RO113476B1 - Procedeu de preparare a mustului - Google Patents

Description

Invenția de față se referă la un procedeu de preparare a mustului, destinat fabricării berii, pornind dela decoctul de malț și mai ales la un procedeu continuu de preparare a mustului.

După cum se știe, pentru prepararea băuturilor din cereale și mai ales a berii, este utilizat mustul. Procedeul convențional de preparare a mustului prevede amestecarea materiilor prime, cuprinzând grăunțe de cereale, nemaltificate, respectiv de porumb, cu apă. Pentru aceasta, materialele solide sunt inițial zdrobite, și apoi se amestecă cu apă. Suspensia rezultată este menținută câtva timp la o temperatură de cel puțin 40°C, în prezența unei surse de enzimă, de exemplu malț. In aceste condiții, se produc gelatinizarea și lichefierea, urmate de conversia enzimatică a amestecului (decoct și malț) după adăugarea suplimentară de malț și/sau a unei enzime externe.

De asemenea, este posibil ca mustul să fie preparat din malț și apă, variantă în care se elimină prima fază a procesului.

Produsul rezultat în aceste condiții constă în principal din apă, componente insolubile din materiile prime brute, cât și din componente solubile, cum sunt zaharuri fermentabile și nefermentabile și proteinele. In cadrul procedeului convențional, acest amestec este filtrat pentru îndepărtarea componentelor insolubile respectiv a grăunțelor epuizate. Filtratul sau extractul rezultat este mustul.

Pentru fabricarea berii, în must, se adaugă hamei și amestecul rezultat se supune fierberii. Fulgii formați, dacă există, sunt îndepărtați, după care, mustul limpede este răcit la circa 8°C și supus fermentării.

In brevetul EP 0265152, este descrisă filtrarea decoctului de malț, pentru obținerea mustului, utilizând o membrană având diametrul porului cuprins între 10,0 și 100,00 pm. După cum reiese din textul acestei publicații, respectiva membrană separă grăunțele epuizate de decoctul de malț, avantajul constând în aceea că astfel se poate utiliza o dimensiune mai mică a materiilor prime. Acest aspect prezintă avantaje față de eficiența extracției zaharurilor din materiile prime. Filtrarea prin membrană, în condițiile descrise în publicația menționată, nu conduce însă la obținerea unui must limpede, care să fie adecvat pentru următoarea utilizare. Trebuie precizat, că din textul descrierii reiese că mustul în forma propusă inițial, nu este lipsit de particule în suspensie și ca urmare, este necesară o filtrare suplimentară. Acesta este dezavantajul principal al procedeului respectiv. In plus, respectivul procedeu nu poate să fie condus în mod continuu.

Problema, pe care o rezolvă invenția de față, constă în selectarea mijloacelor și stabilirea condițiilor optimizate, de obținere a mustului din decoctul de malț.

Procedeul conform invenției prevede în vederea separării grăunțelor epuizate din decoctul de malț, pentru obținerea unui must limpede, realizarea filtrării în cel puțin o unitate de filtrare, având membrana cu o dimensiune a porului care nu depășește 2,0 pm și de preferință este situată între 0,1 și 1,5 pm, astfel încât după filtrare, mustul să aibă o claritate cuprinsă între 0,25 și 5 unități EBC, la 65°C, după care, în must, se poate adăuga hamei și amestecul este preîncălzit înainte de fierbere.

Invenția de față prezintă următoarele avantaje:

- se optimizează condițiile de filtrare a decoctului de malț, rezultând un must de claritate necesară pentru industria berii;

- procedeul se poate realiza continuu;

-în condițiile conform invenției, se pot obține cantități mai mari de extract folosind aceleași mijloace, comparativ cu procedeele cunoscute.

In cele ce urmează, invenția va fi prezentată în detaliu, cu referire și la fig. 1 la 3, care reprezintă:

- fig. 1, schema instalației, pentru aplicarea procedeului conform invenției;

-fig.2, reprezentare schematică

RO 113476 Bl a filtrării cu membrană în contracurent în trei etape;

-fig.3, reprezentarea schematică a filtrării, în varianta folosirii membranei cu curgere transversală.

Procedeul conform invenției prevede separarea grăunțelor din decoctul de malț, în cel puțin o unitate de filtrare, prevăzută cu o membrană având o dimensiune a porului care nu depășește 2,0 pm, după care, în must, se poate adăuga hamei și amestecul se supune fierberii. In aceste condiții, se obține un must limpede, și ca urmare, se poate adăuga hamei, și amestecul se poate supune fierberii fără purificare suplimentară. Prin aplicarea procedeului conform invenției, se produce o înfundare mai redusă a membranei filtrante, decât în cazul procedeului descris în EP 0265152 Oa urmare, fiind necesară o curățare mult mai rară a membranelor filtrante, procedeul se poate realiza continuu.

Membrana din cadrul filtrului cu membrană are o dimensiune a porului care care nu deășește 2,0 pm, situându-se de preferință între 0,1 și 1,5 pm. O asemenea dimensiune a porului conduce la o activitate optimă a unității de filtrare, deoarece la această dimensiune a porului, se obține un must de calitate bună, limpede și cu o înaltă eficiență la obținerea berii. Filtrul cu membrană prezintă de asemenea o bună capacitate de autocurățare. Materialul din care este confecționată membrana nu este specific, prezentând importanță doar stabilitatea mecanică la temperatură, la care urmează să fie filtrat mustul. In plus, materialul trebuie să fie adecvat pentru folosire în contact cu alimentele. Foarte indicată este folosirea membranelor pe bază de materiale cosmetice.

Trebuie subliniat faptul că dimensiunea particulei de material solid produce un efect nesemnificativ asupra activității membranelor.

Mustul obținut prin procedeul conform invenției prezintă un grad de limpezire măsurat în unități EBC, la 65°C, cuprins între 0,25 și 5. Mustul limpede este amestecat cu hamei, și supus fierberii. In aceste condiții, pot să apară floculări de materiale, de exemplu de proteine și polifenoli. Asemenea floculări pot să fie îndepărtate folosind un separator corespunzător sau prin centrifugare. După răcirea mustului în intervalul de temperaturi de 2 la 25°C, de preferință la circa 8°C, el poate să fie supus fermentării, pentru obținerea berii. Fierberea mustului se realizează de preferință în mod continuu, cu recuperarea cel puțin parțială a căldurii. Sunt cunoscute pentru acest scop, diverse mijloace, ca de exemplu evaporatoare cu efect multiplu, cuprinzând un schimbător de căldură pentru transmiterea căldurii de la gazele epuizate, mustului.

Decoctul de malț, care se folosește pentru transformarea în condițiile conform invenției în must, se poate realiza în condiții diferite, de exemplu printrun tratament convențional, în recipiente cu funcționare discontinuă. Este de preferat însă, pentru folosire în cadrul invenției, desfășurarea respectivului proces de obținere a decoctului de malț, în recipiente cu funcționare continuă.

Pentru realizarea procedeului conform invenției, este utilizat un reactor cu curgere în bloc, adică un reactor cu amestecare în zona de fund și cu preamestecare redusă a reactanților. Pentru realizarea procedeului conform invenției, pot să fie necesare unul sau mai multe reactoare de curgere în bloc, aceasta depinzând într-o oarecare măsuță de natura materiilor prime care urmează să fie utilizate în proces.

In varianta în care sunt utilizate grăunțe nemaltificate, sunt necesare două faze de reacție, în prima, materialul pulverizat fiind gelatinizat și lichefiat sub influența unui sistem enzimatic, care provine adesea din malț. In a doua fază, se adaugă malț și/sau un sistem enzimatic suplimentar și reacția se desfășoară în continuare. Este necesar deci să fie folosite fouă faze de reacție, care să se desfășoare în două reactoare.

In varianta în care se utilizează un malț, fără grăunțe nemaltificate, este

RO 113476 Bl suficientă realizarea numai a celei de a doua faze de reacție, care se poate realiza într-un singur reactor.

Componentele solide, cum sunt malțul și grăunțele nemaltificate, sunt mai întâi pulverizate, de exemplu într-o moară cu ciocane, până la o dimensiune a particulei care poate să treacă prin sita cu o dimensiune a ochiului cuprinsă între 5 pm și 5 mm.

Materialele solide pulverizate sunt amestecate cu apă și sunt alimentate într-un reactor sau în reactoare. Când sunt utilizate grăunțe nemaltificate, în prima fază, temperatura este menținută în intervalul cuprins între 40 și 140°C. In aceste condiții, are loc gelatinizarea și lichefierea sub influența sistemului enzimatic existent. In cea de a doua etapă, se adaugă malț și/sau sursa de enzimă și apă, și produsul obținut în prima fază de reacție, în această fază, având loc transformarea enzimatică. Temperatura în a doua fază de reacție se situează în general între 30 și 80°C. In varianta în care nu se utilizează grăunțe nemaltificate. Faza a doua este unica etapă de reacție în care se alimentează malț și apă.

Ca reactoare cu curgere în bloc, se pot folosi diferite tipuri, singura condiție care se impune este să nu se producă o amestecare în zona de fund sau o preamestecare în condiții inacceptabile. Exemple de astfel de reactoare sunt reactoarele tubulare și reactoarele în cascadă cu agitare optimizată. Un tip adecvat de reactor, “contactorul” cu disc rotativ, un tip cunoscut de reactor, descris în diferite publicații, ca de exemplu în Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, Ed.3-a, voi. 9, pag. 702. Un asemenea reactor constă în general dintr-o coloană prevăzută cu un agitator central cu tijă, de care sunt atașate zece sau mai multe discuri sau palete. Aceste discuri sau palete acoperă cel puțin 80 % din secțiunea transversală a coloanei. In general, această suprafață nu depășește 95% din secțiunea transversală menționată. Prin rotirea tijei și a discurilor în coloană, se produce o disper6 sare adecvată a materiei solide. In legătură cu posibilitatea de curățare, este preferată coloana descrisă, deoarece tija poate să fie îndepărtată cu ușurință, în interiorul coloanei neexistând șicane.

Utilizarea unui contractor cu disc rotativ prezintă avantajul că dimensiunea particulei de materie primă poate dă fie reglată aproape independent de aparatul utilizat, fără să se ridice probleme legate de sedimentarea sau acumularea materialului solid. Asociind acest aspect cu membrana de filtrare utilizată, rezultă că dimensiunea particulei materiilor prime poate să fie aleasă aproape arbitrar, astfel încât această dimensiune de particule poate să fie reglată optim, independent de situație, în cazul filtrării convenționale în serie, acest aspect constituind un mare avantaj, deoarece în cazul filtrării în serie, există posibilități reduse de a varia dimensiunea particulelor, deoarece aceasta va conduce imediat la deficiențe în filtrarea mustului.

După fierbere, mustul răcit poate să fie fermentat pentru obținerea berii, după o eventuală staționare într-un vas tampon.

Pe schema din fig. 1, este reprezentat un mixer 1, în care prin niște conducte 2, 3 și 4 sunt introduse, respectiv, apă, având temperatura de aproximativ 55°C, grăunțe nemaltificate pulverizate și malț pulverizat. După omogenizare, amestecul este dirijat printr-o conductă 5, spre primul “contactor” G, prevăzut cu o tijă 7 și cu discuri rotative

8. Respectivul reactor 6 este prevăzut cu elemente de încălzire [nereprezentate], cu ajutorul cărora amestecul de reacție poate să fie adus și menținut la temperatura prestabilită. Produsul de reacție obținut în reactorul 6 este trecut printr-o conductă 9, în cel de al doilea “contactor” cu disc rotativ 10. Intr-un mixer 11, prin niște conducte 12 și 13, se alimentează apă având temperatura de aproximativ 55°C și malț pulverizat. Amestecul rezultat este trecut printr-o conductă 14 și introdus la partea inferioară a reactorului 10, unde se amesRO 113476 Bl tecă după un timp de staționare, cu produsul provenit din reactorul 6. Printr-o conductă 15, decoctul de malț rezultat este dirijat la o unitate de filtrare 16, în care, în plus, este alimentată apă, printro conductă 17. Din unitatea de filtrare 16, mustul filtrat, limpede, este evacuat printr-o conductă 18, iar grăunțele epuizate, sunt evacuate printr-o conductă 19. Mustul filtrat se amestecă cu hamei alimentat printr-o conductă 20 și amestecul must-hamei este introdus într-un schimbător de căldură 21, unde este preîncălzit de căldura gazelor provenită din faza de fierbere. In continuare, amestecul must-hamei preîncălzit este introdus într-un fierbător 22, în care are loc fierberea o perioadă prestabilită de timp. Produsul fiert este evacuat printr-o conductă 23 și introdus într-un separator 24, unde sunt separate proteinele și polifenolii floculați în timpul fierberii. In continuare, mustul limpede este dirijat printr-o conductă 25, într-un răcitor 26. După răcire, mustul este evacuat printro conductă 27 și dirijat spre fermentație.

Pe fig.2, se poate vedea schema unei filtrări cu membrană, în contracurentîn trei trepte. Astfel, decoctul de malț este trecut printr-o conductă 51, într-un prim filtru cu membrană 52, din care mustul limpede este evacuat printro conductă 53. □ parte din ceea ce a fost reținut pe filtrul 52, este returnată printr-o conductă 54, la capătul de alimentare a respectivului filtru 52, împreună cu ceea ce a trecut prin cel de al doilea filtru 55. Restul din ceea ce a fost reținut pe primul filtru 52, este trecut printr-o conductă 56 la cel de al doilea filtru 55 ceea ce trece prin membrana celui de al doilea filtru 55, este returnat printr-o conductă 57 la intrarea în primul filtru 52. Ceea ce este reținut pe cel de al doilea filtru 55, parțial este returnat printr-o conductă 58 la intrarea filtrului respectiv 55, iar restul este trecut printr-o conductă 59, în cel de al treilea filtru 60, având membrana corespun zătoare. O parte din ceea ce trece prin acest al treilea filtru cu membrană 60 este returnată printr-o conductă 61, la capătul de alimentare a celui de al doilea filtru cu membrană 55. □ altă parte din ceea ce a fost reținut pe filtrul cu membrană 60 este returnată printr-o conductă 62, împreună cu o cantitate de apă alimentată printr-o conductă 63, la cpătul de alimentare a celui de al doilea filtru 55. Restul din ceea ce se reține pe filtrul 60, respectiv grăunțele epuizate, este evacuat printr-o conductă 64. Sistemul descris de filtrare cuprinzând trei etape, dar pe același principiu, unitatea de filtrare poate să cuprindă și mai multe trepte.

Pe schema din fig.3, decoctul de malț este introdus printr-o conductă 100, în primul filtru cu membrană 101, de la care mustul limpede este evacuat printr-o conductă 102. O parte din ceea ce este reținut pe filtrul 101, este trecută printr-o conductă 103 în cel de al doilea filtru 104, iar cealaltă parte este returnată printr-o conductă 112 spre capătul de alimentare a filtrului 101. Printr-o conductă 105, este introdusă în sistem apă, la capătul de alimentare al filtrului 104. Ceea ce trece prin filtrul 104, este evacuat printr-o conductă 106 și amestecat cu filtratul evacuat prin conducta 102. □ parte din ceea ce este reținut pe cel de al doilea filtru 104 este trecută printr-o conductă 107, în cel de al treilea filtru 108 împreună cu o cantitate de apă introdusă în sistem printr-o conductă 109, iar cealaltă parte este returnată printr-o conductă 113, la capătul de alimentare al filtrului 104. Ceea ce trece prin al treilea filtru 108 este evacuat printr-o conductă 110 și amestecat cu filtratele provenite din filtrele 101 și 104. O parte din ceea ce este reținut pe filtrul 108, este returnată printr-o conductă 114 la capătul de alimentare a acestuia, iar restul, respectiv grăunțele epuizate, este evacuat din sistem, printr-o conductă 111.

Se prezintă, în continuare, un

RO 113476 Bl exemplu concret de realizare a procedeului conform invenției.

Exemplul. Intr-un mixer 1, se introduc pe oră/ 5 kg porumb, 2,5 kg malț, și 22,5 I apă, având temperatura de 55°C. Porumbul și malțul sunt supuse în prealabil pulverizării, într-o moară cu ciocane, până la o dimensiune a particulei de trecere printr-o sită cu dimensiunea ochiurilor de 1,5 mm. Amestecul rezultat are temperatura de 5O°C. Respectivul amestec este introdus în continuare într-un prim “contactor” 6, cu disc rotativ, unde temperatura este ridicată la 95°C. Timpul total de menținere a amestecului la 5O°C este de 5 min, iar timpul de menținere a amestecului la 95°C este de 10 la 15 min. Amestecul rezultat după prima tratare în “contactorul” 6, are temperatura de 50°C, și el este introdus la partea inferioară a celui de al doilea “contactor” 10, cu disc rotativ, la un asemenea nivel, încât durata de menținere a amestecului malț/apă, să fie de circa 15 min la 50°C. Amestecând produsul fierbinte, temperatura crește la 65°C. Această temperatură este menținută timp de 30 min, după care este ridicată la 76°C, și menținută la acest nivel, timp de încă 5 min. După acest tratament, se obține un decoct de malț, având un conținut de extract de circa 21,5 %, care este introdus în unitatea de filtrare 16, cu membrană, ce funcționează în contracurent, conform schemei din fig.2.

Prin filtrare, folosind membrane cu o dimensiune a porului de 0,4 pm, se obține un must având o claritate de 0,3 unități EBC, la 65°C. După amestecare cu hamei, fierbere, separare a fulgilor formați și răcire, se obține un must rece, având o temperatură de 8°C, care poate să fie supus fermentării, pentru obținerea berii.

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Procedeu de preparare a mustului destinat fabricării berii, care cuprinde filtrarea decoctului de malț, amestecarea cu hamei și fierberea amestecului, caracterizat prin aceea că, separarea grăunțelor epuizate din decoctul de malț în vederea obținerii unui must limpede, se realizează prin intermediul cel puțin a unei unități de filtrare, cu membrana având o dimensiune a porului care nu depășește 2,0 pm și este situată de preferință între 0,1 și 1,5 pm, astfel încât după filtrare, mustul să aibă o claritate cuprinsă între 0,25 și 5 unități EBC, la 65°C, după care, eventual în mustul limpede, se adaugă hamei, după care mustul este preîncălzit si apoi este fiert.
2. 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, filtrarea prin membrană este realizată într-o unitate de filtrare în contracurent, cu etape multiple, de tip uzual, sau într-o unitate de filtrare cu curgere transversală, de tip uzual.
3. 3. Procedeu conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că, filtrarea este realizată de preferință întro unitate de filtrare în contracurent.
4. 4. Procedeu conform oricăreia dintre revendicările 1...3, caracterizat prin aceea că, mustul limpede este fiert cu recuperarea cel puțin a unei părți din căldură.
5. 5. Procedeu conform oricăreia dintre revendicările 1...4, caracterizat prin aceea că, decoctul de malț este obținut prin transformarea enzimatică, în condiții cunoscute, a unui amestec de malț și apă într-un reactor cu curgere în bloc.
6. 6. Procedeu conform oricăreia dintre revendicările 1...5, caracterizat prin aceea că, decoctul de malț este obținut în mod continuu prin gelatinizarea și lichefierea enzimatică, în condiții cunoscute, a grăunțelor nemaltificate, întrun reactor cu curgere în bloc, adăugarea de malț și sau sursa enzimatică la produsul rezultat si transformarea enzimatică continuă, în condiții cunoscute, într-un al doilea reactor cu curgere în bloc.
7. 7. Procedeu conform revendicărilor 1 cât și 5 sau 6, caracterizat prin aceea că, drept reactor cu curgere în bloc, este utilizat un contactor cu disc rotativ, în sine cunoscut.