Fermentarea mustului de bere

1. MEMORIU JUSTIFICATIV

Prin fermentarea mustului de bere se urmărește transformarea în mare parte a zaharurilor fermentescibile în alcool și dioxid de carbon. În condiții obișnuite ale fabricației berii - procedeul clasic- prin fermentare submersă sau inferioară, se folosesc tulpini de drojdii din genul Saccharomyces carlsbergensis, procesul se poate împărți în două faze și anume : fermentarea primară (principală) , timp de 6 - 10 zile la temperaturi de 6-10 0C și fermentarea secundară, denumită și maturare, la temperaturi de 0-3 0C timp de până la 3 luni în funcție de tipul de bere obținut.

În cadrul procedeului clasic, fermentarea primară are loc în recipiente deschise sau închise, din beton, lemn, aluminiu, material plastic sau oțel inoxidabil, numite linuri, respectiv tancuri. La fermentarea secundară se folosesc tancuri , construite din același material ca și tancul de fermentare primară.

Din considerente economice, sub aspectul costului de investiții și de exploatare, precum și a duratei de execuție-montaj, au apărut recipientele de mare capacitate destinate fie pentru fermentarea primară, fie pentru fermentarea secundară, fie pentru ambele scopuri. Ele pot fi amplasate în încăperi sau direct sub cerul liber, și au formă cilindrică , orizontală sau verticală; cilindro-conică , verticală sau sferică.

În lucrarea „ Fermentarea mustului de bere ” obținerea berii se realizează folosind procedeul de fermentare în tancuri cilindro-conice, prin care se realizează o accelerare a fermentației și maturării berii în condițiile păstrării calității berii finite. În comparație cu alte recipiente acestea pun probleme constructive mai pretențioase cu privire la realizarea fundului conic și a susținerii, dar prezintă avantaje tehnologice considerabile în ceea ce privește posibilitatea evacuării ușoare a drojdiei și o răcire exterioară comodă cu tuburi inelare sau manta dublă. Se utilizează pentru procese tehnologice clasice sau rapide de fermentare și maturare, sau combinat.

Calculele tehnico-economice au demonstrat că tancurile cilindro-conice sunt mai eficiente, chiar și în cazul aplicării de procedee clasice, cu transvazarea berii tinere în tancuri clasice pentru maturare. Deci , independent de tehnologia aplicată se recomandă dotarea cu astfel de recipiente a fabricilor de bere.

Obiectivul de bază al noii tehnologii reprezintă asigurarea fermentării și maturării berii în același recipient, la o durată totală a procesului de 14 zile. Pentru asigurarea parametrilor optimi fermentarea se efectuează la presiuni 0,5-0,9 bar și o temperatură de 14 0C.

În majoritatea cazurilor , pentru fermentarea primară tancurile se umplu în proporție de 80% față de volumul total. Pentru însămânțare s-a folosit o doză de drojdie de 1 l suspensie groasă / hl must de bere. Fermentarea primară are loc practic la o temperatură constantă de 14 0C. După 5-6 zile se ajunge la gradul de fermentare dorit, dar pentru favorizarea formării diacetilului se procedează la răcirea berii abia după 2 zile. Drojdia se elimină printr-un ștuț situat la baza fundului conic, după terminarea fermentării primare și răcirea berii, când are loc sedimentarea acesteia. În continuare se menține temperatura de 20C, când pe parcursul a 6 zile are loc maturarea berii.

În urma cercetărilor efectuate s-a ajuns la concluzia că pentru berea de fermentare inferioară se realizează, în tancuri cilindro-cinice verticale de mare capacitate, economii de substanțe amare de 5-10% în comparație cu tehnologiile similare cu instalații clasice.

Lucrarea „ Fermentarea mustului de bere ” este structurată pe 10 capitole. În capitolul 3 se prezintă tehnologia de fermentare a mustului de bere, principalele caracteristici ale produsului finit, ale materiei prime și a materialelor auxiliare. Aici este prezentat atât procedeul clasic de fermentare a mustului de bere cât și procedeele de fermentare și maturare accelerată a berii : procedeul Kugala, procedeul Coutts, fermentare continuă- procedeul Schalk, fermentare continuă- în cascadă, fermentare continuă- sistemul A.P.V., fermentare continuă- procedeul Denscikov, procedeul Labatt și procedeul de fermentare a berii în reactoare cilindro-conice. Dintre acestea accentul cel mai mare s-a pus pe ultimul- fermentarea berii în reactoare cilindro-conice. De asemenea, tot în acest capitol se stabilește regimul tehnologic al secției de fermentare și se calculează bilanțurile de materiale și cel termic pentru procesul de fermentare pe zile și în ansamblu.

Capitolul 4 este destinat dimensionării de utilaje. Astfel, s-a dimensionat tancul cilindro-conic - utilajul principal al procesului de fermentare-maturare, schimbătorul de căldură cu plăci - folosit pentru răcirea mustului de bere la temperatura de însămânțare și vana de drojdie- folosită pentru păstrarea drojdiei recuperate de la fermentare. Tot aici mai sunt prezentate caracteristicile de gabarit pentru diferite utilaje și instalații care fac parte din secția pregătire a mustului de bere pentru fermentare (separatorul Rotapool, tancul de flotație).

Capitolul 5 prezintă necesarul de utilități folosite în secția de fermentare a mustului, capitolul 6 arată principalele produse secundare rezultate din procesul de fermentare și posibilități de valorificare a acestora.

Capitolul 7 reprezintă schema de control pe faze de fabricație, cu evidențierea principalelor analize care sunt obligatorii de efectuat pentru cunoașterea și corectarea parametrilor cu obținerea unui produs finit de calitate corespunzătoare.

Capitolul 8 prezintă modul de amplasare a utilajelor pe niveluri și a tancurilor cilindro-conice, iar în capitolul 9 sunt specificate principalele măsuri de protecție muncii și PSI.

În capitolul 10 s-a realizat calculul economic prin care, în final, s-a stabilit costul unui litru de bere.

Justificarea necesității și oportunității realizării producției pornește de la impactul pe care îl are berea asupra populației prin caracteristicile sale de calitate, cererea pe piață fiind, în comparație cu alte băuturi alcoolice, semnificativă.

2. CERCETĂRI PRIVIND INFLUENȚA CONDIȚIILOR DE FERMENTARE ASUPRA CALITĂȚII

BERII - PRODUS FINIT

Prin fermentarea mustului de bere se urmărește transformarea glucidelor fermentescibile în alcool etilic și CO2 cu ajutorul complexului enzimatic al drojdiei de bere. Industrial, procesul are loc în două etape: fermentarea primară, tumultoasă sau principală, rezultând așa-zisa bere tânără și în continuare, fermentarea secundară lentă sau maturarea.

Modificările ce au loc în decursul fermentării și maturării depind de următorii factori:

- temperatura în timpul fermentației;

- pH-ul mustului ;

- extractul mustului;

- durata fermentării în cele două etape - fermentarea primară și fermentarea secundară;

- prezența oxigenului;

- presiunea mediului de fermentare;

- caracteristicile tulpinii și doza de drojdie utilizată;

- compoziția mustului de bere.

În literatura de specialitate este prezentat modul în care acești factori pot influența procesul de fermentare.

Desfășurarea procesului de fermentare și maturare se urmărește prin determinarea periodică a gradului de fermentare, a temperaturii berii și conținutului în dioxid de carbon și acestea în mod normal trebuie să corespundă unei anumite diagrame stabilită pentru fiecare tip de bere. Spre sfârșitul perioadei de maturare se verifică, de asemenea, culoarea, limpiditatea, pH- ul și alte însușiri organoleptice, în vederea unor eventuale corecturi.

Rezultatul fermentării se apreciază prin :

- conținutul in dioxid de carbon,

- scăderea extractului real,

- gradul de limpezire al berii.

1. Amarfi, R. 2001- Examene. Operații unitare în industria alimentară, vol.I, Editura Pax aura Mundi, Galați.

2. Anghel , I., et. al. 1989 - Biologia și tehnologia drojdiilor, vol. I, Editura Tehnică, București

3. Bahrim,G.,1999 - Microbiologie tehnică, Editura Evrika, Brăila

4. Banu , C., et. al., 1993 - Progrese tehnice, tehnologice și științifice în industria alimentară, vol. II, Editura Tehnică, București

5. Banu , C., et. al. 1998 - Manualul inginerului de industrie alimentară, vol.I, Editura Tehnică, București

6. Banu , C., et. al., 1999- Manualul inginerului de industrie alimentară, vol.II, Editura Tehnică, București

7. Banu , C., et. al., 2000 - Biotehnologii în industria alimentară, Editura Tehnică, București

8. Banu , C., et. al., - Aditivi și ingrediente pentru industria alimentară, Editura Tehnică, București

9. Banu , C., et. al., 2000 - Tratat de știința și tehnologia malțului și a berii, vol I, Editura AGIR, București

10. Banu, C. 2001- Tratat de știința și tehnologia malțului și a berii, vol II, Editura AGIR, București

11. Berzescu, P. et. al. 1981- Tehnologia berii și a malțului, Editura Ceres, București.

12. Berzescu, P. ș. a. 1985- Utilaje și instalații în industria berii și a malțului, Editura Ceres, București.

13. Cojocaru , C., 1972 - Tehnologia fabricării malțului și a berii, Editura Didactică și Pedagogică, București.

14. Cojocaru , C., 1969 - Procedee tehnologice de industrie fermentativă, Editura Tehnică, București

15. Dabija, A., 2000 - Biotehnologii de fabricare industrială a drojdiei cu activitate enzimatică superioară , Teză de doctorat , Universitatea din Galați

16. Dabija, A., 2001 - Drojdia de panificație. Utilizări - perspective, Editura Tehnică - INFO, Chișinău

17. Dabija, A., 2002 - Tehnologii și utilaje în industria alimentară fermentativă, Editura Alma Mater, Bacău

18. Dan , V., 1999 - Controlul microbiologic al produselor alimentare, Universitatea Galați

19. Dan , V., et. al., 1995 - Memorator drojdii, Universitatea din Galați

20. Dan , V., 2001 - Microbiologia alimentelor , Editura Alma , Galați

21. Dan , V., 1991 - Controlul microbilogic al produselor alimentare, Universitatea din Galați

22. Dumitrescu, H., et. al. 1997- Controlul fizico-chimic al alimentelor, Editura Medicală, București.

23. Ioancea ,L., et. al., 1986 - Mașini și utilaje în industria alimentară, Editura Ceres, București

24. Hopulele , T., 1980 - Tehnologia berii , spirtului și a drojdiei, vol. III, Universitatea din Galați

25. Ioancea, L., 1986- Mașini, utilaje și instalații în industria alimentară, Editura Ceres, București.

26. Jâșcanu , V., 1986 - Operații și utilaje în industria alimentară, , Universitatea din Galați

27. Macovei, V. A., 2001 - Calcule de operații și utilaje pentru procesarea termică și biochimică în biotehnologie, Editura Alma, Galați.

28. Macovei, V. A., 2000 - Culegere de caracteristici termofizice pentru biotehnologie și industria alimentară, Editura Alma, Galați.

29. Pavlov, C.F., et. al., 1981 - Procese și aparate în ingineria chimică, București

30. Rășenescu, I. 1971 - Operații și utilaje în industria alimentară, vol.I. Editura Tehnică, București

31. Rășenescu, I. 1972 - Operații și utilaje în industria alimentară, vol.II. Editura Tehnică, București

32. Rășenescu, I. 1984 - fenomene de transfer. Editura Didactică și Pedagogică, București.

33. Rusanescu, N., Theiss, F., 1991- Breviar- date și formule pentru industria berii, Editura Mirton, Timișoara

34. Stroia, I., Biriș,S., 1995- Utilaje pentru industria alimentară fermentativă, Universitatea Politehnică București

35. Stroia, I., et. al. 1998 - Utilaje pentru industria malțului, Editura Cison, București