Fermentare clasica - Bere blonda

Fermentare clasica - Bere blonda

Justificarea necesitatii si oportunitatii realizarii productiei proiectate.

Berea este o bautura foarte raspandita, slab alcoolizata, nedistilata, spumanta, obtinuta prin fermentarea alcoolica a mustului de malt cu hamei: valoarea sa nutritiva este de aproximativ 450 kcal/litru. Compozitia si caracteristicile nutritive ale berii au facut ca aceasta sa mai poata fi denumita si "painea lichida". Cu toate acestea, pentru a avea efecte benefice asupra organismului, consumul de bere trebuie limitat pentru ca alcoolul, depasind o anumita concentratie, tractul digestiv nu mai poate fi considerat element nutritiv, neservind la formarea de tesuturi noi. Deci, consumul de alcool este mare, organismul nu-l mai poate metaboliza normal, fiind consumat pe alta cale neenergetica, consumatoare de energie.

Se acumuleaza corpi atomici care intoxica organismul actionand mai ales asupra celulelor hepatice si a celor nervoase.

Berea are totusi, la un consum de pana la 1,5 litri pe zi un efect benefic asupra organismului. Consumata impreuna cu alte alimente are un efect stimulativ in secretia de insulina si in alte secretii ale tubului digestiv. Berea consumata moderat are un efect pozitiv asupra potentialului de oxido-reducere din organism, asupra anumitor componente ce intervin in metabolismul sistemului nervos central. Are un efect euforizant datorita alcoolilor si compusilor din hamei. Are de asemenea un efect pozitiv si in reechilibrarea salina a organismului, fiind bogata in oligoelemente, acopera pierderile de oligoelemente prin transpiratie. De asemenea, favorizeaza functionarea ficatului si impiedica aglomerarea depunerilor de grasime in celulele ficatului. Berea se considera un aliment prin compozitia sa. Are un continut ridicat de vitamine (mai ales cele hidrosolubile), cum ar fi vitaminele B, C, acidul nicolinic. Necesarul de vitamina B ar putea fi asigurat prin consumul zilnic de 2,5 litri de bere.

Componentii complexului din vitamina B impreuna cu fosfatii care sunt usor asimilabili de organism, maresc capacitatea de suportare a alcoolului inglobat.

Componentii esentiali ai berii sunt:

1. hidratii de carbon, usor asimilabili;
2. cantitati reduse de aminoacizi;
3. cantitati mari de peptide, micromoleculare care se resorb usor.

Ansamblul componentilor si in special prezenta H₂CO₃ confera berii un efect racoritor si de stimulare a digestiei. Deci, avand un continut redus de alcool si un extract de indici de asimilare ridicat, berea are o valoare biologica destul de mare.

Din experimentele pe oameni s-a stabilit ca la un consum de 1,5 litri bere cu 2,5% alcool in timp de 2 ore, la o greutate corporala de 70 - 75 kg ,nu s-a mai gasit decat 1,3% alcool in sange.

2. Date asupra tehnologiilor similare din tara si din strainatate pentru realizarea productiei proiectate. Chimismul proiectelor tehnologice.

In ceea ce priveste procesul de obtinere a berii, succesiunea de operatii este similara in aproape toate tehnologiile destinate obtinerii diferitelor sortimente de bere. Diferentele care apar se refera atat la utilajele cu care se realizeaza aceste operatii cat si la aplicarea noilor descoperiri stiintifice in industria berii. Aceste descoperiri pot fi din diferite domenii, de la fizica, chimie sau chimie-fizica pana la biochimie si microbiologie. Aplicarea acestor noi cunostiinte cat si folosirea unor utilaje moderne, de cele mai multe ori automatizate, duc la obtinerea unor beri de o calitate net superioara celorlalte beri. Daca acum 100 de ani pentru limpezirea si racirea mustului stateau la dispozitie numai tava si racitorul deschis, astazi se foloseste o gama larga de sisteme inchise de tratare a mustului care asigura o racire rapida a acestuia, o indepartare avansata a trubului, cat si evitarea infectiilor cu microorganisme.

Renuntarea la vechiile instalatii s-a facut atat din considerente igienice cat si din considerente economice. Astazi, pentru separarea trubului la cald se foloseste Rotapoolul, cazanul de sedimentare sau separatorul centrifugal. Avantajul folosirii acestor metode de separare a trubului la cald este ca prin mijloacele respective nu exista pericolul infectarii mustului, separarea facandu-se in conditii de siguranta.

In cazul folosirii cazanului de sedimentare se poate limpezii o cantitate insemnata de must, dar, desi acesta este prevazut cu placi orizontale pentru usurarea sedimentarii trubului, timpul de limpezire este destul de mare. Cazanul de sedimentare este un vas de forma cilindrica cu un capac de forma tronconica prevazut cu manta si serpentina de racire. Alimetarea se face pe la partea superioara, acesta fiind recirculat intr-o conducta cu plutitor si racita pana la temperatura de insamantare cu drojdie. Dupa racire mustul ramane in repaus in cazan timp de 2-3 ore si apoi este evacuat prin conducta cu plutitor. Prin racirea automata a sistemului de placi se scurge de pe ele trubul dupa care placile sunt spalate si aduse din nou in pozitie orizontala.

La folosirea separatorului centrifugal, limpezirea trubului la cald este mult mai rapida. Se pot utiliza atat centrifuge cu camere cat si cu talere cu functionare discontinua sau continua, evacuarea trubului facandu-se manual sau automat (la cele cu functionare continua). Folosirea centrifugelor pentru separarea trubului la cald prezinta pe langa avantajul unui timp scurt de separare si o manopera redusa, pericol scazut de infectie si de reducere a spatiului de amplasare. Dezavantajul este ca necesita un consum apreciabil de energie. Si in cazul racirii mustului, metodele vechi au fost inlocuite cu unele noi si mai eficiente. Aceasta operatie se realiza in trecut in tavi de racire sau mai recent in racitoare multitubulare inchise sau deschise. In aceste racitoare mustul circula fie sub forma de pelicula pe suprafata exterioara a tevilor prin care circula apa de racire, fie prin tevi cand apa de racire se prelinge pe suprafata acestora. Aceste racitoare prezinta mai multe dezavantaje:

- pericol de infectie (la cele deschise);

- curatirea este greoaie;

- realizarea unui coeficient de transfer de caldura mai redus decat in cazul racitoarelor cu placi.

Din aceste motive racitoarele multitubulare sunt astazi foarte putin utilizate. Pentru separarea trubului la rece se folosesc diferite utilaje:

- tanc de flotatie;

- lin de insamantare;

- lin de sedimentare.

2.1 Procedeul GAENG

Urmareste fermentarea si maturarea rapida a berii prin trecerea succesiva prin mai multe tancuri, majoritatea fiind recipiente cilindro-conice verticale cu mantale de racire. Procedeul a fost aplicat pe scara industriala la o fabrica din SUA unde se prelucreaza malt cu adaos de 25% faina de porumb. Cantitatea de must obtinuta de la o fierbere este de circa 610 hl si dupa separarea trubului si racire la temperatura de +7^o C se introduce intr-un lin de angajare. In prealabil se face o aerare in conducta de alimentare. In linul de angajare are loc o insamantare partiala cu 1/3 din cantitatea de drojdie necesara unei sarje de fermentare. Aerarea se efectueaza astfel incat continutul de oxigen sa ajunga la 7-8 mg/litru must.

Din linul de angajare mustul se pompeaza in decurs de 2,45 h intr-un tanc cilindro-conic de fermentare de 2500 hl. Aceasta primeste succesiv de 4 sarje de la fierbere, in conditiile duratei totale de umplere de maxim 12 h. Cu aceasta ocazie se dozeaza in conducta de alimentare si restul de drojdie, ajungandu-se la o doza totala de 0,6l/hl suspensie groasa. Fermentarea primara dureaza 3-4 zile, temperatura crescand treptat pana la 16^o C. Pentru prevenirea incalzirii excesive, in afara de racirea recipientului se procedeaza si la o usoara suprapresiune, care nu depaseste un bar. In momentul realizarii unui grad de fermentare de circa 60% se procedeaza la o maturare la cald, respectiv la 16^o C timp de 3 zile, dupa care berea este pompata intr-un recipient cilindro-conic vertical de capacitate mai mica, in care este racita pana la +10^o C timp de 1,5 zile. Urmeaza racirea la -1^o C cu un schimbator de caldura cu placi si dupa impregnarea cu CO₂ si introducerea intr-un al doilea tanc cilindro-conic vertical de mare capacitate, incepe maturarea la rece. Impregnarea se efectueaza fara suprapresiune, realizandu-se o "spalare" a oxigenului dizolvat. Suprapresiunea este identica la impregnare cu cea din recipientul precedent, respectiv de maxim 1 bar. Dupa terminarea fermentarii primare si a conditionarii la cald, drojdia s-a inmultit pana la un continut maxim de 64.10⁶ celule/ml. In asemenea conditiuni produsele secundare volatile de fermentare se evapora in cea mai mare parte, intr-un regim de fermentare, maturare de 15 zile, din care 6 zile conditionare la rece, continuat de inca 3 zile de filtrare la rece.

Durata de fermentare primara este considerata 3 zile, inclusiv cea de angajare, fara a exista o delimitare precisa fata de faza de maturare la cald. In consecinta, durata totala de fermentare primara si conditionare la cald este de maxim 8,5 zile, dupa care urmeaza conditionarea la rece. Dupa impregnarea cu CO₂, pH-ul este de 4,5, iar valoarea ITT este de 395 sec. Dupa ajungerea la un grad de fermentare de cca 65%, atat temperatura cat si cantitatea de drojdie prezenta nu mai influenteaza metabolismul substantelor volatile ale drojdiei, continutul de alcooli superiori si esteri reducandu-se treptat.

Pentru anumite sorturi de bere temperatura maxima de fermentare ajunge la 18^o C fara ca suprapresiunea sa depaseasca 1 bar. Procedeul permite si recuperarea drojdiei dezvoltate in urma fermentarii. Sub aspect cantitativ succesul este conditionat de mentinerea conditionarii la cald timp de cca 3 zile, timp in care se reduce corespunzator continutul de diacetil si a racirii apoi la 10^o C. Continutul de sulfura de dimetil la sfarsitul perioadei de mentinere la cald nu are voie sa depaseasca 0,04 mg/l. In ipoteza mentinerii unui ciclu de 12 zile prelungit cu alte 3 zile pentru filtrare se obtine o bere cu insusiri senzoriale similare cu cea rezlutata intr-o luna cu procedee clasice.

2.2 Procedeul WELLHOENER

Este un procedeu de fermentare sub presiune elaborata de profesorul Wellhoener. Desi preconizat inca din 1954, acesta s-a putut afirma abia dupa 1964, raspandindu-se repede in multe tari din Europa.

Se pleaca de la un must de bere obtinut conform tehnologiei clasice, care trebuie limpezit foarte bine, recomandandu-se eliminarea avansata a trubului la rece.

In 1965 s-a tinut o consfatuire internationala in legatura cu noul procedeu iar in 1975 consfatuirea a fost repetata, indicandu-se urmatoarele avantaje ale noului procedeu:

reducerea spatiului de fermentare primara si secundara la 30% fata de cel necesar conform tehnologiei clasice;

micsorarea pierderilor la fermentare cu 2-4%;

reducerea consumului de hamei cu 10-20%;

reducerea consumurilor de energie electrica la fermentare si racire cu 10-15%;

imbunatatirea stabilitatii biologice;

posibilitatea recuperarii intregii cantitati de CO₂ ce rezulta prin procesul de fermentare;

imbunatatirea calitatii si a insusirilor de spumare a berii;

reducerea fortei de munca;

posibilitatea curatirii automate a tancurilor.

Dupa o durata de prefermentare si fermentare de 4 zile, continutul de diacetone vicinle este de 0,12 mg/l, fata de 0,39 mg/l, obtinute dupa 8 zile de fermentare primara conform tehnologiei clasice.

2.3 Procedeul aplicat la fabrica POSSNECK

In 1972 s-a introdus la fabrica din Possnek (R.D.G) un procedeu de fermentare sub presiune, care se aseamana cu cel descris mai inainte. Se procedeaza la eliminarea trubului rece prin filtararea aluvionara si insamantarea mustului cu culturi de drojdii selectionate la doze de 1l/hl. Dupa o prefermentare de 1 zi, pana la aparitia crestelor, se introduce jumatate din mustul prefermentat in tancul destinat fermentarii sub presiune. La aceasta se adauga must proaspat de drojdie, ultima fiind administrata la doze de 0,25l/hl. Fermentarea are loc sub presiune in tancuri de 600 hl, la temperatura de 10^o C. Tancurile sunt prevazute cu supape de siguranta care elimina CO₂ la trecerea presiunii de 0,8 bari. Din cauza temperaturii si presiunii mai reduse decat la procedeul Wellhoener durata de fermentare primara este de 6 zile. Nu sunt necesare masuri suplimentare de fermentare a susei de drojdie si prevenirea infectiilor printr-o curatire si sterilizare dupa fiecare sarja. La sfarsitul maturarii se procedeaza la o scadere brusca a suprapresiunii pana la 0,3 bari, ceea ce provoaca o spalare cu dioxid de carbon si o eliminare suplimentara a compusilor volatili ce rezulta in urma fermentarii.

2.4 Procedeul de fermentare primara sub presiune din Romania

Fermentarea primara sub presiune a fost experimentata pe scara semiindustriala la fabrica de bere Rahova din Bucuresti si transpusa pe scara industriala la fabrica de bere din Sibiu. Apoi, a fost generalizata la aproape toate fabricile noi din tara.

In ceea ce priveste procesele de plamadire, zaharificare, filtrare si fierbere, nu se pun conditiuni deosebite. Se cere ca mustul sa fie zaharificat perfect la temperatura de 65-70^o C iar pH-ul sa fie 5,2-5,5. Dupa fierbere urmeaza separarea uzuala a trubului fierbinte cu ajutorul cicloanelor de tipul Rotapool. Urmeaza racirea rapida de la 70-80^o C la 9^o C cu schimbatoare de caldura cu placi.

O cantitate de cca 30% din mustul rezultat este folosita pentru formarea cuibului de drojdie in linurile de insamantare, iar restul de must se raceste numai pana la 11^o C, in vederea introducerii directe in tancurile de fermentare.

Intreaga cantitate de must, indiferent daca este folosita pentru cuibul de drojdie sau direct pentru fermentatia primara este supusa in prealabil limpezirii prin filtrare aluvionara si a unei aerisiri corespunzatoare care sa asigure oxigenul necesar.

Pentru prefermentare, respectiv formarea cuibului de drojdie se folosesc linurile uzuale de beton inchise sau deschise, prevazute cu serpentine de racire. Doza de drojdie este de 0,5-0,8 l/hl. In decursul prefermentarii care dureaza cca 2 zile, temperatura mustului creste treptat, ajungand la 12-12,5^o C. In acest timp continutul de extract scade de la 12% la 8%.

Mustul de fermentatie se raceste numai daca temperatura creste peste 12,5^o C. Spatiul liber din linul pentru pierderi si spumare este de cca 18%.

Dupa formarea cuibului de drojdie, acesta este trecut din linurile de beton in tancurile de fermentare sub presiune. Ele reprezinta recipiente metalice cilindrice, orizontale, de 420 hl cu protectie antiacida si serpentine de racire interioara din cupru prin care trece agentul avand temperatura de -10^o C.

Pentru reglarea si mentinerea presiunii constante in interiorul tancurilor se utilizeaza un aparat de control si reglare automata de tipul Spund, montat in circuitul de evacuare a bioxidului de carbon. In cazul depasirii presiunii reglate, bioxidul de carbon este evacuat prin intermediul unei conducte colectoare racordata la partea superioara a fiecarui recipient si legata cu un ventilator care refuleaza gazul in atmosfera. Fiecare tanc este prevazut cu supapa de siguranta pentru prevenirea formarii de suprapresiuni accidentale, in cazul functionarii necorespunzatoare a Spund - aparatului. Dupa introducerea cuibului de drojdie si completarea cu must proaspat filtrat si racit la temperatura de 10-11^o C, amestecul va avea la inceputul perioadei de fermentare primara o temperatura de 11-12^o C si un continut mediu de extract de cca 10^o Bllg.

Durata de fermentare primara este de cca 4 zile. In prima zi se lasa recipientul deschis pentru favorizarea evacuarii unor produse volatile dupa care recipientul se inchide si incepe ridicarea presiunii. In paralel creste si temperatura. Incepand cu a treia zi de fermentare temperatura ajunge la 20^o C iar presiunea la 2 bar, urmarindu-se sa nu depaseasca aceste limite. Continutul de extract scade pana la cca 4%. In situatia utilizarii unei suse de drojdie riguroasa, continutul in extract poate sa scada pana la 3%.

Dupa terminarea fermentarii primare berea este trecuta printr-un racitor cu placi in conditii izobarometrice la tancurile de fermentare secundara. Durata de fermentare secundara este de 17 zile, dupa care urmeaza o subracire la -2^o C, depozitarea berii in tancuri de linistire timp de 2 zile si apoi filtrarea in vederea imbutelierii.

In felul acesta se realizeaza o durata totala de fermentare de 23 zile respectiv prefermentarea 2 zile, fermentare primara 4 zile si maturare 17 zile.

2.5 Procedeul Bio-Brew

Se urmareste fermentarea si maturarea cvasicontinua a berii cu inmultire limitata a drojdiei. In acest scop mustul obtinut cu procedee clasice este racit, eliberat de 55-65% din continutul de trub la rece si impregnat cu oxigen in cantitati de 3 mg/l. Mustul astfel pregatit este pompat printr-un bioreactor care reprezinta un filtru cu rame aluvionat cu kiselgur si drojdie. Debitul si presiunea sunt similare cu cele ale filtrarii uzuale, trecerea mustului printr-un filtru fiind de maxim 10 min. Cresterea continutului de drojdie este de cca 20%. Cantitatea de bioxid de carbon dizolvata este de cca 4 kg/hl. Berea paraseste bioreactorul sub forma de lichid spumos. Acesta este incalzit cu un schimbator de caldura cu placi pana la cca 22^o C pentru stimularea descompunerii diacetonelor vicinale.

Procesul este automatizat, inclusiv al reglarii pH-ului prin trecerea unei mici cantitati de must direct in schimbatorul de caldura, fara fermentare in bioreactor.

Berea astfel obtinuta este introdusa in tancuri de maturare unde ramane timp de 24h. Se adauga 3-4%. Berea este mentinuta in aceste tancuri la presiune atmosferica. Cantitatea de bioxid de carbon ce se degaja prin fermentare, spala berea din tancurile de maturare cu o crestere concomitenta a gradului de impregnare cu CO₂ , care ajunge la 0,3%. Dupa terminarea maturarii berea este racita la 0^o C si supusa unei impregnari cu dioxid de carbon prin intermediul unui tub de tip Venturi. In felul acesta continutul de dioxid de carbon creste la 0,45-0,5%. Apoi, berea este supusa stabilizarii prin adaos de agenti de stabilizare de 50-70g/hl si trecuta la filtrare. In final, culoarea berii, in situatia administrarii unor agenti de stabilizare la doze de 200g/hl, este de 7,50 unitati EBC, la 100 g/hl de 8,25 unitati, fata de 8,75 unitati EBC realizate conform tehnologiei clasice.

Din cauza duratei scurte de fermentare si a dezvoltarii slabe a drojdiei, continutul de azot al berii rezultate cu bioreactorul este mai ridicat, fiind de 77,6 mg/100ml fata de 70,2 cu tehnologia clasica. Continutul de azot macromolecular este practic acelasi iar cel de azot α-aminic este de 12,7 mg/100 ml, fata de 9,5 realizat cu tehnologia clasica. In schimb continutul de substante polifenolice este ceva mai mic, fiind de 140 mg/l, fata de 157 mg/l. Persistenta spumei este practic aceeasi. Stabilitatea este mai buna din cauza continutului mai redus de oxigen, fermentarea efectuandu-se practic in conditii anaerobe.

Procedeul a fost transpus pe scara industriala la o fabrica din R.F.Germania, in 1971.

Baker si Kirsop au elaborat un procedeu asemanator de trecere de scurta durata a mustului printr-un strat aluvionat de drojdie. Pentru eliminarea rapida a subproduselor volatile de fermentare berea iesita din bioreactor este incalzita timp de 4 minute la 80^o C intr-un pasteurizator cu placi si apoi trimisa din nou intr-un fermentator. In a doua treapta de fermentare diacetilul este repede eliminat prin metabolismul drojdiei. Urmeaza maturarea si stabilizarea in mod asemanator cu cele descrise mai inainte. Prin acest procedeu drojdia se dezvolta foarte putin, ea trebuind sa fie inlocuita la fiecare saptamana. Procedeul poate fi introdus usor in unitatile existente, deoarece nu necesita spatii suplimentare de productie.

2.6 Cai pentru marirea eficientei economice la fermentarea si maturarea berii.

Durata lunga de fermentare primara si maturare, care depaseste 40 de zile la procesele clasice, costurile ridicate de investigatii si de exploatare au stimulat inca de mult timp initiativele de gasire a unor proceedee de fermentare rapida si mai ieftina. Desi se cunostea ca prin marirea temperaturii si a dozelor de drojdie se poate reduce durata de fermentare, in majoritatea cazurilor prin aplicarea acestor masuri creste continutul de dicetone vicinale, alcooli superiori si compusi volatili cu sulf, berea primind un gust de drojdie. Pe de alta parte, culturiile de drojdii folosite pentru procedee rapide degenerau prea repede.

Unele masuri ce-ar fi putut conduce la intensificarea desfasurarii fermentarii constau in agitarea sau adausul de nuclee.

2.6.1 Agitarea

Prin agitarea mustului supus fermentarii se realizeaza o marire a suprafetei de contact cu oxigenul si o distribuire mai buna a celulelor de drojdie in masa supusa fermentarii. De fapt viteza de fermentare in acest caz este determinata de distribuirea mai buna a celulelor de drojdie in mediul supus fermentarii.

Agitarea poate fi realizata cu dispozitive mecanice cu palete, aripioare si alte tipuri de amestecatoare, cat si prin recirculare. In cazul aplicarii agitarii mecanice cu malaxoare ce dezvolta pana la 30 rot/min se poate realiza o scurtare a duratei de fermentare primara la mai putin de jumatate, iar drojdia se inmulteste de peste 12 ori fata de maxim 3-4 ori la fermentarea normala. In unele situatii s-a reusit reducerea duratei de fermentare primara la 3 zile.

Agitarea se aplica, ca masura suplimentara, la numeroase procedee de fermentare intensiva, semicontinua si continua. In situatia utilizarii de recipiente de fermentare discontinua, agitarea nu a putut fi introdusa in productia industriala, dupa cum confirma numerosi autori, precum Devreux, Krauss, Masschelein, Kleber, Pollok, s.a., din cauza inrautatirii gustului si a scaderii pH-ului sub cel normal. Continutul de esteri creste de peste doua ori, cel de alcool izoamilic de 5 ori, cel de fenil-etanol de 3 ori fata de valorile normale. In schimb, aminoacizii si polipeptidele sunt scindate in masura insuficiena. In ansamblu, gustul berii obtinute este considerat necorespunzator.

2.6.2 Adausul de nuclee

Inca de mult timp se urmareste marirea vitezei de fermentare primara prin introducerea de nuclee sub forma de inele Rasching si de carbune activ in linuri. Rezultatele obtinute au fost in ansamblu satisfacatoare, reusind sa se reduca durata de fermentare primara cu circa o zi. In ultimul timp se prefera introducerea de tarate si de alte bionuclee in doze de pana la 12 g/hl de bere. Aceste nuclee influenteaza favorabil schimburile de masa si de temperatua, precum si metabolismul, sub influenta fenomenului de convectie. Gaeng insista asupra avantajelor bionucleelor care se depun pe fundul linurilor la sfarsitul procesului de fermentare primara. De altfel, in S.U.A. cea mai mare fabrica de bere din lume, Anheuser Busch, foloseste astfel de nuclee la fabricatia sorturilor de bere blonda.

2.6.3 Marirea gradului de umplere a recipientelor de fermentare

Atat la linurile de fermentare primara, cat si la tancurile de maturare trebuie prevazute spatii goale pentru spumare. Acestea ajung pana la 30% din capacitatea recipientelor. Prin introducerea de antispumantii de tip siliconic, se pot reduce spatiile goale la sub 10% cum arata Evans, in 1975. Alte avantaje ale antispumantilor siliconici, care se retin usor prin procesele uzulale de filtre, sunt urmatoarele

formarea spumei in decursul diverselor faze ale procesului de fermentare poate fi controlata mult mai usor, iar modificarile diverselor faze sunt mai usor vizibile;

se mareste randamentul de extractie a substantelor amare valoroase din preparatele de hamei;

creste stabilitatea spumei berii;

se reduce durata de fermentare primara si maturarea cu cel putin o zi;

recipientele de fermentare si maturare se pot curatii mult mai usor, deoarece dispare tendinta de aderare a spumei la peretii acestora.

2.6.4 Recipiente unice pentru fermentare si maturare ampalsate in incaperi

De mult timp se folosesc tancuri cilindrice orizontale, prevazute cu dispozitive de racire exterioara, care pot fi folosite atat pentru fermentarea primara cat si pentru maturare. Cu astfel de recipiente s-au elaborat numeroase procedee tehnologice, conform carora drojdia sedimentata se elimina numai dupa terminarea maturarii. Recipientele poarta denumirea de combitancuri.

Inconvenientul acestora consta in eliminarea greoaie a drojdiei si a pierderilor mari de bere. De altfel, separarea drojdiei dupa terminarea fermentarii primare, recomandata prin multe procedee, este practic imposibila.

Pentru inlaturarea acestor inconveniente s-au introdus tancuri cilindroconice verticale, care permit o sedimentare si o eliminare mai usoara a drojdiei, cat si o racire exterioara comoda cu tuburi inelare cu manta dubla.

Desi avantajele tancurilor cilindroconice erau cunoscute inca din timpul lui Nathan, aplicarea lor pe scara larga a aparut dupa 1960. Initial, ele aveau mai multe zone de racire exterioara, atat in partea conica, cat si in cea cilindrica. La expozitia Interbrau 1971 s-au prezentat numeroase tancuri si machete cu capacitati de 200-1600 hl, cu diametre de 2-4 m si inaltimi de 5-15 m. Majoritatea tancurior sunt construite din otel inoxidabil si racite cu etilenglicol. Umplerea si golirea se efectueaza prin partea conica printr-un singur robinet. Toate tancurile poseda dispozitive pentru evacuarea bioxidului de carbon pe partea superioara si ventile de siguranta fata de suprapresiune si vid.

Maule a aratat in 1976, ca pentru capacitati de pina la 1600 hl sunt suficiente doua sectoare de racire, dintre care unul in partea conica si unul in partea cilindrica. Puternice fenomene de convectie si agitarea provocata de ridicarea bulelor de CO₂ la tancuri cu inaltimi de pana la 20 m realizeaza atat o omogenizare a masei, cat si a temperaturii in interiorul tancului.

Tancurile de capacitati mici si mijlocii, respectiv de pana la 500 hl au putut fi construite cu solutii economice si pentru fermentarea sub presiune de pana la 2 bar, dand posibilitatea introducerii unor procedee de fermentare rapida la temperaturi ridicate si presiuni marite, respectiv pentru regimuri de pana la 20⁰C si presiuni de 1,8 bar.

In 1968 fabricile de bere din Kulmbach-R.F.G si Halgengut din Wintertur - Elvetia au trecut la utilizarea exclusiva de tancuri cilindro-conice de pana la 500 hl. Tancurile fabricii din Kulmbach, de 463 hl, au diametre de 3 m si inaltimi de 8,5 m. In acestea se practica un procedeu de fermentare primara clasica timp de 6 zile la temperaturi de cca 8⁰ C. Diferentele de temperaturi in diversele zone ale tancului nu depasesc 0,2⁰ C. Maturarea are loc in aceleasi recipiente dupa eliminarea drojdiei si dureaza 6 saptamani. Continutul de CO₂ al berii este de 0,52-0,56%.

Calcule tehnico-economice au demonstrat ca tancurile cilindro-conice sunt mai eficiente, chiar si in cazul aplicarii de procedee clasice, cu transvazarea berii tinere in tancuri clasice pentru maturare. Din considerentele de mai sus in multe fabrici noi, independent de tehnologia aplicata, se introduc astfel de recipiente.

2.6.5 Recipiente sub cerul liber

Dupa verificarea posibilitatii fermentarii berii in recipiente de mare capacitate au aparut propuneri de izolare corespunzatoare a acestora si de amplasarea lor sub cerul liber. Primele realizari au fost semnalate in Japonia prin construirea de tancuri pentru fermentarea primara clasica, cunoscute sub denumirea de Asahi. Acestea sunt tancuri cilindrice verticale cu fundul usor inclinat. Ele au inaltimi de pana la 10 m si diametre cuprinse intre 5 si 8 m, capacitatile unitare ajungand pana la 7000 hl. Tancurile Asahi sunt construite numai pentru fermentarea la presiune normala, ele suportand suprapresiuni de pana la 400 mm coloana de apa. Tancurile sunt construite din otel inoxidabil si poseda in exterior doua mantale de racire. Drept agent frigorific se foloseste o solutie apoasa de glicol, care se introduce in manta la -3⁰ C. Tancurile sunt izolate in exterior cu un strat de spuma de poliuretan de 90 mm.

Alimentarea tancurilor se efectueaza cu must limpezit prin filtrare aluvionara cu kiselgur, introdus la temperatura de 8^oC. Aerarea se efectueaza cu o conducta poroasa de tip lumanare. Doza de drojdie este de 5 l/hl. Alimentarea are loc prin partea inferioara, prin fundul tancului.

Ciclul normal de fermentare primara a unui must cu un continut in extract de 10,5% este de 8 zile, la temperatura maxima de 8,5^o C. Tancurile sunt prevazute cu un plutitor cu tub de evacuare care permite ca in timpul golirii sa se preia numai bere limpede. Drojdia este recuperata din ultimile fractiuni si concentrata prin centrifugare. Maturarea are loc tot in tancuri sub cerul liber la temperaturi de cca -1^o C timp de pana la 40 zile.

Astfel de tancuri se folosesc la trei fabrici din Japonia, in Noua Guinee si in Portugalia. In comparatie cu instalatiile clasice din incaperi, costurile de investitii se reduc cu cca 25% si cele de exploatare cu 65%, conform calculelor efectuate de Kleber, care a asistat la elaborarea tehnologiei si la punerea in functiune a primelor tancuri.

2.6.6 Fermentarea si maturarea in unitancuri cilindrice sub cerul liber

Recent au aparut tancuri amplasate sub cerul liber in care se realizeaza atat fermentarea primara cat si maturarea, ele purtand denumirea de unitancuri. La primele tipuri diametrele sunt mai mari de cat inaltimea, iar capacitatile ajung pana la 6000hl. Astfel de recipiente s-au folosit in Australia, Noua Zeelanda si in S.U.A.

In majoritatea cazurilor, pentru fermentarea primara tancurile se umplu in proportie de 87% fata de volumul total. Fermentarea primara are loc la o temperatura practic constanta de 13,3^o C. Dupa 3-4 zile se ajunge la gradul de fermentare dorit, dar pentru favorizarea reducerii diacetilului se procedeaza la racirea berii abia dupa alte doua zile. Drojdia se elimina prin fund, dupa terminarea fermentarii primare. Se procedeaza in continuare la o racire puternica si maturare timp de 6 zile, temperatura ajungand la -1,7^o C. In final, berea este introdusa in tancuri de stabilizare, unde se procedeaza si la impregnarea cu CO₂ recuperat de la fermentarea primara, pana cand continutul acestuia ajunge pana la cca 0,55.

In momentul trecerii la fermentarea secundara, tancurile pot fi completate pana la un grad de umplere de 95% dar se poate lucra si ca atare. Operatiunile de eliminare a drojdiei si de curatire-dezinfectie nu dureaza mai mult de 2-3 ore. Manopera necesara unei sarje de 500hl este de 13 om-ore fata de 40 conform tehnologiei traditionale, iar durata totala a procesului se reduce de cca 3 ori. Pierderile de bere sunt total de 0,55.

In Europa se prefera utilizarea de tancuri cilindro-conice verticale sub cerul liber. Capacitatile acestora sunt de pana la 500 hl.

Wackerbauer a publicat mai multe studii in legatura cu rezultatele obtinute cu tancuri cilindro-conice sub cerul liber de mare capacitate. In majoritatea cazurilor a aplicat scheme de fermentare primara clasica la temperaturi de 7-9⁰ C pana la un continut de extract aparent de cca 3% dupa care a urmat o maturare de 8 saptamani la temperaturi de pana la 1⁰ C.

In cazul obtinerii de bere de tip Pilsen, dintr-un must cu un extract de 12,9% si fermentare primara pana la un extract de 3,44%, Wackerbauer a obtinut o bere cu un grad aparent de fermentare finala de 77,35 si un pH de 4,42. Culoarea exprimata in unitati EBC a fost de 8,8 substantele amare 40 unitati EBC. Stabilitatea spumei a fost de 119 s; continutul de diacetil 0,06 mg/l, de acetoina de 2,11 mg/l si de alcooli superiori de 82,9 mg/l. Pe baza rezultatelor obtinute, a conclus ca pentru berea de fermentare inferioara se realizeaza cu recipiente cilindro-conice verticale de mare capacitate economii de substante de 5-10, iar cele de la fermentare superioara de 20%, in comparatie cu tehnologiile similare cu instalatii clasice. Costurile de investitie se reduc cu cca 50%. In 1975 Wackerbauer a elaborat instructiuni detaliate de lucru, atat pentru aplicarea de tehnologii clasice cat si de fermentare rapida in recipiente cilindro-conice de 4800 hl cu inaltimea de 19 m.

In Elvetia si Italia s-au introdus procedee de fermentare si maturare in unitancuri orizontale de tipul Spaeth. Acestea au capacitati de pana la 500 hl. Durata de fermentare -maturare este de 7 zile. Drojdia este separata prin centrifugare, dupa care urmeaza o filtrare cu kiselgur, stabilizare la rece timp de 48 h.

In R.D.G. s-a elaborat o tehnologie de fermentare si maturare in tancuri cilindro-conice verticale de capacitati mari, precum si constructia pe scara industriala a echipamentului necesar. Pana in prezent s-au dat in functiune asemenea tancuri cu capacitate de 1000, 1300, 2500 si 5500 hl.

Obiectivul de baza al noii tehnologii reprezinta asigurarea fermentarii si maturarii berii in acelasi recipient la o durata totala a procesului de 14 zile. Pentru asigurarea parametrilor optimi fermentarea se efectueaza la presiuni de pana la 1,95 bar si temperaturi de 7-12^o C.

Raportul dintre inaltimea si diametrul recipientelor este de cca 5/l. Inaltimea optima a unui fermentatorde 2500 hl este de 22,5 m la un diametru de 4200 mm si un unghi al conului inferior de 45^o. Un astfel de fermentator construit din otel, crom, nichel cantareste 22,5 t.

3. Elemente de inginerie tehnologica

3.1 Surse de aprovizionare cu materii prime

Materiile prime folosite la fabricarea berii sunt:

maltul din orz sau/si orzoaica;

hameiul;

drojdia de bere;

apa.

Maltul este un produs realizat prin maltificarea orzului sau/si orzoaicei, fiind materia prima principala folosita la fabricarea berii. Caracteristicile fizico-chimice si tehnologice ale maltului variaza intre anumite limite si depind de o serie de factori, asa cum sunt:

calitatea orzului si orzoaicei folosita la fabricarea maltului;

procesul tehnologic folosit in sectia de maltificare;

maturarea si depozitarea corecta a maltului uscat.

Indicatorii de calitate ai maltului blond, produs in conditii normale dintr-o materie prima de calitate buna sunt:

umiditatea5,6-6,0%

greutatea hectolitrica.54,0-57,0kg

masa a 1000 boabe31,0-34,0 g

continut de boabe sparte.0,2-1,2%

continut de boabe mucegaite.0,5-1,0%

corpuri straine0,2-0,5%

boabe fainoase..90-95%

boabe sticloase si semisticloase..5-10%

durata de zaharificare..10-15 min

randament in extract77-82% s.u

activitate enzimatica..250-300 WK

indicator Hartong..3,5-5,0

indicator Kolbach..39-41%

Din punct de vedere organoleptic maltul se caracterizeaza prin:

aspectul-marimea si uniformitatea boabelor de malt: boabele trebuind sa fie cat mai mari, aspectuase si uniforme, pentru a putea da un continut de extract cat mai mare;

culoarea: boabele de malt blond trebuie sa aibe o culoare galbuie, uniforma;

mirosul: trebuie sa fie caracteristic si placut, fara iz de mucegai;

gustul: trebuie sa fie caracteristic si placut;

rezistenta la spargere intre dinti: un malt bine dezagregat se sfarma usor.

Prin aceasta proba se mai poate verifica si daca maltul este prea umed.

Continutul de umiditate al maltului nu trebuie sa depaseasca 5% deoarece un malt mai umed isi pierde din aroma, provoaca greutati la macinare si duce la obtinerea unei beri mai putin stabile.

In unele tari nu se admit decat umiditati cuprinse intre 2-3%, iar malturile cu umiditate de 4% sunt calificate ca umede. Pentru a avea maltul cu umiditati mai scazute se impune a realiza malturi puternic dezagregate cu un continut enzimatic mai ridicat, pentru ca in final dupa uscare sa se obtina un malt corespunzator diastatic, cu durata de zaharificare corespunzatoare.

Metoda conventionala de preparare a mustului de malt, in laborator se pregateste must din 50g faina de malt, care se completeaza pana la sfarsitul operatiei la 450g cu apa. In timpul prepararii mustului se pot determina urmatoarele caracteristici: durata de zaharificare, durata de filtrare, aspectul mustului, randamentul in extract, diferenta randamentului intre macinisul fin si grosier, continutul in zahar fermentescibil, substantele azotoase, culoarea mustului, aciditatea, cifra de solubilizare, puterea diastatica.

Hameiul este folosit la fabricarea berii pentru:

imprimarea aromei specifice si a gustului amar;

actiunea antiseptica pe parcursul fermentatiei mustului.

Principalii indicatori de calitate ai hameiului sunt:

continutul in acizi amari (alfa acizi);

continutul in substante care imprima valoarea amara (UBW-valoarea amara universala).

Sunt cunoscute urmatoarele grupe de hamei:

grupa A - hamei aromatic, foarte fin (soiurile Saaz, Spalt, Tettnaang) care in prezent nu se cultiva in tara;

grupa B - cuprinde soiuri de hamei aromatic (de exemplu soiul Hallertau - soi care se cultiva si in tara);

grupa C - cuprinde soiuri de hamei comune (ca de exemplu soiul Sighisorean - care se cultiva si in tara);

grupa D - cuprinde soiuri de hamei amar (ca de exemplu Northern, Brewers si Brewers Gold, cultivate si in tara).

Hameiul este o planta industriala, absolut indispensabila pentru fabricarea berii. Inflorescentele femele de hamei (conurile de hamei) contin o substanta aromatica, numita lupulina, care da berii gustul amarui placut si aroma specifica. De asemenea, hameiul are influenta asupra culorii berii, asupra limpezimii mustului de bere, precum si asupra conservabilitatii acesteia. Pana in prezent nu s-a descoperit nici o alta planta cu insusirile hameiului si nici substante sintetice care sa poata inlocui hameiul la fabricarea berii.

O buna depozitare a hameiului se face la rece, in incaperi uscate si curate, fara mirosuri straine si bine aerisite. In aceste conditii pierderile in aroma sunt mai mici. Conservarea cea mai buna se face la 0 ^oC in incaperi bine izolate, racite cu ajutorul unui sistem frigorific sau prin circulatie cu aer uscat si rece; baloturile nu trebuie sa fie asezate unul peste altul, pentru a evita o eventuala incalzire. Ele se aseaza pe gratare facute din lemn. Ventilarea incaperii pentru pastrarea hameiului trebuie sa se regleze in asa fel incat sa asigure mentinerea constanta a umiditatii normale a hameiului si temperaturii incaperii. Consumul de frig este de cca 100cal/m² din suprafata camerei.

Durata pastrarii este, de asemenea un factor hotarator pentru conservarea calitatii hameiului. In conditii normale de pastrare si daca hameiul a fost bine pastrat, iar inainte de ambalare a fost uscat corespunzator, acesta nu-si schimba calitatile timp de 1 an. Daca pastrarea este mai indelungata, se produc schimbari vadite in calitatea, aspectul exterior si in proprietatile chimice ale hameiului. Astfel, frunzulitele capata o nuanta bruna si se pateaza; lupulina capata o nuanta portocalie sau brun-roscata, iar aroma slabeste. Totodata, actiunea antiseptica a rasinilor scade in timpul pastrarii. Pentru a se evita oxidarea hameiului, este absolut necesar ca acesta sa fie bine presat in saci sau in cutii de tabla, pentru a impiedica accesul aerului. In cazul in care hameiul este pastrat vara in magazii, atunci in cateva saptamani pierde foarte mult din valoarea sa.

Hameiul uscat contine in mod normal 10-14% apa. Hameiul prea uscat se frunzareste prea usor si pierde din lupulina pe care o contine, iar hameiul prea umed, cu mai mult de 14% apa, nu se pastreaza in conditii bune.

La distilarea hameiului proaspat se obtine un ulei galbui foarte putin solubil in apa. Din cel mai bun hamei se obtine 0,3-1% ulei. El are un miros caracteristic de hamei si se volatilizeaza in aer la temperatura obisnuita, fara sa se oxideze in acizi rau mirositori. La fierberea mustului cu hamei, uleiul se volatilizeaza in cea mai mare parte, insa este de ajuns o cantitate mica de ulei, pentru ca berea sa capete aroma caracteristica de hamei.

Substantele amare din hamei sunt continute mai ales in lupulina, sub forma de substante cristalizate, fie sub forma de rasini.

Apa este unul din factorii care determina calitatea berii. In prezent sunt cunoscute procedee de tratare a apei care folosesc schimbatori de ioni care corecteaza indicatorii de calitate a apei pentru fabricarea berii, la urmatoarele valori optime:

mirosintensitatea 0

gust..intensitatea 0

gradul de tulburare.max. 5,0mg SiO₂/l

pH.6,8-8,6

consum de KMnPO₄..max 12,0 mg/l

ioni de clor.max 250 mg/l

ioni de flor.max 1,0 mg/l

ioni de fosfat..absent

nitritiabsent

nitrati..max 20 mg/l

amoniuabsent

ioni de potasiu..max 10 mg/l

ioni de sodiu.max 80 mg/l

ioni de calciu.max 10 mg/l

ioni de magneziu..max 70 mg/l

oxigen dizolvat..6-10 mg/l

fier total..0,1 mg/l

mangan..max 0,05 mg/l

aluminiu, arsen, plumb..absent

cupru..absent

zinc..max 2mg/l

reziduu dupa evaporare..max 1000 mg/l

fenolabsent

hidrogen sulfurat.absent

detergenti organici..absent

radionucleide.absent

nr. germeni psihrofili..max 50/ml

nr. germeni mezofilimax 5/ml

enterococi..max 100/ml

specii coliformemax 100/ml

bacterii patogene.absent

Apa potabila nu trebuie sa aibe miros si gust strain. Substantele care provoaca tulburarea apei trebuie sa lipseasca pe cat posibil, iar valorile de pH trebuie sa se incadreze in limitele de echilibru mentionate.

Ionii de clor indica cresterea brusca a gradului de murdarie a apei, iar prezenta ionilor de flor intr-o doza mai mare decat cea admisa, poate conduce la aparitii fluoritice.

Ionii de sulfat in doze mari pot avea efect de laxativ, iar prezenta ionilor de nitrit si amoniu, caracterizeaza apa contaminata cu dejectii.

Un continut de magneziu mai mare de 70 mg/l poate conduce la modificarea gustului apei, iar un continut mai mare de fier decat cel mentionat va influenta negativ culoarea berii. Prezenta zincului in apa, in doze mai mari de 2 mg/l confera apei un gust astringent.

Criteriile de apreciere bacteriologica reprezinta un indicator de siguranta, care depisteaza cu o mare exactitate infectiile datorate germenilor patogeni.

Din punct de vedere cantitativ apa reprezinta cea mai mare pondere din materiile prime si auxiliare care intra intr-o fabrica de bere. Apa se foloseste la inmuierea orzului, in procesul de fierbere, la spalatul sticlelor, al butoaielor, al utilajului si incaperilor, in procesul de racire, pentru cazanele cu abur etc. Apa folosita in procesul de fierbere trebuie sa aibe un anumit continut in saruri, care sa nu influenteze negativ calitatea berii. Pentru industria berii - in majoritatea locurilor unde se foloseste - apa trebuie sa corespunda unei ape potabile. De aceea apa de suprafata nu se poate folosi decat dupa o prealabila filtrare si tratare. In general cel mai mult folosite in fabricile de bere sunt apele de adancime.

Apele naturale contin in medie 500 mg reziduu la evaporare la litru. Aceasta cifra poate varia insa in limite mai mari, si anume intre 1500-2000 mg/l. In majoritatea apelor, reziduu la evaporare este format din saruri care sunt dizolvate in apa. Sarurile existente in apa, fiind

intr-o concentratie relativ mica, mai intotdeauna se gasesc in stare disociata si cationii cu sarcina pozitiva fac echilibrul anionilor cu sarcina negativa.

Apa folosita in industria berii trebuie sa fie cat mai pura din punct de vedere microbiologic. Puritatea microbiologica este deosebit de importanta pentru apa folosita la spalarea sticlelor, butoaielor, drojdiei, vaselor, pompelor, instalatiilor.

Gradul de puritate al unei ape se stabileste in functie de incarcarea microbiologica a sa (nr de germeni/ml).

Cel mai des contaminate cu bacterii sunt apele de suprafata si cele scoase de la mica adancime. Bacteriile care contamineaza apa pot fi patogene sau nepatogene. De obicei, o apa acceptabila din punct de vedere microbiologic, pentru industria berii, trebuie sa fie o apa potabila.

La apele potabile din reteaua de distributie centrala (oras), numarul total de germeni pe 1 ml trebuie sa fie de maximum 20 si in niciun caz sa nu depaseasca 300 pentru apele din sursele individuale. Pentru apa din industria berii, de asemenea se recomanda ca numarul total de germeni/ml sa fie de maximum 20, iar cel de bacili coli, de maximum 3/l apa.

Drojdia de bere

Drojdiile folosite in industria berii sunt descendentii drojdiilor folosite cu sute de ani in urma si asupra carora au actionat timp indelungat mutatia si selectia naturala, tulpinile supravietuitoare fiind cele mai bine adaptate pentru fabricarea berii.

Criteriile de caracterizare si clasificare a drojdiilor iau in consideratie caracteristicile morfologice, cele biochimice si fiziologice.

Criteriile morfologice, ca forma si marimea celulelor cultivate pe mediul lichid, forma coloanei dezvoltate pe un mediu solid, selectiv, forma mugurilor si a sporilor, nu sunt intotdeauna edificatoare pentru caracterizarea unei specii sau suse de drojdie.

Caracterele fiziologice ale unei drojdii permit in mult mai mare masura caracterizarea si diferentierea drojdiilor de bere. Principalele caractere fiziologice utilizate in acest scop sunt:

capacitatea de a fermenta anumite zaharuri (pe medii sintetice cu un singur zahar ca sursa de carbon);

asimilarea anumitor zaharuri (dezvoltarea drojdiei pe un mediu sintetic ce contine o singura sursa de carbon);

asimilarea nitratilor;

activitatea beta-glucozidazica;

producerea de esteri, alcooli superiori, compusi volatili cu sulf sau alte produse secundare volatile ale fermentatiei.

Caracterele morfologice ale drojdiilor de bere, de fermentatie superioara sau inferioara sunt asemanatoare, incat prin examen microscopic cele doua specii de drojdie nu se pot deosebi. Forma celulei este indeosebi ovala sau rotund-ovala. Cele 2 specii de drojdie de bere se pot deosebi intre ele prin alte caractere, in modul urmator:

Drojdii de fermentatie superioara. Fermenteaza optim la temperaturi de 15-25 ^oC, sporuleaza mai usor decat cele de fermentatie inferioara. Dupa o incubare pe blocul de ghips de peste 48h, apar spori in cele mai multe din celule. Dupa inmugurire celulele de drojdie de fermentatie superioara raman legate intre ele, iar in timpul fazelor de fermentatie intensa sunt ridicate in stratul de spuma.

Drojdiile de fermentatie superioara au o capacitate respiratorie mult mai mare decat cele de fermentatie inferioara. Din punct de vedere al capacitatii de fermentarea rafinozei, unul din testele biochimice de baza prin diferentierea celor 2 tipuri de drojdie, drojdiile de fermentatie superioara pot fermenta numai o treime din rafinoza (respectiv numai fructoza continuta in acest trizaharid), ele fiind lipsite de activitate melibiazica.

Drojdii de fermentatie inferioara. Sunt drojdii ce fermenteaza zaharurile la temperaturi de 5-10 ^oC. Dupa inmugurire celulele se despart relativ usor, incat la microscop apar de obicei celule singure sau in perechi. La sfarsitul fermentatiei celulele sedimenteaza formand un depozit. Capacitatea de sporulare a acestor drojdii este mai scazuta decat la drojdiile de fermentatie superioara, ceea ce se poate corela si cu cantitatea mai mica de biomasa (3-4 ori inoculul initial) decat la drojdiile de fermentatie superioara (pana la de 6 ori inoculul initial). In ceea ce priveste capacitatea de fermentare a rafinozei, drojdiile de fermentatie inferioara o pot fermenta integral, deoarece pe langa capacitatea invertazica au si capacitate melibiazica. Dupa Windisch S si Kittel A acest test nu ofera o certitudine de 100% deoarece capacitatea de a hidroliza melibioza poate fi alterata de mutatii sau hibridizari.

Pentru caracterizarea drojdiilor de bere se pot folosii si diferentele ce exista intre vitezele de adaptare a diferitelor suse de drojdie, manifestate prin timpi diferiti de amorsare a cresterii celulare, fata de natura hidratilor de carbon din mediul de cultura.

Ca o concluzie asupra posibilitatilor de identificare si clasificare a unei suse de drojdie se poate spune ca, pentru a se putea utiliza identificarea drojdiei prin comparatie cu o descriere standard, este necesar sa se utilizeze aceleasi teste si aceleasi conditii de testare care au fost utilizate si in descrierea standard, deoarece modificari cat de mici in conditiile de testare pot aduce modificari in raspunsul dat de suse.

Capacitatea de flocurare a unei suse de drojdie este o insusire de o considerabila importanta practica fapt care a determinat examinarea diferitelor suse de drojdie din acest punct de vedere si clasificarea drojdiilor in doua tipuri principale, drojdii pulverulente si drojdii floculante sau aglutinante, fiecare din ele cu manifestari specifice.

Flocularea este definita ca o agregare sau aglutinare reversibila a celulelor de drojdie. Celulele de drojdie care au floculat se depun la fundul vasului de fermentare cand drojdia este de fermentatie inferioara sau se ridica in stratul de spuma cand drojdia este de fermentatie superioara. Capacitatea de floculare se determina, in general, prin viteza de sedimentare a celulelor de drojdie suspendate intr-o solutie tampon. Testul permite o buna diferentiere a drojdiilor in drojdii de tip floculant care tind sa se aglutineze si sa se sedimenteze mai repede dintr-un must care fermenteaza, ducand la o bere limpede, dar cu un grad mai mic de fermentare si in drojdii de tip pulverulent, care raman un timp mai indelungat in suspensie in mediul de fermentare si care conduc la beri cu un grad mai scazut de limpezire, dar cu o atenuare avansata.

Drojdiile floculante produc beri mai dulci si cu o accentuata plinatate a gustului; datorita faptului ca se separa repede din mustul fermentat, prin folosirea lor se evita aparitia unui gust aspru de drojdie, caracteristic cand drojdia ramane mult timp in contact cu berea. Drojdiile puternic floculante insa, fac ca berea tanara, la trecerea la fermentarea secundara, sa antreneze un numar prea mic de celule, ceea ce scade mult viteza de fermentatie in aceasta faza a procesului tehnologic, si de cele mai multe ori este necesar sa se recurga la adaosul de drojdie activa sub forma de must in fermentatie. Un alt dezavantaj al utilizarii unei drojdii puternic floculante il constituie o mai mare susceptibilitate la tulburari biologice ale berii obtinute cu ea, deoarece berea din care drojdia a floculat repede e mai bogata in substante nutritive. Mecanismul fenomenului de floculare a drojdiei nu este suficient clarificat, desi sunt numeroase teorii care cauta sa il explice. Capacitatea de flocurare este controlata genetic si este o caracteristica a rasei de drojdie. Se poate spune ca, in general, compozitia mustului si prin urmare, calitatea materiei prime influenteaza comportarea drojdiei. Astfel, cultivarea drojdiei in musturi obtinute din/sau cu un procent ridicat de cereale nemaltificate favorizeaza o comportare pulverulenta a acestuia. Ionii bivalenti si indeosebi ionii de calciu si magneziu sunt esentiali pentru aparitia flocularii, avand un efect antagonic cu cel al ionului de sodiu. Este stabilit ca sarurile in general si in special fosfatii prezenti in must stimuleaza flocularea.

Un rol de stabilizare a legaturilor intre celulele de floculare se pare ca il au si legaturile de hidrogen care se formeaza intre celule. Experimental s-a stabilit ca aceste legaturi sunt sensibile la variatii de pH, la agenti chelatanti si, in general, la produse cu afinitate mare pentru calciu. Drojdia defloculata prin spalare cu apa distilata poate fi refloculata prin adaugare de cationi bi - sau polivalenti indeosebi ioni de calciu.

Drojdia presata contine cca 75% apa din care cca 60% apa intracelulara. Exprimat in substanta uscata drojdia contine substante azotoase intre 45-60%, hidrati de carbon intre 15-35%, grasimi intre 2-12%, substante minerale intre 6-12% si urme de vitamine. Substantele azotoase continute in drojdie formeaza in cea mai mare parte peretele celular. Drojdia mai contine aminoacizi liberi, acizi nucleici si derivatii lor. Acidul nucleic este constituit dintr-o pentoza, dintr-un fosfat si o baza purinica sau pirimidinica.

Drojdiile contin numeroase enzime, care participa la toate fenomenele ce au loc ca urmare a activitatii vitale. Ele sunt amplasate in membrana celulara, citoplasma, nucleu celular, vacuole. Dupa Narziss in procesul de fermentare participa urmatoarele grupe de enzime:

grupa hidrolazelor, care provoaca scindarea hidrolitica a diferitelor substante;

transferazele ca urmare a actiunii lor se transfera anumite grupe de tipul fosforil, amino-glicozil si altele;

oxido-reductazele, sub actiunea carora se transfera hidrogenul si electronii de la un substrat la altul;

liazele, scindeaza legaturile carbon - carbon fara aditionare de apa; ele se impart in decarboxilaze si dehidrataze;

izomerazele, catalizeaza transformarile intramoleculare ale atomilor in molecula, de exemplu transformarea glucozei in fructoza;

ligazele denumite si sinteaze, fac legatura intre 2 molecule necesitand pentru aceasta sinteza energie.

Cultivarea drojdiei.

Spre deosebire de multe alte drojdii ce apar in microflora spontana, cele de bere reprezinta exclusiv drojdii de cultura, dezvoltandu-se numai in anumite conditiuni prin care imprima berii insusiri bine stabilite. In vederea transmiterii de caracteristici fizico-chimice si senzoriale cat mai apropiate de diversele sarje pentru acelasi sortiment de bere este necesara utilizarea de culturi cat mai omogene. In acest scop se recomanda folosirea de tulpini viguroase capabile sa realizeze viteze si grade ridicate de fermentare, fara prezenta de alte microorganisme de infectie si cu continut redus de celule moarte. Dupa mai multe reutilizari ale drojdiei recoltate de la fermentare, aceasta degenereaza dupa cum s-a aratat si in alte locuri, inrautatindu-se insusirile, trebuind a fi inlocuita cu noi culturi. Aceasta se realizeaza treptat, efectuandu-se inmultirea culturilor in prima etapa de laborator si apoi in statia de culturi a fabricii, denumia si statie de culturi pure. Culturile izolate se pastreaza de preferinta in laborator, in mediul de zaharoza 10% la intuneric si la temperaturi de maxim 10 ^oC, conditii in care are loc numai o slaba dezvoltare. Uneori aceasta metoda nu este satisfacatoare, coloniile dezvoltandu-se incet pana la epuizarea mediului nutritiv, iar celulele isi schimba insusirile. Folosind ca mediu de pastrare un amestec de must si agar se obtin rezultate mai bune, desi si in aceasta situatie la pastrarea in eprubete inclinate timp de 6 luni, rata de supravietuire este de doar cca 6%.

Pentru a marii eficacitatea de conservare sau elaborat metode de pastrare a probelor sub un strat de ulei de parafina, sau prin deshidratare sub vid urmata uneori de liofilizare. Pentru prevenirea degradarilor structurale prin deshidratare se prefera adaosul de agenti protectori, precum solutii de zaharuri, polialcooli, proteine sau polizaharide. Se indica deshidratarea prin absortia umiditatii cu substante higroscopice, precum silicagel si altele.

Culturile conservate prin liofilizare sunt foarte poroase, necesitand o protectie deosebita fata de contactul cu aerul, motiv pentru care se conserva sub protectie de gaz inert. Windisch a prezentat in 1977 o lucrare de sinteza in legatura cu conservarea drojdiilor prin liofilizare, ajungand la concluzia ca astfel se obtin rezultate satisfacatoare, dar mai slabe decat in cazul bacteriilor. Pentru marirea ratei de supravietuire este necesara efectuarea unei suspensii a drojdiei cu lapte smantanit inainte de uscare. Viteza de congelare la liofilizare trebuie astfel reglata, incat sa nu dauneze celulelor. Se prefera viteze de maxim, 0,7 ^oC/min.

Metoda cea mai perfectionata de conservare a culturilor de drojdie de bere consta in racirea la temperaturi foarte scazute. In laboratoare de specialitate se practica tehnici de racire in bai cu azot lichid la temperaturi de pana la -196 ^oC putandu-se realiza rate de supravietuire a celulelor pana la 100%.

Inainte de multiplicare, in vederea utilizarii in fabrica ca drojdii cuib, trebuie efectuata o inmultire in laborator a culturii si o verificare tehnologico-biologica. Inmultirea se realizeaza in trepte, folosind pentru prima faza un balon de 1l, in care se realizeaza fermentarea pe must de malt de 10-12 ^oBllg la temeratura de 15 ^oC. Dupa aparitia fermentarii tumultoase continutul este trecut intr-un balon de sticla de 5l care este completat cu must steril si se continua fermentarea la 14-15 ^oC. Se folosesc de preferinta recipiente conice cu tuburi laterale in forma de S cu filtru de vata de stut de inoculare, denumite vase Carlsberg. In aceste recipiente se urmareste viteza de inmultire, formarea si descompunerea crestelor, capacitatea de sedimentare, culoarea si consistenta depunerii. O tulpina corespunzatoare trebuie sa prezinte dupa 36h pe fund o colonie vizibila de celule de drojdie. Formarea crestelor dureaza 2-3 zile. Daca cultura nu corespunde acestelor conditiuni se renunta la inmultire mai departe. Dupa alte 3 zile proba trebuie sa fie limpede, sedimentul uniform, consistent si neted si de culoare galben-deschisa. Prin rasturnare se poate elimina berea fara antrenare de sediment.

De asemenea, se verifica puritatea biologica la microscop, urmarindu-se in special prezenta de bacterii, drojdii salbatice si pediococci.

Daca cultura in recipientul de 5l corespunde cerintelor tehnologice si biologice, ea este inmultita mai departe la temperaturi putin mai scazute intr-un recipient de 50l si apoi predata statiei de culturi a fabricii de bere.

Cultura pura de drojdie

Pentru fermenatia mustului de bere se utilizeaza culturi pure de drojdie sau biomasa de drojdie recoltata dintr-o fermentatie anterioara, cu conditia ca aceasta sa-si pastreze insusirile initiale si puritatea microbiologica.

Cultura pura de drojdie se obtine in urmatoarele trepte de multiplicare:

izolarea de celule de drojdie cu insusiri dorite si obtinerea culturii-stoc.Izolarea se face din must in fermentatie, in faza de "creste" inalte. Colonia cu drojdia cea mai viguroasa este insamantata in 5 ml must steril, iar din acesta se insamanteaza drojdia pe mediu solid, constituind cultura stoc, care se pastreaza la 0 . . 5^oC, timp de 6 . . .9 luni;

multiplicarea drojdiei in laborator si obtinerea culturii pure de laborator. Multiplicarea se face in conditii perfecte de asepsie . Cultura pura din vasul 3 este insamantata intrun vas Carlsberg de 10 l sau chiar de 20 l;

multiplicarea drojdiei in instalatii de culture pure si obtinerea culturii pure necesare pentru insamantarea mustului din sarjele industriale.

Pentru multiplicarea drojdiei la nivel industrial se utilizeaza instalatii de culture pure sau vase de cultura deschise. In figura 1 prezentam un vas de cultura pura.

Instalatiile de culture pure au in componenta por un sterilizator de muat si unul sau mai multe vase de multiplicare a drojdiei.

Fig.1    Vas de cultura pura:

1-capac;

2-manta;

3-fund conic;

4-cilindru din sticla pentruu cultura pura de laborator;

5-racord de golire;

6-stut in forma de cruce;

7-racord de alimentare cu cultura pura;

8-robinet pentru proba;

9-robinet cu cep;

10-robinet cu trei cai pe conducta de golire vas;

11-robinet de inchidere pentru conducta de aer steril;

12-filtru de aer;

13-vizor,

14-robinet cu cep, pe conducta de alimentare cu must steril.

Multiplicarea se face pe must de bere sterilizat 30 min la 100^oC si racit la 14 . . .16^oC. Mustul sterilizat este aerat cu aer steril introdus prin barbotare cu ajutorul unui tub Venturi si transportat in generatorul de drojdie unde este insamantat cu cultura pura de laborator. Pentru pastrarea insusirilor fermentative ale drojdiei, multiplicarea trebuie facuta la o temperatura cat mai apropiata de cea din instalatia de fermentare (cu 2 . ..4^oC mai mare ca temperature de insamantare a mustului in vasul de fermentare) si anume: 8 . . .14^oC in cazul drojdiei de fermentatie inferioara si de 19 . . .20^oC in cazul drojdiei de fermentatie superioara. Multiplicarea in generatorul mic dureaza 24-36 de ore si mustul in faza de "creste inalte" (faza de crestere logaritmica) este transportat, in conditii sterile, in generatorul mare, unde este amestecat cu must de bere steril si aerat.

Cultura obtinuta in generatorul mare, sub forma unui must in faza de "creste inalte", este utilizata pentru insamantarea mustului in linuri sau in tancuri de fermentare.

Instalatia romaneasca de culture pure are caracteristicile prezentate in urmatorul tabel.

Caracteristicile instalatiei romanesti de culture pure

Exista, in present, instalatii mai simple pentru obtinerea culturilor pure de drojdie, cum ar fi instalatia Conti-Prop, instalatia cu doua asimilatoare system Back si instalatia cu un singur propagator Wackerbauer.

Statiile de culturi

Fig.2 Statia de culturi pure de drojdie din R.S.R.

Statiile de culturi se compun din recipiente pentru sterilizarea mustului, vase de prefermentare (incubare) si de fermentare (propagare). Recipientele se construiesc din cupru sau otel inoxidabil. Ele au

o forma cilindrica verticala, uneori cu fundul conic. Tipurile mai vechi de recipiente au serpentine interioare de incalzire, in timp ce in prezent se prefera recipiente fara armaturi interioare care pot fi mai usor sterilizate, incalzirea efectuandu-se prin intermediul unei mantale exterioare. Transvazarea dintr-un recipient in altul se efectueaza de cele mai multe ori pe principiul montejusului cu aer steril.

Statiile de culturi din tara noastra se compun dintr-un recipient de sterilizare a mustului cat si 2 vase de prefermentare si fermentare. Fiind recipiente sub presiune ele sunt prevazute cu ventile de siguranta cat si cu dispozitive de prevenire a vidului in momentul racirii si a golirii. De la o faza de inmultire a drojdiei la urmaroarea capacitatile recipientelor cresc de 5-15 ori. Statiile ce se construiesc in prezent in tara noastra se compun din urmatoarele:

recipient de sterilizare a mustului cu manta dubla si fund conic avand o capacitate de 650l;

doua recipiente de incubare (prefermentare) cu fund conic de cate 360l si h=1600mm;

un aparat de fermentare (propagare) cu manta dubla pentru racire si fund conic de 4000l si h=2600mm.

Durata unei sarje este de cca 9 zile, ea corespunzand pentru insamantarea a 2000hl. Daca cultura este riguroasa si suspensia de drojdie are un continut in substanta de peste 12% cantitatea de 3000l drojdie cuib astfel obtinuta este suficienta pentru insamantarea a 6000hl must.

Multiplicarea drojdiei in instalatii cu recipienti inchisi reprezinta dezavantajul imbatranirii rapide a culturilor si aparitiei frecvente de mutanti in urma contactului indelungat cu peretii recipientilor metalici, a duratei lungi a starii de anaerobioza si a lucrului la temperaturi mai ridicate decat cele din practica industriala. Aceasta conduce la modificari frecvente a insusirilor tehnologice ale culturilor de drojdii.

Pentru inlaturarea inconvenientelor de mai sus se practica si sisteme de multiplicare a culturilor in circuit deschis. In acest scop se insamanteaza culturi in must sterilizat si racit la 12 ^oC, folosind in acest scop recipienti din otel inoxidabil prevazuti cu capac. La o cantitate de 10l must se foloseste o cultura de 50ml suspensie grosiera de drojdie. Dupa declansarea puternica a fermentarii se adauga o cantitate dubla de must. Se recolteaza crestele care se introduc intr-un alt recipient basculant, umplut partial cu must si se repeta procesul de adaugare succesiva si de multiplicare in trepte pana la insamantarea linului de fermentare. Metoda este simpla si in caz de efectuare corecta se exclude pericolul de infectie, obtinandu-se culturi omogene ce nu-si schimba insusirile de la o sarja la alta.

Uscatorul de drojdie cu un valt

Fig.3  Uscatorul de drojdie cu un valt

1-tambur;

2-cadru;

3-agitator;

4-cuva;

5-oala cu condens;

6-lant cu role;

7-electromotor;

8-reductor;

9-cutit.

Asigura deshidratarea excedentului de drojdie rezultat de la fermentare la un continut de umiditate de circa 90% pana la circa 10%, in vederea utilizarii ca furaj. Practic, se pot valorifica 1..1,5 l suspensie groasa de drojdie/hl bere. Pentru uscare se folosesc instalatii cu valturi incalzite cu abur.

In tara noastra se foloseste un uscator tambur cu un singur valt. Tamburul are forma cilindrica orizontla si este sustinut de doua lagare. In partea exterioara inferioara se afla un recipient in care se introduce suspensia de drojdie. Aceasta adera de peretii tamburului si prin rotire, sub actiunea caldurii aburului, se usuca sub forma de pelicula, care este indepartata prin razuire cu ajutorul unor cutite.

Cuva reprezinta un recipientde forma semicilindrica, prevazut cu pereti dubli pentru incalzirea preliminara a suspensiei de drojdie pana la o temperatura de cca 90⁰C. In interiorul cuvei se gaseste un agiator care realizeaza uniformizarea suspensiei si a temperaturii. Uscatorul este reprezentat in fig.2 . O pompa de alimentare cu suspensie de drojdie este prevazuta cu comanda automata a pornirii si opririi in functie de nivelul din cuva.

Capacitatea uscatorului este de 3,8 kg drojdie uscta peora, ceea ce corespunde cu 50..60 kg apa evaporata, folosind abur de 3..4 bar.

Suprafata de uscare este de 1,4 m², la un diametru al tamburului de 600 mm. Turatia corespunde cu 1 rot/min.

Valorificarea drojdiei de bere

Drojdia de bere colecataa de la fermenatre primara se preseaza pentru recuperarea berii. Dupa aceasta operatiune ea contine 15-25% substanta uscata. Raportat la substanta uscata, compozitia indica un continut de 45-60% substante azotoase, 15-375 hidrati de carbon, 2-12% grasimi si 6-12% substante minerale. La aceasta se adauga cantitati mici de vitamine, precum viatamina B₁ cu continuturi medii de 0,8 mg/100 g, vitamina B₂, de 5 mg/100 g, vitamina b₆ de 3,6 mg/100 g, ergosterina de 110 mg/100g si factorul vitamina PP de 29,4 mg/100 g.

Desi compozitia drojdiei este deosebit de valoroasa, din cauza amarelii si agreutatilor de eliminare a acesteia, de cel mai multe ori valorificarea se limiteaza la uscare, obtinandu-se un compus proteic in scopuri furajere.

In toate cazurile de reutilizare a drojdiei, cu exceptia refolosirii in industria berii, este necesara o dezamarare prealabila.

Dintre metodele presupuse, cele mai indicate sub aspectul neinfluentarii compozitiei chimice, sunt cele cu solventi organici, in special cu acetona, metanol si tetraclorura de carbon. De cele mai multe ori, insa, se renunta la astfel de procedee, deoarece se pierd pana la 705 din continutul de vitamine si apar unele modificari ale gustului. De aceea, se recurge, in majoritatea cazurilor, la tratarea cu solutii alcaline. Dupa o spalare si trecere prin site cu diametru ochiurilor de 0,25 mm pentru retinerea impuritatilor grosiere in special a rasinilor de hamei, se procedeaza la tratarea cu o solutie de carbonat de sodiu de 10%, administrata in proportie de 7,5% fata de substanta uscata a drojdiei. Prin barbotare cu aer se obtine o suspensie uniforma care apoi este lasata in repau timp de 30 minute, pentru sedimentare drojdiei. Dupa o usoara decantare pentru eliminarea impuritatilor usoare se repeta procesus si in final se procedeaza la spalarea cu apa pana cand pH-ul suspensiei este de 6,6. Continutul de substanta uscata al suspensiei este marit prin presare, ajungand pana la 25% . Randamentul este de cca 75% fata de cantitatea de drojdie recuperata. Pastarea trebuie efectuata la rece, in cazul cand nu se procedeaza la deshidratarea in continuare prin uscare.

In U.R.S.S. s-a elaborat un procedeu de dezamarare prin tratare cu o solutie de clorura de sodiu si deshidratare cu un separator centrifugal. Tratarea cu saramura  se repeta de 3 ori timp de cate 10 min . operatiunile finale sunt identice ca mai inainte. Randamentul de recuperare a drojdiei este de 88-90%.

Procedeul cel mai des utilizat pentru conservarea drojdiei este uscarea in instalatii cu valturi. In cazul utilizarii pentru scopuri furajere uscarea se realizeaza la temperaturi ale aburului din valt de pana la 200^oC. Prin acest tratament se distrug in mare parte vitaminele si se degradeaza aminoacizii. Exista si tehnici de uscare mai blanda prin expunerea stratului de drojdie in curs de uscare actiunii unui curent de aer si mirirea vitezei valturilor astfel incat durata de uscare sa fie de 3s la folosirea de abur de 4-8 bar.

Drojdia destinata produselor farmaceutice si pentru scopuri alimentare este uscata in SUA in instalatii ce functioneaza pe principiul pulverizarii. Se foloseste aer de 150^oc.

Consumul de abur pentru uscarea unui kg de drojdie umeda este de 7-8 kg, iar cel de energie electrica de 0,1 kwh.

Dintre utilizarile drojdiei, in afara de recuperarea in industria berii, se citeaza urmatoarele:

-administararea in scopuri furajere, preferabil dupa o dezamarare. Pentru marirea coeficientului de asimilare se recomanda distrugerea partiala a peretilor celulari prin aburire. Daca dezamararea nu s-a realizat in mod satisfacator, drojdia se administreaza in amestec cu borhot si trub in proportie de 1/10. Se foloseste in special pentru ingrasarea vitelor. Valoarea furajera a drojdiei la o digestibilitate a substantelor organice de 88% este mult mai ridicata decat cea a altor nutreturi folosite in mod uzual, fiind asemanatoare cu cea a sortului de soia, fara a se lua in considerare continutul de microelemente ; 

-utilizarea in alimentatia umanasub forma de extarcte proteice, valoarea alimentara fiind similara cu cea a proteinelor vegetale. Fata de proteinele din carne, cele din drojdie se deosebesc printr-un continut mai redus de histidina, respectiv de 3%, fata de 10% din carnesi ceva mai mic de triptofan. In schimb, drojdia contine cu 5% mai multa lizina si o cantitate mai mare de cisteina;

-in scopuri medicinale drojdia este utilizata, de cele mai multe ori sub forma empirica, pentru actiuni curative si fortifiante. Ținand cont de continutul ridicat de proteine usor asimilabile, bioregulatori si saruri minerale, Vanossi a prezentat o sintza ampla a posibilitatilor de utilizare in scopuru medicinale, pentru alimentatia sugarilor, in vederea reducerii infectiilor intestinale, a perturbarilor nervoase si pentru favorizarea cresterii. Drojdia regleaza secretia glandelor de digestiesi imbunatateste rezistenta mucoaselor fata de diverse infectii, fiind recomandata si pentru combaterea anemiei. Pe piata mondiala se gaseste  preparatul "Adenyl" recomandat pentru terapia de intoxicatie metalica precum si pentru vindecarea de arsuri ci insusiri de stimulare a dilatarii tesuturilor.

Drojdia de bere este recomandata si in medicina veterinara la combaterea de perturbari digestive la cai si afebrei aftoase;

-utilizarea pentru obtinerea de concentarate  vitaminice, atat in scopuri curative cat si preventive;

-folosirea pentru fabricatia de preparate enzimatice. La Simpozionul International ce a vut loc in orasul Kyoto, in Japonia, in 1972 s-au prezentat mai multe referate in legatura cu preparate enzimatice obtinute din drojdie de bere. In 1971 a intrat in functiune in URSS la fabrica de bere din Donetk o sectie pentru producere de invertaza. Drojdia spalata este amestecata cu melasa si aerata la un pH de cca 4,8 timp de 8 h, obtinandu-se o solutie cu continut ridicat de invertaza. Ea este decantata si filtrata, iar amestecul in suspensie este supus autolizei cu adaus de bioxid de sulf. Autolizatul este concentrat cu un separator centrifugal, amestecat cu apa distilata si glicerina. Produsul se desface la o concentratie de 4000 de unitati de invertaza/g;

-recuperarea drojdiei si-a alcoolului din apele reziduale. Deoarece o mare parte din drojdie se elimina cu apele reziduale, recuperarea pe aceasta cale conduce la scaderea considerabila a gradului de poluare a acestor ape. Dupa cercetarile lui Kuhbek, 66,6% din oxigenul biochimic necesar in 5 zile al apelor reziduale de la o fabrica de bere provine din drojdie la o incarcare medie de 461 mg O₂/l. Recuperarea drojdiei si a alcoolului din apele reziduale  a fost realizata pe scara industriala inca din 1971 la o fabrica cu o capacitate de 500000 hl/an cu rezultate satisfacatoare.

3.2 Materiale auxiliare.

Aceste materiale sunt utilizate pentru igienizare:

hidroxidul de sodiu (soda caustica) se foloseste sub forma de solutie 3% pentru curatirea si dezinfectarea vaselor metalice si a conductelor (cu exceptia celor din aluminiu); sub forma de solutie 0,5-2% se foloseste pentru curatirea si dezinfectarea furtunelor de cauciuc;

carbonatul de sodiu anhidru (soda calcinata) se foloseste sub forma de solutie 5-10% pentru curatirea si dezinfectarea butoaielor, in amestec cu soda caustica se foloseste pentru curatirea si dezinfectarea furtunelor din cauciuc;

varul este un antiseptic ieftin si se foloseste pentru curatirea si dezinfectarea pardoselelor;

clorura de var, sub forma de solutie 3,5 g/l, se foloseste pentru curatirea si dezinfectarea pardoselelor;

cloramina, se foloseste sub forma de solutie 0,5-1% pentru curatirea si dezinfectarea vaselor si conductelor metalice, inclusiv cele de aluminiu, a furtunelor de cauciuc;

formaldehida, se foloseste in solutie 0,5% pentru curatirea si dezinfectarea furtunelor de cauciuc, a vaselor si conductelor metalice si pentru dezinfectari generale;

almocidul alcalin, se foloseste sub forma de solutie pentru curatirea si dezinfectarea vaselor si conductelor metalice;

sulful, se foloseste pentru dezinfectarea incaperilor (prin ardere in cantitate de 2,0-2,5g sulf la 1hl capacitate);

almocidul acid este cel mai important detergent si dezinfectant pentru recipientele de aluminiu. Ajuta la indepartarea pietrei de bere de pe vasul respectiv.

4.Ambalarea, transportul, paletizarea si depozitarea sticlelor de bere

Sticle pentru imbutelierea berii. Berea se imbuteliaza in sticle de 0,500, 0,650 si 0,330 ml de culoare verde inchis sau maslinie. Sticla trebuie sa fie transparenta pentru a se asigura posibilitatea controlului sticlelor goale si pline.

Sticla trebuie sa fie rezistenta la presiune si soc, iar suprafata coroanei si a peretilor sa fie neteda. Grosimea minima a peretilor sticlelor trebuie sa se faca in timp de 10-15 sec, iar pauza este de 1 min. Ridicarea presiunii pana la 8 atmosfere trebuie sa se faca in timp de 10-15 sec, iar pauza este de 1 min. In aceste conditii, sticla nu trebuie sa crape. Pentru determinarea rezistentei la soc termic, sticlele se aseaza in cosuri de sarma, cu gatul in jos, si se cufunda pentru 5 min in apa cu temperatura de 60 ^oC, iar apoi pentru alte 5 min in apa cu temperatura de 27 ^oC. In aceste conditii, de asemenea sticlele nu trebuie sa crape.

Lazile pentru sticle. La noi in tara sticlele se transporta la beneficiar in lazi confectionate din brad, fag sau masa plastica.

Se confectioneaza 2 tipuri de lazi de lemn, una dreptunghiulara, care transporta 40 de sticle si alta patrata, care transporta 25 de sticle. La ambele tipuri de lazi, un numar de sticle sunt asezate cu gura in jos. La transportul sticlelor cu bere se pot utiliza si lazi din materiale plastice pentru 24 sticle sau din sarma pentru 16 si 24 sticle.

Butoaiele pentru transportul berii.

Butoaiele din lemn. La noi in tara se folosesc butoaiele din lemn de stejar de 25, 50, 100 si 200 l. Butoaiele se executa din doage de stejar despicate radial. La acestea nu se admit gauri de insecte, noduri pe zonele de inbinare a gardinei, pe tesuturile fundului, pe canturi si pe suprafata interioara a butoiului. O conditie deosebit de importanta pe care trebuie sa o indeplineasca butoaiele consta in aceea ca in interior doagele nu trebuie sa prezinte denivelari. Pentru a se putea face o buna izolare in interior prin parafinare sau smolire, suprafata interioara trebuie sa fie perfect neteda.

Butoaiele din metal. Din punct de vedere al capacitatii, butoaiele din metal pot fi: cu capacitate nominala 50l si cu capacitate nominala 100l. Butoaiele din metal se compun din 2 jumatati de butoi asamblate prin sudura. Pe unul din fundurile butoiului se gaseste sudat dispozitivul in care se fixeaza sonda pentru golire. In mijlocul mantalei se gaseste orificiul de umplere cu busonul, care sunt filetate. Etansarea acestora se face cu ajutorul unei garnituri moi. Pentru ca butoaiele sa poata fi rostogolite, acestea sunt prevazute in exterior cu inele de rulare, confectionate de obicei din cauciuc.

La verificarea butoaielor din metal trebuie sa se aibe in vedere urmatoarele:

examinarea executiei la fiecare butoi din lot, pentru a se constata daca acesta corespunde conditiilor date de constructor;

verificarea controlului inscriptiilor: firma constructoare; materialul din care este confectionat butoiul; acoperirea suprafetei interioare a butoiului; capacitatea nominala; anul de fabricatie; numarul de serie al constructorului; presiunea maxima de exploatare si inscriptia in limba romana: Butoi pentru bere;

verificarea dimensiunilor asupra unui numar de butoaie reprezentand 2% din lot, dar nu mai putin de 1 butoi;

masa: butoiul de 50l cantareste gol cca 8,65 kg;

butoiul de 100l cantareste gol cca 19,60 kg;

masurarea grosimii butoiului se poate face cu ajutorul ultrasunetelor;

controlul capacitatii pe fiecare butoi din lot care trebuie sa fie in cadrul tolerantelor admise, si anume: 50+0,6l si 100+1,0l;

efectuarea incercarii la presiune hidraulica la fiecare butoi din lot se face la presiunea de 3 atmosfere, butoiul nu trebuie sa prezinte deformari sau scurgeri;

efectuarea incercarii de rezistenta prin rupere la presiune a unui butoi din lot, valoarea minima fiind de 15 Kg f/cm²;

verificarea caracteristicilor materialului si sudurilor garantate de firma prin prelevarea epruvetelor necesare dintr-un butoi din lot.

Dupa inchidere, sticlele se ambaleaza in lazi, asa cum am precizat si apoi se transporta la locul de depozitare pana la trimiterea spre locul de desfacere (consum). Ambalarea sticlelor (impachetare) in lazi este o operatie greoaie daca se face manual si cere multa mana de lucru.

In ultimul timp s-au construit masini automate pentru impachetarea si despachetarea sticlelor. Masina este inzestrata cu un apucator de sticle pe care le scoate din lada si le pune pe o banda transportatoare. Operatia inversa este de ambalare a sticlelor in lazi.

Transportarea sticlelor pline se poate face la acelasi nivel sau la nivele diferite. Transportul la acelasi nivel se poate face cu benzi transportatoare, care sunt foarte raspandite in toate fabricile de bere. Transportorul la nivele diferite se poate face sub sau pe deasupra locului unde se gasesc sticlele de transportat.

Transportul pentru coborarea sticlelor la un nivel inferior se face cu transportoarele prin alunecare montate in forma de spirala. Transportorul la un nivel superior se face cu un transportor cu banda fara sfarsit cu posibilitatea de prindere a sticlelor. In mod asemanator cu transportul sticlelor se poate face si transportul lazilor.

Depozitarea lazilor pana la expediere trebuie sa se faca in incaperi racite (3..8 ^oC) si la un nivel de la care se poate incarca usor mijlocul de transport catre locul de desfacere a berii. Pentru o folosire rationala a spatiului de depozitare se face o stivuire a lazilor (paletizare). Paletizarea in spatiul de depozitare se face cu ajutorul unor carucioare mici special construite pentru acest scop.

Carucioarele mecanizate de transport poseda 2 brate in forma de furculita cu care ridica paletele, le transporta si le depoziteaza. Ele pot aseza pana la 3 palete. Distanta de transport cu aceste carucioare nu trebuie sa fie mai mare de 35-75m.

5.Conditiile igienico-sanitare pentru instalatiile de umplere a berii la sticle, norme de protectie a muncii.

Ingrijirea masinilor din sectia de imbuteliere a berii la sticle are o mare importanta asupra pastrarii puritatii biologice. Utilajul din aceasta sectie are o multime de piese care se pot murdarii usor si se curata greu.

Dupa fiecare folosire, masina de imbuteliat trebuie spalata cu apa, pentru indepartarea cuiburilor de infectie. Din cauza numeroaselor piese pe care le are masina de spalat, exista conditii prielnice de dezvoltare a infectiilor. De aceea, la sfarsit de saptamana se demonteaza toate piesele mobile si se curata.

La masinile de spalat trebuie controlate concentratiile solutiilor de soda si eventual al dezinfectantilor, in cazul cand acestia se folosesc. Cu timpul concentratiile solutiilor scad si nu mai au eficacitate, de aceea trebuie corectate. Se controleaza des si retinatorul (sita) de etichete, care se poate infunda si solutia numai poate circula. Dupa o anumita perioada de timp trebuie verificate duzele de sprituire care se pot infunda din cauza suspensiilor ce au scapat prin retinator sau din cauza depunerilor de piatra.

Trebuie sa se verifice zilnic racordurile de cauciuc ce leaga diferitele organe ale masinii de umplut. Orice neetanseitate a lor duce inevitabil la pierderi de bere si crearea focarelor de infectii. Toate partile mobile ale masinilor si transportoarelor unde au frecari mari trebuie unse periodic.

La fiecare sfarsit de saptamana (cel mai tarziu la 2 saptamani), toate conductele sunt legate cu armaturi de legatura si se pompeaza prin ele cateva ore solutia de soda fierbinte, adusa de la un rezervor special amenajat in acest scop. Pomparea solutiei se face in circuit inchis. Pentru o buna dezinfectare in continuare se poate pompa tot in circuit inchis un dezinfectant eficace (ca de exemplu Quats cu adaos de Desal sau Tego 51B timp de 2-3 ore, si totul se lasa sa stea 18-24h). Dupa aceea solutia de dezinfectare este pompata afara din instalatie si intreaga retea se spala foarte bine cu apa proaspata.

In sectia de umplere se produc si spargeri de sticle, care pot produce uneori raniri foarte grave. Cele mai multe spargeri se produc, de regula, la masina de capsulat. Aceasta se datoreste unei functionari necorespunzatoare a masinii, o rezistenta mica a sticlei sau o dimensiune neuniforma a sticlelor. Spargeri de sticle se pot produce si la celelalte masini si caderea cioburilor in masina poate duce la blocarea anumitor piese si oprirea masinii.

Pentru evitarea spargerilor de sticle este necesar ca toate sticlele sa fie minutios examinate, iar cele deteriorate sa fie indepartate pentru a nu se produce pagube (prin pierderi de bere sau oprirea masinilor) sau accidente de munca. Este bine ca locurile unde spargerile sunt mai frecvente sa fie protejate cu ecrane protectoare pentru a ferii de accidente personalul de deservire.

Nu se admite in nici un caz ca sticlele la capsulare sa fie tinute cu mana. O spargere a sticlelor in aceasta situatie poate produce accidente foarte grave. In cazul cand locul unde se produc spargeri de sticle nu este protejat, este indicat ca personalul de deservire sa poarte sorturi de cauciuc si ochelari.

6.Alegerea si justificarea schemei tehnologice

In sectia de fermentare se desfasoara o succesiune de operatii . Aceste operatii, precum si ordinea lor sunt aproape identice in toate procesele de obtinere a berii. Diferentele care apar se refera la utilajele folosite pentru realizarea acestor operatii precum si de modul cum este condus fiecare proces tehnologic .

Pentru realizarea productiei dorite se utilizeaza metoda clasica de obtinere a berii. Studiile efectuate au demonstrat ca atat pe piata romaneasca cat si pe plan mondial se constata o crestere apreciabila a consumului de bere. In acest context, desi majoritatea firmelor incearca aplicarea unor procedee de obtinere a berii care sa le asigure o productivitate cat mai ridicata, metoda clasica nu a fost abandonata mai ales din cauza unor considerente legate de calitatea berii.

Marile firme producatoare de bere nu au renuntat la acest procedeu, desi folosesc si metode de fermentare accelerata, tocmai datorita faptului ca metoda clasica de fermentare este mai usor de condus si de controlat, asigurad o calitate a produsului finit net superioara, asa numitele ,beri de lux', fiind obtinute cu ajutorul acestei metode de fermentare dar nu numai.

Metoda clasica presupune realizarea urmatoarelor operatii:

6.1 Limpezirea la cald este operatia de separare a trubului la cald, realizandu-se in Rotapool, pe principiul hidrociclonului. Trubul la cald se separa sub forma unui con compact la partea inferioara a Rotapool-ului. Trubul rezultat este supus centrifugarii pentru recuperarea mustului continut.

Dupa limpezirea la cald, mustul cu temperatura de 85-90 ^oC urmeaza a fi supus operatiei de racire pentru a ajunge la temperatura de insamantare a drojdiei, 9 ^oC.

6.2 Racirea. In timpul racirii se formeaza trubul la rece incepand cu temperatura de 55-70 ^oC. Trubul la rece este format din particule mult mai fine in comparatie cu trubul la cald. Este alcatuit din proteine (60-70%), in special produse de degradare a globulinei si din polifenoli (20-30%).

Datorita pericolului de infectie cu microorganisme, operatia de racire a mustului se realizeaza in schimbatoare de caldura cu placi. Trubul la rece are acceasi influenta negativa asupra fermentatiei ca si trubul la cald. In plus inrautateste limpezirea si capacitatea de filtrare a berii. La separarea trubului la rece se foloseste filtrul cu kiselgur. Filtrul cu kiselgur permite indepartarea trubului la rece din must in proportia cea mai ridicata (75-85%), recomandandu-se mai ales in cazul procedeelor de fermentare acelerata a berii.

Se utilizeaza un kiselgur mai grosier, cu o permeabilitate mai mare sau perlite, urmarindu-se atingerea unei limpiditati de 2,3 unitati EBC.

Prin subracirea mustului inainte de filtrare la temperaturi apropiate de 0 ^oC poate fi marita eficienta de separare a trubului la rece pana la 90-95%.

Ca dezavantaje ale acestui procedeu de separare a trubului la rece avem: pierderi suplimentare de substante amare in berea finita, o usoara diminuare a spumarii berii si manopera mai ridicata necesara pentru deservirea filtrului.

Mustul fierbinte fiert cu hamei este supus, inainte de a fi trecut la fermentare, racirii pana la temperatura de 6-7 ^oC in cazul fermentatiei inferioare si 12-18 ^oC in cazul fermentatiei superioare, cat si a limpezirii care se realizeaza prin separarea trubului la rece. Racirea mustului se face de la o temperatura apropiata de cea de fierbere pana la temperatura de insamantare cu drojdie 20-50 ^oC. Mustul de bere aproape steril in urma fierberii cu hamei, se poate infecta in special cu bacterii si drojdii salbatice. Dintre bacteriile cele mai periculoase mentionam pe cele lactice sub forma de coci, diplococi sau bastonase. Bacteriile lactice produc acizi organici in bere, conduc la aparitia de tulbureli si modifica gustul si aroma berii contribuind la aparitia gustului neplacut de diacetil.

Din aceste motive racirea mustului se realizeaza astazi in exclusivitate in racitoare (inchise cu placi), care asigura o racire rapida, evitandu-se contaminarea mustului cu bacterii sau drojdii salbatice daunatoare.

6.3 Insamantarea

Insamantarea mustului de bere filtrat se face cu 1% crema de drojdie fata de must. La sfarsitul insamantarii mustul are temperatura de maxim 9,5 ^oC. Umplerea tancului se face cu mustul produs in maximum 36 ore in sectia de fierbere.

Instalatiile de fermentare cilindro-conice pot realiza diferite sortimente de bere, iar in timpul procesului de fermentare, fazele de fermentare primara si secundara se suprapun.

6.4 Prefermentarea

Operatia de prefermentare se realizeaza in linuri de prefermentare. La aceasta operatie produsul intrat este reprezentat de mustul insamantat, rezultand ca produse iesite urmatoarele: must prefermentat, trub la rece, pierderi.

6.5 Fermentatia primara

Sub denumirea de fermentare se intelege, in general, transformarile biochimice pe care le sufera substantele organice (de natura vegetala sau animala) sub actiunea microorganismelor. Procesul de fermentare se produce cu degajare de caldura.

La o fermentare se deosebesc microorganismele care provoaca fermentarea, substratul supus fermentarii si produsele ce iau nastere in urma procesului de fermentare. Microorganismele ce provoaca fermentarea sunt: mucegaiurile, drojdiile si bacteriile. Ca substract de fermentare servesc de obicei glucidele si substantele proteice. Produsele cele mai obisnuite ce pot aparea in procesul de fermentare sunt: alcoolii, acizii, bioxidul de carbon, acetona, amoniacul, antibioticele, etc.

In cazul fabricarii berii, pentru transformarea mustului in bere este necesara transformarea zaharurilor fermentescibile cuprinse in extract, in alcool etilic si bioxid de carbon. Aceasta transformare se face cu ajutorul complexului enzimatic cunoscut sub denumirea de zimaza care este prezent in celulele de drojdie.

Fermentarea mustului se face in doua faze. In prima faza are loc fermentarea principala sau primara, iar in a doua faza, fermentarea secundara sau finala. La fermentarea primara, cea mai mare parte din extractul fermentescibil se transforma in alcool etilic si bioxid de carbon, iar la cea secundara se continua fermentarea extractului nefermentat, in aceasta faza facandu-se totodata si limpezirea berii cu saturarea ei in bioxid de carbon.

In urma procedeului de fermentare primara a mustului se obtine asa-numita bere tanara; aceasta in continuare este trecuta la fermentarea secundara dupa care, in urma operatiei de filtrare, se obtine berea finita.

Fermentarea mustului in cele 2 faze constituie una din partile esentiale ale procesului tehnologic de fabricare a berii. Prin compozitia sa, mustul constituie un mediu nutritiv pentru multe microorganisme daunatoare. Se poate spune pe drept cuvant, ca de felul cum se conduce fermentarea primara si secundara, depinde calitatea berii obtinute. Deci, atentia berarului trebuie indreptata in directia protejarii mustului de infectare cu microorganisme daunatoare.

Fenomentul de baza al femantarii dupa cum s-a mai aratat il constituie transformarea zaharurilor fermentescibile in alcool etilic si bioxid de carbon. In realitate, transformarea nu etse cantitativa , deoarece aproape 2% din cantitatea de glucoza rezultata din descompunerea hidratilor de carbon complecsi se consuma in cadrul celulelor de drojdie, iar alte cca 3% ajung in produsele secundare de fermentare, in special sub forma de glicerina, acetaldehida, acizi organici si alcooli superiori, dupa cum s-a aratat la metabolismul drojdiei.

In afara de gradul real de fermentare determinat de obicei picnometric, se poate determina si gradul aparent de fermentare prin masuri densimetrice folosind zaharometrul. Exista o corelatie directa intre cele doua exprimari, extractul aparent fiind ceva mai mic, datorita densitatii alcoolului de 0,789 la 20^oC/4 ^oC. In practica se lucreaza in spaecial dupa gradul aparent de fermentare, deoarece acesta se determina mai repede si mai usor.

In situatia fermnetarii intregii cantitati de zaharuri fermentescibile se obtine gradul final de fermentare. Berea se livreaza la un grad de fermentare de vanzare cat mai apropiat de cel final, fiind cu 2-4%mai redus la berile blonde si cu pana la 6% mai mic la cele de culoare inchisa.

Gradul de fermentare primara este cu 10-12% mai mic decat cel final, fiind la sorturile de bere blonda de 68-73% la un grad final de fermentare de 78-82% si de cca 58% la o bere bruna cu un grad final de fermentare de 68-75%. Exprimat in extract, la un must cu un continut de extract de 12% se obtine dupa fermentarea primara o bere blonda tanara cu un continut in extract de cca 3-4%. Deobicei se opreste fermentarea primara in momentul cand in ultimile 24 ore fermenteaza cca 0,2-0,3% extract.

Viteza de fermentare, in limita concentratiilor de must folosite uzual in practica, respectiv cu extracte de 7-16%, nu depinde in principal de concentratia mustului, ci de compozitie, doza de drojdie, modul de alimentare(discontinuu, semicontinuu, continuu, in trepte s.a.) si de temperatura de fermentare. Exceptie fac musturile, la cere viteza de fermentare este ceva mai ridicata.

Exista si metode ce urmaresc folosirea de musturi mai concentarte in vederea maririi capacitatii sectiei de fermentare. Astfel dupa Schaus se pot folosi musturi cu pana la 24% extract, care insamantate cu doze marite de drojdie pot fermenta in aceleasi conditiuni ca cele cu 12% extract. Dupa terminarea fermentarii se procedeaza la diluarea berii cu apa si la o impregnare cu bioxid de carbon. Culoarea berii astfel obtinuta este ceva mai inchisa(2 unitati EBC in loc de 9), stabilitatea spumei practic aceeasi (118 s fata de 125 s), continutul de produse secundare volatile de fermentatie ceva mai mic, iar insusirile senzoriale neschimbate. Inchiderea slaba a culorii este atribuita duratei mai lungi de filtrare a mustului concentrat. Intr-o varianta a procedeului se livreaza berea concentrata, lasand la aprecierea consumatorului tehnica de diluare cu sifon. Se realizeaza astfel economii la costurile de productie si desfacere, precum si marirea corespunzatoare a capacitatilor sectiilor de fierbere si de fermentare.

Compozitia mustului determina intr-o anumita masura formarea produselor secundare volatile de fermentare, dupa cum s-a aratat si la metabolismul drojdiei. Toate masurile de fortare a fermentarii duc la cresterea continutului produselor de metabolism. In situatia folosirii unui must cu continut de zaharoza, in special in cazul adausului de zahar la fierbere, creste continutul de alcooli superiori. Formarea glicerinei depinde de cantitatea de zahar fermentat, motiv pentru care berile blonde tari sunt bogate in glicerina.

In conditiile practice al fermentarii primare inferioare, fiecare mol de glucoza degaja in decursul acestui proces 32 kcal.

In afara de formarea de alcool etilic si de produse secundare de fermentatie au loc in timpul fermentarii si alte modificarii in compozitia mustlui. Acestea sunt legate in special de schimbarile suferite de substantele proteice, de rasinile de hamei, acizi si altele, ce conduc la schimbarea pH-ului,a potentialului de oxidoreducere, a flocularii drojdiei s,a.

Modificarile ce au loc in decursul fermentarii primare depind de temperatura, de prezenta oxigenului, a presiunii mediului, de caracteristicile tulpinei si de doza de drojdie, precum si de compozitia mustului. Ele pot fi influentate si prin actiuni mecanice, precum agitarea.

Fig.4 Tanc din tabla de aluminiu pentru fermentarea primara a mustului de bere

1-corpul tancului;

2-fund elipsoidal;

3-reazem de sustinere;

4-manometru,

5-supapa de siguranta;

6-spund-aparat;

7-serpentina de racire;

R₁-racord de umplere-golire;

R₂-racord de aerisire;

R₃-termometru de colt;

R₄-racord pentru probe;

G-gura de vizitare;

Y-vizor.

Recipientele inchise pentru fermentare primara prezinta avantajul posibilitatii recuperarii bioxidului de carbon si a montarii in scurt timp. Ele se dimensioneaza, de preferinta, pentru cuprinderea a doua sarje de fierbere si au serpentine interioare pentru racire, iar in executie moderna, mantale sau buzunare exterioare. Acestea din urma permit o curatire mecanica interioara, fara interventia omului, prin montarea de duze rotative, sau cu jet rotativ. Uneori racire se efectueaza prin vaporizare directa de agentul frigorific, imbunatatindu-se astfel randamentul energetic.

Se confectioneaza din tabla de otel protejata cu masa bituminoasa sau rasini epoxidice, din otel inoxidabilsau din tabla de aluminiu. In comparatie cu linurile paralelipipedice prezinta si avantajul lipesi de zone moarte, greu de curatit.

In figura 4 se reda un astfel de tanc de 420 hl destinat pentru unitati de 200 000 hlbere/an cu sarje fierbere de cca 210 hl. Tancul este confectionat din tabla de aluminiu de 8 mm. El are dimensiuni de gabarit Ø 2600x8510 mm (1), cu funduri elipsoidale (2) si este sustinut de sase reazeme (3). In interior este prevazut cu serpentina de racire Ø 50x36 mmx3 (7). Armaturile principale constau din manometru (4), supapa de sigutanta 95) si spund-aparat (6). Tancul este prevazut cu racord de umplere-golire DN 50 (R₁), racord de aerisire DN 65 (R₂), racord pentru probe de 3/8 (R₄), termometru de colt (R₃), gura de vizitare de 400x600 mm (6) si capac cu vizor ø 400 mm (V).

6.6 Separarea drojdiei

La aceasta operatie produsele intrate sunt reprezentate de berea tanara si drojdia de fermentatie primara. In urma acestei operatii rezulta drojdia de fermentatie primara.

6.7 Conditionarea drojdiei

Aceasta operatie se realizeaza in instalatii de conditionare a drojdiei. Produsele intrate sunt reprezentate de drojdia de fermentatie primara rezultand drojdie conditionata si ape de spalare.

6.8 Fermentarea secundara

In timpul fermentarii secundare au loc o serie de transformari printre care se mentioneaza: continuarea fermentarii extractului fermentescibil, saturarea berii cu bioxid de carbon, limpezirea si maturarea berii. La sfarsitul fermentarii, berea capata un gust fin, placut.

In berea tanara de la fermentarea primara la cea secundara, cantitatea de extract fermentescibil trebuie sa fie de minimum 1%. Viteza de fermentare depinde de cantitatea de drojdie ce a ramas in bere, de temperatura de fermentare si de cantitatea de extract fermentescibil.

Fermentarea secundara se caracterizeaza prin doua faze mai importante. In prima faza, fermentarea se face cu vasul deschis. La o fermentare normala, dupa 24 ore de la umplerea vasului, apar primele semne de fermentare prin degajarea bioxidului de carbon. La inceput, spuma apare la orificiul vasului; daca fermentarea este energica, rezulta ca ea contine o cantitate mare de extract si drojdie. In cazul cand fermentarea porneste greu, inseamna ca berea tanara a venit cu un extract fermentescibil mic sau contine o cantitate mica de drojdie. Pentru stimularea fermentarii se introduce o anumita cantitate de bere tanara care se gaseste in faza crestelor joase. Dupa inceperea fermentarii vasele se inchid.

A doua faza a fermentarii are loc in vasele inchise. Dupa inchidere, vasele metalice se leaga la aparatele de siguranta care mentin o anumita presiune de bioxid de carbon in vas.

Un alt fenomen care se petrece in timpul fermentarii secundare este saturarea berii cu bioxid de carbon. Berea contine dupa fermentarea primara aproximativ 0,2% bioxid de carbon dizolvat, fata de berea finita care contine 0,35-0,45%. De aici rezulta ca in timpul fermentarii secundare trebuie sa se acumuleze in mediu inca o cantitate de 0,25% bioxid de carbon. Bioxidul de carbon este o parte componeta a berii, el imbunatateste gustul, formeaza spuma, conserva berea si impiedica in mare masura dezvoltarea microorganismelor straine, daunatoare berii.

In timpul fermentarii secundare si depozitarii se produce si maturarea berii. Se definitiveaza gustul berii care devine mai placut, mai fin. Cantitatea si natura substantelor aromatice, formate in urma fermentarii au o influenta mare asupra aromei berii. Asupra buchetului au o mare influenta alcooli superiori si esterii formati in timpul fermentarii.

Berea tanara, rezultata de la fermentarea primara, are un gust pronuntat de drojdie, o amareala intepatoare, un buchet de crud in care se percep mercaptanii cu miros neplacut. De asemenea, aspectul aste tulbure, stabilitate redusa si in consecinta berea nu poate fi data in consum ca atare. De aceea, ea este supusa fermentarii lente in continuare la temperaturi scazute pentru descompunerea inca a unei partii cat mai mari din extractul fermentescibil, ramas dupa fermentarea primara, proces care se numeste fermentare secundara, iar dupa unii autori, maturare. In acelasi timp, se urmaresc inca urmatoarele:

- sedimenatrea drojdiei si a restului de trub, precum si a altor substante de tulbureala, in vederea limpezirii naturale a berii;

-spalarea si saturarea cu dioxid de carbon;

-reducerea continutului de oxigen si prevenirea aparitiei unor fenomene daunatoare de oxidare;

-imbunatatirea si rotunjirea gustului si a aromei, in special prin reducerea continutului de dicetone vicinale precum si alte modificari respectiv maturarea propriu-zisa.

In decursul fermentarii secundare si a maturarii are loc sedimentarea drojdiei si a coloizilor de proteine-polifenoli, care se depun in mare parte. In urma reactiilor chimice care au loc, scade continutul de substante volatile care confera, buchetul de tanar, respectiv a mercaptanilor, bioxidului de sulf, acetaldehidei, al carei continut se reduce cu pana la 70%. Pe de alta parte, se semnaleaza o crestere a continutului unor alcooli superiori, precum cel propilic si izobutanolul. Esterii, principalii componenti ai aromei berii, sufera o crestere care poate fi de pana la 100% ca urmare a reactiilor dintre diversii acizi organici prezenti si alcoolii, uleiul de fuzel si glicerina. Tirozolul, responsabil de gustul amar neplacut, este descompus in mare parte.

Dintre dicetonele vicinale se semnaleaza o reducere a continutului de diacetil de la cca 0,35 mg/l la sub 0,1 mg/l si al acetionei, de la cca 3 mg/l la 1-2 mg/l. De asemenea, continutul de pentandion 2,3 se reduce in mod considerabil.

In timp ce autorii de R.D.G. definesc de preferinta toate modificarile drept maturare a berii, deoarece in decursul fermentarii primare are loc, deobicei, o fermentare atat de intensa incat cea secundara nu mai prezinta interes , Zagranco sustine ca notiunile de fermentare secundara, depozitare si maturare a berii trebuie consuderate identice. Masscheleinface distinctie intre fementatia secundara si maturare. In prima etapa, conform tehnologiei clasice, are loc dupa aceasta o fermentare inceata care dureaza 14 zile, continuand metabolismul drojdiei. In a doua etapa se semnaleaza procese lente de difuzie a substantelor de excretie si autoliza ale drojdiei care participa intens la procesul de maturare, respectiv la formarea gustului.

Dupa Masschelein, obiectivul principal al fermentarii secundare este sedimentarea drojdiei, imbogatirea naturala cu CO₂, separarea complexelor de proteine-polifenoli cu consecinta imbunatatirii stabilitatii proteice.

Imbunatatirea insusirilor organoleptice ale berii poate avea loc numai in prezenta drojdiei. Daca se indeparteaza drojdia complet dupa terminarea fermentarii primare, se obtine o bere ,goala si uscata, cu gust fad , chiar daca se procedeaza la o maturare de lunga durata.

Continutul de azot α-aminic creste in decursul unei maturari conform tehnologiei clasice la fel ca si cel de fosfati organici si anorganici.

In practica se procedeaza la trimitere berii tinere in dectia de fermnetare secunadra printr-o racire la 3,5-5^oC pentru bere blonda.De multe ori se procedeaza la o cupajare preliminare a mai multor locuri care se deosebesc sub aspectul tariei , culorii si gustului, dar mai ales al gradului de fermentare. Pentru acest scpo se folosesc asa-zisele lanterne de cupajare care permit amestecarea mai multor loturi la debite variabile. Cu aceasta ocazie, trebuie evitata o manipulare cu socuri, fiindca astfel apar pierderi de bioxid de carbon. In cazul utilizarii de pompe pentru vehiculare, acestea trebuie sa functioneze fara socuri si numai prin refulare. Se prefera introducere berii in tancurile de fermentare secundara prin opartea de jos pentru evitarea spumarii.

In decursul fermentarii secundare se urmareste reducerea continutului de extract cat mai aproape de gradul final de fermantare, ceea ce practic corespunde cu 1-1,4%. Pentru realizare desfasurarii uniforme a fermentarii secundar, se prefera descresterea treptata a temperaturii prin racire de preferinta cu aer. La aplicarea de procedee clasice se urmareste reducerea cu 1^oC intr-o saptamana, astfel ca in final temperatura berii sa ajunga pana la cca -1,0^oC. Astfel se evita o fermentare brusca care are consecinte calitative nefavorabile. Durata totala de fermentare secundara si maturare depinde de tipul de bere, de concentratie, modul de administrare a preparatelor de hamei si de gradul de fermentare. Pentru bere blonda obisnuita se practica durate de fermentare secundara si maturare de 4-8 saptamani, la unele sorturi ajungand pana la 3 luni. Cu cat creste doza de hamei si continutul de extract, cu atat se urmareste prelungirea duratei acestiu proces.

Indiferent de tipul de bere obtinut, se observa la fermentarea secundara aparitia a doua faze deosebite si anume: cea de fermentare activa si apoi fermentarea finala linistita. In primele zile ale fermentarii secundare, procesul decurge inca repede si vioi, proces care dureaza cca 2 zile. Se evita o desfasurare prea violenta care influenteaza negativ legarea bioxidului de carbon, insusirile de spumare si ameliorarea gustului in decursul maturarii.

Desfasurarea procesului de fermentare secundara depinde de cantitatea extractului inca prezent, de cantitatea si starea fiziologica a celulelor de drojdie prezente in berea tanara si de temperatura.

Se urmareste ca diferenta intre gradul de fermentare de la fermentarea primara si gradul final de fermnatare sa fie de maxim 15% la berea blonda. Daca diferentaeste prea mica, atunci fermentarea secundara decurge prea incet si nu pot apare fenomenele de maturare atribuite metabolismului drojdiei. Nici cazul contrar nu e de preferat deoarece, procesul decurge mai repede, dar de asemenea cu consecinte calitative nefavorabile.

In cazul observarii tendintei d efermentare prea inceata se poate realiza o remediere prin amestecarea lotului cu altul ce contine drojdie pulverulenta, care prezinta o putere mai mare de fermentare, sau la adausul de crestere de la fermentarea primara. Acestea trebuie sa aiba un grad de fermentare de 12-15%, iar doza nu depaseste de obicei 105. Temperatura crestelor trebuie sa fie aproape de cea a berii supusa fermentarii, fiindca astfel apar socuri termice cu consecinta aparitie de gust de drojdie.

Diferenta dintre gradul final de fermnatre si cel rezultat dupa fermnatere secundara trebuie sa fie, la berea blonda, de 2-5%. Cu cat aceasta este mai mica, cu atat sensibilitatea berii este mai buna.

O caracteristica a fermantarii secundare este cresterea continutului de bioxid de carbon din vere, deoarece procesul de fermenatre are loc in recipiente inchise, prevazute cu dispozitive de reglare a presiuni, asa-zisele Spund-aparate. Aceste regleaza suprapresiunea din recipient, eliminand bioxidul de carbon in exces.

Continutul de bioxid de carbon din bere, dupa fermentarea secundara normala, este de cca 0,4%. El este influentat de temperatuar si de presiunea din recipient. Cu cat temperatura este mai scazuta, cu atat creste acest continut. Astfel la o suprapresiune de 0,3 kgf/cm² si temperatura de -1^oC, continutu de bioxid de carbon ajunge la 4,2 g/l bere. Daca temperatura este de +3^oC, in conditiuni identice, continutul se reduce la 3,45 g/l. In schimb, daca suprapresiunea este de 0,6 kgf/cm², atunci la -1^oC bere se poate satura cu 5,2 g CO₂/l.

Legarea bioxidului de carbon din bere are importanta atat asupra stabilitatii spumei, cat si a gustului prin nuanta de perlare. Bioxidul de carbon din bere stimuleaza secretia in traiectul digestiv si excita nervii olfactivi. O bere cu capacitate slaba de spumare este considerata de calitate inferioara si are o stabilitate redusa , deoarece bioxidul de carbon elimina aerul din contact cu berea si inhiba astfel dezvoltarea unor microorganisme aerobe daunatoare.

Capacitatea de absorbtie fizica a boixidului de carbon este influentata si de compozitia berii, in special de distribuirea coloizilor care prezinta o suprafata mare de contact . In consecinta, capacitatea de legare de natura fizico-chimica este cu atat mai mare, cu cat berea contine mai multi coloizi. In afara de efectul de absorbtie intervine si vascozitatea in capacitatea de retinere a bioxidului de carbon. Datorita acesteia, bulele de bioxid de carbon intampina o anumita rezistenta la ridicarea lor din masa de bere si pot iesi abia dupa ce ajung la o anumita marime. De aceea, sorturile de bere cu continut ridicat de extract poseda o capacitate mai mare de legare a bioxidului de carbon.

Exista procedee tehnologice de fermentare secundara in care se urmareste cresterea artificiala a continutului de bioxid de carbon printr-o impregnare.

Fermentarea secundara la suprapresiuni prea ridicate nu este indicata , deoarece, in astfel de cazuri, persistenta spumei este mai slaba .

In decursul procesului de maturare are loc o limpezire naturala a berii. Efectul depinde de intensitatea de fermenatare secundara , de temperatura berii, de natura si marimea particulelor in suspensie, de inaltimea stratului de bere , cat si de durata de maturare.

Desfasurarea procesului de fermentare secundara si maturare se urmareste prin determinare periodica a gradului de fermentare , atemperaturii berii si continutul de bioxid de carbon. Spre sfarsitul perioadei de maturare se verifica, de asemenea, culoarea, limpiditatea, pH-ul si alte insusiri organoleptice, in vederea unor eventuale corecturi.

6.9 Filtrarea

Inainte de tragerea berii la sticla sau butoi, berea din tancurile de fermentare secundara si depozitare contine o serie intreaga de substante in suspensie, ca: aglomerate proteice, celule de drojdie, rasini de hamei. De aceea, berea trebuie filtrata. In cele mai multe fabrici berea inca se mai filtreaza prin filtre cu masa de filtru, formata din fibre de bumbac, la care se adauga azbest.

Prin filtrare, din bere se inlatura acele substante care se afla in stare de suspensie si care dau tulbureala berii. In afara de retinerea mecanica a particulelor mari in suspensie, prin filtrare se realizeaza si o adsorbtie a diferitelor substante din bere. Asa, de exemplu, s-a constatat ca la filtrare, in special prima bere ce trece prin filtru (5-40hl) este influentata in ceea ce priveste pH-ul, substantele colorante, extractul, substantele amare.

Deci, la filtrarea berii prin masa filtranta au loc 2 procese distincte: mai intai, filtrul actioneaza ca o simpla sita de retinere a particulelor, ca celulele de drojdie, aglomerate de proteine, care nu pot trece prin filtru. Deci, filtrul indeplineste o functie mecanica si, in acelasi timp, in urma unui proces fizico-chimic, o serie de substante din bere sunt retinute prin adsorbtia pe masa de filtru (in special, la prima cantitate de bere care trece prin masa de filtru).

Dupa fermentarea secundara si maturare, berea etse mai mult sau mai putin tulbure datorita particulelor fine de trub formate la depozitare si acelulelor de drijdie care au mai ramas in suspensie. Bere data in consum trebuie sa prezinte o limpiditate perfecta, cu luciu. Limpiditatea berii se aoreciaza prin masurarea turbiditati, exprimata in unitati EBC de formazina, asa cum se arata in tabelul urmator.

Limpidiatea berii

Limpiditatea cu luciu se confera berii prin filtrare. La limpezire berea isi imbunatateste insusirile gustative si de spumare, dar mai ales stabilitatea coloidala si bilogica. Retinerea particulelor din suspensie se face pe un starat filtrant si se poate realiza prin doua mecanisme:

prin cernere (retinere de suprafata0, in care caz sunt retinute particule cu diametrul mai mare decat diametrul porilor stratului filtrant. Pe parcursul filtrarii se intensifica finetea filtrarii, insa scade volumul de bere ce trece prin strat in unitatea de timp. Sunt retinute atat particulele in suspensie cat si coloizii cu molecule mari;

prin retinere pe materiale foarte poroase, cu o suprafata mare de filtarare si cu actiune absorbanta (filtrare adanca). Cu asemenea materiale filtrante sunt retinute suspensiile, coloizii macromoleculari, dar si cele dizolvate molecular in bere. Se imbunatateste, de asemenea, stabilitatea coloidala a berii, dar se pot influenta negativ plinatatea gustului si insusirile de spumare.

6.10 Carbonatarea

Operatia de carbonatare se realizeaza in instalatia de carbonatare avand ca produs initial berea filtrata rezultand bere carbonatata.

6.11 Linistirea

Operatia de linistire se realizeaza intr-un tanc de linistire avand ca produs de intrare berea carbonatata rezultand in urma efectuarii acesteia berea linistita.

7.Analiza factorilor tehnologici care influenteaza realizarea productiei si calitatea produsului finit

7.1 Temperatura

Temperatura unui lichid influenteaza direct solubilizarea oxigenului. Prin cresterea temperaturii cu cate 4^oC, incepand de la 8^oc, se reduce durata de fermentare primara aproximativ la jumatate , respectiv de la 220 h la 8,5^oC, la 110 h la 12^oC, la 50 h la 16^oC si la 33h la 20^oC.

De asemenea, pH-ul berii scade la temperaturi ridicate si culoarea se deschide. Ca un inconvenient al fermentarii la temperatri prea ridicate apare continutul marit de produse secundare de fermentatie, in special de alcooli superiori. Continutul de acetaldehida creste panala un moment dat, scazand apoi la temperaturi mai ridicate.

Cu cat tempertura de fermentare este mai ridicata , cu atat concentratia maxima de acetaldehida apare mai devreme. Dupa constatarile colectivului Miedaner, la temperaturi de pana la 12^oC maximul apare abia in a doua jumatate a procesului de fermentare primara, fara a depasi pragul de percepere organoleptica de 15 mg/l. La temperaturi ridicate acetaldehida formata se descompune la sfarsitul procesului de fermentare, inregistrandu-se in afara de o reducere a acestui continut, favorizeaza prin antrenarea cu CO₂ si alte pierderi de substante volatile prin evaporare.

Esterii formati in timpul fermentarii, raman practic constanti pana la temperatura de 16^oC, continutul variind intre 15 si 30 mh/l. Abia la 20^oC apare o crestere mai importanta a continutului, in special a acetatului de etil, care reprezinta cca 50% din cantitatea totala de esteri. In situatia fermentarii primare sub presiune, generarea formarii de acetat de etil este puternic inhibata. De cele mai multe ori, insa, nu se ajunge nici la presiunea normala si la temperaturi pe pana la 20^oC la limita de percepere organoleptica. In schimb, acetatul de izoamil desi prezent in cantitati mai mici, confera un gust de fructuozitate berii in cazul depasirii concentratiei de 5 mg/l. Aceasta modificare a insusirilor organoleptice a berii apare deja la temperaturi de fermentare primara de 12^oC.

Dintre alcoolii alifatici superiori rezultati in urma metabolismului drojdiei la fermentarea berii, n-propanolul, desi prezent la temperaturi ridicate de fermentare in cantitati de peste 10 mg/l , nu este perceput organoleptic. In schimb, izobutanolul, produs in conditii normale in cantitati de 5-9 mg/l, se percepe la marirea temperaturii de fermentare cu consecinte negative asupra aromei berii. O situatie asemanatoare se regaseste la alcoolul izoamilic prezent in cantitati de pana la 65mg/l.

Influenta negatva a fermentarii la temperatri ridicate si presiune normala asupra aromei berii a  fost scoasa in evidenta si in U.R.S.S. prin cercetarile efectuate de colectivul Gracheva, in special cu privire la continutul de alcooli superiori.

La temperaturi ridicate de fermentare apare un continut marit de dicetone vicinale, dar si o viteza crescuta de descompunere a acestora.

Unele inconveniente calitative ale fermentarii primare la temperaturi crescute pot fi inlaturate in parte pri efectuarea procesului sub presiune marita , cand scade viteza de fermentare, de micsorare a pH-ului si tendinta de formare de alcooli superiori si esteri. Cu exceptia acetaldehidei, subprodusele de fermentare scad paralel cu presiunea.

7.2 Aerarea

O aerare puternica la inceputul procesului de fermentare primara este indispensabila. Crestere numarului de celule de drojdii in mustul in curs de fermentare este direct legata de continutul de oxigen din mediu la inceputul operatiei. Acest oxigen este consumat pentru oxidarea componentilor mustului si a produselor de fermentare, de adsorbtia prin metabolismul drojdiei, de desotbtie prin scaderea presiunii si marirea temperaturii. Pe masura progresarii procesului de fermentare, necesarul de oxigen descreste treptat. Practic, rezultatele cele mai bune se obtin la un continut initial in oxigen de minim 5 mg/l, ceea ce corespunde cu un grad de saturatie cu oxigen de cca 60% al mustului la inceputul fermentarii. Aerarea stimuleaza si scaderea pH-ului in decursul procesului de fermentare, ea fiind mai puternica in primele trei zile.

7.3 Potentialul de oxidoreducere

O influenta similara asupra desfasurarii procesului de fermentare o are potentialul de oxidoreducere a mustului. Acesta se reduce in decursul procesului de fermentare de la valori de 20-26 la 8-12. Cu cat potentialul de oxidoreducere este in final mai mic, cu atat caliatea berii este mai buna. La valori ridicate ale acestuia se inchide culoarea berii, se inrautateste gustul si berea devine mai sensibila fata de tendinta de tulburare. Substantele puternic oxidante au un potential de oxidoreducere ridicat, iar cele puternic reducatoare, un potential scazut, Legat de acst fenomen se recomanda ca aerarea mustului sa nu se efectueze prea tarziu, respectiv in stadiul formarii crestelor joase, fiindca in aceste conditii apar defecte de gust si generare excesiva de diacetil. Cu cat conditiile de fermentare sunt mai bune , cu atat potentialulde oxidoreducere scade mai bine in primele zile de fermentare. In acelasi timp, valoarea ITT scade de la cca 250 din must, la cca 70 in berea tanara, ceea ce influenteaza pozitiv stabilitatea gustului si compozitia chimica a berii.

7.4 pH-ul

Concentratia ionilor de hidrogen creste in decursul fermentarii primare inferioare normale, de la un pH de 5,2-5,7 pana la 4,35-4,65. Scaderea pH-ului este explicata prin asimilarea de amoniac din aminoacizi la inmultirea drojdiei, prin formarea de acizi organici ficsi si volatili, precum si prin deplasarea efectului tampon al mediului spre zona mai acida, desi in tot decursul acestui timp pH-ul celulei de drojdie ramane practic constant, cu vaori in jur de 6. Se prefera o scadere inceata , dar permanenta, a pH-ului, influentandu-se astfel si procesele de floculare.

Scaderea pH-ului poate fi influentata artificial prin marirea temperaturii, a dozei de drojdie, introducerea de cantitati sporite de aer, sau prin agitare.

7.5 Substante azotoase

Compusii cu continut de azot din must sufera in decursul procesului de fermentare modificari datorita asimilarii de azot micromolecular de catre drojdii pentru formarea de celule noi, prin depunerea de azot macromolecular, ca urmare a scaderii pH-ului, prin cedarea de azot in mediu de catre drojdie, cat si prin modificarea gradului de dispersie a fractiunilor azotoase.

In ansamblu, in decursul fermentarii, se constata o scadere a continutului total de azot de cca 300mg/l, cantitatea depinzand de rasa si doza de drojdie folosita, precum si de procesul tehnologic aplicat in decursul fermentarii.

Concentratia de azot alfa-aminicla un must de 10% extract trebuie sa fie de 130-180 mg/l, iar la un must de 12%extract, de 220-250 mg/l.

Importanta azotului alfa-aminic la sinteza valinei a fost scoasa in evidenta la capitolul ce trateaza despre metabolismul azotului. Cantitati insuficiente de valina duc la generarea excesiva de diacetil in decursul fermentarii primare.

In cazul scaderii continutului de azot alfa-aminic cu 10% apare o incetinire importanta a vitezei de fermentare primara. Deoarece acest continuteste determinat in special de calitatea si natura materiilor prime, precum si de procedeul de plamadire, trebuie acordata o importanta deosebita determinarii cantitatii de azot alfa-aminic din must. Aceasta necesitate apare in special in situatia folosirii in amestec a unor cereale nemaltificate si de zahar, care nu contin acest component.

Pentru demonstrarea importantei continutului de azot alfa-aminic din must, s-au efectuat in R.D.G. experiente pe scara industriala cu musturi de bere de diverse compozitii. In situatia folosirii unui must obtinut din 90% malt si 10% zahar, s-a regasit un continut de 220 mg azot alfa-aminic/l, iar la musturile din 55% malt, 30%orz si 15% zahar, continutul de azot alfa-aminic a fost de numai 150mg/l. In primul caz randamentul de drojdie recoltata in urma fermentarii a crescut cu 30% si durata de fermentare a putut fi redusa cu doua zile fata de varianta cu must cu continut redus de azot alfa-aminic. S-a conclus ca in cazul urmaririi inmultirii cantitatii de drojdie de cel putin 3 ori si a realizarii unei durate scurte de fermentare primara este necesara folosirea unui must cu un continut de azot alfa-aminic de minim 160 mg/l.

Plecand de la aceleasi premise , respectiv a faptului ca musturileobtinute din cereale nemaltificate si zahar nu contin azot alfa-aminic si pot fi fermentate fara inmultirea drojdiei, lipsind unii compusi necesari cu continut de azot, Baker si Kirsop au elaborat un procedeu de fermentare separata a mustului din malt si din cereale nemaltificate si apoi amestecarea produselor obtinute dupa fermentare. In vederea obtinerii unei beri de culoare deschisa dintr-un amestec de 70% malt si 30% cereale nemaltificate, la un continut in extract al mustului de 13, autorii de mai sus fermenteaza separat un must din malt de 16% si un must din cereale nemaltificate cu un continut in extract de 9%. In situatia fermentarii in amestec a mustului din malt si cereale nemaltificate , continutul de substante volatile din bere a fost mult mai mare decat in cazul fermentarii separate si aamestecarii lichidelorfermentate. Astfe, continutul de izobutanol a fost de 33,6 mg/l fata de 27 mg/l, cel de alcooli izoamilici de 89,6 mg/l fata de 71,0 mg/l cel de beta-feniletanol de 33,4 mg/l fata de 24,2 mg/l. In afara de avantajele reducerii continutului de subproduse volatile de fermentare, rezulta si reduceri de costuri ale procesului de fermentare si cresterea capacitatii de productie.

Prin autoliza drojdiei generata de temperatri prea ridicate de fermentare, sau de un contact indelungat cu berea, creste, de asemenea, continutul de azot in bere. Aceasta din cauza descompunerii proteinelor din drojdie prin activitatea proteolitica a enzimelor de autoliza.

Rezultatul este aparitia unui gust neplacut de drojdie si tendinta de tulburare a berii.

7.6 Influenta trubului asupra fermentarii

Eliminarea trubului fierbinte din must este indinspensabila deoarece prezenta lui conduce la conferirea unei consistente unsuroase s drojdiei, influentand negativ procesul de floculare, cu consecinta obtinerii unei beri tinere, cu gust de trub, culoare inchisa si insusiri nesatisfacatoare de spumare.

Rolul trubului la rece, compus in proportie de peste 80% din proteine in desfasurarea procesului de fermentare, este controversat. Dupa unii autorii (Kleber, Runkel, Weymar, Lippmann, Juillerat si Moll), trubul la rece poate fi eliminat total, fara inconveniente, in timp ce altii recomanda doar o reducere partiala (Windisch, Jakob, Krauss von Cauwenberge, de Clerck) considerand ca un continut rezidual de 70-100 mg trub rece/l este indinspensibilfavorabil si insusirile senzoriala ale produsului obtinut.

Cu cresterea continutului de trub la rece din must se inrautateste filtrabilitatea berii obtinuta. Pentru procedeele de fermentare rapida se recomanda ca acest continut sa fie de sub 40 mg/l, iar unii autori, printre care si Wellhoener, indica eliminarea totala.

7.7 Vascozitatea mustului

Influenta vascozitatii mustului asupra filtrabilitatii berii obtinute este cunoscuta. Pentru obtinerea unei beri cu o filtrabilitate buna este necesar ca vascozitatea mustului sa fie de maxim 1,6 cP. In cazul depasirii unei vascozitati de 1,78 cP, in afara de greutati la filtrare apar dereglari in procesul tehnologic si marirea duratei de filtrare apar dereglari in procesul tehnologic si marirea duratei de sedimentare a drojdiei cu cateva zile. Pentru prevenirea acestui inconvenient se recomanda utilizarea in astfel de cazuri a unor preparate enzimatice cu continut de ß-glucanaza, in special in situatia obtinerii de musturi cu adausuri de cereale nemaltificate.

7.8 Substante amare si polifenoli

In decursul procesului de fermentare, in urma micsorarii pH-ului, are loc o schimbare a starii coloidale a substantelor amare si a polifenolilor(substantelor tanante) de la o stare stabila, intruna nestabila, in apropierea punctului izoelectric. Aceasta conduce la o precipitare partiala a lor. In parte, substantele amare sunt antrenate de bulele de bioxid de carbon si aduse spre suprafata, fiind retinute de creste, iar o alta parte se adsorb la suprafata celulelor de drojdie.

Intensitatea de reducere a continutului de substante amare si a polifenolilor depinde de temperatura de fermentare si de factori ce pot contribui inca la intensificarea procesului. In medie se produc pierderi de 20-30%.

La berea de fermenatre superioara, dupa cecetarile lui Laws, se poate reduce pierderea de substante amare si de polifenoli printr-o agitare atenta a primului strat de creste. Aceasta este posibil dupa 18 ore de fermentare, in momentul cand berea prezinta un continut in alcoolde minim 1%. Plecand de la aceste constatari , s-a incercat in R.D.G. reducerea pierderilor prin recircularea mustului. In astfel de situatii s-a reusit la berea de fermentare inferioara reducerea pierderilor de substante amare cu cca 15%, chiar si in situatia aplicariiunor procedee rapide de fermentare in recipiente mari de capacitati de pana la 5000 hl. S-au obtinut astfel produse cu continut de izohumulone de cca 22mg/l pentru berea uzuala si de 25 mg/l la cea de tipul Pilsen.

Zangrando semnaleaza posibilitatea micsorarii pierderilor de substante amare prin distrugerea partiala a crestelor cu ajutorul unor antispumanti siliconici care se retin prin procesul de filtrare. In felul acesta, fara inrautatirea insusirilor de spumare, se poate mari indicele de utilizare a linurilor de fermentare cu 10%prin reducerea spatiului gol, care se dimensioneaza de cele mai multe ori la 30% din volumul linurilor. Se atrage atentia, insa asupra necesitatii folosirii de produse acceptate de legislatia alimentara.

7.9 Influenta drojdiei asupra fermentarii

Caracteristicile , dozele si modul de administrare  ale culturilor de drojdii sunt determinante pentru desfasurarea procesului de fermenatare si pentru calitatea berii. In capitolul drojdii s-au aratat insusirile morfologice si biochimice ale speciilor de drojdii utilizate in industria berii. Comportarea mult diferentiata a tulpinilor izolate, conduce la necesitatea luarii in consideratie pentru fiecare caz concret a utilizarii tulpinilor celor mai adecvate, in functie de dotarea tehnica a fabricii, de sortul de bere urmarit a se obtine si de alti factori.

Conditiile de baza puse culturilor de drojdii folosite la fermentarea inferioara sunt: puritatea biologica, respectiv lipsa infectiilor, puterea corespunzatoare de fermentare prin continut redus de celule moarte si prezenta de culturi de celule viguroase, precum flocularea la sfarsitul procesului de fermentare primara.

Cu privire la puritatea culturilor, se cere in special lipsa termobacteriilor si a drojdiilor salbatice. Termobacteriile consuma azotul α-aminic din must, reducand continutul de valina cu consecintea cresterii cantitatii de diacetil din berea obtinuta. Numarul de celule moarte din culturile de drojdie nu trebuie sa depasasca 5-10%.

Pentru fermentarea inferioara se prefera utilizarea de drojdii floculante, desi viteza de fermentare este mai redusa decat la utilizarea de drojdii pulverulente care asigura un contact mai intensiv cu mustul supus fermentarii. Prin floculare se micsoreaza suprafata de contact cu substratul si se incetineste metabolismul, fenomene favorabile atat pentru continuarea procesului de fermentare lenta, cat si pentru recuperarea drojdiilor. Tendintele de floculare conditionate genetic nu sunt constante, existand situatii de trecere a drojdiilor floculante in pulverulente, dar nu si invers.

Viteza de fermentare poate creste in cazul maririi dozei de drojdie. Astfel, in timp ce la o doza de 0,5 l suspensie groasa de drojdie /hl must, durata normala de fermentare primara este de 9 zile, la 1 litru/hl ea poate fi redusa la 7 zile, iar la 2l/hl la 4-5 zile.

Parerile cu privire la scaderea capacitatii de inmultire a drojdiei in urma procesului de fermentare primara proportional cu doza de insamantare, sunt impartite. Dupa unii autori, la o doza de insamantare de 0,5 l/hl are loc inmultirea cantitatii de drojdie in urma procesului de fermentare primara inferioara, de cca 4 ori. Daca doza creste la 2 l/hl, capacitatea de inmultire scade la 1,5 ori. Dupa alti autori , in special in urma cercerarile efectuate de Krauss si Sommer, in aceste limite de doze de insamantare, capacitatea de inmultire a drojdiei este aceeasi, nedepinzand de concentratia initiala.

Inmultirea drojdiilor depinde in mare masura de prezenta oxigenului dizolvat. Distributia varstei celulelor ramane constanta si nu depinde de numarul de generatii de celule. Intotdeauna intr-o cultura de drojdie 50% din celule nu poseda nici o cicatrice, 25%vor prezenta una, 12,5% doua si asa mai departe.

Pericolul de autoliza si de infectie la o concentratie mare de drojdie, este prezentat de unii autori in mod exagerat. Aceasta deoarece la o doza mare de drojdie, durata de fermentare si prin aceasta timpul crearii unui mediu nefavorabil este mult mai scurt, si in consecinta nu sunt condtii pentru o autoliza rapida. Prin aceasta se contrazic afirmatiile mai vechi ale lui Neumeier si Wellhoener, care sustin ca la doze mari viteza de inmultire este marita, dar randamentulmai mic, pericolul de infectie mai mare, cantitatea de diacetil generata mult crescuta si berea prezinta un gust de drojdie. Majoritatea autorilor sustin ca prin cresterea dozelor de drojdie pana la 2 l/hl nu se influenteazainsusirile organoleptice ale berii. Astfel, Wackerbauer lucrand pe scara industriala a obtinut atat la doze de 0,5 l/hl cat si la 2 l/hl bere cu pH de 4,38, un continut in substante amare de 30 mg/l, o stabilitate a spumei de 116-119 sec. si un continut de diacetil de 0,07 mg/l. Prin aceasta crestere a dozei de drojdie, durata de fermentatre primara s-a redus de la 7 zile la 4 zile, la temperatura de 10^oC, iar organoleptic nu s-au putut constata deosebiri. De asemenea , prin reutilizarea culturilor de drojdii recoltate din 20 de sarje succesive de fermentare , nu s-au putut constata deosebiri organoleptice, sau cu privire la capacitatea de fermentare.

Schaus a procedat la fermentari cu doze de drojdii de pana la 3 l/hl, situatie in care insa, s-au modificat putin concentratiile de substante volatile rezultate in urma fermentarii, in special cel de acetat de etil, care a crescut de la 23,7 mg/l la 33,1 mg/l. La procedeele rapide de fermentare continua se utilizeaza concentratii de drojdii si mai mari, care ajung la procedeul AVP, la 15% fata de must, iar durata de fermentare este de 4-8 h.

O consecinta a mariri dozei de drojdie de insamantare este cresterea pierderilor de substante amare care poate fi pana la 20% in situatia maririi acesteia de 4 ori.

Prin tehnici de insamantare succesive, respectiv de distribuirea mustului in mai multe linuri si insamantare partiala cu trecerea multului partial fermentat peste altul proaspaa, se poate marii viteza de fermentare si cantitatea de drojdie recoltata.

8.Bilant de materiale.

Sa se proiecteze o sectie de fermentatie clasica a unei fabrici de bere ca capacitatea de 200.000 hl/an. Tipul de bere care se produce:

- bere blonda

- must primitiv 12 ^oP

Regimul de lucru al sectiei

Din notele de proiectare se considera ca sectia lucreaza 35% din productia anuala in trimestrul de varf. Acesta cuprinde lunile: iunie, iulie, august, insumand 12 saptamani. Luand in calcul 7 zile pe saptamana, numarul zilelor lucratoare an perioada de varf va fi:

z=127=84 zile

Productia anuala este de 200000 hl bere finita.

Productia in perioada de varf se va calcula astfel:

100 hl bere/an 35 hl in perioada de varf

200000 hl bere/an.P_v

P_v== 70000 hl

Productia zilnica:

P=Productie anuala/Numarul zilelor lucratoare

P== 833,33

Numarul de zile in care se realizeaza productia z₁=84 zile

Productia pe sarje:

z₁=   z₁=84 zi

Nr de sarje zilnice este 5, cantitatea unei sarje fiind data de raportul:

A(s)=== 166,66 hl

8.Bilant de materiale

Pierderile de la mustul fierbinte la berea livrata sunt de aproximativ 10%.

p=M_of

M_of=A(s)+p=A(s)+M_of

A(s)= M_of - M_of

M_of= = = = 185,17 hl

p = pierderile aparute in procesul de fabricatie;

M_of = cantitatea de must fierbinte supusa fermentatiei;

A(s) = cantitatea unei sarje de must.

Pentru exprimarea masica a marimilor din bilant se transforma M_of(hl) in M_of(kg) utilizand densitatile din tabele, corespunzatoare concentratiei in extract a mustului.

ρ₁₂ = 1,04837

ρ₁₂ = 1,04646

ρ=M_f = ρ x M_of

M_f = 1,0464 18517 = 19376,18 kg

8.1 Operatia de limpezire la cald

	Must fierbinte limpezit (Ml)

Cantitatea de trub separat este Tc=(400800)mg s.u/l. Se adopta Tc=400mg s.u/l must.

Tc=0,419376,18 = 7,75kg

Pierderile sunt pc=(0,30,5)% Mf

Se adopta pc=0,3% Mf

pc = 19376,18=0,003 19376,18 = 58,12 kg

Mf = Ml + Tc + pc Ml = Mf - Tc - pc

Ml = 19376,18 - 7,75 - 58,12 = 19310, 31 kg

8.2 Operatia de racire

	Must de bere racit (Mr)

Pierderile sunt pr = 0,3% Ml; pr = 30

Ml = Mr + pr

Mr = Ml - pr = Ml - Ml = Ml (1-)

Mr = 19310,3 (1-) = 19252,36 kg

8.3 Operatia de insamantare

Cantitatea de aer care ramane in must este neglijabila.

Mi = Mr + Dj = 19252,36 + 99,82 = 19352,18 kg

Cantitatea de drojdie adaugata este de 0,5l, crema de drojdie de 1hl must.

Dj = 0,5% Mr = 19252,36 Dj = 96,26 l

primitiv; ρ=1,04837 kg/l

Aceasta crema contine 13-15% s.u avand densitatea de 1,037 kg/l masa de drojdie adaugata va fi:

Dj=96,26 1,037

Dj=99,82kg 5 = 499,1 500kg

Dj_ts = 5 Dj_1s = 96261,8 kg

8.4 Operatia de prefermentare

	Must prefermentat

Dj x 3 = 99,82 3 = 299, 46 kg

1 sarja = 19252,36 kg

Extractul consumat in 12h:

1s - 1s = 19252,36 = 577,5

577,5 = 548,6 , pentru respiratie

577,5 = 28,8 , pentru fermentatie

8.5 Operatia de fermentare primara

Fermentare primara

Mi = BT + Dr + CO₂ + p_CO2 + p_si

BT - bere tanara

Dr - drojdie

CO₂ - cantitatea de bioxid de carbon degajata

p_CO2 - pierderile de alcool si de apa antrenata de CO₂ degajat

p_si - pierderi la fermentare primara

BT = Mi - Dr - CO₂ - p_CO2 - p_si

Cantitatea de CO₂ degajata

E_FI = ET

ET - extract total din must

ET = Mp

G_fr - grad de fermentare real

G_fa - grad de fermentare aparent

G_fr = 0,81 G_fa

G_fa = 72%

G_fr = 0,81 72 = 58,32%

E_FI - extract fermentat la fermentatia primara

ep - concentratie in extract a mustului primitiv

ep = 12%

ET = Mp = 19352,18 = 2322,2 kg

E_FI = 2322,2 = 1354,30 kg

Er - extract consumat prin fermentatie

Er = Et = 2322,2 = 69,66 kg

E_f = E_FI - E_racire

E_f = 1354,30 - 69,66 = 1284,64 kg

CO₂ degajat prin respiratie

C₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂ 12CO₂ + 11H₂O

342kg maltoza12 x 44 kg CO₂

548,6kg maltoza. X kg CO₂

X== 846,96 kg CO₂

CO₂ degajat prin fermentatie

C₁₂H₂₂O₁₁ 22C₂H₅-OH + 2x2CO₂ + Q

342kg maltoza.4x44 kg CO₂

28,8 kg maltoza.. Y kg CO₂

Y== 14,51 kg CO₂

Cantitatea de CO₂ formata

CO₂ = X CO₂ + Y CO₂ = 846,96 + 14,51 = 861, 47 kg

CO₂ = 861,47 kg

CO_2r = 0,002 Mp = 0,002 19352,18 = 38,70 kg

Cantitatea de CO₂ degajata

CO_2D = CO_2T - CO_2r = 861,47 - 38,70 = 822,77 kg

CO_2D = 822,77 kg

Cantitatea de alcool etilic formata

342kg maltoza.4 x 46 kg alcool

28,8kg maltozaA kg alcool

A = = 15,49 kg CO₂

Pierderile de apa si alcool etilic antrenate de CO₂

Se apreciaza ca CO₂ antreneaza un amestec de 70% vapori de apa si 30% vapori de alcool etilic.

X_a =

X_a - fractia molara a alcoolului etilic

Ga - continutul in alcool al vaporilor din amestec

Ma - masa moleculara a alcoolului

MA - masa moleculara a apei

Xa =

Presiunea de saturatie a vaporilor din amestec

P_s = p_a Xa + p_A (1-Xa)

p_s - presiunea de saturatie a vaporilor din amestec

p_a - presiunea vaporilor din alcool

p_A - presiunea vaporilor de apa

p_a = f(t)

p_A = f(t)

Fermentarea se realizeaza la temperatura de 8,5 ^oC, din tabele se extrag valorile corespunzatoare pentru alcool si apa a presiunilor partiale obtinandu-se prin interpolare urmatoarele valori:

P_a = 0,28958 10⁴ N/m²

P_A = 0,11098 10⁴ N/m²

p_s=p_aX_a+ p_A(1-X_a)=0,280,1436 + 0,11098(1-0,1436)=0,04+0,110980,85= 0,1343

X_a=

p_s = 0,135 x 10⁴ N/m²

M_v - masa moleculara a vaporilor in amestec

M_v = 0,3M_a + 0,7M_A

M_V = 26,4 kg

- masa moleculara a bioxidului de carbon

p - presiunea atmosferica

p = 9,8110⁴ N/m²

X_s = = 0,0083

Cantitatea de alcool antrenata de 1 kg de CO₂

X_sa= 0,3 X_s = 0,00249

Cantitatea totala de alcool antrenata

A_p = X_saCO_2D

A_p = 0,95

Cantitatea de apa antrenata de 1 kg CO₂

X_SA = 0,7X_s - 0,00581 = 0,70,0083 - 0,00581 = 0

Cantitatea totala de apa antrenata de CO₂

W_p = X_SA CO_2D

W_p = X_SA (CO₂ - )

W_p = 3,16

Cantitatea de drojdie obtinuta in urma fermentatiei primare.

D_r = 2l/hl must supus fermentatiei

V_{bere tanara} = = 18420,12 = 184,20 hl/l

Densitatea pastei de drojdie este ρ = 1,037 kg/l

D_r = 368,401,037 = 382,03 kg drojdie

1hl ..2l dj

184,20hl..x=368,4l dj

m=ρ x v

Pierderile in urma fermentatiei:

P_SI== 0,00419352,18 = 77,40 kg

Cantitatea de bere tanara rezultata in urma fermentatiei primare:

BT = Ml - Dr - CO₂ - p_CO2 - p_si

BT = 19310,31 - 382,03 - 822,77 - 0,1436 - 77,40

BT = 18027,9 kg

8.6 Operatia de separare a drojdiei

Drojdie fermentata primara

p=0,005

38203,28 = 0,0005 38203,28 = 19,10 Dj F

8.7 Operatia de conditionare a drojdiei

		Drojdie fermentata primara

368,4 = 313,14 drojdie conditionata

H₂O₁ = 382,03

H₂O₂ = 382,03 = solutie 2% H₂SO₄

1l H₂O acida..20,42 g H₂SO₄ concentrat

382,03 l ..x=7,80 kg H₂SO₄ concentrat

Pentru 3,03% 31g/l H₂SO₄ concentrat

1,57% 16g/l H₂SO₄ concentrat

ρ =1,010

= 1,83 g/cm³

D=0,010

0,01..x==0,1027

0,1027 43 = 4,42

16 + 4,42 = 20,42 g/l H₂SO₄ concentrat

8.8 Operatia de fermentare secundara

	Bere tanara

BT = B_s + CO_2D + D_s + - p_siI

Diferenta intre gradul de fermentare de la fermentarea primara si gradul final de fermentare este de maxim 15%. Dar diferenta intre gradul final de fermentare si gradul de fermentare rezultat dupa fermentarea secundara este 2-5%, deci diferenta intre gradul de fermentare de la fermentarea secundara

E_FII = x ET

si de la cea primara este de aproximativ 10%

E_FII = 2322,2

E_FII= 232,22

E_FII - extract consumat la fermentarea secundara

La fermentarea secundara nu mai are loc respiratie, ci doar fermentatie.

C₁₂H₂₂O₁₁ 4C₂H₅-OH + 4CO₂ + Q

342 kg maltoza ..4x44 kg CO₂

232,22 kg maltoza X kg CO₂

X== 119,50 kg CO₂

342 kg maltoza ..4x46 kg CO₂

232,22 kg maltoza Y kg CO₂

Y== 124,93 kg CO₂

CO_2D = CO_2T - CO_2r

CO_2r = 0,004 18027,9 = 72,11

CO_2D = 119,50 - 72,11 = 47,39

Pierderile de apa si alcool etilic antrenate de CO₂

X_a = 0,1436 (vezi calculele de la fermentarea primara)

Presiunea de saturatie a vaporilor de amestec

p_s = p_a X_a + p_A (1-X_a)

Fermentarea secundara are loc la 2 ^oC

p_a = 0,17044 10⁴ N/m²

p_A = 0,07054 10⁴ N/m²

p_s = 0,0844

X_s = = 0,0052

Cantitatea de alcool antrenata de 1 kg CO₂

X_sa = 0,001562 kg

Cantitatea totala de alcool antrenata

A_p = X_sa CO_2D

A_p = 0,001562 47,39 = 0,07 kg

X_SA = X_s = 0,000364

Cantitatea de apa antrenata de 1 kg de CO₂

X_SA = 0,00403 kg

Cantitatea totala de apa antrenata de CO₂

W_p = X_SA CO_2D

W_p = 0,00036447,39 = 0,017

D_s =

Cantitatea de drojdie depusa in urma fermentatiei secundare:

D_s = = 0,004 17435,1 = 69,74

D_s = 69,74 1,034 = 72 kg

Pierderile in urma fermentatiei

P_SII = 1% BT

P_SII = BT = 18027,9 = 0,01 18027,9 = 180,27 kg

Cantitatea de bere rezultata in urma fermentatiei secundare:

BT = B_S + CO_2D + D_s + - p_SII

BT = 18027,9 + 47,39 + 72 + 0,1436 - 180,27

BT = 17967,16 kg

Operatia de filtrare

	Bere filtrata

P_fI = pierderi la filtrarea I, [%]

P_fI = 1%

B_b = B_bfI + P_fI [kg/sarja]

B_bfI = B_b - B_b

B_bfI = 17967,16 - 17967,16 =

= 17967,16 - 0,01 17967,16 = 17787,478 [kg/sarja]

B_bfI = 17787,478 [kg/sarja]

8.10 Operatia de filtrare

P_fII = pierderi la filtrarea II, [%]

P_fII = 0,5%

B_bfII = B_bfII + P_fII [kg/sarja]

B_bfII = B_bfI - B_bfI

B_bfII = 17787,478 - 17787,478 =

= 17787,478 - 88,937 = 17698,541 [kg/sarja]

B_bfII = 17698,541 [kg/sarja]

ρ = 1,01173 kg/l

V = = 17493,34 l/s

8.11 Operatia de carbonatare

		Bere bruta filtrare II (BbfII)

Continutul minim de CO₂ din berea blonda este de 12^o trebuie sa fie de minim 0,4g/100ml. Se impune un continut de 0,7 g/100ml bere.

0,7 - 0,633 = 0,067 g/100ml ; 0,67 g/l

CO_2r = 11720,57g

min 110,81 kg/sarja

11081g/17493,34l = 6,33 g/l = 0,633 g/100ml

CO2 reținut 38,70

CO2 degajat 822,77

FI CO₂ F

CO2 degajat 47,39

FII CO₂ F

11720,57 1,8 = 21097,02g = 21,097 kg CO₂/s

21,097 kg CO₂/s ..175hl

X ..1 hl

X = = 0,120 kg CO₂/hl

8.12 Operatia de linistire

	Bere carbonatata

P₁ - pierderi la operatia de linistire, [%]

P₁ = 0,01% B_c

B_c = B₁ + P₁ [kg/sarja]

B_l = B_c - B_c

B_l = 17719,638 - 17719,638 = 17719,638 - 1,771 =

= 17717,867 kg/sarja

9. Bilantul caloric pentru operatia de fermentare

Evolutia extractului real pe parcursul fermentatiei primare:

Ziua I- umplere tanc

Ziua a-II-a

G_fa2=(e_p-e₂/e_p)100

G_fa2=(12-11,5/12) 100  G_fa2=4,16%

G_fr2=0,81 G_fa2 G_fr2=3,36%

Unde

-G_fa= grad de fermentare aparent,

-G_fa2= grad de fermentare real,

-e_p=extract must primitiv

-e_li=extract aparent al mustului in ziua i ^oP

-e_ri=extract real al mustului in ziua i.

e_r2=e_p(1- G_fr2/100

e_r2=11,59%

Ziua a-III-a

G_fa3=(12-9,8/12) 100  G_fa3=18,3%

G_fr3=0,8118,3=14,8 G_fr3=14,8%

e_r3=12(1-14,8/100)=10,22   e_r3=10,22 %

Ziua a-IV-a

G_fa4=(12-7,3/12) 100    G_fa4

G_fr4= 0,8139,1=31,67    G_fr4=31,67%

e_r4= 12(1-31,67/100)  e_r4=8,19%

Ziua a-V-a

G_fa5=(12-6,1/12) 100 G_fa5=49,1%

G_fr5=0,8149,1=39,77 G_fr5=39,77%

e_r5=12(1-39,77/100) e_r5=7,22%

Ziua a-VI-a

G_fa6=(12-4,6/12) 100  G_fa6=49,1%

G_fr6=0,8149,1=39,77 G_fr6=39,77%

e_r6=12(1-49,89/100) e_r6=6,01%

Ziua a-VII-a

G_fa7=(12-0,4/12) 100 G_fa7=66,6%

G_fr7=0,8166,6=53,94 G_fr7=53,94%

e_r7=12(1-53,94/100) e_r7=5,52%

Ziua a-VIII-a

G_fa8=(12-3,6 /12)100  G_fa8=70%

G_fr8=0,81x70=56,7 G_fr8=56,7%

e_r8=12(1-56,7/100) e_r8=5,19%

Ziua a-IX-a

G_fa9=(12-3,3 /12)100  G_fa9=72,5%

G_fr9=0,8172,5=57,34  G_fr9=58,72%

e_r9=12(1- e_r9=4,95%

Fermentare secundara

Ziua 0 = ziua 9

G_fa9=72,5%

G_fr9=58,72%

e_r9=4,95%

Ziua 3

G_fa3=(12-3,0/12) G_fa3=75%

G_fr3=0,81 G_fr3=60,75%

e_r3=12(1-60,75/100)=4,71   e_r3=4,71%

Ziua 8

G_fa8= G_fa8=

G_fr8=0,81 76,6= G_fr8=62,04%

e_r8= 12(1-62,04/100)  e_r8=4,55%

Ziua 13

G_fa13=(12-2,6/12) G_fa13=78,33%

G_fr13=0,8178,33=63,44 G_fr13=63,44%

e_r13 =12(1-63,44/100)   e_r13=4,38%

Ziua 17

G_fa17=(12-2,3/12) G_fa17=80,8%

G_fr17=0,8180,8=65,44 G_fr17=65,44%

e_r17 =12(1-65,44/100)  e_r17=4,14%

Ziua 20

G_fa20=(12-2,1/12) 100  G_fa20=82,5%

G_fr20=0,8182,5=66,82 G_fr20=66,82%

e_r20=12(1-66,82/100)   e_r20=3,98%

Ziua 25

G_fa25=(12-1,9/12) 100  G_fa25=84,15%

G_fr25=0,8184,1=68,12 G_fr25=68,12%

e_r25=12(1-68,12/100)    e_r25=3,82%

Ziua 28

G_fa28=(12-1,8/12) 100  G_fa28=85%

G_fr28=0,8185=68,85  G_fr28=68,85%

e_r28=12(1-68,85/100)   e_r28=3,73%

Ziua 39

G_fa39=(12-1,6/12) 100  G_fs39==86,6%

G_fr39=0,8186,6=70,14 G_fr39=70,14%

e_r39=12(1-70,14/100)   e_r39=3,58%

Extractul consumat pe un reactor

Ziua I

E_c1=M_p[(ep-er₂)/100]

E_c1=19252,36[(12-11,59)/100]=78,93 kg

M_p=cantitatea de must primitiv

E_ci=extractul consumat in ziua i

Ziua II

E_c2=19252,36 [10,22-11,59)/100]=263,75 kg

Pe zi E_c=19173,43 kg

Ziua III

E_c3=19252,36 [(8,19-10,22) =390,80 kg

Pe zi E_c=19015,61 kg

Ziua IV

E_c4=19252,36[ ]=186,74 kg

Pe zi E_c=18861,54 kg

Ziua V

E_c5=19252,36[ ]=232,95 kg

Pe zi E_c=19065,62 kg

Ziua VI

E_c6=19252,36[ ]=94,33 kg

Pe zi E_c=19019,41 kg

Ziua VII

E_c7=19252,36[ ]=63,53 kg

Pe zi E_c=19158,03 kg

Ziua VIII

E_c8=19252,36[ ]=46,20 kg

Pe zi E_c=19188,83 kg

Ziua IX

E_c9=19252,36[(4,71-4,95)/100]=46,20 kg

Pe zi E_c=19206,16 kg

Ziua 0= ziua 9

Ziua 3

E_c3=19252,36[(4,55-4,71)/100]=30,80 kg

Pe zi E_c=6,16 kg

Ziua 8

E_c8=19252,36[ ]=32,72 kg

Pe zi E_c=6,54 kg

Ziua 13

E_c13=19252,36[ ]=46,20 kg

Pe zi E_c=11,55kg

Ziua 17

E_c17=19252,36[ ]=30,80 kg

Pe zi E_c=10,26 kg

Ziua 20

E_c20=19252,36[ =30,80 kg

Pe zi E_c=6,16 kg

Ziua 25

E_c25=19252,36[ ]=17,32 kg

Pe zi E_c=5,77 kg

Ziua 28

E_c28=19252,36[ =28,87 kg

Pe zi E_c=2,62 kg

Ziua 39

E_c39=19252,36[ =28,87 kg

Pe zi E_c=2,62 kg

Cantitatea de caldura degajata de drojdia dintr-un tanc in fiecare zi:

-la fermentarea a 1 kg maltoza se degaja 745 kj

-la degradarea prin respiratie a 1 kg maltoza se degaja 3940 kj

Ziua I

Q₁=745E_c1=3940xE_r

E_f1= E_c1-E_rE_f1=78,93-11,59=67,34

Q₁=104467,45 kj/sarja

Ziua II

Q₂=745E_c2=745263,75Q₂=196493,75 kj/sarja

Ziua III

Q₃=745E_c3=745390,82Q₃=291160,9 kj/sarja

Ziua IV

Q₄=745E_c4=745186,74Q₄=139121,3 kj/sarja

Ziua V

Q₅=745E_c5=745232,95Q₅=173547,75 kj/sarja

Ziua VI

Q₆=745E_c6=74594,33Q₆=70275,85 kj/sarja

Ziua VII

Q₇=745E_c7=74563,53Q₇=47329,85 kj/sarja

Ziua VIII

Q₈=745E_c8=74546,20Q₈=34419 kj/sarja

Ziua IX

Q₉=745E_c9=74546,2-0Q₉=34.419 kj/sarja

Fermentarea secunadra

Ziua 0

Q₀= Q₉745E_c2=74515,4Q₀=11473 kj/sarja

Ziua 3

Q₃=745E_c3=7456,16Q₃=4589,2 kj/sarja

Ziua 8

Q₈=745E_c8=7456,54Q₈=4872,3 kj/sarja

Ziua 13

Q₁₃=745E_c13=74511,55Q₁₃=8567,5 kj/sarja

Ziua 17

Q₁₇=745E_c17=74510,26Q₁₇=7643,7 kj/sarja

Ziua 20

Q₂₀=745E_c20=7456,16Q₂₀=4589,2 kj/sarja

Ziua 25

Q₂₅=745E_c25=7455,77Q₂₅=4298,6 kj/sarja

Ziua 28

Q₂₈=745E_c28=7452,62Q₂₈=1951,9 kj/sarja

Ziua 39

Q₃₉=745E_c39=7452,62Q₃₉=1951,9 kj/sarja

Cantitatea totala de caldura degajata pe parcursul fermentatiei unei sarje

Q_FT=Q_FT=1036704,7

10.Calculul de dimensionare al utilajelor

10.1 Dimensionarea tehnologica a Rotapool-ului

Volumul unei sarje de must supus limpezirii este de 185,17 hl.

Coeficientul de umplere a Rotapool-ului este ρ=0,88.

Volumul util al Rotapool-ului este:

V_u=185,17h=18,52 m³

Volumul total al Rotapool-ului este:

V_t==21,04 m³

V_t=V₁+V₂+V₃

unde:

V₁-volumul portiunii cilindrice;

V₂-volumul portiunii conice;

V₃-volumul portiunii tronconice.

V_t=R²+r²+Rr)

unde:

D-diametrul Rotapool-ului;

H-inaltimea partii cilindrice;

R-raza Rotapool-ului;

hc-inaltimea partii conice;

h_tc-inaltimea partii  tronconice;

r-raza racordului apelor de spalare.

Volumul partii cilindrice a Rotapool-ului este de 20 m³, iar inaltimea este de 1,3 ori mai mare decat diametrul.

V₁=

H=1,3DV₁=

D=2,7

H=1,3D=3,51m

R==

Pentru a favoriza eliminarea trubului, prtea inferioara a utilajului are o forma conica, generatoarea conului facand un unghi de 12^o cu baza conului

h_c=tg 12^oR=0,211,35=0,29 m

V₂=

V₂=0,41m³

Volumul portiunii tronconice este:

V₃=V_t-V₁-V₂=21,04-19,6-0,41=1,03 m³

Baza mare a trunchiului de con este de 10 ori mai mare decat baza mica.

V₃=

h_tc=

Pentru introducerea mustului in vederea limpezirii, se foloseste un racord de alimentare situat la 1/3 de baza Rotapool-ului.

Viteza mustului este de 10-16 m/s, iar durata de umplere a rotapool-ului este de 10-15 min.

D=0,0185 m³/s

D=wss=

d===0,0384 m

10.2 Dimensionarea tehnologica a schimbatorului de caldura cu placi

Este folosit pentru racirea mustului fierbinete ce vine de la Rotapool. Racitorul cu placi este format din pachete de placi stantate din tabla la OL inoxidabil, cu grosimea de cca 1mm, de forma dreptunghiulara prevazute cu orificii pentru introducerea si iesirea mustului si a apei de racire. Pe una din fetele cu placi circula mustul, iar pe cealalta agentul de racire.

Racitorul de must este impartit in doua zone:

-in prima zona se face racirea mustului cu apa de la retea pana la o temperatura de 50⁰C.

-in cea de-a doua zona se raceste in continuare mustulm pana la o temperatura de insamintare cu drojdie de 5^oC, folosind ca agent de racire apa racita la temperatura de 1^oC.

Raportulintre debitul de must si cel de apa de racire in prima faza variaza intre 1:1,2 si 1:2, iar in cea de-a doua faza intre 1:2 si 1:3, intrucat pachetul de placi opune o rezistenta la trecerea mustului in racitor cu ajutorul unei pompe. Apa calda rezulta din prima zona a racitorului, poate fi utilizata in sectia de fierbere.

Dupa fiecare fierbere este necesara curatirea si spalarea aparatului in circuit.

Dimensionarea racitorului de must

Caracteristicile placilor si rotatiile folosite

d_e=610^{-3 mm d}_e-diametrul echivalent
h=10^-3 m h-inaltimea placilor

l=25010^-3m   l-litimea placilor

L_p=1,210^-3mm L_p-grosimea placilor

A₁=0,152m²  A₁-suprafata de transfer termic a unei placi

d_pl=310^-3mm   d_pl-distanta dintre placi

S=63610^-6m²   S-sectiunea canalului de scurgere

L_p=17,5w/m²   L_p-coeficient de conductivitatetermica a placii

R_e=wd_e/v    R_e-criteriu de similitudine Reynolds

p_r=C_pm/l  p_r-criteriu de similitudine Prondls

N_u=0,0645R_e^0,8p_r^0,35 w-viteza fluidului

v-coeficient de vascozitate termica

c_p-caldura specifica

Bilant caloric de racire

Pentru racire se utilizeaza racitorul cu placi cu 2 zone

-prima zona racita ci apa de la retea

Apa racita

Apa de rețea

-a doua zona racita cu apa racita

	1oC

98oC

45oC

Must

Zona I : MxC_m(t₂-t₁)=WC_w (t_wj-t_wi)+d_p

unde:

M-debitul de must kg/h

C_m-caldura masica la intrare in racitor [^oC

t₁-temperatura mustului la intrarea din racitor [^oC

t₂-temperatura mustului la iesirea din racitor [^oC

W-debitul de apa de la retea [kg/h

C_w-caldura masica specifica a apei [j/kgh

t_wi-temperatura apei la intrare in racitor [^oC

t_wj-temperatura apei la iesirea din racitor [^oC

twi-15oC

t2-50oC

twj-45oC

t1-98oC

M=19310,31 kg

C_m=C_m(1j-e/100i)

C_w=4190 j/kgh

e=12%

C_m=4190(1-12/100i)

C_m=3687,2[ j/kgh]

W=

W=

W=26645,20

Zona II: MxC_m2(t₂-t₃)=A_gC_ag(t_agj-t_agi)+d_p

unde:

M-debitul de must [kg/h];

C_m2-caldura masica specifica a mustului [J/kgh

t₂-temperatura mustului la intrarea in zona II [^oC];

t₃-temperatura mustului la iesirea din racitor [^oC];

A_g-debitul de apa racita [kg/h];

C_ag-caldura masica specifica a apei racite J/kgh

t_agj-temperatura apei racite la intrarea in racitor [^oC];

t_agi-temperatura apei racite la iesirea din racitor [^oC];

tagj-25oC

t3-6oC

t2-50oC

tagi-1oC

M=19310,31 kg

C_m2=C_ag(1-e/100)

C_m2=4218(1-12/100)

C_m2=3711,84 J/kgh

A_g=

A_g=

A_g=16.653,2 [kg/h

Calculul de dimensionare a schimbatorului de caldura cu placi

Zona I

			ta1-15oC

ta2-50oC

							t2-50oC

Constantele termofizice pentru must

t_med1=(t₁+t₂)/2=(98+50)/2=74^oC

ρ₁=j(t_med1+74⁰C)=1019,24/m³

λ₁=5610³ w/mxk

η₁=9,0510^-4 Paxs

C₁=3391,3 J/kgk

Constantele termofizice pentru apa de la retea

t_med2=(t_a1+t_a2)/2=(50+50)/2=50^oC

ρ₂=j(t_med2=50^oC)=988 kg/m³

λ₂=64,810^-2 w/mxk

V₂=0,5510^-6 m²/s

C₂=4180 J/kgk

Determinarea coeficientului total de transfer de caldura

1.Fluidul care se raceste mustul de bere

m-numarul de treceri;   M/(3600xρ₁)=mxwxs

m=M/(3600ρ₁ws)=19310,31(36001019,240,563610^-6)

m=2,25

Se alege :

m=3

Se calculeaza cu noua valoare a lui m viteza reala:

W_r===

W_r=2,75 m/s

R_e=

R_e=1858,2

P_r=

P_r=5,48

N_u=0,0645(R_e)^0,8(P_r)^0,35

N_u=0,0645(1858,2)^0,8(5,48)^0,35

N_u=48,13

N_u=

L₁=

L₁=4492,1 w/m²k

2. Fluidul care incalzeste apa

m=

m=11,77

Se alege:

m=12

Se calculeaza viteza reala cu noua valoare a lui m

W_r=

W_r=0,98 m/s

R_e=

R_e=3300

P_r=

P_r=6,75

N_u=0,0645(R_e)^0,8(P_r)^o,35

N_u=0,0645(3300)^0,8(6,75)^0,35

N_u=o,o645652,81,95

N_u=82,10

L₂=

L₂=8866,8 w/m²k

K=

K=

K=

K=1111,1 w/m²k

Calculul suprafetei de transfer de caldura

Q_transmis=KAt_med

Q_termic=(M/3600)C_pt

98oC

45oC

15oC

50oC

t=t₁-t₂=98-50=48^oC

t_max=98-50=48^oC

t_min=45-15=30^oC   

(^oC

Q_termic=(19310,13/3600)339139=709373,71

A=

A=

A=16,37 m²

N=A/A₁

in care:

n-numarul de placi;

A₁-suprafata de transfer termic (0,152 m²);

N=16,37/0,152=108 placi

i=n/(2m)

i-   numarul de pachete

i=108/(218)=3

i=3

i= pachete

i=pachete

m=3- must

m=12- apa

Dimensionarea lungimii zonei I

L₁=nL+(n+1)d

N-numarul de placi;

L-grosimea placii; L=1-1,5 mm

d-distanta dintre placi; d=3 mm

L_l=31,5+(3-1)3

L_l=105 mm

Zona II

tag1-1oC