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ACV DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DA

CERVEJA

Michael Walter Trommer (UNIMEP )

michaeltrommer@terra.com.br

Aparecido dos Reis Coutinho (UNIMEP )

arcoutin@unimep.br

Resumo A busca pelo desenvolvimento sustentável é um dos maiores

desafios para a sobrevivência da humanidade, de modo que para

alcançar a sustentabilidade várias ferramentas estão sendo criadas e

aperfeiçoadas, destacando-se entre elas a Annálise do Ciclo de Vida

(ACV) que consiste na quantificação e avaliação das entradas, saídas e

dos potenciais impactos ambientais de um sistema produtivo durante

todo o seu processo. No campo voltado a indústria de alimentos, o

estudo da ACV do processo de produção deve incluir principalmente o

balanço de massa das matérias primas, o balanço de energia e seus

efeitos sobre o meio ambiente. No presente trabalho são apresentados

os resultados da ACV do processo de produção de cerveja, em uma

unidade piloto com capacidade de produzir 72 L por batelada.

Palavras-chaves: ACV, Análise do Ciclo de Vida, Sustentabilidade,

Cerveja.

XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos

Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.

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1 Introdução

A busca constante pelo desenvolvimento sustentável é um dos maiores desafios para a

sobrevivência da humanidade, de modo que a sustentabilidade vem se tornando com o passar

dos anos, uma combinação de fatores com o intuito de desenvolver metodologias e processos

para de manter o sistema produtivo atual, sintonizando-o de forma benéfica com o meio

ambiente. Sustentabilidade pode, portanto, ser considerada como a integração de critérios

ambientais, sociais e econômicos, mantendo um justo equilíbrio entre esses três aspectos com

o objetivo de fornecer suporte a uma organização, em termos de competitividade em longo

prazo, tal que as mudanças em prol do meio ambiente beneficiem também a corporação e não

sejam vistas apenas como prejuízos (CARTER, 2008).

Assim, em busca da sustentabilidade, várias ferramentas estão sendo criadas e aperfeiçoadas,

destacando-se entre elas a Análise do Ciclo de Vida (ACV) que consiste na quantificação e

avaliação das entradas, saídas e dos potenciais impactantes ambientais de um sistema

produtivo durante todo o seu processo. O termo “ciclo de vida” refere-se à fabricação, a

utilização, a manutenção e disposição final de um produto, incluindo a matéria-prima

necessária para a sua fabricação, além dos contaminantes emitidos durante e após o processo

de produção. Ou seja, a ACV de um produto, ou serviço, abrange desde a extração dos

recursos naturais para sua produção até o descarte final, podendo-se dizer do “berço ao

túmulo” na vida de um produto (CARTER, 2008; CURRAN, 1999).

A análise do ciclo de vida, sob o ponto de vista ambiental, foi desenvolvida com base na idéia

de avaliação ambiental abrangente de produtos, que foi inicialmente concebido na Europa e

nos Estados Unidos na década de 1960 e início de 1970 (HUNT,1996; JAYARAMAN,2006).

Segundo a norma ISO 14040 (ISO, 2006a), que define seus princípios e conceitos, a ACV é

uma ferramenta com o intuito de avaliar os aspectos e impactos ambientais associados a um

produto, além dos recursos utilizados ao longo de todo o seu ciclo de vida, ou seja, desde a

aquisição de matéria prima, passando pelas fases da produção e o conseqüente consumo do

produto, até a gestão dos resíduos gerados, englobando nesta fase as etapas de eliminação,

reciclagem, tratamento e disposição final dos resíduos (ISO, 2006a).

1.1 ACV na produção de cerveja

A cerveja tem como base de produção o uso de grãos, tornando-se produto alimentício de

origem agrícola. Assim, a produção de alimentos e os sistemas de consumo necessitam de

energia e de recursos naturais como fontes de matérias primas, de modo que o estudo da ACV

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do processo de produção da cerveja deve incluir o balanço de massa das matérias primas

envolvidas, o balanço de energia e seus efeitos sobre o meio ambiente (CORDELLA; 2008).

A cerveja foi um dos primeiros produtos alimentícios produzidos em escala industrial.

Consiste em uma solução diluída de etanol, desenvolvendo seu aroma característico a partir

da adição do malte na água, que é a principal fonte de hidrocarbonetos fermentáveis e de

outros nutrientes oriundos da cevada. Os mais importantes estágios da fabricação da cerveja

são a produção do mosto e a fermentação. A partir do malte se produz o mosto, que é um

extrato aquoso da cevada malteada. No processo de fermentação, são adicionadas leveduras

ao mosto, onde as células de fermento convertem os nutrientes do mosto predominantemente

em etanol e dióxido de carbono. Após a retirada do fermento obtém se a cerveja

(KORONEOS; 2005).

Estudos completos sobre a ACV das cervejas são feitos com base em levantamento de dados,

partindo-se da produção da matéria prima, que envolve as etapas (CORDELLA, 2008;

HORVATH ; 2001):

- Cultivo da cevada: irrigação, fertilização, colheita, etc.;

- O beneficiamento da matéria prima: malte, lúpulo, produtos químicos, produção de

energia;

- A produção da cerveja: preparo do mosto, fermentação, maturação, fitração,

pasteurização, estocagem do gás carbonico;

- O envase: seleção de garrafas e latas de alumínio, engarrafamento, empacotamento,

colocação nos pallets, limpeza das caixas, distribuição;

- O tratamento da água usada no processo produtivo, assim como o seu descarte e reuso;

- A produção de energia envolvida nas diversas etapas do processo produtivo, assim

como na destinação (transporte, etc);

- A produção de materiais auxiliares, como detergentes, tampas, colas, etiquetas,

material de impressão, fitas plásticas, filme plástico, tratamento de água, produção de

energia;

- A destinação dos resíduos de produção, vidro, alumínio, embalagens e outros.

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O presente trabalho consiste no estudo inicial da ACV do processo de fabricação das cervejas,

feito por meio de levantamento de dados do processo produtivo, de modo que não foram

consideradas a produção da matéria prima, assim como seu envase e transporte, por se tratar

de uma unidade piloto.

2 Objetivo

O objetivo do presente trabalho é de estudar os aspectos ligados à ACV do processo de

produção da cerveja em uma unidade piloto, usada para testar novas matérias primas e/ou

novos processos de produção da cerveja.

3 Metodologia

O estudo da ACV foi desenvolvido em uma planta piloto de produção de cerveja, onde foram

realizados testes com base no processo de produção de uma cerveja convencional do tipo

Pilsen. O estudo foi feito considerando o instante em que a matéria prima (a cevada malteada)

entra na planta piloto, até a etapa em que se obtém a cerveja pronta, armazenada no tanque de

pressão. A figura 1 mostra o diagrama simplificado do processo empregado na planta piloto.

Neste estudo de caso não foram inclusas as etapas de obtenção das matérias primas, assim

como o transporte e a comercialização da cerveja; tendo-se em vista que estas etapas não

fazem parte das atividades de pesquisa da planta piloto.

Portanto, o presente estudo da ACV do processo de produção da cerveja consiste na execução

do balanço de massa e de energia, referente às etapas de moagem, brassagem, fermentação,

maturação, filtração e envase. Como principais componentes usados no processo produtivo,

destacam-se: cevada malteada, high maltose, água, lúpulo, oxigênio, levedura e terra

diatomácea. No final do processo de produção, estão relacionados os resíduos: o bagaço

proveniente das cascas da cevada malteada; o trub, que consiste em uma massa pastosa

proteica que contém resíduos de mosto; a levedura e a terra diatomácea.

Figura 1. Diagrama simplificado do processo de produção de cerveja na unidade piloto

Malte

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3.1 Etapa 1 Preparo do mosto cervejeiro

A etapa 1 corresponde a produção do mosto cervejeiro, com capacidade de 90 litros por

batelada. O preparo do mosto é constituído de moagem, mosturação, filtração do mosto,

fervura e resfriamento. A matéria prima de entrada, consiste no grão de cevada malteada que

apresenta em torno de 78% de amido, sendo que 68% deste amido é convertido em açúcares

no processo do preparo do mosto, e posteriormente enviado para o fermentador.

A cevada malteada que chega à planta piloto é armazenada e submetida à moagem. O

conteúdo moído é transportado até o tanque de mostura. A cevada malteada moída é

previamente misturada com água, com à finalidade de promover o processo enzimático do

próprio malte, que consiste na quebra dos carboidratos em açúcares que fornecem à levedura

os elementos necessários para a produção de gás carbônico e álcool. A parte proteica do grão,

é transformada nesta etapa em aminoácidos e peptídios. Os aminoacidos são importantes para

Trub quente

+ Mosto

Bagaço de malte

+ Mosto

O2

Levedura

Resfriamento do

Mosto pronto

Moagem

Mostura Água

Filtração Água de

Percolação

Fervura Lúpulo + high

maltose

Fermentação Levedura + Cerveja

Maturação Levedura + Cerveja

Filtração da

cerveja turva

Cerveja pronta

Envase e comercialização

Terra diatomácea +

cerveja e levedura

Terra diatomácea

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a propagação da levedura e os peptideos para a formação da espuma e corpo da cerveja

(processo bioquímico). Este processo ocorre em um tanque de mostura, que é aquecido. Em

seguida a mostura é transferida para o tanque de clarificação.

Após a etapa de mosturação, a mistura é enviada ao tanque de clarificação do mosto, em que é

separado o mosto cervejeiro da parte solúvel; onde também é separada a parte insolúvel, o

bagaço da cevada malteada, que é composto das cascas provenientes da cevada malteada

moída, com um teor de umidade residual.

Assim que o mosto é extraído do bagaço, este é submetido ao processo de fervura. Nesta

etapa ocorre a evaporação de água do mosto para a extração de elementos ricos em enxofre

que são provenientes da cevada malteada. Ocorre também a coagulação proteica do excesso

de proteina existente na cevada malteada, assim como a adição do lúpulo para promover o

amargor e aroma da cerveja pronta. No final desta etapa é adicionado um xarope de milho

com 82% de sólido de high maltose.

Ao término do processo de fervura, ocorre a etapa de aumento dos grumos proteicos, que é

feita por meio de agitação dentro do tanque de fervura.

No final do processo de aumento dos grumos, ocorre a precipitação dos flóculos proteicos

para o fundo do tanque, em forma de decantação. Estes grumos proteicos são denominados de

trub quente no processo.

Após a decantação, o mosto é resfriado e enviado para fermentação, onde recebe gás O2 e

levedura pastosa.

3.2 Etapa 2 Transformação do mosto cervejeiro em cerveja

A etapa 2 consiste no processo de produção de cerveja a partir do mosto. O mosto com

levedura é fermentado, até se transformar em cerveja verde (cerveja em processamento).

Após o término da fermentação, a cerveja é resfriada para temperatura de maturação e o

fermento é retirado e reaproveitado para outra batelada de mosto. A etapa da maturação

ocorre no mesmo tanque da fermentação, onde acontece o amadurecimento da cerveja verde.

Após a maturação, a cerveja verde é submetida ao processo de filtração, por meio da adição

de terra diatomácea. Assim que finaliza o processo de filtração, a cerveja pronta é envasada

em garrafas e em barris para testes e análises.

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4 Resultados

A seguir são apresentados os balanços de massa e de energia do processo de produção de

cerveja. A Planta Piloto possui capacidade de produção de 90 litros de mosto cervejeiro por

batelada. Devido as perdas que ocorrem no processo produtivo, a produção reduz para 72L de

cerveja pronta.

4.1 Consumo de água na planta piloto

Neste processo de produção por batelada a quantidade de água total consumida é de 97,24 L

para obtenção de 72 L de cerveja pronta, como mostra a tabela 1. Além disso, é usado o

volume de 400L de água para limpeza e desinfecção da planta piloto, como mostra a tabela 2.

Tabela 1: Consumo de água na produção da cerveja.

Aplicação Litros

Água para mostura 38,60

Água para filtração do mosto 56,38

Água para acerto do Brix 2,26

Total 97,24

Tabela 2 : Consumo de água para limpeza, desinfecção e esterilização

Aplicação Litros

Limpeza da brassagem 90

Tanque de fermentação e maturação 80

Tanque de pressão 80

Filtro de terra diatomácea 120

Lavagem de vazilhames para envase 20

Limpeza do ambiente 10

Total 400

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4.2 Consumo de energia elétrica na planta piloto

A energia empregada na unidade piloto é suprida em sua totalidade na forma de energia

elétrica. O consumo total de energia utilizado para produção de 72 litros de cerveja por

batelada corresponde ao total de 82 KWh, sendo 31,7% (26KWh) na forma de energia elétrica

usada para acionamento dos equipamentos e acessórios, juntamente com 20,7% (17 KWh)

usada para aquecimento, e 47,6% (39KWh) de energia usada para resfriamento, conforme

mostra a figura 2.

Figura 2. Consumo de energia elétrica

Consumo de energia elétrica na planta piloto

0

10

20

30

40

50

60

Energia para frio Energia para acionamento de

equipamentos

Energia para calor.

%

4.3 Balanço de materias primas empregadas na unidade piloto

A figura 4 mostra o diagrama simplificado do processo de produção de cerveja na unidade

piloto, com os descartes de resíduos sólidos (Rs) e líquidos (Rl) ocorridos em cada etapa.

Figura 4. Balanço de materiais do processo de produção de cerveja, em uma unidade piloto

Moagem

Malte

(6,72L)

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5. Conclusão

Os resultados obtidos no processo de produção da cerveja, nesta unidade piloto, indicam a

possibilidade de aplicação do ACV nas cervejarias, por meio da quantificação dos produtos de

entrada e de saída, juntamente com a quantificação dos resíduos sólidos e líquidos passíveis

de reuso e de descarte.

Mosturação

(45,3L)

Filtração

(104L) Bagaço de

malte + Água

Fervura

92,5L Evaporação

Resfriamento do

mosto pronto (90,2L)

Fermentação (76,8L)

Levedura 44g (Pó)

Levedura + Cerveja Reaproveitamento em outra batelada

0,90L (Solido 0,50L + Líquido 0,4L)

Maturação

76,8L

Filtração da cerveja turva

(76,3L)

Cerveja pronta

(71,6L)

Levedura +

Cerveja

Perdas:

Rs=2,2%

Rl=8,8%

Perdas:

Rl=8,9%

Rl=0,68%

Terra diatomácea

+ cerveja

Perdas : Rl=0,48%

Água (38,6L)

Água (56,38L)

Água (2,26L)

Lúpulo 19g

Maltose 5,94L

Trub quente + Mosto

Perdas: Rl=10,6%

Rs=4,3%

Terra diatomácea

0,25Kg)

Volume de entrada M.P. = 109,9L

Volume final = 71,6L

Perdas % = 34,8%

Rendimento = 65,2%

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O consumo de energia na unidade piloto foi de 82 KWh para 71,6L de cerveja pronta, que

representa 1,1 KWh/L de cerveja. Este valor é superior ao consumo de uma unidade

industrial, que é da ordem de 0,9 KWh/L de cerveja.

Com relação ao balanço de massa, a unidade piloto apresentou rendimento em cerveja pronta

de 65,2%, cujo valor é inferior ao de uma unidade comercial de grande porte, cujo rendimento

é da ordem de 70% à 79%.

Estas diferenças são justificadas em função da capacidade e da própria finalidade da unidade

piloto, que é de servir como um laboratório dinâmico de desenvolvimento de novos

produtos/processos para a produção de cerveja.

Finalmente, destaca-se que a unidade piloto atua como um laboratório dinâmico e versátil.

Permite efetuar modificações no processo produtivo como um todo, de modo que possibilita

efetuar testes de novas matérias primas, novas formulações, assim como de promover

alterações nas condições de processo; tudo isto, como inovações em busca de um novo

produto com valor agregado e comecialmente atrativo.

Os resultados apresentados, obtidos na unidade piloto, serão testados em unidade de maior

porte. Assim, a ACV da cerveja poderá ser complementada por meio do mapeamento de todo

o processo, que abrange a obteção das matérias primas, seu beneficiamento, o processo

produtivo, seguido de transporte e uso pelo consumidor.

6. Referências

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theory. International Journal of Physical Distribution and Logistics Management, 38, 360–387, 2008.

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Kunze, W. Tecnologia para Cerveceros y Malteros, VBL, Berlin Germany,2006

Narziss, L. Abriss der Bierbrauerei, Wieley-VCH.,Germany,2004

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