MASINI SI INSTALATII IN INDUSTRIA BERII SI A MALTULUI

1. Materii prime

Pentru obtinerea berii se utilizeaza urmatoarele materii prime:orzoaica,orzul,apa si hameiul.

Apa este una din materiile prime de baza (88 %) si influenteaza calitatea berii

-duritatea -f. mica (bere de Pilsen)

-Bicarbonati de calciu (bere bruna de: Munchen, Dublin, Londra)

-mare + sulfati si cloruri (berea puternic aromata de Dortmund

-este necesara tratarea si corectarea apelor (deferizare, decarbonatare, neutralizare)

Instalatie de demineralizarea apei:

1- filtru cu cationi+ (schimbator acid)

2- filtru cu anioni+ (schmbator bazic)

3- rezervor cu acid pentru regenerare

4- rezervor cu soda pentru regenerare

Orzoaica este cel mai indicat produs pentru obtinerea maltului

a) Precuratirea, curatirea si sortarea orzului (orzoaicei)

Orzul brut contine in masa de boabe si inpuritati, fiind supus:

precuratire pentru indepartarea impuritatilor mari (bulgari de pamant, pietre si a prafului dupa care este mobilizat, urmand ca inaintea intrarii in procesul de maltificare sa sufere o curatire amanuntita si o sortare

-curatirea (instalatii si masini ca in industria moraritului)

-sortarea -cilindrice,cu site plane,dupa latimea bobului

Calitatea : I > 2,8 mm

II 2,5 - 2,8 mm

III 2,2-2,5 mm

IV >2,2 mm pentru spirt si furaj

b) Depozitarea si conservarea orzului

Bobul de orz matur este un organism viu intr-o stare latenta de viata cu un nivel redus al respiratiei.

Intensificarea respiratiei este dependenta de temperatura si umiditate.

-uscare la temperatura de maxim 45-50⁰C cu reducera umiditati relative cu cel putin 10%: uscatoare cu gratar basculant.

-depozitarea la umiditatea relativa de maxim 13%: repausul de germinare3-9 saptamani, reducerea repausului prin tratarea cu stimulatori de crestere (chinetina si acid giberelic) sau prin incalzire.

Fabricarea maltului

a)Instalati de inmuiere

-umiditate 45-48 % pentru boabe

-temperatura 12-14⁰C

-consumul de apa :1,2-1,8 m³ apa/t la o pompare

-durata totala 72 h

-procedeu -clasic: 7 alternari cu si fara apa

-modern

b)Procedee si utilaje pentru germinarea orzoaicei

Germinatia orzului se declanseaza la 30 % umiditate, la 38-40 % umiditate ea este cea mai uniforma si umiditatea finala de 44-48 % asigura solubilizarea maltului si dezvoltarea activitati enzimatice.

Germinatia este fenomenul fiziologic de dezvoltare a radiculelor si plumulei pe seama hidratilor de carbon din bob.

-temperatura 15-18⁰C

-respiratia -prin aerare

-intoarcere

Procedeele de germinare

Germinarea pe arie

-constructi subterane: inaltimea stratului 10-30 cm

durata de intoarcere (lopatare) 10-20 min

durata de germinare: 9 zile

Instalati de germinare pneumatic.Germinarea in tobe

-capacitatea 10-15 t

-durata de rotire 15-30 min

-perioada de stationare a tobei intre doua rotiri: -1 zi : 4-6 h

-2-4 zi: 2-3 h

-5-7 zi: 4-6 h

-8-9 zi: 10-12 h 

-temperatura aerului la iesire: 10-18 ⁰C

Tobele prezinta o instalatie proprie de conditionare si umezire a aerului si instalatii refulante.

Prin recircularea aerului se poate asigura o germinare in atmosfera bogata in CO

Tipuri -tobe Galland

-tobe cu casete

1-camera frontala de distributie a aerului

2-conducte de introducere a aerului cu contragreutate si parghie

3-teava de evacuare

Germinarea pneumatica in casete

Casete Saladin:

-capacitate 250 kg orz/m²

-suprafata (4x20 m)

-viteza de inaintare a intorcatorului 0,8 m/min

-inaltimea stratului <1 m

Gramezi mobile

- un sistem de maltificare semicontinuu care se compune dintr-un sir de casete asezate unele langa altele "Alee de germinare" formata din 7-9 casete, fiecare subimpartite in doua sectiuni cu sistem individual de aerare :frontal sau lateral cu ventilatoare si tunuri de umezire si cu posibilitatea de admisie aer proaspat sau recirculat in diferite proporti.

-sisteme de intorcator -cu snec si cu cupe

Casete Lausmann

-mai multe casete prevazute cu un dispozitiv pentru ridicarea si coborarea fundului, din tabla perforata.

Dupa ridicarea fundului maltul verde se introduce cu ajutorul un intorcator,in caseta urmatoare.

Productia unei casete este de 25 t malt, cu o incarcare de 600 kg /m

Instalatiile de conditionare a aerului sunt asemanatoare.

Instalatia -sistem Popp

-este compusa dintr-un compartiment de germinare, un ventilator cu o camera pentru conditionarea aerului si un rezervor de aer comprimat legat de un compresor. Stratul de malt verde se amesteca cu aer comprimat la 4 bari. Prin conectarea unui sistem de incalzire este posibila si uscarea maltului in acest aparat.

Turnul de maltificare Rheinstanhl-Neubert

-este compus din 12 casete de inmuiere si germinare suprapuse. Trecera maltului verde la germinare se realizeaza prin cadere libera prin intermediul unui gratar basculant. Aerarea se face de sus in jos. Fiecare gratar basculant are si un fund de tabla etans care impiedica scurgera apei de inmuiere. Afanarea se face prin bascularea gratarelor de doua ori pe zi.

a)     Instalati de uscare a maltului

In cadrul tehnologiei de maltificare a orzului se impune uscarea maltului verde cu scopul:

-reducerii umiditatii pentru conservabilitate

-oprirea sau dirijarea proceselor biochimice care se produc la germinarea si stabilzarea unor compozitii chimice

-indepartarea mirosului si gustului de verde

-indepartarea radicelor care au gust amar.

Faze in procesul de uscare (transformare)

-faza fiziologica: curatarea radiculelor si a plumulelor si formarea respectiv actiunea unor enzime pana la umditatea de 20 % si temperatura de 40⁰C

-faza enzimatica: actiunea enzimelor pana la 40-70⁰C si umiditatea nu scade sub 10%.

-faza chimica: se realizeaza la temperaturi intre 70-80⁰C si formarea substantelor de 10-ventilator

5-batator cu palete 11- aroma (mai importanta pentru maltul brun)

Uscatorul cu gratar basculant

1-calorifer  4-gratar basculant cu fante

2-ventilator  5-clapeta pentru aer

3-canal de refulare aer 6-buncar pentru maltul uscat

Masina pentru germinat maltul uscat

1-gura de alimentare cu malt 7-transportor elicoidal

2-sita oscilanta 8-gura de evacuare pentru radicule

3-mecanism biela-manivela 9-gura pentru evacuare malt curat

4-magnet gura de evacuare radicule

6-sita cilindrica 12-evacuare impuritati usoare

Masina de polizat malt

1-gura de alimentare 8-sistem de curatire a periei

2-sita I (6x25 mm) 9-perie cilindrica

3-sita II pentru impuritati mici (2,25x15 mm) 10-contrabatator riflat

4-jgheab evacuare impuritati mari 11-ventilator

5-jgheab evacuare impuritati mici 12-buncar de colectare a deseurilor

6,7-magneti

Utilaje pentru prelucrarea hameiului si obtinerea extractelor de hamei

Masina de macinat conuri de hamei

Hameiul sub forma de conuri uscat si presat cu 5-15% a-acizi amari este macinat dupa umidificare, in masini de tocat actionate electric de tipul Wolf-ului pentru a fi introdus in plamada filtrata.

Pentru reducerea pretului de cost s-au cautat materii prime mai eficiente. In acest sens s-a trecut la utilizarea de preparate din hamei (Pelleti) de tipul: pudre (granule), extracte, uleiuri.

Avantaje: pot fi ambalate etans sub vid prezentand volum si masa mai reduse; usurand

depozitarea, manipularea si transportul mai judicioase; asigurand o hameiere

mai uniforma si mai economica.

Astfel ponderea de transformare a hameiului in produse a atins 60,5% din productia mondiala in 1983 si este in crestere.

Procedeele de obtinere a extractelor din hamei realizate in instalatii specifice sunt:

extracte cu etanol

extracte cu CO₂

procedeul Pfiltzer(SUA) de obtinere a extractului cu CO₂ la temperaturi subcritice si presiuni supercritice.

Extractele din hamei sunt purificate prin fractionarea acestora cu metode fizice (distilarea sub vid inaintat) sau metode chimice (formarea de saruri insolubile).

In procedeul de extractie cu etanol practicat de Compania Horst din Germania macinarea hameiului in vederea extractiei este o macinare umeda a amestecului de hamei si solvent pentru a-l proteja de contactul cu aerul dupa care este introdus intr-un extractor tip Carusel.

Extractia se realizeaza pe durata unei rotiri. Solventul percoleaza stratul de hamei si trece prin fundul perforat al rotorului cu celule radiale incarcat continuu.

Punctul de alimentare si camera pentru miscela din compartimentele inferioare sunt astfel aranjate incat lichidul sa circule in contracurent cu stratul de hamei. Hameiul epuizat este descarcat printr-o deschidere din fundul celulei de extractie si este uscat intr-un uscator prin incalzire indirecta.

Alcoolul imbogatit in componentele extrase, constituind miscela este introdus intr-o instalatie de evaporare sub vid cu patru trepte de evaporare. Solventul separat de extract se distileaza intr-o coloana de rectificare pentru indepartarea apei acumulate si se recicleaza.

Extractul etanolic contine 95-99% din valoarea amara, se depoziteaza, ambaleaza si livreaza la consum.

Instalatia de extractie cu CO₂

Componente:

destramator hamei din baloturi, separator de pietre, separator magnetic pentru impuritati metalice.

Instalatia functioneaza discontinuu si se compune din: extractor: vas cu un capac ridicat cu macara; separator de extract; condensator frigorific care raceste si lichefiaza CO

Instalatiile de obtinere a uleiului de hamei cuprind:

instalatia de distilare sub vid la temperatura mai mica de 25 C si presiuni de 0,2 mmHg si colectarea distilatului intr-un recipient racit la ­-78 C.

Utilaje pentru obtinerea pudrelor si pelletilor de hamei se compun din:

destramator de baloturi;

uscator cu banda (la 6% umiditate);

separator de pietre si impuritati metalice;

transportor pneumatic;

racitor (la -35 : - 45 C);

dezintegrator (pentru macinare) cu discuri;

separator (ciclon);

dispozitive de ambalare in ambalaje vidate sau de granulat.

Destramatorul consta dintr-o toba de forma hexagonala in sectiune prevazuta cu furci.

Masina de comprimat (presa) de granulat sau pelletizat poate fi de tip vertical sau orizontal dupa orientarea matritei.

Masina verticala consta dintr-un canal de presare rotativ, materialul fiind comprimat de catre rolele asezate pe fata interna a matritei. Pe fata externa a matritei sunt montate cutite care taie pelletii la lungimea dorita.

Presa orizontala are camera de alimenrare sub forma unui cilindru inchis la capat cu o placa perforata cu rol de matrita. In interiorul cilindrului este un arbore care se roteste si pe care sunt montate patru role. Pe fata exterioara a matritei sunt montate lamele de taiere.

Pentru evitarea supraincalzirii produsului presele sunt dotate cu racitoare.

4. UTILAJE PENTRU FABRICAREA BERII

I Mijloace de incarcare-descarcare a materiilor prime

a)     Mijloace pentru receptie ,transport si depozitare a maltului uscat

-transportor cu melc

-elevator

-celule de siloz

b)     Hamei

II Masini pentru conditionarea maltului uscat in vederea macinarii

-masina de "degerminat" malt uscat

-masina de polizat malt uscat

III Utilaje pentru obtinerea mustului de bere

Obtinerea mustului de bere din malt se imparte in urmatoarele faze:

-macinarea maltului

-plamadirea pentru obtinerea solutiei de extract

-filtrarea mustului primitiv

-fierberea mustului cu hamei

-limpezirea si racirea mustului fiert

a)            Utilaje pentru macinarea maltului

-macinarea -uscata -mori cu ciocane

-cu 2, 4, 5 sau 6 valturi

-umeda ,cu valturi

Mori cu ciocane

Realizeaza o pulverizare fina a maltului ,permitand utilizarea acestora la procedee de filtrare continua cu tamburi rotativi sub vid.

Mori cu valturi

-realizeaza o macinare uscata sau umeda.

-valturile pot fi rifluite sau netede. La morile cu doua valturi acestea se rotesc in sens contrar (netede) se folosesc la mori de capacitati mici.

La morile cu 4 valturi : prima pereche are 160-180 rot/min si zdrobesc grosier boabele, a doua are turatia de240-260 rot/min. Exista mori cu sita intermediara ,refuzul fiind macinat de a doua pereche de valturi.

Morile cu trei perechi de valturi sunt cele mai raspandite si asigura zdrobirea boabelor la prima pereche de valturi, macinisul fiind cernut pentru separarea fainii si grisurilor fine. Tegumentul ramas pe prima sita este condus la a doua pereche de valturi unde nefiind sfaramat se produce indepartarea fainii inglobate in tegument care apoi cu grisurile mari retinute de o sita, amestecate cu grisurile mari de la prima pereche de valturi sunt macinate intensiv de a treia pereche de valturi.

Daca utilizam cazane de filtrare, primele doua perechi de valturi sunt netede si la a treia sunt rifluite.

Macinarea umeda

-se utilizeaza cu scopul reducerii duratei de filtrare si a maririi inaltimii stratului de borhot in cazanele de filtrare.

Se utilizeaza apa la 50⁰C inmuind maltul 15-30 min pana la umiditate de 30 % . Apa de preinmuiere se foloseste la apa de plamadire .

Lichidul si borhotul se sedimenteaza in cazane de filtrare permitand sifonarea a 30-40 % din substanta.

b)           Instalatii de plamadire

Plamadirea incepe cu introducerea macinisului in apa (3-5 hl apa la 100 kg macinis).

Cantitatea de macinis folosita pentru o fierbere reprezinta o sarja iar solutia de extract obtinuta dupa plamadire si filtrare se numeste must primitiv.

Procedee de plamadire -prin decoctie

-prin infuzie

Cazanele de plamadire si cela de zaharificare sunt prevazute cu elemente de incalzire .

-material: otel-inox ,cupru ,tabla de otel placata cu otel-inox .

-forma: cilindrica sau paralelipipedica

-agitatoarele: -turatii -35-40 rot/min

-10-20 rot/min in timpul pomparii.

-20-25 rot/min in timpul incalzirii.

-actionate la partea inferioara

-temperaturi -55⁰C

-62-65⁰C

-73-75⁰C

c)            Instalatii de filtrare a plamezii

scopul filtrarii este acela de a separa borhotul de fractiunea solubilizata.

faze : scurgerea libera a mustului

spalarea cu apa fierbinte a borhotului la 75-77⁰C

1.Filtrarea cu cazane

-cilindrice cu fund plat

-placa perforata 10-40 mm distanta de fund

-afanarea borhotului cu cutite pentru afanare circulara

-conducta rotativa pentru spalare a borhotului ,amplasata deasupra agitatorului

-orificii cu robineti pentru golire

Functionare :

-umplerea cu apa fierbinte a stratului dintre fund si sita

-pomparea plamezii (o sarja completa)

-pauza de sedimentare 15-30 min

-scurgerea libera a mustului primar prin sifonare 60-90 min

-spalarea borhotului prin :-epuizare continua

-spalare in trepte

-durata spalarii este 120-250 min

Filtrarea cu filtre de plamada

-cu filtre presa cu panze

Faze:

-camerele se umple cu plamada

-filtrare 30 min

-spalarea borhotului 90 min

-demontarea filtrului si evacuarea borhotului 20 min

-spalarea 30 min

3.Procedeul Strainmaster

-se bazeaza pe filtrarea rapida prin intermediul unor site cu sectiune triunghiulara suprapuse pe 5-6 randuri

-suprafata libera de filtrare este 10 %

-fiecare rand de site este legat de o pompa de aspiratie

-ansamblul elementelor de filtrare este montat intr-o carcasa paralelipipedica cu fund conic

-alimentarea prin conducta centrala de sus timp de 7 min

-spalarea cu jet de jos in sus si invers

4. Sistemul Pablo

Reprezinta o metoda de filtrare continua a mustului prin trecerea succesiva prin trei site conice din inox cu ochiuri de 50 microni.

Fiecare sita este divizata in doua sectoare si poseda in interior duze rotative cu turati diferite, in primul sector pentru alimentarea cu must iar in al doilea pentru spalarea borhotului cu must diluat recuperat.

5. Filtrarea continua in instalati rotative sub vid

-se realizeaza sub vid in filtre celulare rotative cu ax orizontal, cu panze suport

d).Utilaje de fierbere a mustului de bere

Scopul fierberi:

-solubilizarea uleiurilor din hamei

-evaporarea intensa a surplusului de apa (concentrarea mustului)

-durata 1-2 h

Cazane de fierbere

• Procedee de fierbere discontinue
• Procedee de fierbere continue
• recirculare continua printr-un schimbator exterior de caldura cu placi

IV. Racirea si limpezirea mustului

-mustul fierbinte fiert cu hamei, inainte de a fi supus fermentari este supus racirii pana la 6-7⁰C (fermentatie inferioara) si la 12-18⁰C (la fermentatia superioara) cat si limpeziri care se realizeaza prin separarea trubului la cald sau rece , amplasate chiar in sectia de fierbere.

Procedee:

Separarea mustului la cald Racirea Separarea trubului la rece

Cazan de sedimentare  Lin de insamintare

Racitor Lin de sedimentare

Whirlpool (Rotapool) cu Filtru cu Kiselgur

placi Centrifuge

Centrifuge  Tava de flotatie

Separarea mustului la cald

Cazan de sedimentare (desen(

Rotapool(desen)

-trubul se aglomereaza sub forma unui con in mijlocul vasului (se sedimenteaza pe principiul hidrociclonuli)

Separatoare centrifugale

-cu camere: turatii de 4000 rot/min

-cu talere: turatii de 6000-7000 rot/min

Racirea

-racitoare deschise: mustul se scurge pelicular pe tevile in care circula agent de racire

-racitoare cu placi stantate:

zona I: racire la 20 -25⁰C cu apa rece

zona II: racire la 6-7⁰C cu apa la 1⁰C

Separarea trubului la rece

-linuri de insamantare cu sedimentare 30-40 % in perioada de 12-16 h

-linuri de sedimentare cu separarea trubului 50 % inainte de insamantarea cu drojdi

-centrifuge(acelesi folosite si la separarea la cald)

Filtrarea

Filtru cu Kiselgur (rame si placi)

Tanc de flotatie

se introduc aerul cu mustul si dupa 2-4 h se scurge.

e. Fermentarea

Fermentarea primara:

8-10 zile la 6-10⁰C

se face in linuri sau recipiente cilindro-conice

recuperarea drojdiei se face cu ajutorul pompelor cu rotor sau cu angrenaje

Fermentarea secundara si maturarea berii

Faze:

-sedimentarea drojdiei pentru limpezirea naturala

-spalarea si saturarea cu CO₂

Instalatii:

-recipiente unice: -tancuri cilindro-conice

-tancuri cilindrice orizontale cu racire exterioara

f. Limpezirea si stabilizarea berii

sedimentare: in centrifuge cu talere

absorbtie si filtrare in presa cu placi de azbest si bumbac: -filtre cu Kiselgur

-filtre sterilizante

g. Imbuteliere

h. Pasteurizare