Curs 7.doc

BIOTEHNOLOGIA DE OBŢINERE A BERII I. INTRODUCERE Cuvântul "bere" vine de la cuvântul latin "bibere" (a bea), care este originea cuvântului "beor" din engleza veche, inrudit cu cuvântul din germana veche "bior", din care s-a dezvoltat şi cuvântul francez "biere", italianul "birra", est-europeanul "pivo" etc. Totuşi rădăcinile producţiei de bere se regăsesc mult mai înainte, în primele societăţi agrare, la sumerieni. Ei foloseau o varietate de cereale numite grâu asiatic, cu amidon (Triticum dicoccum) care era decojit şi copt pentru a se obţine pâine de casă. Pâinea de casă era inmuiată in apă şi apoi permitea fermentarea spontană prin acţiunea drojdiilor sălbatice. Babilonienii au dezvoltat mai departe arta producerii berii şi au făcut diferenţa intre 20 de tipuri diferite de bere, in care conţinutul de grâu asiatic şi orz, precum şi tăria berii erau strâns legate. "Codul lui Hammurabi" conţinea reguli privind calitatea berii şi prevedea pedepse stricte pentru falsificatorii de bere. Tablele babiloniene de lut prezintă reţete detaliate de bere ce se fabricau în 4300 ien. Egiptenii au perfecţionat in continuare arta producerii berii şi cerinţele legale. Ei au făcut boabele să germineze şi au eliminat bucăţile inmuiate de pâine prin strecurare. Un text egiptean din 1600 ien redă peste 100 reţete medicale ce folosec berea. Evreii, grecii, romanii şi popoarele germanice au cunoscut toate berea, dar unii au preferat vinul ca băutură. Din secolul VII, procesele de obţinere a malţului şi fabricare a berii au fost cercetate cu mare avânt experimental, mai ales in mânăstirile germane. In secolele următoare, drepturile de fabricare a berii şi de distribuire au fost date cu imprumut multor mânăstiri. De asemenea, călugării au fost primii care au folosit hamei ca agent aromatizant, din secolul XIV, hameiul fiind acceptat general ca un aditiv; înainte fuseseră adăugate in băutură scoarţă de copac, ierburi amare şi fructe de pădure. Fabricarea comercială a berii a început în anul 1200 e.n, în Germania de astăzi. În 1516 a apărut Legea Germană a Purităţii care spune clar că ingredientele berii trebuie

să fie doar apa pură, orzoaica şi hameiul. Imbutelierea berii a început mult mai târziu, în 1605. Până in secolul XVI, era cunoscută doar fermentaţia superioară spontană, care apare la temperatură ridicată; mai târziu, a fost descoperită şi fermentaţia inferioară. Războiul a schimbat obiceiurile legate de băuturi din cauza distrugerii valorilor culturale. Bavaria, de exemplu, a devenit o ţară a berii numai după Razboiul de 30 de ani, când iau fost distruse podgoriile. Berea, aşa cum este cunoscută in prezent, a fost posibilă prin numeroase invenţii in tehnologie. Cuptoare cu aer fierbinte, motoare cu aburi, aparate de refrigerat şi echipamente de filtrare au permis fabricanţilor de bere să lucreze de-a lungul anilor. Un control mai exact al procesului de fabricare a berii a devenit de asemenea accesibil din ce în ce mai mult. Cea mai importantă Îmbunăţire calitativă a fost in final realizată după inventarea microscopului când s-a descoperit că drojdiile determină fermentaţia alcoolică. La finalul secolului XIX, drojdiile au fost cultivate şi introduse in fabricile de bere ca agenţi de fermentară pură. In prezent există în întreaga lume 20.000 de feluri de bere care sunt îmbuteliate în 180 de feluri, de la normală, slab alcoolică, pils, la amară, crema de bere şi berea neagră. Nomenclatura tipurilor de bere este determinată de metoda lor generală de producţie. Denumirile tipice ale berii au fost alese pornind de la compoziţia chimică naturală a apei din diverse regiuni: de exemplu Pilsener, Munich, Dortmunder. După 1990 producţia de bere a crescut cu mai mult de 20 % în întreaga lume. In ciuda stagnării in câteva ţări mari consumatoare de bere, dimensiunea pieţei totale de 1386 x 106 hl a atins un nou punct de maxim in 2000. Consumul pe cap de persoană a crescut doar uşor, pentru a atinge 25 l in 2003. Cel mai popular produs este berea slabă obţinută prin fermentaţie inferioară cu un conţinut tipic de alcool de 4,5-5,5 %. In lume 65% din bere este comercializată in sticle, 22% în PET-uri şi 13% în butoiaşe sau butoaie (berea la dozator).

II. MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA BERII Berea poate fi definită ca o bautură slab alcoolică, nedistilată, obtinută prin fermentarea cu ajutorul drojdiei a unui must din malţ şi eventual cereale nemalţificate fiert cu hamei. Ea este fabricată din malţ de orz, hameiuri crude şi alte produse din hamei, apă şi drojdie. Alcoolul trebuie să fie produs exclusiv din aceste ingrediente care sunt transformate în produse fermentabile în timpul procesului de fabricare a berii. Malţul de orz poate fi combinat cu malţ de grâu, adjuvanţi de cereale neprăjite (cereale crude) şi alte materii ce conţin extract. Prevederile legale privind materiile prime şi aditivii, precum şi regulile de tipărire a acestora variază de la o ţară la alta. Legile care reglementează producţia berii au fost intotdeauna privite ca reguli de protecţie a consumatorului. Una dintre aceste reglementări statutare a fost formulată de ducii bavarezi Wilhelm IV şi Ludwig X la Parlamentul de Stat din Ingolstadt in 23 aprilie 1516; legea a fost acceptată şi este cunoscută azi ca Legea Purităţii (Reinheitsgebot). Legea Puritatii germane prevede că doar orzul (malţul de orz), hameiul şi apa trebuie să fie folosite pentru producerea berii; drojdia, ca a patra materie primă, a fost menţionată pentru prima dată abia in 1551. Materiile prime folosite la fabricarea berii sunt: I.

ORZUL, materie primă pentru fabricarea malţului

Fig. 1 Orz Orzul aparţine familiei rădăcinoase (Graminee), genului Hordeum L, speciei Hordeum vulgare, având următoarele varietăţi mai importante pentru industria berii: - Hordeum hexastichon, ce cuprinde soiuri de orz cu şase rânduri de boabe pe spic şi care se cultivă toamna, mai ales în America de Nord. Boabele acestei varietăţi au coaja mai groasă, au un conţinut mai ridicat de proteine şi conduc la malţuri cu randament în extract mai scăzut; - Hordeum distichon L, ce cuprinde soiuri de orz cu două rânduri de boabe pe spic şi care se cultivă în special primăvara, în Europa, fiind cunoscut şi sub denumirea de orzoaică. Boabele de orzoaică au un conţinut mai redus de proteine şi malţurile obţinute din orzoaică dau un must cu extract mai mare, mai deschis la culoare, cu un conţinut mai redus în enzime. In industria berii pe plan mondial circa 20-25% din malţul folosit provine din orzoaică.

Fig 2 Orzoaica Avantajele orzului faţă de celelalte cereale care ar putea fi folosite pentru obţinerea malţului sunt: -reglementarea şi controlul procesului de germinare; -gustul superior al berii făcute din orz; -tehnologia disponibilă de fabricare a berii. Specificatii pentru calitatea orzului folosit la fabricarea berii Capacitate germinativă: Categorie:

> 98 %

> 90 % > 2.5 mm (V ollgerste)

Conţinut de proteină crudă: < 11.5 ~ Extract:

> 80 %

Limită de atenuare: > 80 %

Compozitia chimică a orzului pentru bere şi a malţului (în %)

Orz pentru malţ Umezeală Amidon

Valori 12 -14 55 - 57

Substanţă uscată 64-66

Malţ Valori 4- 5 56- 58

Substanţă uscată 58 - 60

Alţi compuşi de extract fără azot Proteina Fibre Minerale Grăsime

II.

12 - 14

14 - 16

16 - 18

17 - 19

9-10.5 4 2.5

10-12 4.5 2.8

8.5 -10 5 2.4

9-11 5.2 2.5

2

2.3

2

2.1

HAMEIULl, materie primă pentru fabricarea berii

Hameiul sau Humu/us /upu/us îşi are originea în planta sălbatică din Europa şi Asia de Vest. Primele popoare care su folosit conurile de hamei au fost babilonienii şi egiptenii cu 2000 - 3000 de ani înaintea erei noastre. În Europa, hameiul este atestat de Plinius cel Bătrân în lucrarea "Naturalis Historia" prin sec. I-II DC, ca fiind o plantă cultivată pentru lăstarii şi florile sale şi utilizată ca alternativă pentru sparanghel.

În prezent întreaga producţie de bere se realizează cu hamei sau cu produse derivate din hamei. Hameiurile adăugate in must sunt un ingredient indispensabil din mai multe motive: ele conferă un gust amar berii, o aromă specifică şi favorizează limpezirea. În plus, sunt considerate a avea calităţi de imbunătăţire a spumei şi, de asemenea, că acţionează ca un antiseptic în bere. Hameiul aparţine familiei Carmabisaceae ce cuprinde două genuri Humulus şi Carmabis, iar genul Humulus cuprinde două specii: Humulus lupus L şi Humulus Japonicus. Toate soiurile de hamei cultivate în prezent aparţin speciei Humulus lupus. Hameiul este o plată perenă cu durată de viaţă de 30-35 ani, dar productive sunt numai plantaţiile de 20-25 ani. In fermele de hamei se plantează doar plantele femeieşti. Conurile hameiului sunt în principal importante pentru fabricanţii de bere. Ele sunt sub formă de ciorchine de flori pe planta femeiască şi cresc in ciuda absenţei polenizării. Hameiurile sunt culese în august sau septembrie. Glandele (lupulin glands) verzi-gălbui, lipicioase, sub formă de cupă sunt situate în părţile interioare ale bracteolelor interioare şi exterioare; ele conţin substanţele aromate şi amare. Hameiurile sunt clasificate in funcţie de originea şi tipul lor; pentru varietăţi similare, predomină influenţa originii. Tipurile cultivate au fost onţinute prin separare, în funcţie de formă. Clasificarea în funcţie de tip este făcută pe baza conţinutului de compuşi responsabili de gustul amar şi aromă: Hameiuri cu aromă-EC Lista A: Hallertauer, Hersbrucker, Perle, Saazer, SpaIter, Tettnanger Hameiuri amare-EC Lista B: Brewers Gold, Magnum, Northem Brewer, Nugget, Target, Taurus

Fig. 3 Conuri de hamei După recoltare, conurile de hamei trebuie să fie uscate de la un conţinut de apă de 75-80% la un nivel de 10-12% folosind temperatura scăzută şi circulaţia puternică a aerului. Hameiurile sunt sulfurizate inainte de a fi ambalate în baloturi sau comprimate în baloturi. Hameiurile trebuie depozitate în spaţii reci, uscate şi întunecate la aprox. O°C pentru a-şi păstra calitatea. În prezent, conurile de hamei sunt mai puţin folosite la fabricarea berii, din ce în ce mai utilizate fiind în schimb preparatele din hamei, din următoarele considerente: - cu preparatele din hamei se poate obţine o amăreală constantă a berii ; - preparatele din hamei pot fi depozitate o perioadă mai mare de timp şi, astfel, pot fi valorificate producţiile mari de hamei din anii cu recolte mari de conuri;

- costurile de transport şi depozitare sunt mai reduse; - nu mai este necesară existenţa unui separator de borhot de hamei după fierberea mustului cu hamei; - preparatele din hamei pot fi dozate automat. Preparatele din hamei se pot clasifica în: preparate obţinute pe cale mecanică, ce pot fi: pudre din hamei, pelleţi, concentrate de lupulină; extracte de hamei, care pot fi: extracte norrnale, extracte izomerizate preparate mixte de tipul pudrelor cu extracte de hamei Produse de aromă din hamei. Cele mai importante produse de aromă sunt emulsiile din ulei de hamei şi extractele uleioase. Emulsiile din ulei de hamei pot avea o concentraţie de 1000 - 2000 mg substanţe de aromă / 1 emulsie şi pot fi adăugate în bere în proporţie de 1: 1 000 până la 1 :4000, pentru a asigura o concentraţie de ulei esenţial în bere de 0,5' -2 mgll. Extractele uleioase se obţin din hamei cu C02 supercritic la presiune < 120 bar, răşinile fiind solubile la presiuni ale C02 supercritic ce depăşesc 150 bar.

Fig. 4 Pelleti de hamei