1

Utilaje i instalaii pentru pasteurizarea berii

Szotak Andrei

- CEPA anul II, grupa 3-

2

Cuprins

I. Consideraii generale ..................................................................................................................................3

1. Berea .........................................................................................................................................................3

2. Operaia de pasteurizare ...........................................................................................................................4

II. Utilaje i instalaii folosite la pasteurizarea berii ......................................................................................5

1. Pasteurizatorul tip tunel ........................................................................................................................5

2. Pasteurizatorul cu plci .........................................................................................................................8

III. Pasteurizatorul - tunel Le Deluge tip C (Gasquet) .................................................................................9

1. Parametrii tehnici de funcionare al aparatului ....................................................................................9

2. Schema i principiul de funcionare ................................................................................................... 10

3. Calcule inginereti .............................................................................................................................. 11

a) Calculul productivitii pasteurizatorului ........................................................................................... 11

b) Calculul necesarului de cldur .......................................................................................................... 11

4. Igienizarea pasteurizatorului .............................................................................................................. 12

5. Norme de protecia muncii ................................................................................................................ 12

IV. Bibliografie, anexe ................................................................................................................................. 13

3

I. Consideraii generale

1. Berea

Berea este o butur slab alcoolic, nedistilat, obinut prin fermentare, din drojdie,

mal, ap i hamei. Pentru fabricarea berii se mai utilizeaz i nlocuitori de mal.

n lume exist aproximativ 20000 de sortimente de bere, mbuteliate n peste 180 de moduri

diferite.

Temperatura ideal de consum este ntre 6-8 C.

Berea se poate mpri n mai multe categorii: bere neagr, bere fr alcool, bere blond, bere

brun, bere cu diferite arome (lmie, merioare etc ), crem de bere.

Coninutul obinuit de alcool este de 5 %, dei exist i sortimente cu pn la 12 % concentraie

alcoolic.

n Rusia berea se ncadreaz oficial la categoria buturilor non-alcoolice.

Berea a aprut acum circa 10,000 ani, dup ce oamenii au nceput s cultive cerealele. Se crede

c oamenii au descoperit c dac nmoaie cerealele n ap, acestea ncolesc i devin dulci la

gust. n timp au mai observat c amestecul de cereale cu apa se transforma n cteva zile, datorit

fermentaiei, compoziia devenind astfel uor acidulat i ameitoare.

Cele mai vechi urme de bere, care provin din anii 3.500-2.900 .Hr., au fost descoperite de n

Tepe, Mesopotamia (Iranul de astzi) .

Comercializarea berii a nceput n anul 1200, pe teritoriul Germaniei de astzi.

Cehia este cel mai mare consumator de bere din lume, cu 155 de litri pe cap de locuitor.

Berea este folosit i n gastronomie pentru frgezirea crnii, ca ingredient n aluaturi sau pentru

obinerea unor sosuri.

4

2. Operaia de pasteurizare

Fig. 1 Schema general de obinere a berii

5

Operaia de pasteurizare se efectueaz pentru a mbunti stabilitatea biologic a

produsului finit, prin inactivarea microorganismelor capabile s se dezvolte n bere i a

enzimelor care pot cauza modificri chimice nedorite.

Inactivarea microorganismelor din bere este favorizat de prezena unor substane naturale cu

aciune antimicrobian i de anumii factori care caracterizeaz produsul : pH acid, presiunea

ridicat, coninutul n alcool etilic i dioxid de carbon, anumite componente din hamei.

Operaia de pasteurizare presupune o optimizare ridicat, deoarece este necesar s se asigure un

grad mare de inactivare a microorganismelor, fr a afecta calitatea senzorial a berii.

Factorii care influeneaz gradul de inactivare al microorganismelor sunt:

-temperatura de pasteurizare

-durata pasteurizrii

-microflora din bere

-numrul iniial de microorganisme din bere

-compoziia chimic a berii i pH-ul acesteia.

La pasteurizarea berii nu este necesar s se realizeze o sterilitate absolut, ci doar o

sterilitate practic, deoarece sporii care supravieuiesc la pasteurizare nu sunt capabili s se

dezvolte n bere.

II. Utilaje i instalaii folosite la pasteurizarea berii

Pentru pasteurizarea berii se pot folosi dou tipuri de pasteurizatoare: pasteurizatorul tip

tunel i pasteurizatorul cu plci.

n general, pentru pasteurizarea vinului si a berii, dac la pasteurizarea n vrac este suficient un

regim HTST (70 75 C, timp de 15 - 30 s) , pentru pasteurizarea n butelii de sticl n

pasteurizatoare de tip tunel este necesar un regim LTLT (60 65 C, timp de 20 - 30 min).

1. Pasteurizatorul tip tunel

Este utilizat pentru pasteurizarea berii n sticle i cutii metalice.

Este construit dintr-o carcas n form de tunel, n care recipientele se deplaseaz de la un capt

la altul cu ajutorul unui mijloc de transport, pe un singur nivel sau pe mai multe niveluri.

Pasteurizatorul funcioneaz la presiune atmosferic. Mijlocul de transport este fie un conveier

6

tip band, preferabil pentru cutii, fie un sistem de transport, preferabil pentru sticle.

a - transportor cu band, preferabil pentru cutii; b - transportor n tact, preferabil pentru sticle

Fig. 2 - Sistemul de transport n pasteurizatorul tip tunel

Sistemul de transport poate fi cu vitez variabil, ceea ce permite controlul strict al

timpului de tranzitare a recipientelor prin tunel. Tunelul are dou seciuni, fiecare dintre ele fiind

echipat cu bazin de ap, pompe i sisteme de distribuie a apei. Nivelul apei din fiecare bazin

este meninut constant cu ajutorul unei valve cu flotor.

Sistemul de distribuie a apei poate fi:

a - prin eav cu orificiu;

b - prin duze simple: 1 - vedere de sus. 2 - vedere lateral;

c- prin duze cu con de distribuire: 1 - vedere lateral; 2 - vedere de sus;

d - prin intermediul sitei-cadru

7

Fig. 3 - Sistem de distribuire a apei

Ca agent termic se folosete ap sau abur fierbinte, iar ca agent de rcire apa rece.

Numrul sectoarelor termice este cuprins ntre 3 i 5 n funcie de temperatura initial a

produsului, temperatura de pasteurizare, temperatura final a produsului i natura ambalajului.

Primele sectoare variaz ntre unu i trei ca numr, i au rolul de a aduce produsul de la

temperatura iniial la temperatura de pasteurizare. Acestea pot lipsi, dac umplerea recipientelor

s-a fcut la o temperatur apropiat de temperatura de pasteurizare.

Urmeaz sectorul n care se menine produsul la temperatura de pasteurizare, i sectorul sau

sectoarele destinate rcirii treptate a recipientelor cu produs.

n cazul sticlelor este necesar ca nclzirea i rcirea s se fac gradat, pentru a

minimalizarea ocului termic i evitarea spargerilor. De regul, diferena de temperatur dintre

agentul termic i coninutul recipientului trebuie s fie de 22 - 25 C la nclzire i de 18 - 22 C

la rcire.

Atunci cnd pasteurizarea se face n tunele de pasteurizare, trebuie s se in cont de presiunea ce

se formeaz n recipient, i care depinde de volumul gazului din spaiul liber de sub capsul, care

este capacul sticlei. Pentru a se evita srirea capsulei n cazul sticlelor, sau bombajul capacului

n cazul cutiilor, se las un minim de 3 % din volumul recipientului liber.

Regimul termic pentru pasteurizarea berii este de 60 65 C, timp de 20 30 de

minute, cu o durat total de trecere prin tunel de aproximativ o or.

8

2. Pasteurizatorul cu plci

Pasteurizatorul cu plci este format dintr-o zon de recuperare a cldurii, o zon de

nclzire, o serpentin de meninere i zona de rcire.

Berea este pompat n zona de recuperare, unde este nclzit n contracurent cu berea fierbinte

ce vine de la serpentina de meninere, dup care intr n zona de nclzire la temperatura de

pasteurizare, n zona de meninere, n zona de recuperare de cldura, i n final n zona de rcire,

unde se rcete n contracurent cu mediul de rcire. (Fig. 3 )

Perioada de meninere la 70 - 75 C variaz ntre 15 i 60 de secunde.

La pasteurizarea berii n pasteurizatorul cu plci este necesar ca fluxul de bere s primeasc o

micare turbulent pentru a se asigura un transfer de cldur ct mai rapid i eficient.

Fig. 4 Circulaia fluidelor ntr-un pasteurizator cu plci

Pentru a pstra dioxidul de carbon n bere, este necesar ca berea s fie pompat n

pasteurizator la o presiune de 12 13 pentru berea convenional cu 5,5 g CO2/l i 18-19 bar

pentru berea puternic carbonatat (9 g CO2 /l). Dac nu se asigur o presiune corespunztoare n

9

zona de nclzire i meninere, atunci dioxidul de carbon prsete berea sub form de bule, ceea

ce va reduce durata de tranzit a berii n serpentina de meninere, deci pasteurizarea va deveni

ineficient.

Avantajele folosirii pasteurizatorului cu plci sunt urmtoarele:

-spaiul de montaj este mai redus

-echipamentul este mai ieftin

-costul operaiei este mai mic, deoarece necesit o cantitate mai mic de agent termic

-perioad de pasteurizare mai scurt, i modificri chimice mai reduse n comparaie cu alte

tipuri de pasteurizatoare

-realizarea unei nclziri omogene

-nclzire n condiii anaerobe

-coeficient mare de transfer de cldur raportat la unitatea de suprafa

-splarea i dezinfectarea instalaiei se face uor

-capacitatea de pasteurizare poate fi modificat prin variaia numrului de plci

Ca i dezavantaje, putem nota faptul c nu se pot pasteuriza cantiti mici de produs,

golirea instalaiei se face cu pierderi mai mari de bere dect la pasteurizarea n tunel, i c

garniturile se deterioreaz rapid, rezultnd pierderea etaneitii dintre plci.

III. Pasteurizatorul - tunel Le Deluge tip C (Gasquet)

Pasteurizatorul se va folosi ntr-o fabric cu o capacitate de procesare de 2500 l bere / or.

1. Parametrii tehnici de funcionare al aparatului

Dimensiuni

(L x l x h)

[m]

Greutate

[kg]

Capacitate

[ l / h ]

Temperatura

maxim de

pasteurizare

[ C ]

Timpul de

meninere

la

temperatur

[ s ]

Branament

electric

[ V ]

Putere

absorbit

[ kW ]

Volumul

rezervorului

[ l ]

2 x 1 x 1.4 450 3000 95 10 - 60 400 24 120

10

2. Schema i principiul de funcionare

1 zon de nclzire 15 C 2 zon de nclzire 30 C 3 zon de nclzire 48 C

4 zon de pasteurizare 65 C 5 zon de rcire 48 C 6 zon de rcire 30 C

7 zon de rcire 15 C 8 pomp pentru recircularea apei

Fig. 5 Pasteurizatorul - tunel Le Deluge tip C ( Gasquet )

Alimentarea pasteurizatorului i evacuarea buteliilor se realizeaz pe aceeai parte a

tunelului, prin dou transportoare etajate.

Tratamentul termic se efectueaz n 7 zone, repartizate pe dou etaje suprapuse: la etajul

superior buteliile sunt nclzite n trei zone succesive cu temperaturile de 15, 30, respectiv 48 C,

dup care intr n zona de pasteurizare la temperatura de 65 C, zon ce se continu la etajul

inferior, unde buteliile sunt rcite treptat la temperaturile de 48, 30 i 15 C.

Prin suprapunerea zonelor de prenclzire i rcire i mprirea zonei de pasteurizare pe dou

etaje s-a realizat micorarea lungimii instalaiei i scderea spaiului ocupat de acesta.

Transportul buteliilor se face cu casete mobile. Dup intrarea n pasteurizator, buteliile se aaz

n rnduri paralele pe etajerele goale i rmn n ele pn la sfritul tratamentului termic, fr a

fi lovite sau rsturnate n decursul trecerii prin aparat.

Casetele sunt prevzute cu un sptar care sprijin buteliile i mpiedic alunecarea acestora.

Micarea casetelor se face cu ajutorul unor lonjeroane fixe i mobile. Cele mobile ridic casetele

11

la fiecare ciclu, le deplaseaz pe o distan prestabilit, le depun pe lonjeroanele fixe i revin la

locul iniial. Plafonul aparatului este prevzut cu bazine perforate, care stropesc cu ap fiecare

rnd de butelie, realiznd astfel o scurgere continu i o pasteurizare cu o mare eficien termic.

3. Calcule inginereti

a) Calculul productivitii pasteurizatorului

unde:

n - numrul de rnduri de recipiente, n = 10

m - numrul de recipiente dintr-un rnd, m = 8

- durata de pasteurizare, = 1200 s

b) Calculul necesarului de cldur

( ) [kJ / recipient / s]

unde:

N productivitatea pasteurizatorului, N = 0,066 recipiente / s

mp masa produsului [kg] , mp = 0,5 kg

cp capacitatea termic a produsului [kJ / kg K] , cp = 4,134 kJ / kg K

mam masa ambalajului [kg], mam = 0,2 kg

cam capacitatea termic a ambalajului [kJ / kg K], cam = 0,67 kJ / kg K

t diferena de temperatur cu care se nclzete produsul [C] , t = 17 C

Q = 42,15 kJ / recipient / s

12

4. Igienizarea pasteurizatorului

Etapele igienizrii pasteurizatorului sunt curarea i dezinfecia.

Pregtirea zonei pentru curare se realizeaz prin dezasamblarea prilor lucrative ale

pasteurizatorului, i acoperirea instalaiei electrice cu o folie de material plastic.

Se efectueaz presplarea prin splarea suprafeele murdare cu ap la 50 55 C. Se ncepe de la

partea superioar cu evacuarea reziduurilor n jos. Se va evita umectarea motoarelor electrice, a

contactelor i a cablurilor electrice.

Splarea chimic se va realiza cu ajutorul unor soluii cu substane chimice, operaie ce se poate

combina cu operaii fizice ( frecare cu perii, tratare cu ultrasunete ).

Soluia de curare trebuie s aib temperatura de 50 55 C, poate fi aplicat i sub form de

spum sau gel, i trebuie lsat n contact cu suprafaa de curat timp de 20 de minute.

Cltirea se face prin stropirea suprafaei prealabil curate chimic cu ap, pn la ndeprtarea

total a substanei de curare.

Controlul curirii se face prin inspecia vizual a suprafeelor i retuarea manual n caz de

nevoie.

Dezinfecia se realizeaz prin aplicarea unui dezinfectant pe toate suprafeele n

prealabil curate chimic i cltite, n vederea distrugerii bacteriilor.

Agenii de curire pot fi bazici sau acizi. Soluiile bazice sunt cele mai folosite. Cele mai uzuale

sunt soda caustic ( NaOH ), carbonatul de sodiu, fosfatul i silicaii alcalini.

Substanele acide de curare sunt mai puin folosite. Principalele substane acide de curare

folosite sunt acidul fosforic, acidul azotic, acidul sulfuric i hipocloritul de sodiu.

Substanele dezinfectante cele mai folosite sunt compuii clorului ( clorul lichid, hipocloritul de

sodiu, fosfatul de sodiu clorinat, dioxidul de clor, clorura de var, cloraminele), peroxidul de

hidrogen i compuii cu iod ( iodoforii ) .

5. Norme de protecia muncii

nainte de nceperea lucrrilor este obligatoriu controlul pasteurizatorului. Fiecare

lucrtor trebuie s cunoasc msurile de prim ajutor n cazul accidentelor mecanice, electrice i

chimice. Fiecare lucrtor trebuie s cunoasc amplasarea i folosirea mijloacelor pentru stingerea

incendiilor, care se vor pstra n stare de funcionare perfect. Se interzice folosirea lor i n alte

scopuri.

13

Pasteurizatorul nu va fi pornit dect cu aprtoarele de protecie specifice montate, care

nu se vor ndeprta n timpul funcionrii ei.

n caz de defeciune orice intervenie se va face numai cu avizul sau n prezena maiestrului

instructor, dup oprirea pasteurizatorului i scoaterea lui de sub tensiune.

Este interzis efectuarea de reparaii sau intervenii la instalaiile electrice de tipul

ntreruptoarelor, prizelor, siguranelor etc. , orice defeciune fiind remediat de ctre personalul

de specialitate.

Se va controla existena legturii la centura de legare la pmnt, nainte de folosire. Este interzis

lucrul cu pasteurizatorul defect sau neetanat.

Dac lucrtorii vor executa unele reparaii de natur neelectric, acetia vor primi n prealabil

instructaj suplimentar pentru operaia respectiv.

Nu se admit reparaii la aparatele i organele de maini n timpul funcionrii, orice reparaie va

fi executat dup oprirea acestora. Orice lucrare de ntreinere sau reparaie se va executa numai

cu scule bune i verificate, fiind interzis folosirea sculelor defecte.

Reparaiile la nlime mai mare de un metru se vor executa avnd centur de siguran.

Pornirea pasteurizatorului scos din reparaie se va face numai dup ce tehnicianul a verificat

starea tehnic al acestuia.

Nu se las pasteurizatorul n funciune nesupravegheat.

IV. Bibliografie, anexe

1. Banu C. - Tratat de tiina si tehnologia malului i a berii, vol. I, Editura Agir, Bucureti 2000

2. Banu C. Tratat de industrie alimentar, vol. II Tehnologii alimentare, Editura ASAB,

Bucureti 2009

3. Banu C. - Manualul Inginerului de industrie alimentar, Editura Tehnic, Bucureti 1999, vol.

I

4. Norme de protecie a muncii pentru industria berii,spirtului,a drojdiei comprimate i

amidonului, Redacia revistelor agricole, Bucureti 1971

Anexe

Fig. 1 - http://www.scrigroup.com/files/alimentatie-nutritie/362_poze/image002.gif

Fig. 2 fig. 12.4 din Banu C. - Tratat de tiina si tehnologia malului i a berii

Fig. 3 fig. 12.5 din Banu C. - Tratat de tiina si tehnologia malului i a berii

14

Fig. 4 fig. 13.52 din Banu C. Tratat de industrie alimentar, vol. II Tehnologii alimentare

Fig. 5 fig. 15.23 din Banu C. - Manualul Inginerului de industrie alimentar vol. I