tese final_12_02_2014

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Implementação e Validação da nova sala de brassagem Caso de estudo desenvolvido na Sociedade Central de Cervejas e Bebidas Maria Inês Cunha Ribeiro da Costa Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Alimentar Processamento de Alimentos Orientador: Professora Doutora Sara Beirão da Costa [ISA-UL] Co-Orientador: Licenciada Maria Dulce Brás Trindade da Silva [Sociedade Central de Cervejas] Júri: Presidente: Doutora Margarida Gomes Moldão Martins, Professora Auxiliar com Agregação do Instituto Superior de Agronomia da Universidade de Lisboa Vogais: Doutora Maria Luísa Duarte Martins Beirão da Costa, Professora Catedrática Aposentada do Instituto Superior de Agronomia da Universidade de Lisboa; Doutor Victor Manuel Delgado Alves, Professor Auxiliar do Instituto Superior de Agronomia da Universidade de Lisboa; Licenciada Maria Dulce Brás Trindade da Silva, na qualidade de especialista. Lisboa, 2014

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TESE FINAL_12_02_2014

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Implementao e Validao da nova sala de brassagem Caso de estudo desenvolvido na Sociedade Central de Cervejas e Bebidas Maria Ins Cunha Ribeiro da Costa Dissertao para obteno do Grau de Mestre emEngenharia Alimentar Processamento de Alimentos Orientador: Professora Doutora Sara Beiro da Costa [ISA-UL] Co-Orientador: Licenciada Maria Dulce Brs Trindade da Silva [Sociedade Central de Cervejas] Jri: Presidente: Doutora Margarida Gomes Moldo Martins, Professora Auxiliar com Agregao do Instituto Superior de Agronomia da Universidade de Lisboa Vogais: Doutora Maria Lusa Duarte Martins Beiro da Costa, Professora Catedrtica Aposentada do Instituto Superior de Agronomia da Universidade de Lisboa; Doutor Victor Manuel Delgado Alves, Professor Auxiliar do Instituto Superior de Agronomia da Universidade de Lisboa; Licenciada Maria Dulce Brs Trindade da Silva, na qualidade de especialista. Lisboa, 2014 II Agradecimentos Em primeiro lugar gostaria de agradecer Engenheira Dulce Silva por toda a ajuda e disponibilidade demonstrada durante e aps o perodo de estgio, e ao Engenheiro Manuel Galvo pela possibilidade derealizarestetrabalhonaSociedadeCentraldeCervejas.Aexperinciaadquiridaduranteeste estgiocurricularfoimuitoenriquecedoraanvelpessoaleprofissional,permitindoumcontacto directo com a realidade industrial. GostariadeagradeceratodososfuncionriosdabrassagemedolaboratriodaSCCportodaa ajuda,tantonarecolhadasamostrascomonasuaanlise.Umobrigadoespecialtcnicade laboratrio Raquel Mendes, pela disponibilidade e pela ajuda prestada durante o perodo de estgio.UmapalavradeapreoaprofessoraSaraBeiropelaorientaoaolongodoprocessode desenvolvimento do projecto. Queroagradeceremespecialminhafamliaeamigos,peloapoio,carinho,motivaoe compreenso demonstrada ao longo da minha vida acadmica e pessoal. III Resumo Na indstria necessrio optimizar os processos tecnolgicos, diminuindo os custos de produo e garantindosempreaqualidadedoprodutofinal.Comesseintuito,foramrealizadas,duranteo primeirosemestrede 2013,alteraesnassalasdebrassagem,eliminando umadelas einstalando um filtro e caldeiras de maior capacidade. Com o objectivo de monitorizar estas alteraes e validar o projecto de optimizao foram realizadas anlises aos parmetros relacionados com a validao turvao, resduos e sedimentos do mosto, matria seca da dreche, extracto solvel na dreche seca, causticidade da soluo de soda da Clean-In-Place(CIP)dosfiltrosedascaldeiras;parmetrosinerentesaofuncionamentodofiltropHdo empaste,sacarificaodoempaste,domostoedadreche.Foramtambmanalisadosparmetros como extracto de ltimas guas e extracto convertido na dreche seca com o objectivo de monitorizar o fabrico. Oprojectonofoifinalizadonodecorrerdapresentetese,umavezqueduranteoPr-SAT(Site AcceptanceTest),algunsparmetroscomoresduosnomosto,matriasecadadrecheeextracto solvel da dreche seca, ainda se encontravam fora dos limites, tendo por isso sido adiada a validao da sala de brassagem. Palavras-chave: cerveja, brassagem, dreche, empaste, filtro e mosto IV Abstract Inanindustryisnecessarytooptimizethetechnologicprocess,reducingproductioncosts,and ensuringthequalityofthefinalproducts. Withthisintention,wereperformed,duringthefirsthalfof 2013,somechangesinthebrewhouse,removingoneofthemandinstallingonefilterandmash vessel with higher capacity. In order to monitoring these changes and validate the optimization of the brewhouses, were performed some analysis to the parameters related with the validation turbidity, residues and sediments in the wort, percentage of dry matter in spent grains, spent grains soluble extract in dry matter and causticity of CIPmashing vessel and filter; to the parameters attached to the filter the mash pH,viscosity of thewort,saccharificationofmash,wortandspentgrains.Itwasalsoanalyzedtheextractoflast runningsandspentgrainsconvertibleextractondrymatterinordertomonitorthemanufacturing process. Theprojecthasnotbeenfinishedinthecourseofthisthese,becauseduringthepr-SAT(Site Acceptance Test) some parameters as residues in wort, dray matter in spent grains and spent grains soluble extract in dry matter, were outside of limits, postponing the validation of the brewhouse. Key-words: beer, brewhouse, filter, mash, spent grains, and wort. V Extended Abstract Inanindustryisnecessarytooptimizethetechnologicprocess,reducingproductioncosts,and ensuringthequalityofthefinalproducts.Withthisinmind,therewerenecessarytomakesame changesinthebrewhouse,includingtheextinctionofthebrewhouse3andtheacquisitionofnew equipment for brewhouse 1 and 2, with the goal of reducing extract losses, energy and labor power, increasing the capacity of production in both brewhouses and produce more concentrated wort.Thegoalofthisstudy istofollowtheoptimizationprojectofthetwobrewhouses,bymonitoringthe newequipment,ensuringtheachievementoftheparameterssetbyHeinekenforitself.Inorderto monitorthesechangesandvalidatetheoptimizationofthebrewhouses,someanalysiswere performed to the required parameters for the validation of the brewhouses turbidity of the wort, total residueinthewort,sedimentinImhoffcone,percentageofdrymatterinspentgrains,spentgrains soluble extract in dry matter and causticity of CIP mashing vessel and filter; to the parameters which have some influence the operation of the filter the mash pH, viscosity of the wort, saccharification of mash, wort and spent grains; and to the other parameters that reflect the efficiency of the mashing and the filtration extract of last runnings, spent grains convertible extract on dry matter and causticity of CIP line cooling wort and microbiological analysis of the sterilized wort after CIP. Theresultsobtainedintheparametersthataredeterminantsforthevalidationofthebrewhouses, includingtotalresidues,spentgrainssolubleextractindrymatterandcausticityoftheCIPfilter, contributed to the non-performance of SAT, meaning that the project has not been finish and it wasnt possible to validate the optimization of the two brewhouses.The results also allowed concluding that the viscosity of the wort, the pH and the saccharification of the mash and wort did not affectthe wort filtrationtime,unlikethesaccharificationofthespentgrainwhichexertedaslightinfluenceonthe filtrationtime.Theextractoflastrunningsresultsreflecttheeffectivenessofthefilter,inparticularly thecompression,theresultsofthespentgrainsconvertibleextractondrymatterreflectthe effectivenessofthediagrammashandthewortagitationspeedinthedegradationofstarch,and finally, the analysis of the CIP and the sterilize wort allows to verify the efficacy of the cleaning op the line cooling wort. Key-words: beer, brewhouse, filter, mash, spent grains, and wort. VI ndice Agradecimentos ..................................................................................................................................... II Resumo ................................................................................................................................................. III Abstract ................................................................................................................................................ IV Extended Abstract ................................................................................................................................. V ndice de Figuras e tabelas .................................................................................................................. IX Lista de Abreviaturas ............................................................................................................................ XI I- Desenvolvimento terico .................................................................................................................. 1 1- Introduo ......................................................................................................................................... 1 2- A cerveja ........................................................................................................................................... 2 2.1- Matrias-primas............................................................................................................................... 3 2.1.1- Malte de cevada ........................................................................................................................... 3 2.1.2- Lpulo .......................................................................................................................................... 3 2.1.3- gua ............................................................................................................................................. 4 2.1.4 Levedura .................................................................................................................................... 4 2.1.5 Matrias-primas secundrias Adjuntos .................................................................................... 5 2.2- Processo de fabrico da cerveja ................................................................................................... 6 2.2.1- Maltagem ..................................................................................................................................... 6 2.2.1.1- Molha ........................................................................................................................................ 7 2.2.1.2- Germinao ............................................................................................................................... 7 2.2.1.3- Secagem e torra ........................................................................................................................ 8 2.2.2- Brassagem ................................................................................................................................... 9 2.2.2.1- Moenda ..................................................................................................................................... 9 2.2.2.2- Empastagem ........................................................................................................................... 10 2.2.2.3- Filtrao do mosto ................................................................................................................... 18 2.2.2.4- Ebulio do mosto ................................................................................................................... 19 2.2.2.5- Clarificao e arrefecimento do mosto Whirlpool ................................................................. 22 2.2.3- Fermentao .............................................................................................................................. 22 2.2.4- Maturao .................................................................................................................................. 23 2.2.5- Filtrao ..................................................................................................................................... 23 2.2.6- Enchimento ................................................................................................................................ 23 II - Desenvolvimento experimental ................................................................................................... 24 VII 1- Objectivo do trabalho .................................................................................................................... 24 2- Caracterizao do alvo de estudo ................................................................................................ 25 2.1- Caracterizao do tipo de cerveja ................................................................................................. 25 2.2- Caracterizao das instalaes da brassagem ............................................................................. 25 2.3- Funcionamento do filtro ................................................................................................................. 28 2.4- Justificao dos parmetros analisados e respectivos limites ...................................................... 32 3- Materiais e Mtodos ....................................................................................................................... 35 3.1- Materiais ........................................................................................................................................ 35 3.2- Mtodos ........................................................................................................................................ 35 3.2.1 Delineamento experimental ...................................................................................................... 35 3.2.2- Anlises realizadas aos materiais e respectivos mtodos analticos ......................................... 38 3.2.2.1- Empaste .................................................................................................................................. 39 - pH....................................................................................................................................................... 39 - Sacarificao Teste iodo ................................................................................................................. 39 - Sacarificao Mtodo Espectrofotomtrico ..................................................................................... 39 3.2.2.2- Mosto ...................................................................................................................................... 40 - Viscosidade ........................................................................................................................................ 40 - Turvao ............................................................................................................................................ 40 - Resduos ............................................................................................................................................ 40 - Sedimento .......................................................................................................................................... 41 - Extracto ltimas guas ....................................................................................................................... 41 - Esterilidade do mosto ......................................................................................................................... 41 3.2.2.3- Dreche ..................................................................................................................................... 42 - Contedo em matria seca ................................................................................................................ 42 - Extracto disponvel total em dreche seca ........................................................................................... 42 - Extracto solvel em dreche seca ....................................................................................................... 43 - Extracto convertido em dreche seca .................................................................................................. 43 - Teste de iodo dreche....................................................................................................................... 43 3.2.2.4- Causticidade CIP .................................................................................................................. 44 4- Apresentao e discusso de resultados .................................................................................... 45 4.1- Empaste Caldeira das caldas ..................................................................................................... 45 - pH....................................................................................................................................................... 45 4.2- Empaste Caldeira de empastagem ............................................................................................ 46 VIII - pH....................................................................................................................................................... 46 - Sacarificao- Teste de iodo .............................................................................................................. 46 - Sacarificao- Mtodo espectrofotomtrico ....................................................................................... 47 4.3- Mosto Filtro ................................................................................................................................ 48 - Viscosidade ........................................................................................................................................ 48 - Sacarificao- Mtodo espectrofotomtrico ....................................................................................... 48 - Extracto ltimas guas de filtrao .................................................................................................... 49 - Turvao ............................................................................................................................................ 50 - Resduos totais do mosto recolhido aos 85C na caldeira de fervura ................................................ 52 - Sedimento .......................................................................................................................................... 53 - Esterilidade do mosto ......................................................................................................................... 55 4.4- Dreche Filtro ............................................................................................................................... 56 - Contedo em matria seca da dreche ............................................................................................... 56 - Extracto dreche seca.......................................................................................................................... 56 - Sacarificao da dreche ..................................................................................................................... 60 4.5- CIP ................................................................................................................................................ 62 5- Concluses ..................................................................................................................................... 63 6- Referncias Bibliogrficas ............................................................................................................ 64 7- Cibergrafia ...................................................................................................................................... 65 8 - ANEXOS ......................................................................................................................................... 66 IX ndice de Figuras e tabelas Fig.1: Diagrama de fabrico da cerveja. ................................................................................................... 6 Fig.2: Exemplo de diagrama de empastagem por infuso ................................................................... 17 Fig.3: Exemplos de diagramas de empastagem por decoco simples (a) e decoco dupla (b). ...... 17 Fig.4: Lauter tun ................................................................................................................................... 18 Fig.5: Mashfilter .................................................................................................................................... 19 Fig.6: Diagrama de brassagem Equipamentos ................................................................................. 26 Fig.7: Caldeira das caldas .................................................................................................................... 27 Fig.8: Caldeira empastagem ................................................................................................................ 27 Fig.9: MashFilterMeura 2001 .............................................................................................................. 27 Fig.10: Caldeira de Ebulio ................................................................................................................ 27 Fig.11: Mashfilter Meura 2001: ............................................................................................................. 28 Fig.12.: Funcionamento do filtro: .......................................................................................................... 31 Tabela 1: limites dos parmetros analisados para a validao das salas de brassagem. ................... 34 Tabela 2: Limite dos parmetros que afectam o funcionamento do filtro ............................................. 34 Tabela 3: Limite dos restantes parmetros .......................................................................................... 34 Tabela 4: Delineamento da quantidade e local de recolha de cada uma das amostras ....................... 36 Tabela 5: Delineamento do perodo de amostragem ........................................................................... 37 Tabela 6: Parmetros analisados em cada uma das matrias-primas e respectivos mtodos analticos ..................................................................................................................................................... 38 Fig.13: Filtrao do mosto para obteno dos resduos utilizando o funil de Bchner ......................... 40 Fig.14 : Mosto colocado no cone de Imhoff. ......................................................................................... 41 Fig.15: Valor de pH caldeira das caldas e intervalo de valores permitidos Sala 1 ............................ 45 Fig.16: Valor de pH caldeira das caldas e intervalo de valores permitidos Sala 2 ............................ 45 Fig.17: Valor de pH caldeira de empastagem e intervalo de valores permitidos Sala 1 .................... 46 Fig.18: Valor de pH caldeira de empastagem e intervalo de valores permitidos Sala 2 .................... 46 Fig.19: Amostras do empaste depois de centrifugados e antes de ser lida a absorvncia. ................. 47 Fig.20: Resultados de viscosidade do mosto na sala 1 e 2 e respectivos tempos de filtrao............. 48 Fig.21: Resultados obtidos na anlise da sacarificao do mosto no incio de filtrao e na pr-compresso, atravs do mtodo espectrofotomtrico. ................................................................. 49 Fig.22: Valor do extracto ltimas guas Sala 1 .................................................................................. 49 Fig.23: Valor do extracto ltimas guas Sala 2 ................................................................................. 50 Fig.24: Valores de turvao do mosto durante 85% da filtrao, incluindo ltimas guas Sala 1 ..... 51 Fig.25: Valores de turvao do mosto durante 85% da filtrao, incluindo ltimas guas Sala 2 ..... 51 Fig.26: Valores de turvao do mosto 5 minutos aps o filtro estar cheio Sala 1 ............................ 512 Fig.27: Valores de turvao do mosto 5 minutos aps o filtro estar cheio Sala 2 ............................. 52 Fig.28: Valores dos Resduos totais do mosto recolhido aos 85C na caldeira de fervura Sala 1 .... 52 Fig.29: Valores dos Resduos totais do mosto recolhido aos 85C na caldeira de fervura Sala 2 .... 53 Fig.30: Valores do Cone de Imhoff no incio de fervura, na caldeira de fervura Sala 1 ..................... 54 Fig.31: Valores do Cone de Imhoff no incio de fervura, na caldeira de fervura Sala 2 ..................... 54 X Fig.32: Valores do contedo em matria seca da dreche Sala 1 ...................................................... 56 Fig.33: Valores do contedo em matria seca da dreche Sala 2 ...................................................... 56 Fig.34: Valores do extracto total na dreche seca Sala 1 ................................................................... 57 Fig.35: Valores do extracto total na dreche seca Sala 2 ................................................................... 57 Fig.36: Valores do extracto solvel na dreche seca Sala 1 ............................................................... 58 Fig.37: Valores do extracto solvel na dreche seca Sala 2 ............................................................... 58 Fig.38: Valores do extracto convertido na dreche seca Sala 1 .......................................................... 59 Fig.39: Valores do extracto convertido na dreche seca Sala 1 .......................................................... 59 Tabela 7: Resultados da anlise de sacarificao da dreche............................................................... 60 Fig.40: Resultados da sacarificao da dreche e tempos de enchimento, filtrao e lavagem Sala 1 ..................................................................................................................................................... 61 Tabela 8: Resultados da Causticidade da CIP das caldeiras, filtros e linha de arrefecimento do mosto. ..................................................................................................................................................... 62 Tabela 9: Resultados obtidos na anlise da turvao na sala 1........................................................... 67 Tabela 10: Resultados obtidos na anlise da turvao na sala 2......................................................... 67 Tabela 11: cdigo de cores para os anexos 3, 4, 5, 6 e 7. ................................................................... 68 Tabela 12: Resultados obtidos na anlise dos resduos totais do mosto na sala 1 .............................. 69 Tabela 13: Resultados obtidos na anlise dos resduos totais do mosto na sala 2 .............................. 69 Tabela 14: Resultados obtidos na anlise do sedimento na sala 1 ...................................................... 70 Tabela 15: Resultados obtidos na anlise do sedimento na sala 2 ...................................................... 70 Tabela 16: Resultados obtidos na anlise da dreche na sala 1 ........................................................... 71 Tabela 17: Resultados obtidos na anlise da dreche na sala 2 ........................................................... 72 Tabela 18: Resultados obtidos na medio do pH das caldeiras na sala 1.......................................... 73 Tabela 19: Resultados obtidos na medio do pH das caldeiras na sala 2.......................................... 74 Tabela 20: Resultados obtidos na medio do pH das caldeiras na sala 1 e sala 2 respectivamente . 75 Tabela 21: Resultados obtidos na anlise de viscosidade e respectivos tempos de filtrao e tempos de filtrao total ............................................................................................................................ 76 XI Lista de Abreviaturas Sociedade Central de Cervejas e Bebidas (SCC) Sindicato Nacional de Indstria de Cerveja (SINDICERV) S-metilmetionina (SMM) Dimetilsulfuredo (DMS) Dimetilsulfxido (DMSO) Site Acceptance Test (SAT) Clean-In-Place (CIP) Unidade formadora de colnias (ufc) Extracto disponvel total (EDT) Extracto solvel (ES) 1 I- Desenvolvimento terico 1- Introduo ASociedadeCentraldeCervejaseBebidas(SCC)umadasmaioresprodutorasdecervejaem Portugal, atingindo uma quota no mercado cervejeiro de 42,9% em 2012. Tem como misso sermos amelhorempresaportuguesadebebidascomumcrescimentosustentadoecomumacontnua melhoria da quota em valor de mercado de bebidas. A sua fundao ocorreu em 1934 e teve como objectivo comercializar cervejas produzidas por vrias companhias: Companhia Produtora de Malte e Cerveja Portuglia; Companhia de Cervejas Estrela; Companhia de Cervejas Coimbra e Companhia daFabricaCervejaJansen.Altimamudanadepropriedade,registadapelaSCC,remetepara 2008, ano no qual passou a integrar o Grupo Heineken (SCC Central de Cervejas). Sendoumaempresacomumaposiodestacadanomercadonacionalnecessitadecontinuara satisfazerosconsumidoresmantendo-sefielaoseuprodutoesuaqualidade,mastendosempre em vista a inovao, de modo a continuar a ser uma empresa competitiva. Assim, a produtividade um factor importante por isso necessrio optimizar os processos tecnolgicos, garantido sempre a qualidade de produto final e simultaneamente diminuindo o custo da sua produo.Opresentetrabalhofoidesenvolvidonestaindstriacervejeira,tendocomoobjectivoprincipala optimizaodafasedebrassagem,etapaondeocorreaproduodomosto.Omostooproduto obtidoapssubmeteramisturadegua,malteeadjuntosatemperaturaselevadas,permitindoa degradaodoamidoporacoenzimticaemacaresfermentescveisenofermentescveis. umaetapamuitoimportantepoisosacaresnelaproduzidosvoserutilizadosnafermentaoe transformadosemlcooldesempenhandoumpapelfundamentalnaqualidadedacervejafinal.O sectordeproduodemostopreocupa-seemobtermateriaisdeboaqualidade,omaisuniforme possvel, de modo a poderem produzir uma cerveja com a melhor qualidade e o menor custo. Com o objectivo de reduzir os custos operacionais- perdas de extracto, energia emo-de-obra foi desenvolvidoumprojectodeoptimizaodassalasdebrassagem,emquesepassoudetrspara duassalasdefabrico,aumentandoacapacidadedefabricodessasduassalas,investindoem equipamentosnovos,quepermitemproduzirnosmostosmaisconcentradoscomodiminuiros consumos de gua e de energia, mantendo a qualidade e as caractersticas do mosto.Apsaimplementaodestasalteraes,foinecessrioverificarseosnovosequipamentos cumpremosparmetrosdefinidospelofornecedoresecumpremcomasespecificaesdefinidas pela Heineken. Assim,oobjectivodestetrabalhofoiacompanharoprojectodeoptimizaodasduassalasde brassagem,atravsdamonitorizaodofuncionamentodosnovosequipamentos,garantidoo cumprimentodosparmetrosdefinidospelaHeinekenparaosmesmos.Duranteeste acompanhamento,foidadoummaiorenfasemonitorizaodaeficciadofiltro,tendosido analisadosparmetrosqueafectavamofuncionamentodofiltro,nomeadamentesacarificaodo empaste,mostoedreche,viscosidadedomosto,pHnascaldeiraseparmetrosqueforneciam 2 informaorelativamenteaocumprimentodasespecificaesdoequipamentoimpostaspela Heineken, como a turvao do mosto, resduos totais no mosto, extracto da dreche, entre outros. O projectodeoptimizaofoirealizadoparaacervejaSagresBranca,comextracto16,7P.Foide extrema importncia realizar esta monitorizao uma vez que uma condio necessria para validar o projecto. 2- A cerveja A cerveja uma bebidaobtida atravs de fermentao alcolica de ummosto preparado a partir de malte de cereais, principalmente cevada e outras matrias-primas amilceas ou aucaradas, ao qual foramadicionadoslpuloeguapotvel.Afermentaorealizadamedianteleveduras seleccionadasdogneroSacharomyces(Portarian1/96de3deJaneiro).Olcooldeveser produzidounicamenteapartirdeacaresfermentescveispresentesnomosto,obtidospor converso enzimtica do amido (Elinger & Narzi 2012). uma bebida que contm compostos que lheconferemumvalornutritivoelevado,comoantioxidantes,minerais,algumasvitaminas,fibrae possui, para alm disso, um baixo teor alcolico (Bamforth, 2001). De acordo com a Portaria n 1/96 de 3 de Janeiro, o tipo de cerveja definido de acordo com o teor alcolico e com o extracto primitivo. Pensa-se que a primeira cerveja tenha sido fabricada por acidente na regio do Nilo Azul, cerca de 7.000 a.C. Denominada por sopa de cereal, surgiu da fermentao ao ar livre de uma mistura que continhacerealmaltadoegua(Paquete,2007).NoperodoBabilnicojexistiamcercadeduas dezenas de diferentes tipos de cerveja, com base em combinaes de plantas aromticas e no maior oumenorempregodemel,cevada,trigoemalte.Omaisantigotextojurdicoconhecidocomo CdigodeHammurabi,incluavriasregrasalusivasaofabrico,comercializaoeconsumode cerveja(Paquete,2007).NaEuropa,acervejaeraumabebidamuitoapreciadapelastribos germnicaseerafabricadadiariamentepelasmulheres,umavezqueproduzircervejaepofazia partedoseutrabalhonasculturasprimitivas(Kunze,1996).Naidademdia,mosteiroseabadias tomaram posse da produo de cerveja, dado que era um produto que os ajudava a passar os difceis dias de jejum. Esses perodos caracterizavam-se pela abstinncia dos monges em termos de comida slida,masnadaosimpediadeingerirlquidos(Paquete,2007).Amudanaparaumaproduo industrial, ocorreu nas cervejeiras da religio Crist, mosteiros e conventos, onde a cerveja no era produzida apenas para consumo prprio, mas tambm como forma de pagamento (Kunze,1996). Os Mosteiros Catlicos, durante a poca medieval, foram os grandes guardies e experimentalistas das tcnicas de brassagem (Paquete, 2007). Desde essa poca que a cerveja passou a ser produzida por homens, permanecendo assim at ao dia de hoje (Kunze,1996). Face ao uso na produo de cerveja devrioscereaisquemuitasvezesnoseencontravamnasmelhorescondieseque representavamumperigoparaasade,oDuque WhilhelmIV,a23deAbril de1516, proclamoua Reinheitsgebot,aLeidapureza,naqualestavaestabelecidoqueacervejaapenaspodiaser produzidacomcevada,guaelpulo(Kunze,1996;Paquete,2007;Elinger&Narzi,2012).A cerveja,comohojeconhecida,spossveldevidoaoavanotecnolgico.Naeramoderna,em 1765, James Watt inventou a mquina a vapor, o que permitiu a industrializao e racionalizao da produocervejeira.OsestudosdeCarlLindecontriburamparaadescobertadarefrigerao 3 artificial(TeoriadaGeraodeFrioArtificial).Em1876,osestudossobreofermentoeos microrganismosdeLouisPasteurpossibilitaramoinciodapreservaodosalimentosdevidoao mtododapasteurizao.Aproveitando odesenvolvimentodomicroscpio,EmolChristianHansen, descobriu a existncia de clulas de levedura de baixa fermentao (Paquete, 2007). 2.1- Matrias-primas Para a produo da cerveja so necessrios quatro matrias-primas: malte de cevada, lpulo, gua e levedura.Omaltedecevadapodesercombinadocomoutroscereaisnomaltadosoucomoutros materiais(extractosdemalteouxaropes)queconfiramacaresaomosto.Aqualidadedestas matrias-primasdecisivanaqualidadedoprodutofinal.Oconhecimentodaspropriedadesdas matrias-primas,oseuefeitonoprocessamentoenoproduto,possibilitaoptimizaroseu manuseamento,processamentoecontrolartodooprocessodefabrico(Kunze,1996).Deseguida seroapresentadascadaumadasmatrias-primas,assuascaractersticaseasua importnciana produo de cerveja. 2.1.1- Malte de cevada Acevadaamatria-primaprincipalnaproduodecervejaeparaserusadanoseufabrico,tem que passar pela etapa de maltagem. o cereal mais adequado para a produo de malte e cerveja -pois apresenta uma elevada taxa de formao de enzimas, um teor adequado de protenas (9-11,5%) elevado contedo em amido e contm casca que funciona como proteco e como cama filtrante na etapa de filtrao (Elinger & Narzi 2012). Possui vantagens em relao aos outros cereais por ser maisfcilderegularecontrolarosparmetrosdoprocessodegerminao(etapadamaltagem)e confere cerveja um sabor mais intenso (Elinger & Narzi 2012). 2.1.2- Lpulo Olpulocomportaparaacervejaosaboramargoeoaroma.Aqualidadedacervejavaiportanto depender da qualidade do lpulo (Kunze, 1996). O lpulo utilizado provm da planta feminina e pode serusadointeiro,modoouemextracto(lquidoouslido).Olpuloconfereacervejaosabor amargo,umaromaespecfico,promoveaclarificaoepodeactuarcomoantissptico.Olpulo classificado de acordo com a sua origem e tipo.Olpuloamargomaioritariamenteconstitudoporresinas(e-cidos),responsveispelo amargoreolpuloaromticomaioritariamenteconstitudoporleosessenciais,substnciasque conferem aroma cerveja (Elinger & Narzi2012).Asresinaspresentesnolpuloamargosconseguemconferiramargoraomostodepoisdeos-cidosseremisomerizadosaiso- cidos.Paraqueocorraaisomerizaonecessrio temperatura, por isso o lpulo adicionado normalmente no incio da ebulio do mosto. Por vezes, o lpulotambmadicionadoduranteafermentaoparacompensaraperdade-cidosvolteis duranteaebulioeparareterascaractersticasaromticasdacerveja,conferidaspelosleos 4 essenciaisdo lpulo aromtico.(Iserentant,2003).Os-cidosvoser oxidadosduranteafasede fermentao, influenciando o envelhecimento da cerveja (Kunze, 1996). 2.1.3- gua Aqualidadedaguadeterminanteparaaqualidadedacerveja(Kunze,1996),umavezquea cervejafinalconstitudaporcercade90%degua(Iserentant,2003).Aguautilizadapara produodemosto,diluiodacervejanofimdafiltraodacervejafermentada,limpezae aproveitamentodevapor(Briggsetal.,2004).Esta,independentementedaetapaemqueirser utilizada, deve ser inspida, inodora, pura, livre de substncias e organismos que possam afectar ou reduzir a qualidade da cerveja, o contedo em sais deve ser equilibrado e o pH no deve afectar a actividadeenzimtica(Briggsetal.,2004).OpHeocontedoemsaisvocondicionarotipode cervejaproduzida,variandonormalmenteopHentre6,5-8,0eadurezadaguaentre18-79mg CaCO3/L.Osprincipaisiesqueestopresentesnaguasooclcio,magnsio,sdio,potssio, sulfato,fosfato,cloreto,carbonato,nitritoseemmenorconcentrao,zinco,cobreeferro (Goldammer,2008).Ocontedoemminerais(magnsioezinco)vaiinfluenciarafermentao, atravs do impacto provocado na performance da levedura (Iserentant, 2003), e vai afectar o flavour, aroma e corpo da cerveja. (Priest et al., 2006). O contedo em sais, juntamente com outros factores, responsvelpelascaractersticasdealgumascervejasespeciais.Aqualidadedagua,oseu contedo em sais minerais e o pH podem ser ajustados de acordo com as caractersticas pretendidas (Iserentant, 2003). 2.1.4 Levedura A levedura vai ser responsvel pela fermentao alcolica, ou seja,pela converso dos acares em lcooledixidodecarbono,queindispensvelproduodecerveja.Vaitambmterumpapel importanteanveldequalidadedacerveja,devidoaoefeitodossubprodutosmetablicos (Kunze,1996). De acordo com tipo de fermentao realizada, existem trs principais tipos de cerveja: ales,lagerselambics.Seoobjectivoproduzircervejasales,utiliza-seaestirpe Saccharomyces cerevisiae, levedura de alta fermentao, ou seja, quando terminam a fermentao, estasfloculamnotopodacerveja.Estassoinoculadasacercade16Ceafermentaoocorre entreos12-22Cdurante2-3dias.Seoobjectivoproduzircervejaslagers,utiliza-seaestirpe Saccharomycesuvarum,leveduradebaixafermentaoque,quandoterminamdefermentar, sedimentam no fundo do fermentador. Estas so inoculadas a temperaturas baixas entre os 7-10C e a fermentao tambm ocorre a baixas temperaturas entre 4-15C durante 2-7 dias (Iserentant, 2003; Briggs et al., 2004; Willaert, 2007). Se o objectivo produzir cervejas Lambic, o mosto mantido em contacto com o ar, permitindo o desenvolvimento de microrganismos responsveis pela fermentao eestaocorredeformaespontnea,ouseja,noexisteadiodelevedura(Paquete,2007).A levedura escolhida de acordo com: a sua taxa e extenso dedesenvolvimento; a taxae extenso de fermentao; flavour e aroma da cerveja que se quer produzir (Briggs et al., 2004). 5 2.1.5 Matrias-primas secundrias Adjuntos Paraalmdomalte,podemserutilizadosoutrostiposdemateriais,denominadosdeadjuntos,que contribuem para o extracto do mosto. Este tipo de materiais podem ser cereais preparados (como por exemplo, flocos de milho ou arroz, farinha de trigo, grits de arroz ou milho) ou podem ser extractos de malte, acares ou xaropes. Os cereais preparados devem ser misturados com o malte no processo de produo de mosto, para que o amidodos adjuntosseja hidrolisado pelas enzimas presentes no malte. Por outro lado, os extractos de malte, acares ou xaropes podem ser adicionados na caldeira deebulio,providenciandomaisextracto,concentrandoomosto,diluindooazotosolvele ajustando a fermentabilidade do mosto (Briggs et al., 2004). A principal razo para o uso de adjuntos estesprovidenciaremextractodeumaformamenosdispendiosaqueomalte,modificaremas caractersticasdacerveja,poderemdiluirosnveisdelpidos,polifeniseprotenassolveisdo malte, conferindo maior resistncia turvao, e em alguns casos poderemmelhorar a estabilidade da cerveja (Briggs et al., 1981).Para alm dos adjuntos que conferem extracto ao mosto, podem ainda ser adicionadas enzimas de origem microbiolgica (Briggs et al., 2004). As enzimas industriais podem ser adicionadas na caldeira, comocomplementodasenzimasdomalte.Estasdevemserutilizadasduranteaprgelatinizao dosadjuntos.Tambmcostumamseradicionadasaomostooucervejaparaajustara fermentabilidadeoudourae,atravsdadegradaodospolipeptdeos,reduziropotencialde formao de turvao (Briggs et al., 1981). Em alguns pases o uso de adjuntos proibido devido lei de Reinheitsgebot referida anteriormente (Briggs et al., 2004). 6 2.2- Processo de fabrico da cerveja Oprocessodefabricoconstitudoporoitoetapasdiferentes,apresentadasnafig.1,com caractersticas e especificidades nicas que determinam a qualidade da cerveja final. Cada uma das etapasserdescritaemseguida,sendodadomaiorimportnciafasedebrassagem.Osadjuntos utilizados so definidos por cada indstria e o processo de maltagem um processo independente da produo de cerveja por isso que possuem simbologias diferentes no diagrama da fig 1. Fig.1: Diagrama de fabrico da cerveja.2.2.1- MaltagemA produo de malte a partir de cevada uma tecnologia que no faz parte do processo de produo de cerveja, mas que vai fornecer um dos principais ingredientes para asua produo. Os objectivos damaltagemsoobteromximodeenzimasnecessriasdegradaoenzimticaqueocorre duranteaetapa debrassagem,gerarnutrientesparaodesenvolvimentodas leveduras,desagregar as paredes celulares do endosperma, solubilizando as -glucanas e tornando o amido mais acessvel (Briggsetal.,1981;Goldammer,2008).Paraissotemqueocorrergerminaodogroatqueo Levedura Sedimento (trub) Dreche Brassagem Maltagem Moenda Empastagem Filtrao Ebulio Clarificao e arrefecimento do mosto Fermentao Maturao Filtrao Enchimento Adjuntos gua Lpulo Levedura gua 7 endosperma,localondeseencontramasreservasquesuportamodesenvolvimentodogrmen, tenhasofridoesta degradao (Kunze,1996;Briggs etal.,1981).Durante oprocessodemaltagem, vo assim ocorrer reaces que levam a modificaes no gro, tais como, o aumento da quantidade dealgumasenzimashidrolticaspresentesnogro,degradaoparcial(hidrlise,catalisepor enzimas)dassubstnciasdereserva(protenaseamido)presentesnoendospermaamilceoe consequentemente h uma reduo na fora dos tecidos e o malte fica com maior friabilidade e mais crocante, comparativamente cevada no maltada (Kunze, 1996). Do ponto de vista tecnolgico, o processo de maltagem divide-se em trs fases: molha, germinao e secagem/torra.2.2.1.1- MolhaDuranteoarmazenamentodacevada,asenzimasimportantesnoprocessodemaltagemtmuma actividadereduzida,permaneceminactivasousomesmoinexistentes(Kunze,1996).Afaseda molha tem como objectivo preparar o gro para o processo de germinao (Willaert, 2007). A molha realizada em tanques de imerso circulares ou rectangulares e constituda por dois a trs perodos em que o gro totalmente imerso em gua a 15C, intervalados com perodos de arejamento, onde a gua drenada e o ar hmido infiltrado na cama de gros, sendo fornecido oxignio ao gro. O aumentodocontedoemguavaiestimulararespiraodoembrioehidrataroamidodo endosperma (Hughes & Baxter, 2001). Esta etapa vai depender do tempo e temperatura de imerso, do tamanho do gro e da variedade cevada (Kunze,1996; Elinger & Narzi 2012).Duranteafasedeimersovaiaindaocorrerumalavagemdosgrosdecevada,ocorrendoa remoo de sujidade da superfcie do gro, bem como dos taninos e de substncias amargas, cido silcicoeprotenasdacasca.Esta lavagemimportanteporqueestassubstnciaspodemalteraro sabor da cerveja e provocar turvao (Kunze,1996).Normalmenteagerminao inicia-seaindanafase dehidratao.Para iniciaragerminaoomais rpido possvel, deve ocorrer um fornecimento adequado, ao gro, de gua e oxignio durante a fase de hidratao (Kunze,1996). 2.2.1.2- GerminaoA germinao tem como objectivos, produzir uma nova planta de cevada a partir do grmen, produzir enzimaseprovocarmodificaesqumicaseestruturaisnogro(Willaert,2007).Estafase realizadaemcmarasdegerminao,comtemperaturasentreos14Ce18C.Acevadadeveser espalhadanumacamadafina,volteadaregularmenteparadissiparodixidodecarbonoegarantir umarespiraonormal,mantendoa temperaturaconstante,evitandoestratificaes detemperatura nacmaraeimpedindooenrolamentodasradculas(Briggsetal., 2004; Willaert,2007; Elinger& Narzi 2012). Nesta fase, o embrio vai produzir e -amilases, que vo actuar sobre o amido, protases, que vo degradar as protenas e -glucanases, que vo degradar as paredes celulares. A quebra das paredes 8 celulares do endosperma vai facilitar a difuso das enzimas para o interior do endosperma, iniciando-seoprocessodedegradaodasestruturasdasclulas,dasfontesproteicas,amidoelpidos (Hughes & Baxter, 2001). Estes nutrientes armazenados no endosperma so convertidos em material solvel,queirserparcialmenteconsumidopeloembrio,permitindoqueestedesenvolvaas radculas(Elinger&Narzi2012).Nestafase,amaiorpartedoamidopermaneceintacto,com excepodospequenosgrnulosquesoosprimeirosaserdegradadosduranteamaltagem.Se estes pequenos grnulos persistirem no malte podem provocar problemas de filtrao (Barrete et al. 1973; Hughes & Baxter, 2001). No fim da germinao obtm-se o malte verde.2.2.1.3- Secagem e torraAsecagemfeitaemcaixasdesecagemetemcomoobjectivopararagerminao(mortedo grmen), quando o gro atingiu as modificaes pretendidas, diminuir a humidade do malte e permitir uma fcil separao das plntulas (Elinger & Narzi 2012). Para isso necessrio remover a gua domalteverde,demodoagarantirqueestefiqueestvel.muitoimportantetercuidadocoma temperatura a que se faz a secagem, para no se destruir as enzimas com o calor, uma vez que elas vo ser necessrias para degradar o substrato na sala de brassagem. (Kunze,1996). Atorrapodeserrealizadanascaixasdesecagem,emtorradoresousecadoresdetorrefaco dependendodaintensidadedatorra(Briggsetal.,2004)etemcomoobjectivosremoveros compostos volteis indesejveis e desenvolver caractersticas sensoriais ao malte (Hughes & Baxter, 2001; Elinger & Narzi 2012). As reaces que vo dar origem cor e aoflavour so complexas e denominam-se reaces de Maillard ou reaces de caramelizao (Kunze,1996; Coghe et al., 2005). Estasreacesocorrementreosacareseosaminocidos,diminuindoonveldehidratosde carbono e aminocidos presentes no mosto produzido com maltes mais escuros (Coghe et al., 2005). Durante a secagem e torra, o contedo da mistura, o volume, o peso e a cor dos gros de malte vo sofreralteraes.Deacordocomotipodemaltequesepretendeobter,poderealizar-sesa secagem,secagemetorraoustorra,astemperaturasaqueomalteverdevaisersujeitoeos teores de humidade que se pretende atingir vo ser diferentes (Elinger & Narzi 2012). A utilizao detemperaturasmaisbaixaspermiteaproduodemostosmaisricosemenzimaseextracto,no entantodiminuiaformaodecoreflavournomalte(Briggsetal.,2004).Nocasodomaltepale (maltesbrancos),asecagemfeitaatemperaturasbaixas,nuncasuperioresa85C,atingindo valoresdehumidadedogroentre3,5e4%.Emmaltesmaisescuros,apsasecagemocorrea torra entre os 90 e 100C, e o valor de humidade atingido varia entre 1,5 e 2%. Em maltes especi ais, como o Munich, Caramel, Chocolate, Carafa, a torra realizada acima dos 200C (Hughes & Baxter, 2001;Briggsetal.,2004;Elinger&Narzi 2012).Seoescurecimentonoenzimticoformuito intenso,oscompostosresultantesdareacodeMaillardficaminacessveishidrliseenzimtica durante a empastagem. Estes compostos so responsveis pelo aumento de viscosidade do mosto, dificultando a filtrao (Coghe et al., 2005). Quanto mais escuro o malte maior ir ser o tempo de 9 sacarificao, menor ser a fermentabilidade (Briggs et al., 2004) e o teor de aminocidos no mosto. Osmaltesmaisescurosmelhoramaestabilidadedaespumaeocorpodacervejaporacodas melanoidinas (Coghe et al., 2005).Apsasecagemetorra,omaltearrefecidoeasplntulassecasequebradiassoseparadas, colhidas e vendidas para rao animal (Briggs et al.,1981). Nofinaldoprocesso,omaltedeveestarbemmodificadodemodoaconseguir-seobter, posteriormente,umamoendafinacomadimensocorrectadaspartculasdeumaformafcil.Este deveserconvertidonotempopadropermitindoproduzirsempremostocomcaractersticasmuito uniformes. A separao do mosto deve ser fcil, rpida e repetvel e o extracto recuperado deve ser o mais alto que o equipamento permite. O cumprimento destesparmetros crucial quando se utiliza um programa com automao e se pretende realizar um nmero elevado de fabricos por dia (Briggs et al., 2004). 2.2.2- Brassagem Abrassagemumconjuntodeetapasdegranderelevncianaproduodecerveja,tendocomo objectivoaproduodemosto.Aolongodesteprocessovoocorrervriasreacesbioqumicas, nomeadamente na empastagem e na ebulio, que vo permitir a obteno do extracto do mosto. Dopontodevistatecnolgico,oprocessodebrassagemdivide-seemcincoetapas:amoenda,a empastagem, a filtrao, a ebulio, a clarificao e arrefecimento do mosto. 2.2.2.1- Moenda Amoendaumaoperaounitriaquetemcomoobjectivoexporocontedodoendosperma acoenzimtica,optimizandoaextracoeconversodosseuscomponentesemsubstnciasde pesomolecularmaisbaixo,duranteaempastagem(Kunze,1996).Estaetaparealizadaem moinhos de rolos ou martelos. Durante esta operao, o malte modo at granulometria desejada originando o grits. A friabilidade dos gros e a proporo de gros modificados, conseguidos durante a maltagem, so factores muito importantes uma vez que quanto mais quebradio o malte, maior ir ser a quantidade de material farinceo fcil de solubilizar (Pinto, 2013). O tipo de moinho utilizado e a granulometria do malte e dos adjuntos vai depender do tipo de empastagem e do sistema de filtrao utilizado (Briggs et al., 2004). Durante a etapa de empastagem, as enzimas devem estar disponveis para actuarem sobre os contedos do malte, degradando-os. Assim quanto menor a granulometria do malte, maior a superfcie disponvel para o ataque enzimtico, maior a quebra do material do malte (Kunze,1996),maisrapidamenteaspartculassohidratadasnaempastagem,maisrpidoso dissolvidas as substncias solveis pr formadas e melhor oextracto lixiviado na lavagem (Briggs et al., 2004). A granulometria da moenda importante porque afecta: o fabrico de mosto e o tempo de sacarificao, o extracto da brassagem, a fermentao, a permeabilidade e selectividade no processo de filtrao da cerveja (contedo em - glucanas), e a cor e sabor da cerveja e outras caractersticas 10 (Kunze, 1996). Quanto mais rpida for a converso do malte fino, mais rpida a sacarifi cao, maior vaiseroextracto,omostoobtidomenosturvoemaisfermentescvel.Contudo,moendasmuito finas podem provocar filtraes longas devido colmatao dos filtros (Briggs et al., 2004). Utilizando uma moenda muito fina, todo o processo de empastagem pode ocorrer mais rpido e com umrendimentoemextractomaiselevado.Emalgunsmaltesmodos,osnveisde-glucanasea viscosidade do mosto podem aumentar. Algumas vezes o flavour da cerveja produzida melhorado, devidodiminuiodostemposdeempastagem,permitindoumamenorextracodecompostos que confere aromas indesejveis (Briggs. et al., 2014).Na moenda necessrio ter especial ateno maneira como as cascas vo ser tratadas, uma vez queimportantepreserv-laspoisvoactuarcomomaterialfiltrantenaetapadefiltrao (Kunze,1996). Depois de modos, os materiais vo ser utilizados na prxima etapa, a empastagem. 2.2.2.2- Empastagem Oobjectivodaempastagemformaromximodeextractopossvel,atravsdaconversodos materiais insolveisemsolveis, demodoapermitirqueestespassemparaomosto,garantindoa qualidadedoextracto.importantequenomostoostaninosseencontremempequenas quantidades,aocontrriodosacaresedosprodutosdadegradaodasprotenas,quedevem estar presentes em elevadas concentraes (Kunze,1996).Nestaetapairocorreramisturadomaltemodocomagua,nasproporesenatemperatura correctademodoaobter-seoempaste-mistura daguacomomalteou adjuntos,quevosofrer degradaoporacoenzimtica,aumatemperaturacontrolada.Aempastagempodeserfeitano misturador (mechamasher) antes de chegar caldeira ou pode ser feita directamente nas caldeiras. A guadevesofrerdesaeraodemodoaevitaroxidaes(Willaert,2007).Aempastagemconsiste numaumentodetemperaturas,seguidodeperodosdeestabilizao,demodoaproporcionars enzimas tempo para actuarem na sua temperatura ptima. Esta muitas vezes ajustada para permitir queasenzimastermossensveisactuemantesdeatemperaturaaumentarparanveisdestrutivos. Duranteessesperodosdeestabilizaovoexistir alteraesbioqumicasnecessrias obteno de extracto (Briggs et al., 2004). Os patamares de estabilizao podem ser realizados nas seguintes temperaturas (Willaert, 2007): 45-50C para que ocorra a degradao das -glucanas e a protelise; 62-65C para que ocorra a produo de maltose por aco da -amilase; 70-75C para que ocorra a sacarificao por aco da -amilase; 78Ctemperaturafinaldaempastagemparaqueocorraainactivaodasenzimasque degradam os hidratos de carbono, fixando a quantidade de acares fermentescveis. Aconsistnciadoempastevaiinfluenciaraconversodoamido,aconcentraodomosto,a viscosidade,atemperaturadeempastagem,asobrevivnciaeaactividadedosistemadeenzimas proteolticas. Os empastes muito espessos so difceis de agitar e bombear, o extracto recuperado 11 reduzido, aconversodo amidomaislenta,omostomaisconcentradoeviscoso(Briggsetal., 2004).Nestesempastes,tantoasenzimascomoossubstratosencontram-seemmaiores concentraes (Briggs et al., 2004). Empastes muito finos afectam a composio do mosto uma vez queprovocamainactivaotrmicada-amilase,originandocervejascomumextractopobreem acares fermentescveis e rico em dextrinas (ORourke, 1999). Aelevadaconcentraodeacaresedextrinaspresentesnomostoespesso,podemprovocara inibiodasamilase,poisexisteumareduodegualivredisponvel,umavezqueosacares actuamcomoinibidorescompetitivos.Aextensodegualigadatorna-secadavezmaiorcomo aumentodaconcentraodoempaste,deixandodeexistirgualivresuficienteparapermitira gelatinizao da maior parte do amido (Briggs et al., 2004). Aactividadedasenzimasvaidependerdevriosfactoresentreosquaisatemperatura(maior efeito)eopH(menorefeito)(Kunze,1996).Ataxaptimadeactuaodasenzimaspodeser melhoradaatravsdefactoresexternoscomoaconsistnciafinadoempasteeasuacomposio inica (ORourke, 1999). A actividade enzimtica aumenta com o aumento da temperatura e cada enzima atinge o seu mximo na sua temperatura ptima de actuao. Quando so atingidas temperaturas muito elevadas ocorre umdecrscimorpidodasuaactividade,resultantedadestruiodaestruturatridimensionalda enzima.Asuainactivaoedestruiomaiorquantomaisaltaforatemperaturaemrelaoao ptimo de actuao da enzima (Kunze, 1996). A estrutura tridimensional da enzima ir mudar de acordo com o pH do meio onde tem que actuar. A actividadeenzimticaatingeoseumximo,especficodecadaenzima,ediminuiquandoopHse encontra em valores mais altos ou mais baixos que o seu ptimo (Kunze,1996). Asenzimassoadicionadasnaetapadeempastagem:nacaldeiradascaldas(misturadeguae adjuntos) e na caldeira de empastagem (mistura de malte e gua)para garantir que esto presentes emquantidadesuficiente,umavezqueaspresentesnomaltepodemserinsuficientes. Nacaldeira dascaldasasenzimassoadicionadasparaprovocaraliquefacoesacari ficaodoamido, degradao das -glucanas e hidrlise das protenas. Na caldeirada empastagem so usadas para acelerar/aumentaraconversodoamido,degradar -glucanaseaceleraraseparaodomosto (Briggs et al., 2004).Aobtenodeextractosvaiserpossveldevidoacoenzimticasobreoscomponentesdo malte e adjuntos (Kunze, 1996). A e -amilase so as duas enzimas responsveis pela converso do amido durante a empastagem e so formadas durante a maltagem (Briggs et al., 2004). A-amilaseactuasobrealigao(1,4)nointeriordascadeiasdeamidoproduzindoglucose, maltose, maltotriose e dextrinas (Briggs et al., 2004). Estas enzimas vo actuar entre os 72-75C, so rapidamentedestrudasaos85C,eopHptimodeactuaoentre5.4-5.5(Kunze,1996).A degradao mais lenta no extremo das cadeias e cessa perto da ligao (1,6). Existem trs tipos 12 de-amilase.A-amilaseIexisteempequenasquantidadesnomaltecomparativamentecomas outrasduas,relativamenteresistenteaocido,umagenteligantepoisestabeleceumaligao forte com os ies de clcio e inibida por pequenas quantidades de ies de metais pesado como o cobre. A -amilase II resistente ao calor, principalmente na presena em excesso de ies de clcio e metais pesados, mas inibido na presena de agentes ligantes que permitem a ligao ao clcio, no uma enzima completamente estvel na empastagem, o seu pH ptimo 5,3 e instvel a pH menor que 4,9. A -amilase III um complexo de -amilase II e de pequenas protenas que limitam a actividade enzimtica e provavelmente destrudo temperatura de converso do amido (Briggs et al., 2004). A-amilaseexistenacevadanaformasolveleinsolvel,possuindoumenormevalorquandoa cevadautilizadacrua,comoadjunto.Duranteoprocessodemaltagem,aproporodeenzimas livresesolveisaumentaeasuaextracofacilitada(Briggsetal.,2004).Estaenzimaactua, catalisando ahidrlise dapenltimaligao(1,4)daextremidadedacadeia redutora deamilosee deamilopectina,libertandomaltoseeproduzindomaltotrioseeglucose(Kunze,1996;Briggsetal., 2004).Noentanto,aenzimanohidrolisaasligaes(1,4)pertodasligaes(1,6)na amilopectina ou dextrina. A temperatura de actuao ptima de 60-65C, inactivada aos 70C e o pH ptimo de actuao desta enzima entre 5,0 e 5,3 (Kunze, 1996; Briggs et al., 2004). Esta enzima mais sensvel ao calor e aos ies de metais pesados do que a -amilase, sendo por outro lado mais resistente acidez moderada e a agentes ligantes (Briggs et al., 2004).Naempastagem,algumasligaes1,6)podemserdegradadaspordextrinaseslimiteoupor-glucosidase, permitindo que as cadeias interiores possam ser quebradas pela-amilase e para que ascadeiasnoredutoraspossamseratacadaspela-amilase.A-glucosidasepossuidiferentes formas de acordo com a especificao do substrato e a proporo de componentes insolveis. Esta possui capacidade de catalisar a hidrlise de pequenas molculas como a maltose. O pH ptimo de actuaodestaenzimade4,6eatemperaturaptimade40-45C.Estaenzimadegradaos grnulos de amido e actua sinergicamente com a -amilase (Briggs et al., 2004). Durante a produo de mosto vo ocorrer vrios processos de degradao dos quais se destacam: a degradao do amido; a degradao das -glucanas e a degradao proteica (Kunze, 1996). Oamidodegradadoemacaresfermentescveisquevoserfermentados,formandoo componente mais importante da cerveja, o lcool.Osgrnulosdeamidonosopuros,possuemcinza,lpidoseprotena.Atemperaturade gelatinizao do amido aumenta com o aumento da concentrao de acares no lquido circundante ecomoaumentodotamanhodogrnulodeamido.Osprincipaiscomponentesdoamidosoa amiloseeaamilopectina.Naamilosepredominamasligaes (1,4)decadeiaslinearesdeD-glucopironose.A presenaocasional de ligaes (1,6) indica umahidrlise incompleta deamilose 13 pela-amilase. Em soluo a amilose pode sofrer retrogradao, ou seja,d-se uma reorganizao estrutural e separa-se da soluo. O material retrogradado resistente ao ataque enzimtico, por isso no vai ser convertido em extracto durante a empastagem. Devido sua forma helicoidal, a incluso de composto pode ser formada com lpidos ou iodo presente na hlice. A amilopecti na uma mistura demolculasaltamenteramificadas,comligaes (1,4)entrecadeiasecercade 26unidadesde glucoseligadasporpontesramificadascomligaes (1,6).menossolvelemguadoquea amilose. As suas molculas polissacridos possuem uma estrutura cristalina. Nos grnulos de amido, as regies cristalinas vo alternando com as regies amorfas, sendo estas mais facilmente atacadas por enzimas (Briggs et al., 2004). A degradao do amido ocorre em trs etapas: - A gelatinizao uma fase durante a qual no ocorre reaco qumica, mas sim fsica. Os gros deamidopresentesnasoluoaquosaquentevoabsorverumaquantidadedeguaelevada, resultando no aumento do volume dos gros, fazendo-os entumescer, e por fim acabam por rebentar, formandoumasoluoviscosa.Devidogelatinizao,oamidojnoestagregadoemgros slidos,podendoseratacadodirectamenteporenzimas(amilases)presentesnoempaste(Kunze, 1996). O ataque deve acontecer antes de ocorrer a retrogradao da amilose (Briggs et al., 2004) Se no ocorre-se gelatinizao, o gro de amido iria demorar vrios dias a ser degradado.- Na liquefaco vai dar-se uma reduo da viscosidade das cadeias de amido gelatinizadas pela -amilase.Aslongascadeiasdeglucosequecompeoamido(amiloseeamilopectina)so rapidamentepartidasemcadeiasmaispequenaspela-amilase.Istoprovocaumareduomuito rpidadaviscosidadedoempastegelatinizado.A-amilasesconseguedegradarlentamenteas grandes cadeias de extremidades no redutoras, pelo que a degradao apenas com esta enzima iria demorar vrios dias (Kunze, 1996). -Asacarificao:consistenadegradaocompletadoamidoemglucose,maltose,maltotriose,e dextrinas atravs da quebra progressiva das cadeias de amilose e amilopectina pela -amilase. A -amilaseseparaosdoisresduosdemaltosedanovacadeiadeextremidadesnoredutoras, produzindocadeiasmaispequenas.Adegradaodaamilopectinacessapertodaligao(1,6), uma vez que tanto a-amilase como a-amilase no conseguem quebrar esta ligao, obtendo-se as dextrinas limite que vo estar sempre presentes no mosto. A enzima dextrinase limite, presente no malte,aocontrrioda-e -amilase,conseguequebrara ligao(1,6).Para isso,o mostodeve encontrar-setemperaturaptimade55-60C.Aos65Caenzimainactivada,porissoexiste pouco tempo para actuar durante a empastagem (Kunze, 1996). Devido aos diferentes comprimentos dascadeias,outrosacarescomoaglucoseeamaltotriose,soproduzidos,talcomoamaltose. Nestafase,aadiodeiesdeclcioestabilizaasenzimas,optimizandoaetapadesacarificao (ORourke, 1999). Dos produtos resultantes da degradao do amido, a glucose o primeiro acar a ser utilizado pela levedura,seguindo-seoconsumodemaltose.Amaltotriosesfermentadadepoisdetodaa 14 maltose ter sido utilizada, e pode ser fermentada por todas as estirpes de fermentao de topo. Por fim as dextrinas no so fermentadas (Kunze, 1996). Aquebradeamidodevesermonitorizadaporcausadosresduosnodegradadosedascadeias longasdedextrinasquecausamturvaonomosto.Ocontrolofeitoatravsdotestedeiodo, utilizado para confirmar se a sacarificao est completa. Este teste consiste na anlise da reaco entre a soluo de iodo e o amido. Caso exista presena de amido e de longas cadeias de dextrinas, obtm-seumasoluodetonsazul/roxo.Casooamidotenhasidodegradadoeapenasexista presena de acares fermentescveis e pequenas cadeias de dextrinas, o iodo no reage e obtm-se uma soluo amarela/castanha (Kunze, 1996). A parede celular do endosperma da cevada uma rede fixa de protenas, celulose e hemicelulose, ligadaspor-glucanas(Kunze,1996).Adegradaodaparedecelularcomeanamaltageme continuaduranteaempastagempelaacodaendo--glucanases,-glucanasolubilasee-glucanase (Willaert, 2007).Em contraste com a estrutura entrelaada do amido, as molculas de -glucana so longas e no ramificadas. Estas, quando sujeitas a certas circunstncias, tm tendncia a formar gis, e se no forem degradadas vo aumentar a viscosidade da cerveja, dificultar a filtrao ediminuiroextractorecuperado.Adegradaoinsuficientedaspentosanaspoderesultarem problemas de filtrao e turvao (Willaert, 2007). Se a degradao da parede celular for insuficiente, o acesso das enzimas protena e ao amido ser restrito e o extracto obtido a partir domalte ser menor (ORourke, 1999). As endo--glucanases, que possuem a sua temperatura ptima entre os 45 e os 50C, s conseguem degradar parte dos filamentos interligados das -glucanas. Se se utilizar o tempo de descanso correcto temperatura ptima de aco das endo--glucanases e um malte bem modificado com um elevado nmero de enzimas, possvel degradar a maior parte das-glucanas, tornando-assolveis ediminuindoo riscodeformaodegel.Noentanto, apartirdomomentoem queatemperaturasobe,asendo--glucanases,termossensveis,soinactivadas.Poroutrolado, acima dos 70C, vai ser activada a -glucana solubilase, que liberta as molculas dos compostos das -glucanasdeelevadopesomolecular,daprotena,masnoosdegrada.Assim,comoasendo--glucanasesjforaminactivadasanteriormente,serdeesperarapresenademolculasdealto pesomolecularde-glucanas,masestas,emcomparaocomapresenadegis de-glucanas, no so to relevantes (Kunze,1996).Asprotenassoprogressivamentedegradadasporhidrliseoriginandopptidos,cadeiasde aminocidosdemenordimenso,etambmaminocidos,duranteaempastagem(Briggsetal., 2004). A quebra das protenas por aco enzimtica das protases d-se, predominantemente, entre os45e50C.Numperododeestabilizaoa45C,soformadosprodutoscommenorpeso molecular e a 50C, so formadas substncias com maior peso molecular.Os produtos obtidos pela degradaodasprotenasvoinfluenciarafermentao,oflavour,acor,ocorpodacerveja,a espuma da cerveja e sua susceptibilidade formao de turvao (Kunze, 1996; Briggs et al., 2004; Willaert, 2007). 15 Oslpidosquepredominamnomaltesoostriglicridoseosquepredominamnomostosoos cidos gordos livres (Briggs et al., 2004). A quantidade de lpidos extrados para o mosto aumenta com o uso de maltes bemmodificados,de uma moagem fina, de temperaturas elevadas na empastagem e na lavagem (sparging), da espessura da dreche mais fina durante a separao do mosto e do uso de pequenas propores de adjuntos. A quantidadedelpidosaumentaatravsdeumafiltraorpida,edeumacompressoelevadado empaste, recuperando o extracto residual. Normalmente mostos mais turvos possuem um maior teor de lpidos e por isso usual tentar reduzir a sua turvao e a quantidade de lpidos presente, embora a presena destes aumente a taxa de fermentao. Durante a empastagem, alguns lpidos podem ser oxidadas,pelooxigniopresentenoempaste,emsubstnciasmaispolares.Aslpasesvoser activadas durante a empastagem. Os cidos insaturados so parcialmente oxidados pelo oxignio na presena das lipoxidases (Briggs et al., 2004). Os polifenis do malte so parcialmente dissolvidos e destrudos durante a empastagem, atravs de reacesoxidativascatalisadas,nasuamaioria,pelaperoxidase.Anaturezadomaterialfenlico presentenomostoinfluenciadapelaintensidadedatorranamaltagem,peladisponibilidadede oxignioduranteaempastagemepeloprogramadeempastagem.Aempastagemealavagem (sparging) a elevadas temperaturas levam a uma maior extraco de polifenis para o mosto (Briggs et al., 2004). Durante o empaste, com o aumento do tempo e da temperatura, os taninos e asproantocianidinas so libertados das cascas e do endosperma. Os taninos de menor peso molecular possuem um efeito positivo devido sua reduzida actividade, o que evita o consumo de oxignio durante a empastagem eafiltrao(Kuzne,1996).Naempastagemvoocorrerinteracesentreasprotenaseos polifenis. No empaste, e mesmo no mosto, h uma parte das proantocianidinas que se encontra livre nasoluo,outraqueseencontraligadaaprotenassolveiseoutraqueestligadaaprotenas insolveis.So extrados mais polifenisdurante a empastagem a partir de maltes bem modificados porquesupostamentecontmmenosprotenainsolvelpresenteno gritseassim,sumapequena poro de fenis est ligada (Briggs et al., 2004). Os ies de clcio interagem com os componentes do mosto provocando um efeito no empaste e no pHdomosto.Osiesdeclciointeragemcomoscomponentesdoempastecomofosfatos inorgnicos,cidofticoe,emmenorescala,compptidos,protenaseprovavelmentecomoutras substnciasquelibertamiesdehidrognionaempastagemereduzemopH.Ofosfatodeclcio tendeaprecipitar,eestefenmenoocorremaisrapidamenteemmostosatemperaturasmais elevadas. A interaco entre o fosfato e ies de clcio podem contribuir para a descida indesejvel do pH durante a empastagem (Briggs et al., 2004). Aadiodeiesdeclcioempastagemreduzasquantidadesdefosfatosnasoluomas, aparentemente, no reduz at ao nvel pretendido. Por outro lado, favorece a estabilidade de enzima -amilaseatravsdoajustedepHduranteaempastagem,aceleraaseparaodomostodo 16 empaste, melhora a clarificao da cerveja e favorece a floculao da cerveja. Os cristais de oxalato de clcio (que na cerveja pode conferir turvao ou excesso de espuma - Gushing) so precipitados e o cido oxlico, que potencialmente txico, deixa de estar presente (Briggs et al., 2004). Aempastagemaetapamaisimportantenoprocessodefabricaodemostoerealizadaem caldeirasdeaoinoxidveloucobre,aquecidasporvaporouguaquenteatravsdetubos semicirculares soldados no topo e no fundo da caldeira (Willaert, 2007). As caldeiras possuem ps de agitao,eoseudesenhoimportanteparagarantirqueoempastefeitocomumaagitao correcta.Senoexistiragitaoduranteoperododeestabilizao,voexisti rdiferenasde temperaturanoempaste(misturaheterognea)prejudicandoaactuaoenzimticaeaextraco dosacares,aumentandootempodesacarificaoefiltraoeprovocandoaobtenodeum rendimentomaisbaixodoextracto(Kunze,1996).Quandosoadicionadosalgunsadjuntos,a empastagemdestesdeveserrealizadanumacaldeiraparte,poisestespodempossuiruma temperatura de gelatinizao do amido mais elevada que o malte e portanto a empastagem deve ser efectuada a temperaturas mais altas (Willaert, 2007). Deacordocomaformacomoatemperaturaaumentadaaempastagempodeserfeitadedois modos: por infuso ou por decoco (Kunze, 1996). A principal diferena a fiabilidade do controlo da temperatura.Empastagem por infuso Oprocessodeempastagemporinfusoomaissimplesporqueoempastetodoaquecidocom perodosdeestabilizaoespecficos,deacordocomastemperaturasptimasdeactuao enzimtica,atseatingiratemperaturafinaldaempastagem,eemseguidaamisturasofrea ebulio sem que ocorra separao entre o mosto e empaste (Kunze,1996). Nesteprocessoapenasseutilizaumacaldeira,ecomooempastenobombeadonoexiste injeco de ar, diminuindo a oxidao dos polifenis, responsveis por uma cerveja final mais escura e com um sabor menos agradvel.Kunze (1996) refere que a utilizao do mtodo de infuso vantajosa pois pode ser automatizado, requer menos 20 - 50% de energia e as reaces ao teste de iodo so melhores que o processo por decoco.Noprocessodedecoco,comopartedoempastejfoifervidoeaoutraparteno,a degradaodoamidonoempasteheterognea,sendomaisdifcilverificarseoempastese encontrasacarificadoquandocolocado emcontactocomoiodo.No entanto,desvantajosopoiso rendimento do extracto mais baixo. 17 Fig.2: Exemplo de diagrama de empastagem por infuso. Empastagem por decocoNesteprocesso,oempastenoaquecidotodomesmatemperatura.Umapartedoempaste removidoeaquecidoparte,atatingiratemperaturadeebulio.Quandoatingidaessa temperatura, a parte do empaste que sofreu o aumento de temperatura vai ser bombeado novamente para o interior da caldeira principal e ao misturar-se com o resto da empastagem, a temperatura vai aumentarataoprximopatamardeestacionamento.Aremooeebuliodeapenaspartedo empastetemosseguintesefeitos:menorseparaodasprotenasnoempastefervidodevidoao rpido aquecimento; gelatinizao e sacarificao do amido mais intenso;aumento da extraco das cascas;aumentodaformaodasmelanoidinas;aumentodaremoododimetilsulfito(DMS); actividade enzimtica menor no empaste total e possibilidade de um rendimento em extracto superior. Dependendodonmerodeebuliesquesofeitaspodemostertrstiposdeprocessosde decoco: simples, duplo ou triplo (Kunze, 1996). A empastagem por decoco tripla consome muita energia e s realizada em cervejas especiais (Willaert, 2007).O sistema de decoco feito com umamoagemmais fina do grits.Este empaste relativamente fino, por isso pode ser movimentado atravs de bombas e pode ser agitado (Briggs et al., 2004). Fig. 3: Exemplos de diagramas de empastagem por decoco simples (a) e decoco dupla (b). (a) 18 Aps a empastagem, o empaste transferido para o filtro onde vai ser filtrado. 2.2.2.3- Filtrao do mosto No fim do processo de empastagem, obtido uma mistura com substncias dissolvidas e outras no dissolvidasquenecessrioseparar,umavezqueapenasomosto,parteaquosadasoluo, resultante da extraco e hidrlise do amido, ir ser utilizado para produzir cerveja. A parte insolvel, constituda por resduos do malte maltado modo depois da empastagem, cascas e substncias que no passaram para a soluo intitulada de dreche (Kunze, 1996; Hughes & Baxter, 2001). A dreche vaiserutilizadacomomaterialfiltrante(Kunze,1996).Duranteafiltrao,asenzimasresiduais podemaindaactuaratofimdafiltrao,demodoasacarificaralgumamidoquestenhasido exposto durante esta etapa.A filtrao do mosto pode ser feita porCuba Filtro (lauter tun) ou por Filtro Empaste (mash filter). O sistema de filtrao utilizado deve garantir uma elevada qualidade do mosto (composio qumica e clarificao),umalavagemeficiente(rendimentoemextracto)eumataxaelevadadefluxofiltrado especfico(Schneideretal.,2005).Afiltraoporlautertunfeitanumacaldeiracomduplofundo, onde a dreche fica retida formando uma cama filtrante, e o mosto filtrado atravs da dreche (Kunze, 1996).Devidosuaprofundidadeeaodimetrodacaldeira,afiltraorpida(Priest,2006).O empaste entra suavemente atravs de uma das portas laterais ou do topo, reduzindo a possibilidade de turbulncia e de entrada de ar (Briggs et al., 2004). Aps o enchimento, a dreche assenta durante 20-30 minutos sobre uma rede de arame, formando uma cama filtrante. O primeiro mosto, acumulado entreofundodacaldeiraeofundofalso,aindapossuialgumaspartculas,peloquevoltaaser bombeado para ser novamente filtrado. No final da filtrao adicionada gua quente (75-78C) para procederlavagemdadrecheeextrairoextractoremanescentequepossaaindapermanecerna dreche. Por fim ocorre a descarga da dreche (Willaert, 2007).Fig. 4: Lauter tun (Fonte: Briggs et al., 2004) 19 A filtrao por mashfilter feita num filtro rectangular, composto por placas filtrantes. Dependendo do tipodeplacasutilizadas,agranulometriadomaltemodovaiserdiferenteequantomaisfi naa granulometria melhor vai ser o extracto recuperado (Briggs et al., 2004). O filtro utiliza presso e uma camadedrechefiltrantefina, aocontrriodolautertunemqueomostofiltradoporumacamada grossa.Autilizaodeumacamadafinadedrechefazcomqueafiltraoocorraprincipalmente atravsdasplacasfiltrantes,providenciandoumafiltraorpidaeumaextracomaiseficiente (Kunze,1996;Priest,2006; Willaert,2007).Afiltraocomomashfilterocorreemquatroprincipais fases: enchimento, filtrao, lavagem e descarga da dreche.Primeiro ocorre o enchimento dos filtros esdepoisseiniciaafiltrao,obtendo-se oprimeiromosto.Nofimdafiltraoaindahextracto presente na dreche que tem de ser recuperado.Para isso, inicia-se a etapa de lavagem (sparging), emqueadrechelavadacomguaquente.Estaguadelavagemvaidiluiromosto.Oextracto diminuisignificativamentedoprimeiroparaosegundomosto.Alavagemocorreatseextrairo extractopretendido.Porfimocorreadescargadadrechequeirserutilizadapararaoanimal(Kunze, 1996). Fig.5: Mashfilter (Fonte: Briggs et al., 2004) Depois de ser filtrado, o mosto armazenado no tanque tampo. 2.2.2.4- Ebulio do mosto Omostoqueseencontraarmazenadonotanquetampotransferidoparaacaldeiradeebulio. Nesta fase ocorre a adio de lpulo e o mosto fervido, atingindo os 100C e permanecendo a esta temperaturadurante1hora.importantequeomostosejafervidoeagitadoparaevitara permannciadesedimento(trubprotenacoaguladaqueseparadadomostodepoisda empastagem) no mosto. Uma agitao insuficiente ou excessiva ir aumentar o tempo de clarificao domosto(Hughes&Baxter,2001;Briggsetal.,2004).Nestafasepodemseradicionadosalguns adjuntos,comoxaropesdeacarouextractodemalte,paramelhorarascaractersticasdomosto (Briggsetal., 2004).Durante aebuliovoocorrer algumastransformaesnomostofervido,tais como,inactivaoenzimticadasenzimasdomalte,esterilizaodomosto,extracoe 20 isomerizao dos compostos derivados do lpulo, coagulao das protenas, formao de complexos de protenas/polifenis, formao de complexos deflavour e cor, formao de substncias redutoras que conferem aomosto potencial redox, que ir proteger o mosto de oxidaes nas fases seguintes daproduodecerveja,diminuiodopH,concentraodeextractodomostoatravsda evaporao da gua,produo e evaporao do dimetilsulfureto (DMS), evaporao dos compostos volteisformadosnaempastagemederivadosdolpuloadicionado(Kunze,1996;Briggsetal., 2004).Extraco e transformao dos compostos do lpulo Asresinasdolpulo(e-cidos)sooscomponentesmaisimportantesparaascaractersticas sensoriaisdacervejaumavezqueconferemcervejaosaboramargo.Os-cidos,durantea ebulio, vo sofrer isomerizao, alterando a sua estrutura e produzindo os iso--cidos, compostos mais solveis. Os leos essenciais do lpulo tornam-se volteis durante a ebulio do mosto. Como desejvelasuapresenanomosto,estesdevemseradicionadosa15-20minutosdofimda ebulio,demodoareteromximopossveldeleosdolpulo.Ospolifenisdolpulo,taninos, proantocianidinaseoutros,sosolveisemgua,dissolvendo-seimediatamenteepossuemum papel importante na formao do trub (Kunze, 1996). Formao e precipitao dos complexos de protenas/polifenis Naebulio,comoaumentodatemperatura,aestruturaterciriadasprotenas,necessria actividade enzimtica, vai ser degradada e os grupos hidrofbicos vo emergir. Nesta altura, podero interagir com outros grupos hidrofbicos de modo a reduzir a solubilidade das protenas, provocando asuacoagulao(Briggsetal.,2004).Ospolifenisdolpuloedomaltevodissolver-se completamentenomostoevoformarcompostoscomasprotenas.Umavezqueospolifenis presentesnomostoseencontram,nasuamaioria,naformaoxidadaecomoasmolculasde protenas possuem diferentes tamanhos, so formados complexos com diferentes caractersticas:os complexosconstitudosporprotenasepolifenisouporprotenasepolifenisoxidadosso insolveis no mosto quente e vo precipitar durante a ebulio do mosto comotrub ou hot break; os complexosformadosporprodutosresultantesdadegradaodeprotenasepolifenis remanescentesnasoluoduranteaebulio,sprecipitamquandoomostoarrefecido(Kunze, 1996), a temperaturas abaixo dos 80C, uma vez que a 100C no so estveis, sendo encontrados nocoldbreak.Noentantosonecessriasalgumasprotenasparaformaraespumaecorpoda cerveja (Briggs et al., 2004).Esterilizao do mosto importantegarantirqueomostoestesterilizado,porqueapresenadeoutrosmicrorganismos iroprejudicarodesempenhodaleveduraduranteafermentao,umavezqueiroconsumiros nutrientesdisponveisealeveduranoconseguirconvertertodooacaremlcooledixidode carbono(Kunze,1996).Paraalmdisso,apresenademicrorganismopodelevarproduode metabolitos que iro alterar o sabor e aparncia da cerveja. 21 Desnaturao das enzimas Duranteaebuliodomostoaindaexistemalgumasenzimastermorresistentes,quevoser totalmentedestrudas,econsequentemente,asalteraesbioqumicasquepossamocorrerso controladas (Kunze, 1996). Aumento da colorao do mosto Durante a ebulio vai ocorrer um aumento da cor provocada pelo escurecimento no enzimtico ou reacodeMaillard.Estareacoocorreentreosaminocidoseoshidratosdecarbono, nomeadamente,acaresredutores(Briggsetal.,2004)eatravsdaoxidaodepolifenis, originandoasmelanoidinas(Kunze,1996).Estasconseguemreagircomooxigniopresenteno mosto,exercendoumefeitoredutor(Kunze,1996).Paraalmdestespigmentos,estareacoir produzirvrioscompostosvolteis,algunsdelescomumlimiardeflavourmuitobaixo,podendo influenciar oflavour da cerveja final.Os produtos resultantes das reaces deMaillard, em conjunto comomalteeolpulo,contribuemcomapresenadecompostosvolteisnomosto,queseno foremparcialmenteremovidos,levamacervejascomcaractersticasindesejveis.Normalmente,o excessodessescompostosperdem-seporevaporaoduranteaebuliodomosto(Briggsetal., 2004). Diminuio do pH Vai ocorrer um decrscimo do pH do mosto, provocado pela formaodas melanoidinas, compostos cidos, e pelo lpulo, que contribu com alguma acidez. A diminuio do pH vai permitir uma melhor precipitao dos complexos protenas/polifenis durante a ebulio,vai reduzir o aumento da cor do mosto, a obteno do sabor a amargo e dificultar a sobrevivncia dos microrganismos, uma vez que estes so menos resistentes a pH mais baixo (Kunze, 1996). Formao de substncias redutoras Duranteaebuliosoformadassubstnciasqueconseguemreagircomooxigniopresenteno mosto, exercendo efeito redutor, sendo as melanoidinas um exemplo dessas substncias.Alterao do contedo em DMS do mosto O dimetilsulfureto (DMS) uma substncia muito voltil que pode ser detectado na cerveja pelo seu cheiro e sabor indesejvel. A formao do DMS e dos seus precursores ocorre durante a produo de malte e cerveja. O precursor inactivo S-metilmetionina (SMM) a partir da sua decomposio trmica, origina o DMS livre durante a ebulio e activa o precursor dimetilsulfxido (DMSO). O DMS como muito voltil rapidamente perdido por evaporao, ao contrrio do SMM que continua a quebrar-se duranteoarrefecimentodomosto.ODMSformadonessaalturairpermanecernacerveja.Para evitar a presena destes compostos deve-se utilizar maltes com contedo em SMM baixo e controlar o tempo de ebulio, de modo a garantir a decomposio da maior parte do precursor e provocar a evaporao do DMS formado (Kunze, 1996; Briggs et al., 2004). 22 Ozincopossuiumaenormeimportnciafisiolgicanasnteseproteica,nodesenvolvimentoda leveduraeduranteafermentao,porisso,podeseradicionadonaebulioparagarantirquese encontranasproporesnecessrias.Seexistirumadeficinciaemzinco,desenvolvimentoda leveduravaidemorarmaistempo,afermentaoirsermaislentaeirocorrerumareduodo diacetilo incompleta (Kunze, 1996). No fim da ebulio o mosto transportado para o Whirlpool. 2.2.2.5- Clarificao e arrefecimento do mosto WhirlpoolNofinaldaebulio,omostocontmflocos detrub efragmentossuspensosde lpulo,quedevem serremovidosparagarantirqueoflavoureaestabilidadecoloidaldacervejanoso comprometidos.Casonoseremovaotrub,aleveduravaiserestimuladaasedimentardurantea fermentao e consequentemente o grau de fermentao ser mais baixo (Willaert, 2007). Aseparaodotrubpodeserrealizadaporcentrifugao,sedimentaooutcnicasdefiltrao. Independentementedatcnicautilizada,todastmomesmoobjectivo,separarpartculascom densidadesoudimensesdiferentes(Willaert,2007).OWhirlpool,tanquedesedimentao, normalmenteutilizado quandoseusa extractode lpulo.Nofimdaclarificaoobtm-seummosto limpoelpulado,quedeveserarrefecidorapidamente,atravsdepermutadoresdeplacas,para evitar contaminaes (Briggs et al., 2004).No fim da brassagem vamos obter ummosto rico em substncias fermentescveis e pronto para ser submetido etapa de fermentao. 2.2.3- Fermentao Nesta etapa os acares fermentescveis do mosto so convertidos em etanol e dixido de carbono (Elinger & Narzi 2012). A fase de fermentao divide-se em duas fases: a fase aerbia, na qual a levedura se vai multiplicar e a fase anaerbia, onde vai ocorrer a converso dos acares em etanol e dixido de carbono.O processo iniciado pela inoculao (pitching), em que ocorre a saturao do mostocomar(oxigenao)ealeveduraseleccionadaadicionada.Duranteafermentao,os nutrientesvoserconsumidos,ocorrendoaformaodeetanol,dixidodecarbonoeoutros metabolitos.Osmetabolitosformadosduranteestaetapavocontribuirparaoflavourearomada cervejafinal(Briggsetal.,2004).DuranteafermentaoocorreumadiminuiodopH,levando precipitaodecompostodeazotodeelevadopesomolecular,polifeniseagentesresponsveis pelo amargor. A cor da cerveja fica mais clara, o extracto e o efeito do amargor diminuem (Elinger & Narzi 2012). O dixido de carbono produzido durante a fermentao retirado e armazenado para ser injectado numa fase mais avanada da produo de cerveja. No final da fermentao necessrio separar a levedura da cerveja verde. Por vezes a levedura reutilizadanoutrasfermentaesequandodeixadeserreutilizadadistribudaadestiladores, indstrias de produo de extracto de levedura (Briggs et al., 2004) e para rao animal. 23 2.2.4- Maturao Apsafermentao,acervejaverdemantidaduranteumdeterminadoperododetempoem maturao/guarda.Duranteesteperodo,oflavoureoaromadacervejasomelhoradoseso eliminadas as substncias indesejveis provenientes da fermentao. Depois da maturao a cerveja est estvel (Briggs et al., 2004). 2.2.5- Filtrao Depoisdeestvel,acervejadeveserfiltradapararemoveraleveduraresidualeasrestantes partculasemsuspenso,demodoaclarificaracerveja,tornando-amaisbrilhante.Estaaltima fase de produo de cerveja antes do enchimento (Briggs et al., 2004). Esta etapa divide-se em trs estgios: pr-filtrao/clarificao, filtrao e acerto de gua. Depois de filtradaacervejaarmazenadaemtanquesatserembalada.Antesdeserenviadaparao enchimento ajusta-se o valor de dixido de carbono atravs da injeco do mesmo produzido durante a fase de fermentao, de acordo com o tipo de cerveja que se deseja produzir.2.2.6- Enchimento Estaaltimaetapadetodooprocesso.Acervejapodeserengarrafadaemlatas,garrafasou barris.Parafinalizaraproduodecervejaegarantirasuaestabilidadesensorial emicrobiolgica, esta sofre uma pasteurizao. A pasteurizao pode ocorrer depois de a cerveja ser engarrafada num tnel de pasteurizao ou antes de ser engarrafada, pasteurizao flash (Briggs et al., 2004). 24 II - Desenvolvimento experimental 1- Objectivo do trabalho Opresentetrabalhotemcomoobjectivovalidaraoptimizaodoprocessodeproduodemosto, obtendo mostos mais concentrados, reduzindo os custos operacionais perdas de extracto, energia e mo-de-obra e melhorando o controlo sobre a taxa de evaporao nas caldeiras. Esta optimizao resulta na extino de uma das salas de fabrico (sala 3), passando de trs para duas salas (sala 1 e 2), aumentando a capacidade de fabrico, em volume, dessas duas salas e introduzindo equipamentos novos,permitindoobtermostosmaisconcentradosediminuirosconsumosdeguaedeenergia, sem comprometer a qualidade e as caractersticas do mosto. Faceaoobjectivodeproduzirmostosmaisconcentrados,foinecessrioaumentaracapacidadede fabricosdasduassalas(sala1e2),demodoaproduziromesmovolumedemosto,doqueera produzidoquandoseutilizavamastrssalas.Foramadquiridosnovosequipamentosque permitissem produzir mostos com as especificaes pretendidas, nomeadamenteum filtro de placas (mashfilter Meura - 65 placas) e um Gis tanque, tanque de amostragem agrupado ao filtro, para a sala 1,umtanquetrub,caldeiras,caldaseempastagem,commaiorcapacidadeparaasala2,efoi realizadaumaextensodofiltrodeplacasactual(mashfilterMeura-64placas)dasala2eGis tanque.Paraalmdasalteraesenumeradasanteriormente,osmoinhosderolosdasala1eda cevadaforamsubstitudospormoinhosdemartelos,poisosfiltrosdeplacasutilizados,requerem umamoendamaisfina,nosendonecessriomanteracascaintacta.Comestaactualizao passaramaexistirduaslinhasdeproduodemostototalmenteseparadasatalinhade arrefecimentodemosto.Paraalmdestasalteraes,foiimplementadaautomaoparatodosos processos em cervejaria. Devidosalteraesacimadescritas,foirealizadoumestudocomointuitodemonitorizaro funcionamentodosnovosequipamentos,emespecialofiltro(mashfilter),garantindoocumprimento dos parmetros definido pela Heineken para os mesmos. O projecto de optimizao foi realizado para a cerveja Sagres Branca, com extracto 16,7P. Durante este acompanhamento, foram analisados em laboratrio amostras de empaste, mosto, dreche e guas da Clean-In-Place.Esteestudoconsistiunaanlisedosparmetrosnecessriosvalidaodasaladebrassagem (SAT)turvao,resduosesedimentosdomosto,matriasecadadreche,extractosolvelna dreche seca, causticidade da soluo de soda da Clean-In-Place (CIP) dos filtros e das caldeiras; de parmetrosqueinfluenciamofuncionamentodofiltrospH doempaste,sacarificaodoempaste, domostoedadreche;edeoutrosparmetrosqueapesardenoseremimportantesparaoSAT devemsercontrolados extractoltimasgua,extractoconvertido eextractototalna drecheseca, causticidade da soluo de soda da CIP da linha de arrefecimento de mosto e esterilidade do mosto. 25 2- Caracterizao do alvo de estudo 2.1- Caracterizao do tipo de cerveja OprocessodeoptimizaofoirealizadoparaaproduodeSagresBrancacomextracto16,7P, extracto mais concentrado do que era produzido antes da alterao.A Sagres Branca uma cerveja produzida a partir de gua, malte, cereais no maltados e extracto de lpulo (SCC).A empastagem feita por decoco simples, utilizando-se duas caldeiras caldas e empastagem. Na caldeira das caldas ocorre a decoco de parte do empaste, constitudo por umamistura de gua e cereaisnomaltados(adjuntos).Osadjuntostmquesersujeitosatemperaturasmaiselevadas, poisatemperaturadegelatinizaodoamidodoscereaisnomaltadosmaiselevadaqueado malte,sendonecessriogarantiradegradaodoamido.Apssofreradecoco,oempaste bombeado para a caldeira de empastagem onde vai provocar o aumento de temperatura do restante material mistura de gua e malte. No seu fabrico no so adicionados aditivos ou conservantes. ASagresBrancaumacervejalager,emqueafermentaorealizadaporlevedurade fermentaobaixa,quesedimentamnofundonofinaldafermentao(Paquete,2007).uma cerveja mediamente encorpada, de cor dourada, carcter seco e um travo amargo agradvel (SCC). 2.2- Caracterizao das instalaes da brassagemO projecto foi realizado entre Janeiro e Julho de 2013 na Sociedade Central de Cervejas, na sala de brassagem. Para melhor entender o funcionamento da produo de mosto, foi realizada uma visita seco. A produo de mosto actualmente realizada em duas salas. Cada sala possui uma caldeira das caldas, uma caldeira de empastagem, um filtro, um tanque tampo e uma caldeira de ebulio. Paraalmdasaladebrassagem,ainstalaocontmossilosdecevada,gritsdemilhoemalte, matrias-primasdofabrico,moinhos,ummechamasher,doiswhirlpoolseazonadefrioondeso armazenados as enzimas e os sais. 26 Na fig. 6 apresentado o diagrama de brassagem com os equipamentos utilizados. Fig.6: Diagrama de brassagem Equipamentos. Para iniciar a produo de mosto necessrio moer os cereais no maltados e o malte. De seguida, asmatrias-primassomisturadasjuntamentecomaguanomechamashereenviadas, respectivamente,paraacaldeiradascaldaseparaacaldeiradeempastagem.Nacaldeiradas caldas ocorre a mistura dos adjuntos com a gua e na caldeira da empastagem ocorre a misturado malte com gua. Mais tarde, de acordo com o diagrama (Fig. 6), o material preparado na caldeira das caldas ser enviado paraa caldeira de empastagem, onde se ir misturar com o resto do empaste. Posteriormente o empaste enviado para o filtro onde vai ocorrer a separao entre o mosto (parte lquida)eadreche(parteslida).Omostosegueparaotanquetampoondeficaarmazenadoat atingirovolumefiltradoestipuladoeadrechedescarregadaevendidapararaoanimal.Assim queseatingeumdeterminadovolumeequeacaldeiradeebulioestejavazia,inicia-sea transfernciadomostoparaacaldeira.Quandoatingeatemperaturadeebulioadicionadoo lpulo. Esta etapa dura cerca de uma hora. Aps a fervura o mosto segue para oWhirlpool, onde vai ser clarificado e posteriormente arrefecido. Mosto arrefecido Caldeira de Empastagem Filtro Tanque Tampo Caldeira Ebulio Whirlpool Linha de arrefecimento do Mosto Caldeira das Caldas Malte Cevada gua Moinhos Mechamasher Grits de Milho 27 Fig 7: Caldeira das caldasFig 8: Caldeira empastagem Fig 10: Caldeira de EbulioFig 9: MashFilterMeura 2001 28 2.3- Funcionamento do filtro O principal equipamento estudado foi o mashfilter. Este filtro um filtro de placas que utiliza placas de filtraohbridas,ouseja,cadaladodasplacasrevestidoporumamembranaeporumpano, respectivamente.Amembranapermiteumacompressodobolomaishomogneaeumamaior extraco do extracto. Este filtro caracteriza-se por