Tehnogia fabricării berii

Industria fermentativă ocupă un loc important în cadrul industriei alimentare. Ea se bazează în principal pe activitatea fermentativă a drojdiilor, care transformă glucidele fermentescibile din materii prime de origine vegetală şi chiar animală în alte substanţe care constituie produsele finite.

Prin procese fermentative se pot obţine o gamă largă de produse. Procesul tehnologic de fabricare a berii, alcoolului, drojdiei, fabricarea vinului se bazează pe următoarea schemă tehnologică generală:

Pregătirea pentru fermentaţie Multiplicare

în laborator

Multiplicare în staţie

de culturi pure

Fermentare

(Multiplicare)

Prelucrarea plămezii fermentate

Fig.1. Schema tehnologică generală de obţinere a produselor pe cale fermentativă

Materiile prime utilizate sunt diferite substraturi bogate în glucide fermentescibile, medii naturale ce conţin şi alte substanţe necesare pentru un metabolism activ:

• malţul ce conţine diglucidul maltoză se foloseşte la fabricarea berii;

• materii prime amidonoase folosite la fabricarea alcoolului, ce conţin poliglucidul amidon, hidrolizat în prealabil pe cale chimică sau enzimatică până la formarea de glucide fermentescibile. Această zaharificare prealabilă este obligatorie, deoarece drojdiile de fermentare nu pot produce hidroliza enzimatică a poliglucidelor;

• melasa, reziduu de la fabricarea zahărului din sfeclă de zahăr sau trestie de zahăr folosită la fabricarea alcoolului şi a drojdiei de panificaţie sau a drojdiei furajere, ce conţine diglucidul zaharoză;

• strugurii folosiţi la fabricarea vinului, ş.a.

Diglucidele întâlnite în mediile naturale sunt hidrolizate, de către enzimele drojdiilor, în glucide simple, direct fermentescibile, astfel:

maltază

Maltoza ---------→2 glucoză

invertaza

Zaharoza -----------→ glucoză + fructoză

celobiaza

Celobioza ----------→ 2 glucoză

lactaza

Lactoza ---------→ glucoză + galactoză

Materiile prime sunt supuse mai întâi, în funcţie de compoziţia lor chimică, unor operaţii de pregătire în vederea fermentării în urma cărora se obţine o plămadă sau un must limpede, ce conţine glucide fermentescibile şi alte substanţe nutritive necesare activităţii drojdiei.

Fermentarea se realizează cu ajutorul unei culturi pure de drojdie, care se multiplică mai întâi în laborator şi apoi în staţia de culturi pure în condiţii sterile în vederea obţinerii unor plămezi de drojdie în cantitatea necesară pentru însămânţarea plămezii principale. În funcţie de condiţiile de dezvoltare, drojdiile pot produce fermentaţie alcoolică sau pot produce acumulare de biomasă. Astfel, prin fermentare în condiţii anaerobe, sub acţiunea complexului zimazic al celulei de drojdiei în stare activă, glucidele fermentescibile sunt metabolizate prin reacţii de oxidoreducere, în produşi principali – alcool etilic şi CO2 – , produşi secundari – alcooli superiori, acizi, aldehide – şi o cantitate mică de energie, conform reacţiei globale:

C6H12O6 -----→ 2CH3-CH2-OH + 2CO2 + 117kj

Agenţii tipici ai fermentaţiei alcoolice sunt drojdiile din genul Saccharomyces care, prin fermentarea glucidelor, pot să producă mai mult de 8% vol. alcool etilic.

Enzimele sunt implicate în metabolismul energetic al celulei de drojdie, prin care se obţine energia necesară diferitelor activităţi biologice. Punctul de plecare al proceselor producătoare de energie este reprezentat de glucoză, al cărui metabolism are loc, de regulă, pe calea unor reacţii catalizate de enzime corespunzătoare procesului de glicoliză (calea Embden-Meyerhof-Parnas).

Calea enzimatică a fermentaţiei alcoolice a fost elucidată pe parcursul multor ani de cercetare. S-a demonstrat că enzimele de fermentaţie pot funcţiona şi după eliberare din structuri celulare. Harden şi Young au descoperit că, pentru ca fermentaţia alcoolică să aibă loc, este nevoie de două fracţiuni de extract de drojdie: o fracţiune termolabilă numită zimază, conţinând probabil enzimele necesare procesului şi o fracţiune termostabilă, cozimaza, necesară activităţii zimazei. Fracţiunea termostabilă a fost ulterior descrisă ca având două componente esenţiale, coenzima de oxidoreducere nicotinamidadenin- dinucleotidul sau NAD şi un amestec de adenin nucleotidele ADP şi ATP (Lehninger, A.L., 1987).

Sub acţiunea complexului zimazic al celulei de drojdie în stare activă, în condiţii anaerobe are loc fermentaţia alcoolică, prin care se transformă D-glucoza, D-fructoza, D-manoza şi după hidroliză enzimatică la nivelul membranei, zaharoza, maltoza şi 1/3 din rafinoză, în alcool etilic, dioxid de carbon şi o cantitate mică de energie.