UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
TIAGO SIROMA
Estudo de variações na fermentação e propriedades organolépticas na produção de cerveja com diferentes maltes
LORENA 2013
TIAGO SIROMA
Estudo de variações na fermentação e propriedades organolépticas na produção de cerveja com diferentes maltes
Monografia apresentado à Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo
Área de Concentração: Processos
Biotecnológicos
Orientador: Prof. Dr. João Batista de Almeida e Silva
LORENA 2013
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO Assessoria de Documentação e Informação
Escola de Engenharia de Lorena – USP
Siroma, Tiago
Estudo de variações na fermentação e propriedades organolépticas na produção de cerveja com diferentes maltes/ Tiago Siroma; Orientador: João Batista de Almeida e Silva. – Lorena 2013.
Monografia apresentada na disciplina de TCC II da Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia Química.
DEDICATÓRIA
Dedico esse trabalho aos meus pais, por me apoiarem na escolha da minha formação acadêmica, e dedico aos meus amigos, que sempre estiveram presente nesses anos todos.
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador professor João Batista de Almeida e Silva por me apoiar na elaboração do meu projeto.
Aos meus pais, Pedro e Cleusa, que são fundamentais para mim, que me deram amor, educação e sempre me apoiaram nas minhas escolhas.
A todos os amigos que fazem parte da minha vida, com quem pude contar e que estiveram juntos com apoio e incentivo. Agradecimentos particulares a André Zanetti Abud, Caio Hespanhol, João Vitor Attico, João Vitor Sanches Fogaça, Lucas Bernar e Rafael Tebecherani que se tornaram parte da minha família durante esses anos. À Márcia Martins, amiga e conselheira.
RESUMO
SIROMA, T. Estudo de variações na fermentação e propriedades organolépticas na produção de cerveja com diferentes maltes. 2013. 36 f. Monografia – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2013.
A qualidade da cerveja está diretamente ligada às matérias-primas utilizadas para sua produção bem como às diretrizes do processo determinadas para aquele tipo específico de produto. O malte utilizado, bem como a forma que ele é tratado para a obtenção do mosto irá influenciar nas alterações de cor, aroma, paladar, além de aspectos como a estabilidade da espuma. Este trabalho realizado em uma indústria cervejeira visou avaliar a cerveja obtida com dois tipos diferentes de maltes quanto ao perfil da fermentação, as propriedades organolépticas, cor e estabilidade da espuma, sendo o primeiro malte (Tipo A) o atualmente em uso e o segundo (Tipo B) o que se busca a homologação. Para isso, foram acompanhadas as produções utilizando exclusivamente cada um dos maltes, bem como a mistura dos dois. Pôde-se observar uma melhora efetiva nos parâmetros que se buscou avaliar no segundo malte, como redução do tempo de fermentação, melhoria na cor, estabilidade da espuma e avaliação sensorial.
Palavras-chave: Matéria-prima. Produção de Cerveja. Fermentação. Cor. Estabilidade de Espuma
ABSTRACT
The quality of a beer is directly related to the raw-material used in its production as well as the process’ guidelines of that specific product. The malt used, as well as the way it is processed to obtain the must, will influence the color, smell, taste, besides characteristics such as foam stability. This work was performed in a brewery and it aimed to evaluate the beer obtained with two different types of malts regarding their fermentation profile, organoleptic properties, color and foam stability, the first malt (Type A) currently in use and second (Type B) what we are seeking approval. For this yields were monitored using only each of the malt, as well as the mixture of the two. We Could observe an effective improvement in the parameters that tried to evaluate the second malt as reduced fermentation time, improvement in color, foam stability and sensory evaluation.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Adjuntos amiláceos utilizados nos processos cervejeiros...18 Tabela 2 – Temperatura e pH de atuação das enzimas...20 Tabela 3 – Parâmetros avaliados nos maltes...28
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Taxa de evaporação na fervura do mosto...28
Gráfico 2 – pH no final da fervura do mosto...28
Gráfico 3 – Concentração de açúcares no mosto frio...29
Gráfico 4 – Valores de cor do mosto frio...29
Gráfico 5 – Valores de FAN no mosto...30
Gráfico 6 – Tempo de fermentação até a retirada da levedura...31
Gráfico 7 – Atenuação do extrato durante a fermentação...31
Gráfico 8 – Resultados de cor das cervejas...32
Gráfico 9 – Medição da estabilidade da espuma das cervejas...33
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 11 2 REVISÃO DE LITERATURA ... 12 2.1 A CERVEJA NO BRASIL ... 12 2.1.1 Histórico ... 12 2.1.2 Economia e Mercado ... 13 2.1.3 Cultura e Entretenimento ... 13 2.2 MATÉRIAS-PRIMAS ... 14 2.2.1 Água ... 14 2.2.2 Malte ... 15 2.2.3 Lúpulo ... 16 2.2.4 Adjunto ... 17 2.2.5 Levedura ... 17
2.3 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CERVEJA ... 18
2.3.1 Produção do Mosto ... 18 2.3.2 Fermentação ... 19 2.3.3 Maturação ... 20 2.3.4 Clarificação ... 20 2.3.5 Carbonatação ... 21 2.3.6 Envase ... 21 2.3.7 Pasteurização ... 21 3 OBJETIVOS ... 23 3.1 OBJETIVO GERAL ... 23 3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO... 23 4 METODOLOGIA ... 24
4.2 PRODUÇÃO DAS CERVEJAS ... 24
4.2 MÉTODOS ANALÍTICOS... 26
4.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 26
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 27
6 CONCLUSÃO ... 34
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1 INTRODUÇÃO
A cerveja é um produto globalmente consumido, oriundo da fermentação alcoólica de fontes de carboidratos, sua origem data de 4.000 a 6.000 a.C.. Passou por grandes variações quanto às matérias-primas e no processo, mas hoje se encontra cada vez mais regulado e controlado. De acordo com a Lei da Pureza promulgada pelo duque Guilherme IV da Baviera em 1516, a cerveja deve ser produzida exclusivamente a partir de água, lúpulo e malte, no entanto, este último pode ser parcialmente substituído por adjuntos maltados ou não, de acordo com regulamentações mais modernas.
Cada um dos ingredientes tem função importante na produção, sendo a do malte, garantir açúcares fermentescíveis suficientes para ação da levedura cervejeira na conversão em etanol e gás carbônico. Dessa forma, o tipo de cereal utilizado e sua composição são responsáveis pelo tipo de cerveja que se deseja produzir. A qualidade do malte tem influência sobre a cor, aroma e sabor da cerveja. A cor é influenciada pela composição do grão e pelo nível de torrefação na malteação. A degradação de cadeias longas de carboidratos por ação enzimática fornece matéria-prima para fermentação, no entanto, se essa etapa for excessiva, prejudica a estabilidade da espuma. Estocagem indevida do malte antes do uso pode acarretar mofo, o que interfere no paladar.
Para o presente trabalho, utilizaram-se dois diferentes maltes: o primeiro, que será denominado Tipo A, é a atual matéria-prima utilizada, enquanto que o segundo, denominado Tipo B, foi testado visando a melhoria da qualidade da cerveja. Para isso, foram acompanhadas as produções utilizando cada um dos maltes, bem como a mistura dos dois, sendo avaliados os comportamentos tanto na etapa de fermentação quanto nas propriedades organolépticas, cor e estabilidade da espuma.
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2 REVISÃO DE LITERATURA
Não se sabe ao certo quando se iniciou a produção de bebidas alcoólicas nem mesmo em qual civilização.
Fenícios, assírios, babilônicos, hebreus, egípcios, chineses, germanos, gregos e romanos mencionaram-nas e cada povo praticamente tem as suas, a partir das fontes naturais próprias de açúcares e amiláceos, como frutas, cana, milho, trigo, arroz, batata, centeio, aveia, cevada e mesmo raízes e folhas. (AQUARONE et al., 2001)
Na antiguidade, os produtos de fermentação alcoólica originavam-se de processos espontâneos de fermentação. Com o advento da industrialização e da biotecnologia, passou-se a produzi-los em larga escala e com métodos modernos, garantindo padronização e confiabilidade dos mesmos.
No Brasil, fica a cargo do Ministério da Agricultura o registro, classificação, padronização, controle, inspeção e fiscalização de bebidas alcoólicas e não alcoólicas, sob os aspectos sanitários e tecnológicos.
Para o caso da cerveja, a legislação brasileira (BRASIL, 2009) define-a como sendo a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto a base de malte, lúpulo, água potável, por ação da levedura cervejeira. Parte do malte pode ser substituído por cereais maltados ou não, ou por carboidratos de origem vegetal, transformados ou não.
2.1 A CERVEJA NO BRASIL
2.1.1 Histórico
Há referências sobre a cerveja no Brasil em documentos do século XVII, no entanto, a cachaça e o vinho eram as bebidas mais consumidas na época. A cerveja se tornou popular apenas no início do século XIX, com a vinda da família real portuguesa e o decreto de abertura dos portos feita por Dom João, que causou grande ampliação da venda de cerveja, inicialmente monopolizada pela Inglaterra. Foi em 1836 a primeira notícia de fabricação de cerveja no Brasil. Entre os anos 40 e 80 desse mesmo século surgiram grande quantidade de fábricas e
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cervejarias, gerando expansão do consumo no país. Em 1882, Louis Bucher e Joaquim Salles formaram uma sociedade que deu origem "Antarctica Paulista - Fábrica de Gelo e Cervejaria". Já em 1888, surge a "Manufactura de Cerveja Brahma Villiger & Companhia", fundada por Villiger, Paul Fritz e Ludwig Mac (História da Cerveja, [200-?]).
A produção e consumo foram ampliando a partir dai, e atualmente o Brasil é um dos maiores produtores mundiais da bebida.
2.1.2 Economia e Mercado
Apesar de começar a ser produzida no Brasil somente no fim do século XIX, a cerveja tornou-se uma das maiores contribuições econômicas do país, com a geração de empregos, tributos, renda e benefícios sociais.
Atualmente, o setor cervejeiro no Brasil já representa 1,7% do PIB e gera cerca de 1,7 milhão de empregos diretos, o que corresponde ao pagamento de R$ 16 bilhões em salários e mais de R$ 19 bilhões em tributos. Quando levado em conta a contribuição indireta, esses números são ainda maiores. Da agricultura ao varejo, a indústria cervejeira no Brasil mobiliza cerca de 12 mil fornecedores de bens e serviços e aproximadamente 8 milhões de profissionais das mais diversas áreas, envolvendo mais de 1 milhão de pequenas e médias empresas (CervBrasil - Associação Brasileira da Indústria Cervejeira, 2012).
Quanto à produção, as empresas brasileiras ultrapassaram a Alemanha, sendo responsáveis pela produção de 13 bilhões de litros, ocupando a terceira colocação, atrás de Estados Unidos (25 bilhões) e China (35 bilhões de litros). De acordo com levantamentos da CervBrasil, a tendência é de crescimento para os próximos anos, principalmente relacionada ao consumo, que hoje é de 65 litros per capita, ocupando a 24ª posição. Tal aumento se dará em parte pela qualificação da produção e do conhecimento sobre a bebida no país, e parte pela apreciação de cervejas especiais, que deverão aumentar o alcance de vendas e dobrar a fatia de mercado nos próximos cinco anos, que atualmente é de 5%.
2.1.3 Cultura e Entretenimento
Patrocinando festivais de música importantes (Rock in Rio, Lollapalooza Brasil e SWU) ou concursos culturais, realizando festivais de teatro, gastronomia, exposições, estimulando diferentes manifestações de cultura urbana, apoiando o
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desenvolvimento de novos talentos no esporte e nas artes, presente em festas populares, produção de filmes e vídeos, são diversas as formas de manifestação de cultura e entretenimento na qual o setor está presente. No esporte, são mais de 40 times de futebol, com investimento total de R$ 100 milhões, além de esportes nascentes no Brasil, como, o rúgbi, que tem as seleções nacionais masculina e feminina patrocínio oficial de uma marca de cerveja (CervBrasil, 2012). Além disso, a cerveja faz parte do roteiro turístico de diversas cidades brasileiras, como é o caso de Blumenau, Santa Catarina, que é sede da maior Oktoberfest nacional. Eventos como este replicaram nos três estados da Região Sul e, em 2012, chegou a São Paulo (Oktoberfest São Paulo, 2013). Também começam a surgir pacotes turísticos baseados em visitas a cervejarias, como a sediada em Campos do Jordão, São Paulo.
2.2 MATÉRIAS-PRIMAS
Até a Idade Média não se tinha definido ao certo quais os ingredientes utilizados na produção de cerveja, sendo feita de diferentes fontes de amido e empregando diversas ervas aromáticas. A fim de se padronizar tal processo, o Duque Guilherme IV da Baviera (Alemanha) promulgou, em 1516, a Reinheitsgebot (Lei da Pureza da Cerveja), instituindo que a cerveja deveria ser fabricada apenas com água, malte de cevada e lúpulo. Na época não foi inclusa a levedura, pois não se sabia ao certo sua função, nem mesmo sua existência. Ainda hoje, principalmente na Alemanha, algumas cervejarias ainda seguem tal mandamento. Em muitos casos, parte do malte é substituído por cereais não maltados ou até mesmo açúcar diretamente.
De acordo com Dragone e Almeida e Silva (2010), as matérias-primas, bem como suas características e importância no processo estão listadas abaixo.
2.2.1 Água
A água representa aproximadamente de 92 a 95% em massa da cerveja, dessa forma, sua qualidade é de fundamental importância. O tipo e teor de sais dissolvidos podem agregar sabor, e a presença de matéria orgânica e gases fornecer odor. Além disso, a composição da água pode influenciar diretamente nas reações químicas e enzimáticas do processo, afetando a percepção do
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produto final. As indústrias cervejeiras buscam locais para se instalarem que lhes forneçam uniformidade e boa qualidade do líquido.
Outro parâmetro importante é o pH, devendo ser levemente ácido para facilitar a ação enzimática na mostura e evitar a dissolução de compostos presentes no malte e na casca que ocorre em pH alcalino e que são indesejáveis no processo.
2.2.2 Malte
O malte corresponde à germinação controlada de qualquer cereal, entre eles, milho, aveia, trigo, centeio e principalmente a cevada. A cevada é preferencialmente utilizada por apresentar alto teor de proteínas, que fornecerão os aminoácidos necessários para a levedura, além de corpo à cerveja.
O malte é a base do fornecimento de açúcares fermentescíveis pela quebra por ação enzimática das moléculas de amido. Ele também é responsável pela cor da cerveja de acordo com o nível de torrefação do grão, além de outras propriedades organolépticas.
A qualidade do malte é avaliada por métodos de análise padronizados por organizações tais como a European Brewery Convention (EBC) e pela American Society of Brewing Chemists (ASBC).
Para a produção de malte e cerveja, algumas classes de substâncias são muito importantes, como amido, polissacarídeos das paredes celulares, proteínas, lipídeos e polifenóis.
O amido é a principal fonte de açúcares fermentescíveis na cevada. Uma degradação incompleta durante o processo de malteação/brasagem limitaria o rendimento e acarretaria problemas de turbidez na cerveja. O amido nos grânulos da cevada encontra-se em duas formas principais: amilose (cadeias lineares de glicose que representam entre 20 e 30% do amido) e amilopectina (cadeias ramificadas de glicose).
A conversão do amido em glicose depende da ação de diversas enzimas, cada uma agindo sobre ligações específicas. São elas:
• Alfa-amilase: É uma endo-enzima que hidrolisa ligações alfa 1-4 na
amilose e na amilopectina, desenvolve-se durante a germinação na maltaria, é bastante resistente ao calor e está presente em grande quantidade no malte de cevada.
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• Beta-amilase: É uma exo-enzima, que também hidrolisa ligações alfa
1-4, porém apenas pelas extremidades não-redutoras das cadeias, liberando uma maltose de cada vez. Está presente na forma inativa (associada à outra proteína) no endosperma da cevada e é liberada durante a germinação. A beta-amilase é mais sensível ao calor que a alfa-amilase, sendo grande parte destruída entre 30 e 40 minutos de mostura a 65°C.
• Dextrinase-limite: endo-enzima que ataca as ligações 1-6 nas
amilopctinas. Se desenvolve mais tarde na germinação que as outras enzimas e, assim como a beta-amilase, também é sensível a temperaturas mais elevadas.
Os beta-glucanos e os pentosanos, polissacarídeos das paredes celulares, restringem o rendimento em extrato quando estão insolúveis e quando estão solubilizados, aumentam a viscosidade do mosto, o que atrapalha a extração do mosto secundário, obtido pela adição de água após a filtração inicial. Podem também sair na forma de solução (acarretando turbidez), precipitado ou na forma de gel.
As proteínas fornecem os aminoácidos necessários à multiplicação da levedura durante a fermentação. Algumas proteínas são essenciais para uma boa espuma. Outras, no entanto, são responsáveis pela turbidez a frio, quando associadas aos polifenóis da cerveja.
A presença de lipídeos é significativa não somente por sua influência na ação da levedura durante a fermentação e na qualidade final dos aromas da cerveja, mas também por ser prejudicial à espuma e à estabilidade organoléptica da cerveja.
Os polifenóis, apesar de serem componentes importantes na formação de turbidez na cerveja quando combinados às proteínas, possuem função antioxidante. Eles também contribuem para o paladar de algumas cervejas.
2.2.3 Lúpulo
O lúpulo é uma planta típica de clima frio, cuja lupulina (substância de interesse) é obtida a partir das flores de plantas fêmeas. Pode ser comercializado in natura, prensado na forma de péletes ou na forma de extrato. É o ingrediente responsável pelo amargor e aroma característico da cerveja, além de auxiliar na retenção da espuma, remoção de algumas proteínas indesejáveis e função
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bactericida, atuando como conservante natural, aumentando a vida de prateleira da cerveja.
2.2.4 Adjunto
Os adjuntos são fontes de carboidratos provindos de cereais não maltados, que podem substituir parte do malte na produção da cerveja. A Legislação brasileira estabelece um limite máximo de 45% de adjunto em substituição ao malte.
Os adjuntos podem ser na forma de cereais, sendo os mais comuns, milho, arroz e trigo e são adicionados na fase de produção do mosto cervejeiro, e por não apresentar enzimas, se utilizam das fornecidas pelo malte para hidrólise de amido. Outra forma são os açúcares diretos (cristalizados ou xaropes), que apresentam certa vantagem por não necessitar de pré-tratamento, e ocupar um volume menor de armazenamento.
A tabela 1 mostra alguns exemplos de adjuntos substitutos de malte:
Tabela 1 – Adjuntos amiláceos utilizados nos processos cervejeiros
Umidade (%) Extrato (% ps) Proteína (% ps) Lipídio (% ps) Temperatura de gomificação (°C) Necessidade de cozimento "Grits" de milho 12 90 9,5 0,9 62 – 74 sim "Grits" de arroz 12 92 7,5 0,6 61 – 78 sim Amido milho refinado 11 103 0,5 0,05 62 – 74 sim/não
Farinha de Trigo 11 86 8,5 0,76 58 – 64 sim/não
Cevada torrada 6 72 14,5 1,6 - não
Flocos de milho 9 83 9,5 0,9 - não
Fonte: Borzani (2001).
2.2.5 Levedura
A levedura cervejeira é o microrganismo responsável pela fermentação dos açúcares presentes no mosto, convertendo-os em etanol e gás carbônico. Existem diversas cepas de leveduras, sendo que cada uma é responsável por agregar características únicas para cada cerveja, de acordo com o produto excretado pelas células.
As leveduras podem ser divididas em dois grupos: as de alta fermentação e as de baixa fermentação. Elas se diferenciam pela forma como atuam durante a fermentação, sendo que no primeiro grupo, ocorre a suspensão das células na
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parte superior do fermentador e faixa de temperatura de fermentação entre 18 e 22 °C, enquanto que no segundo grupo, as leveduras tendem a flocular e decantar ao final do processo que é conduzido em temperaturas de 7 a 15 °C. 2.3 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CERVEJA
O processamento industrial de cerveja pode ser dividido em sete fases:
Produção do Mosto Fermentação Maturação Clarificação Carbonatação Engarrafamento Pasteurização 2.3.1 Produção do Mosto
O recebimento do malte nas cervejarias pode ser a granel (armazenados em silos) ou em sacos de 50 kg (armazenados em galpões adequados). Quando há silos, o malte antes de ser moído passa por equipamentos que promoverão a separação de componentes indesejáveis como pedras e sementes estranhas, em seguida é pesado em balanças apropriadas e enviado para a moagem. Nessa etapa, os grãos são fracionados em partes menores para facilitar a ação das enzimas, procurando não triturar a casca e com a produção mínima de farinha, que dificultam a filtração.
O processo de transformação das matérias-primas cervejeiras (água, malte, lúpulo e adjunto) em mosto, denomina-se mosturação ou brassagem. Sua finalidade é recuperar, no mosto, a maior quantidade possível de extrato a partir de malte ou da mistura de malte e adjuntos (genericamente definidos como produtos ou materiais que fornecem carboidratos para o mosto cervejeiro), de acordo com o tipo de cerveja que se deseja produzir. Na fase de cocção, o malte e seus ingredientes auxiliares, juntamente com água, seguem uma programação de aquecimento e repousos sucessivos com a finalidade de digerir os amidos por ação de enzimas gerando açúcares fermentescíveis. Nesta etapa, a ação enzimática é dependente de diversos fatores, como qualidade do malte, constituição do produto da moagem, rampa de aquecimento e repouso, pH do
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meio, entre outros, sendo fundamental na definição de propriedades organolépticas do produto acabado referente a “corpo” da cerveja e característica da espuma.
Os valores de temperatura de pH ideais para atuação das enzimas encontra-se na Tabela 2.
Tabela 2 – Temperatura e pH de atuação das enzimas
Enzimas Temperatura ótima (°C) pH ótimo Substrato Hemicelulases 40-45 4,5-4,7 Hemicelulose Exopeptidases 40-50 5,2-8,2 Proteínas Endopeptidases 50-60 5,0 Proteínas Dextrinase 55-60 5,1 Amido Beta-amilase 60-65 5,4-5,6 Amido Alfa-amilase 70-75 5,6-5,8 Amido Fonte: Borzani (2001).
Após o final da mosturação, o mosto deve ser separado da parte sólida insolúvel através de uma filtração. A torta de filtro é recuperada na forma de um subproduto e vendida como ração animal. O mosto filtrado segue para a fervura.
A fervura tem por objetivo conferir estabilidade biológica, bioquímica e coloidal. Além disso, nessa etapa há o desenvolvimento de cor, aroma, sabor e concentração do extrato. A flora microbiana é destruída, e as enzimas, antes importantes, são inativadas. Nesse momento é também adicionado o lúpulo, que dá o aroma e sabor característico à cerveja. Terminada a fervura, o “trub” (resíduo mucilaginoso semelhante ao lodo) e o bagaço do lúpulo são separados por decantação.
O mosto clarificado é resfriado de aproximadamente 100°C para a temperatura adequada de inoculação do fermento. A uma temperatura mais baixa torna-se mais fácil a aeração, indispensável para o bom desempenho das leveduras no processo de fermentação alcoólica.
2.3.2 Fermentação
A fermentação tem início com a inoculação do fermento no mosto, que pode ser na tubulação que conduz ao fermentador ou direto no fermentador.
As leveduras cervejeiras podem seguir dois caminhos metabólicos distintos de acordo com o ambiente. Inicialmente, sob condições aeróbicas as
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leveduras podem oxidar completamente as moléculas de açúcar e produzir gás carbônico, água e energia:
C6H12O6 6 CO2 + 6H2O + 28 ATP + calor
Sob condições de anaerobiose ocorre a fermentação de uma molécula simples de açúcar, produzindo etanol, gás carbônico e energia:
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2ATP + calor
Para o cervejeiro, as duas vias metabólicas são importantes. A primeira, que fornece mais energia, é importante no início do processo para promover o crescimento do fermento. A segunda promove a transformação do mosto em cerveja, convertendo açúcar em álcool e gás carbônico.
A fermentação pode ser conduzida em processo contínuo ou batelada, sendo o último, o mais utilizado, ainda que mais tradicional. O período de fermentação varia de acordo com o tipo de cerveja e da levedura utilizada, variando, normalmente, de 3 a 10 dias. A fermentação é finalizada ainda com algum extrato fermentescível presente no mosto.
2.3.3 Maturação
Também conhecida como fermentação secundária, na maturação a atividade da levedura continua, porém, mais lenta, devido à baixa temperatura em que é conduzida (normalmente a 0°C), e tem por objetivo:
Iniciar a clarificação da cerveja pela precipitação de partículas sólidas, (entre elas, células de levedura) que causam turbidez;
Saturação de gás carbônico e
Melhoria das propriedades organolépticas
A fermentação e maturação podem ocorrer em um mesmo tanque ou em tanques distintos, podendo ser intermediado por uma centrifugação a fim de clarificar a cerveja.
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Com a sedimentação na maturação, a turbidez pode ser reduzida em dez vezes, sendo por isso considerada um processo de clarificação. No entanto, nem toda turbidez é eliminada, mesmo com a centrifugação, fazendo-se necessário a filtração da cerveja maturada.
Era-se utilizado filtro prensa com essa finalidade, mas atualmente utiliza-se mais frequentemente filtro de terra diatomácea. Mais recentemente desenvolveram-se filtros de membrada, capaz de reter tanto leveduras quanto bactérias, sendo dispensável a pasteurização, gerando ganhos de custo e qualidade do produto.
Há cervejarias que realizam uma segunda “filtragem” para reduzir o nível de polifenol (tanino) na cerveja com poliamidas (nylon 66 e mais recentemente, polivinilpirrolidona polimerizada) como material adsorvente. A finalidade é conferir maior estabilidade físico-química à cerveja.
2.3.5 Carbonatação
Durante o processo de fermentação é produzido gás carbônico. Parte dele é incorporado ao líquido, parte é captado do tanque para futuras utilizações. Esse CO2 recuperado passa por um processo de purificação, desidratação e liquefação, e pode ser usado para correções mecânicas de carbonatação da cerveja filtrada e pressurização nos chamados “tanques de pressão” para armazenamento final e manter o nível de carbonatação desejado no produto.
2.3.6 Envase
A cerveja fica a espera de ser engarrafada em “tanques de pressão” entre 0 a 1°C para manter o nível de carbonatação desejado no produto final. O envase pode ser em barris de aço inoxidável ou alumínio, sendo os mais comuns de 25 e 50 litros para cerveja não pasteurizada, conhecida popularmente como “chope”, ou no caso da pasteurizada, em garrafas de vidro ou latas, com os mais diversos volumes.
2.3.7 Pasteurização
A pasteurização é responsável por garantir estabilidade biológica à bebida, prolongando seu prazo de validade, mediante a destruição de
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microrganismos que deterioram a cerveja. Ela pode ocorrer antes do envaze, por trocadores de calor de placa modificados; ou após o envaze, em túnel de pasteurização.
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3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar o perfil do processo fermentativo da obtenção de cerveja utilizando diferentes tipos de malte e as propriedades organolépticas, cor, e estabilidade da espuma.
3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO
Avaliar a influência que cada malte, bem como a mistura, exerce sobre os parâmetros avaliados para então determinar se o malte Tipo B pode ser um melhor substituto ao malte Tipo A.
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4 METODOLOGIA
4.1 MATÉRIAS-PRIMAS
Água: captada e tratada na fábrica
Malte: Tipo A e Tipo B
Adjunto: Arroz
Lúpulo: Aromático e Amargor
Levedura: Saccharomyces cerevisiae 4.2 PRODUÇÃO DAS CERVEJAS
Em todos os casos foram utilizados adjuntos em substituição de parte do malte, respeitando sempre a mesma proporção.
O processo de produção de mosto foi realizado da mesma forma para todos os casos:
Foram pesadas as mesmas quantidades de malte e adjunto,
adicionado o mesmo volume de água, e ambos seguiram uma rampa de mostura padrão ao teste;
A filtração foi realizada em tina filtro utilizando duas águas de lavagem para extração do mosto;
A fervura foi realizada à mesma condição de pressão de vapor, buscando-se taxas de evaporação e intervalos de tempo próximos;
O mosto foi resfriado e aerado com os mesmos parâmetros.
A levedura utilizada para fermentação era pertencente à cepa de Saccharomyces cerevisiae e ficou armazenada até a inoculação em temperaturas entre 1°C e 3°C. A inoculação foi realizada no mosto, na tubulação que o conduz até os fermentadores mantendo-se o mesmo número de células por volume por grau plato do mosto. A mesma tina de fermento foi utilizada aos pares para os fermentadores com malte 100% Tipo A e 100% Tipo B, conforme Figura 1.
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Figura 1 – Projeto do teste de malte
A fermentação e maturação foram conduzidas no mesmo tanque sem a etapa de centrifugação entre elas, sendo este de fundo cônico e igual capacidade para todos os testes. Quanto à temperatura, o processo apresentou três etapas que foram acompanhadas de acordo com a atenuação do extrato primitivo. A retirada da levedura foi feita pelo fundo do tanque no início da segunda etapa, com cerca de cinco dias. O tempo total de fermentação e maturação foi de 21 dias. Após esse período, todo o volume foi centrifugado a fim de remover as células de levedura que ainda estavam em suspensão e o líquido foi mantido à temperatura próxima a zero grau célsius por poucas horas até as etapas de clarificação e carbonatação.
A clarificação foi realizada primeiramente em filtro de terra diatomácea e em seguida em filtro de PVPP (Polivinilpoliporrolidona). Não foram adicionados quaisquer produtos para ajustes ou correções das propriedades da cerveja. A
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carbonatação foi padrão para todas as cervejas do teste, ficando armazenadas após a filtração em tanques de pressão sob mesma pressão de gás carbônico.
4.2 MÉTODOS ANALÍTICOS
Durante a mosturação foram acompanhados a taxa de evaporação, concentração e cor do mosto, pH no final da fervura e FAN (Free Amino Nitrogen). Durante a fermentação e maturação foram acompanhados os parâmetros de temperatura, extrato aparente e tempo de fermentação.
As cervejas obtidas foram submetidas aos testes de análise sensorial por degustadores treinados da fábrica, medida de intensidade da cor por espectrofotometria de absorção atômica e a estabilidade da espuma pelo tempo de manutenção da mesma. Essa medida de estabilidade da espuma foi medida seguindo as normas EBC (European Brewery Convention), injetando-se gás carbônico na cerveja para produção de espuma em um copo. A coluna de espuma deve ter no mínimo 50mm e se mensura o tempo de decaimento de 30mm a partir do momento que a espuma atinge 10mm abaixo do nível inicial.
4.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Os resultados obtidos foram apresentados graficamente, sem expressão de valores (reservados à empresa) podendo-se fazer um comparativo entre a performance das cervejas produzidas utilizando cada um dos maltes, bem como a mistura deles. Em cada gráfico foram inclusos as linhas com valores mínimos e/ou máximos da especificação do produto como referência.
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5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O estudo da produção de cerveja a partir de diferentes maltes apresentado foi realizado no período de setembro a outubro de 2013 em uma cervejaria localizada no estado de São Paulo. Por motivo de confidencialidade de informações, os resultados obtidos durante este teste foram apresentados graficamente, sem a exposição de valores, mas de forma a ser possível avaliar a influência que cada tipo de malte teve no processo fermentativo e nas propriedades organolépticas, cor e estabilidade da espuma. As linhas tracejadas são referentes aos limites de especificação aplicados ao produto.
Primeiramente estão apresentados na Tabela 3 resultados de parâmetros avaliados no malte fornecidos pelas maltarias.
Tabela 3 – Parâmetros avaliados nos maltes
Parâmetro Malte Tipo A Malte Tipo B
Umidade (%) 4,3 4,2 Extrato - Rendimento (%) 82,1 81,8 Cor (ASBC) 2,2 2,5 Proteína (%) 11,0 11,8 Índice de Kolbach 46,0 47,2 pH 5,90 5,92
Poder Diastásico (ASBC) 116 160
Alfa-amilase 63,0 59,6
Beta-glucanos (mg/L) 76 74
Viscosidade 1,52 1,41
FAN (mg/L) 208 241
A partir do mosto produzido, foram analisados a taxa de evaporação e pH durante a fervura, além da concentração, cor e FAN no mosto frio.
No Gráfico 1, pode-se observar que houve pouca dispersão de valores, os quais se aproximam do limite inferior da especificação adotada para o produto.
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Gráfico 1 – Taxa de evaporação na fervura do mosto
No Gráfico 2, pôde-se verificar que o tipo de malte não teve influência nos valores de pH no final da fervura. A mesma observação se aplica à concentração do extrato, medida em grau plato no mosto frio, verificado no Gráfico 3:
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Gráfico 3 – Concentração de açúcares no mosto frio
A pequena dispersão dos resultados da concentração do mosto, quando submetido às mesmas condições de mosturação, era esperada ao se avaliar o laudo dos maltes, que apresentaram rendimentos muito próximos. Já quando se avalia a cor do malte, pôde-se verificar que o malte Tipo B é 13,65% maior quando comparado ao malte Tipo A, sendo comprovado no mosto frio, conforme Gráfico 4:
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Foi possível observar que o mosto produzido a partir do malte Tipo A apresentou resultado de cor bem inferior ao produzido a partir do malte Tipo B, e que da mistura dos dois, obtiveram-se valores intermediários.
O mesmo efeito de comparação foi visto no Gráfico 5, com valores de FAN (Free Amino Nitrogen).
Gráfico 5 – Valores de FAN no mosto
A quantidade de FAN presente no mosto interfere na nutrição da levedura durante a multiplicação celular, sendo que valores baixos podem causar arraste da fermentação, podendo causar a formação de subprodutos indesejáveis à cerveja.
Como a quantidade de levedura dosada foi baseada apenas nos valores de extrato no mosto, a maior concentração de FAN obtida a partir do malte Tipo B ocasionou maior taxa de multiplicação celular, e consequentemente, a fermentação ocorreu num período de tempo menor neste caso. O tempo de fermentação pode ser verificado no Gráfico 6:
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Gráfico 6 – Tempo de fermentação até a retirada da levedura.
Nas etapas de fermentação e maturação foram monitorados o consumo de substrato pela levedura nos tanques sob mesmas condições de temperatura e pressão. No Gráfico 7, pôde-se verificar o extrato no início e final do processo, bem como o extrato limite, que se refere ao resultado da fermentação em condições ideais para a levedura.
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Pôde-se ver que apesar da diferença no tempo de fermentação (Gráfico 6), todos os tanques conseguiram atingir o grau de fermentação corretamente.
As cervejas obtidas a partir dos maltes em estudo foram submetidas a análises de cor e estabilidade da espuma, bem como avaliação sensorial realizada por degustadores treinados da fábrica. Os resultados foram expostos nos gráficos a seguir.
Gráfico 8 – Resultados de cor das cervejas
Como esperado pelos resultados anteriores de cor, a cerveja utilizando malte 100% Tipo B apresentou valores maiores de cor, mais próximos do limite superior estipulado para o produto, as cervejas feitas com a mistura dos maltes apresentaram resultados intermediários, e as produzidas com 100% malte Tipo A aproximaram-se do limite inferior.
A estabilidade da espuma foi medida seguindo as normas EBC (European Brewery Convention), e os resultados expressos no Gráfico 9:
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Gráfico 9 – Medição da estabilidade da espuma das cervejas
Na estabilidade da espuma da cerveja, novamente o malte Tipo B foi superior ao Tipo A. Esses valores estão relacionados com a quantidade de proteína presente em cada malte. O malte Tipo B apresentou quantidade proteica 7,24% maior que o Tipo A, de acordo com o laudo da maltaria, e isso influenciou na estabilidade, principalmente quando utilizado sem a presença do outro malte.
Na avaliação do perfil sensorial das cervejas, o produto obtido a partir do malte Tipo B obteve melhor avaliação e alavancou significativamente as notas mesmo quando utilizado em conjunto ao malte Tipo A.
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6 CONCLUSÃO
A partir do estudo realizado para avaliar o perfil do processo fermentativo, bem como das propriedades organolépticas, cor e estabilidade da espuma das cervejas produzidas de diferentes maltes, pôde-se observar que o malte Tipo B obteve melhores resultados nos itens que se buscou avaliar.
Por apresentar cor mais alta quando comparado ao malte Tipo A, o primeiro chegou a apresentar valores no mosto superiores à especificação, enquanto que o segundo ficou abaixo da especificação. Quando mensurado na cerveja, todas apresentaram resultados dentro da meta, mas o Tipo B tendendo ao limite superior, enquanto que o Tipo A tendeu ao limite inferir, sendo a combinação dos dois a melhor alterativa, nas condições em que foram produzidas.
A quantidade de FAN influenciou a velocidade de fermentação pela maior taxa de multiplicação celular da levedura, fazendo com que o substrato fosse consumido antes do tempo nos testes utilizando 100% malte Tipo B. Uma alternativa para ajustar esse parâmetro seria reduzir a quantidade de levedura dosada.
A maior quantidade de proteína fez com que a cerveja produzida com o segundo malte apresentasse estabilidade da espuma bem superior. Já na avaliação do perfil sensorial realizada pelos degustadores, houve a comprovação que o conjunto dos parâmetros avaliados produziu uma cerveja que agradou mais o paladar dos avaliadores e se aproximou mais do padrão da marca, apresentando as melhores notas.
Sendo assim, não sendo avaliado o custo de cada produto, o malte Tipo B foi a melhor alternativa para a produção da cerveja avaliada.
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REFERÊNCIAS
AQUARONE, E. et al. (Coord.). Biotecnologia Industrial: Biotecnlogia na Produção de Alimentos. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 2001. 523 f.
BORZANI, W. et al. (Coord.). Biotecnologia Industrial: Fundamentos. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 2001. 254 f.
COELHO, M. A. Z. et al. Tecnologia Enzimática. Rio de Janeiro: Editora EPUB, 2008. 288 f.
DRAGONE, G; ALMEIDA e SILVA, J. B. Cerveja. In: VENTURINI FILHO, W. G. Bebidas Alcoólicas: Ciência e Tecnologia. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 2010. 492 f.
JAY, J. M. Microbiologia de Alimentos. 6a ed. Porto Alegre: Artmed, 2005, 711p
TORTORA, G. J. et al. Microbiologia. Porto Alegre: Editora Artmed, 2005. 894 f.
VENTURINI FILHO, W. G. Tecnologia de Bebidas. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 2010. 492 f.
VERMELHO, A. B. et al. Enzimas em Biotecnologia. Rio de Janeiro: Editora Interciência Ltda, 2008. 506 f
WISEMAN, A. Principios de Biotecnología. Zaragoza: Editora ACRIBIA S.A., 1986, 252 F.
Website
CERVBRASIL
< http://www.cervbrasil.org.br >
Acessado em: 18 out. 2013.
36
< http://www.comofazercerveja.com.br/conteudo/view?ID_CONTEUDO=14>.
Acesso em: 15 ago. 2013.
CERVESIAS
< http://cervesias.com.br >
Acessado em: 18 out. 2013
História da Cerveja – Brasil. Disponível em: < http://www.cervejasdomundo.com/Brasil.htm >
Acessado em: 18 out. 2013
Oktoberfest São Paulo. Disponível em:
< http://www.oktoberfestsp.com.br/ >
