Macinarea maltului - obtinerea mustului de bere. Macinarea maltului. Plamadirea fainii de malt. Filtrarea plamezii

Lectia 12

Cap 12. Obtinerea mustului de bere. Macinarea maltului. Plamadirea fainii de malt. Filtrarea plamezii. Fierberea mustului de bere cu hamei.

Cuvinte cheie: macinare malt, plamadire prin infuzie si decoctie, must primitiv, extract primitiv, filtrare mult, fierbere cu hamei, must de bere, trub.

Intrebari:

Prezentati schema tehnologica de obtinere a mustului de bere.

Descrieti operatia de macinare a amltului.

Prezentati principial operatia de plamadire prin infuzie si decoctie.

Descrieti principalele etape care intervin la filtrarea plamezii.

Fierberea mustului cu hamei: scop, transformari, conducerea procesului.

Macinarea maltului

Procesul de solubilizare enzimatica a materiei prime este precedat de macinarea acesteia. Atat maltul cat si cerealele nemaltificate sunt supuse inainte de plamadire si zaharificare operatiei de macinare care se face cu scopul de a permite enzimelor sa treaca in solutie si sa actioneze asupra amidonului, proteinelor si a altor produse macromoleculare in timpul plamadirii si zaharificarii.

Procesul de macinare influenteaza transformarile chimice si biochimice in procesul de plamadire, compozitia mustului precum si randamentul de extractie

Desi este o operatie pur mecanica macinarea prezinta o importanta deosebita pentru transformarile care au loc la plamadire-zaharificare, pentru randamentul fierberii cat si pentru compozitia mustului de bere.

Macinarea maltului este destul de dificila deoarece se urmareste o anumita maruntire a partilor componente ale bobului. Astfel coaja bobului trebuie sa fie cat mai putin maruntita, pentru a se evita trecerea polifenolilor in must si pentru a se putea forma in cazanul de filtrare un strat cat mai afanat de borhot. Atunci cand se lucreaza cu filtru de plamada se urmareste o anumita maruntire a cojilor, care este greu de realizat datorita elasticitatii acestora.

Pe de alta parte endospermul trebuie sa fie cat mai bine maruntit, deoarece el contine cea mai mare cantitate de amidon, de care va depinde randamentul fierberii. Datorita faptului ca solubilizarea borhotului nu ajunge de obicei la varful bobului, acesta va prezenta zone cu duritati diferite, astfel incat in timpul macinarii rezulta produse de macinare care difera atat ca marime cat si ca randament in extract. Astfel, varfurile boabelor, care sunt mai dure, vor forma in timpul macinarii asa numitele grisuri mari, iar partile inferioare ale boabelor, care sunt mai sfaramicioase, vor duce la formarea de grisuri fine si faina.

Deoarece grisurile mari necesita un procedeu intensiv de plamadire-zaharificare si dau randamente mai scazute se urmareste ca in timpul macinarii proportia acestora sa fie cat mai scazuta si sa se obtina cat mai multe grisuri fine si faina.

Un malt foarte bine maruntit zaharifica rapid, formandu-se cantitati mai mari de zahar, ceea ce duce la cresterea gradului final de fermentare a mustului obtinut. Maltul macinat grosier zaharifica mai greu, da reactii secundare cu iodul la filtrare si se obtin musturi cu o fermentescibilitate mai scazuta.

Macinarea trebuie sa fie cu atat mai fina cu cat maltul este mai slab solubilizat, pentru a da posibilitate enzimelor sa actioneze mai bine asupra substratului. Malturile bine solubilizate pot fi macinate mai grosier, deoarece ele prezinta acele capilare formate la germinare, prin care se pot extrage in urma actiunii enzimelor substantele componente, chiar si atunci cand grisurile sunt mai mari.

Gradul de macinare al maltului influenteaza in mod hotarator procesul de filtrare al plamezii, attt prin volum cat si prin strucura stratului de borhot format in cazanul de filtrare. Astfel, cu cat maltul este macinat mai fin, cu atat volumul borhotului este mai mic, iar structura lui este mai densa, prelungindu-se mult timpul de filtrare a plamezii. Dimpotriva, cu cat maltul se macina mai grosier, cu atat borhotul obtinut este mai voluminos si mai afanat, accelerandu-se procesul de filtrare. O macinare prea fina a maltului atrage dupa sine si retinerea unei cantitati mai mari de extract, datorita suprafetei mai mari a particulelor, extract care se recupereaza mai greu in timpul spalarii borhotului.

In practica se merge pe calea de mijloc, intre o macinare prea fina si una prea grosiera, gradul de macinare stabilindu-se in special in functie de sistemul de filtrare folosit.

Pentru macinare, se folosesc mori cu ciocane sau cu valturi. Morile cu ciocane realizeaza o pulverizare fina a maltului, permitand utilizarea lor la procedee de filtrare continua, cu tamburi rotativi sub vid. Morile de malt cu valturi permit fractionarea produselor de macinis prin cernere, respectiv obtinerea separata a grisurilor, a fainii si tegumentului.

Plamadirea maltului

Dupa macinarea maltului, in procesul de plamadire se urmareste solubilizarea componentilor solizi ai maltului prin procese de amestecare cu apa si cu ajutorul enzimelor. Se obtine astfel mustul de bere, iar totalitatea substantelor solubile din must formeaza extractul. Extractul se masoara cu zaharometrul Balling si se exprima in °Bllg sau in grame extract/100 g must. Principalii componenti solubili reprezinta hidratii de carbon, proteinele si substantele minerale. Prin stimularea activitatii enzimatice din malt, ceea ce se realizeaza conferind enzimelor temperaturi optime de activitate la anumite intervale de timp, se mareste considerabil cantitatea de extract obtinuta. De multe ori se adauga la plamadire si alte fainuri nemaltificate in vederea maririi cantitatii de extract.

Prin simpla solubilizare cu apa rece se realizeaza un randament de extract pana la 15% fata de cantitatea de substanta uscata din malt. In urma actiunii enzimelor, randamentul de extractie creste la peste 70%. Circa 75% din cantitatea de extract este compusa din hidrati de carbon fermentescibili, iar restul constituie dextrine, proteine, pentozani si alti componenti nefermentescibili.

Tehnici de plamadire

Plamadirea prin infuzie. Acest procedeu se aplica la obtinerea berii blonde de fermentatie superioara si se bazeaza pe modificarea temperaturii plamezii de la temperatura de plamadire pana la temperatura de zaharificare finala sau invers. In primul caz avem de-a face cu un procedeu ascendent iar in cel de-al doilea cu un procedeu des­cendent. In practica se intalneste de regula procedeul prin infu­zie ascendent, plamada fiind incalzita de la temperatura de pla­madire de 35-50°C la cea de zaharificare finala de 77-78°C cu pauze la 50°C pentru actiunea proteazelor, glucanazelor si fosfatazelor, la 63-65°C pentru actiunea -amilazei si la 70°C pentru actiunea -amilazei. Cresterea de temperatura a plamezii se face cu circa 1°C pe minut. Unul din aceste procedee este re­dat in figura 3.9.

Procedeele prin infuzie au o durata scurta si necesita un consum redus de energie, insa se pot aplica numai in cazul malturilor bine solubilizate si macinate mai fin. La prelucrarea malturilor slab solubilizate exista pericolul unei zaharificari incomplete, a obtinerii de musturi tulburi si a scaderii randa­mentului fierberii, deoarece enzimele nu lucreaza asupra unui substrat solubilizat prin fierbere.

Referat: Paltin de camp, artar - arealul general al paltinului Referat: Asplenium nidus - amplasarea, udarea, ingrasamant

Figura 3.9

Diagrama de plamadire prin infuzie

Datorita faptului ca enzimele sunt putin inactivate in cursul operatiei exista pericolul unei degradari prea avansate a componentilor ce contribuie la scaderea plinatatatii si spumarii berii, rezultand beri deficitare la acesti indici.

Datorita acestor dezavantaje procedeele prin infuzie sunt mai putin folosite. In vederea reducerii consumului de energie si a maririi numarului de fierberi pe zi se apeleaza tot mai mult la infuzie, chiar in conditiile folosirii cerealelor nemaltificate. Procedeele prin infuzie isi gasesc aplicarea si in cazul folosi­rii enzimelor microbiene la obtinerea mustului.

Procedeul poate prezenta diferite variante in functie de calitatea maltului, plamadirea efectuandu-se la temperatura de 35°C sau 50°C. Aceste temperaturi contribuie la intensificarea activitatii proteolitice. Alte pauze intercalate la 60°C, intensifica activitatea amilolitica.

Procedeele de plamadire clasice prin infuzie pot fi aplicate in multe variante, simplu si combinat cu procedeul de plamadire prin decoctie.

Prin varietatea temperaturilor de plamadire si a celor din cazanul de plamadire zaharificare, se pot realiza diverse diagrame de plamadire-zaharificare cerute de calitatea mustului obtinut.

Plamadirea prin decoctie reprezinta metoda clasica de fabricatie folosita pentru tipurile de bere obtinute prin procesul de fermentatie inferioara.

Procedeul se caracterizeaza prin aceea ca pentru facilitarea solubilizarii macinisului pe langa dezagregarea enzimatica se recurge si la fierberea portiunilor de plamada pentru cleificarea amidonului.

Procedeul cu trei plamezi figura 3.10 este cel mai cunoscut procedeu de plamadire-zaharificare, de la care deriva cele mai multe pro­cedee prin decoctie cu una si doua plamezi folosite astazi.

Figura 3.10.

Diagrama de plamadire prin decoctie cu trei plamezi

Acest procedeu se utilizeaza in special la fabricarea berilor brune tip München, Porter etc. Dupa plamadirea la 37°C se trece circa o treime din par­tea groasa a plamezii in cazanul de zaharificare, care se incal­zeste treptat cu pauze la 50 si 70°C pentru actiunea diferitelor enzime si apoi se aduce la fierbere si se fierbe timp de 15-25 min. In cazul maltului blond si 30-45 min. la cel brun. Aceasta plamada contine o cantitate mai redusa de enzime care sunt dis­truse in timpul fierberii, dar are loc o buna cleificare si solubilizare a amidonului. Restul de plamada ramane la 37°C, tem­peratura la care are loc dizolvarea substantelor solubile ale maltului, reactii ale fosfatilor cu ionii din apa si o oarecare acidifiere datorita microorganismelor din malt.

Plamada fiarta se pompeaza din nou in cazanul de plamadi­re sub agitare continua, pentru a se evita inactivarea enzimelor, ajungandu-se la 50-53°C. Dupa pompare se mai amesteca timp de 10 min. si se scoate cea de a doua plamada, tot din partea mai groasa, care se zaharifica la 70°C, se aduce la fierbere, se fierbe si se pompeaza din nou in cazanul de plamadire peste res­tul de plamada mentinut la 50°C. Prin amestecare se ajunge la temperatura de zaharificare de 63°C.

In acest moment cea mai mare parte din componentele soli­de ale plamezii este cleificata, solubilizata si aproape zaharificata, astfel incat cea de a treia plamada nu se mai ia din par­tea groasa, ci din cea lichida, se incalzeste direct la fierbere si se fierbe 10-20 min. in cazul maltului blond si circa 25 min. la cel brun. Proportia acestei plamezi se alege astfel incat prin ames­tecarea cu restul de plamada sa rezulte o temperatura finala de zaharificare de 76-78°C, iar zaharificarea sa fie deja termi­nata.

Filtrarea plamezii

Filtrarea are drept scop separarea fractiunii solubilizate a plamezii de partea insolubila, respectiv de borhot. Procesul are loc in doua faze si anume: scurgerea libera a mustului si spalarea cu apa fierbinte a borhotului pentru recuperarea extractului retinut. Prima fractiune, denumita must primar, are o concentratie constanta, cu 4-8% mai mult extract decat mustul obtinut prin amestecare cu apele de spalare. Cu cat se foloseste mai multa apa de spalare, cu atat extractia este mai intensa, crescand si randamentul de extractie. Pentru obtinerea unui must cu un continut in extract de 12% se foloseste se cele mai multe ori un raport de 1/0,7 intre cantitatea de must primar cu un extract de 14% si apa de spalare sau de 1/1,9 in cazul cand concentratia mustului primar este de 22%. Spalarea se opreste in momentul cand apa rezultata contine circa 0,5% s.u.

Dintre metodele de filtrare a plamezii, cea mai larg raspandita este cea cu cazane de filtrare, la care substantele in suspensie din plamada se depun pe suprafata de filtrare, formandu-se un strat de borhot a carui structura influenteaza in mod hotarator desfasurarea procesului.

Tehnica de filtrare este urmatoarea: se umple cu apa fierbinte stratul dintre fundul cazanului si sita, se incarca cazanul cu plamada, se mentine pauza de sedimentare, dupa care are loc scurgerea libera a mustului primar si spalarea borhotului. Incarcarea cu apa fierbinte se realizeaza la temperaturi de 72-75°C. Dupa aceasta operatie care urmareste eliminarea aerului si o oarecare desfundare a sitelor, se procedeaza la alimentarea cu plamada. Deoarece viteza de cadere a plamezii este mare si aceasta ar duce la o distribuire neuniforma a substantelor in suspensie, se micsoreaza viteza de cadere prin amplasarea unui brat al agitatorului in dreptul conductei de alimentare. In felul acesta viteza de curgere se reduce de la 2-4 m/s la 0,3-0,4 m/s.

Alimentarea cazanului de filtrare se efectueaza intotdeauna cu o sarja completa de plamada. Dupa terminarea incarcarii cu plamada este necesara o pauza de 15-30 minute in vederea sedimentarii acesteia si a inceperii operatiei propriu-zise de filtrare. Spalarea borhotului se realizeaza cu apa cu temperatura de 75-77°C. Prin cresterea temperaturii la peste 80°C pot apare dificultati din cauza gelifierii amidonului nesolubilizat inca. Exista doua tehnici de spalare a borhotului si anume: epuizarea continua sau spalarea in trepte. Se prefera ultimul procedeu care realizeaza o epuizare mai buna cu cantitati mici de apa.

Fierberea mustului de bere

Aceasta operatie are ca obiective principale solubilizarea in must a unor componente valoroase ale hameiului, coagularea unor fractiuni proteice macromoleculare si concentrarea mustului pana la extractul primitiv dorit. Ca efecte secundare se pot mentiona inactivarea enzimelor, sterilizarea mustului, formarea substantelor reducatoare, modificarea culorii si pH-lui.

Prin procesul de fierbere se urmareste si o marire a concentratiei mustului. Pentru sorturile de bere blonda obtinuta dintr-un must cu un continut final in extract de 12% se pleaca de obicei de la un must primar cu un continut in extract de 14-17,5%. Dupa spalarea borhotului si amestecarea cu ape de spalare continutul de extract scade astfel la 9-10%. Prin fierbere acesta creste din nou cu circa 2% pentru a se ajunge la un extract de 12%.

O caracteristica a instalatiilor de fierbere este reprezentata de cifra de evaporare realizata, respectiv cantitatea procentuala de apa evaporata pe ora, raportata la volumul util al cazanului. La instalatiile clasice cifra de evaporare este de 6-8%, in timp ce, la cele de mare randament aceasta creste pana la 12% si chiar mai mult. Evaporarea puternica reprezinta un fenomen dorit, deoarece astfel se favorizeaza fenomenele de extractie si de coagulare, concomitent cu marirea randamentului total de extractie, putandu-se spala mai bine borhotul, diluandu-se corespunzator mustul primar cu apele de spalare care retin inca substante extractibile. Ca un fenomen nedorit dar inevitabil, in decursul procesului de fierbere are loc o inchidere a culorii mustului. Inchiderea culorii este cauzata de fenomene de brunare neenzimatica prin reactii melanoidinice, precum si de procese de oxidare a polifenolilor, reductonelor si a unor reactii de oxidare enzimatica. Procesul de inchidere a culorii este influentat de insusirile maltului, in special de culoare, caracteristicile de soi, solubilizarea maltului precum si de continutul de polifenoli ai hameiului.

Colorarea este stimulata in decursul procesului de fierbere, de urmatorii factori: solubilizarea puternica a maltului, utilizarea de acid giberelic la germinare, uscarea maltului la temperaturi ridicate, depozitarea maltului insuficient racit in prealabil, utilizarea de preparate de hamei cu continut ridicat de polifenoli, precum si de hamei vechi, folosirea de apa de brasaj cu o alcalinitate reziduala ridicata, inglobarea mare de aer in decursul operatiilor de macinare, plamadire si filtrare etc.

In decursul fierberii se pot forma si substante reducatoare capabile sa lege oxigenul din must. Acesta tinde sa reactioneze cu polifenolii provocand aparitia de tulbureli si inrautatirea gustului berii. Substantele reducatoare provin din materiile prime sau se formeaza in decursul procesului de fierbere. Ele au primit denumirea generica de reductone, desi constau in afara de enolul hidroximetilglioxanului-reductona propriu-zisa si din melanoidine. Parte din reductone constau din polifenoli, pentozani si aminoacizi proveniti in special din malt. In timpul fierberii creste aciditatea mustului cu pana la 0,3 unitati de pH. Fenomenul este datorat formarii melanoidinelor si prezentei aminoacizilor, cu cat si unor acizi amari adusi de catre hamei. De obicei, pH-ul mustului scade de la valori initiale de 5,8-5,9 in momentul umplerii cazanului pana la 5,2-5,4. In practica se tinde la realizarea unor durate de fierbere de circa 2 ore, in care continutul de izohumulone din must creste treptat si este influentat favorabil procesul de izomerizare a a-acizilor.

La fierberea mustul cu hamei cele mai utilizate cazane sunt cele incalzite cu aburi. Presiunea aburului este de obicei de 2-3atm (suprapresiune), adica aburul are o temperatura de 133-143°C in mantaua cazanului. Incalzirea se realizeaza printr-o manta asezata in partea de jos a cazanului.

Cazanul are un ventil de abur, un reductor de presiune a aburului, care reduce presiunea aburului de 10-15 atm (cu care vine de la cazan), la 2-3 atm la intrarea in mantaua cazanului. Cazanul mai are un sistem de conducte, care permit intrarea aburului in manta, o supapa de siguranta, un ventil de aerisire, un manometru si o oala de condens. In interior cazanele sunt prevazute cu un agitator actionat de un motor electric, iar fundul prezinta convexitate in interiorul cazanului. Cazanele sunt construite din otel inoxidabil.

Scopul principal al procesului de fierbere consta in solubilizarea substantelor aromatice si amare din hamei. Concomitent cu marirea solubilitatii rasinilor de hamei, in timpul fierberii au loc modificari in compozitia substantelor aromatice si amare cu consecinte calitative hotaratoare asupra produsului finit [14, 15, 144].

Momentul hameierii

Dozarea hameiului in procesul tehnologic depinde de efectul care se doreste a fi obtinut ( ex. amareala, aroma, spuma etc. ) si acest lucru se stabileste in functie de tipul de hamei. Unitatile de amareala dorite in timpul fierberii mustului se obtin din izomerizarea α-acizilor, proces care este mult mai facil prin adaosul hameiului la inceput. Se cunoaste faptul ca in timpul fierberii se pierde cea mai mare parte a compusilor de aroma. Uleiurile din hamei sufera o distilare partiala, iar fractiunile volatile sau constituientii oxidabili sunt dizolvati in must foarte putin. Acest lucru este valabil la peste 95% din tipurile de hamei si practic ineficient, de aceea se practica adaosul la whirpool a extractelor imbogatite.

Produsele de hamei se adauga cel mai adesea dupa procesul de fermentare din urmatoarele motive:

ajusteaza amareala (extractele cu izo-α acizi);

imbunatatesc spuma (extractele reduse de izo-α acizi);

reduc sau elimina posibilitatea formarii asa numitului "gust" de lumina (sunstruck) [10, 14].

Modificarile fizico-chimice care au loc in timpul pregatirii mustului pentru fermentare

Cele mai importante fenomene care au loc in timpul pregatirii mustului pentru fermentare sunt: racirea, formarea trubului la cald, formarea trubului la rece, concentrarea mustului si aerarea mustului.

Racirea mustului

Racirea se face de la o temperatura apropiata de cea de fierbere si pana la temperatura de insamantare cu drojdie (6-7°C in cazul fermentatiei inferioare si 12-18°C in cazul fermentatiei superioare) printr-o zona de temperaturi de 20-50°C, favorabila pentru infectia cu diferite microorganisme.

Formarea trubului la cald sau "fierbinte".

Trubul se produce in timpul fierberii mustului cu hamei ca urmare a coagularii proteinelor sub actiunea caldurii si a polifenolilor din hamei.

Trubul la cald este format din particule grosiere cu dimensiunea de 30-80 mm care pot fi separate mai usor din must prin sedimentare sau filtrare.

Cantitatea de trub la cald variaza intre 400-800 mg/l, exprimat ca substanta uscata si depinde de soiul de orz, anul recoltei, continutul in proteine, solubilizarea maltului, procedeul de brasaj, calitatea filtrarii plamezii, durata si intensitatea fierberii mustului cu hamei, pH-ul mustului, cantitatea de hamei si continutul sau in polifenoli.

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

Formarea trubului la rece

Are loc in timpul racirii mustului fiert cu hamei incepand de la temperatura de 55-70°C si pana la cea de insamantare cu drojdie. Trubul la rece este format din particule mult mai fine, cu dimensiuni de 0,5-1mm si cu o masa specifica mai scazuta ca cea a trubului la cald, ceea ce face ca separarea completa a trubului la rece sa nu fie posibila in fabrica (cantitatea totala de trub la rece se poate separa si determina numai in laborator prin racirea mustului la 0°C). Continutul mustului in trub la rece variaza intre 150-300 mg s.u./l reprezentand astfel mai putin de 1/3 din cantitatea de trub la cald.

Concentrarea mustului

Are loc in special in cazul sistemelor deschise de tratare a mustului, datorita autoevaporarii intense de apa.

Astfel, de exemplu, la tavile de racire, care se foloseau inainte pentru separarea trubului la cald, pierderile prin evaporarea apei erau de 4-9%, astfel incat mustul se concentra cu 0,4-1%.

Aerarea mustului

Pentru a asigura o desfasurare normala a fermentatiei este necesara aerarea mustului pana la un continut optim de oxigen de 7-8 mg/l. Aerul se introduce de obicei in must cu ajutorul unor bujii poroase din ceramica sau din metal sinterizat, cu dimensiunea porilor de circa 5m, care asigura o distribuire fina a aerului in must. In unele cazuri se folosesc placute metalice prin care trece aerul fin distribuit. Aceste dispozitive se amplaseaza dupa racitorul cu placi, aerul si mustul circuland in contracurent pentru ca dizolvarea oxigenului in must sa fie cat mai buna. Pentru a se evita infectarea mustului este necesar ca aerul insuflat sa fie in prealabil filtrat sterilizant.