3. Elemente de Inginerie tehnologică

3.1. Analiza comparativă a tehnologiilor existente pe plan mondial pentru realizarea

producţiei proiectate

În decursul timpului, procesele de filtrare şi îmbuteliere a berii au cunoscut numeroase modificări,

elaborându-se diferite procedee şi variante.

3.1.1 Procedee de filtrare a berii

În urma fermentaţiei secundare, berea nu ajunge niciodată la limpiditatea necesară în vederea

comercializării. Berea este mai mult sau mai puţin tulbure datorită particulelor aflate în suspensie:

celule de drojdie şi eventual bacterii, proteine şi răsini de hamei.

Berea dată în consum trebuie să prezinte o limpiditate perfectă cu luciu. Din această cauză berea

trebuie limpezită artificial prin filtrare sau centrifugare, prin care se îndepărtează microorganismele

conţinute cât şi particulele ce formează tulbureala de natură coloidală. În acest fel, prin filtrare se

îmbunătăţeşte atât stabilitatea biologică cât şi cea coloidală a berii.

Limpiditatea berii se apreciază prin măsurarea turbidităţii exprimată în unităţi EBc. Astfel,

turbiditatea berii trebuie scăzută la mai puţin de 0,6 unităţi Ebc. Diferitele materiale filtrante folosite

pentru limpezirea artificială a berii îşi exercita acţiunea filtrantă prin două moduri:

Prin cernere, când sunt susţinute toate particulele cu dimensiuni mai mari decât porii filtrului;

Prin reţinere (adsorbţie) pe materiale foarte poroase, cu o suprafaţa mare de filtrare.

Limpezirea artificială a berii se poate realiza printr-o serie de procedee, uneori folosindu-se pentru

limpezirea aceleaşi beri mai multe procedee. Dintre aceste procedee, se pot menţiona urmatoarele:

3.1.1.1 Filtrare cu plăci şi masă filtrantă

Este procedeul de filtrare cel mai răspândit în fabricile de bere din ţara noastră, în special din cele

mai vechi.

Filtrul este format din două tipuri de plăci care alternează la montaj, plăci prevăzute cu câte două

urechi cu care se agaţă pe barele cadrului filtrului. Fiecare placă are în partea de sus şi de jos 2

orificii, care după montare formează un canal pentru berea nefiltrată şi pentru berea filtrată. La

margine se găsesc două plăci de capăt care se termină cu un canal.

Între plăci se introduc turtele de masă filtrantă care sunt compuse dintr-un amestec de fibre de

celuloză şi bumbac cu dimensiuni de 0,7-1 mm, cu adaos de 1% azbest. Turtele sunt presate şi au

forma cilindrică cu θ=520 mm si grosimea 50 mm, masa unei turte fiind de 2,5 kg. La intrarea şi

ieşire berii din filtru sunt fixate pe plăcile de capăt manometre şi lanterne de control pentru

observarea presiunii şi a calităţii filtrării. La filtrare, presiunea de început este de 0,1-1 bar şi creşte

pana la 2-3 bar. Diferenţa între cele doua presiuni reprezintă rezistenţa hidraulică a filtrului. Masa

filtrantă se înmoaie mai întâi în apă fierbinte, într-un aparat special pentru regenerarea masei filtrante

prevăzut cu pompa de recirculare, se spală de circa două ori la temperatura de 80 0C ( pasteurizare ),

se răceşte şi se presează apoi în forme de turte cu ajutorul unei prese speciale. Turtele umede ( 65-

70% apa ) se introduc între plăcile filtrului, care apoi se strâng.

Înainte de filtrare se introduce apărece în filtru pentru răcire, îndepărtarea fibrelor detaşabile şi

pentru îndepărtarea aerului, controlându-se etanşeitatea filtrului, se pasteurizează cu apă fierbinte

(70-80 0C), după care se face din nou răcirea cu apă. La începutul şi sfârsitul filtrării rezultă un

amestec de apă şi bere care sunt colectate într-un tanc şi apoi adăugate in cantităţi mici la berile

curente.

Capacitatea de filtare este de 1,5-2 hl∕h pentru o placă cu diamentrul de 520 mm.

După terminarea filtrării se face regenerarea masei filtrante printr-o prespălare prin introducere de

apă în filtru în sens invers, masa se scoate din filtru, se destramă şi este introdusă în aparatul de

regenerare. Mai întâi se face o spălare cu apă fierbinte (80-85 0C) timp de 30-60 minute, după care se

răceşte şi se presează sub formă de turte.

Masa filtrantă se poate steriliza şi la rece prin tratare cu clorură de var.

Conducerea filtrării cu masa filtrantă este destul de simplă, însâ este necesară o manoperă ridicată

pentru regenerarea masei filtrante, iar cantităţile de bere amestecate cu apa rezultate la începutul şi

sfârşitul filtrării sunt mai mari.

Acest filtru se utilizează pentru limpezirea grosieră a berii. Principiul filtrării cu kiselgur constă în

formarea unui strat filtrant din kiselgur prin colmatare iniţială prin care se introduce apoi bere

nefiltrată în care se dozează în mod continuu o suspensie de kiselgur.

Ca suport pentru stratul de kiselgur se pot utiliya cartoane din material celulozic, site metalice fine,

lumânări ceramice sau din metal poros, etc.

Există numeroase tipuri de filtre cu kiselgur care, în funcţie de poziţia şi forma startului filtrant, se

clasifică în:

Filtre verticale la care stratul filtrant este in poziţie verticală, iar filtrul are poziţie orizontală.

Aceste filtre folosesc ca suport cartoane sau site metal;

Filtre orizontale la care srratul filtrant este dispus orizontal, iar filtrul are o poziţie verticală.

Ca suport pentru kiselgur se folosesc de obicei site metalice.

În fabricile de bere din ţara noastră se folosesc filtre verticale de tip Filtrox şi mai nou şi cele

orizontale.

Filtrele verticaleau ca suport cartoane speciale, care se deosebesc de cartoanele filtrante prin aceea

că, ele insăşi nu au acţiune filtrantă servind numai ca suport pentru kiselgur.

Filtrul cu kiselgur este prevăzut cu un aparat pentru prepararea şi dozarea suspensiei de kiselgur, cu

agitator si pompă reglabilă de dozare a cantităţii dorite de suspensie de kiselgur în bere. Acest

aparat, are o capacitate de 250 l, iar pompa de dozatoare cu membrana are un debit variabil între 0 si

600 l⁄h .

Filtrul însuşi este de tipul unui filtru-presă cu rame şi plăci, pe care se aşează cartoanele suport, iar

circulaţia berii în filtru este asemanătoare cu cea de la filtru de plămada în prima fază de scurgere a

primului must.

Înaninte de formarea stratului iniţial se pregătesc cartoanle support în apă rece (peste 12 h) sau timp

de 2 h in apă calda la 40 0C. Se montează apoi în filtru cu partea lucioasă spre berea filtrată, se

strânge filtrul, se introduce apa în filtru prin conductă si se face dezaerarea filtrului prin robinete de

dezaere.

La începutul filtrării se prepară suspensia de kiselgur destinată formării stratului

iniţial(prealuvionar), folosindu-se în acest scop un kiselgur mai grosier(600-1000 g∕m2 suprafaţa de

filtrare) care se amestecă cu apa în vasul cu agitator într-un raport cuprins între 1:3 şi 1:4.

Amestecul de kiselgur se pompează apoi cu ajutorul pompei în filtru printr-o conductă. Kiselgurul

se depune pe cartoanele suport ale filtrului, iar apa este evacuată la canal printr-o altă conductă de

evacuare.

După primul strat de kiselgur mai grosier depus anterior se introduce kiselgur mai fin, iar kiselgurul

mai grosier împiedică pătrunderea particulelor de kiselgur mai fin.

La formarea stratului iniţial se mai poate adăuga şi o mică cantitate de azbest cu filtre scurte (5-30

g∕m2), care permite o mai bună legare a stratului filtrant şi obţinerea chiar de la începutul filtrării a

unei beri limpezi.

Se trece pe bere (se inchide apă), dozându-se în mod continuu kiselgur în berea care intră în filtru în

cantitatea de 70-100 g∕hl bere.

Kiselgurul se adaugă sub formă de suspensie, deci este necesar să se stabilească cantitatea de

suspensie (l∕h) care trebuie dozată în bere. În acest scop se folosesc diagrame care, în funcţie de

sortimentul de kiselgur folosit, debitul de filtrare a berii citit la debimetru cât şi de cantitatea de

kiselgur în suspensie (l∕h)care trebuie reglată la pompa dozatoare. Cantitatea de kiselgur dozată este

în funţie atât de intensitatea şi natura berii, cât şi de fineţea dorită a filtrării. Cu cât berea este mai

tulbure şi cu cât se urmăreşte o filtrare mai fină, cu luciu, cu atât este mai necesară o cantitate mai

mare de kiselgur.

Se urmăreşte limpiditatea berii rezultate şi creşterea orară a presiunii în filtru, care se obţine ca

diferenţa dintre presiunea de intrare indicată de manometru şi cea de la ieşire indicată de manometru

(contrapresiune) la începutul filtrării presiunea din filtru este mică 0,1-0,4 at. Ea creşte treptat ,

datorită colmatării filtrului cu 0,2-0,3 at∕h, astfel după 8-10 h de filtrare, presiunea din filtru ajunge la

2-2,5 at şi este necesar să se oprească filtrarea.

Limpiditatea berii se urmăreşte la lanterna de controla berii filtrate montată sub manometru. Unele

aparate folosesc nefelometre speciale, care măsoară tulbureala berii în unităţi Ebc, în funcţie de care

se reglează automat procesul de filtrare.

După terminarea filtrării se evacuează berea din filtru cu ajutorul apei, se inchide apoi apa, se

deschide ventilul de golire a filtrului, se demontează filtrul şi se îndepărtează stratul de kiselgur cu

ajutorul unui jet de apă. Se montează apoi din nou filtrul, se umple cu apă şi se spală în sens invers

cu apă caldă sau rece, având grijă ca între intrarea şi ieşirea apei din filtru să nu apară nicio diferenţă

de presiune , pentru a se evita distrugerea cartoanelor suport.

Capacitatea optimă a filtrului este de 3-3,5 hl∕m2 suprafaţa de filtrare şi ora la care viteza în filtru este

de 5-8 mm∕minut care duce la deformarea particulelor ce formează tulbureala şi astfel la trecerea lor

prin materialul filtrant.

Cantităţile de apă şi bere care rezultă la începutul şi la sfârşitul filtrării sunt mai mici decât la filtrul

cu masa filtrantă, iar deservirea este mai usoară, deoarece materialul filtrant utilizat nu se

regenerează, ci se aruncă la canal.

Kiselgurul utilizat se poate regenera prin calcinare, măcinare şi sortare şi se poate refolosi în amestec

cu kiselgur nou în raport 2:1 cu rezultate buna. Regenerarea nu este economică decât pentru

capacităţile mari.

Unele filtre sunt dotate cu dispozitive de evacuare automate a stratului filtrant utilizat, evitându-se şi

amestecarea berii cu apă sau a berilor între ele.

O deosebită importantă o prezintă controlul desfăşurării procesului de filtrare care se face pe baza

unui raport de filtrare care cuprinde următoarele:

Cantitatea de kiselgur şi de apă folosite la formarea stratului iniţial, debitul de apă şi de

dozare a suspensiei cât şi presiunea de intrare şi de ieşire din filtru a apei;

Cantitatea de kiselgur şi de apă folosite la filtrarea propriu-zisă a berii, debitul de filtrare şi

de suspensie cât şi de presiunea de intrare şi ieşire, care se notează orar, se poate întocmi un

grafic privind evoluţia debitului de filtrare şi a presiunii din filtru pe toată durata filtrării;

Cantitatea totală de kiselgur şi eventual aybest consumată şi cantitatea totală de bere filtrată,

pe baza cărora se stabileşte consumul specific de kiselgur (kg⁄hl).

3.1.1.3 Filtrarea cu plăci filtrante

În mai multe cazuri filtrarea cu kiselgur se completează cu o filtrare mai fină cu ajutorul filtrelor cu

plăci (cartoane) filtrante, prin care se obţine o creştere a stabilităţii coloidale si biologice a berii sau

chiar o filtrare sterilizantă a berii.

La acest filtru plăcile sunt confecţionate din oţel inoxidabil, material plastic, aluminiu şi mai rar din

oţel carbon protejat cu lacuri acido-bazice rezistenţe,

Filtrul are aceeaşi schemă de circulaţie a berii ca şi filtrul cu masă filtrantă se introduc cartoane

filtrante.

Capacitatea acestor filtre depinde atât de numărul şi dimensiunea plăcilor cât şi de permebilitatea

cartoanelor filtrante. Cu cât cartoanle prezintă canale mai mici în interior, cu atât se realizează o

filtrare mai fină a berii.

O condiţie importantă pentru reuşita filtrării o constituie prelimpezirea berii prin filtrare cu kiselgur,

astfel încât filtrului cu plăci să nu-i rămână decât sarcina de a reţine ultimele particule rămase în

suspensie în bere. Dacă prefiltrarea este slabă are loc o creştere rapidă a presiunii, fiind necesară

schimbarea deasă a cartoanelor filtrante.

La început se montează cartoanele în filtru şi anume cu partea netedă spre ieşirea berii filtrate şi se

pasteurizează cu apă fierbinte la 85-900C, iar în cazul filtrelor sterilizante cu abur de 0,3-0,5at. Se

spală apoi cu apă rece şi se trece apoi pe bere.Filtrarea berii trebuie să se facă şocuri şi la o diferenţă

de presiune 0,5-0,9at. În cazul filtrelor sterilizante nu trebuie să se depăşească 0,5 at după 8-19 ore

de filtrare, ceea ce constituie o garanţie că prefiltrarea berii a avut loc în bune condiţii.

După 8-10 ore de filtare se face o spălare iese fără spumă din filtru. Spălarea se poate face şi în

sensul de filtrare a berii folosindu-se o contrapresiune de circa 0,4at, prin închiderea parţială a

ventilului de ieşire din filtru, durata spălării fiind de 60-90 minute. Debitul de apă de spălare trebuie

să fie de circa două ori mai mare decât debitul de filtrare a berii, iar presiunea de intrare a apei în

filtru cu 0,2-0,3 at mai ridicată.

În cazul cartoanelor care conţin şi kiselgur în compoziţie, nu trebuie să se facă o spălare în sens

invers, ci în acelasi sens.

După spălarea cu apă rece se poate face o spălare cu apă caldă de 40-50 0C timp de 10 minute, la o

capacitate cel puţin egală cu cea de filtrare şi apoi se face pasteurizarea cu apă fierbinte şi răcirea

filtrului. Durata totală de utilizare a cartoanelor filtrante astfel regenerate este de 30-40 ore, uneori

chiar de 60 ore, după care trebuie înlocuite ce cartoane noi.

În practica industrială pentru o bună filtrare a berii se practică două tipuri de filtrări şi anume: o

filtrare aluvionară şi o filtrare cu cartoane noi.

Indiferent de filtrul utiliyat, la filtrarea berii importantă este asigurarea limpidităţii finale.

3.1.1.4 Filtrarea prin filtru cu lumânări

Acest filtru este realizat de firma Filtro-Jet şi este format din cuva filtrului de forma cilindro-conică,

care este prevăzută cu elementele de filtrare sub formă de lumânări fixate la o placă perforată prin

care se evacueauă berea.

Un element de filtrare (lumânarea) este confecţionat dintr-un tub de tablă perforată acoperită cu o

spirală din oţel inox. Spirele sunt distanţate între ele în secţiune longitudinală la 50-80µm. Filtrul

este echipat cu 25-700 lumânări. Lungimea lumânărilor este de până la 2 m. Suprafaţa de filtrarea

unei lumânări este de: 0,118 m2 pentru lumânarea cu θ=25 mm şi lungime de 1-5m, 0,141 m2 pentru

lumânarea cu θ=30 mm şi lungimea de 1,5m, 0,220 m2 pentru lumânarea cu θ=35m şi lungime de

2m.

Datorită numărului mare de lumânări şi aranjamentul acestora în filtru, capacitatea de filtrare este

foarte ridicată.

Berea este alimentată cu o pompă printr-o conductă legată la dozatorul de kiselgur (kiselgur aflat în

suspensii) şi pătrunde în filtru prin suprafaţa laterală cilindrică, iar evacuarea se face pe la parte

superioară, după ce trece prin placă perforată care susţine lumânările.

Secvenţa fazelor în filtrul cu lumânări:

Faza a: filtrul se umple cu apă degazată sau berea filtrată, pentru îndepărtarea aerului din

filtru. Se recircula lichidul din filtru;

Faza b: suspensia de kiselgur în apă degazată este trimisă în filtru pentru prealuvionarea

totală (primul şi al doilea strat);

Faza c: se recirculă lichidul în filtru pentru prealuvionarea completă timp de 10-15 minute;

Faza d: se începe filtrarea, aluvionarea propriu-zisă, berea trimisă în filtru împingând apa în

afara acestuia. Pentru aluvionare, suspensia de kiselgur preparată anterior este adusă în

unitatea dozatoare, de unde este debitată în fluxul de bere ce urmează a se filtra;

Faza e: se continuăfiltrarea şi drept rezultat al dozăriikiselgurului, în jurul lumânărilor se

formează un strat de depozit care face să crească rezistenţa la filtrare şi deci presiunea de

intrare poate să ajungă la 5-6 bar, caz în care filtrarea trebuie întreruptă;

Faza f: se opreşte filtrarea berii şi aceasta este eliminată din filtru cu apă degazată, existând

în acest caz şi o porţiune de bere diluată care se va refolosi;

Faza g: se elimină stratul de kiselgur şi de suspensie de pe lumânările aerului comprimat;

Faza h: se realizează curăţirea (spălarea) filtrului prin trimiterea de aă cu barbotare de aer la

anumite intervale, în acest fel formându-se votexuri în filtru, ceea ce conduce la curăţirea

completă a lumânărilor din interior spre exteriorul acestuia;

Faza i: se execută sterilizarea filtrului şi a tuturor conductelor cu apă caldă, filtrul pregătit

pentru o nouă şarjă.

3.1.1.5 Filtrarea prin membrane (microfiltrarea tangentială)

Utilizarea proceselor de membrana (ultrafiltrare, microfiltrare tangenţială) pentru stabilizarea

berii poate elimina o serie de dezavantaje pe care le prezintă tehnicile clasice de stabilizare ,

prezentând în schimb unele avantaje:

- sunt tehnici nepoluante;

- nu necesită adaosuri de filtrare;

- se reduc costurile legate de tratarea termică sau filtrarea sterilizantă a berii;

- consum energetic redus în comparaţie cu pasteurzarea, sterilizarea sau centrifugarea;

- posibilitatea de regenerare a mediului filtrant;

- nu prezintă risc de îmbolnăviri prfesionale (la kiselgur apare riscul silicozei);

- soluţie avantajoasă pentru ţările europene, întrucât kiselgur este important în proporţie de

80% din SUA;

- tehnica menejantă faţă de produs.

Pornind de la aceste argumente, microfiltrarea tangenţială şi ultrafiltrarea se profilează că soluţii de

viitor pentru stabilizarea.

Impactul microfiltrării tangenţiale ar putea fi substanţial în industria berii prin combinarea mai

multor procese aplicate curent, într-o singură etapă, făcând posibilă producţoa de bere în flux, cu

reducerea pierderilor datorate transvăzătorilor succesive.

Procesul de microfiltrare a berii este influenţat de numeroşi factori dintre care cei mai importanţi

sunt:

- Caracteristicile membranei: selectivitatea, proprietăţile chimice, rezistentă la condiţiile de

pH, rezistentă la curăţire şi sterilizare, proprietăţile fizice, caracterul hidrofil, materialul

din care este confecţionată.

- Compoziţia şi caracteristicile berii: vâscozitatea, pH, conţinut de trub, conţinut de β-

glucani.

- Parametrii tehnologici: presiunea (diferenţa de presiune), temperatura (00 C), viteza

tangenţială.

Aspectul economic este unul dintre factorii care limitează deocamdată introducerea pe scară

largă a tehnicilor de membrană în industria berii. În literatură de specialitate să avanseze în

industrie ideea că o astfel de instalaţie s-ar putea amortiza în 2-3 ani de funcţionare (flux de bere

filtrată 20-60 l/m2 h şi respectiv 20-90 l/m2 h pentru drojdie).

3.1.1.6 Limpezirea berii prin centrifugare

Este un procedeu folosit în special pentru prelimpezirea berii şi mai rar pentru limpezirea

definitivă. Se folosesc în acest scop centrifuge cu talere cu turaţia de 6000-7000 rpm, care la

limpezire au o capacitate de 40-350hl/h iar la limpezire completă numai 15-40hl/h.

Pentru a se compensa căderea de presiune în centrifugă este necesară folosirea unei pompe

care introduce berea în aparat. Datorită frecării tobei cu aerul, are loc o încălzire a berii în timpul

centrifugării cu 1,5-20C, astfel încât este necesară o subrăcire a berii înainte de centrifugare într-un

răcitor cu plăci la -20C. Deoarece în centrifugă se dezvoltă presiuni mari, nu au loc pierderi de CO2.

Înainte de introducerea berii se face o sterilizare cu apă dierbinte sau abur şi o răcire cu apă.

Se porneşte apoi centrifuga şi se introduce berea abia la atingerea turaţiei nominale. Evacuarea

sedimentului depus se poate face după oprire sau în mod automat. Oprirea centrifugei se face în

momentul în care berea centrifugată devine tulbure.

Deservirea centrifugelor este uşoară şi nu are loc o amestecare a berii cu apă la începutul şi

sfârşitul filtrării.

3.1.1.7 Sisteme combinate de limpezire a berii

În condiţiile cerinţelor tot mai mari în ceea ce priveşte limpiditatea şi stabilitatea berii se

folosesc astăzi sisteme combinate de limpezire a berii, dintre care se pot menţiona:

Filtru cu kiselgur + Filtru cu masă filtrantă;

Filtru cu kiselgur + Filtru cu plăci;

Centrifugă + Filtru cu kiselgur;

Centrifugă + Filtru cu kiselgur + Filtru cu plăci şi altele.

3.1.2 Procedee de pasteurizare a berii

Scopul principal al pasteurizării este acela al îmbunătăţirii stabilităţii biologice a procesului

finit. Prelungirea duratei de păstrare a berii este realizată, în cazul pasteurizării, prin inactivarea

microorganismelor capabile să se dezvolte în bere şi respectiv inactivarea enzimelor, care pot cauza

modificări chimice nedorite.

La pasteurizare este necesar să se asigure un grad mare de inactivare a microorgansimelor,

fără a afecta calitatea senzorială a berii, ceea ce presupune optimizarea procesului de pasteurizare.

La pasteurizarea berii este necesar să se realizeze o sterilitate practică, deoarece sporii care

supravieţuiesc la pasteurizare nu sunt capabili să se dezvolte în bere.

Pasturizarea berii se poate realiza în două moduri:

Pasteurizarea berii în sticle cu ajutorul pasteurizatorului tunel;

Pasteurizarea în flux (vrac) a berii cu ajutorul pasteurizatoarelor cu plăci.

3.1.2.1 Pasteurizarea berii în sticle

Pasteurizatorul tunel

Pasteurizatorul tunel este utilizat pentru pasteurizarea berii în sticle şi cutii metalice.

Pasteurizatorul tunel este o incintă bine izolată în care este montat fie un convier tip bandă (bandă

metalică sau plastic) preferabilă pentru cutii, fie un sistem de transport preferabil pentru sticle.

Sistemul de transport poate fi cu viteză variabilă ceea ce permite controlul strict al timpului de

tranzitare a recipientelor prin tunel. Tunelul are două secţiuni, fiecare dintre ele fiind echipată cu

bazin de apă, pompe şi sisteme de distribuţie a apei. Nivelul apei din fiecare bazin este menţinut

constant cu ajutorul unei valve cu flotor.

Sistemul de distribuţie al apei poate fi de tip sită sau tip duze.

Apa folosită la pasteurizatorul tunel trebuie să fie curată şi cu ph=8 în caz contrar,

pasteurizatorul se infectează masiv cu bacterii şi mucegaiuri în apă se pot adăuga compuşi clorinaţi.

Apa dură trebuie dedurizată sau cel puţin ionii de Ca din apă trebuie sechestraţi, pentru a nu se bloca

sistemul de stropire şi pentru ca sticlele să nu se acopere cu săruri.

Pentru reuşita pasteurizării berii ambalate în sticle este necesar ca temperatura apei de stropire

să fie cu 50C mai mare ca cea de pasteurizare. Creşterea temperaturii până la temperatura de

pasteurizare trebuie să se facă încet cu 30C/min, iar răcirea sticlelor cu bere pasturizată cu 20C/min

pentru a evita spargerea sticlelor. Tot în vederea evitării spargerilor, spaţiul liber din gâtul sticlei

trebuie să fie de 5% în volume.

Transferul de căldură de la apă de stropire la peretele recipientului se face prin convecţie, în

perete prin conducţie, iar de la peretele interior la produs prin convecţie naturală sau liberă.

Convecţia naturală este rezultatul diferenţei de densitate create de gradientele de temperatură ce au

loc în produs.

Tunelul de pasteurizare este utilajul cel mai scump din secţia de tragere a berii, care necesită

cel mai mare spaţiu de amplasare (3-3,5 m2 pentru 1000 sticle/h), cel mai mare consum de energie

(1,2 milioane kj/1000 sticle) şi prezintă deasemenea riscul suprapasteurizării.

3.1.2.2 Pasteurizarea berii în flux

Pasteurizatorul cu plăci

Pasteurizarea berii în flux (”Flash pasteurization”) se face în instalaţii de pasteurizare cu

pasteurizator cu plăci.

Pasteurizatorul cu plăci este format din următoarele zone:

Zona de recuperare a căldurii;

Zona de încăzire;

Tubulatura de menţinere;

Zona de răcire.

Berea este pompată în zona de recuperare unde este încălzită în contracurent cu berea fierbinte

ce vine de la tubulatura de menţinere, după care intră în zona de încălzire (pasteurizare), în zona de

menţinere, în zona de recuperare şi intră în zona de răcire, unde se răceşte în contracurent cu mediul

de răcire.

Perioada de menţinere la temperatura 71-79 0C variază între 15-60 secunde. La pasteurizarea

berii într-un pasteurizator cu plăci este necesar ca fluxul de bere să primească o mişcare turbulentă

(Re>3000) pentru a se asigura un transfer de căldură rapid.

Pasteurizatorul pentru bere necesită un spaţiu relativ redus pentru amplasare şi asigură, prin

modul de concepţie, un coeficient de recuperare a căldurii de 97% din energia utilizată la

pasteurizare. Regimul de temperatură poate fi foarte bine monitorizat.

Berea iese din pasteurizator cu temperatura de 40C şi poate fi îmbuteliată fără probleme.

Menţinerea saturaţiei berii în CO2,, în timpul pasteurizării se face cu ajutorul unei pompe de presiune

înaltă, care asigură presiunii peste 12 bar. Cum aproximativ 50% din microflora străină este

introdusă în bere în timpul tragerii berii în ambalaj pasteurizarea în flux a berii nu garantează că

asigură stabilizarea biologică a acesteia. Reuşita pasteurizării în flux este condiţionată de sterilitatea

ambalajelor pentru bere şi de igiena perfectă a aparatelor de tragere.

Avantajele folosirii pasteurizatorului cu plăci sunt următoarele:

Spaţiul de montaj mai redus;

Echipamentul este mai ieftin;

Costul operaţiei este mai mic;

Perioadă mai scurtă de pasteurizare, deci modificări chimice mai reduse în comparaţie cu

alte tipuri de pasteurizare;

Se realizează o încălzire omogena fără supraîncălzirii locale şi nu apare gustul de fiert;

Încălzirea are loc în sistem închis deci în absenţa aerului prevenindu-se oxidarea lipidelor şi

a vitaminelor;

Metoda este economică, instalaţia funcţionând cu un coeficient mare de transfer de căldură

raportat la unitatea de suprafaţă şi recuperare de căldură;

Spălarea instalaţiei şi dezinfectarea acesteia se face uşor mecanizat cu maximă eficienţă ;

Eficienţa pasteurizării este de minimum 99.9 % (se distrug 99.9% din formele vegetative de

microorganisme prezente în bere).

Dezavantajele pasteurizatorului cu plăci se referă la următoarele aspecte:

Nu se pot trata cantităţi mici de bere;

Golirea instalaţiei se face cu pierderi mai mari de bere decât la pasteurizarea în tunel;

Garniturile se deteriorează rapid, consecinţa fiind pierderea etanşeităţii între plăci.

O alternativă de stabilizare biologică a berii prin pasteurizare într-un pasteurizator cu plăci o

reprezintă umplerea la cald.

Instalaţia conţine, în principal un pasteurizator cu plăci în care berea este pasteurizată în flux la

68-750C. Berea iese caldă din pasteurizator şi este îmbuteliată în sticlele care ies, de asemenea calde

(400C) din maşina de spălat sticle, clătirea lor făcându-se apă caldă. Pentru a menţine saturarea berii

in CO2 la temperatură ridicată de îmbuteliere şi pentru evitarea spumării sunt necesare presiuni de 8-

10 bar. În acest caz sticlele de bere sunt umplute complet, deoarece prin răcirea ulterioară va rezulta

un spaţiu liber în gâtul sticlei care va fi ocupat aproape exclusiv de CO2 degajat din bere.

Sticlele pline sunt trimise apoi la etichetare şi în depozitul de sticle pline unde se răcesc

treptat.

Prin folosirea acestui procedeu se obţin beri cu o stabilitate biologică mai ridicată în

comparaţie cu procedeul de pasteurizare cu plăci, urmat de umplerea în condiţii sterile, procedeu

care este folosit mai puţin.

Deoarece berea este introdusă caldă în sticle nu are loc o recuperare de căldură din berea

pasteurizată, consumul de energie fiind mult mai mare decât la pasteurizarea în sticlă şi anume de

circa 10.000 kcal/hl bere.

Principalele avantaje ale procedeului sunt:

un spaţiu necesar pentru amplasare mică (faţă de pasteurizatorul tunel);

stabilitate biologică foarte bună datorită excluderii reinfectărilor.

Precedeul are şi serioase dezavantaje:

înrăutăţirea calităţii berii datorită rămânerii berii un timp mai lung la temperaturi ridicate;

spargerii mari de sticle datorită presiunii mari la umplere şi un consum mare de energie.

Pasteurizarea berii este obligatorie pentru unele tipuri de bere, ca de exemplu berea Caramel şi

facultativă pentru celelalte tipuri de beri blonde şi brune.

3.1.2.3 Sterilizarea la rece a berii

Deoarece tratamentul termic pentru stabilizarea biologică implică riscul înrăutăţirii calităţii

berii îndepărtarea microorgansimelor din bere se poate face prin filtrare sterilizantă.

Se utilizează în acest scop filtrarea cu menbrane filtrante şi cu module. Pentru reuşita

procedeului sunt necesare următoarele:

berea să aibă o bună filtrabilitate;

alegerea corectă a materialului filtrant, instalaţia de filtare;

sticlele să corespundă condiţiilor igienice pentru îmbuteliere sterilă la rece.

Filtrarea sterilizantă se face în instalaţii cu 3 sau 4 filtre cu module sau cartuşe cu dimensiuni

descrescânde ale porilor. Berea supusă filtrării sterilizante este filtrată în prealabil în filtre cu

kiselgur.

Această metodă de stabilizare biologică este încă foarte costisitoare.

3.1.3 Procedee de îmbuteliere

Procesul tehnologic de ambalare a berii în butelii, cuprinzând totalitatea operaţiilor şi

procedeelor în succesiunea stabilită, poartă numele de îmbuteliere.

Totalitatea utilajelor cu funcţionare corelată pentru îmbutelierea berii, de regulă începând cu

introducerea pe linie a buteliilor goale din depozitul de amblaje până la predarea în depozitele de

produse finite şi produsului îmbuteliat, poartă numele de linie de îmbuteliere.

Din punct de vedere funcţional liniile de îmbuteliere pot fi: semimecanizate, mecanizate,

semiautomate sau automate.

Din punctul de vedere al capacităţii de producţie (butelii/h) liniile de îmbuteliere pot fi:

de capacitate mică (<3.000 butelii/h),

de capacitate mijlocie (3.000-12.000 butelii/h),

de capacitate mare (12.000-36000 butelii/h),

de capaciatate foarte mare (>36.000 butelii/h).

Operaţia care concura la realizarea procesului de îmbuteliat, sub formă de ambalaj unitar,

indivizibil de desfacere şi de prezentare, cuprinzând spălarea buteliilor, umplerea, închiderea,

sigilarea şi etichetarea, poartă numele de operaţie specifică de îmbuteliere.

Procesul tehnologic de îmbuteliere se realizează cu ajutorul utilajelor componente din linia de

îmbuteliere. Acestea pot fi simple sau complexe, semiautomate sau automate şi auxiliare.

O linie tehnologică complexă de îmbuteliere se compune din următoarele: maşini de

depaletizare, maşini de scos butelii din navete, maşini de spălat navete, maşini de spălat butelii

(butoaie, sticle), ecran de control, maşini de umplut, maşini de închis butelii cu capace, maşini de

pasteurizat, maşini de etichetat, maşini de introdus butelii în navete şi maşini de paletizat-depozitat.

Transimterea materialelor, buteliilor, navetelor sau paletelor de la o operaţie la alta (de la un utilaj la

altul) corespunzător succesiunii operaţiilor şi ritmului de lucru, se face prin transport interoperţional.

Berea se ambalează în sticle, în cutii şi în butoaie. Amblajele trebuie spălate şi depozitate în

prealabil.

Tragerea berii în sticle reprezintă modul de amblare predominant a berii. Sticlele de bere pot

avea capacităţi de 330 ml, 500 ml şi 1000 ml. Buteliile de sticlă pentru bere vor avea culoarea verde

sau brună, iar rezistenţa la presiunea hidraulică minim 0,8 MPa(8 bar menţinută 1minut).

Gura buteliilor din sticlă pentru bere este conform STAS 4887-86 şi se execută în două variante.

Formele şi dimensiunile gurii buteliilor de sticlă sunt destinate închiderii cu capsula din tablă STAS

3341-74. Aceasta se execută din tabla decapată TDA STAS 1988-65 sau din tablă cositorită STAS

900-68 cu grosimea de 0,28 mm.

Garnitura de etanşare este formată din rondele din plută aglomerată STAS 7528-73, rondele din

material plastic, masa de etanşare sau alt material corespunzător, avizat de Ministerul Sănătăţii.

Suprafaţa exterioară a capsulei este lăcuită, cu avizul Ministerului Sănătăţii.

Buteliile din sticlă constituie ambalaj recuperabil. Datorită procentului ridicat de spargere al

acestora, la operaţiile de spălare, îmbuteliere, capsare şi chiar în timpul manipulării, precum şi

dificultăţilor de colectare au apărut restricţii la utilizarea acestora şi înlocuirea lor cu cutii metalice.

Cutiile metalice prezintă următoarele avantaje:

nu se sparg;

sunt mult mai uşoare decât buteliile de sticlă;

nu sunt refolosibile;

pot fi stricate şi depozitate foarte uşor;

pot fi deschise uşor de consumator;(fără instrument de deschidere)

pot fi stocate uşor la consumator în spaţiul redus al instalţiilor frigorifice în sezon

călduros;

pe suprafaţa laterală a acestora pot fi stocate, prin îmbuteliere, anumite informaţii;

sunt impermeabile la lumină, protejând astfel aroma berii;

berea poate fi supusă operaţiei de pasteurizare în cutiile închise;

cutiile constituie cea mai economică cale de amblare a berii.

Principalul dezavantaj constă în deformarea cutiilor goale. Cutiile deformate cosntituie deşeuri

care se sortează pe calitate de material (aluminiu şi oţel), sunt balotate şi returnate.

Cutiile de bere sunt alcătuite din două elemente (corp şi capac) executate din tabla cositorită de

aluminiu foarte pur având capacitatea de 0,330 l şi 0,500 l.

Dimensiunile de bază ale cutiilor sunt: capacitatea de 0,500 l, înălţimea 168,0±4mm; capacitatea

de 0,330 l, înălţimea 115,2±4mm, iar diametrul exterior al cutiilor, Dmax =66,3mm. Presiunea internă

este de 0,62Mpa.

După diametrul interior al gurii de alimentare se disting două tipuri de cutii: convecţională,

simbol 2.06, având diametrul interior al gurii de alimentare 57,4±0,3mm şi seria nouă, simbol 2.02,

având diametrul interior al gurii de alimentare 52,4±0,3mm.

Masa cutiilor metalice este indicată în tabelul :

Tipul cutiei Oţel Aluminiu

0,330 l 0,500 l 0,330 l 0,500 l

Masa, g Masa, g

2.06 31,21 40,96 15,23 19,32

2.02 29,68 38,18 14,33 18,38

Cele două elemente componente, corpul şi capacul sunt executate prin ambutisare. Capacele

pentru cutii sunt executate astfel încât să se rupă pe un contur precizat la deschidere. Cutiile sunt

livrate în bix-palete, iar capacele pentru cutii se livrează ambalate în saci, în palete speciale.

Cutiile pentru bere sunt livrate de producători în stare lăcuită şi ca urmare, trebuie asigurat un loc

de depozitare adecvat şi o cantitate bine corelată cu procesul de îmbuteliere (stratul lăcuit se poate

deteriora uşor).

Ambalarea în butoaie se poate face în:

butoaie de lemn de stejar; acestea au avut o pondere foarte mare în comercializarea berii;

butoaie metalice din aliaje de aluminiu şi oţeluri inoxidabile.

Pe timp de vară, un butoi din lemn se încălzeşte în 5h de la temperatura de 30C la 70C, pe când un

butoi metalic, în condiţii similare, se încălzeşte pâna la temperatura de aproximativ 100C.

Problema de bază a butoaielor din lemn constă în rezistenţa mecanică la presiunea din interior şi

în timpul transportului doagelor şi a cercurilor de strângere. Etanşeitatea se verifică prin imersarea

completă a acestuia într-o baie de apă şi aerului comprimat la o presiune de 0,1-1,5 Mpa la interior.

Nu se admit scăpări de aer sub formă de bule.

Butoaiele din lemn de stejar sunt date cu smoală (smolite). Masa izolatoare conţine 85%

celofoniu, 12% parafină şi 3% bitum. Butoaiele din lemn sunt inspectate permanent. Pereţii au o

grosime >30 mm pentru asigurarea rezistenţei mecanice.

Butoiul din lemn de stejar gol are o masă:

>25 kg pentru butoaie cu capacitatea de 30 L;

>32 kg pentru butoaie cu capacitatea de 50 L.

Criza materialului lemnos de esenţă tare şi manoperă anevoioasă de întreţinere a condus la

apariţia de butoaie metalice din aliaje de aluminiu şi oţeluri inoxidabile. Primele butoaie din aliaje de

aluminiu au forma celor de lemn.

Acestea sunt prevăzute cu întărituri exterioare pentru creşterea rigidităţii în timpul manipulării.

Butoaiele din aluminiu sunt sensibile faţă de agenţii alcalini, precum şi faţă de mediul acid al restului

de bere rămas după golire. Ele se protejează la interior prin eloxare sau răşini sintetice.

În ultimul timp s-a răspândit utilizarea butoaielor de formă cilindrică executate din tablă de oţel

inoxidabil numite ”keg”. Acestea se execută în variante având capacitatea de 30 L, şi respectiv , 50

L, grosimea pereţilor fiind de 1-2 mm.

Masa netă este:

7,9-12,5 kg pentru capacitatea de 30 L;

10-15 kg pentru capacitatea de 50 L.

Acest tip de butoi este prevăzut cu un sistem complet denumit Sankey, instalat permanent, ce

permite umplerea, golirea, curăţarea şi sterilizarea.

Avantaje:

Toate operaţiile de transport se depozitează pot fi automatizate;

Curăţirea, sterilizarea şi umplerea pot fi automatizate;

Sunt vase închise cu detectarea automatăa scurgerilor;

Permit manipularea uşoară pentru distribuie, inclusiv posibilitatea unei goliri parţiale;

Sunt necesare manipulării puţine în timpul operaţiilor de îmbuteliere, transport şi golire a

berii pentru consum;

Butoaiele sunt returnabile când încă conţin un exces de presiune de şi nu sunt deschise în

afara operaţiilor de consum. Totodată, nu poate avea loc contaminarea cu noxele din

mediul înconjurător.

Sistemul de tip Sankey constituie o componentă a butoiului şi se fixează prin înşurubare, iar

în timpul transportului este protejat cu un capac din plastic.

Buteliile PET standard, întrucât sunt confecţionate numai din granule de polietilen tereftalat

(PET), nu corspund condiţiilor severe cerute pentru păstrarea berii îmbuteliate, făcând parte dintre

băuturile cele mai sensibile. Astfel, această băutură nu trebuie să piardă mai mult de 15% din CO2

dizolvat şi nu trebuie să absoarbă mai mult de 1 L ppm oxigen pentru că proprietăţile organoleptice

să nu se modifice.

Pornind de la aceste considerente şi de la cerinţa comerţului pentru o stabilitate a berii

îmbuteliate de minimul 6 luni, s+au realizat butelii PET speciale, capabile să asigure stabilitatea berii

pentru cel puţin 6 luni şi să nu permită pătrunderea oxigenului la interior respectiv pierderea CO2

dizolvat în bere.

Difuzia cea mai redusă a oxigenului are loc la combinaţia butelii multistrat cu un strat

Scavenger/închiderea cu capsula coroană şi la combinaţiile butelie din sticlă/închidere cu închidere

coroana.

Din punct de vedere al difuziei oxigenului prin materialul de ambalaj şi prin închiderea

utilizată rezultă că butelia PET cu acoperire interioară prin metoda plasmei reprezintă cea mai bună

alternativă pentru butelia din sticlă.

Diferenţele între acoperirile cu carbon şi cu oxid de siliciu în ceea ce priveşte proprietăţile

bariera faţă de oxigen şi CO2 par să fie neglijabile până în momentul de faţă.

Garniturile Scavenger/ bariera folosite pentru închiderea etanşă îmbunătăţesc considerabil

proprietăţile bariera faţă de oxigen şi reprezintă, în momentul de faţă, cea mai bună alegere

împotriva migrării oxigenului în gâtul sticlei prin sistemul de închidere. Cu o asemenea combinaţie

se poate obţine o bună stabilitate a gustului berii, stabilitate care să satisfacă cerinţele actuale ale

consumatorilor.

3.2 ELEMENTELE DEFINITORII ALE PRODUSELOR UTILIZATE ÎN PROIECT.

PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE MATERIILOR PRIME, AUXILIARE ŞI

ALE PRODUSELOR FINITE.

A. MATERIA PRIMĂ. BEREA MATURĂ

Berea rezultată după maturare este tulbure şi consecinţă, puţin aspectuoasă. Acestea se

observă în special la sorturile de culoare deschisă. Dintre substanţele ce provoacă tulbureală sunt

combinaţii proteice, polifenoli, răşini de hamei, celule de drojdii, uneori şi alte microorganisme în

afară de înrăutăţirea aspectului substanţele de tulbureală, conduc la micşorarea stabilităţii berii.

Tulburelile din bere pot ireversibile şi reversibile. Cele reversibile apar prin răcirea la

temperaturi sub 00C, în cazul încălzirii la 200C, tulbureala dispare. Aceste tulbureli sunt de natură

microbiologică.

Există şi tulbureli ireversibile, în special de natură biologică, atribut microorgansimelor

prevăzute în bere, care pot fi: drojdii sălbatice (Saccharomyces diastaticus, Saccharomzces

pasteurianus) şi bacterii ( Lactobaccilus frigidus, Pediococcus domnosus).

Fracţiunile precursoare tulburelii ireversibile sunt cauzate de prezenţa metalelor grele, care

de cele mai multe, sunt de durată. Se mai adaugă şi cele provocate de prezenţa răşinilor de hamei ce

n-au fost îndepărtate după fierberea mustului.

O tulbureală de natură chimică apare, în cazul prezenţei unor cantităţi mai mari de ioni de Ca

în bere. Se formeză oxalate de Ca, care absoarbe coloizii, depunându-se particule sub formă de

flacoane sau cristale.

B. MATERII AUXILIARE

B.1 KISELGURUL

Este obţinut din rocă diatomică sau pământul de diatomee , care conţine alge unicelulare

fosilizate. În funcţie de modul de pregătire, kiselgur poate fi:

Fin, în cazul în care pământul de diatomee se încălzeşte la 600-8000C, se macină şi se

cerne;

Grosier, ce se obţine din kiselgur mediu ce se recalcinează la 10000C cu adaos de

CaCO3 sau NaCO3.

Varietăţile de kiselgur se deosebesc între prin aşa numitele "valoare de apă"care este:

20-200 la kiselgurul grosier;

200-2000 la kiselgurul mediu;

2000 la kiselgurul fin.

Kiselgurul se utilizează atât ca un component al plăcilor de filtrate ce sunt confecţionate din

fibră de celuloză cu adaos de 2% kiselgur, cât şi ca material de adaos la prealuvionare şi filtrare

prealuvionară.

O caracteristică importantă este aşa numita "densitate umedă" respectiv, volumul ocupat de

kiselgur sub presiune. Kiselgurul cu densitate umedă de ≤ 300 g/L este considerat cel mai bun pentru

filtarare.

B.2 CARTOANELE FILTRANTE

Fac parte din categoria materialelor filtrante cu strat fix.

Sunt confecţionate din:

Fibre de celuloză cu adaos de 2% particule de kiselgur fin, care prezintă avantajele

reţinerie adecvate a particulelor/impurităţilor şi a microorgansimelor.

Dezavantajul se refera la: suprafaţa internă redusă datorită dimensiunilor mari ale

fibrelor de celuloză, blocarea prematură a filtrului atunci când lichidul de filtrare este

puternic turbid.

Fibre cu adaos de polimer sintetic cu avantajele: pe lângă retenţia mecanică intervine

şi absorbţia particulelor/impurităţile.

Dezavantajul: suprafaţa internă redusă datorită dimensiunilor mari ale fibrelor pierderea

excesivă a culorii produsului.

Fibre de celuloză speciale cu adaos de polimer sintetic cu avantajele: suprafaţa internă

de filtrare mărită.

Clasificarea cartoanelor filtrante se face, în general, după cifra de apă, respectiv debitul orar

de apă care trece printr-o suprafaţă de filtrare de 400x400 mm la presiunea de 1 bar şi temperatura de

200C şi poate fi:

De filtrare fină, care reţine 95-100% drojdii şi o parte din bacterii. Productivitatea=1-

1,5 hl/2h.

De filtare avansată, care reţin 100% drojdiile şi o parte din bacterii.

Productivitatea=1-1,3hl/2h.

Sterilizante care reţin toate microorgansimele şi sunt folosite pentru filtrarea

sterilizantă. Productivitatea de ÷1hl/2h.