si β-glucani, dar are loc o uşoară creştere a pHlui, a polifenolilor. Acesta bere va avea un gust neplăcut din cauza unor cantităţi mari de sulfură de dimetil care se formează. Acest lucru se întâmpla şi cu un malţ brun insuficient uscat. La toate se adaugă şi o diminuare a aromei specifice acestor malţuri. De aceea, la depozitare, indiferent de tipul de malţ, vom avea grija evitarea absorbţiei prea mari de apa prin limitarea suprafeţei de contact contact a malţului cu aerul. Depozitarea malţului pentru o maturare normala este minim de patru săptămâni. Dacă depozităm un malţ rece şi uscat în siloz, acesta se păstrează doi ani fără modificări calitative importante. Malţurile care absorb în cursul depozitarii cantităţi mari de apă de până la 10% se recomanda a fi reuscate înainte de măcinare în vederea obţinerii unei granulaţii normale la măcinare. Temperatura de depozitare trebuie să fie de 15 oC-20oC se vor depozita în funcţie de provenienţă, culoare, culoare, solubilizare, etc. astfel astfel avem posibilitatea cupajării cupajării acestora în funcţie de necesităţi. Capacitatea silozului de malţ trebuie să ne asigure necesarul pentru 75 zile de fierbere. Pierderile la malţificare Aceste modificări sunt importante pentru dimensionarea utilajelor tehnologice şi a spaţiilor de depozitare a malţului. Modificările care au loc la malţificare servesc la calculul randamentului în malţ şi la pierderile de la malţificare. Ele pot fi de doua feluri :pierderile la malţificare raportate la orz, ele reprezintă diferenţa dintre cantitatea de orz introdusă la înmuiere şi cantitatea de malţ uscat ce a rezultat, ele sunt 16-25 %. Pierderi la malţificare raportate la substanţă uscată a orzului reprezintă diferenţa între cantitatea de substanţă a orzului şi cea a malţului rezultat, exprimată procentual. Pierderile acestea sunt de 5-12%. Aceste pierderi se împart astfel: • pierderi la înmuiere 0,5-1,5% 0,5-1,5% • pierderi la germinare 7-9,5% 7-9,5% • prin respiraţie 4-6 % • prin formarea radicelelor radicelelor 3-3,5% • pierderi prin respiraţie la uscare uscare 0,5-1%. 75
Aceste pierderi de la înmuiere care variază între 0,5-1,5% se datoresc dizolvării unor substanţe organice şi anorganice din tegumentul bobului de orz, proces ce este favorizat de folosirea alcaliilor la înmuiere şi a unor procedee de înmuiere cu o durata mai mare de timp. Pierderile la germinare se datoresc pierderilor prin şi datorită formării radicelelor şi depind de: umiditatea malţului din timpul germinării, cu cât aceasta este mai mare, respiraţia este mai intensă formându-se o cantitate mai mare de radicele; • temperatura grămezii; sunt direct proporţionale pierderile cu creşterea temperaturii ; • compoziţia aerului de germinare: cu cât se acumulează mai mult dioxid de carbon cu atât scade intensitatea respiraţiei si formarea radicelelor; • durata germinării: prin creşterea duratei de germinare şi mărirea solubilizării vom avea pierderi mai mari. Metodele folosite pentru evitarea pierderilor la germinare amintim : • folosirea pauzei de dioxid de carbon, astfel se reduc pierderile cu 12,5% obţinând malţuri cu o solubilizare avansată şi o activitate enzimatica redusă ; • folosirea reînmuierii sau înmuierea multiplă reduce pierderile la germinare cu 5-6% prin limitarea respiraţiei şi a formarii radicelelor; • germinarea la temperaturi descrescând de la 17-12ºC, se reduc pierderile cu 1-1,5% fără diminuarea calitativă a malţului; • reducerea duratei de germinare când se reduc pierderile cu 2-5% • folosirea inhibitorilor de germinare (bromat de potasiu 100-200 mg/kg orz), reducem pierderile cu 2%. Malţ deficitar în α -amilază, deficienţă care se poate constata analitic prin una din următoarele metode: • determinarea duratei de zaharificare (normal < 15 min); • determinarea filtrabilităţii palierului 80°C de la brasaj (analiza HartongPiratski); • determinarea gradului de fermentare a mustului de laborator (minimum 80%); • determinarea conţinutului de α-amilază după metoda EBC. Prelucrarea malţului cu deficienţă în α-amilază va avea următoarele consecinţe: • obţinerea de plămezi nezaharificate; • filtrabilitate redusă a mustului şi berii; • flocularea prematură a drojdiei la fermentare; • obţinerea de bere cu grad de fermentare redus; • apariţia de urme de nezaharificate în must şi bere. Deficienţele menţionate se pot corecta folosind enzime exogene în diferite etape tehnologice: plămădire, în mustul cu hamei înainte de fierbere; în linul de fermentare. Deficitul de α-amilază în malţ poate fi corectat după cum urmează: • adaos de Fungamyl 800L în proporţie de 1-2kg/t măciniş la plămădire; • adaos de Termamyl 120 L în proporţie de 2g/hl must; • adaos de Fungamyl 800 L în proporţie de 0,5-3 g/hl must în linul de fermentare (doza de 0,5 g/hl se utilizează atunci când temperatura de fermentare este de 47°C, doza de 3g/hl se foloseşte când se doreşte un grad de fermentare mai ridicat); • adaos de Nervanase BT-2 în proporţie de 1,5l/tonă malţ pentru Nervanase BT2 (180). Malţ incomplet citolizat . Această deficienţă a malţului se poate constata prin următoarele determinări: diferenţa între măcinişul fin şi grosier (dur), care în mod normal 76
trebuie să fie 1,8%; vâscozitatea mustului de laborator care în mod normal trebuie să fie 1,51,65 mPa·sec.
Fig. 2 Hidroliza pentozanilor şi β-glucanilor Folosirea malţului incomplet citolizat ar conduce la randament în extract mai scăzut, o filtrabilitate mai scăzută a mustului şi berii. Se recomandă în acest caz folosirea următoarelor preparate enzimatice exogene: Cereflo 200L în proporţie de 0,5-1 kg/tonă malţ sau Ultraflo L în proporţie de 0,2 kg/tonă malţ. Deoarece Ultraflo L are numai activitate β-glucanazică, în principal, şi celulazică, pentozanazică, arabinazică, în secundar, şi nu are activitate α-amilazică, cele două enzime se utilizează împreună la plămădire, în următoarele proporţii: Cereflo 200L 0,4-0,8 kg/tonă malţ iar Ultraflo L 0,1-0,2 kg/tonă malţ. Se mai recomandă şi adaosul de Fynizym în proporţie de 1g/hl must; la fermentarea primară se pot folosi şi combinaţiile Ceremix 2XL+Cereflo 200 L; Ceremix 2XL + Ultraflo L sau Ceremix 6XMG, al cărui dozaj se face în funcţie de diferenţa între randamentul în măciniş fin şi grosier (dur) aşa cum se arată în tabelul 1. Tabelul 1 Corelaţia dintre diferenţa de măciniş în % şi adaosul de Ceremix 6XMG Diferenţa de randament de măciniş % 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Ceremix 6XMG g/tonă malţ 50 100 150 200 250 Se poate utiliza şi β-Glucanase 200 L în proporţie de 250-500 ml/tonă malţ. Malţ insuficient solubilizat proteolitic. În general un malţ bine solubilizat este caracterizat prin următoarele: • azot solubil total pentru o bere blondă 550-750 mg/100 g s.u.; • azot aminic liber, minimum 150 mg/100 g s.u. Determinările se fac pe mustul de laborator. Dacă valorile menţionate nu sunt realizate, malţul este insuficient solubilizat şi va avea următoarele consecinţe: încetinirea procesului de fermentaţie şi respectiv oprirea procesului de fermentare la diferite grade de fermentare (aceste deficienţe sunt datorate în principal conţinutului mai scăzut de aminoacizi liberi). 77
