Tehnici de filtrare a berii - fermentatia secundara si maturarea berii. Limpezirea si stabilizarea berii. Limpezirea chimica si enzimatica

Tehnici de filtrare. Stabilitatea berii. Imbutelierea berii.

Cuvinte cheie: maturare, fermenatie secundara, filtrare, pasteurizare

Intrebari:

Transformari ce intervin in timpul fermentatiei secundare a berii.

Metode de fermentare si maturare a berii.

Limpezirea berii prin filtrare.

Limpezirea chimica si enzimatica a berii.

Metode de stabilizare biologica a berii.

Fermentatia secundara si maturarea berii

Berea tanara, rezultata de la fermentarea primara, are un gust pronuntat de drojdie, un buchet de crud in care se percep mercaptanii cu miros neplacut. De asemenea aspectul este tulbure, stabilitatea redusa si in consecinta berea nu poate fi introdusa in consum ca atare. De aceea ea este supusa fermentarii lente in continuare la temperaturi scazute pentru descompunerea inca a unei parti cat mai mari din extractul fermentescibil, ramas dupa fermentarea primara, proces care se numeste fermentatie secundara, iar dupa unii autori maturare.

In acelasi timp se au in vedere urmatoarele transformari:

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

saturarea cu bioxid 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.

Continuarea fermentatiei zaharurilor

Berea ajunge la fermentatia secundara cu 1,2-1,4% extract fermentescibil format din 80% maltoza si 20% maltotrioza, mai greu fermentescibila. Fermentatia secundara este influentata prin scaderea treptata a temperaturii.

Intensitatea fermentatiei secundare este influentata si de cantitatea de zahar fermentescibil si de concentratia in celule de drojdie prezente in suspensie in berea tanara. In cazul in care fermentatia se reia cu greu, se poate adauga must in faza de "creste" (cu grad de fermentare de 20-25%), in proportie de 8-12%. Mustul cu acest grad de fermentare aduce zahar fermentescibil si celule active de drojdie.

Saturarea berii cu CO₂

Depinde de solubilitatea acestuia in bere, solubilitate care creste cu scaderea temperaturii berii si, cu cresterea presiunii exercitate asupra berii.

O bere de fermentatie inferioara care va fi ambalata in butoi va trebui sa aiba 0,39-0,42% CO₂ si, avand in vedere pierderile la filtrare-tragere, va trebui sa iasa de la fermentatia secundara cu 0,44% CO₂, daca temperatura ei este de -1sC.

Pentru berea imbuteliata, continutul normal de CO₂ este 0,48-0,52%. Presiunea ce trebuie realizata in tancurile de fermentare depinde de temperatura berii.

Limpezirea naturala a berii

Este necesara in timpul maturarii pentru indepartarea particulelor de trub la rece, formate in timpul fermentatiei, precum si a celulelor de drojdie ce au realizat fermentatia secundara. O buna limpezire naturala asigura o buna comportare a berii la filtrare si o stabilitate coloidala buna a acesteia.

Limpezirea berii depinde de: cantitatea si proprietatile trubului din bere, temperatura si pH-ul berii, dimensiunile tancului de fermentare, durata depozitarii berii, vascozitatea berii.

Pentru a elimina cat mai eficient precursorii de trub la rece, este necesara o depozitare de minim 7 zile, la temperaturi de -1-2 s C.

Maturarea berii

Consta in innobilarea gustului si aromei berii. Maturarea se datoreaza depunerii drojdiilor si precipitatelor din bere, antrenarii unor compusi volatili cu CO₂ care se degaja, sinteza unor cantitati de produsi secundari de fermentatie (alcooli superiori, esteri), transformarea unor compusi cu prag de sensibilitate mai ridicat (diacetil, aldehide).

Berea se considera matura cand continutul in diacetil scade sub 0,1 mg/l.

Metode de fermentare si maturare in tancuri cilindro-conice

Pentru scurtarea duratei de fermentare (primara si secundara) si maturare au fost elaborate metode rapide cu o durata de 17-20 de zile, fara inrautatirea calitatii berii.

Conditiile pentru cresterea vitezei de fermentare secundara si maturare sunt:

aerarea intensa a mustului;

continutul minim de azot α-aminic liber de 200mg/l pentru beri numai din malt si 150mg/l petru beri obtinute cu inlocuitori;

doza de drojdie la fermentarea primara este de 30 milioane cellule/ml must, corespunzatoare la 1l crema de drojdie/hl.

Fermentarea completa si maturarea pot fi conduse prin urmatoarele procedee:

Fermentarea la rece si maturarea la rece

Constau in insamantarea mustului cu temperaturi de 6-7sC, cresterea temperaturii in 2 zile la 8-9sC, mentinerea temperaturii pana in a 6-a zi, dupa care se incepe o racire inceata pana la 3-4sC, transvazarea berii in cel de-al doilea tanc atunci cand mai contine 1,1-1,3% extract fermentescibil, daca fermentarea are loc in TCC, racirea lenta a berii pana la temperatura de depozitare, pentru a fi redusa cantitatea de diacetil, depozitarea la -1sC, timp de 21 zile.

Fermentarea la rece si maturarea fortata

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

Constau in insamantarea la 6-7sC, cresterea temperaturii la 8-9sC, in doua zile, mentinerea temperaturii inca 5 zile, trecerea berii in TCC si adaos de 10% "creste" in berea tanara, care declanseaza o fermentare viguroasa si asigura reducerea diacetilului pana in a 14-a zi cand diacetilul a scazut sub 0,1mg/l; racirea rapida a berii la -1sC, temperatura care se mentine 7 zile (cand se atinge gradul de fermentare a berii la vanzare; se elimina drojdia la intervale de 2-4 zile).

Fermentarea la rece si maturarea la cald

Constau in insamantarea la 6sC, cresterea temperaturii la 9sC in 2 zile; dupa 4 zile de la insamantare, cand gradul de fermentare este 50%, temperatura este crescuta la 12-13sC, apoi are loc maturarea cu controlul concentratiei in diacetil, transvazarea berii in tancul de maturare si depozitarea la rece (-1sC) timp de 7 zile (daca suprapresiunea in tanc este de 1 bar se agunge la concentratii de CO₂ de 5,4-5,6 g/l).

Fermentarea sub presiune

Consta in insamantarea mustului si pornirea fermentatiei la 10sC. Dupa 2 zile, gradul de fermentare ajunge la 50%, iar temperatura la 14sC. La acesti parametrii, presiunea este lasata sa creasca la 0,8 bar si este mentinuta la aceasta valoare pana la sfarsitul maturarii.

Dupa maturare, presiunea este lasata sa scada la valoarea caracteristica depozitarii berii (circa 0,45 bar, la temperatura de -1sC), la care ramane circa o saptamana [10, 14, 110, 144].

LIMPEZIREA SI STABILIZAREA BERII

Berea rezultata dupa maturare nu are niciodata limpiditatea necesara in vederea comercializarii. Dintre substantele ce provoaca tulbureala se citeaza combinatii proteice, polifenoli, rasini de hamei, celule de drojdii, iar uneori si de alte microorganisme. Le langa inrautatirea aspectului, substantele ce confera tulbureala conduc la micsorarea stabilitatii berii. Stabilitatea berii, independent de faptul ca berea este pastrata in tancuri de maturare sau imbuteliata, este limitata. Pe masura invechirii berii se pierde limpiditatea, chiar si dupa o filtrare, generandu-se aparitia de cantitati crescute de sedimente, paralel cu imbunatatirea insusirilor senzoriale.

Limpezirea berii poate fi realizata prin mijloace fizico-chimice, cat si prin hidroliza enzimatica. De cele mai multe ori, pentru a se ajunge la un grad de limpiditate si de stabilitate corespunzatoare cu cerintele pentru berea de consum sunt necesare mai multe tratamente. Predomina cele de sedimentare si de filtrare.

Limpezirea prin filtrare

Dupa fermentarea secundara si maturare, berea este tulbure datorita particulelor fine de trub formate la depozitare si a celulelor de drojdie care au mai ramas in suspensie. Berea data in consum trebuie sa prezinte o limpiditate perfecta, cu luciu. Limpiditatea berii se apreciaza prin masurarea turbiditatii, exprimata in unitati EBC de formazina.

Limpiditatea cu luciu este data prin filtrarea berii. La limpezire berea isi imbunatateste insusirile gustative si de spumare, dar mai ales stabilitatea coloidala si biologica.

Tipuri de filtre utilizate in industria berii

Indiferent de constructia filtrului si de materialul filtrant utilizat, filtrul trebuie:

sa pastreze gradul de saturare al berii cu CO₂ realizat la fermentare. Din acest motiv la filtrare se lucreaza cu o contrapresiune mai mare decat presiunea de saturatie a CO₂;

sa minimalizeze dizolvarea O₂ in bere in decursul filtrarii. Berea la sfarsitul fermentatiei secundare contine <0,01 mg O₂/l, inglobarea ulterioara de O₂ avand efecte negative asupra insusirilor senzoriale (stabilitatea gustului, culoare) si asupra stabilitatii coloidale. Reducerea inglobarii de aer la filtrare se face prin eliminarea aerului fin filtru inainte de introducerea berii, utilizarea de apa dezaerata, etansarea corecta a filtrului, utilizarea de CO₂ pentru realizarea contrapresiunii;

sa nu contamineze berea cu microflora daunatoare provenita din filtru sau materialul de filtrare. Pentru aceasta, filtrele sunt spalate si dezinfectate inainte de introducerea berii.

Filtrarea berii se poate realiza cu filtre cu material filtrant fix sau cu aluvionarea materialului filtrant.

Filtrele cu material filtrant fix

In categoria aceasta intra: filtre cu placi si masa filtranta, filtre cu placi si cartoane filtrante, filtre cu membrane filtrante.

Frecvent se utilizeaza:

filtru cu cartoane filtrante pentru filtrarea fina a berii la care, pentru a prelungi durata de functionare, se face o prefiltrare a berii printr-un alt filtru, de obicei un filtru de kieselgur;

filtru cu membrane filtrante pentru filtrarea berii in sistem cross-flow, pentru filtrare finala, pentru producerea berii fara alcool sau cu continut redus de alcool (osmoza inversa, dializa);

Filtrele cu aluvionarea materialului filtrant (kieselgur, perlita).

Filtrarea aluvionara. Acest tip de filtrare presupune trecerea berii impreuna cu materialul filtrant dozat continuu printr-un pat aluvionar de kiselgur, prin site metalice, materiale poroase, panze sau cartoane de bumbac, care nu au alt rol decat de suport de retinere a masei filtrante. Pe masura avansarii procesului de filtrare, creste continuu grosimea stratului filtrant si presiunea de la 0,5 bar pana la circa 2,5 bar.

Particulele de tulbureala se inglobeaza treptat in turta crescanda de filtru, evitandu-se colmatarea. Masa filtranta este constituita de preferinta din kiselgur, cu sau fara adaus de materiale adsorbante.

Prealuvionarea are drept scop asigurarea patului filtrant uniform pe suportul permeabil de sustinere a kiselgurului si a substantelor de tulbureala. Pentru reusita prealuvionarii este necesara o dezaerare prealabila. In caz contrar  apar crapaturi sau punti preferentiale in stratul filtrant.

In ceea ce priveste tehnica optima de aluvionare, aceasta presupune o prealuvionare in doua straturi, dintre care primul alcatuit din kiselgur grosier (circa 2/3 din cantitatea prealuvionata) si al doilea, dintr-un amestec de mai multe tipuri de kiselgur cu permeabilitate similara cu cea folosita pentru filtrarea propriu-zisa.

Dupa terminarea prealuvionarii se continua filtrarea prin aluvionare de kiselgur la doza 70-100g/hl, urmarindu-se ca rezistenta la filtrare, respectiv pierderile de presiune in filtru sa nu depaseasca 0,2-0,3 bar si h. In astfel de conditii, dupa o durata de 8 h de filtrare, presiunea la intrare in filtru trebuie sa ajunga la circa 2 bar.

Daca diferenta de presiune creste mai mult filtrul se va epuiza prea repede, denotand ca stratul filtrant este prea putin permeabil sau ca doza este eronata. Catre sfarsitul operatiei de filtrare diferenta de presiune creste mai mult.

De cele mai multe ori eficienta filtrarii se determina atat prin masurarea turbiditatii cat si prin determinarea numarului de celule de drojdii din berea filtrata. Se urmareste ca numarul maxim de celule sa fie mai mic de 5/100 ml.

Tipurile de filtre cu aluvionare de kieselgur pot fi:

cu rame si placi cu cartoane-suport pentru kieselgur;

cu suport din site metalice asezate orizontal in rezervor vertical;

cu lumanari.

Foarte bine se comporta filtrul cu suport de sita metalica ce se poate igieniza usor, pierderile de bere in stratul filtrant sunt reduse si se poate automatiza usor. Sunt sensibile la diferente de presiune si la variatii de debit, in care caz se poate produce fisurarea stratului filtrant [10, 162].

Limpezirea chimica si enzimatica

Pe baza adausului unor agenti chimici de precipitare sau a unor enzime se pot realiza solubilizari ale substantelor de tulbureala, sau depunerea mai usoara a acestora, favorizandu-se astfel retinerea lor prin alte mijloace. Adausul de tanin in doze de pana la 5 g/hl si la temperaturi de tratare intre -1 si -2°C conduce la precipitarea proteinelor aflate in suspensie. Doze prea mici conduc la inrautatirea filtrabilitatii berii, iar cantitati exagerate de tanin confera o amareala neplacuta si predispozitie spre oxidare. In urma unui tratament corespunzator se usureaza considerabil filtrarea berii.

Dintre enzimele destinate limpezirii berii se citeaza cele proteolitice, care sunt in masura sa scindeze compusii proteici complecsi in combinatii micromoleculare care nu genereaza tulburarea berii. De cele mai multe ori se utilizeaza papaina, care actioneaza in conditii optime la un pH de circa 2, la temperatura de 37°C. Preparatele proteolitice se administreaza intotdeauna asupra berii mature cu 10-14 zile inainte de imbuteliere. Dozele uzuale sunt de 05-4 g/l; oxigenul si metalele grele inhiba activitatea enzimatica.

Ca un tratament chimic poate fi considerat si adaosul de acid ascorbic, care la doze de pana la 1 mg/l limiteaza oxidarea si prin aceasta tulburelile favorizate de prezenta oxigenului. Uneori tratamentul se combina cu adaosul de reductone din zahar obtinute prin reactia dintre zaharoza si o solutie de hidroxid de calciu. Pe aceasta cale se precipita si compusii care provoaca inchiderea la culoare a berii.

Aldehida formica se adauga de preferinta in decursul procesului de brasaj in doze de 100-500 mg/kg malt. Pe aceasta cale se reduce in special continutul de antocianogene, marindu-se corespunzator stabilitatea coloidala, cu ameliorarea culorii berii. La doze prea mari de aldehida formica apar consecinte senzoriale neplacute, conducand pana la o usoara toxicitate.

In multe tari tratamentele chimice si enzimatice sunt interzise, deoarece, in cazul nerespectarii dozelor optime pot conduce la rezultate contrarii. In ultimul timp se testeaza procedee de trecere continua a berii peste enzime imobilizate pe suport, in special pe baza de papaina. Se evita astfel fenomenele de supradozare si se pot realiza procese continui complet automatizate [10, 14, 110, 144].

Stabilizarea berii

Berea livrata in consum trebuie sa-ti mentina calitatile senzoriale un timp cat mai indelungat. Instabilitatea berii se poate datora:

modificarii gradului de dispersie a unor coloizi, cresterii moleculelor de coloizi, pierderii solubilitatii lor si aparitiei de suspensii care duc la tulbureala berii;

multiplicarii unor microorganisme de infectie care, prin produsele de metabolism, produc tulbureala berii si modificari nedorite de gust si miros;

inrautatirii in timp a aromei berii, denumita pierderea stabilitatii aromei sau "imbatranirea berii".

Stabilizarea biologica a berii

Mustul de bere dupa fierbere si berea finita pot fi infectate cu microflora straina provenita de pe utilaje, din aer, din cultura de drojdie, de pe materiale filtrante sau de pe ambalaje, in lipsa respectarii masurilor normale de igiena.

Microorganismele de infectie ce pot altera berea sunt: drojdii salbatice (Saccharomyces diastaticul, Saccharomyces pastorianus) si bacterii (Lactobacillus brevis, Lactobacillus frigidus, Pediococcus damnosus etc.). Pentru a asigura o stabilitate biologica de ordinul lunilor, trebuie realizata distrugerea termica a microorganismelor sau indepartarea lor prin filtrare sterilizanta, urmata de umplere sterila (aseptica).

Pasteurizarea berii este metoda cea mai utilizata pentru stabilizarea biologica a berii. Datorita faptului ca berea are un pH scazut, 4,3-4,6, si microorganismele ce o pot afecta nu sporuleaza, pasteurizarea se poate realiza la un regim mai bland decat al altor produse alimentare.

Pentru siguranta pasteurizarii este suficienta o mentinere a berii timp de 14 minute la temperatura de 60°C. In practica insa, pentru a avea certitudinea atingerii regimului de temperatura in asa numitul "nucleu de frig" din sticla de bere (situat la 1,5 cm pe axul sticlei, deasupra fundului sticlei) se utilizeaza o durata de pasteurizare de 20 minute la 62°C.

In practica se pot utiliza urmatoarele procedee de pasteurizare a berii:

Pasteurizarea berii in sticle, cu ajutorul pasteurizatoarelor tunel

Pentru reusita pasteurizarii berii ambalate in sticle, este necesar ca temperatura apei de stropire sa fie cu 5°C mai mare ca cea de pasteurizare.

Cresterea temperaturii pana la temperatura de pasteurizare trebuie sa se faca incet, cu 3°C/min, iar racirea sticlelor cu bere pasteurizata cu 2°C/min, pentru a se evita spargerea sticlelor. Tot in vederea evitarii spargerilor, spatiul liber din gatul sticlei trebuie sa fie de 5% din volum.

Pasteurizarea berii in flux ("flash pasteurizator") se face in instalatii de pasteurizare cu pasteurizator cu placi. Berea iese din pasteurizator cu temperatura de 4°C si poate fi imbuteliata fara probleme. Reusita pasteurizarii in flux este conditionata de stabilizarea biologica a berii.

Umplerea la cald a berii este o alternativa de stabilizare biologica a berii. Instalatia contine in principiu un pasteurizator cu placi in care berea este pasteurizata in flux la 68-75°C.

Berea iese calda din pasteurizator si este imbuteliata in sticlele care ies, de asemenea, calde (40°C) din masina de spalat sticle, clatirea lor facandu-se cu apa calda. Pentru a mentine saturarea berii in bioxid de carbon la temperatura ridicata de imbuteliere si pentru evitarea spumarii sunt necesare presiuni de 8-10 bar.

Variatia temperaturii berii in acest proces este urmatoarea: in masina de imbuteliat 72°C, in sticla, 68-70°C, la capsulare, 62-65°C, la introducerea sticlei in ambalaj, 50-55°C. Procedeul are avantajul ca necesita un spatiu mic si asigura o buna stabilitate biologica deoarece exclude reinfectarile.

"Sterilizarea la rece" a berii a aparut datorita faptului ca tratamentul termic pentru stabilizarea biologica implica riscul inrautatirii calitatii berii. Indepartarea microorganismelor din bere se poate face prin filtrare sterilizanta.

In acest scop se utilizeaza filtrarea cu membrane filtrante si cu filtre cu module. Filtrarea sterilizanta se poate face in instalatii cu 3 sau 4 filtre cu module sau cartuse, cu dimensiuni descrescande ale porilor.

Berea supusa filtrarii sterilizante este filtrata, in prealabil, in filtre cu kieselgur. Aceasta metoda de stabilizare este insa foarte costisitoare[10, 110, 162].

IMBUTELIEREA BERII

Pentru a ajunge la locul de consum dupa limpezire si stabilizare, berea se imbuteliaza in cele mai multe cazuri.

Berea se ambaleaza in sticle, in cutii si in butoaie. Ambalajele trebuie spalate si dezinfectate in prealabil. Tragerea berii in sticla reprezinta cel mai utilizat mod de ambalare al berii.

Sticlele de bere pot avea capacitati de 330 ml, 500 ml, 700 ml si 1000 ml. Pentru a preveni aparitia asa numitului "gust de lumina" in bere, sticlele sunt intotdeauna colorate in verde, dar mai ales in brun, aceste culori absorbind radiatiile cu lungimi de unda mici care catalizeaza formarea compusilor ce dau gust de lumina berii. Sticlele trebuie sa reziste la suprapresiunea de 8 bar mentinuta 1 min.

Sticlele trebuie, de asemenea, sa reziste la soc termic (5 min la 60sC si apoi 5 min la 27sC).

Sticlele provin, in parte, din fabrici de sticla si in cea mai mare masura sunt returnate din reteaua comerciala.

Stabilitatea berii depinde in mod hotarator de starea de igiena a sticlelor; de aceea, acestea trebuie spalate cu ajutorul masinilor de spalat sticle. Ca agenti de spalare sunt utilizate solutii calde, alcaline, cu concentratia 1-2%.

Pentru a evita formarea crustei pe suprafata de incalzire, in solutiile de spalare se pot adauga polifosfati.

Pentru a preveni reinfectarea sticlelor, in multe cazuri, cum este imbutelierea berii pasteurizate in vrac sau filtrata sterilizant, in apa de clatire a sticlelor se adauga clor in cantitate de 1-2 g/m³ apa.

In solutiile de spalare se mai pot adauga agenti antispumanti si substante superficial active.

Indiferent de natura buteliilor, principiul imbutelierii este acelasi. Este necesara asigurarea unei contrapresiuni mai mari decat cea a bioxidului de carbon din bere, cat si a unei presiuni egale in butelie cu cea din recipientul (tancul) de stocare. Aceasta se asigura prin aplicarea principiului de imbuteliere izobarometric si a constantei sectiunii conductelor de legatura intre diversele utilaje.

Pentru a preveni spumarea, temperatura berii in momentul imbutelierii trebuie sa ramana practic constanta, iar cea a buteliilor sa nu difere mult de cea a berii.

Sub aspectul importantei imbutelierii in decursul procesului tehnologic de fabricatie a berii, trebuie aratat ca aceasta faza necesita numarul cel mai mare de forte de munca si de utilaje. Totodata aceasta faza tehnologica constituie sursa cea mai mare de infectii si de oxidare a berii.

In consecinta, independent de tipul de butelie folosit, este necesara o curatire riguroasa si sterilizarea preliminara a recipientelor, precum si asigurarea unei igiene si pe cat posibil, a unei sterilitati corespunzatoare la utilaje, conducte, armaturi si incaperi de lucru.