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CURSO TÉCNICO CERVEJEIRO GRUPO UNIASSELVI/FAMEBLU

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Page 1: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

CURSO TÉCNICO CERVEJEIRO

GRUPO UNIASSELVI/FAMEBLU

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Leveduras

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O significado da VIDA para a levedura

Sobreviver e Crescer

•Não produzir bebidas

•Não produzir pão

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• Leveduras estão em toda parte! 

• Existem várias centenas de espécies reconhecidas , com muitas cepas dentro de cada classificação de espécies. 

• Basicamente, em qualquer lugar há uma fonte de carboidrato (açúcar), provavelmente você vai encontrar leveduras que são adaptadas para esta determinada fonte.

Leveduras

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Típica Célula de LeveduraTípica Célula de Levedura

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Típica Célula de LeveduraTípica Célula de Levedura

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Características Gerais As células de S. cerevisiae são elípticas

medindo cerca de 6 a 8 µm de comprimento por cerca de 5 µm de diâmetro.

A parede celular da levedura provê forma e estabilidade, funciona como uma barreira de permeabilidade a solutos maiores, protege a membrana celular e tem a função de controle de água.

A parede celular é uma matriz formada por mananas, glucanos, proteínas e quitina.

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A membrana plasmática compõe-se basicamente de lipídeos, proteínas e uma baixa quantidade de carboidratos.

Ela funciona como barreira entre o citoplasma e o exterior da célula. É de grande importância pois regula tudo o que entra e sai da célula.

Características Gerais

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Características Gerais

O envelhecimento da levedura ocorre em função da quantidade de divisões celulares por que a célula passa.

A vida útil é medida pela contagem de cicatrizes de germinação existentes na superfície das células.

A capacidade máxima de divisão de uma célula é chamada de “Limite de Hayflik”. Uma vez atingido esse limite, a célula não consegue mais se multiplicar.

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Características Gerais

Uma célula nova de levedura pode se dividir e produzir de 10 a 33 filhas.

Diversos fatores afetam a multiplicação da levedura, dentre eles o tipo de cepa e a concentração de açúcar no mosto.

G. Stewart e I. Russel, 2005

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• Saccharomyces cerevisiae é uma espécie que tem a capacidade de utilizar uma grande variedade de açúcares como:

• Glicose, frutose, manose, sacarose, galactose, maltose, maltotriose  e rafinose. 

• A capacidade de metabolizar uma grande variedade de açúcares permite a Saccharomyces cerevisiae se adaptar a diversos ambientes.

Leveduras

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• Dekkera / Brettanomyces é um gênero de levedura conhecida por seu importante papel na produção de Lambic e especialidades de ales ácidas, juntamente com o condicionamento secundário.

Ex.: cervejas belgas trapistas.

• A taxonomia do gênero Brettanomyces tem sido debatida desde a sua descoberta e tem sofrido muitas reclassificações ao longo dos anos.

• A taxonomia atual inclui cinco espécies dentro dos gêneros de Dekkera / Brettanomyces. São elas:

– Brettanomyces bruxellensis, 

– Brettanomyces anomalus,

– Brettanomyces custersianus,

– Brettanomyces  naardenensis,

– e Brettanomyces nanus.

Leveduras

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• A Levedura Torulaspora delbruekii é a responsável pela fermentação das cervejas do estilo German Weizen.

Leveduras

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Leveduras

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• De ALTA:  Saccharomyces cerevisiae

• De BAIXA: Saccharomyces pastorianus, formalmente chamada de S. carlsbergensis.

• Décadas atrás, os taxonomistas reclassificaram a  S. carlsbergensis (uvarum) como um membro de S. cerevisiae, observando que a única diferença distinta entre os dois é metabólica. 

• Cepas de S.cerevisae Lager secretam uma enzima chamada melibiase, permitindo hidrolisar a melibiose = dissacarídeo, em mais monossacarídeos fermentáveis. 

Leveduras

Page 17: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

• De BAIXA: Saccharomyces pastorianus, formalmente chamada de S. carlsbergensis.

Foi originalmente descrita em 1883 por Emil Christian Hansen, que estava trabalhando para a cervejaria dinamarquesa Carlsberg.

Leveduras

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Metabolismo Celular

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Metabolismo Celular

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X X

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O ciclo de vida da levedura é ativada a partir da dormência quando é adicionada ao mosto. 

O crescimento do fermento segue quatro fases, que são um tanto arbitrárias, porque todas as fases podem se sobrepor no tempo:

1) fase lag, 2) fase de crescimento, 3) fase de fermentação, e 4) fase de sedimentação.

Ciclo de vida da Levedura

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Fase LAG

A reprodução é a primeira prioridade da levedura - não vai fazer mais nada até que as reservas de alimentos sejam construídas. Esta fase é marcada por uma queda no pH, devido à utilização de fosfato e uma redução em oxigênio.Glicogênio, uma reserva de carboidratos intracelulares, é essencial como fonte de energia para a atividade das células já que os açúcares do mosto não são assimiladas no início da fase lag. Glicogênio armazenado é dividido em glicose, que é utilizado pela célula de levedura para a reprodução - A primeira preocupação da célula. 

Os níveis de glicogênio baixos produzem níveis anormais de dicetonas vicinais (especialmente diacetil)

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Fase do CRESCIMENTOA fase de crescimento, muitas vezes referida como a fase de respiração, segue a fase de latência (LAG) quando as reservas suficientes são construídas dentro da levedura. 

Esta fase é evidente a partir da cobertura de espuma na superfície do mosto, devido ao dióxido de carbono liberado. 

Nesta fase, as células de levedura usam o oxigênio do mosto para oxidar uma variedade de compostos de ácido, resultando em uma queda significativa no pH. 

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Fase de FERMENTAÇÃOA fase de fermentação rapidamente segue a fase de crescimento, quando o suprimento de oxigênio foi esgotado. 

A fermentação é um processo anaeróbio. Na verdade, todo o oxigénio no mosto é "limpo", ou seja, retirado da solução pelas bolhas de dióxido de carbono produzido pela levedura. 

Esta fase é caracterizada pela redução da gravidade do mosto e a produção de dióxido de carbono, o etanol, e os flavors da cerveja. 

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Fase de SEDIMENTAÇÃO

A fase de sedimentação é o processo através do qual a levedura flocula para o fundo do fermentador. 

A levedura começa a passar por um processo que irá preservar a sua vida, quando ela se prepara para a dormência, produzindo uma substância chamada glicogênio. 

Glicogênio é necessário para a manutenção de células durante a dormência e, como mencionado, é uma fonte de energia durante a fase lag.

FLOTAÇÃO

flota a superfície do fermentador.

flotação

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Floculação da Saccharomyces cerevisiae

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Necessidades Nutricionais

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Necessidades NutricionaisPara crescer com sucesso, a levedura exige um fornecimento adequado de nutrientes fermentáveis:

• carboidratos,

• fontes de nitrogênio,

• vitaminas e

• minerais

Estes nutrientes são naturalmente presentes no malte de cevada ou desenvolvidos por enzimas durante o processo de maltagem.

+ ÁGUA E LIPÍDEOS

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COMPOSIÇÃO DO MOSTO

• Carboidratos fermentáveis / Açúcares

• Aminoácidos

• Dextrinas

• Lipídeos

• Vitaminas – fatores de crescimento (biotina, tianina, riboflavina…)

• Íons inorgânicos - essenciais ao metabolismo das leveduras enzimas – catalisadores, ativadores, estabilizadores

+ ÁGUA

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Fonte de Carbono

CARBOIDRATOS

Carboidratos estão disponíveis para o crescimento da levedura no mosto. Polissacarídeos não são usados pela levedura. 

Os açúcares são, em ordem de concentração, maltose, maltotriose, glicose, sacarose, frutose e, que, juntos, constituem 75 a 85% do extrato total. 

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Necessidades Nutricionais

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Carboidratos Fermentáveis/ Açúcares

• Frutose 2%

• Glicose 8%

• Sacarose 6%

• Maltose 45%

• Maltotriose 10%

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Ordem de utilização pela levedura

Glicose

Frutose

Sacarose

Maltose

Maltotriose

Sacarose resulta em Glicose & Frutose extracelularmente, antes de ser metabolizado

Maltose & Maltotriose resultam em Glicose pela ação das enzimas Permease e Maltase.

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Ordem de utilização pela levedura

Frutose2%

Glicose8%

Sacarose

6% Maltose

45% Maltotriose

10%

Fonte: Manual da Levedura e Fermentação High Gravity; Graham G. Stewart e Inge Russel; International Centre for Brewing and Distilling; CornProducts Brasil. 2005

Glicose

Frutose

Sacarose

Maltose

Maltotriose

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Composição de açúcares em diferentes mostos

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Concentração de Açúcares GLICOSE

A glicose (C6H12O6) contém 6 átomos de carbono e um grupo aldeído.

O nome glicose vem do grego e significa “doce”, mais o sufixo –ose, indicativo de açúcar.

Tem função de fornecer energia, participa das vias metabólicas, além de ser precursora de outras importantes moléculas.

Efeito CRABTREE - inibição da respiração devido a alta concentração de glicose no mosto.

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Metabolismo Celular

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Concentração de AçúcaresFermentação lenta por causa da repressão glicolítica. Não permite que a levedura sintetize outras enzimas necessárias para utilizar outros açúcares.

Podemos ter com isso altas conc. de sacarose não fermentada no mosto gosto doce na cerveja pronta

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Necessidades Nutricionais

NITROGÊNIO

Disponível para o crescimento de levedura no mosto como aminoácidos, peptídeos e sais de amônia. A levedura prefere usar sais de amônia, mas estes estão presentes apenas em quantidades muito pequenas.

Aminoácidos e peptídeos são, portanto, os constituintes do mosto mais importantes.

Aminoácidos referidos coletivamente como “amino nitrogênio livre (FAN)," são as principais fontes de nitrogênio no mosto e são um componente essencial da nutrição das leveduras.

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Necessidades Nutricionais

NITROGÊNIO

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Nitrogênio no Mosto (12oP–100% malte)

Nitrogênio Total(4-5% da parte solúvel)

900 – 1200 mg/L(no mosto pronto)

85-90%AA, peptídeos, proteínas

20% Proteína 58% AAPeptídeos de cadeia curta

22% Polipeptídeos

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Utilização do Nitrogênio

• NH3 é utilizado para síntese de proteína

• Estrutura da célula – precursores de alcoóis superiores

• Excreção por choque – a pressão osmótica devido ao HG do mosto, pode causar excreção de nitrogênio da célula de volta para o mosto.

Aminoácidos

Estrutura

da Célula

(esqueleto)

NH3+

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Utilização do Nitrogênio O crescimento da levedura requer consumo

de nitrogênio para síntese de proteínas e outros compostos nitrogenados da célula.

A levedura não consegue utilizar proteínas ou quebrar peptídeos maiores que tripeptídeos.

A assimilação de nitrogênio diminui ou cessa na fermentação a medida que a multiplicação da levedura para.

(NH2)2CONH3

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III -

Utilização do Nitrogênio

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Deficiência de Nitrogênio

A adição de açúcares dilui os componentes que não são carboidratos, o que pode levar a uma deficiência de nitrogênio.

A carência de nitrogênio dispara o catabolismo de aminoácidos dentro da célula.

O catabolismo é um estágio do metabolismo onde substâncias mais complexas são quebradas em substâncias mais simples.

O esqueleto de carbono dos aminoácidos sem o grupamento amina são excretados pelas células sob forma de α-ceto-ácidos e de seus alcoóis superiores correspondentes.

Utilização do Nitrogênio

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Enzimas da

Mostura !!!!!!!

DEBRANCHING=

DESRAMIFICADORAS

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Necessidades Nutricionais

VITAMINAS

Elas são importantes reguladores e co-fatores de diversos processos metabólicos.

As cepas de leveduras possuem perfis de necessidades de vitaminas muito variados.

Dependendo do momento do processo fermentativo – seja na atividade de respiração e crescimento ou na fase de fermentação e produção de álcool e CO2 – ocorre uma variação na necessidade de vitaminas.

Page 50: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Necessidades Nutricionais VITAMINAS

Vitaminas como a biotina, ácido pantotênico, tiamina e inositol são essenciais para as enzimas e crescimento do fermento. 

Biotina é obtida a partir do malte e está envolvido na carboxilação do ácido pirúvico, na síntese de ácidos nucléicos, síntese de proteínas e síntese de ácidos graxos.

Deficiência de Biotina resultará em fermento com altas taxas de mortalidade.

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MINERAIS – ÍONS INORGÂNICOS

Leveduras são incapazes de crescer sem uma fonte de uma série de minerais. Estes incluem o fosfato, potássio, cálcio, magnésio, enxofre e oligoelementos. 

Concentrações adequadas desses elementos permitem um crescimento acelerado, aumentam a produção de biomassa, favorecem a produção de álcool.

Os íons funcionam como centros catalisadores em enzimas e como ativador ou estabilizador da função de enzimas.

Necessidades Nutricionais

Page 52: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Necessidades Nutricionais

FOSFATOS

Fosfato está envolvido na conservação de energia, é necessário para o crescimento rápido da levedura, e faz parte de muitos compostos orgânicos em uma célula de levedura. 

O elemento fósforo é essencial para a incorporação em molécuas estruturais (DNA e RNA) e metabólitos fosforilados (ATP).

Page 53: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

ZINCO O elemento traço mais importante é o zinco, e pelo menos 0,15 - 0,17 mg/L devem estar presentes no mosto. 

O zinco auxilia na síntese de proteínas em células de levedura, seus controles de ácido nucléico, e o metabolismo de carboidratos.

Fermentações são aceleradas pela adição de cloreto de zinco (0,2 - 0,3mg/L) ao mosto.

Concentrações elevadas (entre 1 a 5 mg/L) podem inibir a levedura.

Necessidades Nutricionais

Page 54: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Necessidades Nutricionais

POTÁSSIO

Íons de potássio são necessários para a absorção de fosfato.

O transporte de potássio está associado à transferência de íons de hidrogênio de dentro da célula.

A utilização de potássio requer a presença de glicose ou qualquer outro substrato fermentescível ou respirável.

Page 55: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Necessidades NutricionaisENXOFRE

Utilizado pela levedura para a síntese de aminoácidos como metionina, tripeptídeos e glutationa (ácido glutâmico).

MAGNÉSIO

Exerce efeito protetor sobre as culturas de levedura sujeitas a condições de stress, como temperatura e pressão osmótica, e desempenha função na tolerância ao álcool.

Ele estimula a fermentação durante o metabolismo do mosto concentrado (HG).

Page 56: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Necessidades NutricionaisSÓDIO

Em condições normais de crescimento, as células de levedura não acumulam íons de sódio. A levedura excreta sódio de forma contínua a fim de manter níveis de concentração citoplasmática desse cátion muito baixa.

MANGANÊS

É essencial ao crescimento e metabolismo da levedura e em traços funciona como regulador intracelular de enzimas fundamentais.

Page 57: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Necessidades NutricionaisCÁLCIO

Estimula o crescimento da levedura mas não é o seu pré-requisito. Faz parte da estrutura da membrana e de sua função. Também exerce função importante na floculação da levedura.

COBRE e FERRO

São nutrientes essenciais e funcionam como co-fatores de diversas enzimas, inclusive da cadeia respiratória. O cobre em concentrações baixas, é um micro-nutriente essencial, mas é tóxico em altas concentrações. O ferro é normalmente abundante no mosto cervejeiro.

Page 58: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Adição de íons inorgânicos

0

10

20

30

40

50

60

Con

cent

ratio

n (m

g/L)

Ethanol Isoamyl acetate (x10) Amyl-alcohols

20P (30%VHM)

20P (30%VHM)+5ppm Mg

20P (30%VHM)+5ppm Ca

20P (30%VHM)+5ppm Zn

20P (30%VHM)+5ppm Fe

Page 59: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Já falamos sobre:Leveduras

MetabolismoNutrientes

Page 60: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Qual a levedura?

Escolha de acordo com o estilo de cerveja desejado.

Page 61: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

A seleção de uma cepa de levedura de cerveja com as características necessárias é vital, tanto para a qualidade da cerveja final como economicamente. Os critérios para seleção das cepas de levedura irão variar de acordo com os requisitos dos equipamentos de fabricação de cerveja e do estilo de cerveja, mas eles provavelmente incluem o seguinte:1) Fermentação rápida2) Tolerância ao estresse 3) Floculação4) Taxa de atenuação na temperatura desejada5) Sabor/Aroma da cerveja6) Boas características de armazenamento das leveduras7) Estabilidade contra a mutação8) Estabilidade contra a degeneração

Seleção das Cepas

Page 62: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

1) Fermentação rápidaA fermentação rápida sem crescimento excessivo do fermento é importante, pois o objetivo é produzir uma cerveja com o conteúdo de etanol máximo atingível, consistente com o equilíbrio global do sabor/aroma do produto.

2) Tolerância ao estresseA cepa de levedura deve ser tolerante ao álcool, choque osmótico e temperatura. Outro ponto de estresse para levedura pode ser a coleta, separação (centrifugação / prensagem) e transferência (bombeamento) em toda a planta.

Seleção das Cepas

Page 63: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

3) FloculaçãoAs características de floculação da levedura são de grande importância. O termo "floculação" refere-se a tendência para formar aglomerados de flocos de levedura. Os flocos (células de levedura) descem para o fundo, no caso de leveduras de baixa fermentação, ou subir com as bolhas de dióxido de carbono para a superfície, no caso de alta fermentação. As características de floculação devem ser acompanhadas com o tipo de tanque de fermentação utilizado, uma cepa com forte flotação será ideal para um fermentador aberto, mas inadequada para um fermentador cilindro-cônico.

Seleção das Cepas

Page 64: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

4) Taxa de atenuaçãoAtenuação refere-se a porcentagem de açúcares convertidos em álcool e dióxido de carbono, medida pela gravidade específica. A maioria das leveduras fermentam a glicose, sacarose, maltose e frutose. Para alcançar uma conversão eficiente de açúcares em etanol , necessita-se de um fermento para ser capaz de completamente utilizar a maltose e maltotriose.Leveduras de cerveja variam significativamente na taxa e extensão em que eles usam esses açúcares.

Seleção das Cepas

Page 65: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

5) Sabor/Aroma da cerveja

A seleção da cepa de levedura em si é talvez um dos mais importantes contribuintes para o sabor/aroma da cerveja. Cepas diferentes variam muito os subprodutos que produzem: ésteres, álcoois superiores, ácidos graxos, sulfeto de hidrogênio (H2S) e sulfeto de dimetila (DMS). A cepa de levedura também deve ser capaz de produzir sabor/aroma reprodutível.

Seleção das Cepas

Page 66: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

6) Características de armazenamento

As características de armazenamento de uma levedura são muito importantes para manter a viabilidade durante o armazenamento entre fermentações ,e atenuação rápida quando reutilizada (repitched).

Seleção das Cepas

Page 67: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

7) Mutação da leveduraMutações de levedura são uma ocorrência comum em fábricas de cerveja, mas sua presença é de difícil detecção.Normalmente, o mutante apresenta nenhum efeito adverso, uma vez que não pode competir com o fermento normal e geralmente desaparece rapidamente. Em alguns casos, porém, a levedura mutante vai superar a levedura de cerveja normal e pode se manifestar de muitas maneiras diferentes. Por exemplo, uma mutação poderia afetar a fermentação de maltotriose, ou pode haver uma variação contínua na taxa de fermentação.

Seleção das Cepas

Page 68: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

8) Degeneração da leveduraA degeneração da levedura refere-se à deterioração gradual no desempenho da levedura. A degeneração da levedura tem um efeito nocivo sobre o curso de fermentação de cerveja.Caracteriza-se por alguns dos seguintes sintomas:• fermentações lentas, • prematuro término da fermentação (resultando em

altos níveis residuais fermentáveis na cerveja), • e espuma pobreAlguns cervejeiros conseguem notar que o sabor da cerveja se torna cada vez mais "seco" , ou “rançoso”, como resultado da degeneração de levedura.

Seleção das Cepas

Page 69: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

(F)=(C)85=29,475 = 23,967=19,466=18,958=14,4

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Page 72: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Como Propagar?

Page 73: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

O objetivo de propagação é de produzir grandes quantidades de levedura com características conhecidas para o papel principal de fermentação, num curto período de tempo possível. 

A maioria dos cervejeiros usam um sistema de lote simples de propagação, começando com alguns mL de cultura, ampliando até que haja levedura suficiente para utilização industrial.

Ampliação = Scale-up = introdução ativa de células para um novo suprimento de nutrientes, a fim de produzir uma cultura de levedura em ótimo estado fisiológico.

Propagação de Levedura

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O processo começa inicialmente no laboratório quando as culturas são tomadas a partir da cultura master "de trabalho" e crescido em uma progressão de fermentações de tamanho crescente até que o fermento é produzido o suficiente para transferir para a planta de propagação. 

O número de etapas de transferência no laboratório varia de acordo com o peso final de fermento necessário para a planta de propagação. 

Quanto > o no. de transferências > o risco de contaminação.

Cultura capela de fluxo laminar

Fase de Laboratório

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Page 77: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Depois de se efetuar rigorosamente a limpeza do tanque de propagação, este é então preenchido com mosto quente , depois resfriado e aerado com ar estéril. 

De preferência o mosto deve ser da mesma qualidade que o usado na fermentação. Durante a propagação, a temperatura é mantida em um nível definido e a levedura de propagação é intermitentemente aerada. 

Quando a levedura atingiu a concentração de células necessária, é lançada em um fermentador intermediário ou diretamente a um fermentador de produção. 

Como no laboratório, o fermento é cultivado em uma progressão de fermentações até que haja o suficiente para produção industrial.

Fase de Propagação em Planta

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Típico Tanque Propagador

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Page 83: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura
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Page 85: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Como manter a cultura pura?

Page 86: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Garantia da Qualidade MicrobiológicaTodas as cervejarias precisam de garantia de qualidade para manter a confiança na cerveja que produzem. Ela é necessária para uma variedade de funções : verificar a qualidade das matérias-primas, através de monitoramento da produção de cerveja e operações de embalagem, para verificar a qualidade do produto final.

Abordagem para análise microbiológica:

as técnicas convencionais que envolvem inoculação de um meio sólido ou líquido com uma amostra de cerveja, ou mosto, e após a incubação, examinando a presença ou ausência de crescimento. 

Page 87: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Uma vez que a cepa de levedura foi selecionada, aceita, e totalmente comprovada para uso na fabricação de cerveja, é essencial que uma cultura pura seja mantida no banco de leveduras do laboratório.Algumas cervejarias pequenas não mantêm uma cultura pura reservada, mas sim compra inóculos frescos para cada ciclo de propagação in-house ou mantém culturas em estoque em instituições independentes de terceiros. Os métodos mais comuns podem ser usados para manter a pureza e as características das cepas de levedura, através de: cultivo, dessecação, liofilização, e congelamento em nitrogênio líquido.

Manutenção da Cultura Pura

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CULTIVO• Cultivar em Agar

Um método popular de cultura envolve a manutenção de culturas em um meio adequado para o crescimento do fermento.

Culturas de leveduras são mantidos melhor em meio agar, em garrafas com tampa de rosca .• Cultivar em Agar com uma sobreposição de óleo

Alternativamente, se os cultivares são sobrepostos com óleo mineral estéril, a vida de prateleira aumenta para pelo menos dois anos. Após a inoculação e incubação por 3 dias a 25° C, a cultura é revestida com uma camada de óleo mineral estéril.

Manutenção da Cultura Pura

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DESSECAÇÃOEste método usa sílica gel purificada como um dessecante, ou quadrados de papel de filtro Whatman n º 4. É mais adequado para cepas utilizadas na pesquisa, e não para linhagens industriais. A vida útil pode ser de até 3-6 anos.

Manutenção da Cultura Pura

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LIOFILIZAÇÃOA liofilização é uma outra técnica popular entre osl aboratórios de pesquisa e bancos de cultura. As culturas são rapidamente congeladas seguido por secagem sob vácuo.

CONGELAMENTO EM NITROGÊNIO LÍQUIDOCom este método as culturas puras são mantidas em frascos , que são submersos em nitrogênio líquido (-196 ° C), mantendo assim a viabilidade e integridade genética por dezenas de anos.

Manutenção da Cultura Pura

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A contaminação microbiológica pode se originar de uma variedade de fontes no processo de fabricação de cerveja: matérias-primas, ar, água cervejeira, aditivos, e leveduras.Resíduos remanescentes nos tanques da cervejaria, tubulações, válvulas,trocadores de calor, equipamentos e embalagens, também, representam uma fonte potencial de recontaminação. Alguns dos efeitos da contaminação são: alteração do aroma/sabor da cerveja, problemas de turbidez, taxas de atenuação alteradas, etc.

Contaminação Microbiológica

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Acontece freqüentemente que as leveduras de cultivo da cerveja carreguem em níveis persistentes, mas baixos alguns contaminantes, como por exemplo as bactérias acéticas.Estes organismos são geralmente considerados inofensivos, porque nunca o seu número chega a um ponto onde elas sejam susceptíveis a terem efeitos adversos sobre a cerveja. Por outro lado:L. pastorianus, Obesumbacterium proteus,Z. anaerobia e S. carlsbergensis São consideradas nocivas até em níveis baixos.

Contaminação Microbiológica

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Um grande número de microorganismos têm sido relatados como sendo responsáveis pela deterioração da cerveja, entre os quais:

1. bactérias,

2. leveduras selvagens e

3. mofo

Contaminação Microbiológica

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Bactérias

Bactérias Gram-PositivasLactobacillus spp.Pediococcus spp.Bactérias Gram-NegativasBactérias do ácido acéticoZymomonas spp.Pectinatus spp.Enterobacteriaceae spp.

Contaminação Microbiológica Leveduras Selvagens

Saccharomyces spp.Não-Saccharomyces spp.Brettanomyces spp.Torulopsis, Pichia e Candida spp.

Mofo

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A cerveja é um ambiente pobre e bastante hostil para a maioria dos microorganismos. Sua concentração de etanol e pH baixo é menor do que a maioria das bactérias pode tolerar para o crescimento. 

Além disso, a alta concentração de dióxido de carbono e o oxigênio extremamente, fazem da cerveja um meio anaeróbico. 

A cerveja também contém compostos do amargor do lúpulo, que são tóxicos. 

Somente algumas bactérias são capazes de crescer sob tais condições inóspitas e são capazes de estragar a cerveja. 

Bactérias

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Bactérias são agentes danificadores comuns da cerveja.

São usualmente divididas nas categorias gram-positivas e gram-negativas.

As bactérias gram-positivas são as que trazem os maiores problemas para a cerveja.

Bactérias

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São as bactérias lácticas pertencentes aos gêneros Lactobacillus e Pediococcus, sendo que pelo menos 10 espécies de lactobacilos podem causar danos à cerveja.

Os lactobacilos cervejeiros são heterofermentativos e homofermentativos e produzem ácido láctico e acético, dióxido de carbono, etanol e glicerol como produtos finais, com algumas espécies produzindo também diacetil.

Bactérias

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Os pediococos são homofermentativos e possuem seis espécies identificadas, mas a espécie predominante encontrada na cerveja é Pediococcus damnosus, sendo sua infecção caracterizada pela formação de ácido láctico e diacetil.

Bactérias

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Estas bactérias incluem ambas as espécies Gram-positivos e Gram-negativos.

Bactérias Gram-positivas

São geralmente consideradas como as contaminantes mais ameaçadoras na cervejaria por causa de seu rápido crescimento e tolerância a altas temperaturas e condições de pH baixo. 

As mais perigosas são dos gêneros Lactobacillus e Pediococcus. 

Bactérias

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Bactérias Gram-negativas

Importantes contaminantes são as bactérias do ácido acético, Zymomonasspp., Pectinatus spp. E Enterobacteriaceae. 

Vários membros deste grupo não apenas influem no processo de fermentação, como produzem sub-produtos.

Bactérias

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Levedura selvagem é toda levedura que não seja a de cultivo. 

Podem estar presentes em todas as fases do processo, até mesmo junto com a levedura de cultivo.

 Leveduras selvagens podem produzir sabores/aromas indesejáveis, e são particularmente conhecidas pela produção de notas fenólicas ou medicinais. 

Elas também podem alterar o Grau de Fermentação Final.

Na presença de ar, algumas leveduras selvagens podem crescer rapidamente e formar uma película na superfície da cerveja, que pode causar turvação.

Levedura Selvagem

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Assim :

S. diastaticus ataca a cerveja envasada, mas não pasteurizada - produzindo turbidez, super atenuação e sabor desagradável.

Uma fermentação contaminada com S. cerevisiae var. ellipsoideus resulta em cerveja com sabor fenólico.

Cepas com deficiência respiratória de S. cerevisiae podem se desenvolver ao lado da cultura industrial e produzir, na cerveja, odor e sabor anormais, dentre eles o diacetil.

Levedura Selvagem

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em fermentações contínuas, têm-se observado a presença de leveduras assassinas (“Killer”).

Essas produzem uma proteína letal para as leveduras (sensíveis) de cultivo. A manutenção do pH baixo, indefinidamente, durante a fermentação contínua, propicia o desenvolvimento da selvagem, que pode eliminar completamente a levedura de cultivo e produzir sabor desagradável, descrito como herbal-fenólico.

Levedura Selvagem

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As leveduras selvagens podem ser detectadas por exame microscópico, por provas de resistência térmica, esporulação, fermentação de açúcar, sorológicas etc..

No mais, a eliminação da levedura selvagem ou a manutenção da sua concentração em níveis mínimos na cervejaria, pode ser conseguida utilizando inóculo asséptico, o que é possível quando se faz propagação de cultura de laboratório. novo inóculo

Levedura Selvagem

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• Os fungos são plantas não-clorofiladas.

• Gêneros que ocorrem comumente são: Mucor, Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Geotrichum, e Rhizopus. 

• A maioria dos fungos são capazes de crescer bem em temperaturas ordinárias, sendo a faixa ótima de 25-30 ° C, embora algumas espécies possam crescer a 35 ° C, ou temperaturas ainda mais elevadas, e outros com temperaturas muito mais baixas. 

• Os fungos são normalmente organismos aeróbios e podem se desenvolver em ampla faixa de pH, embora a maioria das espécies prefiram pH ácido.

Fungos: Mofo e Bolor

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E possível lavar a levedura?

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Lavagem da Levedura

Leveduras coletados de fermentações na fábrica nunca são absolutamente livres de infecção microbiológica. Apesar de todo o cuidado e precauções sanitárias que são tomadas, algumas bactérias e leveduras selvagens poderão contaminar o fermento. 

A levedura coletada pode conter células de levedura saudável e células de levedura morta e resíduos orgânicos, e pode conter de 5 a 15% de sólidos secos. 

Para minimizar a infecção microbiológica, a levedura cervejeira pode ser lavada, usando-se os seguintes procedimentos:

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Água destilada ou estéril

Neste método, a suspensão de levedura e água fria destilada ou estéril são misturadas em um tanque de decantação. A levedura sadia fica em suspensão e a água leva consigo as células mortas, Trub, grãos e partículas de lúpulo.

Lavagem da Levedura

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Ácido

Lavar a levedura com ácidos, por exemplo, tartárico, cítrico, metabissulfito de sódio, ácido sulfúrico, ou ácido fosfórico - normalmente é o mais usado.

Lavagem ácida reduz o pH da suspensão de levedura para o ponto em que as bactérias e células de levedura fracas são eliminadas, mas que não prejudica as células de levedura saudáveis.

Lavagem da Levedura

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Ácido com persulfato de amônia

Alguns cervejeiros usam uma combinação de ácido + persulfato, ao invés de apenas ácido, afirmando que é um tratamento mais eficaz do que o tratamento com ácido sozinho. 

Recomendase na literatura a adição de um agente oxidante forte como persulfato de amônio(0,75% p/v) com ácido fosfórico.

Lavagem da Levedura

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Dióxido de Cloro

Uma alternativa para água destilada ou lavagem ácida, é relativamente novo para a indústria cervejeira e está ganhando aceitação como um método para a lavagem do fermento. 

Ele mata os micróbios através 

da reação química com enxofre de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas que são usadas para formar as membranas das células.

Lavagem da Levedura

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O exame microscópico da cultura de levedura pode ser útil na avaliação da saúde geral da população. 

Células de levedura anormais de aparência ou de forma irregular são sinais de estresse celular, possivelmente indicando possíveis problemas com a composição do mosto, aeração, ou condições de fermentação. 

O exame microscópico também é útil na deteção de partículas estranhas, tais como terra de diatomáceas, Trub, partículas de grãos, etc, que podem interferir com o desempenho adequado da levedura.

Exame Microscópico

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Processode

Fermentação

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A sequência de reações, catalisadas por enzimas, que convertem glicose em ácido pirúvico de forma oxidativa dentro da levedura, é chamada de GLICÓLISE, e é realizada pela via glicolítica = EMP (Embden-Meyerhof-Parnas)

A via EMP funciona na presença e na ausência de oxigênio para convertes glicose em ácido pirúvico e energia.

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Respiração x Fermentação

C6H12O6 CO2 + H2O + 36 ATP

2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

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Condições Ótimas para as Leveduras

• Temperaturas mais quentes do que frias

• Baixo pH do mosto: < 5.3 pH

• Mudanças não bruscas de temperatura durante a fermentação.

• Maltes claros com alto conteúdo de valina

• Adequada concentração de oxigênio dissolvido no mosto

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A habilidade das leveduras de metabolizar de forma eficiente os constituintes do mosto em etanol, CO2 e outros produtos de fermentação, a fim de produzir uma cerveja com qualidade, é influenciada e controlada por diversos fatores:

1. Características Genéticas – a escolha correta da cepa de levedura.

Fatores que influenciam a Fermentação

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2. Fisiologia Celular – tolerância ao stress pelas células (pressão osmótica e álcool), a viabilidade das células, e a concentração de células do inóculo.

3. Disponibilidade Nutricional – a concentração e a natureza do nitrogênio assimilável, a variedade e a concentração de açúcares no mosto, e a disponibilidade de íons metálicos.

4. Condições Físicas – Temperatura, pH, oxigênio dissolvido, e a densidade do mosto.

Fatores que influenciam a Fermentação

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Fermentação

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Fermentação

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Produtos da Fermentação

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Principais Fatores na formação de produtos de fermentação

• Cepa de Levedura

• Condições da Levedura

• Composição do Mosto

• Temperatura

• Taxa de Aeração

• Quantidade de inóculo

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O sabor e o aroma da cerveja são muito complexos, sendo derivado de uma vasta gama de componentes que surgem a partir de um número de fontes. 

Não só malte, lúpulo e água têm um impacto sobre o aroma e sabor, as operações unitárias principais como, mostura, fermentação, maturação e acondicionamento também.

Produtos da Fermentação

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Os mais notáveis destes subprodutos são: CO2 e etanol, é claro, mas, além disso, um grande número de compostos químicos, tais como:• ésteres, • álcoois superiores e • ácidos orgânicos Estes compostos contribuem para o sabor, o aroma, e outras características sensoriais da cerveja.

Produtos da Fermentação

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2X Energia

Metabólitos AromáticosGlicose

Piruvato

Acetaldeído

Etanol

Acetil CoA

Ácidos OrgânicosÁcidos Graxos

Ésteres

Biossíntese dos Precursores

Cetonas

Álcool Fusel

O2

28X Energia

Ferm. A

naer.

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• Álcool

• CO2

• Aldeídos Acetaldeído

• Alcoóis Superiores

• Ésteres

• Cetonas

Produtos da Fermentação

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Álcool

• Produto de maior excreção

–Fermentação Anaeróbica

–Mecanismo de Desintoxicação de piruvato e acetaldeído formados

• Pequeno impacto no flavor geral

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Formação dos produtos secundários de fermentação (PSF) ao longo do tempo

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ÉsteresOs ésteres são compostos de aroma considerados os mais importantes na cerveja. Eles formam a maior família de compostos de aroma, em geral, dão um caráter "frutado“ à cerveja. Ésteres são mais desejáveis em alguns estilos de cerveja, como as do grupo de Ales.

Produtos da Fermentação

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Ésteres

• Flavors

– Frutado, banana, solvente, maçã

• Formação

– Álcool fusel combinado com a Acetyl CoA – ácido graxo

• Condições que favorecem a formação:

– Queda do Oxigênio

– Aumento da Temperatura

– Precursores do álcool fusel

– Aumento da conc. do mosto

– Aumento do TRUB

• Exemplos:

– Acetato de isomalia Banana

– Acetato de etila Leve frutado, solvente

– Acetato de fenil-etila Rosas, mel, maçã

– Caprilato de etila lembra maçã

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Diacetil e 2,3-PentanedionaSão classificados como cetonas, dicetonas. Muitas vezes, essas duas cetonas são agrupados e chamadas de Dicetonas Vicinais (VDK), que é o aroma principal na diferenciação de cerveja pronta e cerveja “verde”. Dos dois compostos, o diacetil é o mais significativo porque é produzido em quantidades maiores e tem um impacto maior do que 2,3 pentanediona. O flavor "amanteigado" ou "caramelo“ indica geralmente a presença de diacetil, enquanto 2,3 pentanediona tem mais uma conotação de "mel“.

Produtos da Fermentação

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Cetonas/ VDK(vicinal di-ketone)• Flavors

– amanteigado, frutado, mofo, mel, borracha

• Formação

– Oxidação de intermediários da formação de aa (Valina, Isoleucina).

– Pode ser reduzido na fermentação

• Condições que favorecem a formação:

– Aumento de O2 pós fermentação

– Redução da quant. de inóculo

– Aumento da Temperatura durante a fermentação

– Levedura com deficiência de aproveitamento de aa

– Deficiência de aa no mosto

• Exemplos

– Diacetil Manteiga

– 2,3 pentadiona Mel

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• Produto secundário da biossíntese da Valina• Típico em algumas cervejas Tchecas e algumas Ales

• Formação a partir de ácidos aceto -hidroxilados• A presença destes ácidos significa uma falha na regulação da síntese a AA pela levedura

Cetonas/ VDK(vicinal di-ketone)

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• THR de ident. do Diacetil = 0,1 mg/L

• THR de ident. da Pentanodiona = 1 mg/L

Cetonas/ VDK(vicinal di-ketone)

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Medição do Diacetil

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Acetaldeído São produzidos por oxidação de álcoois e várias substâncias gordurosas. Os níveis de acetaldeído dão um pico durante o início e meados da fermentação primária ou imediatamente após “kraeusening”, em seguida, ocorre diminuição da sua concentração.

.

Produtos da Fermentação

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Acetaldeído

• Flavor

– Flavor de cerveja “verde”, grama, maçã verde

• Formado como produto intermediário da

fermentação

• Condições que favorecem a formação:

– Aumento da Temperatura– Alta quantidade de inóculo– Pressão durante a fermentação

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Compostos de Enxofre Voláteis (Orgânicos e inorgânicos)Os compostos orgânicos surgem pela presença na cerveja de aminoácidos e vitaminas. Eles também são formados a partir de constituintes do mosto inorgânicos como o sulfeto de hidrogênio, sulfeto de dimetilo, dióxido de enxofre e tióis.Quando presentes em pequenas concentrações, compostos de enxofre podem ser aceitáveis ou mesmo desejáveis (ex.: cervejas Burton), mas em excesso, dão origem a desagradáveis flavors: ovo podre

Produtos da Fermentação

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Sulfeto de Dimetila (DMS)Outro composto importante é o DMS, que é um componente desejável em cervejas Lager, mas não em Ales. O Sulfeto de Dimetila em Lagers levará a uma nota malty / sulfurosa. O THR é de 50 - 60 mg/L. Se as concentrações são muito altas, tem um gosto relativamente desagradável e aroma de milho doce cozido.

Produtos da Fermentação

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Álcool Fusel = Álcool superiorEles contribuem diretamente para o aroma/sabor da cerveja, mas também são importantes devido ao seu envolvimento na formação dos ésteres. Possuem sabores fortes, aroma de “solvente”. Eles são conhecidos por terem um efeito de aquecimento no palato.Cerca de 80% destes álcoois são formados durante a fermentação primária.  Certas cepas de levedura são capazes de produzir até três vezes mais álcoois fusel do que outras.Cepas Ale geralmente produzem mais álcoois fusel do que cepas Lager.

Produtos da Fermentação

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Alcoóis Superiores / Fusel• Flavors

– Álcool com caráter de solvente, possível rosas, banana, químico, medicinal, áspero

• Formação

– Esqueletos de carbono de aminoácidos reduzidos aos alcoóis correspondentes

• Condições que favorecem a formação:

– Aumento de Oxigênio

– Menor quantidade de inóculo

– Aumento de Temperatura

– Aumento da Concentração do mosto

– Deficiência de Aminoácido

• Exemplos:

– Álcool isoamílicobanana, solvente

– Isobutanolálcool, áspero

– n-Propanolálcool, áspero

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Ácidos orgânicos

Os ácidos orgânicos mais importantes encontrados na cerveja são acético, cítrico, lático, málico, succínico e pirúvico. Eles conferem o "azedo" ou “ácido" para as cervejas. Alguns destes ácidos orgânicos são derivados do malte e estão presentes em níveis baixos no mosto, com suas concentrações crescentes durante a fermentação.

Produtos da Fermentação

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Ácidos graxos

Os ácidos graxos são constituintes menores do mosto e aumentam sua concentração durante a fermentação e maturação. Eles dão origem aos flavors de “bode", "sabão", ou sabores gordurosos, que podem causar uma diminuição na estabilidade da espuma da cerveja. 

Produtos da Fermentação

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Compostos de nitrogênio

A Levedura também excreta alguns compostos nitrogenados durante a fermentação e maturação como aminoácidos e peptídeos menores, que contribuem para o arredondamento do sabor e um aumento na plenitude do paladar.

Produtos da Fermentação

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Maturação

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Maturação

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Maturação

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Alteração Sensorial durante o Envelhecimento

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Alteração Sensorial durante o envelhecimento

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Alteração Sensorial durante o envelhecimento

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Oxigênio

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EFEITO PASTEURUma vez já fermentando o mosto, a introdução do O2 fará com que a levedura escolha a via metabólica da “respiração”

SATURAÇÃO DE OXIGÊNIO1 mg/L de O2 dissolvido para cada oP do mosto

Não Podemos Esquecer

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Aeração - Oxigênio DissolvidoExperimento

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1

2 ppm

9 ppm

15 ppm21 ppm

26 ppm

• 5 recipientes de fermentação com crescente conc. de OD• Densidade medida a cada 12 h• Resultados

Aumento do OD = Aumento no no. de células de levedura

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Duplicações x OD

OD ppm Duplicações

2ppm 1.2

9ppm 1.5

15ppm 1.62

21 ppm 1.66

26 ppm 1.70

Aeração - Oxigênio DissolvidoExperimento

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Taxa de Inoculação

Page 194: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Taxa de inoculação influencia o crescimento celular

– Baixa taxa Alto crescimento

– Alta taxa Baixo crescimento

Regra Geral 1x106 céls/mL/ oP

Taxa de Inoculação

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Taxa de inoc. Duplicações

3x106 cells/ml 2.22

6x106 cells/ml 1.81

12x106 cells/ml 1.56

24x106 cells/ml 1.02

50x106 cells/ml 0.63

Crescimento Celular x

Taxa de Inoculação

Page 196: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

•Mantenha gelado•Mantenha limpo•Mantenha simples

Fermentação

Cerveja Caseira

Page 197: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Aeração

Page 198: Aula   módulo lll - ferm mat-levedura

Método OD ppm Tempo

Sacudir 8 ppm 40 seg

Bomba de

aquário 8 ppm 5 min

Oxigênio

puro (p) 26ppm 60 seg

Aeração

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Tanques do

Processo de

Fermentação

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Para que o processos de fermentação, maturação e pressurização ocorram conforme desejado, devemos optar por equipamentos e sistemas que asseguram a qualidade intrínseca do produto. Atualmente, pela crescente necessidade em obtermos o máximo em qualidade e volume a um preço baixo, as opções limitam-se quase que exclusivamente a tanques do tipo outdoor, qualquer que seja sua forma, capacidade ou sistema de refrigeração.

TANQUES

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EvoluçãoFermentadores• Aberto• Fechado• TQs cilíndricos horizontais

• TQs cilínd. verticais• TQs cilíndro-cônicos• Unitanques

Materiais• Madeira• Ferro isolado• Alumínio• Alvenaria – concreto/cimentado isolado

• Aço inoxidável

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TQ aberto x TQ fechado

• Aberto

1. Observação do processo

2. Possibilidade de abrir porta superior

3. Mais fácil controle de temperatura

• Fechado

1. Perigo de contaminação

2. Reaproveitamento/ganho de CO2

3. Automação

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Tanques de Fermentação Aberta

Algumas cervejarias ainda utilizam tanques de fermentação aberta. Eles podem ser construídos em madeira revestida com resina atóxica, aço carbono revestido ou ainda em aço inox, com resfriamento por meio de camisa externa. O controle de temperatura é feito por termômetro flutuante.

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TQ horizontal x vertical

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Tanques Cilíndro-Cônicos

Os tanques cilíndro-cônicos verticais possuem capacidades que variam de 500 a 13.000 hL, sua altura é de até 22 metros, com diâmetros de 2 a 8 metros. O espaço vazio, para baixa fermentação, a temperaturas normais, varia de 8 a 25%. O cone possui um ângulo de 60 a 75 graus.

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Tanques Cilíndro-Cônicos

A colheita de fermento é relativamente simples, e é possível separar também o Trub.Os tanques podem ser instalados em ambientes refrigerados (neste caso não possuem isolamento térmico), ou ao ar livre, com sistemas individuais de refrigeração (à base de etanol ou amônia). Como isolamento térmico, normalmente utiliza-se espuma de poliuretano, em uma camada de 100 mm a 120 mm de espessura. Os tanques podem ser construídos para uma pressão de 2,0 kgf/cm2 (normalmente 0,3 a 0,4 kgf/cm2). 

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Tanques Cilíndro-Cônicos

A limpeza automática é assegurada por “sprayballs” ou sistemas giratórios. É necessária a existência de válvulas de segurança (alívio de sobre-pressão e vácuo). O material utilizado na construção destes tanques é o aço inoxidável (normalmente AISI 304) ou, como em alguns casos, aço carbono revestido internamente com resina sintética atóxica (do tipo “Lithcote” ou “Munkadur”).

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Tanques Out Door

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Tanques In Door

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Tanques Asahi

São tanques verticais dotados de fundo plano, com um caimento de 10%. São construídos em aço inoxidável, com espessura de chapa variando de 4 mm a 6 mm, altura de 8 metros a 10 metros e diâmetros de 4 metros a 8 metros. O volume varia de 1.000 a 4.000 hl, podendo atingir inclusive 12.000 hl de capacidade.

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Tanques Asahi

Os tanques são isolados termicamente, possuindo sistemas de refrigeração individuais. Os custos de instalação são inferiores aos de uma adega convencional, já que não são necessárias bases especiais e tampouco há necessidade de obras civis de grande porte.

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• Asahi

1. Construído para processo em TQ individual

2. Fundo inclinado para coleta de levedura

3. Zonas de resfriamento no fundo e nas laterais

4. Necessita de manobra da cerveja para maturação

5. Mangueiras flexíveis para trasfega

• Uni

1. Construído para processo em TQ individual

2. Baixo investimento na construção

3. Carbonatação pelo fundo

TQ Asahi x Uni

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Tanques Esfero-Cônicos

1. Geometria ótima para o máximo de volume

2. Menor superfície3. Boa manutenção da

pressão4. Fabricação

complicada

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Tanques Esfero-Cônicos

Também construídos em aço inoxidável (espessura da chapa: 8 mm); sua parte superior é esférica e a inferior dotada de um cone com ângulo de 60 graus. O corpo esférico e o cone são dotados de camisa de refrigeração. O isolamento constitui-se em uma camada de 220 mm de espessura de lã de vidro. Através da relação vantajosa entre superfície e volume, as pressões de trabalho podem chegar a 3 kgf/cm2 . Em uma altura de 12 metros e um diâmetro de 10 metros, atinge-se um volume de 5.000 hl.

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Tanques Cilíndricos HorizontaisSão normalmente de aço inoxidável, às vezes de alumínio ou aço carbono revestido com resina. Os diâmetros variam de 2 a 4 metros e o comprimento pode atingir 15 metros, o que resulta de volumes de até 2.000 hl. Sua instalação atrás de uma parede é vantajosa sob o aspecto de refrigeração, manutenção e limpeza.Um visor possibilita a visualização da superfície da cerveja em fermentação. Termômetro e torneira de prova são essenciais para o controle do processo. Uma limpeza automática (CIP) facilita a operação. Os tanques devem ser dotados de válvulas de sobre-pressão e vácuo, de modo a assegurar as operações de enchimento e esvaziamento. A colheita do fermento pode ser problemática em tanques grandes: deverá ser diluído com água para facilitar o bombeamento. Possuem sistema de refrigeração individual, através de camisas, onde circula a solução refrigerante.

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Tanques Cilíndricos Horizontais

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Outros equipamentos, além dos tanques de fermentação, fazem parte do sistema de fermentação:- bombas centrífugas e sanitárias, para o enchimento, esvaziamento e limpeza dos tanques;- bombas helicoidais ou de lóbulos (sanitárias), para o bombeamento do fermento;- tubulações fixas de aço inoxidável, com painéis dotados de curvas de ligação;- mangueiras de borracha concebidas especialmente para o tráfego de cerveja;- equipamento para dosagem automática de fermento;- medidores de vazão ou hidrômetros para controle dos volumes dos tanques.

Sistema de Fermentação

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Os controles ou sistemas de controle sobre o processo de fermentação estão relacionados basicamente com:- temperatura de fermentação;- redução de extrato.Um controle de temperatura automático, assim como o de redução de extrato, via analisador em linha, propicia uma maior homogeneidade da cerveja.Entende-se que as opções são muitas, ao tratarmos de assuntos relacionados ao processo de fermentação e aos equipamentos necessários para assegurar a qualidade do produto final. No entanto, faz-se necessário observar que as estabilidades físico-química, microbiológica e organoléptica devem ser mantidas dentro de padrões pré-determinados.

Sistema de Fermentação

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• 1. Materiais, tipos de TQs, Processo

• 2. Técnicas de Medição e Análise

Instalações e Processos

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Conexões com Mangueiras

1. Conexões simples2. Grande flexibilidade3. Diferentes materiais de fabricação

das mangueiras4. Montagem feita com compressão e

braçadeiras5. Fácil de cometer falhas nas

comexões6. Difícil de trabalhar isento de O27. Problemas de higiene: CIP no

interior mas manual no exterior das mangueiras; produtos de limpeza aderem a superfície das mangueiras

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Tubulação fixa

1.Painel com arco giratório: possibilidade de conexão de diversas tubulações (CIP, coleta de fermento, CO2)

2.Monitoramento através de válvulas pneumáticas automação

3.Visualmente limpo

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Tubulação fixa com válvulas

1.Dosagem do fluxo é precisa

2.Monitoramento através de válvulas pneumáticas automação

3.Visualmente limpo

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Medição da viabilidade da Levedura

1. Método com azul de metileno e por exemplo com câmara de Neubauer, ou Thoma

2. Método fácil e barato, porém deve observar no mínimo 200 células

3. Requer experiência

4. Amostra homogênea e representativa

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Medição online: turvação dosagem de levedura

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Medição online: capacitância dosagem de levedura

1. Campo elétrico gerado por 4 eletrodos

2. Acontece a polarização da membrana celular = capacitância

3. A medida da capacitância é proporcional à conc. de células

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Medição do Extrato

1. Medição da conc. de açúcar através de: densímetro, refratômetro à laser e ultrassom

A. Densímetro – variação da frequÊncia de oscilação depende da conc. de açúcar (fácil, caro, muito preciso, invasivo, online ou offline)

B. Refratômetro à laser – IR depende da conc,. do extrato (preço razoável, invasivo, não muito preciso, oline)

C. Ultrassom – oscilação ao longo do tempo depende da conc. (simples, preço razoável, não invasivo, preciso, depende do TQ estar online

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Medição online: temperatura

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Bombas

1. Bombas de deslocamento

A. Fluídos de alta viscosidade e com sólidos dissolvidos (levedura, Trub)

B. Aumento de fluxo através de regulador de vazão – mudança de velocidade

2. Bombas centrífuga

A. Aumento de fluxo através de controle de frequência

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É considerado parâmetro importante para o acompanhamento do processo de fermentação.

O Grau de Fermentação (°GF) indica o percentual de extrato fermentado até o exato momento da determinação.

Momentos da determinação1) Ao término da fermentação principal ou primária Grau de fermentação principal (°GFP).

2) Ao término da fermentação secundária ou maturação– Antes do início da "filtração".– Antes do apronte da cerveja na maturação. Grau de fermentação de apronte (°GFA).

3) Em laboratório Grau de Fermentação Final (°GFf).

Graus de Fermentação

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ºGFPIndica o percentual de extrato fermentado até o momento da trasfega para a adega de maturação.Padrão – 68 a 75%.

ºGFfIndica o percentual de extrato fermentado por sua respectiva levedura sob condução otimizada.Padrão – acima de 80%.

Graus de Fermentação

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°GF (%) = (Extrato antes da fermentação - Extrato após fermentação) X 100Extrato antes da

fermentação

• Sacarometria do mosto de apronte (por exemplo, Pilsen) = 12,0 (% peso/peso).• Sacarometria no laboratório para o °GFf = 2,3 (% peso/peso).• Sacarometria na adega de fermentação para o °GFf = 3,8 (% peso/peso).• Sacarometria antes da filtração para o °GFf = 2,5 (% peso/peso).

°GFA = (12,0 – 2,3) x 100= 80,8%12,0

Isso significa que 80,8% dos 12,0% de extrato do mosto básico de apronte poderão ser fermentados pela levedura da cervejaria, sob condições otimizadas.

Cálculo dos Graus de Fermentação

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• Sacarometria do mosto de apronte (por exemplo, Pilsen) = 12,0 (% peso/peso).• Sacarometria no laboratório para o °GFf = 2,3 (% peso/peso).• Sacarometria na adega de fermentação para o °GFf = 3,8 (% peso/peso).• Sacarometria antes da filtração para o °GFf = 2,5 (% peso/peso).

°GFA = (12,0 – 3,8) x 100= 68,3%12,0

Isso significa que 68,3% dos 12,0% de extrato do mosto básico de apronte foram fermentados até o momento da trasfega para a adega de maturação.

Diferença em relação ao °GFf = 12,5%. Isso quer dizer que ainda se encontram disponíveis para fermentação secundária ou maturação 12,5% de extrato fermentescível.

Cálculo dos Graus de Fermentação

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• Sacarometria do mosto de apronte (por exemplo, Pilsen) = 12,0 (% peso/peso).• Sacarometria no laboratório para o °GFf = 2,3 (% peso/peso).• Sacarometria na adega de fermentação para o °GFf = 3,8 (% peso/peso).• Sacarometria antes da filtração para o °GFf = 2,5 (% peso/peso).

°GFA = (12,0 – 2,5) x 100= 79,2%12,0

Isso significa que 79,2% dos 12% de extrato do mosto básico foram fermentados até o momento da filtração.

Diferença em relação ao °GFf = 1,6%.

Cálculo dos Graus de Fermentação

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1. Ahlquist, Eric. 1986. "Process and Quality Management of Yeast." Brewers' Guardian 115 (8).2. Allen, Fal. 1994. "The Microbrewery Laboratory Manual - A Practical Guide to Laboratory Techniques and Quality Control Procedures for Small-Scale Brewers, Part 1: Yeast Management." Brewing Techniques 2 (4).3. American Society of Brewing Chemists (ASBC). 1992. Yeast-6 Yeast Viability by Slide Culture. Methods of Analyses, 8th ed. The Society, St. Paul, Mn.4. Awford, Bruce B. 1966. "Practical Aspects of Fermentation Control in a British Brewery." MBAA Technical Quarterly 14 (3).5. Bamforth, C.W. and A. H. P. Barclay. 1993. "Malting Technology and the Use of Malt." Barley: Chemistry and Technology, edited by A. W. MacGregor and R. S. Bhatty. St. Paul, Minnesota: American Association of Cereal Chemists.

Referências

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6. Bamforth, Charles W. 2006. Scientific Principles of Malting and Brewing. St. Paul, Minnesota: American Society of Brewing Chemists.7. Bindesboll Nielson, N. and F. Schmidt. 1985. "The Fate of Carbohydrates During Fermentation of Low Calorie Beer." Carlsberg Res. Commun. 50(6).8. Briggs, Dennis E., Boulton, Chris A., Brookes, Peter A., and Stevens, Roger. 2004. Brewing: Science and Practice. Cambridge, England: Woodhead Publishing Limited.9. Boughton, Richard. 1987. "Practically Managing Yeast." MBAA Technical Quarterly 24 (4).10. Boulton, Chris. 1991. "Yeast Management and the Control of Brewery Fermentations." Brewers' Guardian 120 (3).11. Busch, Jim. 1995. "Some Finer Points in Preparing Wort and Yeast for Fermentation." Brewing Techniques 3 (5).

Referências