tec. química - cerveja

8/7/2019 Tec. Qumica - Cerveja

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CervejaCerveja

1. IntroduoCerveja, produto tradicionalmente aceito por milhares de anos, pode ser definida como sendouma bebida carbonatada de baixo teor alcolico, preparada a partir da fermentao do malte decevada, contendo lpulo e gua de boa qualidade, podendo ainda utilizar-se de outrasmatrias-primas, como arroz, trigo ou milho.

1.1. HistricoA origem das primeiras bebidas alcolicas incerta, mas provavelmente tenham sido feitas decevada, tmaras, uvas ou mel. A prtica da cervejaria parece ter sido originada na regio daMesopotmia, onde a cevada cresce em estado selvagem. H evidncias de que a cerveja feita

de cevada maltada j era fabricada na Babilnia no ano de 6.000 antes de Cristo. No Egito, acerveja era uma bebida nacional de grande consumo, ocupando um lugar importante nos ritosreligiosos, sendo distribuda ao povo.

O processo cervejeiro era exercido por padeiros, devido natureza da matria prima, comogros de cereais e leveduras. A cevada era deixada de molho at germinar e ento modagrosseiramente, moldada em bolos, aos quais se adicionava a levedura. Os bolos, apsparcialmente assados e desfeitos, eram colocados em jarra com gua e deixados fermentar.Esta cerveja rstica ainda fabricada no Egito com o nome de Bouza. Os egpcios fizeram comque a cerveja ficasse conhecida pelos outros povos orientais, fazendo com que ela chegasse

Europa e da para o resto do mundo. Recentemente, foi encontrada uma receita de cervejaextrada de murais de tmulos egpcios datados de 2.650 e 2180 a.C. Segundo a cervejaria japonesa Kirin Brewery que encontrou tal raridade, a cerveja obtida com esta frmula tem cor castanho-escura, gosto amargo e grau alcolico de 10% e apresenta baixo teor de gscarbnico e muito pouca ou quase nenhuma espuma.

Sabe-se atualmente que a produo e o consumo de bebidas alcolicas uma dasatividades mais antigas desenvolvidas pelo homem. No caso especfico da cerveja, talvez amais popular das bebidas, sua produo vem de milhares de anos, durante os quais sofreuaprimoramento tcnico, visando o aumento de sua produo e de seu consumo.

Na Idade Mdia, o lpulo foi introduzido como matria-prima e a arte cervejeira teve algumavano, devido ao inicio da produo em maior escala. Nesta poca, ainda utilizava-se de todaespcie de ingredientes na elaborao da cerveja. Por este motivo, no ano de 1516, o DuqueGuilherme IV da Bavria (Alemanha), aprovou o que atualmente conhecido como a lei maisantiga do mundo sobre a manipulao de alimentos, a lei alem Reinheitsgebot , relacionadacom a elaborao da cerveja, que deveria ser produzida somente com cevada, lpulo e gua.

Entre todas as ervas que tm sido utilizadas ao longo da histria para dar sabor epreservar a cerveja, o lpulo (Humulus lupulus ) considerado na atualidade, em nvel mundial,

como uma matria-prima essencial para a produo da cerveja. Embora o lpulo j fossecultivado na Babilnia em pocas to distantes quanto o ano de 200 (D.C) depois de Cristo,

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no existem registros do seu uso na produo de cerveja at o ano 1079. A lei de purezaalem de 1516 (Reinheitsgebot ) decretou que somente o lpulo podia ser utilizado para conferir sabor amargo cerveja produzida no pas.

No Brasil, o hbito de tomar cerveja foi trazido por D. Joo VI, no incio do sculo XIX,

durante a permanncia da famlia real portuguesa em territrio brasileiro. Nessa poca, acerveja consumida era importada de pases europeus. Mais tarde, em 1888, foi fundada nacidade do Rio de Janeiro a Manufatura de Cerveja Brahma Villigier e Cia. E, poucos anosdepois, em 1891 na cidade de So Paulo, a Companhia Antrtica Paulista. Passados mais decem anos, essas duas cervejarias fundiram-se, no ano 2000, para dar origem a AmBev, amaior empresa cervejeira do Brasil. No ano de 2004, a AmBev anunciou sua fuso com acervejaria belga Inter Brev, resultando na INBEV, o maior grupo cervejeiro do mundo, atuandoem 32 paises e suas principais marcas sero Brahma, Stela, Artois e Becks. A INBEV,Anheuser-Busch (15,2 bilhes de litros), da sul-africana SAB Miler (13,5), da holandesa

Heineken (10,7) e da dinamarquesa Carlsberg (7,8).No ano de 2001, o Brasil estava entre os quatro maiores produtores mundiais de cerveja

com uma produo anual de 8,4 bilhes de litros, perdendo apenas para os Estados Unidos(23,6 bilhes de litros), China (15,4 bilhes de litros) e Alemanha (11,7 bilhes de litros).

Nos ltimos anos, a evoluo do consumo de cervejas no Brasil apresentou umsignificativo aumento, passando de 5,45 bilhes de litros consumidos em 1990 para 8,45bilhes de litros consumidos no ano de 2001, atingindo um consumo per capita , em 2003, de46,8 litros por habitante. No entanto, em relao ao consumo per capita , com uma mdia de50,3 L/ano por habitante, o Brasil est abaixo do total registrado por pases, como Alemanha(131 L/ano) e Reino Unido (103 L/ano). Embora esse consumo tenha sido incrementado nosprimeiros anos de implementao do Plano Real (1994/1995), passando de 38 L/ano para 50L/ano por habitante, o nvel de mantm estvel desde ento, especialmente porque, ao se levar em conta o baixo poder aquisitivo de parte de seus consumidores, o preo do produto altopela incidncia de uma srie de tributos que sofre a cerveja at chegar ao consumidor final.Atualmente, o setor emprega mais de 130 mil pessoas, entre postos diretos e indiretos. Nosltimos cinco anos, as indstrias cervejeiras investiram mais de R$ 2,5 bilhes, na instalaode sete novas plantas industriais, alm de ampliaes e modernizaes de fbricas j

existentes.Embora o processo cervejeiro seja conhecido h milhares de anos, novas tecnologias tm

sido desenvolvidas e aplicadas par a obteno do produto.Algumas cervejarias, visando um aumento da produtividade juntamente com uma menor

necessidade de investimentos na capacidade produtiva, vm optando pelo aumento do extratoinicial de fermentao, processo que conhecido como de alta concentrao (high gravity ).

Nesse processo, a partir da fermentao de um mosto com uma elevada concentrao deacares, produz-se uma cerveja que posteriormente diluda com gua.

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Um dos setores beneficiados com este tipo de processo o das microcervejarias quedesde alguns anos atrs comearam a se proliferar pelo pas, geralmente com capacidadeslimitadas de produo, devido ao espao fsico e falta de capital.

No segmento de microcervejarias, o Brasil apresenta um quadro favorvel para sua

expanso. At 1999, o pas contava com 25 microcervejarias e durante o ano de 2000 foramcontabilizadas 35. As estimativas, conforme a ABMIC, Associao Brasileira dasMicrocervejarias, indicam que este nmero tenha ultrapassado 100, atualmente.

O desenvolvimento de experimentos visando a otimizao do processo fermentativocervejeiro atravs de altas concentraes do extrato inicial, passa ser hoje um dos principaiscaminhos da indstria cervejeira na reduo de custos operacionais e, conseqentemente, noganho de competitividade junto ao mercado externo e interno.

Pesquisas realizadas nas ltimas dcadas encontram solues para muitos problemas doprocesso cervejeiro. Como conseqncia, modernas cervejarias so hoje estruturadas com

mtodos e processos utilizando novos equipamentos especialmente idealizados. Processos defermentao contnua, manipulao gentica da cevada e da levedura, alm do emprego deelevadas concentraes iniciais de acares, esto hoje entre as vrias modificaes queocorrem na produo e elaborao da cerveja. Alguns critrios impulsionaram estas mudanastecnolgicas na indstria cervejeira: reduo de custos, melhoria na qualidade, manutenodas propriedades benficas do produto e melhoria nas oportunidades de vendas. Porm,atualmente so diversos os tipos de cerveja encontrados no mercado consumidor, diferindono somente em sua etapa de processamento, como em equipamentos e processostecnolgicos empregados, mas tambm diferindo em sua composio e quantidade dematrias-primas utilizadas na produo.

No futuro, o grande interesse das indstrias cervejeiras ser atingir elevada produtividade eeficincia com um custo mnimo, sem custar danos na qualidade da cerveja. O aumento daprodutividade, atravs de menores tempos de processamento, dever considerar tanto oscustos de capital quanto os custos de operao, o que permitir estimular maisdesenvolvimentos na elaborao de cervejas pelo processo de altas densidades.

2. Matrias-Primas

Genericamente, define-se por cerveja uma bebida carbonatada de baixo teor alcolico,preparada a partir de gua de boa qualidade, malte de cevada, lpulo, fermento e, podendoainda serem utilizadas outras matrias-primas, como arroz, milho, trigo.

2.1. guaA gua , pela quantidade, a principal matria-prima no decorrer de um processo cervejeiro,pois aproximadamente 92 a 95% do peso da cerveja constitudo de gua. Por este motivo, asindstrias cervejeiras localizam-se em regies onde a composio da gua relativamenteuniforme e de boa qualidade.

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Na natureza, toda gua contm sais dissolvidos, possuindo-os em quantidade e qualidadede modo diferenciado, de acordo com sua regio. Se a quantidade for alta, a gua passa a ter gosto conforme os sais nela dissolvidos. Alm disso, as guas naturais podem possuir matria orgnica e compostos gasosos que, alm de gosto, comunicam-lhes odor. Deste modo,

a quantidade e qualidade dos sais dissolvidos e dos compostos orgnicos presentes na guainfluenciam diretamente os processos qumicos e enzimticos que ocorrem durante afermentao e, conseqentemente, na qualidade da cerveja produzida. No entanto, se a guano for de boa qualidade ou no apresentar composio qumica adequada, poder ser tratadapor diferentes processos visando purific-la e, se necessrio, efetuar algumas modificaesnos nveis de ons inorgnicos apresentados.

Alguns dos requisitos bsicos para obter gua cervejeira de qualidade so: (1) seguir padres de potabilidade; (2) ser limpa, inodora e incolor; (3) apresentar alcalinidade de 50 mg/Lou menor (preferencialmente inferior a 25 mg/L) e (4) possuir concentrao de clcio ao redor

de 50 mg/L.As guas utilizadas em microcervejarias, provenientes de um modo geral de tratamentos

municipais ou de poos, devem ser regularmente analisadas quanto dureza em carbonatos eavaliadas quanto ao cheiro, sabor, colorao e turbidez e, em intervalos maiores, submetidas auma anlise mais completa, incluindo, exames microbiolgicos.

2.2. MalteO termo tcnico malte define a matria-prima resultante da germinao, sob condiescontroladas, de qualquer cereal (cevada, milho, trigo, aveia, entre outros). A princpio, qualquer cereal pode ser malteado, considerando, entre outros fatores, o seu poder diastsico e o seuvalor econmico.

O malte utilizado em cervejarias obtido de cevada, cereal de cultivo muito antigo, utilizadoem culturas neolticas no Egito, entre 6000 e 5000 antes de Cristo. A cevada uma gramneapertencente ao gnero Hordeum , cujos gros na espiga, alinhados em duas ou seis fileiras, soenvoltos por diversas camadas celulsicas, sendo a primeira camada, denominada palha,eliminada no beneficiamento, e outras camadas aderentes ao gro, em conjunto denominadode casca, no eliminadas no beneficiamento e que posteriormente desempenham um papel

importante na tcnica cervejeira.Aps a colheita da safra, os gros (sementes) so armazenados em silos, sob condies

controladas de temperatura e umidade, aguardando o envio para a maltearia, indstria detransformao da cevada em malte. O processo de transformao do gro de cevada consisteem colocar a semente em condies favorveis de germinao, controlando temperatura,umidade e aerao, interrompendo a germinao, to logo o gro tenha iniciado a criao deuma nova planta. Nesta fase, o amido presente no gro malteado apresenta-se em cadeiasmenores que na cevada, o que torna menos duro e mais solvel, possuindo enzimas no interior dos gros que so fundamentais para o processo cervejeiro. A Tabela 1. apresenta a

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composio mdia do gro de cevada em comparao ao malte, ou seja, gro de cevada apso tratamento da malteao.

Tabela 1

Composio do gro de cevada e do malte

Caractersticas Cevada MalteMassa do gro (mg) 32 a 36 29 - 33Umidade (%) 10 a 14 4 - 6Amido (%) 55 a 60 50 - 55Acares (%) 0,5 a 1,0 8 - 10Nitrognio total (%) 1,8 a 2,3 1,8 - 2,3Nitrognio solvel (% de N total) 10 a 12 35 - 50Poder diastsico, Lintner 50 a 60 100 - 250 -amilase, unidades de dextrina traos 30 - 60Atividade proteoltica traos 15 - 30Fonte: Cereda, 1985.

2.3. LpuloO lpulo, planta classificada comoHumulus lupulus , de difcil cultivo e tpica de regies frias; diica, possuindo flores masculinas e femininas em plantas diferentes.

As flores femininas so agrupadas em cachos ou umbelas, as quais possuem uma vrtebraque apresenta vrias dobras, sobre as quais se fixam os pares de brcteas e bractolas. Asbrcteas e as bractolas formam uma bolsa, onde so alojados os grnulos de lupulina, queencerra as substncias de interesse cervejeiro, responsveis pelo amargor e o aromacaracterstico da cerveja.

O lpulo pode ser comercializado na forma de flores secas (in natura ), pellets ou emextratos, podendo tradicionalmente ser classificados conforme suas caractersticaspredominantes em lpulos aromticos e de amargor. A Tabela 2. apresenta a composioqumica do lpulo em flor.

Considerando que os lipdeos, as protenas e a celulose so substncias insolveis,enquanto os acares e os aminocidos, embora solveis, encontram-se em pequenaproporo, tais substancias quando da dosagem de lpulos (1,5 a 4,5 g/L) praticamente nocontribuem com o processo cervejeiro. Portanto, so os leos essenciais, as substnciasminerais, os polifenis e as resinas amargas as substncias mais importantes e fundamentaisao processo.

Apesar de serem altamente volteis, ocorrendo perdas de 96 a 98% no decorrer doprocesso cervejeiro, os leos essenciais conferem ao mosto e cerveja o carter aromtico dolpulo. Os polifenis so ricos em substncia tnica de baixa massa molar, protetores dacerveja, ao contrrio de seus produtos resultantes de condensaes polimricas, mdias ealtas massas molares, que reagem com a protenas causando turvaes coloidais prejudicandocaractersticas da espuma, corpo e paladar na cerveja. As resinas do lpulo, por sua vez,podem ser resinas brandas totais, que apresentam cidos ou humulonas que, aps

isomerizao, tornam-se solveis e responsveis pelo principal amargor da cerveja, e resinasduras, substncias solveis e responsveis por um amargor brutal e spero.

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Tabela 2.

Composio qumica do lpulo flor Caractersticas Percentagem (%)

Resinas amargas totais 12 22Protenas 13 18Celulose 10 17Polifenis 4 14Umidade 10 12Sais minerais 7 10Acares 2 4Lipdeos 2,5 3,0leos essenciais 0,5 2,0Aminocidos 0,1 0,2Fonte: Tschope, 2001.

Com a tecnologia aplicada no processo de lupulagem, novos produtos tm sido

desenvolvidos, como por exemplo os extratos isomerizados, que permitem o ajuste de amargor ps-fermentao, e os extratos isomerizados e reduzidos, que permitem proteo contra luz ereteno de espuma. A utilizao de um ou mais destes extratos, resultantes dodesenvolvimento tecnolgico, ocorre em funo das necessidades particulares de cadaprocesso e das caractersticas que compem cada tipo especifico de cerveja. Por este motivo,o processo de lupulagem torna-se parte integrante das formulaes tcnicas de uma indstriacervejeira, uma vez que afeta, diretamente, as caractersticas qualitativas do produto.

2.4. AdjuntosMuitos cervejeiros utilizam-se de adjuntos ao malte de cevada. Os adjuntos podem ser definidos como materiais carboidratados no-malteados de composio apropriada epropriedades que beneficamente complementam ou suplementam o malte de cevada, ou ainda,como usualmente so considerados, fontes no-malteadas de acares fermentescveis.

Os adjuntos cereais mais comuns so o milho, o arroz e o trigo, os quais so adicionadosna fase de preparao do mosto cervejeiro, utilizando-se das enzimas contidas no prpriomalte, hidrolisando o amido existente em acares fermentescveis. As enzimas desdobram oamido contido no prprio malte e podem ainda hidrolisar o correspondente a 50% do peso de

malte, em forma de adjunto amilceo acrescentando, sendo necessria acima deste limite aadio de enzimas suplementares.

Quando da utilizao de adjuntos na forma de acares, como cristais ou xaropesconcentrados, h vantagens sobre os cereais, como por exemplo, baixos teores de protenas,no precisar de pr-tratamento (sacarificao) e menores volumes de armazenamento, devido sua maior concentrao. Entretanto, altas concentraes de glicose podem causar efeito deinibio denominado de fermentao lenta ou fermentao por arraste. No entanto, com oavano da tecnologia de processos enzimticos, foi possvel obter xaropes de maltosederivados do milho contendo determinados perfis de carboidratos, como por exemplo o xarope

com alto teor de maltose, ou ainda a maltose de cereais na forma cristalina. Estes novosprodutos permitiram a introduo de adjuntos, sem alterar o perfil de carboidratos do mosto e,

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conseqentemente, evitaram maiores dificuldades na sala de preparao de mosto, nafermentao e maturao. Em anlises sensoriais realizadas na cervejaria produzida utilizandoo xarope com alto teor de maltose, no foram verificadas diferenas significativas em relao aoutros produtos obtidos em processos tradicionais.

3. Microbiologia

LevedurasAs caractersticas de sabor e aroma de qualquer cerveja esto determinadas, de formapreponderante, pelo tipo de levedura utilizada. Embora o etanol seja o principal produto deexcreo produzido pela levedura durante a fermentao do mosto, este lcool primrio tempequeno impacto no sabor da cerveja. O tipo e a concentrao de vrios outros produtos deexcreo formados durante a fermentao so quem primariamente determina o sabor da

cerveja. Sua formao depende do balano metablico global do cultivo da levedura. Vriosfatores podem afetar este balano e, conseqentemente, o sabor da cerveja, incluindo: a cepade levedura, a temperatura e o pH de fermentao, o tipo e proporo de adjunto, o modelo defermentador e a concentrao do mosto.

O gnero Saccharomyces apresenta vrias cepas consideradas seguras e capazes deproduzir dois metablitos primrios importantes, etanos e dixido de carbono. Os dois tipos decerveja mais importantes, as lager e a ale , so fermentadas com cepas de S. uvarum(carlsbergensis) e S. cerevisiae , respectivamente. Atualmente, taxonomistas de leveduras tmdesignado todas as cepas empregadas na produo de cerveja espcie S. cerevisiae .

Embora a literatura cientfica progressivamente se refira s leveduras comoS. cerevisiaetipo ale e S. cerevisiae tipo lager , existem algumas diferenas bioqumicas entre esses doistipos de cepas de leveduras. As cepas de S. uvarum (carlsbergensis ) tipo lager possuem osgenes MEL que produzem a enzima extracelular -galactosidase (melibiase), permitindo autilizao do dissacardeo melibiose (glicose-galactose). Porm, as cepas de S. cerevisiae tipoale carecem desses genes MEL, o que impossibilita a utilizao da melibiose (Fig. 1). Almdisso, as cepas ale podem crescer a 37C, enquanto as cepas lager no apresentamcrescimento com mais de 34C.

Tradicionalmente, a cerveja lager produzida por leveduras de baixa fermentao a 7 15C, as quais floculam no final da fermentao primria ou principal (7 a 10 dias), sendocoletadas na base do fermentador. As leveduras de alta fermentao, usadas para a produodas cervejas ale , fermentam com temperaturas entre 18 e 22C. No final da fermentao (3 a 5dias), as clulas adsorvidas nas bolhas de CO 2 so carregadas at a superfcie do mosto, ondeso coletadas. A diferena entre lager e ale, baseada em leveduras de fundo ou de superfcie,tem se tornado menos usual com a utilizao de fermentadores cilindro-cnicos e dascentrfugas.

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Figura 1. Utilizao dos acares rafinose e melibiose pelas leveduras lager e ale .Fonte: Stewart e Russel, 1998.

4. ProcessamentoO processo tradicional de produo de cerveja pode ser dividido em oito operaes essenciais:moagem do malte; mosturao ou tratamento enzimtico do mosto; filtrao do mosto; fervurado mosto; tratamento do mosto (remoo do precipitado, resfriamento e aerao); fermentao;maturao e clarificao.

4.1. Moagem do malteA etapa de moagem malte tem uma influncia direta sobre a rapidez das transformaes

fsico-qumicas, o rendimento, a clarificao e a qualidade do produto final.

Tabela 3.

Valores de granulometria do malte na indstriaComponentes da moagem Malha (mm) % massa totalCascas 1,270 18 a 30Smola grossa 1,010 8 a 11Smola fina I 0,647 35Smola fina II 0,253 17 a 21Farinha 0,152 3 a 10

P de farinha fundo 11 a 15Fonte: Tschope, 2001.

O objetivo a reduo do gro de malte de modo uniforme, para obter: (1) rompimento dacasca no sentido longitudinal, expondo desta forma o endosperma, poro interna do gro; (2)a desintegrao total do endosperma, promovendo uma melhor atuao enzimtica e (3) aproduo mnima de farinha com granulometria muito fina, evitando a formao de substnciasque produzam uma quantidade excessiva de pasta dentre da soluo.

A moagem do malte pode ser conduzida em moinho de rolos em duas etapas, sendoregulados a uma distncia de 0,6 mm na primeira etapa, e 0,1 mm na segunda. A Tabela 3.mostra os valores de granulometria utilizados por grande parte das indstrias.

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4.2. MosturaoA mistura do malte modo juntamente com gua em temperatura controlada, de acordo com umprograma previamente estabelecido, tem por objetivo solubilizar as substncias do malte

diretamente solveis em gua e, com o auxlio das enzimas, solubilizar as substnciasinsolveis, promovendo a gomificao e posterior hidrlise do amido a acares. Neste sentido,deve-se considerar que todo processo enzimtico depende da temperatura, do tempo, do graude acidez e concentrao do meio, da qualidade do malte e constituio do produto damoagem.

A escolha do tipo de mosturao ou programa de tempo / temperatura a ser aplicadodurante a atuao enzimtica vai depender da composio e do tipo de cerveja desejado,agregando, por exemplo, conhecimentos do quanto de acares fermentescveis deseja-se oudo quanto de substncias proticas de alto peso molecular almeja-se para o corpo da cerveja

e consistncia da espuma. A ao das enzimas produz um mosto que contm de 70-80% decarboidratos fermentescveis, incluindo glicose, maltose e maltotriose.

O malte modo misturado com gua (denominada gua primria) a 35C na proporo de1:4. A operao conduzida em tanques de ao inoxidvel provido de agitadores,aquecimento, controlador e indicador de temperatura e isolamento trmico.

As temperaturas de aquecimento da mistura malte modo e gua pode obedecer seguintevariao como apresentada na Fig. 2. O pH inicial ajustado em 5,4 pela adio de cidoltico, e tamponado com CaCl2 na proporo de 1,26 g/kg de malte. Os valores de temperaturae pH correspondentes s atuaes enzimticas so mostradas na Tabela 4.

Tabela 4

Temperatura e pH de atuao das enzimasEnzimas Temperatura tima pH timo Substrato

Hemicelulases 40 a 45 4,5 a 4,7 HemiceluloseExopeptidases 40 a 50 5,2 a 8,2 ProtenasEndopeptidases 50 a 60 5,0 ProtenasDextrinase 55 a 60 5,1 AmidoBeta-amilase 60 a 65 5,4 a 5,6 AmidoAlfa-amilase 70 a 75 5,6 a 5,8 Amido

No final da mosturao em 72C, realizado o teste com soluo de iodo 0,2 N, a fim deverificar a sacarificao do malte. Aps a confirmao da completa hidrlise do amido, pelaausncia da colorao roxo-azulada, caracterstica da reao do iodo com o amido (emtemperatura ambiente), a soluo aquecida at 76C, com o objetivo de inativar as enzimaspresentes.

4.3. Filtrao do MostoA filtrao do mosto realizada em um recipiente denominadotina de filtrao , construdo emao inoxidvel contendo agitador, disco filtrante PAKSCREENS (fundo com ranhuras), bomba

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centrfuga e isolamento trmico. A casca do malte serve como camada filtrante. Aps estaoperao, a camada filtrante lavada com uma certa quantidade de gua (denominada guasecundria) a 75C, visando aumentar a extrao de acar e, conseqentemente, elevar orendimento do processo.

4.4. FervuraNa etapa seguinte, com acrscimo do lpulo, o mosto filtrado submetido fervura, visando a:inativao de enzimas, esterilizao do mosto, coagulao protica, extrao de compostosamargos e aromticos do lpulo, formao de substncias constituintes do aroma e sabor,evaporao de gua excedente e de componentes aromticos indesejveis ao produto final.

A fervura do mosto realizada em equipamento denominado fervedor de mosto ou tina defervura , construda em ao inoxidvel, encamisada e com sistema de aquecimento eisolamento trmico.

No comeo da fervura, acrescentado o lpulo em pellets em concentraes que variamde 0,4 a 1,4 g/L em relao ao volume inicial de fervura. Quando se usa adjunto na forma deacar (xarope ou cristalizado), este deve ser acrescentado nesta etapa na proporo em quese deseja ajustar a concentrao de acar final no mosto.

Dependendo da quantidade de lpulo em pellets que se colocou anteriormente, pode-sefazer o ajuste de amargor, adicionando o lpulo em extrato na concentrao desejada emrelao ao volume inicial de fervura, alm de cido ltico 96% para ajustar o pH em 4,5 que opH inicial da fermentao.

O mosto mantido em fervura at atingir a concentrao desejada de acar para o incioda fermentao, durante 60-90 min, permitindo uma evaporao mxima de at 10% dovolume inicial.

4.5. Tratamento do mostoAps a sua fervura, o mosto deve passar por etapas de retirada do precipitado, resfriamento eposterior aerao. Durante esta etapa de resfriamento, fazendo uso de foras centrpetasatravs da rotao forada do meio, precipitam-se os complexos de protenas, resinas etaninos (trub ), os quais sedimentam no fundo do tanque e devem ser separados do mosto

lmpido.Posteriormente retirada do trub , o mosto resfriado em trocador de calor de placas, at a

temperatura de fermentao. Mostos de cerveja tipo Lager so usualmente resfriados entre 7 e15C e os de tipo Ale so resfriados em mdia entre 18 e 22C, antes da adio da levedura.Na linha do mosto frio, sada do trocador de calor, injetado oxignio visando obter umaconcentrao de oxignio dissolvido de 20 ppm, no tanque de fermentao.

4.6. Fermentao

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O processo fermentativo consiste no ponto central para produo de qualquer bebida alcolica,possuindo como principal objetivo a converso de acares em etanol e gs carbnico pelalevedura sob condies anaerbicas.

Em processos cervejeiros, geralmente, iniciam-se as fermentaes utilizando culturas de

leveduras renovadas aps um certo nmero de fermentaes (4 a 6 processos), entre os quaisso tratadas com solues cidas eliminando possveis contaminastes. Os mtodos utilizadosna multiplicao deste fermento so em geral variantes do processo de cortes, no qual o mostoem fermentao diludo com mosto estril, toda vez que a fermentao se mostra vigorosa.Algumas das variaes na tcnica utilizada levam adaptaes graduais para o teor de acaresno mosto ou para abaixamento gradual da temperatura, ou ambos os fatores. No final, ofermento deve fornecer ao mosto clulas de leveduras em nmero de 106 a 10 8 clulas/mL. Oprocesso mais tradicional de multiplicao do fermento consta de repicagens sucessivas emmosto estril no-lupulado em pores de 100 a 1.000 mL, at que em volumes maiores

(aprox. 4.000 L) utiliza-se mosto lupulado, porm no estril. Em geral, o nmero de clulasviveis antes de cada corte deve estar ao redor de 6x10 6 clulas/mL.

No entanto, na fermentao cervejeira participam no apenas a glicose, mas tambm todosos carboidratos fermentescveis presentes no mosto. Alm disso, numerosos subprodutos sedesenvolvem durante a fermentao, vrios produtos intermedirios permanecem no lquido emuitos componentes do mosto so assimilados pela levedura. Todos os compostos envolvidoscom a assimilao, formao de produtos e subprodutos influenciam no aroma, no paladar enas caractersticas finais da cerveja pronta.

As leveduras produzem os compostos do aroma e do sabor da cerveja como subprodutosda sntese de substncias necessrias ao seu crescimento e metabolismo, e os teores destescompostos variam, com os padres de crescimento celular que so influenciados pelascondies de processo. Com isto, a influncia das condies de fermentao, tais comoconcentraes e composio do mosto, temperatura e durao do processo fermentativo.,sobre as caractersticas organolpticas da cerveja tem sido objeto de estudo de vriospesquisadores.

Os mostos obtidos apenas a partir de malte contm como fonte de carbono os seguintesacares: glicose, frutose, sacarose, maltose e maltotriose, alm de dextrinas.

Em situao normal, leveduras cervejeiras so capazes e utilizar glicose, frutose, sacarose,maltose e maltotriose nesta seqncia aproximada, embora algum grau de sobreposioacontea, sendo que as dextrinas somente so utilizadas por Saccharomyces diastaticus . Aprincipal fonte de nitrognio existente no mosto para sntese de protenas, cidos nuclicos eoutros componentes nitrogenados a variedade de aminocidos formados a partir daprotelise das protenas do malte ocorrida durante o processo de mosturao. O mosto obtidodesse processo contm 19 aminocidos, os quais, sob condies fermentativas de umacervejaria, so consumidos pelas leveduras de uma maneira ordenada, sendo diferentesaminocidos removidos em vrios estgios do ciclo fermentativo.

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O oxignio, fornecido na aerao do mosto antes da inoculao, consumido pelalevedura geralmente em poucas horas e utilizado para produzir cidos carboxlicos insaturadose esteris, que so essenciais para a sntese da membrana celular e, conseqentemente, parao crescimento celular, o qual ficaria restrito a ausncia deste oxignio inicial, causando

fermentao anormal e mudanas nas caractersticas organolpticas da cerveja.Em cervejarias tradicionais, mostos com concentraes de 11 a 12Plato so fermentados

para produzir cervejas contendo 3 a 5% p/v de etanol. As cervejas obtidas com mostos de altadensidade, at o limite de 14 a 16P, tem sido utilizadas propiciando as vantagens de aumentoda eficincia das instalaes, reduo no consumo de energia, no tempo de trabalho e noscustos, melhora do aroma e sabor, maior estabilidade turvao e aumento do rendimento emetanol por unidade de extrato fermentescvel. Na prtica, em um processo utilizando mosto comconcentrao de 15P, o produto obtido ser diludo com adio de gua na proporo de 25%de seu volume, para que esse procedimento iguale o produto obtido com mostos de 12P.

Mostos produzidos com alta razo cereal/gua sofrem maior degradao do que mostos,nos quais essa razo mais baixa. Isto ocorre por causa de um significativo aumento deglicose e maltotriose s custas de dextrinas. As enzimas amilolticas nas tinas com alta razocereal/gua tornam-se mais resistentes inativao trmica e, portanto, ocorre uma atuaoenzimtica mais prolongada.

A fermentao conduzida em fermentador provido de controlador e indicador detemperatura, manmetro para indicao da presso interna, para a monitorao do CO 2,formado durante o processo fermentativo.

4.7. MaturaoA maturao (fermentao secundria) necessria e importante, mas, relativamente, poucasmudanas ocorrem durante este estgio. Entretanto, no processo tradicional de fabricao decerveja, a fermentao secundria leva um longo tempo, chegando a algumas semanas e atmesmo alguns meses em determinados tipos de cerveja.

Um composto chave na maturao o diacetil que tambm formado como umsubproduto na fermentao principal. O diacetil (2,3 butanodiona) e a 2,3 pentanodiona sohoje os principais produtos pesquisados no processo fermentativo para produo de cerveja. O

precursor do diacetil, alfa-acetolactato, produzido pela levedura quando da sntese dosaminocidos valina e leucina, necessrios sntese protica. Uma srie de reaes similaresocorre para a formao de 2,3 pentanodiona, cujo precursor o alfa-acetohidroxibutirato,produzido pela levedura quando da sntese do aminocido isoleucina. Os precursores alfa-acetolactato e alfa-acetohidroxibutirato, que deixam a clula durante a fermentao, sofremuma descarboxilao oxidativa formando as respectivas dicetonas.

As diacetonas so primeiro produzidas e depois reduzidas pela levedura, durante afermentao e maturao. Tambm podem ser produzidas por bactrias durante e aps afermentao. As cervejas preparadas com concentrao de acares relativamente alta evalores de teor de amargor mais elevados podem mascarar o flavor do diacetil, de uma forma

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melhor do que cervejas com concentrao de acares e amargor inferiores. As opinies sobreo limite de percepo (teor que detectvel pela mdia dos degustadores treinados) do diacetilso variveis. Alguns cervejeiros tm por objetivo a obteno de um produto com teor dediacetil inferior a 0,15 mg/L; outros preferem produzir cervejas com nveis inferiores a 0,05

mg/L. Em cervejas fermentadas com levedura contendo uma contagem insignificante debactrias produtoras de diacetil, teores elevados desse produto podem ser decorrentes dadiminuio precoce da temperatura nos tanques de fermentao, deficincia de nutrientes paraa levedura ou perodo de tempo muito curto durante a fermentao secundria. O limite dedeteco humana do sabor caracterstico da 2,3 pentanodiona em cervejas est ao redor de 1mg/L enquanto para 2,3 butanodiona est em torno de 0,07 mg/L a 0,2 mg/L para cervejas tipolager e aproximadamente 0,4 mg/L para cervejas ale . Os valores usualmente encontrados emcervejas variam para a 2,3 pentanodiona de 0,01 a 0,15 mg/L e para a 2,3 butanodiona de 0,01a 0,4 mg/L. O sabor semelhante manteiga dessas diacetonas agradvel a baixas

concentraes, mas se torna ofensivo a concentraes maiores, especialmente em cervejastipo lager.

A concentrao dessas diacetonas ao final da fermentao determinada pelo balanoentre a sntese e a secreo de alfa-acetohidroxi cidos e suas subseqentes converses. Aformao destas diacetonas vicinais influenciada por vrios fatores, mas a concentrao final predominantemente dependente da atividade da levedura ao final da fermentao principal.

O aumento na velocidade de crescimento da levedura acompanhado por uma diminuioda concentrao de precursores das diacetonas vicinais (acetolactato e acetohidroxibutirato). Aconcentrao dos precursores pode ser controlada, se a velocidade de crescimento dalevedura durante a fermentao for controlada. O crescimento da levedura acelerado por umaumento na aerao, agitao, elevao da temperatura e pela reduo da presso. Ocrescimento retardado pela reduo da aerao e da agitao, diminuio da temperatura eocorrncia de pressurizao.

Durante o curso de fermentao do mosto, a formao de compostos que influenciam osabor da cerveja apresenta uma boa correlao com o crescimento da levedura. O crescimentoda levedura, por sua vez, apresenta uma boa correlao com o pH e com o consumo deaminocidos, entretanto o consumo de acares no se correlaciona com esses ndices. A

correlao entre a velocidade de crescimento da levedura e o consumo de aminocidosmostrou uma variao mnima, sendo que o mesmo aconteceu quando correlacionados oconsumo de aminocidos e a formao de compostos ativos do sabor. As correlaes foramindependentes das condies de fermentao e do tipo de levedura utilizada, levando concluso de que, como a concentrao celular no tanque de fermentao no homognea,o consumo de aminocidos pode ser um melhor ndice pra o controle e manuteno daqualidade da cerveja do que o consumo de acares.

O processo de maturao, no qual a cerveja armazenada ou permanece em tanques sobbaixas temperaturas, possibilita o desenvolvimento destas reaes proporcionando ascaractersticas organolpticas finais do produto. O processo tambm proporciona a clarificao

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pela precipitao de leveduras e protenas, assim como de slidos insolveis. Ocorrem tambmalteraes qumicas que auxiliam a clarificao e melhoram o aroma e sabor.

Ao iniciar-se a maturao, a maior parte dos acares foi metabolizada a lcool etlico, gscarbnico, glicerol, cido actico e lcoois superiores. Durante o processo de maturao,

ocorrem algumas alteraes de grande importncia para a qualidade da cerveja, como o gscarbnico produzido durante a fermentao do extrato restante provoca a carbonatao dacerveja e suficiente para fornecer cerveja o teor ideal de carbonatao, e se no alcanado,pode ser corrigido aps a filtrao; o repouso baixa temperatura provoca a precipitao dosresduos de leveduras que ainda permanecem na cerveja; maturao do sabor pelastransformaes que ocorrem na concentrao de cido sulfdrico, de acetaldedo e de diacetil,os quais so minimizados durante o processo. Os lcoois superiores e cidos graxos que seformaram durante a fermentao no se modificam significativamente no decorrer damaturao. Durante o perodo de maturao, so formados steres dando origem a aroma e

sabor que caracterizam a cerveja; entre os steres, predominam o acetato de etila em mdiade 21,4 mg/L e o acetato de amila com 2,6 mg/L.

4.8. ClarificaoDepois de maturada, a cerveja passa por um processo de filtrao, que busca a eliminao departculas em suspenso, como clulas de leveduras, bactrias e substncias coloidais,deixando a bebida transparente e brilhante. A filtrao no altera a composio e o sabor dacerveja, mas fundamental para garantir sua apresentao, conferindo-lhe um aspectocristalino. Normalmente, a cerveja passa por um filtro de terras diatomceas e, em seguida, por um filtro de placas ou filtro de cartucho que vo remover as substncias que causam turbidez cerveja. Atualmente, j existem filtros de membrana que, alm de da clarificao da cerveja,proporcionam tambm a esterilizao, podendo inclusive substituir o processo depasteurizao. A filtrao estril da cerveja definida como uma operao que produz cervejaestril pronta para o envasamento.

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A Fig. 2. mostra um esquema genrico dos principais processos de produo de cerveja.

Figura 2. Processamento dos dois principais tipos de cervejas. Fonte: Russel, 1994.

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tec. química - cerveja

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