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Indaial – 2022 Cerveja Prof.ª Lais Brito Cangussu Prof.ª Nivea de Lima da Silva Prof.ª Taina Francisca Cordeiro de Souza 1a Edição Produção de Elaboração: Prof.ª Lais Brito Cangussu Prof.ª Nivea de Lima da Silva Prof.ª Taina Francisca Cordeiro de Souza Copyright © UNIASSELVI 2022 Revisão, Diagramação e Produção: Equipe Desenvolvimento de Conteúdos EdTech Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada pela equipe Conteúdos EdTech UNIASSELVI Impresso por: C222p Cangussu, Lais Brito Produção de cerveja. / Lais Brito Cangussu; Nivea de Lima da Silva; Taina Francisca Cordeiro de Souza. – Indaial: UNIASSELVI, 2022. 140 p.; il. ISBN 978-65-5663-762-4 ISBN Digital 978-65-5663-757-0 1. Fermentação e maturação da cerveja. - Brasil. I. Cangussu, Lais Brito. II. Silva, Nivea de Lima da. III. Souza, Taina Francisca Cordeiro de. IV. Centro Universitário Leonardo Da Vinci CDD 641.5 Olá, acadêmico! Bem-vindo ao Livro Didático Produção de cerveja! Neste livro, vamos especificar as características sobre o processo de produção da cerveja, que é uma bebida fermentada vastamente consumida no mundo inteiro. As cervejas possuem geralmente teores alcoólicos de 0,05% vol/vol para as bebidas sem álcool, e até 14,5% vol/vol para as versões com álcool. Estima-se que a cerveja surgiu na data de 4000 a.C., e existem várias escolas cervejeiras tradicionais espalhadas pelo mundo, como a escola belga, que utiliza fermentação natural, e a escola americana, que produz cervejas mais amargas e com altos teores alcoólicos. Todavia, as bebidas produzidas no Brasil possuem teores alcoólicos em torno de 5% vol/vol. Na Unidade 1, abordaremos a etapa de caracterização dos grãos e dos adjuntos do malte. Enfatizaremos os efeitos ocasionados pela adição de cada adjunto nas características da cerveja. Em seguida, entenderemos a etapa de moagem dos grãos e os tipos de equipamentos utilizados nessa etapa do processo. Posteriormente, descreveremos o processo de mostura do malte. Em seguida, caracterizaremos o processo de cozimento do mosto e descreveremos os equipamentos e variáveis envolvidas nessa etapa do processo. Para finalizar, falaremos sobre o processo de resfriamento do mosto e preparo para a etapa de fermentação. Na Unidade 2, estudaremos as etapas de fermentação e maturação da cerveja. Incialmente, falaremos sobre o preparo do inóculo (levedura). Em seguida, aprenderemos sobre a etapa de maturação e fermentação da cerveja. Para finalizar, você aprenderá sobre diferentes formas de maturação da cerveja. Por fim, na Unidade 3, aprenderemos sobre o processo de filtração da cerveja, sobre a importância das etapas de clarificação e carbonatação da cerveja. Posteriormente, falaremos sobre a importância da adição dos antioxidantes e estabilizantes a cerveja. Para finalizar, falaremos sobre a etapa de envase da cerveja. Qualquer dúvida estaremos sempre à disposição. Boa produção! Prof.ª Lais Brito Cangussu Prof.ª Nivea de Lima da Silva Prof.ª Taina Francisca Cordeiro de Souza APRESENTAÇÃO Olá, acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você – e dinamizar, ainda mais, os seus estudos –, nós disponibilizamos uma diversidade de QR Codes completamente gratuitos e que nunca expiram. O QR Code é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar essa facilidade para aprimorar os seus estudos. GIO QR CODE Olá, eu sou a Gio! No livro didático, você encontrará blocos com informações adicionais – muitas vezes essenciais para o seu entendimento acadêmico como um todo. Eu ajudarei você a entender melhor o que são essas informações adicionais e por que você poderá se beneficiar ao fazer a leitura dessas informações durante o estudo do livro. Ela trará informações adicionais e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto estudado em questão. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material-base da disciplina. A partir de 2021, além de nossos livros estarem com um novo visual – com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura –, prepare-se para uma jornada também digital, em que você pode acompanhar os recursos adicionais disponibilizados através dos QR Codes ao longo deste livro. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com uma nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página – o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Preocupados com o impacto de ações sobre o meio ambiente, apresentamos também este livro no formato digital. Portanto, acadêmico, agora você tem a possibilidade de estudar com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Preparamos também um novo layout. Diante disso, você verá frequentemente o novo visual adquirido. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar os seus estudos com um material atualizado e de qualidade. ENADE LEMBRETE Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conheci- mento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementa- res, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! Acadêmico, você sabe o que é o ENADE? O Enade é um dos meios avaliativos dos cursos superiores no sistema federal de educação superior. Todos os estudantes estão habilitados a participar do ENADE (ingressantes e concluintes das áreas e cursos a serem avaliados). Diante disso, preparamos um conteúdo simples e objetivo para complementar a sua compreensão acerca do ENADE. Confi ra, acessando o QR Code a seguir. Boa leitura! SUMÁRIO UNIDADE 1 - MOAGEM E FABRICAÇÃO DO MOSTO (MOSTURAÇÃO) ................................. 1 TÓPICO 1 - OBJETIVO E CARACTERÍSTICAS DA MOAGEM .................................................3 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................3 2 OBJETIVO E CARACTERÍSTICAS DA MOAGEM ................................................................4 2.1 CARACTERIZAÇÃO DOS GRÃOS E DOS ADJUNTOS DO MALTE ................................................ 6 2.1.1 Arroz .................................................................................................................................................8 2.1.2 Batata .............................................................................................................................................8 2.1.3 Milho................................................................................................................................................ 9 2.1.4 Aveia ............................................................................................................................................... 9 2.1.5 Centeio ........................................................................................................................................... 9 2.1.6 Trigo............................................................................................................................................... 10 2.1.7 Mandioca ......................................................................................................................................10 2.1.8 Cevada não maltada ................................................................................................................. 10 2.1.9 Xaropes e adjuntos açucarados ............................................................................................. 11 3 DESCRIÇÃO DA MOAGEM ..................................................................................................11 3.1 ETAPA 1: MACERAÇÃO DOS GRÃOS .................................................................................................12 3.2 LÚPULO ................................................................................................................................................. 16 RESUMO DO TÓPICO 1 ......................................................................................................... 17 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................18 TÓPICO 2 - PROCESSO DE MOSTURAÇÃO ......................................................................... 21 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 21 2 PROCESSO DE MATURAÇÃO ............................................................................................ 21 2.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE MOSTURAÇÃO ...........................................................................21 2.2 FILTRAÇÃO DO MOSTO ......................................................................................................................25 RESUMO DO TÓPICO 2 ........................................................................................................ 26 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................27 TÓPICO 3 - RESULTADO E ANÁLISE DA MOSTURA .......................................................... 29 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 29 2 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE COZIMENTO DO MOSTO .............................................. 29 2.1 COMPOSTOS NITROGENADOS .........................................................................................................30 2.2 LÍPIDIOS .................................................................................................................................................31 2.3 CARBOIDRATOS ..................................................................................................................................32 3 CARACTERIZAÇÃO DO MOSTO E DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO ........ 32 LEITURA COMPLEMENTAR ..................................................................................................37 RESUMO DO TÓPICO 3 ........................................................................................................ 42 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 43 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 45 UNIDADE 2 — FERMENTAÇÃO E MATURAÇÃO ...................................................................47 TÓPICO 1 — IMPORTÂNCIA DA MATURAÇÃO ..................................................................... 49 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 49 2 PREPARO DO INÓCULO ................................................................................................... 49 3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE MATURAÇÃO E CONTROLE DE QUALIDADE ................ 53 RESUMO DO TÓPICO 1 ........................................................................................................ 56 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................57 TÓPICO 2 - ETAPAS DA MATURAÇÃO E FERMENTAÇÃO ...................................................59 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................59 2 DESCRIÇÃO DA FERMENTAÇÃO ..................................................................................... 60 2.1 PROCESSO DE ACIDIFICAÇÃO .........................................................................................................64 3 DIFERENCIAR OS TIPOS DE FERMENTAÇÃO E O CONTROLE DE QUALIDADE DA FERMENTAÇÃO ............................................................................................................. 65 RESUMO DO TÓPICO 2 ........................................................................................................ 69 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................70 TÓPICO 3 - MATURAÇÃO DE DIFERENTES ESTILOS, SUAS CARACTERÍSTICAS E RESULTADOS ....................................................................................................................73 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................73 2 TIPOS DE MATURAÇÃO ....................................................................................................74 3 DESCRIÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS COM OS DIFERENTES TIPOS DE MATURAÇÃO ........................................................................................................................76 LEITURA COMPLEMENTAR .................................................................................................79 RESUMO DO TÓPICO 3 ........................................................................................................ 85 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 86 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 88 UNIDADE 3 — FILTRAÇÃO E ENVASE .................................................................................. 91 TÓPICO 1 — FILTRAÇÃO, FAZER OU NÃO FAZER............................................................... 93 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 93 2 IMPORTÂNCIA DA FILTRAÇÃO ........................................................................................ 93 2.1 VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM A FILTRAÇÃO DA CERVEJA .....................................................94 3 DESCRIÇÃO DOS TIPOS DE FILTRAÇÃO ..........................................................................95 RESUMO DO TÓPICO 1 .........................................................................................................96 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................97 TÓPICO 2 - PROCESSO E CARACTERÍSTICAS DA FILTRAÇÃO .........................................99 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................99 2 PROCESSOS DA FILTRAÇÃO ............................................................................................99 2.1 FILTRO DE PLACA E QUADRO .........................................................................................................100 2.2 FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL ....................................................................................................101 2.3 FILTRO DE VELA ................................................................................................................................102 2.4 AUXILIARES DE FILTRO PARA PRÉ-CAMADAS .........................................................................103 2.5 FILTRAÇÃO POR CARTUCHOS (FILTRO ARMADILHA) ..............................................................1042.6 FILTRAÇÃO POR MEMBRANA (CROSS FLOW) ............................................................................104 3 CARACTERÍSTICAS DA FILTRAÇÃO ..............................................................................105 3.1 ESTABILIZAÇÃO DE CERVEJA........................................................................................................105 3.2 MÉTODOS DE FILTRAÇÃO DE PRÉ-CAMADA DE TERRA DIATOMÁCEA ..............................106 RESUMO DO TÓPICO 2 .......................................................................................................108 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................109 TÓPICO 3 - PROCESSOS E EQUIPAMENTOS DE ENVASE .................................................111 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................111 2 USO DE ADITIVOS NA CERVEJA: ANTIOXIDANTES E CONSERVANTES ......................111 2.1 USO DE ANTIOXIDANTES ..................................................................................................................112 2.2 USO AGENTES CONSERVADORES ................................................................................................112 3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO E DOS EQUIPAMENTOS DE ENVASE ............................... 112 3.1 ESCOLHA DE EMBALAGEM ..............................................................................................................113 3.1.1 Garrafas de vidro .......................................................................................................................113 3.1.2 Latas ............................................................................................................................................114 3.1.3 Garrafas de plástico .................................................................................................................115 3.1.4 Barris............................................................................................................................................116 3.2 CONDIÇÕES ESTRUTURAIS PARA ENCHIMENTO DE CERVEJA ............................................116 3.2.1 Importância dos Gases ........................................................................................................... 117 3.2.2 Pressão de enchimento .........................................................................................................119 3.2.3 Temperatura ..............................................................................................................................119 3.3 DESCRIÇÃO DOS PROCESSOS E DOS EQUIPAMENTOS DE ENVASE ...................................119 3.3.1 Evacuação ..................................................................................................................................121 3.3.2 Enxágue da garrafa ............................................................................................................... 122 3.3.3 Pressurização .......................................................................................................................... 122 3.3.4 Enchimento ............................................................................................................................. 123 3.3.5 Estabilização e sopro (snifting)........................................................................................... 123 3.4 SISTEMAS DE ENCHIMENTO PARA CERVEJA .......................................................................... 124 3.4.1 Nível mecânico - sistemas de enchimento controlados............................................... 124 3.4.2 Nível eletrônico - sistemas de enchimento controlados ............................................. 126 3.4.3 Sistemas de enchimento volumétrico eletrônico .......................................................... 127 3.4.4 Módulos de sistema associados ..........................................................................................131 3.5 PARTES CONSTITUINTES DE UMA LINHA DE ENGARRAFAMENTO ..................................... 132 3.5.1 Lavadora de garrafas .............................................................................................................. 133 3.5.2 Unidades de Inspeção e Monitoramento ......................................................................... 133 LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................134 RESUMO DO TÓPICO 3 ....................................................................................................... 137 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................138 REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 140 1 UNIDADE 1 - MOAGEM E FABRICAÇÃO DO MOSTO (MOSTURAÇÃO) OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • aprender sobre os processos; • identifi car os diferentes tipos de resultados; • avaliar uma boa mostura; • compreender a importância da qualidade deste processo. Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – OBJETIVO E CARACTERÍSTICAS DA MOAGEM TÓPICO 2 – PROCESSO DE MOSTURAÇÃO TÓPICO 3 – RESULTADO E ANÁLISE DA MOSTURA Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 1! Acesse o QR Code abaixo: 3 OBJETIVO E CARACTERÍSTICAS DA MOAGEM 1 INTRODUÇÃO A cerveja é uma bebida fermentada sintetizada a partir de grãos de cevada em presença de lúpulo. Ao longo do processo produtivo dessa bebida, são acrescentadas substâncias chamadas de adjuntos, que recebem essa denominação por não representarem as matérias-primas principais da cerveja, sendo assim ingredientes acrescentados em pequenas quantidades. Na etapa de produção do mosto, são acrescentados ao malte de cevada outros grãos, que reduzem o custo de produção e conferem propriedades a bebida. Estes são chamados de adjuntos do malte. Ao longo do processo produtivo da cerveja, são acrescentados outros adjuntos, nomeados de adjuntos da cerveja. Dentre os adjuvantes da cerveja, podemos citar: o antioxidante; o estabilizante; o antiespumante; e o acidulante. Cada adjunto da cerveja possui propriedades especificas, tais como os antioxidantes que tem o objetivo de impedir a oxidação dos lipídios presentes na bebida. A reação de oxidação dos lipídios ocorre em presença de oxigênio. Essa substância é acrescentada no final da produção da bebida, antes do envase. Os acidulantes têm a função de reduzir o pH da bebida e também auxiliam no sabor e odor da bebida. Os antiespumantes, como o nome já sugere, reduzem a formação de espumas e atuam principalmente na etapa de fervura. Os estabilizantes mantêm as características físicas das emulsões e da suspensão por meio do aumento da viscosidade da bebida. O processo de produção da cerveja é constituído por várias fases. Em cada fase ocorre uma reação específica e são utilizados equipamentos específicos. A primeira etapa é constituída pela preparação do malte, na qual a cevada é selecionada, visando à utilização de grãos uniformes e que possibilitem a germinação em tempo uniforme. Em seguida, esse cereal é moído, germinado e secado. O cevado é o grão básico da produção da cerveja; logo, na definição dessa bebida consta: bebida fermentada obtida a partir da cevada e do lúpulo (PALMER, 2017). Os outros ingredientes podem ser substituídos ou até eliminados. Alguns grãos são acrescentados, os adjuntos. Esses ingredientes visam prover algumas características à cerveja e, por serem mais baratos que a cevada,reduzem o custo da produção. Os grãos acrescentados ao malte são chamados de adjuntos do malte e fornecem características físico-químicas e sensoriais à bebida, influenciando nas características como viscosidade da bebida (aveia), características da espuma (aveia, trigo), sabor adocicado (xarope), picante (centeio) e coloração da bebida (xarope). TÓPICO 1 - UNIDADE 1 4 Nesta unidade, aprenderemos sobre as características da cevada, dos adjuntos do malte, que são ingredientes que substituem parcialmente o malte na elaboração da cerveja, e do lúpulo. Vale ressaltar que inúmeros adjuntos são utilizados na produção dessa bebida. A escolha do adjunto do malte está diretamente relacionada com as características da bebida que se deseja atingir. Os mais comuns são: aveia, trigo, milho, arroz e centeio, que são os adjuntos amiláceos (ricos em amidos). Outros adjuntos são ricos em açúcares, como o xarope de milho e açúcar de cana. Posteriormente, aprenderemos sobre o processo de germinação realizado com a cevada para a síntese do malte e fi nalizaremos com as características do processo de mosturação. Aprenderemos que os adjuntos do malte, juntamente ao malte, formarão o mosto, que é rico em açúcares e, posteriormente, será transformado em etanol e dióxido de carbono, na etapa de fermentação. Aprenderemos sobre cada etapa de preparação dos mostos, que se inicia com a extração do mosto por meio do malte, fervura e resfriamento do mosto. Falaremos sobre as análises de controle de qualidade que ocorrem nas etapas de produção da cerveja e as análises utilizadas para caracterizar e atestar a qualidade das matérias-primas dessa bebida. 2 OBJETIVO E CARACTERÍSTICAS DA MOAGEM A cerveja é constituída por mais de 80% de água, que deve ser de boa qualidade. Isso signifi ca: potável, sem sabor, sem cor e sem cheiro. A presença de características como sabor, odor (aroma) na água pode infl uenciar nas características fi nais da cerveja. Na indústria cervejeira, a água é classifi cada como: água de serviço e água de fabricação, ou água cervejeira, ou nobre. A água cervejeira é a utilizada na produção da cerveja, deve possuir pH entre 6 e 6,5. Já a água de serviço é usada em equipamentos, nos equipamentos que realizam o resfriamento e o aquecimento da cerveja e do mosto, serviços sem contato direto com a cerveja, na assepsia de recipientes, na lavagem de equipamentos e pisos (SANTOS; RIBEIRO, 2005). Os outros ingredientes da cerveja são os grãos, que passam incialmente pela etapa de triagem e limpeza, depois a cevada é umidifi cada e germinada. O vídeo “Da Cevada à Cerveja” mostra todas as etapas de produção da cerveja numa fábrica. Por meio desse vídeo, você aprenderá como o processo ocorre na indústria, os equipamentos utilizados e as condições de processamento. Link: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=KSkwsk4epFs. DICA 5 Após a colheita, a cevada deve ter seu teor de umidade reduzido entre os limites de 10% a 12%, o que torna possível seu armazenamento, acelera sua maturação, diminui a possibilidade de ataque de pragas e a ocorrência de doenças, além de diminuir a atividade respiratória. Em uma operação de secagem típica, de duas horas de duração, o ar utilizado para dessecação deve estar inicialmente a 54 °C e elevar-se gradativamente a 66 °C. No entanto, a temperatura do centro do grão não pode ultrapassar 52 °C, evitando problemas na etapa de germinação. A armazenagem é realizada em silos com umidade e temperatura controlados, podendo permanecer no silo de 12 a 14 meses (PICCINI; MORESCO; MUNHOS, 2002). A cevada é a principal matéria-prima da cerveja e possui entre 50% e 65% de amido e 8% de proteínas. Uma maior quantidade de amido e uma redução da quantidade de proteínas são características favoráveis para o uso desse grão na produção da cerveja (MÜLLER et al., 2021). A etapa inicial de preparação do malte consiste na limpeza e classificação dos grãos. Essa triagem permite a escolha de grãos uniformes que possibilitarão a formação do malte com a qualidade esperada, pois estes contribuirão para a germinação uniforme, ou seja, em tempos semelhantes (FIRJAN, 2014). Em seguida, é realizada a moagem, ou seja, a maceração dos grãos. Essa é a etapa inicial de preparação da cerveja que tem como objetivo possibilitar a exposição da parte interna dos grãos, chamada de endosperma. O endosperma é rico em amidos e proteínas. A germinação possibilita a transformação dos amidos e proteínas em açúcares e aminoácidos. Na etapa de fermentação, esses açúcares são convertidos em álcool etílico e dióxido de carbono (PALMER, 2017). A Figura 1 a seguir mostra as características do grão de cevada. FIGURA 1 - ENDOSPERMA CONTENDO AMIDO ´ Grânulos FONTE: A autora (2021) 6 A partir da figura, compreende-se a composição do grão de cevada, contendo partes constituídas por amido, outras por material proteico. A etapa de maltagem tem como objetivo principal a ativação das enzimas presentes nos grãos, que serão utilizadas na etapa de mosturação para quebrar as moléculas de amidos e proteínas (SILVA NETO et al., 2017). 2.1 CARACTERIZAÇÃO DOS GRÃOS E DOS ADJUNTOS DO MALTE Os adjuntos do malte são grãos constituídos por flocos de arroz, cevada não maltada, trigo, gritz (milho), aveia e xaropes. Podem ser classificados como os componentes ricos em amidos e componentes ricos em açúcares. • Componentes ricos em amidos: aveia, arroz, cevada não maltada, trigo, batata, mandioca, milho e centeio. • Componentes rico em açúcares: xarope de milho e açúcar de cana. Esses adjuntos, com exceção do xarope, são misturados ao malte na etapa de cozimento do mosto. Os adjuntos são aquecidos e misturados ao malte, pois as enzimas presentes no malte promovem a degradação dos amidos presentes nos adjuntos (SANTOS; RIBEIRO, 2005). Os adjuntos do malte agregam características à cerveja, completam o teor de amido da bebida quando misturados a cevada. No entanto, para manter as características da bebida, recomenda-se o uso dos adjuntos numa quantidade máximo de 40% p/p, ou seja, no mínimo 60% em massa de cevada e no máximo 40% em massa de adjuntos. Isso se dá pois o excesso de adjuntos, por exemplo, os ricos em glicose, pode ocasionar a inibição da fermentação (PIMENTA et al., 2020). Grãos e adjuntos do malte são as matérias-primas básicas da cerveja. Eles fermentarão, transformando os açúcares em etanol e dióxido de carbono. A cor da cerveja é fornecida tanto pelo malte como pelo lúpulo. Os odores, o tipo de espuma e a cor da bebida são características advindas dessas matérias-primas. Agora que já sabemos a importância dos grãos para a produção da cerveja, vamos entender como cada grão influencia as características dessa bebida. Já sabemos que na produção da cerveja a primeira etapa é a malteação. Nessa etapa, é realizada a seleção dos grãos e a germinação da cevada. Vale ressaltar que a umidificação possibilita que o metabolismo de crescimentos dos embriões responsáveis pela germinação dos grãos seja ativado. Durante a imersão dessa matéria-prima no tanque, os grãos já germinados, que são chamados popularmente de grãos chocados, são retirados e descartados. O controle de qualidade dos grãos também privilegia os grãos com tamanhos similares, pois sofrerão a germinação em tempos semelhantes. Outro fator importante que atesta a qualidade dos grãos da cevada é a inexistência de fungos ou outras doenças. Vale ressaltar que alguns fungos presentes no grão podem permanecer vivos 7 ao longo do processo produtivo, permanecendo vivos na fermentação e cozimento, se transformando num resíduo tóxico na cerveja. Esse fato ocorre com os fungos Fusanum genus e Claviceps (FIRJAN, 2014). Dessa forma, realiza-se o controle de qualidade da matéria-prima. Vale ressaltar que a assepsia dos equipamentos e também do ambiente de produção são imprescindíveis para reduzir as contaminações, haja vista que, no ambiente cervejeiro, o produto é obtido por meio dafermentação, que pode ser natural ou com o uso de levedura. Esse fato torna o ambiente propício para contaminações microbiológicas. Os cereais usados como adjuntos do malte podem ser conferidos no Quadro 1. QUADRO 1 - ADJUNTOS DO MALTE ADJUNTOS DO MALTE FUNÇÕES CENTEIO 1) Redução dos custos da fabricação da bebida; 2) Completar o teor de carboidratos do malte; 3) Conferir propriedades específicas à bebida, como características organoplépticas e físico-químicas; 4) Fornecimento de açúcar ao mosto; 5) Produção de cerveja sem glúten. TRIGO NÃO MALTADO AVEIA ARROZ MILHO CEVADA NÃO MALTADA XAROPES DE MILHO SORGO TRIGO SARRACENO AÇUCAR DE CANA FONTE: A autora (2021) Os cereais são acrescentados para agregar características à cerveja e reduzir os custos da matéria-prima, haja vista que os adjuntos do malte possuem preços inferiores ao da cevada. Por exemplo, a saca da cevada, que corresponde a 60 quilos, tem preço entre R$ 99,75 e R$ 109,70. Já a saca da aveia varia entre R$ 48,00 e R$ 76,10. Se o mestre cervejeiro utilizasse uma saca de cevada, teria um custo máximo de R$ 109,70. No entanto, a adição de 40% de aveia (40% de R$ 76,10) corresponde a R$ 30,44. Dessa forma, o custo total da produção seria (60% de R$ 109,70) R$ 65,82 mais R$ 30,44, totalizando R$ 96,26. Esse valor corresponde a 87,75% dos custos da produção do malte. Os adjuntos amiláceos entram na etapa de brassagem, como o trigo, o arroz, a aveia, o milho, a cevada e o centeio. Os adjuntos sacarídeos são acrescentados na etapa de fervura, como o xarope de milho e o açúcar da cana (MÜLLER et al., 2021). 8 As características dos adjuntos do malte (arroz, batata, milho, mandioca, xarope, aveia, trigo e a cevada não maltada) serão descritas a seguir. 2.1.1 Arroz Esse adjunto é benéfico para a etapa de fermentação, por ser fonte de açúcar. O arroz é a matéria-prima mais utilizada na produção da cerveja como adjunto do malte, pois tem como vantagens o baixo custo, possui pouco sabor, é rico em amido e possui baixo teor de óleo quando comparado com o milho. É comum a produção da cerveja utilizando o milho ou arroz como adjuntos. A produção de cerveja contendo 40% de arroz resulta numa bebida mais clara, com o estilo CREAM ALE, aroma sutil e levemente frutado, com teor alcóolico de 4,4%. Nos Estados Unidos, o milho é muito utilizado e no Brasil é mais comum o uso do arroz. Vale ressaltar que o uso de adjuntos do malte pode reduzir o custo do malte em até 1/5 (BETEMPS, 2015). No entanto, não pode ser utilizado em natura: é necessário transformá-lo em flocos. Isso porque o arroz utilizado na cerveja deve conter percentagem de água inferior a 13%, não deve possuir odor, não pode conter impurezas e deve possuir coloração branca. A formação dos flocos proporciona o cozimento do amido, tornando-o mais fácil de solubilizar e a redução da umidade do arroz. Outra alternativa é o uso do arroz descascado e seco. Vale ressaltar que o arroz é rico em amido, tem em torno de 80% dessa substância, diferente da cevada que tem aproximadamente 60% de amido. Esse fato é utilizado como fonte de açúcar, sendo benéfico para a fermentação alcoólica. 2.1.2 Batata A batata é um tubérculo rico em amido. O uso dessa matéria-prima como adjunto do malte ocorre por meio do cozimento da batata e adição na etapa de mosturação. Vale ressaltar que estudos mostram que o uso desse tubérculo numa proporção de 40:60 com o malte manteve o teor alcoólico do malte puro e não alterou o rendimento da etapa de fermentação. Outro benefício foi a redução do teor de extratos sólidos e do corpo da cerveja. A espuma da bebida manteve-se mais estável com o uso da batata. A batata é adicionada na etapa de mosturação, previamente cozida. 9 2.1.3 Milho O milho é utilizado como adjunto amiláceo na produção da cerveja. Este adjunto e o arroz são os mais utilizados. A maior parte da produção do milho é destinada para a ração animal. Esse cereal é constituído por 76% de carboidratos, 9,5% de proteínas, 4,5% de lipídios e 9% de fibras. É utilizado na cerveja como adjunto não maltado. Isso significa que as enzimas presentes no malte hidrolisam o amido do milho, transformando-os em açúcares fermentescíveis (SILVA NETO et al., 2017). O milho é normalmente utilizado como adjunto do malte após a transformação em gritz. Isso porque o milho tem alto teor de gorduras, em torno de 4,6%, um teor que é alto para a cerveja. Além disso, seu uso tem como inconveniente a formação de produtos de rancificação, que é a degradação do óleo em presença do oxigênio formando compostos com odor e coloração desagradáveis e influenciando nas características da espuma. Por esses motivos, utiliza-se o gritz como o adjunto do malte, um subproduto do milho. 2.1.4 Aveia A aveia possui entre 55 e 60% de amido e é constituída de 15 a 20% de proteínas. O uso da veia promove a retenção da espuma que são características vantajosas para a bebida. Por outro lado, seu uso aumenta a turbidez e a viscosidade do mosto, características maléficas para o processo produtivo (MÜLLER et al., 2021). Podendo ser utilizado em flocos, esse cereal pode aumentar o corpo da cerveja, a cremosidade da espuma e fornecer o chamado “colarinho” perfeito. Além disso, ele acentua o gosto de biscoito na cerveja. Entretanto, não deve ser usado em quantidades superiores a 10%, pois ocasiona turvação da cerveja. 2.1.5 Centeio Esse cereal aumenta a cremosidade da cerveja. Recomenda-se o seu uso em pequenas quantidades, pois aumenta a viscosidade da mistura e dificulta a filtração. Outro inconveniente do uso desse cereal em grandes quantidades é o sabor picante que a bebida adquire. O centeio não possui cascas, podendo ser difícil a lavagem do malte. No entanto, uma cerveja premiada pela National Homebrew Competition (NHC), que é promovida pela American Homebrewers Association, continha 50% de centeio e 50% de malte. Essa receita inédita de cerveja artesanal chama-se Onyris Ryewine. A bebida possui aroma maltado, com notas de tabaco e especiarias, a coloração âmbar escura com espuma densa e bege. A cerveja possui características densa e forte com teor alcoólico de 12%. 10 2.1.6 Trigo Recomenda-se o uso desse cereal em pequenas proporções, pois existe a facilidade de formação de microrganismos com o uso do trigo. Ele possui alto teor proteico, proporcionando a formação de espumas mais duradoura e espessa. Dessa forma, a germinação deve ser uma etapa mais curta. Esse inconveniente limita o uso do trigo para a produção de cerveja em grandes escalas. O trigo forma ainda compostos com alta massa molecular, os arabonoxilanos, que possuem alta viscosidade e dificultam a filtração do mosto. Todavia, o trigo é usado em cervejas turvas, cremosas e refrescantes. 2.1.7 Mandioca A mandioca é um tubérculo que fornece altos teores de maltose, por ser constituída por grandes quantidades de amidos e açúcares fermentescíveis. A esmera é a cerveja de mandioca desenvolvida pela Ambev com o incentivo do governo de Goiás. A esmera é leve e refrescante e contém, além da mandioca, o milho, como adjunto do malte. 2.1.8 Cevada não maltada O malte é o grão de cevada que passou pelo processo de malteação, quando é aumentada a umidade até a germinação. Depois dessa etapa, ocorre a secagem. Na malteação ocorre a ativação de enzimas e a liberação de proteína. A cevada não malteada não passou por esse processo. Ele é um cereal usado para adicionar as características da cerveja puro malte, tipo Lagers, pois fornece mais amargor, mais cor e corpo à cerveja. Deve ser utilizado no máximo 20%; por não ser maltada, influencia na estabilidade da espuma e, por fim, a alta viscosidade do mosto ocasiona dificuldade na filtração. Comparando os aspectos das cervejas malteadas com a que utilizam cereais não maltados, as ditas puras malte são mais densas, possuem mais corpo e são mais complexas. Enquanto que as cervejas que utilizam cereais não maltados são mais leves, são produzidaspara agradar um maior número de consumidores, por não possuírem características marcantes. 11 2.1.9 Xaropes e adjuntos açucarados De acordo com Rabello (2009), o xarope proporciona os seguintes benefícios à bebida: • mais cor e sabor; • produz uma bebida mais uniforme; • facilita a filtração, sendo adicionado diretamente na etapa de fervura do mosto; • obtém-se um maior rendimento na etapa de mosturação, pois o uso do xarope proporciona o aumento do volume do mosto e, por esse motivo, o uso desse adjunto torna o processo mais eficiente em comparação com os adjuntos ricos em amidos (amiláceos). O xarope de milho e o açúcar de cana são os adjuntos ricos em açúcares utilizados na produção da cerveja. Esses adjuntos conferem praticidade, pois não aumentam o teor de sólidos do mosto e alta fermentabilidade. A Legislação brasileira impede o uso de quantidades superiores a 25% de açúcar de cana como adjunto do malte (MÜLLER et al., 2021). O uso desse adjunto permite a adição de açúcar, mediante o uso do xarope (sacarose ou açúcar invertido) com concentrações de açúcar está entre 65° a 76° Brix. Note que cada adjunto possui características específicas e o mestre cervejeiro deve saber identificar como essas características influenciarão no resultado. 3 DESCRIÇÃO DA MOAGEM O processo de produção do malte da cerveja é constituído por três etapas, a hidratação dos grãos, a germinação dos grãos e a secagem. Antes do uso da cevada como matéria-prima da cerveja, a cevada passa pelo processo de malteação, que possibilita a produção e a ativação das enzimas que realizam a quebra dos amidos e proteínas presentes nesse grão. Vale ressaltar que a cerveja pode ser produzida com o uso de malte proveniente de outros grãos, como malte de milho, malte de trigo, permitindo a formação dos ingredientes básicos da cerveja, que são os substratos solúveis e os aminoácidos. Esses componentes sofrerão transformações ao longo da produção da cerveja, permitindo a produção de compostos como açúcares que, posteriormente, se transformam em etanol e dióxido de carbono (MUZZOLON et al., 2021). No infográfico da Figura 2, podemos conferir a importância da maceração dos grãos. 12 FIGURA 2 – IMPORTÂNCIA DA MACERAÇÃO DOS GRÃOS FONTE: Adaptada de Muzzolon et al. (2021) As características de cada uma das etapas serão detalhadas a seguir. 3.1 ETAPA 1: MACERAÇÃO DOS GRÃOS Os grãos são triturados em moinhos que podem ser verticais ou horizontais. O carrossel a seguir fornece uma visão geral do processo de produção da cerveja. Inicialmente, é preparado o mosto. Em seguida, o produto é conduzido para a etapa de fermentação. Para finalizar, o produto segue para etapa de acabamento e envase. FIGURA 3 - PROCESSO DE PRODUÇÃO DA CERVEJA FONTE: A autora (2021) Cada bloco apresentado no carrossel é constituído de uma sequência de ações, como a etapa de mosturação, que corresponde à produção do malte. A mosturação representa o processo de maceração dos grãos, germinação dos grãos e secagem e a clivagem, como apresentado no infográfico da Figura 4. 13 FIGURA 4 – MOSTURAÇÃO FONTE: Adaptada de Piccini, Moresco e Munhos (2002) Conforme mostrado na Figura 4, inicialmente são selecionados os grãos com o objetivo de utilizar grão com características semelhantes, pois esse cuidado resultará em uma germinação de forma uniforme. O controle de qualidade dos grãos de cevada é realizado por meio da análise de granulometria. De acordo com Firjan (2014, p. 48), “os grãos que passam por peneira de crivos de 2.2 mm são descartados”. Conforme Muzzolon et al. (2021), a cevada é o grão mais usado na produção da cerveja pelos seguintes motivos: • é um cereal considerado equilibrado, com altos teores de vitaminas, como A, B, C e K; • atua como antioxidante natural por possuir tocoferóis; • contém β-glucana, que é um composto com propriedades funcionais, provocando uma resposta imunológica, ocasionando a redução dos índices das lipoproteínas de baixa densidade (LDL), além de controle da glicemia. Sabemos que as etapas de produção do malte são germinação. Veremos mais detalhes sobre essas etapas no Quadro 2. 14 QUADRO 2 – DETALHES SOBRE A MACERAÇÃO E A GERMINAÇÃO DOS GRÃOS MACERAÇÃO DOS GRÃOS E GERMINAÇÃO A água é acrescentada aos grãos para potencializar o processo de germinação, pois uma porcentagem de água correspondente a 20% do volume do grão favorece o processo metabólico, responsável pelo crescimento do embrião. A porcentagem de água pode chegar até 47%. Dessa forma, a presença de umidade ativa a germinação. Características da maceração: 1) Remoção de sujeiras; 2) Aumento da umidade os grãos por meio do uso de água com injeção de ar para impedir a asfixia dos grãos; 3) Fornece oxigênio ao embrião; 4) A germinação deve ocorrer mediante ventilação e mistura do grão, para remover o dióxido de carbono formado na respiração dos grãos. FONTE: Adaptado de Firjan (2014) e Silva Neto et al. (2017) A frutose está presente no malte e é utilizada pela levedura na etapa de fermentação. A concentração desse carboidrato aumenta na etapa de mosturação e nas primeiras horas da fermentação (HORNINK; GALEMBECK 2019). Na fabricação da cerveja, uma reação enzimática ocorre na produção do malte consumindo o amido e formando amilose e amilopectina, que se degradam em açúcares menores no mosto, dextrinas, maltotrioses, maltose, frutose e galactose. Estes são açúcares fermentescíveis, ou seja, serão consumidos pelas leveduras na etapa de fermentação e transformados em etanol e dióxido de carbono. Os grãos presentes no malte passaram pelo processo de moagem, foram umidificados, germinados e secados, eventualmente torrados, de acordo com determinados procedimentos. Dessa forma, os grãos malteados são diferentes dos grãos in natura: a germinação aumenta o potencial enzimático dos grãos e a secagem reduz a umidade. Vale ressaltar que a redução da umidade ocasiona um aumento do potencial enzimático; no malte, os grãos possuem sabor e aroma característicos. Após a seleção dos grãos uniformes por meio da análise granulométrica, os grãos serão macerados úmidos, ou seja, água é acrescentada, garantido que a umidade dos grãos permaneça entre 12 e 45% (FIRJAN, 2014). Inicialmente, o grão de cevada é umidificado para que se inicie o processo de germinação. O processo metabólico responsável por ocasionar o crescimento do embrião da cevada é ativado quando o grão é umidificado, ocorrendo a germinação. A germinação permite que as enzimas presentes na cevada sejam ativadas, convertendo as reservas de amido e proteínas em açúcares e aminoácidos. 15 A atividade biológica que ocorre durante a etapa de germinação é interrompida por meio da secagem. Vale ressaltar que a secagem só inicia quando é atingido o nível máximo na produção das enzimas e das modifi cações no endosperma. A última etapa da produção do malte é a clivagem, que representa a retirada das radículas e dos caulículos, normalmente são usados em rações de animais (PICCINI; MORESCO; MUNHOS, 2002). Esse processo será detalhado no infográfi co da Figura 5. FIGURA 5 - ETAPAS DE TRANSFORMAÇÃO DO MALTE PARA O MOSTO As enzimas do malte são desativadas até que os cervejeiros desejem utilizá- las na fabricação da bebida Fruit Beer são cervejas frutadas produzidas a partir do malte com a adição de frutas. As frutas que são ricas em açúcares são acrescentadas após a etapa de produção do malte. São adicionados os mais variados tipos de frutas, inteiras ou na forma de sucos, tais como limão, morango, manga, mirtilo, cerejas e framboesas. INTERESSANTE FONTE: A autora (2021) Os maltes podem ser classifi cados de diversas formas, tais como malte verde. Este corresponde ao malte que é proveniente das etapas de umidifi cação e germinação e que ainda não foi secado. Já o malte tostado corresponde ao malte verde que sofreu secagem, em fornos, utilizando diferentes taxas de aquecimentos ou rampas de temperaturas, a depender das característicasda cerveja que se deseja atingir. Esse malte é considerado um malte especial e também é chamado de malte preto. Ele fornece à cerveja coloração, aroma tostado e aroma de chocolate (HORNINK; GALEMBECK, 2019). 16 Observe que cada malte fornecerá um resultado diferente à bebida final. Portanto, a preparação do malte é constituída basicamente pela germinação dos grãos para a obtenção do malte. Em seguida, o malte é secado para interromper o processo de germinação e é conduzido para etapa de produção do mosto ou mostura. De acordo com Firjan (2014), os benefícios da etapa de secagem do malte são: • redução da atividade da enzima, isso porque mesmo correndo a secagem sob temperatura controlada, algumas enzimas sofrem desativação; • aumento da cor (pelas reações de Maillard produzidas pelo teor de açúcar, umidade e temperatura); • redução do pH; • redução do teor de nitrogênio solúvel; • redução do volume de extrato, que é consumido pela respiração dos grãos; • aumento de polifenóis extraíveis. Após a produção do malte, recomenda-se o repouso por no mínimo 21 dias, pois o malte é um produto com pouca umidade (no máximo 4,5%), tornando-se um produto estável e equilibrado após o repouso. Dessa forma, o mestre cervejeiro armazena o malte em silos e pode utilizar diferentes lotes de malte para a produção da cerveja, isso porque diferentes lotes de cevada podem conduzir a malte com variados teores de proteínas (FIRJAN, 2014). As características do malte, como cor e perfil organoléptico, possibilitam ao mestre cervejeiro prever as características da bebida, tais como: teor de extrato fino, teor de extrato grosso, análise de cor, friabilidade (grau de modificação do mosto), beta- glutomato. 3.2 LÚPULO O lúpulo corresponde a uma flor seca e confere à cerveja as seguintes características: amargor da cerveja, características organolépticas da cerveja, retenção do sabor e estabilidade (microbiana e físico-química) da cerveja, por possuir propriedades antissépticas, pois contém óleos essenciais, polifenóis e resinas amargas. O lúpulo é produzido em países de clima temperado, como Alemanha, Estados Unidos, República Checa e é sensível às condições do clima. Deve ser acrescentado na etapa de fervura do mosto, na proporção de 40 a 300 g para cada 100 litros de cerveja, possibilitando a total solubilização desse ingrediente e a transferência das características para o mosto (LIMA; MELO FILHO, 2011; ROSA; AFONSO, 2015). 17 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • Os adjuntos do malte são imprescindíveis para a redução do custo de produção da cerveja, completam o teor de carboidratos necessários para a produção da bebida e para fornecer características específicas a essa bebida. Os mais utilizados são arroz, milho e aveia. • A etapa de maceração promove a umidificação e a oxigenação dos grãos, aumentando o potencial enzimático dos grãos que me seguida são secados. • A malteação é constituída pela preparação dos grãos, cevada e adjuntos. Eles são germinados e, depois de secos, seguem para etapa de preparação do mosto. A secagem conserva o malte até o momento de preparo do mosto. • A preparação do malte é constituída pela etapa de moagem dos grãos, umidificação e germinação dos grãos. Após a germinação, ocorre a secagem, interrompendo a etapa de germinação. Após a secagem, finaliza-se a produção do malte por meio do processo de clivagem. RESUMO DO TÓPICO 1 18 1 A malteação é uma das etapas do processo de produção da cerveja. Ela é a primeira etapa da síntese da bebida e está relacionada com o preparo e a potencialização das características da matéria-prima. Vale lembrar que a malteação é constituída por três etapas. Sobre as etapas da malteação, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Maceração, germinação e fermentação. b) ( ) Maceração, germinação e mosturação. c) ( ) Germinação, umidificação e maceração. d) ( ) Maceração, germinação e secagem. 2 Os adjuntos do malte são constituídos, em sua maioria, por grãos que conferem propriedades à cerveja e reduzem o custo de produção. Adjunto cervejeiro é qualquer ingrediente usado na cerveja que não seja o malte de cevada, lúpulo, água e fermento. A respeito do assunto, analise as afirmativas a seguir: I- A cevada não maltada é um adjunto que não pode ser usado em excesso. II- O uso da aveia como adjunto do malte possibilita a formação da espuma cremosa da cerveja. III- O xarope é um adjunto do malte acrescentado na etapa de maceração que aumenta o teor alcoólico da bebida. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As afirmativas I e II estão corretas. b) ( ) Somente a afirmativa II está correta. c) ( ) As afirmativas I e III estão corretas. d) ( ) Somente a afirmativa III está correta. 3 A moagem é a etapa inicial da produção da cerveja. Essa etapa é constituída pela hidratação, germinação, secagem e produção do malte. Esse processo tem como objetivo expor o endosperma que está contido no interior dos grãos. Sobre esse assunto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) O endosperma representa parte do grão de cevada e é constituído por amido e proteína. ( ) A germinação possibilita a transformação dos amidos e proteínas em açúcares e aminoácidos. ( ) Os açúcares sintetizados na malteação são transformados em etanol e dióxido de carbono da etapa de fermentação. AUTOATIVIDADE 19 Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F. b) ( ) V - V - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) F - F - V. 4 A cerveja é produzida em uma sequência de etapas. Para ser utilizado na fabricação de cerveja, o malte deve passar pela moagem, etapa crucial no processo de produção de cerveja. Sobre essa etapa, disserte sobre o processo de germinação e especifique as características do grão de cevada. 5 Na produção da cerveja, são utilizados a cevada e um ou mais cereais, que são chamados de adjuntos do malte. O malte é produzido pelo processo chamado de malteação, que consiste em controladamente induzir a germinação do grão para que seus açúcares, conhecidos também como amido, fiquem mais disponíveis. Disserte sobre as principais características dos adjuntos do malte: cevada, trigo, centeio e aveia. 20 21 PROCESSO DE MOSTURAÇÃO 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, aprenderemos sobre o processo de mosturação, ou seja, a extração do mosto do malte. O malte contém resíduos como cascas de grãos, que serão lavados por meio de diferentes processos - decocção e extração por infusão. Em seguida, falaremos sobre o processo de filtração do mosto, que ocorre por meio de filtros específicos, como filtro prensa e de terra de diatomácea. Além disso, enfatizaremos as condições de processo em que essa etapa ocorre. Para finalizar, falaremos sobre o processo de brassagem, que representa a síntese de várias etapas da produção da cerveja: umidificação dos grãos, seguido de germinação para a preparação do malte, preparação do mosto, filtração e aeração do mosto. 2 PROCESSO DE MATURAÇÃO A etapa de mosturação consiste no preparo do mosto que, posteriormente, será enviado para a fermentação. O alto rendimento dessa etapa é imprescindível para o lucro do processo. Dessa forma, medidas são adotadas para que o máximo de extrato seja retirado do mosto, com o mínimo de resíduos e com alta conversão em açúcares fermentescíveis. 2.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE MOSTURAÇÃO Nessa etapa, o malte que já está preparado (vindo da etapa de moagem) e contendo os grãos moídos, cevada e adjuntos, passa pelo processo de extração e filtração, formando o mosto. A etapa de extração consiste na adição de água ao malte, caracterizando a etapa inicial da mosturação. A adição de água ao malte moído determina o início do processo de mosturação. O objetivo dessa etapa é possibilitar a formação do mosto, que é constituído por uma mistura adocicada e que será utilizado na etapa de fermentação. UNIDADE 1 TÓPICO 2 - 22 Durante o aquecimento do mosto,pode ser realizado uma parada proteica, que significa manter a temperatura entre 40 e 60 °C, para que ocorra a quebra das proteínas presentes no mosto por parte das enzimas proteônicas. No entanto, a alta eficiência desse processo dependerá da enzima. Nos maltes com maior teor proteico, como os maltes que contêm trigo, a parada proteônica pode ser realizada entre 15 e 30 minutos com alta eficiência (HORNINK; GALEMBECK, 2019). A produção do mosto pode ocorrer por duas formas, pelo método de extração por infusão ou extração por cocção. O infográfico da Figura 6 descreve a etapa de mosturação. FIGURA 6 - PRODUÇÃO DO MOSTO: METODO DE EXTRAÇÃO POR INFUSÃO MALTE SECO FONTE: A autora (2021) Conforme vimos no infográfico, o malte seco é hidratado com água quente, porém, a temperatura da água ideal é entre 62 ° e 67 °C, que é a faixa de temperatura que permite a extração dos açúcares fermentescíveis sem degradá-los. Nessa etapa ocorre a atuação das enzimas (amilase alfa e beta), que ocasionam a hidrolise do amido e a amilipectina, possibilitando a liberação dos açúcares. Essas enzimas atuam nessa faixa de temperatura e no pH entre 4,0 e 5,5, ou seja, existem duas condições críticas para a extração do açúcar que devem ser controladas, a temperatura e o pH do meio (PICCINI; MORESCO; MUNHOS, 2002). 23 FIGURA 7 - PRODUÇÃO DO MOSTO: MÉTODO DE EXTRAÇÃO POR COCÇÃO FONTE: A autora (2021) No método de extração do mosto por cocção, parte do malte é separado e fervido numa caldeira, essa quantidade corresponde a um quarto do volume do malte. A outra porção, três quartos, permanece em temperatura ambiente, e, em seguida, é misturada com a porção aquecida. Esse processo ocasiona a formação de uma mistura a 54 °C. O aquecimento gradativo do malte se repete até que a mistura atinja 76 °C, na extração do mosto por cocção ocorre os seguintes processos, segundo Piccini, Moresco e Munhos (2002): • degradam proteínas do amido em aminoácidos metabolizáveis pelas leveduras (40- 54 °C), por meio da ação das enzimas proteólises; • hidrólises do amido, pelas amilases, (54-65 °C); • separação do mosto (73 °C) para a separação do mosto. A síntese do mosto por cocção proporciona uma pré-fermentação do mosto, que ocorre de forma lenta, e pode ocorrer incialmente a baixas temperaturas (40 °C), seguido de sucessivos aquecimentos por etapas até 75 °C. A baixa fermentação do mosto resulta em modifi cações sucintas no mosto, não resultando na formação de grandes quantidades de proteínas (AMARO JR.; VIEIRA; FERREIRA, 2009). O extrato do malte é um produto largamente comercializado. Esse extrato é produzido por meio da pasteurização do mosto seguido da desidratação. O extrato do malte contendo o lúpulo é obtido mediante a adição do óleo de lúpulo e dos iso-ciano-ácidos extraídos do lúpulo. IMPORTANTE 24 O processo de brassagem corresponde à síntese das etapas iniciais da produção da cerveja, que descrevem a moagem dos adjuntos e da cevada, seguido da hidratação do malte e aquecimento para solubilizar todos os componentes. Nessa etapa, que ocorre por volta de 72 °C, é realizada a síntese dos monossacarídeos por meio da atuação das enzimas no amido. Posteriormente, ocorre a filtração, retirando- se os resíduos provenientes do malte e lavagem da torta, obtendo-se uma mistura rica em açúcares, que é o mosto. A etapa seguinte corresponde à adição do lúpulo, com o mosto em fervura, para facilitar a solubilização dos pellets do lúpulo. A finalização da brassagem ocorre por meio do resfriamento do meio reacional (mosto mais lúpulo). O processo de produção da cerveja de forma condensada por meio da brassagem exige o aquecimento e o resfriamento constante do meio reacional, sendo necessário o uso de trocadores de calor para o resfriamento que permanecem entre 15 °C e 9 °C. O processo de produção da cerveja está sintetizado na Figura 8, na qual fica evidente a etapa de preparação do mosto, filtração, fermentação e envase da cerveja. FIGURA 8 - PRODUÇÃO DA CERVEJA FONTE: <https://bit.ly/3sSRUy0>. Acesso em: 2 mar. 2022. A imagem mostra a sequência de operações unitárias utilizadas na produção da cerveja, nota-se que cada equipamento é utilizado numa função. Na etapa de preparo do malte, os grãos são triturados, umidificados e secados. Forma-se o malte, que passa para a etapa de extração do mosto. Vale ressaltar que o malte seco pode permanecer armazenado sem perda das propriedades. Na etapa de preparo do mosto, inicialmente é realizada a extração do mosto a quente, em seguida é fervido, filtrado e resfriado. Essa mistura segue para a etapa de fermentação. Env ase Filt raç ão Pre par açã o Fer vur a d o m alte Fer me nta ção 25 2.2 FILTRAÇÃO DO MOSTO A separação entre o bagaço e a fase líquida gerando o mosto é chamada de filtração do mosto. Esse processo realiza a retirada dos resíduos dos grãos, bagaço, do mosto, obtendo-se uma fase líquida com reduzida turbidez. Podem-se utilizar diversos equipamentos nessa etapa, como: filtro prensa, filtro de terra de diatomácea e centrífugas. Tendo como objetivo obter o maior rendimento nessa fase, deve-se retirar o máximo de extratos do mosto. Essa etapa do processo ocorre sob temperatura controlada numa faixa entre 72 °C e 78 °C, e essas condições devem ser atendidas por dois motivos (PIMENTA et al., 2020): • o aquecimento é imprescindível para que os açúcares fermentescíveis sejam solubilizados e arrastados da torta (resíduo sólido proveniente da filtração); • temperaturas superiores a 78 °C podem ocasionar a dissolução na água e, consequentemente, o arraste do tanino presente na torta, proveniente da casca dos grãos. O bagaço proveniente da filtração do mosto é rico em fibras comestíveis, podendo ser utilizado para ração animal. A venda desse subproduto ocasiona ganhos financeiros para a cervejaria e, consequentemente, redução dos custos de produtos e de disposição de resíduos sólidos. Vale ressaltar que esse resíduo pode ser fortificado e usado na alimentação humana (AMARO JR.; VIEIRA; FERREIRA, 2009). INTERESSANTE 26 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • A produção do mosto ocorre mediante a extração do malte, seguido da filtração. • A extração do mosto ocorre sob temperatura controlada para evitar a degradação dos açúcares. Logo, ele ocorre sob condições controladas de temperatura. Para a extração por infusão, essa temperatura deve estar entre 62 °C e 67 °C. Essa faixa de temperatura impede a degradação dos açúcares fermentescíveis presentes no mosto. • A brassagem corresponde a um conjunto de operações unitárias utilizadas na fabricação da cerveja que ocorrem antes da fermentação. • A filtração do mosto permite a retirada do bagaço proveniente dos grãos e a formação da fase líquida de baixa turbidez. Esse processo deve ocorrer em condições controladas de temperatura para permitir a extração do máximo de açúcares fermentescíveis e o mínimo de tanino. 27 1 O mosto é produzido a partir do malte de cevada. Ele passa por diversas etapas até ser conduzido para a fermentação. Sobre as etapas de sintetização do mosto, a etapa inicial corresponde à extração. O processo de extração do mosto pode ocorrer por meio da infusão ou decocção. Sobre as condições necessárias para a extração por decocção, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Uso da água entre 62 ºC e 67 °C. b) ( ) Fervura do mosto a 100 °C. c) ( ) Separação de ¼ do mosto. d) ( ) Mistura de ¼ do mosto aquecido com ¾ do mosto a temperatura ambiente. 2 O processo de brassagem representa a soma de algumas etapas da produção da cerveja, como a etapa de preparação do malte, que é constituída pela seleção dos grãos, germinação e secagem; e a etapa de produção do mosto, que representa a extração, a fervura e a etapa de resfriamento do mosto. Com base nas etapas que ocorrem no processo de brassagem, analise as afirmativas a seguir: I- A clivagem do malte é realizada na etapa de brassagem.II- A extração do mosto por cocção é realizada na etapa de brassagem. III- A filtração do mosto, retirando-se os resíduos provenientes do malte é realizada na etapa de brassagem. IV- O preparo do inóculo que será usado na fermentação é realizada na etapa de brassagem. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As afirmativas I e II estão corretas. b) ( ) Somente a afirmativa IV está correta. c) ( ) As afirmativas I, II e III estão corretas. d) ( ) Somente a afirmativa III está correta. 3 A cerveja é uma bebida fermentável produzida a partir da extração de malte dos grãos e da fermentação do mosto rico em açúcares. O processo de filtração do mosto da cerveja resulta em uma parte líquida que é conduzida para o processo de fermentação e a torta que é o sólido. De acordo com os conceitos sobre a filtração do malte, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A torta pode ser utilizada na nutrição animal. ( ) A torta é incinerada após a filtração. ( ) A torta pode ser fortificada e utilizada na nutrição humana. ( ) O reúso da torta possibilita a redução dos custos de produção. AUTOATIVIDADE 28 Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F - F. b) ( ) V - F - V - V. c) ( ) F - V - V - F. d) ( ) F - F - V - V. 4 O mosto é sintetizado a partir do malte. Ele é o produto proveniente do esmagamento dos grãos germinados. Após a germinação dos grãos e secagem, forma-se o malte. O mosto é extraído do malte por diferentes técnicas e também são retirados resíduos dos grãos. De posse dessas informações, disserte sobre as etapas de produção do mosto, iniciando pela extração por cocção. 5 O processo de filtração é muito utilizado nas plantas industriais, sempre que se deseja separar um sólido de um líquido que são insolúveis. Nesses casos, é comum a retirada de uma massa sólida de um líquido através pela passagem da mistura em um filtro, uma peneira, uma membrana e um leito permeável ou semipermeável. A etapa de filtração permite a obtenção do mosto que segue para a fermentação. Nesse contexto, disserte sobre o processo de filtração do mosto. 29 TÓPICO 3 - RESULTADO E ANÁLISE DA MOSTURA 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, falaremos sobre o cozimento do mosto. A qualidade de uma cerveja depende diretamente da etapa de fervura do mosto, uma vez que o aroma, o sabor e a cor são concentrados nessa etapa. Aprenderemos ainda sobre o processo de resfriamento da cerveja. Para finalizar, veremos que, para manter a qualidade da bebida e a produção com características padrões que descreve a identidade da bebida, algumas análises são realizadas visando ao controle de qualidade de cada etapa da produção da cerveja. 2 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE COZIMENTO DO MOSTO O processo de fervura do mosto é imprescindível para a formação da coloração final da bebida por meio das reações de Millard e de caramerização; para a transformação por meio da isomerização dos alfa-ácidos presentes no lúpulo em iso-ácidos, formando o amargor da cerveja; e possibilita a esterilização da bebida e a evaporação de impurezas voláteis indesejáveis. Essa etapa também é responsável pela eliminação de compostos voláteis que ocasionam odores indesejáveis à cerveja. Vale lembrar que se costuma adicionar o lúpulo nessa etapa, pois ele facilita a solubilização dos componentes como os óleos essenciais. A fervura permite a eliminação de um composto proveniente do embrião do malte, o DMS (di-Methil-Sulfidio), que é um composto proveniente do aquecimento do SMM (S-Methil-Methionina), que transfere para a bebida o que chega à cerveja através do embrião do malte. Esse composto contém enxofre e transfere para a cerveja um aroma indesejado de milho. Outro fato importante é que o xarope, que é um adjunto do malte, não é adicionado na etapa de malteação e, sim, no final da fervura (AMARO JR.; VIEIRA; FERREIRA, 2009). UNIDADE 1 A reação de Millard ocorre durante a fervura do mosto. O aquecimento a 100 °C provoca a alteração da cor, do aroma e do gosto da mistura. Essa reação ocorre a altas temperaturas, podendo ocorrer durante a preparação dos maltes especiais, nos fornos e na etapa de fervura do mosto a 100 °C. NOTA 30 A fervura do mosto possibilita também a eliminação dos microrganismos. De acordo com o tempo de fervura, podem ocorrer reações de caramelização, reação de Maillard, alteração da cor e sabor do mosto (HORNINK; GALEMNBECK, 2019). O infográfico na Figura 9 apresenta a composição do mosto, as condições em que ocorrem a fervura do mosto e os resultados obtidos após a etapa de fervura do mosto. FIGURA 9 - CARACTERÍSTICAS DA ETAPA DE FERVURA DO MOSTO FONTE: A autora (2021) O lúpulo é acrescentado na etapa de fervura, que ocorre a 100°, possibilitando a minimização de reações indesejáveis e a coagulação das proteínas na forma de trup. Vale ressaltar que existem diferentes formas comercializáveis para o lúpulo, podendo ser adicionado à cerveja na forma de pastilhas e na forma de extrato. Os extratos têm como inconvenientes a presença de solvente, como etanol e cloreto de metileno, que podem ocasionar problemas no processamento da bebida, por haver dificuldade de recuperação desses solventes (PICCINI; MORESCO; MUNHOS, 2002). A adição do lúpulo pode ocorrer em diferentes etapas da fervura, visando obter diferentes resultados na característica da cerveja. Esse processo é chamado de lupulagem, e consiste na adição de parte do lúpulo no início da fervura, pois proporciona alto grau de amargor. Em seguida, são realizadas adições no meio e no final da fervura, possibilitando a formação de sabores e odores (aromas) únicos que caracterizam a complexidade da bebida (HORNINK; GALEMBECK, 2019). 2.1 COMPOSTOS NITROGENADOS O mosto possui compostos nitrogenados, alguns na forma de peptídeos (cerca de 50%). Esses compostos são constituídos por moléculas contendo de 2 a 30 aminoácidos. O infográfico da Figura 10 mostra os processos que sofrem as proteínas leves, proteínas complexas e as proteínas solúveis durante o preparo do mosto. 31 FIGURA 10 - PROCESSOS DE DEGRADAÇÃO E RETIRADA DAS PROTEÍNAS FONTE: A autora (2021) Dessa forma, os três tipos de proteínas - proteínas leves, as proteínas complexas e as proteínas solúveis -, são retiradas ou metabolizadas ao longo do processo de produção da bebida. O trup é um aglomerado de proteínas que são retiradas por meio do processo de Whirlpool. 2.2 LÍPIDIOS Os lipídios são moléculas de gorduras, provenientes dos grãos, da oxidação do lúpulo e do metabolismo das leveduras. Dos lipídios presentes no malte apenas 1 ou 2% permanecem na cerveja acabada, influenciando na qualidade da cerveja. O trup possui metade da sua composição constituída por proteínas. A presença de lipídios é rapidamente identificada no mosto pela presença da turbidez, podendo haver um excedente de lipídios de 5 a 40 vezes quando comparado a um mosto limpo. O vídeo “Ferver o Mosto por 60’ ou 90’... Qual a Diferença” aborda as características da etapa de fervura do mosto, detalhando quais são os benefícios da fervura a 10 minutos e quais são as melhorias conseguidas com a fervura a 60 minutos. Também específica todos os compostos evaporados e inativados na etapa de fervura. Link: https://www.youtube. com/watch?app=desktop&v=9anqNXyhMm0. DICA 32 Os lipídios oxidam formando compostos rancificados, que possuem odor e sabor desagradáveis e agem como sabões dissolvendo a espuma da bebida. A vantagem da presença dos lipídios consiste em: • os lipídios alimentam as leveduras, pois transportam nutrientes através da parede celular, tornando o processo de fermentação viável; • inibem a formação de ésteres indesejáveis, que são produzidos pela reação dos álcoois e ácidos presentes no mosto. 2.3 CARBOIDRATOS Os carboidratos presentes no mosto podem ser fermentescíveis ou não e são constituídos por açúcares. Essas fontes de carboidratos são de dois tipo: • hidrólise do amido, tais como, a maltose,a glicose e a maltotriose, esses são carboidratos fermentáveis; • os outros carboidratos (aprox. 3% do total) são não fermentescíveis, como a xilose, a galactose, a arabinose e a melibiose. O Whirlpool é o processo de agitação da cerveja, formando um redemoinho na mistura correspondente ao mosto filtrado. Após a agitação, realiza-se a decantação do mosto por 90 minutos. Esse processo favorece a decantação das partículas em suspensão, transformando o mosto em um líquido límpido. Esse processo é utilizado para retirar o trup, que é um aglomerado de proteínas formado durante a etapa de fervura do mosto. Os resíduos do lúpulo também são retirados por meio desse processo (PIMENTA et al., 2020). 3 CARACTERIZAÇÃO DO MOSTO E DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO A etapa de resfriamento do mosto contribui para a purificação do mosto, pois algumas impurezas que são solúveis no mosto são facilmente retiradas nessa etapa, pois a diminuição da temperatura reduz a solubilidade dessas substâncias no mosto, quando resfriado a 10 °C. Esse processo também impede a formação de odores indesejáveis e a contaminação do meio. Quando o resfriamento do mosto é realizado de forma rápida, a precipitação das proteínas ocorre de forma mais eficiente, e esse processo é chamado de “cold break”. Esse processo tem dois benefícios: a precipitação rápida das proteínas e a diminuição da turbidez do mosto. Nesse processo, formam- se partículas minúsculas de aproximadamente 1 m, que se precipitam no fundo do recipiente (HORNINK; GALEMBECK, 2019). 33 Nessa etapa do processo, é realizada a diminuição da temperatura do mosto que está em torno de 80 °C para 10 °C com o uso de trocadores de calor. Esse resfriamento favorece a precipitação de proteínas que são insolúveis a baixas temperaturas. Por exemplo: precipitam-se complexos de proteínas com resinas e taninos, a reação de cold break, que se inicia a 65 °C (PICCINI; MORESCO; MUNHOS, 2002). A etapa de resfriamento do mosto é uma fase propícia a infecções por bactérias e penetração de leveduras selvagens. Cada etapa da produção da cerveja exige análises de controle de qualidade conforme apresentada no Quadro 3: QUADRO 3 - ANÁLISES DE CONTROLE DAS ETAPAS INICIAIS DA PRODUÇÃO DA CERVEJA QUALIDADE DA CERVEJA ETAPA DO PROCESSO ANÁLISE MOAGEM Grau de modifi cação Grau de moagem Teor de pó BRASSAGEM pH Mostura Sacarifi cação mosto em processo e mosto pronto Extrato do mosto primitivo Coagulação proteica Cor Aspecto visual, olfativo, degustação RESFRIAMENTO DO MOSTO Oxigênio dissolvido FERMENTAÇÃO Extrato aparente fi nal Extrato aparente Diacetil Extrato aparente fi nal MATURAÇÃO Cor Extrato aparente Mosto básico O vídeo “Produção de Cerveja Artesanal – Resfriamento do Mosto” aborda a etapa de resfriamento do mosto, como o resfriamento é realizado no processo de fabricação das cervejas artesanais, quais são as alternativas mais baratas que podem ser utilizadas no projeto e montagem do sistema de resfriamento da cerveja. Link: https://www.youtube.com/ watch?app=desktop&v=yRJam9hQvWI. DICA 34 Oxigênio dissolvido Diacetil SO2 FILTRAÇÃO Oxigênio dissolvido Redução de antocianogênios (%) Espuma Adega de pressão (cerveja filtrada) Extrato aparente Mosto básico Cor Oxigênio dissolvido CO2 Turbidez FONTE: Adaptado de Piccini, Moresco e Munhos (2002) As análises de controle de qualidade são imprescindíveis para a caracterização das várias etapas de produção da cerveja. Por meio dessas análises, o mestre cervejeiro tem um direcionamento sobre o grau de conversão da fermentação, a concentração do malte e o aspecto do mosto. Ele prevê ainda se serão necessárias ações para correção da bebida ao longo do processo produtivo. As matérias-primas (água, cevada, lúpulo e adjuntos) passam por análises específicas, tais como: • a água é analisada nos seguintes aspectos: sabor, odor, cor, turbidez, pH, alcalinidade, teor de ferro, teor de cloro, gás carbônico e oxigênio dissolvido; • os adjuntos do malte, como o gritz, são analisados nos seguintes aspectos: granulometria, umidade (%), rendimento (%), tempo de sacarificação (min) e matéria graxa; • o grau de modificação é uma análise que caracteriza a extensão da germinação dos cereais, ou seja, caracteriza como as estruturas dos grãos, carboidratos, proteínas e lipídios foram modificadas (HORNINK; GALEMBECK, 2019); • o pH da mostura corresponde à concentração de hidrogênio, ou o potencial hidrogeniônico, que é medido entre 1 e 14. Por ser a cerveja uma bebida diluída em água, o pH pode ser medido por meio do papel indicador. Também por meio do pHmetro ou solução indicadora de pH (HORNINK; GALEMBECK, 2019). Na caracterização do malte, são realizadas algumas análises, que foram elaboradas baseadas em análises publicadas por organizações internacionais, tais como: 35 • ASBC: American Society of Brewing, de origem norte-americana, sendo utilizada principalmente nos Estados Unidos; • EBC: European Brewery Convention, de origem europeia, geralmente usada na maior parte do mundo, exceto nos EUA; • IGB: Institute Guild of Brewing, de origem europeia, em geral, muito coincidente com a EBC; • MEBAK: Wort, Beer and Beer-based Beverages, de origem alemã, não tão amplamente difundida no mundo. As análises de controle de qualidade do malte são: mosto congresso (EBC e ASBC), maceração de referência, extrato de moagem fina, extrato de moagem grossa, diferença entre o extrato de moagem fina – grossa, cor, friabilidade, beta-glucanos e viscosidade, proteínas totais, proteínas solúveis, alfa-amino-nitrogênio, limite de atenuação aparente, poder diastático e umidade. Veja no Quadro 4 a definição de cada uma dessas análises: QUADRO 4 – ANÁLISES DE CONTROLE DA QUALIDADE DO MALTE ANÁLISE DEFINIÇÃO Mosto congresso (EBC e ASBC) Essa análise visa uniformizar a moagem, dessa forma deve ser realizada num moinho Buhler-Miag com uma distância de 0,2 mm entre discos, para moagem fina e 0,7 mm para moagem grossa para ASBC e 1 mm para EBC. Maceração de referência Deve seguir a ordem: 1) agitar continuamente durante todo o processo; 2) usar 50 g de malte por maceração; 68 3) adicionar 200 ml de água a 45°C; 4) deixar repousar durante 30 minutos a uma temperatura de 45°C; 5) aquecer a 70°C com um aumento de temperatura de 1°C por minuto; 6) adicionar 100 ml de água a 70°C, quando a mistura atingir 70°C; 7) deixar durante 60 minutos a uma temperatura de 70°C; 8) resfriar a 20°C em um período entre 10 e 15 minutos; 9) levar a um peso final de 450 g a 20oC, adicionando água; 10) filtrar com papel de filtro. Extrato de moagem fina (%) Essa análise é responsável por indicar o grão de modificação dos carboidratos, mediante a análise no mosto em congresso. Extrato de moagem grossa (%) Essa análise é responsável por mostrar de forma mais realista as características do extrato que será sintetizado na planta cervejeira, mediante a análise no mosto em congresso. 36 Diferença entre o extrato de moagem fina - grossa (%) Essa análise indica se o malte sofreu modificação, mediante a caracterização das paredes do endosperma. Cor Fornece um indicativo da cor que o mosto produzirá, realiza-se no mosto em congresso Friabilidade (%) Essa análise está relacionada ao malte, e indica o grau de modificação deste, as características como variedade da cevada e quantidade (teor) de proteínas, influencia diretamente nesse resultado. Beta-glucanos e viscosidade Análise realizada no mosto em congresso, refere-se ao baixo grau de modificação, presença de grãos mortos ou não germinados e presença de extremidades não modificadas, esse fatores ocasionam a turvação da cerveja, dificuldade de filtração e até entupimento dos filtros. Proteínas totais (%) Está diretamente relacionada com as características da cevada, como ano de colheita e a variedade da cevada. Proteínas solúveis (%) Refere-se ao grau de protease, pode ser dada pelo índice KOLBACH,que refere-se a relação entre as proteínas solúveis e as proteínas totais, esse valores deve permanecer entre 40% e 45%. Alfa-amino nitrogênio (FAN) Esse teor é proveniente do malte, pois os adjuntos não fornecem proteínas e esse valor reflete a fração que é derivada da proteína e possui baixa massa molecular. Limite de atenuação aparente Corresponde a um teste de fermentação em escala de laboratório, fornecendo dados sobre o processo em escala real. Poder diastático Fornece informações sobre o conteúdo enzimático. Umidade (%) Reflete se a umidade do malte está alta ou baixa. O valor ideal é em torno de 4,5%. FONTE: Adaptado de Firjan (2014) A análise da umidade reflete se for alta a presença de excesso de água no malte. Consequentemente, o malte estará susceptível a ataques de fungos, e as modificações enzimáticas estão em progresso. Por outro lado, se a umidade do malte for baixa, isso significa que os grãos possuem um aumento de fragilidade, o malte apresenta cor escurecida devido ao excesso de secagem e reduzido teor de enzimas (FIRJAN, 2014). 37 ESTUDO DA REUTILIZAÇÃO DE LEVEDURAS IMOBILIZADAS SOBRE A QUALIDADE DA CERVEJA CREAM ALE Hamir Gonçalves da Silva Patrick Gomes de Souza Clairon Lima Pinheiro RESUMO A cerveja está presente na vida social humana há milhares de anos, tendo seu processo de produção cada vez mais aprimorado. A levedura é o agente responsável pela fermentação do mosto cervejeiro e, portanto, melhorias no processo que envolvam a manipulação da levedura podem ter efeito importante nos custos, rendimento e tempo do processo. A imobilização de leveduras utilizando alginato de cálcio se apresenta como uma boa alternativa de melhoria do processo. No presente trabalho foram comparadas variáveis de respostas de bioprocessos (produtividade volumétrica, fator de produção de etanol, eficiência fermentativa) e aspectos físico-químicos de sucessivas fermentações realizadas com leveduras imobilizadas em alginato de cálcio 2% (p/v) e o processo comum com leveduras livres. Em condições semelhantes em relação à quantidade de células dosadas, o sistema imobilizado foi incapaz de realizar a fermentação do mosto com a mesma eficiência do sistema com células livres. As cervejas produzidas nas reutilizações apresentaram semelhança nos parâmetros físico-químicos e variáveis de bioprocessos, porém, apresentaram turvação elevada em comparação com as fermentações com leveduras livres. Palavras-chave: Cerveja, Fermentação, Leveduras Imobilizadas, Alginato de Cálcio. INTRODUÇÃO A cerveja está presente na vida social humana há milhares de anos, desde que o homem teve à disposição os grãos necessários para sua fabricação. Desde então, a cerveja espalhou-se pelo mundo, passando de simples alimento à bebida disponível nos mais variados sabores e padrões, tendo seu processo de produção cada vez mais aprimorado (AZEVEDO; SOUZA, 2021; MAIA; BELO, 2017). Nesse ínterim, foram desenvolvidas várias técnicas para melhorar a qualidade da cerveja e de aumentar a produtividade de suas matérias-primas, barateando e facilitando cada vez mais sua produção (OLIVEIRA, 2011; SANTOS; RIBEIRO, 2021). Dentre os materiais utilizados para a produção de cerveja, a levedura é o agente responsável pela fermentação do mosto LEITURA COMPLEMENTAR 38 cervejeiro e, portanto, melhorias no processo que envolvam a manipulação da levedura podem ter efeito importante nos custos, rendimento e tempo do processo. Atualmente, as leveduras são utilizadas de forma livre nos tanques fermentadores, dificultando seu reaproveitamento no processo artesanal (GENISHEVA et al., 2012; SALES; SOUZA, 2021). Leveduras imobilizadas em suporte de alginato de cálcio já apresentaram bons resultados quando utilizadas para a produção de hidromel, sendo capazes de reutilizar as leveduras por vários ciclos sem que houvesse perda de rendimento fermentativo (FONSECA, 2013). 2 PARTE EXPERIMENTAL 2.1 OBTENÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA A água utilizada para elaboração da cerveja foi água mineral comercial. Os maltes, lúpulos e leveduras usados foram adquiridos em loja especializada em insumos cervejeiros, em Manaus. 2.2 ELABORAÇÃO DA RECEITA Foram produzidas cervejas do estilo Cream Ale. A receita foi desenvolvida utilizando-se o software Beersmith2, que possui banco de dados com as especificações de cada estilo de cerveja presente no BJCP. O software calcula características do produto final a partir de quantidades de matérias-primas dosadas, volume da batelada, tempos e temperaturas das rampas de mostura e temperatura de fermentação. Foram utilizados cerca de 4,2 kg de malte tipo Pilsen, 15 g de lúpulo amargor, 15 g de lúpulo aromático e levedura ale US-05 da marca Fermentis para a produção da cerveja. 2.3 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL O experimento consistiu em elaborar 20L de mosto cervejeiro, dividi-lo em 4 alíquotas iguais de 5L, onde 1 amostra de mosto foi fermentada utilizando células livres e 3 amostras foram fermentadas utilizando células imobilizadas em alginato de cálcio 2% (pv-1). As etapas posteriores à fermentação foram iguais para todas as amostras, sendo elas, maturação e envase. As células imobilizadas em alginato de cálcio foram reutilizadas por 2 vezes na fermentação de mosto cervejeiro e foram avaliados os impactos das sucessivas utilizações das bioesferas no perfil físico-químico das cervejas obtidas. 2.3.1 Preparo das bioesferas e hidratação das leveduras livres Inicialmente foi preparada uma solução 600 mL de alginato de sódio 2%. Para o preparo desta solução, colocou-se 200 mL de água destilada em um béquer, sob agitação deste volume de água, a massa de alginato de sódio foi lentamente adicionada, de modo que a agitação homogeneizasse a solução. O alginato de sódio em contato com a água forma um gel, portanto, sua solubilização em água é difícil. Ao ponto que a solubilização se tornava muito lenta, pequenos volumes de água eram adicionados, até completar os 600 mL. Ao final do preparo desta solução, ela foi esterilizada a 121 °C por 39 15 minutos em autoclave (SOUZA, 2015). Em seguida, 8,636 g de levedura seca US-05 foi hidratada utilizando 85 mL de água destilada à temperatura ambiente. A suspensão foi agitada e mantida a temperatura ambiente durante 15 minutos e, em seguida, foi adicionada à solução de alginato de sódio previamente esterilizada. As bioesferas foram lavadas com água destilada e mantidas a 4 °C até o momento da inoculação. Para a hidratação das leveduras livres, misturou-se 2,864 g de levedura seca US-05 e 60 mL de água destilada a temperatura ambiente, a solução foi agitada e mantida a temperatura ambiente por 15 minutos antes da inoculação (SOUZA, 2015). […] pode-se observar os frascos de vidro que continham as leveduras, sendo 3 dos frascos contendo leveduras imobilizadas em alginato de cálcio 2% e 1 frasco contendo as leveduras de forma livre. Cada frasco de leveduras foi utilizado para inocular em um balde de mosto, resultando em 3 baldes de mosto para serem fermentados utilizando leveduras imobilizadas e 1 para ser fermentado com leveduras livres. 2.3.2 Elaboração do mosto cervejeiro O tipo de moagem utilizada foi a moagem seca em um moinho de dois rolos MB80 plus, da empresa MALTEBITE®. A distância entre os rolos foi calibrada a fim de que, ao final da moagem, os grãos fossem abertos, as cascas estivessem preservadas e não fossem encontrados grãos inteiros. A brassagem foi realizada em um equipamento single-vessel com controle automático de tempos e temperaturas BrewHome 20. As etapas de mostura, filtração e fervura foram todas realizadas no equipamento BrewHome 20. Ao início da mostura, a água foi pré-aquecida a temperatura de 65 °C, para então adicionar o malte. O malte permaneceu em repouso durante 60 minutos para a ação das enzimas β-amilases e α-amilases. Após o término do primeiro repouso, a temperatura foi elevada para 78 °C, para a inativaçãodas enzimas presentes no mosto. Em seguida, o mosto foi filtrado utilizando a própria casca do malte. Após a filtração do mosto, o bagaço de malte foi lavado com água a 78 °C para a recuperação dos açúcares aderidos às cascas. Em seguida, o mosto foi aquecido até atingir a temperatura de fervura e foi adicionado 15 g de lúpulo amargor. O mosto foi fervido por 60 minutos e, quando restavam 15 minutos para o final da fervura, foi adicionada uma pastilha de Whirlfloc (floculante), para auxiliar na formação e floculação do trub. Ao final da fervura, foi adicionado 15g de lúpulo aromático (SALES; SOUZA, 2021; AZEVEDO; SOUZA, 2021). Para realizar o resfriamento do mosto para a temperatura de fermentação, utilizou-se um trocador de calor de placas, modelo BrewCooler20 da empresa Brew Beer. O fluido de resfriamento foi água gelada. A vazão de mosto e a de água gelada foram moduladas de modo a garantir que a temperatura de saída do mosto fosse de 18 °C. A fermentação ocorreu em baldes alimentícios de 5 L em freezer equipado com sensor de temperatura acoplado a um controlador de temperatura Ageon, modelo G101. A temperatura de fermentação foi de 18 °C e durou 7 dias (SALES; SOUZA, 2021; AZEVEDO; SOUZA, 2021). O teste de fermentação completa foi realizado utilizando uma amostra do mosto cervejeiro. Foi realizada a fermentação à temperatura ambiente, com adição excessiva de levedura e sob condição de agitação, com intuito de alcançar a máxima fermentabilidade do mosto cervejeiro. Ao decorrer do processo de fermentação foram coletadas amostras a cada 12 horas, a partir do momento do inóculo das leveduras ao balde fermentador. 40 As amostras foram coletadas para realização de análise de concentração de açúcares, estas foram realizadas utilizando refratômetro analógico modelo RBH32 da empresa ASKO. Ao final do processo, a cerveja fermentada foi retirada do balde fermentador para outro similar, previamente sanitizado, utilizando um auto sifão comum, também sanitizado. A cerveja fermentada foi resfriada para se realizar a etapa de maturação. As bioesferas, que ainda se encontram no balde fermentador original, foram captadas por filtração com peneira de aço inoxidável previamente esterilizada. As bioesferas foram transferidas diretamente para o novo balde fermentador para a reutilização. A maturação foi realizada a temperatura de 0 °C por aproximadamente 7 dias, seguida da carbonatação e envase. 2.4 CARACTERIZAÇÃO DAS CERVEJAS a) Potencial Hidrogeniônico (pH) As análises de pH foram realizadas utilizando 50 mL de cerveja, a leitura foi realizada diretamente utilizando pHmetro digital (IAL, 2008). b) Extrato Aparente e Teor Alcoólico As análises foram realizadas utilizando aparelho específico para análises cervejeiras, Beer analyser, seguindo a metodologia de EBC (1987). O Beer Analyser é um equipamento multiparamétrico com leitura por meio de espectrofotometria. A análise é realizada via descarbonatação de 200 mL de amostra por agitação em latôeyer, em seguida, injeta-se 10 mL de cerveja no equipamento. Os resultados estão expressos em grau latô (ºP) para extrato aparente e percentual de peso por volume (% pv-1) para teor alcoólico. c) Turvação As análises de turvação foram realizadas de acordo com a metodologia da EBC (1987). Foram colocados 100 mL de cerveja em banho de álcool a 0 °C por 24 horas. Em seguida, foi realizada leitura em aparelho turbidímetro e os resultados estão expressos em EBC. A Equação 2 foi utilizada para o cálculo de turvação. 4 CONCLUSÃO O processo de imobilização celular evidenciou que a quantidade de células dosadas no processo imobilizado deve ser superior à quantidade dosada em processo com células livres. A quantidade de células atingidas na segunda e terceira utilizações das bioesferas promoveram fermentações similares ao processo utilizando leveduras livres. Portanto, inocular uma quantidade maior de leveduras nas bioesferas em sua primeira utilização pode gerar perfil fermentativo mais próximo daquele utilizando leveduras livres já na primeira fermentação. Em condições semelhantes em relação à quantidade de células dosadas, o sistema imobilizado foi incapaz de realizar a fermentação do mosto com a mesma eficiência do sistema com células livres. Isso ocorre devido à limitação do acesso aos nutrientes pelas células causada pelo suporte de imobilização. A s bioesferas apresentaram estabilidade mecânica durante o seu processo de elaboração, 41 porém foi verificada uma desestabilização de acordo com as sucessivas reutilizações, ficando evidente pela passagem de células para o meio e pelo rompimento de algumas bioesferas. Este fato pode sugerir que um aumento na concentração de alginato para elaboração de bioesferas utilizando-as nas mesmas condições de processo pode aumentar sua estabilidade mecânica. As cervejas produzidas apresentaram semelhança nos resultados de variáveis de bioprocesso como produtividade volumétrica, fator de rendimento em etanol e eficiência fermentativa na segunda e terceira utilizações em comparação com o processo com leveduras livres. Este comportamento também foi verificado em relação às características físico-químicas, onde apresentou resultados semelhantes para extrato aparente e álcool. Os resultados de pH foram mais próximos na primeira utilização uma vez que este comportamento é esperado para células em sua primeira utilização. Os resultados de turvação apresentaram as maiores dispersões quando comparados com o processo com leveduras livres, podendo ser originados por fragmentos de alginato e outras substâncias que não foram evidenciados no processo livre. Serão necessários estudos para avaliação deste comportamento físico-químico. FONTE: SILVA, H. G. da; SOUZA, P. G. de; PINHEIRO, C. L. Estudo da reutilização de leveduras imobilizadas sobre a qualidade da cerveja Cream Ale. Brazilian Journal of Development, Curitiba, v. 7, n. 4, p. 43083-43095, abr. 2021. Disponível em: https://brazilianjournals.com/ojs/index.php/BRJD/article/view/28999/22900. Acesso em: 20 dez. 2021. 42 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • O processo de fervura estabelece a coloração final da cerveja. A fervura consiste no aquecimento controlado do mosto; nesse processo ocorre a formação da coloração do mosto, do sabor e do aroma. • A fervura é responsável pela eliminação dos componentes voláteis, pela concentração e esterilização do mosto. • Por meio da fervura, é realizada a caramelização dos açúcares fermentescíveis. As características da cerveja são potencializadas pela adição do lúpulo que ocorre, normalmente no final da etapa de fervura. • A lupulagem corresponde à adição de pequenas quantidades de lúpulo e diferentes etapas da fervura, visando obter diferentes resultados nas características da cerveja. • O resfriamento promove a precipitação das proteínas solúveis, também potencializa a clarificação do mosto com a retirada dos sólidos em suspensão. 43 1 A penúltima etapa da produção do mosto é a fervura. Essa etapa é imprescindível para a concentração de propriedades importantes para a bebida, a formação de características e a eliminação de compostos indesejáveis. Após a fervura, a mistura segue para o resfriamento que também elimina compostos indesejáveis e prepara o mosto para a fermentação. Sobre as consequências da etapa de fervura, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Coagulação proteica. b) ( ) Aromatização da fermentação. c) ( ) Caramelização dos ésteres. d) ( ) Diluição e esterilização do mosto. 2 A etapa de resfriamento do mosto se inicia a 80 °C e vai até 10 °C. O objetivo dessa etapa do processo é resfriar a mistura que posteriormente seguirá para a fermentação, tendo como resultado a redução da turbidez do mosto. O processo de resfriamento contribui para impedir a contaminação do meio e também a formação de odores não desejados. Com base nas definições sobre resfriamento do mosto,analise as afirmativas a seguir: I- Favorece a precipitação de proteínas insolúveis a baixas temperaturas. II- Precipitam-se complexos de proteínas com resinas e taninos. III- É uma fase propícia a infecções por bactérias e penetração de leveduras selvagens. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a afirmativa I está correta. b) ( ) Somente a afirmativa II está correta. c) ( ) As afirmativas I, II e III estão corretas. d) ( ) Somente a afirmativa III está correta. 3 A produção da cerveja é constituída de diversas etapas, que consistem em preparar o malte e o preparo do mosto. O resfriamento do mosto favorece a redução da turbidez do mosto, prepara o mosto para a etapa de fermentação e reduz a temperatura do mosto proveniente da fervura de 80 a 10 °C. O processo de resfriamento contribui para impedir a contaminação do meio e também a formação de odores não desejados. A respeito desse assunto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Favorece a precipitação de proteínas insolúveis a baixas temperaturas. ( ) Propicia a infecções por bactérias e penetração de leveduras selvagens. ( ) Precipitam-se complexos de proteínas com resinas e taninos. AUTOATIVIDADE 44 Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F. b) ( ) V - V - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) F - F - V. 4 A fervura é uma das etapas de preparação do mosto, que permite a formação de características e propriedades imprescindíveis para a obtenção da cerveja. Nessa etapa, são eliminados compostos indesejáveis, é formada a cor e é adicionado o lúpulo, que fornece amargor a cerveja por meio da isomerização dos alfa-ácidos para iso-ácidos. Disserte sobre a composição do mosto após a fervura. 5 A cerveja é produzida por meio de uma sequência de operações unitárias, que se inicia com a preparação do malte, seguida pela síntese do mosto. Posteriormente, ocorre a fermentação, a etapa de acabamento e envase da bebida. Com base nessas informações, disserte sobre a fervura da cerveja. 45 REFERÊNCIAS AMARO JR., A. D.; VIEIRA, A. G.; FERREIRA, T. P. Processo de produção de cerveja. Revista Processos Químicos, Goiânia, v. 3, n. 6, p. 61-71, jul./dez. 2009. 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São Paulo: Blucher, 2017. v. 3. 47 FERMENTAÇÃO E MATURAÇÃO UNIDADE 2 — OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • aprender sobre os processos; • identifi car os diferentes tipos de resultados; • avaliar uma boa maturação e fermentação; • compreender a importância da qualidade deste processo. Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – IMPORTÂNCIA DA MATURAÇÃO TÓPICO 2 – ETAPAS DA MATURAÇÃO E FERMENTAÇÃO TÓPICO 3 – MATURAÇÃO DE DIFERENTES ESTILOS, SUAS CARACTERÍSTICAS E RESULTADOS Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 48 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 2! Acesse o QR Code abaixo: 49 TÓPICO 1 — IMPORTÂNCIA DA MATURAÇÃO UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Os processos fermentativos são utilizados pelo homem há décadas com finalidades variadas, como para a conservação de alimentos e para obtenção de novos alimentos. Dessa forma, a fermentação tem um grande impacto econômico no mundo todo, especialmente para as indústrias alimentícias e de bebidas, sendo muito utilizada na obtenção de produtos, como a cerveja. Para a produção de cerveja, acontece a fermentação alcoólica, na qual as leveduras atuam produzindo como produto principal o álcool. Após a fermentação da cerveja, ela é direcionada à maturação, a qual vai ocorrer em temperaturas baixas, por um determinado tempo, de acordo com cada tipo de cerveja. Nesse processo, ocorre a precipitação de leveduras e nutrientes, como proteínas e sólidos solúveis, e outras reações químicas, ocorrendo ainda a clarificação da bebida e intensificação do sabor e aroma. No início da maturação, grande parte dos açúcares já foram convertidos em álcool etílico, gás carbônico e demais produtos secundários. O mercado atual está mais exigenteem relação ao consumo de cerveja, requisitando um produto com maior qualidade e valor agregado. Nesse sentido, o controle das etapas de fermentação e maturação se tornam mais que essenciais. Além disso, as condições do processo devem ser bem controladas, pois é por meio delas que o rendimento e a qualidade do produto são determinados. Nesse sentido, vamos discorrer neste tópico a importância do processo de maturação na produção de cervejas. 2 PREPARO DO INÓCULO O processo básico para a obtenção de cerveja é dividido em várias operações importantes, sendo elas: moagem, mosturação, filtração, fervura, resfriamento, fermentação, maturação, envase e pasteurização. A etapa de moagem tem como objetivo a trituração dos grãos de malte. Eles foram adquiridos para que ocorra uma redução uniforme do grão e o rompimento da casca, expondo o endosperma, para que ocorra assim uma melhor atuação enzimática (VENTURI FILHO, 2010). Essa etapa pode ser feita em moinhos de rolos, sendo que a distância entre os rolos pode ser controlada. 50 A próxima etapa é a de mosturação, que consiste na adição de água em diferentes temperaturas, em função do tempo do malte que foi moído, com o objetivo de solubilizar as substâncias do malte e, com o auxílio das enzimas, obter os açúcares através da hidrólise (MORADO, 2009). É importante destacar que a atividade enzimática é de grande importância e depende da temperatura e do pH do meio. No tanque chamado “mosturador”, os maltes moídos são misturados com água já aquecida a 45 °C, e a mistura é aquecida até 52 °C, permanecendo por cinco minutos nessas condições. Ao final desse tempo, é feito outro aquecimento obedecendo ao binômio (tempo x temperatura): 52 °C por nove minutos, 72 °C por cinco minutos e 75 °C por 25 minutos (FLORES et al., 2016). Quando a mistura chega a 72 °C, é feito um teste com iodo na concentração 0,2N, em que a ausência do roxo-azulado indica que ocorreu completa sacarificação do malte, então a solução é aquecida até 76 °C para a inativação das enzimas presentes, cessando as reações enzimáticas (VENTURI FILHO, 2010). De acordo com Aquarone et al. (2001), ao final da mosturação, é feita a filtração do mosto e da parte sólida, que ocorre em duas etapas: 1. a parte líquida atravessa o leito filtrante e obtém-se o mosto denominado primário; 2. o resíduo sólido é lavado com água a 75 °C para que ocorra o aumento da extração de açúcares e, assim, maior rendimento. Na etapa de fervura, é adicionado ao mosto filtrado o lúpulo, sendo este colocado de forma gradativa, mantendo a fervura por setenta minutos (FLORES et al., 2016). A fervura ocorre no equipamento denominado de fervedor de mosto ou tina de fervura e tem como objetivo a extração de compostos do lúpulo; formação de substâncias responsáveis pelo aroma e sabor; a máxima evaporação de água e dos compostos aromáticos indesejados; e a esterilização do mosto. Após a fervura, o mosto deve ser precipitado, resfriado e aerado antes da fermentação (VENTURI FILHO, 2010). O mosto permanece por trinta minutos em repouso para que ocorra a decantação do “trub” (proteínas que aglutinaram durante a fervura) e das partículas sólidas do lúpulo (FLORES et al., 2016). Em seguida, o mosto deverá ser resfriado em trocadores de calor até a temperatura ideal para a inoculação da levedura. O resfriamento deve ser feito rapidamente para evitar o risco de contaminação e a formação de aromas indesejáveis (DUARTE, 2015). O mosto pode ser resfriado para 14 a 20 °C para o processo de alta fermentação, e de 6 a 12 °C para o processo de baixa fermentação. Para a etapa de fermentação, é necessária a ação das leveduras. Elas são adicionadas ao mosto pelo inóculo, ou seja, os microrganismos a serem utilizados na fermentação do mosto em concentração adequada. São as leveduras que serão responsáveis pela conversão de açúcares fermentáveis em etanol e outros produtos. 51 No entanto, existem muitas variedades e tipos desses microrganismos. No caso da cerveja, normalmente utiliza-se a Saccharomyces cerevisiae. Além do tipo de levedura, a temperatura da fermentação também infl uencia no tipo de cerveja obtida, sendo que é nessa etapa que a maioria dos compostos que caracterizam sensorialmente a cerveja são produzidos (MATOS, 2011). A preparação do inóculo consiste na multiplicação microbiana, a qual é dividida em duas etapas, visando à mudança do inóculo para recipientes maiores. A primeira etapa consiste na etapa laboratorial, na qual uma cultura da levedura de interesse pura é inoculada de forma direta no meio de cultivo, tendo as condições do meio controladas, visando alcançar as condições ótimas para o crescimento do microrganismo. Essa etapa acontece em pequena escala. Já a segunda etapa é a etapa industrial. Nessa fase, o inóculo já apresentou um crescimento inicial. Então, o mosto é transportado para dornas ou fermentadores de larga escala (ENGELS et al., 2004). As leveduras são inoculadas com o mosto resfriado, uma vez que elevadas temperaturas podem eliminar esses microrganismos. Além disso, a boa levedura deve decantar ao fi nal do processo de fermentação, sendo assim de fácil remoção do produto fi nal. Apesar da experimentação generalizada, o isolamento e o uso de novas leveduras para fabricação de cerveja fi caram para trás dos outros ingredientes devido à fácil disponibilidade de inúmeras variedades de ale e lager de fornecedores comerciais conceituados. No entanto, o foco em duas espécies, Saccharomyces cerevisiae para ales e Saccharomyces pastorianus para lagers, naturalmente limita a variação genotípica e fenotípica disponível em cepas cervejeiras. Isso também se traduz em uma paleta limitada de compostos aromáticos e de sabor feitos por essas linhagens (OSBURN et al., 2017). Para superar essa restrição, vários laboratórios e cervejarias começaram a cultivar leveduras selvagens e caracterizar suas capacidades de fermentação de cerveja. Apesar de algumas espécies estarem evolutivamente relacionadas, elas variam bastante em relação a sua atividade fermentativa (diferenças entre espécies e intraespécies), como pode ser observado na Tabela 1, que contém dados obtidos da fermentação de cervejas utilizando diferentes cepas e sua avaliação sensorial (OSBURN et al., 2017). As cervejas são classifi cadas de acordo com o tipo de fermentação. A Ale são as cervejas cuja fermentação é alta. Isto é, a fermentação ocorre em temperaturas mais altas (15 a 25 °C). As Lager são de fermentação baixa. Isto é, a fermentação ocorre em temperaturas que variam de 9 a 15 °C. As Lambic ocorrem com fermentação espontânea através de leveduras selvagens. O mosto cervejeiro fi ca exposto por até três anos. NOTA 52 TABELA 1 – FERMENTAÇÃO E RESULTADO SENSORIAL POR CEPAS HETEROFERMENTATIVAS CEPA ESPÉCIE ATENUAÇÃO PH FINAL NOTAS SENSORIAIS WYP39 L. fermentati 60% 3,68 Azeda, pera, melão, chá preto YH25 L. fermentati 60% 3,66 Acidez lática YH26 L. thermotolerans 60% 3,35 Muito ácido, pêssego, raspas de frutas cítricas YH27 L. thermotolerans 40% 3.42 Maçã verde azeda, limpo YH72 H. vineae 75% 3,26 Limpo, fruta azeda, ligeiramente azedo, cidra de maçã, bebível YH73 L. thermotolerans 55% 3,36 Muito azedo YH77 L. fermentati 60% 3,55 Azedo, limpo e pera YH79 L. thermotolerans 50% 3,42 Ligeiramente ácido, limpo YH81 L. thermotolerans 55% 3.21 Azedo, frutado, cítrico, pera, laranja-de-sangue YH82 W. anomalus 83% 3,24 Ligeiramente ácido, frutado, limpo, aromático, fruta ácida YH109 L. thermotolerans 55% 3,39 Limpo, muito ácido YH140 L. thermotolerans 50% 3,26 Ácido, limpo, balanceado, sabores de chá YH156 S. japonicus 72% 3.88 Ácido, frutado, maçã verde FONTE: Osburn et al. (2017, p. 80) Por meio da Tabela 1, é possível observar que a variação da espécie e da cepa resultam em bebidas com características e aspectos sensoriais diferentes, o que contribui para o enriquecimento do mercado de cervejas. Atenuação é a quantidade de substratos do mostoque as leveduras realmente fermentam, podendo ser baixa (< 72%), média (73 – 77%) e alta atenuação (> 78%). NOTA 53 3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE MATURAÇÃO E CONTROLE DE QUALIDADE Segundo Venturini Filho (2010), os processos fermentativos são o ponto-chave para a obtenção de toda bebida alcoólica, apresentando como principal objetivo a conversão de açúcares em álcool etílico e gás carbônico pelas leveduras, em condições anaeróbicas. Uma definição mais ampla e geral para o termo fermentação é quando, visando à obtenção de algum bioproduto, utiliza-se o cultivo microbiológico na presença ou ausência de ar (TORTORA et al., 2006). Existem vários tipos de fermentação (alcoólica, acética, láctica, entre outras) e o tipo de fermentação realizada para cada processo vai depender do tipo de substrato que há disponível, do microrganismo utilizado e os tipos de enzimas ativas (TORTORA et al., 2006). Na fermentação alcoólica, leveduras e algumas bactérias fazem a fermentação de açúcares, produzindo duas moléculas de ácido pirúvico (convertido a etanol), com formação de ATP e liberação de CO2, conforme ilustrado na equação: C6H12O6 2 CH3 CH2 OH + 2CO2 + ENERGIA (ATP) (CROCOMO, 1967). A fermentação é a fase em que ocorre a transformação dos açúcares fermentáveis em etanol e gás carbônico; e a síntese dos compostos característicos do aroma e sabor como subprodutos do metabolismo das leveduras. A maior parte das fermentações é realizada com processo descontínuo e em tanques de aço inoxidável, denominados fermentadores (VENTURI FILHO, 2010). Nas primeiras 36 horas de fermentação, a temperatura do mosto vai aumentando gradativamente até atingir 25 ºC. Depois de 72 horas, a temperatura do mosto diminui para 17 ºC, com o aumento da refrigeração. Decorrido esse tempo, e devido à baixa atividade fermentativa, as leveduras sobem para a superfície e são retiradas de maneira mecânica. Após a fermentação, o fermento é retirado e a cerveja “verde” é transferida para o tanque de maturação. Cerveja verde é a denominação para o produto resultante da fermentação primária do processamento de cerveja. Nessa fase, a cerveja possui níveis baixos de gás carbônico, turbidez alta e com aroma e sabor não realçados como na cerveja pronta para o consumo. É o processo de maturação que vai conferir os aspectos sensoriais desejáveis no produto. NOTA 54 O processo de fermentação pode ocorrer com diferentes formas de acidifi cação (OSBURN et al., 2017): • acidifi cação rápida: ferver o mosto depois de ter sido azedado expulsa compostos aromáticos que também podem ter sido produzidos durante a acidifi cação, rendendo cervejas que são descritas e criticadas por não terem profundidade e personalidade. Para combater algumas dessas desvantagens sensoriais, cervejeiros utilizam barril de envelhecimento para transmitir complexidade de carvalho às cervejas fi nais; • acidifi cação por cultura mista: a acidifi cação por cultura mista é o método mais tradicional, mas causa atraso na produção de mosto e requer um grande espaço dedicado para abrigar os barris; • acidifi cação primária: neste método, o mosto é inoculado com uma levedura de fermentação heterolática, em vez de S. cerevisiae, e a acidifi cação ocorre durante a fermentação primária. No estudo de Osburn et al. (2017), as leveduras selvagens não exibiram cinética de fermentação semelhante às comerciais, entretanto completam a fermentação em um mês e exibem excelentes níveis de atenuação e fl oculação. A acidifi cação primária é benéfi ca na medida em que dispensa o uso de caldeira e não requer envelhecimento prolongado em barris. Logo após a fermentação, inicia-se a maturação, a qual pode ter duração de meses dependendo da cerveja desejada. O processo de maturação, também conhecido como fermentação secundária, tem como objetivo melhorar as características organolépticas da cerveja. A cerveja é então armazenada em tanques de baixas temperaturas por algumas semanas, no qual ocorrerão mudanças desejáveis, tais como: • início de clarifi cação pela precipitação de proteínas e sólidos solúveis; • alterações químicas, ocorrendo à melhora de sabor e odor; • carbonatação da cerveja; • maturação da cerveja, proporcionada pela diminuição da concentração de ácido sulfídrico, acetaldeído e de diacetil; • dentre outros. Essa etapa é conhecida como o período de arredondamento da cerveja, sendo importante o acompanhamento com análises sensoriais. Após a maturação, a cerveja contém leveduras, compostos coloidais e outras substâncias insolúveis. Para a obtenção de um produto brilhante e límpido, é necessário a clarifi cação, etapa em que A fermentação heterolática consiste na fermentação que resulta nos produtos lactato, dióxido de carbono e álcool etílico nas mesmas proporções, utilizando hexoses como substratos. IMPORTANTE 55 haverá a separação das partículas insolúveis da cerveja. Os métodos mais utilizados são: sedimentação por gravidade, centrifugação, filtração e uso de agentes clarificantes (VENTURINI FILHO, 2010). O processo de maturação engloba uma série de análises de controle de qualidade da bebida. Essas análises são cor, extrato aparente (considerando a presença de álcool, ou seja, após a fermentação), extrato original, oxigênio dissolvido e diacetil. O diacetil é um dos produtos formados durante a fermentação por meio do metabolismo de aminoácidos da levedura. Para que ocorra essa formação, é utilizado o aminoácido valina pela biossíntese isoleucina-valina. A pasteurização tem como objetivo conferir estabilidade biológica à bebida mediante a destruição de microrganismos que deterioram a cerveja. Pode ser realizada por trocadores de calor de placas modificadas (pasteurização antes do envase) ou em túnel de pasteurização (pasteurização após o envase) (AQUARONE et al., 2001). A cerveja é envasada e submetidas à pasteurização. O biocatalisador utilizado é a dorna de fermentação conhecida como tanque tipo outdoor que é de aço inox e possuem serpentinas na parte interna para resfriar o mosto. Durante o processo, o pH diminui de 5,2 para 3,8, favorecendo assim o desenvolvimento da levedura. 56 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • O processo de maturação ocorre em temperaturas baixas por um determinado tempo, variando de acordo com o tipo de cerveja. Durante essa etapa, ocorre a precipitação de leveduras e nutrientes, como proteínas e sólidos solúveis, e outras reações químicas, resultando na clarificação da bebida e na intensificação do sabor e aroma. • Quando a maturação se inicia, grande parte dos açúcares já estão convertidos em álcool etílico, gás carbônico e demais produtos secundários. • O preparo do inóculo consiste na multiplicação microbiana, a qual é dividida em duas etapas. A primeira etapa acontece em escala laboratorial, na qual uma cultura da levedura de interesse pura é inoculada de forma direta no meio de cultivo, tendo as condições do meio controladas, visando alcançar as condições ótimas para o crescimento do microrganismo. Já a segunda etapa acontece em escala industrial. Nessa fase, o inóculo já apresentou um crescimento inicial. Então, o mosto é transportado para dornas ou fermentadores de larga escala. • O processo de maturação, também conhecido como fermentação secundária, tem como objetivo melhorar as características organolépticas da cerveja. A cerveja é então armazenada em tanques de baixas temperaturas por algumas semanas, nos quais ocorrerão mudanças desejáveis. Essa etapa é conhecida como o período de arredondamento da cerveja, sendo importante o acompanhamento com análises sensoriais. 57 RESUMO DO TÓPICO 1 1 As leveduras são adicionadas ao mosto cervejeiro pelo inóculo, ou seja, os microrganismos a serem utilizados na fermentação do mosto em concentração adequada. Assim, o preparo do inóculo se torna uma etapa muito relevante. Levando em consideração o inóculo para a produção de cerveja, assinale aalternativa CORRETA: a) ( ) São as leveduras que serão responsáveis pela conversão de açúcares fermentáveis em etanol e outros produtos durante a produção de cervejas. b) ( ) Não existem muitas variedades e tipos de leveduras que realizam a fermentação alcoólica. c) ( ) No caso da cerveja, normalmente não se utiliza a levedura Saccharomyces cerevisiae. d) ( ) A temperatura da fermentação não influencia no tipo de cerveja obtida. 2 É na etapa de fermentação que a maioria dos compostos que caracterizam sensorialmente a cerveja são produzidos, sendo, então, etapa fundamental para a obtenção da cerveja com os atributos sensoriais característicos do produto. Nesse contexto, a respeito do preparo do inóculo para essa etapa, analise as afirmativas a seguir: I- A preparação do inóculo consiste na multiplicação microbiana, a qual é dividida em duas etapas, sendo diferenciadas pela escala de produção. II- A primeira etapa consiste na etapa industrial. III- A segunda etapa é a etapa laboratorial. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As afirmativas I e II estão corretas. b) ( ) Somente a afirmativa II está correta. c) ( ) Somente a afirmativa I está correta. d) ( ) Somente a afirmativa III está correta. 3 O processo de fermentação apresenta elevada importância para as indústrias alimentícias, já que esse processo é importante para as características sensoriais do produto e para a conservação de diversos produtos. Levando em consideração a aplicação da fermentação na produção de cervejas, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A primeira etapa do processos de inoculação consiste na etapa laboratorial, na qual uma cultura da levedura de interesse pura é inoculada de forma direta no meio de cultivo, tendo as condições do meio controladas, visando alcançar as condições ótimas para o crescimento do microrganismo. AUTOATIVIDADE 58 ( ) A segunda etapa do processo de inoculação acontece em pequena escala. Nessa fase, o inóculo já apresentou um crescimento inicial. O mosto é então transportado para dornas ou fermentadores de pequena escala. ( ) As leveduras são inoculadas com o mosto resfriado, uma vez que elevadas temperaturas podem eliminar esses microrganismos. Além disso, a boa levedura deve decantar ao final do processo de fermentação, sendo assim de fácil remoção do produto final. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F. b) ( ) V - F - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) F - F - V. 4 Logo após a fermentação, inicia-se a maturação, a qual pode ter duração de meses dependendo da cerveja desejada. O processo de maturação, também conhecido como fermentação secundária, tem como objetivo melhorar as características organolépticas da cerveja. Disserte sobre como ocorre o processo de maturação em cervejas. 5 O processo de fermentação apresenta elevada importância para as indústrias alimentícias, já que esse processo é importante para as características sensoriais do produto. Os alimentos fermentados estão entre os processados mais antigos. Disserte sobre a fermentação para a obtenção de cervejas. 59 ETAPAS DA MATURAÇÃO E FERMENTAÇÃO 1 INTRODUÇÃO Segundo Venturini Filho (2010), a fermentação é o ponto-chave para a obtenção de toda bebida alcoólica, tendo como principal objetivo a conversão de açúcares em álcool etílico e gás carbônico pelas leveduras, sob condições anaeróbicas. Uma defi nição mais ampla e geral para o termo fermentação é a utilização do cultivo microbiológico na presença ou ausência de ar, visando à obtenção de algum bioproduto (TORTORA et al., 2006). Existem vários tipos de fermentação: alcoólica, acética, láctica, entre outros. O tipo de fermentação realizada para cada processo dependerá do tipo de substrato disponível, do microrganismo utilizado e os tipos de enzimas ativas (TORTORA et al., 2006). Na fermentação alcoólica, leveduras e algumas bactérias fazem a fermentação de açúcares, produzindo duas moléculas de ácido pirúvico (convertido a etanol), com formação de ATP e liberação de CO2, conforme a equação: C6H12O6 2 CH3 CH2 OH + 2CO2 + ENERGIA (ATP) (CROCOMO, 1967). Na etapa de fermentação, ocorre a adição da levedura responsável pela fermentação desejada; e a transferência do mosto para tanques de fermentação já sanitizados. Essa etapa geralmente apresenta duração de 7 dias e é nela que os substratos são convertidos em etanol e gás carbônico. Ao fi nal dessa etapa, a temperatura do tanque de fermentação é ajustada para 0 °C para o início da etapa seguinte (a maturação). Na etapa de maturação, os atributos sensoriais de sabor e aroma da cerveja são acentuados e refi nados com duração podendo variar de 7 a 18 dias. Em alguns casos, como da produção de cervejas IPA e APA, ocorre a adição de lúpulo no tanque de maturação de forma direta, visando obter aroma e frescor mais intensifi cados. Esse processo é conhecido como dry hopping. Nos dias iniciais da maturação da cerveja, realiza-se a centrifugação desta visando à clarifi cação da bebida. Com esse processo, a maioria das leveduras presentes são eliminadas e, no caso das que passaram pelo dry hopping, ocorre a eliminação do lúpulo adicionado na maturação também. Nos primeiros dias de maturação, é realizado o processo de centrifugação da cerveja. UNIDADE 2 TÓPICO 2 - India Pale Ale (IPA) e American Pale Ale (APA) serão abordados nos subtópicos seguintes. ESTUDOS FUTUROS 60 2 DESCRIÇÃO DA FERMENTAÇÃO A fermentação apresenta elevada importância para as indústrias alimentícias, já que esse processo é capaz de fornecer características sensoriais específi cas para diversos produtos. Além disso, esse processo é muito utilizado para a conservação de alimentos, uma vez que nele ocorre o crescimento de microrganismos que inibem o crescimento de microrganismos deteriorantes, além da elevada concentração de ácidos formados. No entanto, nos dias atuais, a fermentação é combinada com outros métodos de conservação, como pasteurização e refrigeração. Os alimentos fermentados estão entre os alimentos processados mais antigos e estão presentes na dieta tradicional de quase todos os países há milênios. Nos dias atuais, os produtos fermentados ainda ocupam elevado espaço nas indústrias de alimentos, incluindo produtos de panifi cação, bebidas alcoólicas, entre outros. Assim, os produtos fermentados apresentam grande importância economicamente no mundo todo. Durante o processo de fermentação, é possível controlar as condições do meio para obter produtos com características específi cas, o que agrega valor ao produto, sendo um grande diferencial industrialmente. Além disso, as condições as quais os alimentos são submetidos durante a fermentação são amenas, o que não resulta em muitas alterações negativas nas características nutricionais e sensoriais dos alimentos em relação a outros processos. Alguns fatores interferem no crescimento microbiano durante a fermentação, como a disponibilidade de fontes de nutrientes específi cos como carbono e nitrogênio, pH, teor de umidade, temperatura, potencial redox, estágio de crescimento de microrganismos e presença de outros microrganismos competidores (KATZ, 2014). Dependendo do tipo do substrato utilizado, são exigidos equipamentos distintos. Por exemplo, para substratos sólidos, são utilizados bandejas ou tanques em salas com temperatura e umidade controlados. Para substratos líquidos, utiliza-se tanques de aço inoxidável ou recipientes com agitação cilíndrica (FELLOWS, 2000). A fermentação alcóolica é a denominação do processo em que resulta da conversão do substrato (algum açúcar) em álcool etílico e gás carbônico, pela ação de enzimas produzidas por leveduras específi cas como a Saccharomyces cerevisiae. Na indústria alimentícia, a fermentação pela Saccharomyces cerevisiae é muito utilizada Para a obtenção da cerveja, a fermentação utilizada é a etanólica, na qual se tem a produção de álcool etílico. DICA 61 paraa produção de pães e bebidas alcoólicas, como cervejas, vinhos e destilados (cachaça, uísque, rum, vodca etc.). No entanto, em cervejas, outras leveduras também podem ser utilizadas, por exemplo, a Saccharomyces carlsbergensis. A fermentação alcóolica acontece se tiver enzimas específi cas presentes, as quais são produzidas pelos microrganismos responsáveis pela fermentação. Uma dessas enzimas é a invertase. Ela é responsável pela conversão da sacarose em uma molécula de glicose e uma de frutose (VENTURINI FILHO, 2016). Após a ação das enzimas sobre os carboidratos complexos, o mosto é destinado à fermentação. Nas fermentações alcóolicas, as leveduras, muito comumente utilizada a Saccharomyces cerevisiae, exigem condições do meio ideal para sua atuação, sendo elas: concentração de açúcares entre 16 e 20° Brix, presença de nutrientes, pH (4,5) e temperatura ideais (próximo a 28 °C). Além disso, também pode ser utilizado o pé- de-cuba, que é composto com microrganismos selecionados, para garantir que eles vão crescer em maior quantidade no mosto do que outros microrganismos indesejáveis (VENTURINI FILHO, 2016). Na Tabela 2, podemos observar as condições ideais de temperatura para o crescimento de leveduras específi cas responsáveis pela fermentação etanólica em cervejas. TABELA 2 – FERMENTAÇÕES ETANÓLICAS Produto Microrganismo Temperatura (°C) Tempo Cerveja Ale Saccharomyces cerevisae 20 120 - 240 h Cerveja Lager Saccharomyces carisbergensis 12 - 15 120 - 240 h FONTE: Adaptada de Fellows (2000) O rendimento da fermentação alcóolica é calculado pela quantidade de etanol produzido, assim, é considerado que um grau Brix fornece 0,5 ° G.L de álcool etílico, já que não é todo o açúcar presente que será convertido em etanol, pois ocorre a formação de outros produtos secundários, bem como de células de microrganismos (GAVA, 1998). Quando o mosto é composto por açúcares complexos, como o amido e a celulose, é fundamental que eles sejam convertidos em açúcares simples, já que os microrganismos responsáveis pela fermentação não conseguem produzir enzimas capazes de quebrar os complexos. Assim, é importante que os carboidratos já estejam na forma que os microrganismos conseguem utilizar. INTERESSANTE 62 O artigo 36 do Decreto n. 6.871, de 4 de junho de 2009, traz a defi nição da cerveja: “Cerveja é a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto cervejeiro oriundo do malte de cevada e água potável, por ação da levedura, com adição de lúpulo” (BRASIL, 2009, on-line). Os produtos formados na fermentação alcóolica não se resumem ao etanol e ao gás carbônico, ocorrendo a produção de diversos produtos secundários, como a glicerina e o ácido succínico. INTERESSANTE A Legislação brasileira permite a substituição de uma parte do malte de cevada por cereais maltados ou não; e por alguns carboidratos de origem vegetal que sofreram alguma transformação ou não. Esses substituintes são conhecidos como adjuntos (VENTURINI FILHO, 2010). Depois dos Estados Unidos e China, o Brasil está como o terceiro maior produtor de cerveja no mundo e nos últimos 10 anos obteve um crescimento de 64% neste setor. Nesse contexto, as cervejas Premium e especiais tem grandes perspectivas e respondem por 5% do mercado total de cervejas (DUARTE, 2015). Com a capacidade de desenvolvimento na indústria cervejeira, há a possibilidade e a necessidade de desenvolvimento neste setor, buscando a inovação. O público mais exigente e diferenciado é adepto ao consumo de cervejas artesanais devido à diferenciação nas características organolépticas deste produto. Osburn et al. (2017) descobriram cinco espécies de leveduras heterofermentativas com potencial para produção de cervejas sour. Para avaliar a atividade das linhagens na fermentação em larga escala, elas foram inoculadas em garrafões de vidro contendo 19 L de um mosto idêntico. A levedura S. cerevisiae foi empregada como controle. As cinco linhagens apresentaram uma fase lag curta (seis a 14 horas da inoculação inicial até os primeiros sinais visíveis de fermentação). Esse tempo é similar ao da levedura S. cerevisiae (~12 horas) no mesmo mosto. A cinética da fermentação completa diferiu para cada levedura. O mosto é uma mistura açucarada destinada à fermentação etanólica, ou seja, representa o substrato na fermentação. INTERESSANTE 63 Além das variações relacionadas ao tempo de fermentação à gravidade final, houve variação do pH final alcançado, do grau de floculação, bem como dos resultados das análises sensoriais. Quase todas as linhagens Ale e Lager comerciais são de origem europeia. Portanto, nenhuma cerveja americana jamais será verdadeiramente local se não forem empregadas leveduras desta região. As cinco espécies que geraram ácido lático e etanol durante a fermentação primária são sugeridas para produção de cerveja “sour” através de um novo método, sem bactéria. Segue a relação de leveduras estudadas: • H. vineae: notáveis pela produção de altos níveis de 2-feniletil acetato, que é um composto aromático com características florais, frutadas, semelhantes a mel para o vinho. Fermentações com H. vineae YH72, apresentam aromas e sabores frutados. Fermenta lentamente em relação às leveduras ale típicas comercialmente disponíveis, mas atingiu altos níveis de atenuação após duas semanas. • L. fermentati: a fermentação em escala laboratorial indicou que a cepa WYP39 apresentou uma atenuação aceitável do mosto (60%) e fermentação mais longa e em uma escala maior produziu um produto seco. O pH final foi modesto em comparação com outras cervejas azedas, criando um sabor que era mais ácido do que azedo, mas isso foi acentuado pelos sabores de abacaxi e manga. • L. thermotolerans: a cepa Lt101 L. thermotolerans pode ser uma levedura viável para produção de cerveja e três cepas de L. thermotolerans, incluindo o Lt101, produzem ácido láctico durante a fermentação (diminuição do pH). Os isolados de L. thermotolerans deste estudo produziram cervejas azedas que atingiram valores de pH final de ~ 3,35. • S. japonicus: os níveis de atenuação de S. japonicus YH156 foram excelentes tanto em escala laboratorial como em larga escala e os perfis de aroma e sabor dessas cervejas incluíam descritores comuns de azedo, frutado e frutas de caroço. Provadores individuais identificaram maçã verde, maçã azeda, pêra, abacaxi e notas de pêssego. • W. anomalus: é geralmente referido como um organismo de deterioração da cerveja, mas também é necessário para o cacau e fermentação de grãos de café. A linhagem YH82 de W. anomalus produziu excelente atenuação em ambas escalas de fermentação testadas. Essa linhagem produziu caráter azedo menos intenso que outras, mas a cerveja foi caracterizada como limpa, aromática e frutada, com notas de pêra, maçã e damasco. Cervejas Sour são tipos de cervejas que apresentam sua característica principal relacionada ao sabor ácido, ou seja, são cervejas que apresentam acidez como ponto comum. NOTA 64 2.1 PROCESSO DE ACIDIFICAÇÃO Com relação às cervejas Sour é importante conhecer o processo de acidificação. Na acidificação rápida, ferve-se o mosto; depois de ter sido azedado, são expulsos compostos aromáticos que também podem ter sido produzidos durante a acidificação, rendendo cervejas que são descritas e criticadas por não terem profundidade e personalidade. Para combater algumas dessas desvantagens sensoriais, cervejeiros utilizam barril de envelhecimento para transmitir complexidade de carvalho às cervejas finais. A acidificação por cultura mista é o método mais tradicional, mas causa atraso na produção de mosto e requer um grande espaço dedicado para abrigar os barris. Na acidificação primária, o mosto é inoculado com uma levedura de fermentação heterolática, em vez de S. cerevisiae e a acidificação ocorre durante a fermentação primária na ausência de LAB. As leveduras do estudo não exibiram cinética de fermentação semelhante às cervejas comerciais. Entretanto,completam a fermentação em um mês e exibem excelentes níveis de atenuação e floculação. A acidificação primária é benéfica na medida em que dispensa o uso de caldeira e não requer envelhecimento prolongado em barris. Testes preliminares sugerem que as cinco linhagens podem ser eliminadas tão facilmente quanto S. cerevisiae do equipamento de fabricação de cerveja, usando protocolos clean-in-place. Isolar e caracterizar novas leveduras para uso na fermentação da cerveja é uma tendência para conseguir inovações na área. O estudo mostrado descobriu um conjunto de espécies de leveduras que produzem ácido lático e etanol durante a fermentação primária. Não está claro o quão difundido este fenótipo de fermentação heterolático está entre as leveduras tolerantes ao etanol, mas sua presença na levedura de fissão S. japonicus e leveduras de brotamento como H. vineae , que são separadas por um bilhão de anos de evolução, pode indicar que a fermentação heterolática é um processo metabólico antigo e conservado entre os fungos unicelulares. Argumentando contra esta hipótese é a falta de produção de ácido láctico detectável por cepas relacionadas da mesma espécie, por exemplo, diferenças entre os isolados de L. thermotolerans. O sequenciamento completo do genoma e/ou análise transcriptômica da levedura produtora de ácido lático durante a fermentação é necessário para determinar como ocorre a fermentação heterolática. Independentemente disso, espera-se que as tensões descritas e o processo primário de acidificação aqui apresentado fortaleçam o já crescente movimento de cerveja azeda nos EUA e no exterior. 65 3 DIFERENCIAR OS TIPOS DE FERMENTAÇÃO E O CONTROLE DE QUALIDADE DA FERMENTAÇÃO De acordo com a Lei n. 8.918/1994 e o Decreto n. 6.871/2009, as cervejas podem ser classifi cadas seguindo os seguintes critérios: • quantidade de extrato primitivo; • cor; • teor alcoólico; • proporção de malte de cevada; • tipo de fermentação. Extrato primitivo ou original é o extrato do mosto de malte de origem da cerveja, sendo classifi cada em: • cerveja leve: extrato é > 5% em peso e < que 10% em peso; • cerveja comum: extrato é > 10,5% em peso e < que 12% em peso; • cerveja extra: extrato é > 12% em peso e < que 14% em peso; • cerveja forte: extrato é > 14% em peso. A coloração é afetada principalmente pelo nível de torrefação do malte, sendo classifi cada da seguinte maneira: • clara: menos de 20 unidades EBC (European Brewary Convention); • escura: 20 ou mais EBC; • colorida: são aquelas que, por ação de corantes, apresentam coloração diferente das anteriores. O teor alcóolico é a característica determinada pelo teor de açúcares fermentáveis presentes no mosto, sendo classifi cada como: • sem álcool: graduação alcóolica inferior ou igual a 0,5% em volume. Nesse caso, não é obrigado declarar no rótulo o conteúdo alcoólico; • com álcool: graduação alcoólica maior que 0,5% em volume. Nesse caso, é obrigatório constar no rótulo o percentual de álcool em volume. European Brewery Convention (EBC) é uma escala utilizada pela legislação do Brasil como padrão para medição da coloração de cervejas. INTERESSANTE 66 As cervejas são classificadas de acordo com a proporção do malte de cevada, em: • cerveja tradicional: a qual malte de cevada com proporção maior ou igual a 55% em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares; • cerveja com outros cereais: sendo denominada “cerveja de [trigo, arroz etc.]”, a qual contém malte de cevada com proporção maior que 20% e menor que 55% em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares. O tipo de fermentação realizada também é um critério de classificação das cervejas, sendo definido como: • Lager: a fermentação é baixa. Isto é, a fermentação ocorre em temperaturas que variam de 9 ºC a 15 ºC; • Lambic: ocorre a fermentação espontânea através de leveduras selvagens. O mosto cervejeiro fica exposto por até três anos (Bélgica); • Ale: são as cervejas cuja fermentação é alta. Isto é, a fermentação ocorre em temperaturas mais altas (15 ºC a 25 ºC). Logo, as cervejas são classificadas em: tipo Ale e tipo Lager. As do tipo Ale são de alta fermentação, com graduação alcoólica maior que 5%, e geralmente são mais adocicadas e com mais lúpulo que as Lager. Nesse tipo, o fermento tende a ficar no topo do fermentador. Os estilos mais consumidos são IPA, Weiss, Stout, Porter, Pale Ale, Trippel e Witibier. O estilo Pale Ale tem origem inglesa. Essas cervejas apresentam maior quantidade de lúpulo de amargor, coloração cobre e aroma frutado e terroso. Já o estilo IPA (India Pale Ale) apresenta teor alcóolico mais elevado e possui características voltadas ao lúpulo junto a sabores herbais, cítricos, resinosos e amargo. O estilo Stout tem origem inglesa. Essa cerveja apresenta coloração escura, aroma e sabor torrado (lembra café) e podem ser mais doces (Sweet Stout) ou mais secas (Dry Stout). As Weiss são cervejas de trigo, apresentando cor clara, sabor leve e refrescante, aroma semelhante ao de pão, banana e cravo, turbidez e espuma cremosa. O estilo Porter tem origem britânica. São cervejas escuras, de sabor torrado semelhante ao café e chocolate e com teor alcóolico moderado. A Witbier tem origem belga, sendo obtidas com adição de trigo não maltado e casca de laranja e semente de coentro como condimentos. São claras, turvas, de corpo e amargor baixo e com sabor frutado e de especiarias. A Tripel também tem origem belga. As cervejas desse estilo apresentam coloração clara e notas condimentadas suaves (AMBEV, 2021). 67 Já as de tipo Lager são de baixa fermentação, tem sabor suave, 3,58% de álcool e são as mais conhecidas. Nessas cervejas, o fermento apresenta a tendência de decantar no fundo durante o processo de fermentação. Dentro dessa classificação, tem-se vários estilos, sendo os mais conhecidos: Pilsen, American Lager, Vienna, Helles, Bock e Schwarzbier. O estilo Pilsen, também conhecido como Pilsner, originou-se na República Checa. Esse estilo apresenta sabor suave, amargor baixo ou médio, coloração dourada e translúcida e aroma com notas florais de lúpulos alemães e tchecos. A American Lager é o estilo mais tradicional das Lager. Apresentam sabor leve e refrescante e notas maltadas leves. As Viennas foram criadas em Viena, Áustria, em 1840. Apresentam corpo médio, bom equilíbrio entre lúpulo e malte e cor entre marrom acobreado e avermelhado (AMBEV, 2021). Existem ainda mais de 150 estilos diferentes mundialmente. Independentemente do estilo de cerveja, as matérias-primas básicas são as mesmas: água, malte, lúpulo e leveduras. A água é o principal ingrediente do processo de produção da cerveja (92- 95%). Naturalmente, toda água contém diferentes quantidades de sais dissolvidos, e isso influencia os processos químicos e enzimáticos que ocorrerão na fermentação e consequentemente na qualidade final da cerveja, porém, se a água não tiver a composição química adequada, ela pode e deve ser purificada por diversos processos (VENTURINI FILHO, 2010). As cervejarias preferem escolher o local da indústria com base na proximidade de fontes de água de qualidade, pois as técnicas de deionização e osmose reversa são caras. Além dos requisitos básicos, a água deve manter um pH que garanta a extração dos princípios aromáticos do lúpulo, ideal para misturar malte e adjuvantes, permitindo o desenvolvimento de aroma, sabor, cor e fermentação em condições assépticas (DUARTE, 2015). O malte é o grão de cevada parcialmente germinado e seco, que dá à cerveja sua cor, parte do teor alcoólico e o aroma. Outros cereais podem ser utilizados, mas o malte é o mais utilizado devido às características das substâncias corpóreas farinhas (responsáveis pela formação do extrato solúvel), casca (protege o grão e funciona como camada filtrante na etapa de clarificação), e a embrião (quando germinado, inicia o processo de transformação, ativando as enzimas necessárias ao preparo do mosto).Com o objetivo de desenvolver as enzimas responsáveis pela conversão do amido em açúcares solúveis e proteínas solubilizantes, é realizada a maltagem, que consiste na germinação controlada dos grãos (CRUZ et al., 2008). O lúpulo é uma planta classificada como Humulus lupulus, típica de regiões frias e pode ser comercializada na forma de pellets, flores secas e como extrato (VENTURINI FILHO, 2010). Essa matéria-prima confere características antissépticas, contribui para a estabilidade do sabor e retenção de espuma e contribui para a coagulação das proteínas. 68 As leveduras utilizadas no processo de fermentação são do gênero Saccharomyces e devem consumir o açúcar fornecido pelo malte e seus adjuvantes e transformá-lo em álcool e gás carbônico. Além de produzir álcool, as leveduras devem flocular e sedimentar para que ao final do processamento seja possível separar o inoculo da cerveja produzida. 69 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • A fermentação alcoólica ocorre com a conversão do substrato em álcool alcóolico, gás carbônico e diversos produtos secundários. Essa conversão ocorre pela presença de enzimas específicas, as quais são produzidas por leveduras específicas, como a Saccharomyces cerevisiae, muito utilizada na produção de cervejas. • Para a Legislação brasileira, a cerveja é definida como a bebida obtida pela fermentação etanólica do mosto cervejeiro do malte de cevada e água potável, e pela ação da levedura, com adição de lúpulo. • A Legislação também permite a substituição de uma parte do malte de cevada por adjuntos, podendo ser cereais maltados ou não, e por alguns carboidratos de origem vegetal. • O tipo de fermentação realizada é um critério de classificação das cervejas, sendo definido como: Lager, a que apresenta fermentação baixa. Isto é, a fermentação ocorre em temperaturas que variam de 9 ºC a 15 ºC; Lambic, com fermentação espontânea através de leveduras selvagens; e Ale, as quais são cervejas cuja fermentação é alta. Isto é, a fermentação ocorre em temperaturas mais altas (15 ºC a 25 ºC). 70 1 Na indústria alimentícia, a fermentação alcóolica é muito empregada para a produção de diversos produtos, como as cervejas. O conhecimento dessa fermentação é fundamental para a produção adequada dessas bebidas. Levando em consideração esse tipo de fermentação, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) A fermentação alcóolica consiste na conversão do açúcar em álcool etílico e gás carbônico como produtos. b) ( ) Na fermentação alcóolica, quando se tem substratos como a sacarose, não é necessária a ação da enzima invertase. c) ( ) A invertase converte a sacarose em uma molécula de glicose e uma de frutose. d) ( ) O pé-de-cuba pode ser acrescentado ao mosto, com o objetivo de os microrganismos se proliferarem em menor quantidade. 2 Durante a produção de cervejas ocorre a fermentação etanólica pela ação de leveduras específicas. Em alguns casos, nas fermentações alcóolicas é realizado o processo de sacarificação com objetivos específicos. Acerca desse processo, analise as afirmativas a seguir: I- A sacarificação é fundamental quando se tem açúcares complexos, como amido e celulose. II- As leveduras responsáveis pela fermentação alcóolica produzem enzimas que convertem os açúcares complexos. III- A sacarificação pode ser realizada de várias formas, podendo ser empregando ácidos, enzimas ou microrganismos. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As afirmativas I e III estão corretas. b) ( ) Somente a afirmativa II está correta. c) ( ) As afirmativas II e III estão corretas. d) ( ) Somente a afirmativa III está correta. 3 O artigo 36 do Decreto n. 6.871 traz a definição da cerveja e as permissões em relação aos ingredientes e adição de substituintes. O controle de qualidade dos ingredientes são fundamentais para obtenção de um produto final de qualidade. Levando em consideração o que diz esse decreto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: AUTOATIVIDADE 71 ( ) A Legislação brasileira não nos permite a substituição de uma parte do malte de cevada por cereais não maltados. ( ) A Legislação brasileira não nos permite a substituição de uma parte do malte de cevada por adjuntos. ( ) Cerveja é a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto cervejeiro oriundo do malte de cevada e água potável, e por ação da levedura, com adição de lúpulo. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F. b) ( ) V - F - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) F - F - V. 4 As cervejas do tipo Ale são de alta fermentação, normalmente possuem a graduação alcoólica maior que 5%, são mais adocicadas e possuem mais lúpulo que as Lager. Nesse tipo, o fermento tende a ficar no topo do fermentador. Disserte sobre os diferentes estilos de cervejas tipo Ale. 5 Após as descobertas de Louis Pasteur sobre a fermentação, a indústria alimentícia e de bebidas começou a se beneficiar para a produção industrial, ocorrendo um rápido avanço no desenvolvimento dos produtos fermentados industrializados. Levando em consideração os vários estilos de cervejas desenvolvidas do tipo Lager, disserte sobre os principais estilos desse tipo de cerveja. 72 73 TÓPICO 3 - MATURAÇÃO DE DIFERENTES ESTILOS, SUAS CARACTERÍSTICAS E RESULTADOS UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO A cerveja foi introduzida ao Brasil em 1808, durante a permanência da família real de D. João VI no país. Inicialmente, a cerveja consumida era trazida de países europeus (MEGA et al., 2011). Em 1880, o Rio de Janeiro recebeu máquinas compressoras frigoríficas que produziam gelo artificial. Isso foi um grande avanço para a produção de cerveja no país, pois o processo de fermentação poderia ser reduzido, produzindo uma cerveja límpida e uniforme, como a Bavária e a Boêmia. Com isso, duas cervejarias seriam detentoras do domínio do mercado brasileiro: “Manufatura de Cerveja Brahma Villigier e Cia.”, fundada em 1888, no Rio de Janeiro; e a “Companhia Antártica Paulista”, fundada 1891 em São Paulo (VENTURI FILHO, 2010). Entre 2000 e 2012, o Brasil, os Estados Unidos e a Alemanha alternaram posições entre as colocações três e cinco dos países maiores produtores de cerveja do mundo, porém, em 2010, o Brasil se fixou na terceira posição do ranking dos maiores produtores mundiais de cerveja, sendo superado apenas pela China e Estados Unidos (CERVIERI JR. et al., 2014). Entre as maiores companhias mundiais de cerveja, a empresa belga-brasileira Anheuser-Bush InBev S.A. (AB InBev) merece ênfase. No entanto, a maior empresa cervejeira brasileira, a AMBEV, foi fundada em 2000, quando as empresas Antarctica e Brahma se fundiram. Pouco tempo depois, no ano de 2004, a AMBEV se uniu a cervejaria Belga (InterBrew), originando a INBEV e constituindo o maior grupo cervejeiro do mundo, na qual, sua produção de cerveja alcançava 19,2 bilhões de litros por ano (CERVIERI JR. et al., 2014). Com relação ao consumo, segundo a Associação Brasileira da Indústria da Cerveja (CervBrasil), o Brasil ocupa a terceira posição no ranking de países mais consumidores de cerveja no mundo, ficando atrás da China e dos Estados Unidos. Além disso, a cerveja é a bebida alcoólica mais consumida no país (SEBRAE, 2014). No mercado cervejeiro brasileiro há predominância de cervejas tradicionais do tipo Pilsen, ou seja, uma bebida de sabor suave, clara e límpida. O país é detentor de poucas fábricas de cerveja que produzem em larga escala. Por outro lado, a produção de cerveja em pequena escala começou a surgir no mercado nacional de forma discreta, seguindo a tendência de outros países, a qual vem ganhando espaços e agradando consumidores com paladares mais requintados, que buscam melhores características sensoriais, sem se 74 preocupar em pagar a mais por isso. Para a fabricação da cerveja artesanal, ingredientes como água, malte, lúpulo e levedura são essenciais. No entanto, sua produção é maisdelicada, com um tempo de fermentação e maturação ocorrendo lentamente, sem adição de produtos químicos que acelerem sua fermentação, como ocorre na cerveja industrial. Entre suas características organolépticas, as cervejas artesanais apresentam-se mais encorpadas, com aromas e sabores mais acentuados. É considerado um microcervejeiro aquele que produz até 50.000 litros por ano, ou seja, apresenta uma produção média 4.160 litros por mês (ARAÚJO; SILVA; MINIM, 2003; FLORES et al., 2006). O termo microcervejaria é dado para a produção de cerveja que não se preocupa com questão de escala industrial, que visa um diferencial local, atende argumentos de tradição, como também qualidade diferenciada. Esse tipo de produção de cerveja surgiu no Brasil em 1980, com presença destacada nas regiões Sul e Sudeste (MORADO, 2009). No Brasil, terceiro maior consumidor de cerveja do mundo, estima-se que existam mais de 200 microcervejarias. Para produção de cerveja artesanal de qualidade é importante o cuidado no preparo e seleção de matéria-prima, pois, isso será um diferencial, fazendo com que esse tipo de cerveja seja especial (FERREIRA et al., 2011). No estado de Minas Gerais, existem várias microcervejarias que se estabeleceram em sua capital como: Falke Bier, Krug Bier, a Baker Artesanal e a Wälls. Assim, as cervejas artesanais brasileiras têm ganhado destaque no exterior, conquistando prêmios internacionais em campeonatos mundiais. A Cervejaria Wälls, por exemplo, ganhou em 2014 o World BeerCup (campeonato internacional mais importante de cervejas especiais) (MORADO, 2009). As cervejas artesanais apresentam apenas 0,15% do mercado brasileiro, mas sua produção dobra a cada ano. As expectativas de expansão de mercado é que atendam a 2% da produção de nacional em até uma década. Entre as desvantagens da produção de cerveja artesanal, tem-se o alto custo para se produzir em pequena escala em relação às cervejas industriais existentes; e os tributos das cervejas artesanais brasileiras (em torno de $ 20) são mais caros que as importadas ($ 2,90). Assim, é importante estudar os diversos tipos de maturação para conseguir cervejas cada vez mais requintadas e alcançar mercados cada vez mais exigentes. 2 TIPOS DE MATURAÇÃO A etapa de maturação corresponde ao processo que ocorre na cerveja entre a etapa de fermentação e do envase da bebida. Essa etapa é fundamental para o aprimoramento das características sensoriais de aroma e sabor do produto final, ou seja, é nessa fase que a cerveja pronta para o consumo se forma, apresentando características sensoriais típicas da bebida. Após essa etapa, a cerveja é destinada à clarificação, com o objetivo de retirar possíveis impurezas. 75 O processo de maturação da cerveja começa logo após a fermentação e tem duração de seis a 30 dias, de acordo com a cerveja que se deseja produzir. No entanto, ao fi m dessa etapa, a cerveja está pronta em relação às características sensoriais, denominando a cerveja nessa fase como madura. Devido aos aspectos de sabor da cerveja serem formados nessa fase, ela é caracterizada como a etapa de afi namento da cerveja. A etapa de maturação é uma fermentação secundária, que ocorre devido à presença de açúcares e restos de levedura. Além disso, os microrganismos também metabolizam alguns compostos não desejáveis - o sulfeto de dietila, os convertendo em sulfatos inorgânicos e álcool etílico. Nessa fase, antioxidantes são adicionados à bebida com o objetivo de impedir oxidação devido à presença de oxigênio residual (ROSA; AFONSO, 2015). As cervejas podem ser classifi cadas de diversas formas, e uma das formas de classifi cá-las é pelo tipo de fermentação. Da mesma forma, ocorre com a maturação, uma vez que sabemos que a maturação é uma fermentação secundária. Assim, conforme Mello e Silva (2020), as cervejas podem ser classifi cadas em Ale e Lager, de acordo com o tipo de maturação: • Lager: maturação mais longa; • Ale: maturação mais curta. Podemos observar que o tempo de duração da maturação vai depender do tipo de cerveja que se deseja produzir. As cervejas tipo Lager apresentam sabor e aroma mais leves em relação às do tipo Ale devido às temperaturas baixas utilizadas. Assim, as cervejas Ale apresentam aromas e sabores mais intensos (ARAÚJO; SILVA; MINIM, 2003). Logo, o tipo de fermentação e maturação empregadas na produção da cerveja vão resultar em produtos fi nais com sabor, aroma e cor com características distintas. É sabido que quando se aplica maturações mais demoradas e em baixas temperaturas, as cervejas apresentam sabores mais marcantes. Dessa forma, podemos concluir que a etapa de maturação da cerveja deve ser destacada, uma vez que é nesse período que características tão importantes da bebida são formadas, como o aroma e o sabor. Portanto, controlando essa etapa é possível obter cervejas mais refi nadas. Durante a fermentação da cerveja, a levedura tem como produto secundário do processo o Diacetil. INTERESSANTE 76 Além disso, vimos que compostos indesejáveis são eliminados nessa etapa, como o diacetil, que é responsável por deixar odor e sabor desagradáveis na bebida devido à presença de enxofre. O que reforça a importância do controle rigoroso nessa etapa tão importante para a produção de cerveja. 3 DESCRIÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS COM OS DIFERENTES TIPOS DE MATURAÇÃO A maturação é a etapa em que a cerveja é armazenada em baixas temperaturas por um tempo específico. Nessa etapa, ocorre uma fermentação secundária, a qual é responsável por aprimorar o aroma e o sabor da bebida. No início da maturação, quase todos os açúcares já foram metabolizados em álcool etílico, dióxido de carbono, glicerol, ácido acético e álcoois superiores. Nessa etapa ocorre a carbonatação, realizada por contrapressão no tanque de maturação com o dióxido de carbono produzido na fermentação do extrato remanescente da etapa anterior. Esse processo satura a cerveja, auxiliando então na formação da espuma, do corpo e demais características sensoriais. O dióxido de carbono produzido é suficiente para fornecer à bebida um teor quase correto, e será corrigido após a etapa de filtração para padronização. As funções importantes da maturação são: clarificação do sabor e maturação. A clarificação é muito importante, uma vez que a cerveja é muito turva após a fermentação pela presença do fermento. Na maturação, ocorre a redução da turbidez, pois, devido à diminuição da temperatura (0 °C e pressão controlada), ocorre a precipitação de leveduras, proteínas e sólidos solúveis e sedimentação das leveduras e de substâncias de baixo peso molecular pela ação natural da gravidade. Assim, a cerveja é clarificada. No entanto, a clarificação é aprimorada na filtração. Durante a maturação do sabor, ocorrem três reações que tem grande influência no sabor do produto final: a redução da concentração de sulfeto de hidrogênio, acetaldeído e diacetil. Todos esses compostos são produtos da fermentação do fermento. Eles podem ser minimizados pela baixa temperatura de fermentação, seleção de fermento e composição do mosto. Compostos como álcoois superiores e ácidos graxos são formados no processo de fermentação e não sofrem mudanças significativas durante a maturação. No entanto, alguns compostos como o álcool amílico podem sofrer modificações na concentração, podendo ter aumento durante o repouso longo. No processo de maturação, são formados os ésteres, responsáveis pelo aroma e sabor característicos da cerveja. Esses compostos aumentam proporcionalmente à produção do etanol. 77 O tipo de cerveja que se deseja produzir vai determinar a duração da maturação. As cervejas escuras, que apresentam geralmente o mosto mais concentrado, precisam de maturação mais longa, uma vez que há maior volume de extrato a ser assimilado. Outro fator que interfere na duração da maturação é a temperatura. O emprego de baixas temperaturas demandará mais tempo para atenuar os extratos. No entanto,elevadas temperaturas na maturação ocasionam defeitos de espuma, sabor e estabilidade da cerveja. A maturação dura entre cinco e 15 dias dependendo do tipo de cerveja, a uma temperatura de 0 °C, podendo atingir no máximo 3 °C. Os resíduos gerados em quantidade significativa durante a produção da cerveja são: o bagaço dos diferentes maltes, o trube e a levedura residual cervejeira (DUARTE, 2015). A etapa de mosturação é geradora do bagaço, na qual ocorre a extração de todos os compostos solúveis interessantes para constituição do mosto. Nessa fase, o bagaço exerce o papel importante de torta filtrante, em que o café torrado e moído é adicionado ao meio, sendo filtrado pelo bagaço. Esse é o resíduo sólido de maior volume gerado durante a produção da cerveja, cerca de 85% (DUARTE, 2015). Ele corresponde entre 14 e 20 kg de bagaço para cada 100 litros de cerveja produzida. Outro resíduo gerado no processo cervejeiro é o trub, que ocorre durante a etapa de cocção do mosto. Sua ocorrência se dá pela desnaturação de proteínas, devido à temperatura elevada. Também podem fazer parte do trubo Ca2+, polifenóis, carboidratos não hidrolisados na mosturação. Pode ser gerado entre 0,2 a 0,4 kg de trub para cada 100 litros de cerveja produzida. A levedura é a responsável pela conversão do mosto em cerveja. Geralmente, a levedura triplica durante o processo de fermentação. Ao final do processo fermentativo, as leveduras devem ser retiradas, gerando um novo resíduo sólido, sendo o segundo resíduo mais gerado no processo cervejeiro, no qual, a cada 100 L de cerveja produzida, gera-se 1,5 e 3 kg dele. O bagaço do malte é rico nutricionalmente, sendo que possui maior quantidade de material fibroso (70% de massa seca) e proteico (15 a 20% de massa seca). Além disso, possui lipídios, minerais, aminoácidos e compostos fenólicos. Pode ser destinado para a produção de ração animal, alimentação e nutrição animal e humana; produção de energia por queima direta ou por produção de biogás via fermentação anaeróbia; produção de carvão vegetal; material adsorvente em tratamentos químicos; cultivo de microrganismos e obtenção de bioprodutos por fermentação; suporte para imobilização celular e produção de goma xantana etc. O trub é uma excelente fonte nutricional, por isso, pode ser usada na fabricação de ração animal. A levedura residual da cerveja pode ser utilizada no preparo de uma nova batelada; ser vendida na indústria alimentícia. Ela pode ainda ter aplicação na indústria farmacêutica e na dieta humana; na formulação de ração animal; como suplementos nutricionais; suplementação de meios de cultivo; manutenção e de fermentação; 78 processos biotecnológicos em geral, para obtenção de enzimas, principalmente a invertase, presente em sua parede celular; a biomassa de leveduras pode ser usada como adsorvente íons metálicos (chumbo, zinco, cobre e níquel), sendo utilizada na remoção de metais de águas residuais; entre outros (FERREIRA et al., 2010). O mercado de cerveja é um dos mais relevantes para a economia brasileira. Com isso, a inovação é algo essencial dentro do mercado. Com o consumidor cada vez mais exigente é necessário criar produtos para surpreendê-los. Essa inovação pode ser feita desde às matérias-primas utilizadas para o processo até a embalagem e o marketing usado para beneficiar o produto. Biotecnologicamente, os resíduos deste processamento podem ser usados para a obtenção de subprodutos, o que diminui o problema do impacto ambiental. 79 INOVAÇÕES E CERVEJEIRAS Investimento em pesquisa e em novas tecnologias melhora a qualidade da cerveja brasileira e os custos de produção Léo Ramos Chaves O Brasil é o terceiro maior produtor e um dos grandes consumidores de cerveja do mundo. São fabricados 13,8 bilhões de litros por ano, o que coloca o país no ranking global atrás apenas da China e dos Estados Unidos. Na última década, o consumo aumentou a uma taxa média de 5% ao ano, com destaque para o segmento de cervejas artesanais, que teve uma evolução anual em torno de 20%. Com um mercado tão robusto, várias iniciativas inovadoras são fomentadas nas universidades, cervejarias, institutos de pesquisa e por agricultores. Unidos em um esforço conjunto para melhorar a qualidade do produto e reduzir os custos de fabricação, eles são responsáveis por um leque de inovações relacionadas tanto ao processo produtivo quanto ao cultivo no país dos principais ingredientes da bebida, além da água: cevada, lúpulo e levedura. “A indústria cervejeira brasileira é formada por mais de 50 complexos fabris com tecnologia de padrão mundial”, diz Paulo Petroni, diretor-executivo da Associação Brasileira da Indústria da Cerveja (CervBrasil), entidade que reúne os maiores fabricantes do país. Um exemplo do esforço inovativo do setor ocorre com a cevada, principal fonte de amido da bebida. Mais de 90% do grão plantado no país é fruto de pesquisa nacional. Criado há 40 anos, o programa de melhoramento genético liderado pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) já lançou no mercado 30 novos cultivares de cevada cervejeira adaptados às condições de clima e solo. “Com os nossos cultivares, conhecidos pela sigla BRS, a produtividade mais do que triplicou. Nos anos 1970, colhíamos por volta de 1 tonelada de cevada por hectare e agora chegamos a 3,5 toneladas por hectare”, informa o engenheiro agrônomo Euclydes Minella, responsável pelo programa na Embrapa Trigo, em Passo Fundo (RS). “As novas variedades do grão que desenvolvemos ajudaram a consolidar a lavoura de cevada cervejeira. Hoje, temos cultivares mais produtivos, com perfil superior de resistência a doenças e de melhor qualidade industrial. Dificilmente, sementes de cevada importadas vingam no país. As variedades desenvolvidas aqui são muito competitivas comercialmente”. Quando foi criado, o programa pretendia substituir a cevada usada pelas cervejarias que, naquela época, era toda importada. Esse objetivo ainda não foi atingido. A produção nacional de 300 mil toneladas por ano (t/ano) do grão, de acordo com a Embrapa, atende a 43% da necessidade da indústria brasileira para produção LEITURA COMPLEMENTAR 80 de malte, nome dado ao cereal germinado seco usado na fabricação da bebida. Para suprir a demanda dos fabricantes, o Brasil compra cerca de 400 mil t/ ano de cevada de produtores argentinos, europeus, norte-americanos e canadenses. NOVAS FRONTEIRAS Gramínea parecida com o trigo, a cevada (Hordeum vulgare) é originária do Oriente Médio. Foi domesticada inicialmente na antiga Mesopotâmia, região onde hoje estão o Iraque e a Síria. É uma cultura anual, com a semeadura no Brasil de maio a julho e a colheita entre setembro e novembro. Na última década, o plantio se concentrou no Rio Grande do Sul e Paraná, estados que têm características climáticas propícias ao pleno desenvolvimento da planta. Juntos, respondem por mais de 90% da produção nacional. Por meio das pesquisas da Embrapa, a lavoura tem ampliado suas fronteiras e hoje já é possível produzir o grão em escala comercial em São Paulo, Goiás e Minas Gerais. “Lançamos até 2013, em parceria com a Malteria do Vale, de Taubaté [SP], as variedades BRS, Sampa, Manduri e Itanema para cultivo nas lavouras irrigadas de São Paulo”, conta Euclydes Minella. “Em São Paulo, responsável por cerca de 5% da produção do grão, 100% das plantações são formadas por cultivares da Embrapa”. A cooperação entre a Embrapa e produtores, maltarias (fábricas que transformam a cevada em malte) e fabricantes de cerveja, segundo Minella, está na base do sucesso do programa Embrapa de melhoramento da cevada. “As quatro maltarias instaladas no país – duas da Ambev, no Rio Grande do Sul, uma da Cooperativa Agrária Industrial, em Guarapuava [PR], e uma da Malteria do Vale, em São Paulo – são parceiras da Embrapa”, informa Minella. Outro fator que explica o êxito da iniciativa é a tecnologia por trás da criação dos novos cultivares.“Pelo método tradicional de melhoramento genético, um novo cultivar leva pelo menos seis anos para fixar suas características genéticas. Depois disso, são necessários mais quatro anos em testes de campo para avaliação de rendimento, da qualidade do grão e de resistência a doenças”, explica Minella. Na Embrapa Trigo, os cientistas usam a técnica de haplodiploidização, com o desenvolvimento in vitro de plantas derivadas de gametas (células reprodutivas), portadoras da metade do genoma, que de forma espontânea ou artificial dá origem a linhagens duplo-haploides. “Assim, alcançamos uma nova linhagem pura geneticamente em apenas uma geração, ao invés de seis ou mais com o processo convencional, obtendo um novo cultivar em sete anos”. Assim como a cevada, o lúpulo (Humulus lupulus), outro ingrediente essencial na receita da cerveja, também é alvo de intensa pesquisa agronômica. Responsável pelo amargor da bebida, a planta é uma trepadeira de origem europeia, muito difícil de ser cultivada no país. Apenas as flores da planta fêmea, ricas em resinas amargas e óleos essenciais, entram na composição da bebida. Ela tem uma folha no formato de palma e cresce se enrolando em fios. Atinge 6 metros de altura e, no auge de seu desenvolvimento, cresce até 30 centímetros por dia. Por ser uma cultura típica de regiões de clima temperado do hemisfério Norte, ela nunca se adaptou às condições 81 do país, que importa todo o lúpulo usado pelas cervejarias nacionais – em torno de 2,4 mil toneladas por ano, ao custo de cerca de US$ 35 milhões. Até poucos anos atrás, a produção nacional de lúpulo era inexistente, mas o trabalho de pesquisadores e pequenos produtores está mudando esse cenário. “Ter um lúpulo produzido no Brasil é importante não apenas para não dependermos mais de sua importação, mas, principalmente, para formação de uma escola cervejeira nacional”, diz o engenheiro-agrônomo Felipe Francisco, que desde 2012 estuda a planta. Dono de uma consultoria agrícola com sede em Curitiba (PR), ele pesquisou o lúpulo durante o mestrado concluído há dois anos na Universidade Federal do Paraná (UFPR). Além de baixas temperaturas – essenciais para que a trepadeira brote –, outro desafio para o cultivo no país é o tempo de exposição diária à luz solar. “No Brasil, o fotoperíodo, ou seja, a duração do dia, varia pouco ao longo do ano. E isso não é bom para a planta”, diz Francisco. O pesquisador explica que, para o lúpulo produzir em quantidade e qualidade desejada, no tempo certo, é necessário haver uma variação no tempo de exposição ao sol no decorrer de seu ciclo de crescimento, de um mínimo de 9,5 horas de luz solar por dia a um máximo de 14,5 horas. “Ao perceber que o período de insolação está aumentando, a planta naturalmente passa a produzir um hormônio, chamado giberelina ou GA, que acelera seu crescimento. Já quando os dias começam a encurtar – no hemisfério Sul, a partir de 21 de dezembro –, a produção de GA diminui e ela começa a florar. Em poucas semanas, em fevereiro ou março, é hora de colher as flores para produzir o lúpulo”, afirma Francisco. A saída encontrada no Brasil foi “enganar” a planta, simulando o fotoperíodo ideal ao seu desenvolvimento. Para isso, o produtor instala refletores na lavoura e, com a luz artificial, cria dias mais longos e reduz a iluminação quando necessário. Há dois anos, Francisco presta consultoria a agricultores do Rio Grande do Sul, Paraná, Santa Catarina, São Paulo, Rio de Janeiro, Mato Grosso e Bahia para viabilizar produções em pequena escala de lúpulo. “Para nossa surpresa, colhemos lúpulo nas últimas duas safras. Todos com boa qualidade, menos na Bahia e Mato Grosso, com qualidade média, mas aceitável. A produtividade média foi de 1 tonelada por hectare, cerca de um terço da europeia, o que não é ruim”. Em São Bento do Sapucaí, município paulista na serra da Mantiqueira, vizinho a Campos do Jordão, o engenheiro-agrônomo Rodrigo Veraldi também persegue, há mais de uma década, o objetivo de criar um plantio nacional de lúpulo. Foi por um lance do acaso que ele teve sucesso. “Em 2005, iniciei uma lavoura com sementes de um lúpulo canadense fornecidas por um amigo. Algumas mudas cresceram em uma estufa, mas quando as transferi para o campo nenhuma delas vingou”, recorda-se Veraldi. O agrônomo jogou o material fora, na compostagem de seu sítio, e esqueceu do assunto. Tempos depois, percebeu que uma trepadeira brotara no local. “Era um pé de lúpulo sobrevivente. Ele deve ter sofrido alguma mutação genética que o tornou adaptado 82 ao intenso regime de chuvas da Mantiqueira e resistente ao ataque de fungos. Foi um feliz acaso botânico”, conta. Veraldi multiplicou esse indivíduo e deu início a um dos primeiros – senão o primeiro – cultivo comercial de lúpulo do país em escala muito pequena. Em 2014, a cervejaria nipo-brasileira Brasil Kirin, fabricante das marcas Schincariol, Devassa, Eisenbahn, entre outras, interessou-se pela experiência de Veraldi e estabeleceu uma parceria para fomentar a produção. “Nosso objetivo foi estimular o cultivo de um lúpulo brasileiro, contribuindo para o fortalecimento da cultura cervejeira nacional”, conta o engenheiro químico Rubens Mattos, gerente de Pesquisa e Desenvolvimento da Brasil Kirin. Naquele mesmo ano, amostras da variedade experimental de Veraldi foram usadas em uma edição especial de 15 anos na Baden Baden, cervejaria da empresa em Campos do Jordão. “Desde esse primeiro teste, estamos investindo continuamente na melhoria da produção, fornecendo apoio tecnológico e envolvendo cientistas do Japão, sede da Kirin, e de universidades brasileiras, como USP [Universidade de São Paulo] e UFPR”, diz Mattos. Em 2015, a cervejaria comprou a variedade de Veraldi e expandiu o plantio para outras regiões do país. A expectativa é colher até 1.500 quilos de flor em 2017 e lançar uma cerveja feita com um lúpulo totalmente nacional. Segundo Mattos, a quantidade de lúpulo e malte varia com o tipo de cerveja. “Apenas como referência, para o tipo pilsen, no mercado brasileiro, são 8 quilos de malte e 300 gramas de lúpulo para cada 100 litros de cerveja”. A Brasil Kirin, segundo Mattos, planeja registrar a variedade no Serviço Nacional de Proteção de Cultivares (SNPC), do Ministério da Agricultura, Pesca e Abastecimento (Mapa). Para isso, faz análises a fim de definir se realmente se trata de um novo cultivar. “Nossa aposta é que as plantas cruzaram novamente, de forma espontânea, e deram origem a uma nova variedade. Estudos genéticos vão elucidar essa questão”, avalia Mattos. O cultivo de lúpulo no país pode beneficiar especialmente os pequenos fabricantes de cervejas especiais, aquelas com características exclusivas, tais como cor, aromas e sabores atípicos, produzidas de forma artesanal. Com a produção limitada, essas microcervejarias precisam de quantidades reduzidas de lúpulo. Atualmente, elas acabam pagando mais pelo lúpulo importado, que é cotado em dólar, do que os grandes fabricantes, que compram maiores quantidades do produto. O Brasil vive uma explosão de microcervejarias. Esse movimento, iniciado no início deste século, ganhou impulso nos últimos anos e, segundo a Associação Brasileira de Microcervejarias (Abracerva), já existem no país por volta de 420 estabelecimentos do gênero. Juntas, elas respondem por cerca de 1% do volume consumido no país. “As microcervejarias oxigenaram o setor cervejeiro nacional. Durante anos, as grandes cervejarias fabricaram basicamente um tipo de bebida, a American Stardard Lager, uma cerveja leve, de coloração clara e fácil de beber. Nos anos 1990, principalmente em São Paulo, começou um movimento de importar cervejas de outros tipos, com sabores mais acentuados, ainda de forma tímida e restrita a poucos bares e supermercados. Com o surgimento dos pequenos produtores, o portfólio se ampliou e foi lançada uma gama de 83 bebidas que o brasileiro desconhecia: cervejas com diferentes teores alcoólicos,novos ingredientes, sabores e aromas variados e diversos níveis de amargor”, destaca o biólogo Luís Henrique Poleto, consultor e mestre-cervejeiro da A Tutta Birra, microcervejaria de Piracicaba (SP) que fabrica cinco tipos diferentes de cerveja. Autor de uma tese da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) da USP sobre envelhecimento de cerveja em barril de madeira, Poleto lembra que outra linha de pesquisa que empolga o setor está relacionada à busca por novas leveduras. Durante a fabricação da bebida, esses microrganismos desempenham um papel fundamental, o de digerir os açúcares presentes no mosto cervejeiro – como maltotriose, maltose e glicose –, transformando-os em álcool. Mosto é o caldo formado pela cevada e água, que é aquecido e depois fervido no início do processo de fabricação da bebida. Historicamente, emprega- se no processo a levedura Saccharomyces cerevisae, mas a tentativa de criar cervejas com diferentes perfis tem estimulado especialistas a avaliarem o uso de microrganismos não convencionais que permitam novas abordagens de processamento. “Leveduras não Saccharomyces têm suscitado especial interesse na indústria por demonstrar bom desempenho fermentativo e capacidade de contribuir com compostos aromáticos diferentes, assim como outros aspectos organolépticos [percebidos pelos sentidos humanos como olfato, paladar etc.] do produto”, afirma o biólogo Cauré Barbosa Portugal, especialista em bebidas fermentadas, que fez um estágio de pós-doutorado em processos fermentativos alternativos da cerveja e da cachaça na Esalq-USP. “Buscamos isolar e caracterizar outras espécies de levedura para a elaboração de cervejas especiais. Nosso grupo de pesquisa revelou algumas possibilidades de exploração desses microrganismos para produção de bebidas com novas abordagens de bioaromatização – incorporação de compostos aromáticos por vias biológicas, além de cervejas funcionais, aquelas com baixo teor alcoólico e maior concentração de fibras, vitaminas e minerais”. Com o bom resultado obtido nas pesquisas, Cauré decidiu criar uma empresa para oferecer leveduras customizadas ao mercado de bebidas. “Uma possibilidade inovadora é o emprego de blends de leveduras, que é a utilização de mais de um microrganismo no processo fermentativo. Algumas proporcionam mais aromas, enquanto outras são mais neutras. Ao empregar mais de uma levedura de forma conjunta ou sequencial – primeiro um certo microrganismo e, em seguida, outro –, podemos modular o processo fermentativo e criar uma cerveja diferente, com características próprias”, informa o pesquisador. Batizada de Smart Yeast (levedura inteligente), a startup encontra-se em fase de projeto. A ESTABILIDADE PROTETORA A busca por uma cerveja de excelência também tem levado pesquisadores a estudar detalhes da estrutura do líquido, como sua espuma. Essa é a linha de pesquisa do engenheiro de alimentos Flávio Luís Schmidt, professor da Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas (FEA-Unicamp). “O objetivo é melhorar a estabilidade da espuma da cerveja industrializada por meio da adição de 84 hidrocoloides”, conta Schmidt. Hidrocoloides são polissacarídeos de alto peso molecular extraídos de plantas, algas ou produzidos por síntese microbiana. A espuma varia conforme o tipo de cerveja e, além de aprisionar aromas e perfumes, ela atrasa o processo de oxidação, que altera o sabor da bebida, ao impedir que a luz incida diretamente sobre o líquido. “Quanto mais estável for a espuma, mais tempo ela permanecerá no copo. As cervejas fabricadas no Brasil, com altos níveis de adjuntos não maltados, perdem proteína em sua composição e, com isso, estabilidade de espuma”, diz Schmidt. “O foco do trabalho foi dar outras opções de estabilização de espuma, fora o estabilizante mais comum, o alginato de propilenoglicol (APG)”. Os resultados do estudo mostraram que o APG foi o hidrocoloide com melhor desempenho na estabilização da espuma, porém, a pectina de alta viscosidade (originada da camada interna da casca da laranja) e a goma locusta (um tipo de carboidrato de origem vegetal), em associação com o APG, também se mostraram viáveis. O TOQUE DOS ADJUNTOS Na Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP) da Universidade de São Paulo, o foco das pesquisas são os chamados adjuntos cervejeiros, uma miríade de ingredientes usados na formulação da bebida para substituir alguma proporção do malte. Essas fontes alternativas podem ser ingredientes sólidos, como cereais não maltados (milho, arroz, trigo, sorgo, aveia e centeio), ou líquidos, entre eles xaropes, melados e açúcar da cana ou beterraba. Além de reduzir o custo da produção – já que os adjuntos tendem a ser mais baratos do que o malte da cevada –, o uso permite a fabricação de cervejas com sabores e aromas diversos. “Aqui em Lorena, estudamos adjuntos não convencionais, diferentes daqueles usados pelas grandes cervejarias, como o milho e o arroz”, explica o engenheiro químico João Batista de Almeida e Silva, professor de Tecnologia de Bebidas e líder do Laboratório Planta-Piloto de Bebidas da instituição. O primeiro adjunto pesquisado foi o arroz preto, um cereal rico em compostos fenólicos e com elevados teores de proteína e fibra. “No processo convencional de beneficiamento desse arroz, verifica-se a quebra de até 35% dos grãos. Usamos esses resíduos, sem valor de mercado, como adjunto cervejeiro. As características aromáticas do cereal passaram para a cerveja”, explica o pesquisador. O estudo, feito pelo aluno de doutorado Claudio Marcelo Andrade, gerou um pedido de patente. FONTE: CHAVES, L. R. Inovações cervejeiras. Pesquisa FAPESP, [s. l.], 3 ago. 2021. https://revistapesqui- sa.fapesp.br/inovacoes-cervejeiras/. Acesso em: 20 dez. 2021. 85 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • No mercado cervejeiro brasileiro, há predominância de cervejas tradicionais do tipo Pilsen, ou seja, uma bebida de sabor suave, clara e límpida. O país é detentor de poucas fábricas de cerveja que produzem em larga escala. Por outro lado, a produção de cerveja em pequena escala começou a surgir no mercado nacional de forma discreta, seguindo a tendência de outros países, a qual vem ganhando espaços e agradando consumidores com paladares mais requintados, que buscam melhores características sensoriais, sem se preocupar em pagar a mais por isso. • Para a fabricação da cerveja artesanal, ingredientes como água, malte, lúpulo e levedura são essenciais. No entanto, sua produção é mais delicada, com um tempo de fermentação e maturação ocorrendo lentamente, sem adição de produtos químicos que acelerem sua fermentação, como ocorre na cerveja industrial. Entre suas características organolépticas, as cervejas artesanais apresentam-se mais encorpadas, com aromas e sabores mais acentuados. • A etapa de maturação corresponde ao processo que ocorre na cerveja entre a etapa de fermentação e do envase da bebida. Essa etapa é fundamental para o aprimoramento das características sensoriais de aroma e sabor do produto final. Logo, é nessa fase que a cerveja pronta para o consumo se forma, apresentando características sensoriais típicas da bebida. Após essa etapa, a cerveja é destinada à clarificação, com o objetivo de retirar possíveis impurezas. • As funções importantes da maturação são: clarificação do sabor e maturação. A carbonatação é feita por contrapressão no próprio tanque de maturação com o dióxido de carbono produzido na fermentação do extrato remanescente da etapa anterior, que satura a cerveja e consequentemente auxilia na formação da espuma, seu corpo e caráter. O dióxido de carbono produzido é suficiente para dar à cerveja um teor quase correto, e só é corrigido após a filtração para padronizar a produção. 86 1 As cervejas podem ser classificadas de diversas formas, e uma das formas de classificá-las é pelo tipo de fermentação. O mesmo ocorre com a maturação, umavez que sabemos que a maturação é uma fermentação secundária. Levando em consideração as classificações das cervejas pelo tipo de fermentação e maturação, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As cervejas podem ser classificadas em Ale e Lager, principalmente, pelo tipo de fermentação e maturação. b) ( ) O tempo de duração da maturação não vai depender do tipo de cerveja que se deseja produzir. c) ( ) As cervejas tipo Lager apresentam sabor e aroma mais leves em relação as tipo Ale devido às temperaturas altas utilizadas. d) ( ) As cervejas Ale apresentam aromas e sabores menos intensos. 2 A etapa de maturação corresponde ao processo que ocorre na produção da cerveja entre a etapa de fermentação e do envase da bebida. Essa etapa é fundamental para o aprimoramento das características sensoriais de aroma e sabor do produto final. Nesse contexto, analise as afirmativas a seguir: I- Antes dessa etapa, a cerveja é destinada à clarificação, com o objetivo de retirar possíveis impurezas. II- O processo de maturação da cerveja começa logo após a fermentação e tem duração fixa, independentemente da cerveja que se deseja produzir. III- Essa etapa já se inicia com a cerveja pronta em relação às características sensoriais, denominando a cerveja no início dessa fase como madura. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As afirmativas I, II e III estão corretas. b) ( ) Somente a afirmativa II está correta. c) ( ) Somente a afirmativa I está correta. d) ( ) Somente a afirmativa III está correta. 3 O processo de maturação consiste em armazenar a cerveja fermentada em baixa temperatura por um determinado período de tempo. Essa etapa apresenta grande importância no processo de produção de cervejas. Levando em consideração a maturação de cervejas, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: AUTOATIVIDADE 87 ( ) Uma fermentação lenta, também chamada de fermentação secundária, proporciona clarificação por precipitação de leveduras e proteínas, além de sólidos solúveis. ( ) Existem alterações químicas que ajudam a esclarecer e melhorar o aroma e o sabor. ( ) É nessa etapa que todos os açúcares são metabolizados em álcool etílico, dióxido de carbono, glicerol, ácido acético e álcoois superiores. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - V - F. b) ( ) V - F - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) F - F - V. 4 A duração da maturação está diretamente relacionada ao tipo de cerveja. Cervejas submetidas ao processo de maturação com tempos diferentes apresentam características sensoriais distintas decorrentes do tempo exposto. Com base no conhecimento adquirido sobre esse processo, disserte sobre as diferenças obtidas nas cervejas de acordo com a duração da maturação. 5 Durante a maturação do sabor, ocorrem três reações que têm grande influência no sabor do produto final, sendo então muito importantes para a qualidade desejada do produto final. Assim, essa etapa apresenta grande importância no processo de produção de cervejas. Nesse contexto, disserte sobre essas reações durante a maturação da cerveja. 88 REFERÊNCIAS AMBEV. Conheça os diferentes tipos de cerveja. AMBEV, São Paulo, 2019. Disponível em: https://www.ambev.com.br/blog/categoria/cerveja/conheca-os- diferentes-tipos-de-cerveja/. Acesso em: 21 dez. 2021. AQUARONE, E. et al. Biotecnologia industrial: biotecnologia na produção de alimentos. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. v. 4. ARAÚJO, F. B.; SILVA, P. H. A.; MINIM, V. P. R. Perfil sensorial e composição físico- química de cervejas provenientes de dois segmentos do mercado brasileiro. 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São Paulo: Blucher, 2016. 91 FILTRAÇÃO E ENVASE UNIDADE 3 — OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • identifi car as diferenças em cervejas fi ltradas e não fi ltradas; • compreender o potencial de cada cerveja fi ltrada ou não; • conhecer o processo e equipamentos de fi ltração; • entender o processo de envase, equipamentos e acessórios. Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – FILTRAÇÃO, FAZER OU NÃO FAZER TÓPICO 2 – PROCESSOS E CARACTERÍSTICAS DA FILTRAÇÃO TÓPICO 3 – PROCESSOS E EQUIPAMENTOS DE ENVASE Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 92 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 3! Acesse o QR Code abaixo: 93 TÓPICO 1 — FILTRAÇÃO, FAZER OU NÃO FAZER UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, abordaremos o conceito geral e os objetivos da filtração como uma etapa da produção de cerveja, sua importância e os principais tipos de filtração utilizados no mercado. Uma característica importante em determinados estilos de cerveja é seu aspecto brilhante e translúcido. Após a maturação, além do arredondamento das características sensoriais da cerveja, ocorre a sedimentação dos sólidos, sendo que a cerveja pronta para o envase pode ser filtrada. Essa decisão deve considerar vários aspectos relacionados ao produto e às limitações do processo dentro da cervejaria. Filtração é o processo de remoção das partículas suspensas na cerveja. As partículas responsáveis pela turbidez podem ser: microrganismos (leveduras e outros), coloides e demais substâncias derivadas da produção do mosto. O propósito desta etapa, além da melhoria no brilho e estabilidade sensorial, é tornar a cerveja estável química e biologicamente, de modo a não ocorrer mudanças durante o armazenamento. 2 IMPORTÂNCIA DA FILTRAÇÃO A filtração da cerveja apresenta uma importância maior que promover o aspeto translúcido dourado que a maioria dos consumidores esperam e exigem da indústria cervejeira. As cervejas do tipo Lager dominaram o mercado desde as décadas de 1940/1950, influenciando a percepção de que a qualidade da cerveja estava associada à sua aparência translúcida e ausência de sedimentos (SILVA, 2019). A filtração da cerveja é um dos processos de finalização do produto antes do envase. A qualidade adquirida até este ponto deve ser preservada até o consumo. Cada tipo ou estilo de cerveja tem uma finalização; logo, é necessária a compreensão de suas características para ressaltá-las. Além dos aspectos visuais associados à filtração, existem características tecnológicas que justificam sua utilização e que serão explicadas a seguir. A quantificação de sólidos suspensos na cerveja é medida em EBC (European Brewery Convention) e conhecida por turvação. A turvação no produto ocorre frequentemente devido à presença de proteínas ricas em prolina e polifenóis que polimerizam. Podemos encontrar estes compostos na forma de proteínas e polifenóis ativos e complexos proteínas-polifenóis. Além desses materiais, temos outros precursores de turvação como: leveduras, bactérias e metais pesados. Durante a fermentação 94 e maturação, alguns polifenóis são adsorvidos pelas leveduras. Na fermentação e maturação, alguns polifenóis são adsorvidos pelas células de levedura. Verifica-se que quanto mais tempo de vida da célula de levedura, menor a adsorção (ESSLINGER, 2009). O bom procedimento na etapa de filtração de cerveja tem um papel essencial no controle da turvação. O objetivo da remoção dessas partículas é evitar que o produto sofra alterações visuais (turbidez) após seu armazenamento, garantindo assim maior estabilidade à bebida. As características e propriedades da cerveja estão associadas à facilidade de sua filtração. Entretanto, é importante salientar que os processos de filtração promovem a redução de algumas características da cerveja, como a cor, o amargor, a adstringência e a estabilidade da espuma (BAMFORTH, 2017). 2.1 VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM A FILTRAÇÃO DA CERVEJA A filtrabilidade da cerveja tem como principais parâmetros a densidade, a viscosidade e o perfil de partículas turvadoras. A má filtrabilidade implica desvantagens, como: elevado consumo de água, energia e auxiliares filtrantes; riscos de contaminação microbiológica; incorporação de oxigênio ao se reiniciar a filtração; e elevado custo operacional (hora / homem e outros). A filtração da cerveja é influenciada pela técnica de filtro (filtração de pré-camada ou filtração de fluxo cruzado), auxiliares de filtração usados (terra diatomácea, perlita, fibras de celulose etc.), substâncias suspensas na cerveja (leveduras, proteínas), substâncias dissolvidas na cerveja (glucanas) e coloides (géis de glucana). Todos os materiais dissolvidos influenciam a viscosidade dinâmica e, portanto, a capacidade do filtro. Os géis coloides, como o gel de β-glucano, reorganizam os canais na torta do filtro e bloqueiam o filtro rapidamente. A concentração de leveduras e outras substâncias não dissolvidas também tem uma influência muito negativa na filtração com diatomita. A remoção das partículas acontece em dois níveis: com a eliminação de partículas de origem microbiológica, como células de leveduras, bactérias e outros microrganismos; e com a eliminação de partículas turvadoras causadas principalmente por interações entre três grupos de polímeros, como os polipeptídeos, polifenóis e polissacarídeos (α e β-glucanas), e, ainda, associações destas moléculas comlipídios e minerais (cobre) formando coloides. ATENÇÃO 95 3 DESCRIÇÃO DOS TIPOS DE FILTRAÇÃO Os processos de fi ltração podem ser descritos como um fl uxo de camadas. A camada é formada por materiais fi ltrantes, materiais sólidos separados e, além disso, por um pré-revestimento do fi ltro. O termo fi ltração é utilizado para a separação física de partículas sólidas de uma suspensão líquida ou de gases, em que o sólido fi ca retido no meio fi ltrante. O processo é classifi cado como fi ltração da torta, caso ocorra a formação de torta no fi ltro a partir dos materiais sólidos separados durante a fi ltração, e essa camada da torta se torne também parte do meio fi ltrante. A fi ltração com formação de torta pode ser melhorada se um auxiliar de fi ltro (por exemplo, Kieselguhr / terra diatomácea) apoiar o acúmulo da torta. Esse processo é chamado de fi ltração de pré-camada. Com a remoção dessas partículas precipitadas em suspensão, pretende- se evitar que a bebida possua alterações visuais, denominadas turbidez, após o seu armazenamento, garantindo assim maior estabilidade coloidal da bebida (GASTONI, 2018). Na fi ltração de superfície, as partículas a serem separadas são retidas na superfície do meio ativo (material do fi ltro) e não penetram nos poros. Na fi ltração em profundidade, o processo de separação ocorre dentro (na profundidade) do material do fi ltro e as partículas aderem aos poros. Já a fi ltração de adsorção depende da interação química ou iônica das partículas da suspensão com o meio fi ltrante. É muito importante saber qual efeito o sistema de fi ltração possui para otimização do processo e dos insumos (ESSLINGER, 2009). A fi ltração de superfície, ou peneiramento, separa substâncias que conferem turbidez com dimensões maiores que a porosidade da camada fi ltrante. Sobre a superfície da camada fi ltrante se forma uma "torta" de partículas, já que estas não conseguiram atravessar a camada fi ltrante. As principais substâncias retiradas nesse tipo de fi ltração são os coloides maiorese as leveduras. A fi ltração de profundidade ocorre quando as partículas turvadoras passam da superfície para o interior da camada fi ltrante. As partículas citadas são menores do que a porosidade da superfície do meio fi ltrante, mas são menores que os poros do interior da camada fi ltrante. Na fi ltração de adsorção, o efeito é baseado na diferença de cargas elétricas entre as partículas turvadoras e o material fi ltrante. Partículas muito pequenas fi cam retidas através da adsorção, cujo efeito pode ser aumentado pelo material do meio fi ltrante, porém essa capacidade é limitada. As fi ltrações podem ser classifi cadas de acordo com três efeitos físico- químicos como: fi ltração de superfície (ou peneiramento), de profundidade ou de adsorção dependendo do local de separação do sólido. IMPORTANTE 96 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • A filtração da cerveja é a última etapa do processo de produção antes do envase e tem outros objetivos além da clarificação do produto, como a redução da carga de microrganismos e aumento da estabilidade coloidal da cerveja. • A escolha sobre realizar ou não o processo deve ser definido considerando as características do estilo desejado e as limitações de processos e equipamentos da cervejaria. • As filtrações podem ser: filtração de superfície, de profundidade e de adsorção. As complexidades dos sistemas vão de um filtro comum de terra diatomácea a diferentes tipos de filtros associados em série. • Entre as desvantagens do processo de filtração estão: redução de algumas características da cerveja, como a cor, o amargor, a adstringência e a estabilidade da espuma; aumento do custo do produto com custo operacional e insumos; e aumento do efluente da indústria. 97 RESUMO DO TÓPICO 1 1 A filtração da cerveja é um dos últimos processos para a finalização do produto. Ocorre após a etapa de maturação e antes do envase da cerveja. Sabe-se que não é uma etapa obrigatória, mas pode ser desejada diante dos benefícios agregados ao produto. Considerando os principais objetivos para a realização da filtração no produto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Promover o aspecto translúcido e brilhante do produto. ( ) Promover a estabilidade microbiológica, com a eliminação total de microrganismos, como leveduras e bactérias. ( ) Aumentar a estabilidade coloidal, com a eliminação de partículas turvadoras. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F. b) ( ) V - F - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) V - V - V. 2 Vários fatores podem influenciar o processo de filtração da cerveja. A filtrabilidade é um aspecto muito importante, tanto para a qualidade do produto quanto para o custo do processo. Dessa forma, é necessário que haja a correta compreensão do processo e dos fatores que o influenciam. Com base nas variáveis de influência do processo, considere as principais desvantagens da má filtrabilidade do produto e assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Elevado consumo de água, energia e auxiliares filtrantes; riscos de contaminação microbiológica; falta de incorporação de oxigênio; elevado custo operacional. b) ( ) Elevado consumo de água, energia e auxiliares filtrantes; riscos de contaminação física; maior incorporação de oxigênio; elevado custo operacional. c) ( ) Elevado consumo de água, energia e auxiliares filtrantes; riscos de contaminação microbiológica; maior incorporação de oxigênio; elevado custo do processo. d) ( ) Elevado consumo de água, energia e auxiliares filtrantes; riscos de contaminação física; menor incorporação de oxigênio; elevado custo operacional. 3 As filtrações da cerveja podem ser classificadas de acordo com três efeitos físico- químicos, como filtração de superfície, filtração de profundidade ou filtração de adsorção, dependendo do local de separação do sólido. Os filtros têm diferentes focos de atuação e podem trabalhar com um ou mais tipos de filtrações. Quanto aos tipos de filtração e a melhor descrição para cada tipo, associe os itens, utilizando o código a seguir: AUTOATIVIDADE 98 I- Filtração de superfície. II- Filtração de profundidade. III- Filtração de adsorção. ( ) O processo de separação ocorre dentro do material do filtro e as partículas aderem aos poros. ( ) O processo depende da interação química ou iônica das partículas da suspensão com o meio filtrante. ( ) As partículas ficam retidas na superfície do material do filtro. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) II - I - III. b) ( ) III - I - II. c) ( ) II - III - I. d) ( ) III - II - I. 4 Os tipos de filtração são classificados com base no efeito físico-químico que gera o processo. Para o correto dimensionamento do sistema e otimização do processo de filtração, é muito importante saber qual efeito o sistema de filtração possui ou prioriza. Disserte sobre os tipos de filtração e suas principais características, de acordo com três efeitos físico-químicos. 5 A escolha sobre realizar ou não o processo de filtração deve ser definido considerando as características do estilo desejado e as limitações de processos e equipamentos da cervejaria. A filtração pode apresentar vantagens e desvantagens ao produto, e ambos devem ser avaliados para a tomada de decisão. Disserte sobre suas principais vantagens e desvantagens do processo de filtração. 99 PROCESSO E CARACTERÍSTICAS DA FILTRAÇÃO 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, abordaremos o processo de filtração e os principais equipamentos utilizados nele, os auxiliares filtrantes e a estabilidade do produto. Em geral, a filtração em profundidade e a filtração de superfície são as principais técnicas disponíveis para a clarificação da cerveja. Um importante representante da filtração em profundidade é a filtração de Kieselguhr ou terra diatomácea. A filtração de superfície é mais comum quando utilizada em conjunto com outras técnicas, como a filtração de Kieselguhr. Os filtros de membranas ainda não prevalecem no processo de clarificação da cerveja. Os filtros de papel e celulose usados originalmente foram substituídos por filtros de Kieselguhr (um solo leve que consiste em restos de diatomáceas siliciosas), desde o final da Segunda Guerra Mundial. Hoje em dia, o Kieselguhr é quase exclusivamente usado como auxiliar filtrante para clarificação de cerveja. Instalações-piloto para filtração de cerveja por membranas mostram resultados encorajadores. A pesquisa por filtrações alternativas ao uso de Kieselguhr, substituindo-os por filtros regenerativos, foi estimulada devido às crescentes dificuldades de descarte dos resíduos de terra diatomácea (ESSLINGER, 2009). 2 PROCESSOS DA FILTRAÇÃO Vários fatores devem ser considerados na hora de especificar o filtro ideal para o processo. Inicialmente, os fatores que precisamos considerar são os relacionados à suspensão: tipo e concentração dos sólidos suspensos, granulometria dos sólidos, formas das partículas, heterogeneidade, vazão e temperatura. Devemos considerar também as características da torta: propriedades físico-químicas, compressibilidade, custo, uniformidade, potencial de filtração desejado e pureza. Com relação ao produto desejado, devemos analisar o grau de clarificação esperado, temperatura, vazão e viscosidade. Pensando em operação do equipamento, temos os seguintes fatores: mão de obra necessária, facilidade para remoção da torta, qualidade da higienização do equipamento, escala de operação e tempo do ciclo do processo (ESSLINGER, 2009). A filtração Kieselguhr é um tipo de filtração de torta em que os sólidos eliminados formam o auxiliar de filtração. Os sólidos suspensos na cerveja, entretanto, apresentam propriedades desfavoráveis no que diz respeito à formação da torta. Eles são finos, macios, compressíveis e, em parte, semelhantes a um gel. Por esse motivo, a terra UNIDADE 3 TÓPICO 2 - 100 diatomácea é utilizada como auxiliar defiltração, que, por um lado, forma uma camada permeável ao filtrado; e, por outro, funciona como uma torta de filtro solta e flexível. As partículas turvadoras da cerveja, e a terra adicionada, ficam retidas no filtro. A dosagem é geralmente realizada por experiência prática do mestre cervejeiro e depende da carga de partículas do produto, da composição dos auxiliares de filtração e dos equipamentos. Uma escolha seletiva de terra diatomácea com base em critérios analíticos geralmente não ocorre na prática. Isso se deve ao fato de que é muito complexo adequar o tipo de diatomácea como auxiliar de filtração da cerveja. Três possibilidades técnicas estão disponíveis para o uso de filtros: • filtro de quadro Kieselguhr; • filtro de folha horizontal; • filtro de folha de vela. 2.1 FILTRO DE PLACA E QUADRO A placa de Kieselguhr e o filtro de quadro têm um número arbitrário de placas de filtro que são fixadas em uma estrutura de maneira alternada. Na placa de filtro, encontra-se uma camada de filtro, composta principalmente de celulose e Kieselguhr, que forma o material do filtro real. O elemento do filtro, a camada do filtro e a estrutura do filtro são pressionados juntos (ESSLINGER, 2009). Uma apresentação esquemática do fluxo da cerveja no filtro de quadro é apresentada a seguir na Figura 1. FIGURA 1 - ESQUEMA DO FLUXO DO FILTRO PRENSA DE PLACAS/QUADROS 1 Cerveja filtrada 2 Prato de filtração, permeável de ambos os lados 4 Prato de base 5 Prato de filtração, permeável de um lado 6 Quadro 7/3 Entrada para cerveja não filtrada 8 Selo Cerveja não filtrada Cerveja filtrada 54 6 7 8 321 FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) 101 A cerveja não filtrada chega através de uma entrada na estrutura e é liberada na superfície da torta do filtro. A camada ativa total de filtração é formada na seguinte ordem: camada secundária, camada primária, camada de filtro e material de filtro. O filtrado passa pela placa do filtro e é ejetado do filtro. A torta do filtro cresce no material do filtro e na camada do filtro no espaço entre duas placas de filtro, respectivamente. A altura máxima da torta de filtro é limitada pela largura da moldura. 2.2 FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL Na Figura 2, temos o projeto de um filtro de folha horizontal. O filtro é formado por placas circulares horizontais, em que as superfícies das placas são de material filtrante. As placas são dispostas umas sobre as outras em um vaso de pressão. As placas são feitas de uma placa no fundo, um membro de drenagem disposto acima e material de filtro. No centro das placas, está uma coluna rotativa e perfurada conectada às placas através das quais o filtrado flui. A filtração ocorre na superfície superior das placas. Os elementos filtrantes ficam esticados, caso contrário, pode ocorrer interferência por meio do acúmulo de torta de filtro. A torta de filtro pode romper liberando os materiais sólidos para o filtrado (ESSLINGER, 2009). FIGURA 2 - ESQUEMA DO FLUXO DO FILTRO FOLHA HORIZONTAL Cerveja não filtrada Cerveja filtrada FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) A cerveja e o auxiliar de filtração já adicionado chegam ao vaso de pressão por meio de bomba; passam pelas camadas do filtro pela camada secundária, camada primária e folha; e fluem pela coluna para fora da folha e para fora do filtro. Aqui, dois fluxos diferentes são utilizados - ou a folha é transbordada de fora para dentro 102 (transbordamento do elemento de filtro da borda do elemento) ou de dentro para fora (transbordamento do elemento de filtro do centro do elemento). A vantagem desse tipo de filtro é que ele pode ser esvaziado com CO² sem trocar as camadas filtrantes. Dessa forma, é possível filtrar no início e no final de um lote com uma mistura baixa de água - cerveja e água - cerveja. 2.3 FILTRO DE VELA A Figura 3 apresenta o esquema de um filtro de vela em que as velas de materiais porosos são colocadas no interior do filtro. Na filtração da cerveja, são utilizadas velas que ficam suspensas em uma placa horizontal (placa superior) que as isola da área não filtrada. As velas possuem superfícies compostas por materiais permeáveis e seu fluxo acontece de fora para dentro. O filtrado é drenado através do interior da vela e da placa horizontal para o espaço de filtração. FIGURA 3 - DESENHO ESQUEMÁTICO DO FILTRO DE VELA FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) Inicialmente, o pré-revestimento é aplicado à superfície da vela, seguido da camada secundária. O fluxo do produto não filtrado ocorre das paredes do vaso de pressão até o interior das velas na seguinte ordem: camada secundária, camada primária, superfícies da vela, interior da vela, placa perfurada e área do filtrado. A partir daí o filtrado é direcionado para fora do filtro. Geralmente, a espessura média da torta é considerada para o cálculo da área do filtro. Assim, a área de filtro fornecida pelos fabricantes da planta é maior do que a área de filtro metálico do suporte. A vantagem do filtro de vela é que nenhuma parte móvel precisa de manutenção. De qualquer forma, há demanda de pré-preparo e de finalização do filtro após seu uso, com cuidados relacionados à higienização e processo de CIP. Cerveja não filtrada Cerveja filtrada Dosagem de Terra Diatomácea 103 2.4 AUXILIARES DE FILTRO PARA PRÉ-CAMADAS Os constituintes da cerveja não filtrada apresentam propriedades desfavoráveis em relação aos processos de filtração. Os materiais de filtração apresentam bons efeitos de superfície e de profundidade, mas não têm boas propriedades de adsorção. Por estas razões, são adicionados materiais sólidos porosos que formam a torta de filtro. Os principais auxiliares de filtro são Kieselguhr (terra diatomácea), perlitas e celulose. A adição dos materiais ocorre geralmente por experiência do fabricante do equipamento ou mestre cervejeiro responsável. As tentativas de automatizar a adição de auxiliares de filtro tiveram sucessos parciais, principalmente devido ao fato de que a filtrabilidade da cerveja é variável e dependente de outros fatores de difíceis controles e medições precisas. Alguns pontos são importantes para a escolha dos auxiliares filtrantes ideais para cada processo. Para os auxiliares diatomitas e perlitas, devemos considerar a permeabilidade (expressa em Darcies), que indica quão aberta ou fechada será a camada filtrante. As perlitas e as diatomitas se comportam de forma diferente: a diatomita é um material poroso, dessa forma, permite o fluxo pelos poros, enquanto a perlita não. Por isso, o uso da diatomita resulta em cervejas com mais brilho. O teor de íons de ferro também deve ser considerado, visto que é um catalizador de oxidação da cerveja. Para a utilização de fibras de celulose, as fibras devem ser longas e o material isento de odores (MATOS, 2021). Os auxiliares filtrantes mais utilizados seguidos da descrição estão apresentados a seguir: • Terra de diatomáceas: a terra diatomácea, diatomita, ou kieselguhr, é uma rocha sedimentar, proveniente dos fósseis de algas microscópicas. É uma das substâncias filtrantes com maiores porosidades dentre as encontradas na natureza, pois chega a ter mais de 90% de porosidade. Dessa forma, sua superfície funciona quase integralmente como um filtro natural. A filtração utilizando esse tipo de auxiliar se destaca devido à sua eficiência em clarificação e purificação de líquidos, pois separa, de forma natural, os resíduos sólidos e microrganismos do produto. As partículas de terras diatomáceas são utilizadas, na maioria das vezes, como um material de único uso, e é classificado como um recurso limitado, não representando uma solução de filtração sustentável (MEIO FILTRANTE, 2015). • Perlita: a perlita é um mineral inerte e amorfo de origem vulcânica, é composta, principalmente, de silicato de alumínio hidratado. Por sua composição, não confere sabor, cor ou odor ao produto filtrado, além de ser um produto não perecível. Quando submetida a altastemperaturas (acima de 850 °C), se expande em até 20 vezes seu volume original, resultando em um produto de baixa densidade. A perlita é uma eficiente auxiliar de filtração devido à rigidez e geometria de suas partículas, possibilitando alta vazão de produto com um bom coeficiente de retenção de 104 partículas em suspensão. Dessa forma, é possível alcançar ciclos de filtração otimizados, com menor quantidade de material. Devido às suas características físicas, o processo é considerado de alta resistência e impede o desprendimento ou fissuração da camada filtrante (BIOTECSUL, 2021). A perlita é atualmente utilizada por apresentar bom rendimento em cervejas que requerem baixo custo e agilidade no processo, sem priorizar a baixa turbidez como resultado. • Fibras de celulose: a celulose é o principal componente das membranas celulares vegetais e a substância orgânica mais abundante na natureza. A celulose in natura passa por um processo de purificação, descoramento, branqueamento, secagem e fragmentação, para a obtenção de diferentes comprimentos de fibras. As fibras podem ser utilizadas na formação das camadas de sustentação com outros auxiliares de filtração; na fabricação de placas filtrantes combinadas com algodão, terra diatomácea e materiais de adsorção; ou como coadjuvante de filtração junto com a terra diatomácea. As fibras de celulose são consideradas sustentáveis, pois são renováveis, biodegradáveis, sensorialmente neutras e atóxicas, portanto, são ideais para utilização em alimentos sensíveis. Sua principal função é conferir estabilidade a camada filtrante devido às características alongadas das fibras que conferem maior flexibilidade à torta, evitando sua ruptura e consequente turvação do produto. A estabilidade adquirida auxilia o processo em filtros com problemas nas placas, pratos ou velas, impedindo a passagem dos auxiliares para o produto filtrado. Já a flexibilidade compensa os golpes de pressão ocasionados por aberturas e fechamentos de válvulas na entrada e saída do filtro. 2.5 FILTRAÇÃO POR CARTUCHOS (FILTRO ARMADILHA) Os filtros de cartucho são utilizados, principalmente, como filtros de segurança para a retenção de auxiliares de filtração e PVPP dos sistemas de filtração anteriores no processo. Existem cartuchos para retenção até de microrganismo, como é o caso dos cartuchos absolutos. A capacidade de filtração, em hl/h, pode ser adaptada a todos os sistemas de filtração existentes. Sua autonomia de filtração (vida útil) pode exceder 30.000 hl/h, dependendo do dimensionamento e correto uso dos elementos (cartuchos). 2.6 FILTRAÇÃO POR MEMBRANA (CROSS FLOW) A filtração de fluxo cruzado é usada em grande escala apenas em algumas cervejarias. Na filtração de fluxo cruzado, o fluxo do filtrado é perpendicular à direção do fluxo e o produto a ser filtrado flui contínua e tangencialmente sobre a membrana com uma alta taxa de fluxo e pressão de trabalho específica do equipamento. A direção da filtração e a direção do fluxo não são idênticas. Apenas parte do líquido é filtrado pela 105 membrana. O não filtrado acumulado (concentrado ou retido) é circulado novamente para obter um bom resultado de filtração. A concentração do material retido é aumentada lentamente. O líquido turvo é continuamente adicionado e permeia a membrana. Um fluxo turbulento é criado pelo transbordamento da superfície da membrana, o que resulta na autolimpeza da membrana. O fluxo tem a função de manter em suspensão materiais sólidos, microrganismos e coloides, e evitar sua deposição na superfície da membrana. Devido ao efeito de autolimpeza na filtração dinâmica, a capacidade do filtrado é consideravelmente aumentada e permanece constante no mesmo nível. A resistência da membrana aumenta consideravelmente. As principais vantagens desse processo são: sistema totalmente automatizado; vazão constante, pois quando um bloco entra em limpeza, o outro parte; nenhum consumo de auxiliar de filtração e linha de filtração modular. As desvantagens são: maior consumo de químicos para CIP; elevado consumo de energia elétrica; necessidade de ter um bloco sempre em espera; necessita uma centrífuga de alta performance anterior para baixar a quantidade de leveduras e não saturar a membrana (turvação de ~2 EBC). 3 CARACTERÍSTICAS DA FILTRAÇÃO A estabilidade da cerveja divide-se em estabilidade coloidal, estabilidade microbiológica e estabilidade sensorial. Para garantir a qualidade do produto, a estabilidade da cerveja deve ser mantida e a filtração auxilia esse processo. Na filtração, há a remoção de restos de leveduras e algumas bactérias anaeróbicas e bactérias produtoras de ácido láctico (bactérias deteriorantes) que contribuem para a acidificação da bebida. Com relação à estabilidade sensorial, deve-se minimizar a incorporação de oxigênio ao produto, pois é o principal responsável para alteração do sabor e aroma quando avaliamos a estabilidade sensorial. 3.1 ESTABILIZAÇÃO DE CERVEJA Os dois principais grupos de substâncias considerados os formadores de turbidez em potencial são os complexos formados por proteínas de alto peso molecular e taninos (proteína - polifenol), responsáveis pela formação do chill haze (turbidez a frio). Também há indicações de outras substâncias, mas apenas os métodos de remoção de proteínas e taninos têm prevalecido nas técnicas de estabilização. As proteínas são removidas por adsorção usando sílica coloidal. Isso é feito adicionando sílica à dosagem de terra diatomácea. As sílicas também são adicionadas ao mosto frio para tratamento primário. 106 Os taninos são removidos quase exclusivamente por adsorção usando polivinilpirrolidona (PVPP). O PVPP pode ser adicionado à terra diatomácea ou aplicado em uma etapa de filtração separada. Os principais filtros utilizados são filtros de folhas horizontais. O método é realizado de forma análoga ao método de pré-camada de Kieselguhr. 3.2 MÉTODOS DE FILTRAÇÃO DE PRÉ-CAMADA DE TERRA DIATOMÁCEA Fundamentalmente, o processo de filtração é o mesmo para todas as pré- camadas, conforme sequência a seguir: 1. pré-camada de uma a duas etapas com perlita, celulose, terra diatomácea ou uma mistura dos três auxiliares de filtração; 2. filtração com adição contínua de auxiliar de filtração; 3. esvaziamento do filtro; 4. remoção da torta de filtro; 5. limpeza e desinfecção. O acúmulo consistente da torta de filtro é essencial para o resultado da filtração, pois permite a filtrabilidade no decorrer do processo, impedindo ou postergando a saturação do filtro. Assim, a velocidade do fluxo é de particular importância ao processo. A capacidade de filtração para filtros de quadro recomendada é de 3,5 - 4,0 hl/m2h e para filtros de vaso de 4,0 - 7,0 hl/m2h. A primeira pré-camada (ou pré-capa) funciona como uma camada de proteção contra partículas que atravessem as camadas superiores, e tem a função de cobrir a superfície do filtro. Na primeira pré-camada, a recomendação é de uso de terra grossa (1,0 Darcy) entre 500 - 800 g de terra por m2 de área superficial do filtro. Para proteção contrachoques de pressão, ou problemas no filtro, podemos utilizar de 10 – 30% de fibra de celulose nesta pré-camada (MATOS, 2021). A primeira pré-camada ocorre com um total de 1,0 - 1,6kg/m2. Já a dosagem contínua ocorre entre 50 g/hl para cervejas com alta filtrabilidade e 300 g/hl para cervejas com baixa filtrabilidade. A primeira pré-camada é adicionada com água. As pré-camadas são depositadas na superfície dos quadros, pratos ou velas, através da circulação em alta velocidade para uniformizar a distribuição na superfície. A água é empurrada para fora do filtro com cerveja. No final da filtração, a cerveja é empurrada para fora do filtro com água ou CO2. IMPORTANTE 107 Após a finalização da primeira pré-camada, é necessária a formação da segunda pré-camada que cobrirá a primeira com uma camada mais fechada, com objetivo de retenção dos sólidos da cerveja com o início dafiltração. Nessa camada, a recomendação é do uso de terra grossa (1,0 Darcy) e terra fina (0,2 Darcy) com total de 500 - 800 g de terra por m2 de área superficial do filtro. A proporção de uso entre terra grossa e fina depende da filtrabilidade da cerveja e deve ser estabelecido pelo mestre cervejeiro. O uso inicial recomendado é de 50% de cada terra, seguido de posteriores ajustes, com maiores percentuais de terra fina para produto mais brilhante e menores percentuais se o brilho for suficiente. Com objetivo de aumentar o brilho da cerveja, pode-se adicionar fibra de celulose (10 – 30%) (MATOS, 2021). Com as pré-camadas formadas, inicia-se o processo de filtração da cerveja. As partículas da cerveja ficam retidas sobre as pré-camadas e, logo, vão saturar (comatar, bloquear) a camada, aumentando a pressão do vaso e reduzindo a vazão de cerveja. Para impedir ou postergar a saturação, usa-se uma dosagem contínua de terra, para renovar a camada filtrante e acomodar as partículas da cerveja, sem saturação. Para a dosagem contínua, normalmente se utiliza a mesma proporção, entre as terras grossa e fina, da segunda pré-camada (MATOS, 2021). 108 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • Vários fatores devem ser considerados para a escolha do filtro, como: fatores relacionados à suspensão, às características da torta, ao produto desejado e à operação do equipamento. • Os constituintes da cerveja não filtrada apresentam propriedades desfavoráveis em relação aos processos de filtração. Os materiais de filtração apresentam bons efeitos de superfície e de profundidade, mas não têm boas propriedades de adsorção. Por estas razões, são adicionados materiais sólidos porosos que formam a torta de filtro. • Além dos equipamentos com uso de terra diatomácea, os principais equipamentos utilizados são os filtros de cartucho (armadilha), geralmente em série, e os filtros de membranas. • Os dois principais grupos formadores de turbidez são os complexos formados por proteínas de alto peso molecular e taninos (proteína - polifenol), responsáveis pela formação do chill haze (turbidez a frio). Coadjuvantes de tecnologia são utilizados para auxiliar a eliminação desse tipo de turbidez durante o processo de filtração. 109 1 A filtração Kieselguhr é um tipo de filtração com formação de torta. A torta é composta por auxiliares filtrantes que são adicionados nessa etapa, e por sólidos suspensos da cerveja não filtrada, que ficam retidos nos auxiliares de filtração. Sobre os principais filtros utilizados com auxiliares de filtração, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) No filtro de placas, a cerveja não filtrada é liberada na superfície da torta do filtro. A camada ativa total de filtração é formada na seguinte ordem: material de filtro, camada de filtro, camada primária e camada secundária. O filtrado passa pela placa do filtro e é ejetado do filtro. ( ) O filtro de folha horizontal é formado por placas de material filtrante. A cerveja, com o auxiliar de filtração adicionado, passa pelas camadas do filtro na seguinte ordem: camada secundária, camada primária e folha. ( ) No filtro de velas, estas ficam suspensas em uma placa horizontal que as isola da área não filtrada, possuem superfícies compostas por materiais impermeáveis e seu fluxo acontece de fora para dentro. O filtrado é drenado através do interior da vela e da placa horizontal para o espaço de filtração. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - F - F. b) ( ) V - F - V. c) ( ) F - V - F. d) ( ) F - V - V. 2 Na filtração conhecida como Kieselguhr, uma filtração com uso de auxiliares de filtração, o procedimento operacional é comum aos diferentes modelos de filtros e seguem a mesma sequência para todas as formações de pré-camadas (pré-capas). Dessa forma, quanto ao processo, ordene os itens a seguir: I- Esvaziamento do filtro. II- Remoção da torta do filtro. III- Filtração com adição contínua de auxiliar de filtração. IV- Pré-camada de uma a duas etapas com auxiliares de filtração. V- Limpeza e desinfecção. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - II - I - IV - III. b) ( ) V - IV - I - III - II. c) ( ) III - IV - II - I - V. d) ( ) IV - III - I - II - V. AUTOATIVIDADE 110 3 A cerveja não filtrada apresenta propriedades desfavoráveis em relação aos processos de filtração. Os filtros apresentam bons efeitos de superfície e de profundidade, mas não têm boas propriedades de adsorção. Por essas razões, são adicionados materiais sólidos porosos que formam a torta de filtro. Quanto aos auxiliares de filtração e a melhor descrição para cada tipo, associe os itens, utilizando o código a seguir: I- Terra de diatomáceas. II- Fibras de celulose. III- Perlita. ( ) É uma das substâncias filtrantes com maiores porosidades dentre as encontradas na natureza, pois chega a ter mais de 90% de porosidade. A filtração utilizando esse tipo de auxiliar se destaca devido à sua eficiência em clarificação e purificação de líquidos. ( ) É um eficiente auxiliar de filtração devido à rigidez e geometria de suas partículas, possibilitando alta vazão de produto com um bom coeficiente de retenção de partículas em suspensão. ( ) São utilizadas, principalmente, para conferir estabilidade a camada filtrante devido às suas características estruturais que conferem maior flexibilidade à torta, evitando sua ruptura e consequente turvação do produto. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) III - I - II. b) ( ) III - II - I. c) ( ) II - I - III. d) ( ) I - III - II. 4 A filtração da cerveja é um processo complexo que envolve fatores relacionados às características da suspensão, às características da torta, ao produto desejado e ao processo. Sendo assim, esses fatores devem ser considerados na hora de especificar o filtro ideal para o processo. Disserte sobre os fatores relacionados aos aspectos mencionados. 5 A remoção de materiais formadores de turbidez da cerveja pode ser realizada de várias maneiras. Os dois principais grupos de substâncias considerados os formadores de turbidez em potencial são os complexos responsáveis pela formação do chill haze. Disserte sobre a formação do chill haze. 111 TÓPICO 3 - PROCESSOS E EQUIPAMENTOS DE ENVASE UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, abordaremos o uso dos principais aditivos na cerveja; os princípios do envase; a descrição dos equipamentos, processos e embalagens, partes constituintes de uma linha de envase; condições estruturais para o envase; e unidades de inspeção e monitoramento. Vários aspectos devem ser considerados na escolha da embalagem a ser utilizada, como aspectos relacionados ao marketing, às propriedades do material da embalagem e às características específicas da cerveja. Além disso, antes de optar por um processo de envase, devem ser avaliadas as características do produto e as condições estruturais exigidas para o processo. Quando as condições estruturais são consideradas para o dimensionamento do processo de envase, as etapas do processo não apenas garantirão quantidades de envase precisas, mas também um envase suave do produto, ou seja, a operação de enchimento não deve alterar ou prejudicar as características do produto. 2 USO DE ADITIVOS NA CERVEJA: ANTIOXIDANTES E CONSERVANTES Coadjuvante de tecnologia é toda substância empregada no processo de fabricação do alimento para obter uma finalidade tecnológica. A resolução da Anvisa (RDC nº 64/2011) traz a lista dos produtos permitidos e suas respectivas funções (BRASIL, 2011). De acordo com a Anvisa, aditivos alimentares (RDC nº 65/2011) são substâncias intencionalmente adicionadas aos alimentos com o objetivo de conservar, intensificar ou modificar suas propriedades, desde que não prejudiquem seu valor nutritivo (BRASIL, 2011). 112 2.1 USO DE ANTIOXIDANTES Os antioxidantes são aditivos amplamenteutilizados no setor de alimentos e bebidas. Tem como principal objetivo prevenir processos oxidativos nos produtos, evitando ou postergando a deterioração, alteração de sabor, perda das propriedades nutricionais, entre outras modificações que poderiam comprometer a qualidade desses alimentos/ bebidas. É possível adicionar ácido ascórbico (vitamina C) ou tocoferol como antioxidante para conservação da cerveja. Além de prevenir a oxidação, seus conhecidos off-flavors (sabor de papelão) são utilizados também para proteção da cor. Os antioxidantes podem ser usados de acordo com os regulamentos legais. Uma certa concentração de vitamina C se perde ainda durante a fase de armazenamento devido ao oxigênio dissolvido no produto, dentro da embalagem. Essa perda deve ser considerada na formulação. Portanto, são necessários acréscimos maiores, que precisam ser determinados em testes avançados de estabilidade e carga. O quantum satis (“a quantidade necessária”) é a dose necessária para atingir um efeito antioxidante detectável. 2.2 USO AGENTES CONSERVADORES Os respectivos valores-limite legais para ácidos permitidos estão em vigor para a conservação de alimentos e seguem a RDC n° 65 da Anvisa. A conservação da cerveja através de aditivos para conservação microbiológica no Brasil, é permitida apenas para tratamento de leveduras, e com uso de ácido fosfórico ou ácido sulfúrico. Para todos aditivos, quando houver, o valor limite permitido não deve ser excedido (BRASIL, 2011). O método mais eficaz para estabilizar a bebida final é geralmente a pasteurização das garrafas cheias. Deve-se levar em consideração que, com altas concentrações de açúcar, valores de unidade de pasteurização (UP) mais altos precisam ser aplicados do que o comum na produção de cerveja. Devido ao aumento da carga térmica, a concentração de CO2 da bebida precisa ser ajustada devido à alta pressão nas garrafas. Isso também pode influenciar o nível de enchimento. Pode ser necessário ainda alterar os parâmetros normalmente usados durante o envase da cerveja. 3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO E DOS EQUIPAMENTOS DE ENVASE Além dos aspectos de marketing, as propriedades do material da embalagem, em conjunto com as características específicas da cerveja em questão, devem ser consideradas pelo fabricante de cerveja ao escolher o recipiente apropriado. 113 Para o envase de cerveja, existem quatro categorias principais de embalagens: garrafas de vidro, latas de alumínio ou folha de flandres, garrafas de plástico feitas de tereftalato de polietileno (PET) e naftalato de polietileno (PEN), e barris. 3.1 ESCOLHA DE EMBALAGEM Os seguintes fatores são importantes para avaliar se os materiais são adequados para a embalagem da cerveja: características à prova de luz; propriedades de barreira para evitar a saída de CO2 ou a entrada de oxigênio e inércia, em termos de transferência de massa, entre os materiais das embalagens e o produto; e a capacidade de resistir a tensões mecânicas e quebras. Sobre o conceito retornável, é necessário esclarecer se o recipiente pode ser limpo sem deixar resíduos. Além disso, embora mais do ponto de vista do marketing, o peso e a capacidade do vasilhame também são importantes. 3.1.1 Garrafas de vidro Em razão da espessura da parede, o vidro é o mais pesado dos materiais de embalagem apresentados aqui. Isso é relevante quando o tópico de conveniência para os consumidores é abordado, e os custos de transporte têm que ser calculados. As garrafas de vidro se destacam, em termos de alta resistência mecânica, quando expostas a tensões mecânicas e influências axiais. Isso deve ser compensado por sua alta suscetibilidade à quebra, devido à fragilidade física do vidro como material. Os parâmetros iniciais foram definidos a partir de uma confederação alemã que estabelecem valores-limite para a qualidade das garrafas de vidro. Para resistência à pressão interna, é aconselhável um valor mínimo de 10 bar para garrafas não retornáveis e não inferior a 12 bar para não retornáveis. Graças à sua alta resistência mecânica, a garrafa de vidro oferece excelente proteção contra a difusão de gases - oxigênio e CO2 - de dentro para fora e vice-versa. Essa propriedade (barreira) é particularmente importante no caso da cerveja, devido à sua tendência a reações de oxidação por alguns de seus constituintes após um longo período de armazenamento. Além disso, o vidro é inerte e não interage com os constituintes do produto. No entanto, a proteção contra a luz é outra questão. Por um lado, a transparência do vidro é um aspecto desejável para o marketing e para o consumidor; por outro lado, é justamente esse aspecto que acarreta o risco de alteração do sabor da cerveja em decorrência da possível exposição à radiação ultravioleta, também conhecida como lightstruck. Uma contramedida empregada aqui é a coloração marrom habitual das 114 garrafas. Por causa de sua alta resistência mecânica e resistência a produtos químicos, o vidro é ideal para aplicações retornáveis. Garrafas de água mineral e cerveja, em um circuito retornável, por exemplo, atingem até 40 retornos. A estabilidade térmica e dimensional do vidro é outro fator significativo, já que as garrafas cheias podem ser pasteurizadas em temperaturas acima de 60 °C, evitando-se mudanças bruscas e substanciais de temperatura, possibilitando o prolongamento do prazo de validade. 3.1.2 Latas As latas de bebidas são feitas de alumínio ou folha-de-flandres e se destacam pelo seu baixo peso, por exemplo, 14 g, no caso de uma lata de alumínio de 500 ml e 30 g para lata de folha-de-flandres. A estabilidade das latas é assegurada pela pressão interna do recipiente após o enchimento com cerveja carbonatada. A resistência da lata à pressão durante a pasteurização e esterilização é de 6,2 bar. Por serem inquebráveis, as latas são um meio de embalagem muito seguro. São basicamente embalagens não retornáveis, sendo assim, sua capacidade de limpeza não precisa ser questionada. As boas características de barreira da lata, não permitindo nenhuma troca mensurável entre o produto e o ambiente, baseiam-se na tampa com costura e no flange preciso. Os possíveis fenômenos de migração da parede da embalagem para a bebida são mínimos, considerando a camada alimentícia (verniz) aplicada no interior, e uma lata não danificada, dentro dos limites estabelecidos. As latas oferecem proteção absoluta contra a luz, uma vez que nenhuma luz pode penetrar o material. O efeito protetor desse material de embalagem é ideal para cerveja. Uma característica especial envolvida no manuseio de latas de bebidas são os chamados widgets, particularmente conhecidos no mercado inglês. O widget é um dispositivo, uma pequena esfera oca de plástico com furos de 0,61 milímetro feitos a laser que é inserido na lata vazia. Após o enchimento da lata, o nitrogênio líquido é adicionado e a lata é recravada. O nitrogênio evapora imediatamente e cria uma pressão interna dentro da lata, penetrando também no widget. Depois que a lata é aberta, a pressão escapa da lata e o nitrogênio flui do widget para a cerveja. Isso cria a espuma de bolhas finas pela qual as cervejas britânicas e irlandesas são famosas. 115 3.1.3 Garrafas de plástico Quando se trata de embalagens de cerveja, as garrafas feitas com os plásticos mais usados PET e PEN ainda contribuem apenas com uma proporção menor, um fato atribuível a certas propriedades do material envolvido. Em termos de opções de garrafas PET, é feita uma distinção entre garrafas de monocamada e multicamadas. Enquanto as garrafas de monocamada consistem em uma única camada de PET, as garrafas multicamadas são laminadas compreendendo várias camadas de PET, com camadas de poliamida ou polímero de etileno álcool vinílico (EVOH) em seu interior. A categoria de monocamada também inclui as misturas de PET, que são processadas com misturas de PEN ou poliamida. Além disso, em alguns casos, materiais eliminadores são adicionadosàs garrafas PET, permitindo que as moléculas de oxigênio sejam interceptadas, proporcionando proteção adicional ao produto. Dessa forma, uma barreira de oxigênio pode ser criada. Elevado grau de moldabilidade, baixo peso, inquebrabilidade e grande flexibilidade quanto aos tamanhos de produção (150 ml a 3 l) são as vantagens deste material quando se avaliam alternativas de embalagem. A resistência à pressão interna, das garrafas de plástico, depende da sua forma, do processo utilizado para manuseá- las e do material envolvido, sendo em cada caso evidenciada em testes de ruptura. Uma resistência à pressão interna de mais de 7 bar (conforme necessário para o enchimento de bebidas carbonatadas) é alcançada pelas garrafas de plástico. A permeabilidade do material em relação aos gases é um critério importante para o envase de bebidas. Nesse contexto, deve-se levar em consideração a permeabilidade do gás no espaço vazio da garrafa e na área do líquido. O valor do coeficiente de permeabilidade de oxigênio para PET a 23 °C e 0% de umidade relativa é de 55 - 65 ml · 100 μm / (m2 · dia · bar). Por meio da difusão do oxigênio no produto, ácidos graxos, vitaminas (A, C e E), aminoácidos e substâncias aromáticas podem ser afetados. Esse fenômeno se manifesta por descoloração, alteração do aroma ou também pela deterioração do produto. É por isso que a permeabilidade do oxigênio é considerada um dos principais critérios para avaliar o material de embalagem. Essas características do PET também são uma das razões pelas quais as garrafas PET não encontraram aceitação generalizada entre os engarrafadores de cerveja, uma vez que podem ocorrer reações oxidativas que podem danificar a cerveja dentro da garrafa em questão. A difusão do CO2 pelo PET é da ordem de 1,12 g/dia no caso de uma garrafa monocamada, 500 ml não retornável, pesando 28 g, à temperatura ambiente de 38 °C e à pressão de CO2 de 5 bar. A perda de CO2 que prejudica a qualidade pode, em casos individuais, ser compensada por uma carbonatação apropriadamente maior. Deve-se notar também que a permeabilidade dos plásticos aos gases depende da temperatura, o que significa que quando as garrafas são armazenadas em temperaturas ambientes (25 - 30 °C), a permeabilidade dos gases aumenta em comparação com o armazenamento refrigerado (4 °C). 116 O efeito de proteção à luz inadequado das garrafas PET também deve ser mencionado, que na faixa espectral de deterioração da cerveja de 300 a 500 nm é comparativamente leve. Em comparação com uma garrafa de vidro não retornável marrom, uma garrafa de plástico de cor marrom com uma espessura de parede de 0,3 mm deixa passar cerca de 3 vezes mais radiação. O PEN, por outro lado, com propriedades de barreira ao oxigênio 2 a 3 vezes maiores e características de migração significativamente melhores, constitui uma alternativa para o engarrafamento de cerveja que está sendo freada pelo alto custo da matéria-prima, que é de aproximadamente 5 a 6 vezes mais que o PET. Nos países escandinavos, os recipientes PEN retornáveis são usados para engarrafar cerveja. 3.1.4 Barris O barril é empregado para uso em volume, serviços de catering e em eventos. A válvula extratora serve para encher e esvaziar o barril. A válvula extratora se conecta diretamente ao barril com uma vedação hermética. A conexão da válvula extratora ao sifão empurra o embolo do tubo sifão da entrada do barril. A válvula extratora possui dois engates, um para a linha de CO2 (permite a passagem do gás para dentro do barril) e um para a linha de produto (permite a saída da cerveja para a chopeira). A construção em inox torna os barris absolutamente impermeáveis à luz e aos gases, oferecendo ótimas condições para o armazenamento da cerveja. 3.2 CONDIÇÕES ESTRUTURAIS PARA ENCHIMENTO DE CERVEJA Antes de optar por um determinado processo de envase, devem ser avaliadas as características do produto e as condições estruturais exigidas para o processo de envase envolvido. No caso da cerveja, devem ser levadas em consideração: a influência dos gases, a pressão de enchimento e a temperatura do produto. Examinando meticulosamente essas variáveis, e modificando qualquer uma delas sempre que necessário, os dados de desempenho podem ser otimizados, tanto para linhas já em funcionamento e para aquelas ainda em fase de dimensionamento. O número de garrafas envasadas por hora pode ser maximizado, por exemplo, e a qualidade do produto durante o envase preservada para um resultado ideal. 117 3.2.1 Importância dos Gases O CO2 é um constituinte conhecido de várias bebidas e é, além disso, também usado como gás de pressurização dos tanques e cubas e como gás de descarga para os recipientes antes do envase. O oxigênio é parte do ar dentro das garrafas vazias que é retirado pelo CO2. O nitrogênio está presente no líquido como um gás absorvido e geralmente é removido do líquido durante a desgaseificação. Em casos específicos, também pode ser usado para lavagem ou pressurização. O teor de oxigênio na bebida após o envase é um aspecto de grande importância para a conservação da qualidade do produto. A cerveja é umas das bebidas mais sensível ao oxigênio. A absorção de oxigênio na cerveja provoca processos de envelhecimento ou redução do teor de antioxidantes, de modo que a estabilidade de sabor da cerveja pode ser reduzida, seu amargor mais pronunciado e pode ocorrer turvação fria e contínua, bem como alterações de cor. O oxigênio apresenta-se na bebida de forma dissolvida, no headspace da garrafa e também está presente como uma fração do ar na garrafa antes do envase. Este último ponto pode ser significativamente influenciado pela seleção do processo de envase mais apropriado. A absorção de oxigênio no produto pode, portanto, ser considerada em três pontos: • absorção de oxigênio na cerveja na entrada de envase - absorção inicial; • absorção de oxigênio durante o processo de envase; • quantidade de oxigênio no conteúdo de ar residual no headspace da garrafa após o envase. FIGURA 4 - DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE (COEFICIENTE DE ABSORÇÃO DO OXIGÊNIO E DO NITROGÊNIO) DEPENDENDO DA TEMPERATURA FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) 118 A absorção de oxigênio antes do envase pode, por exemplo, ser causada por entradas de ar em tubos ou tanques, ou por vedações defeituosas. A absorção de oxigênio pela bebida durante o envase está correlacionada à pureza do CO2 como gás de pressurização da cuba de envase, e ao ar residual na garrafa antes do enchimento. O terceiro fator que contribui para a absorção de oxigênio, responsável pela principal fração de oxigênio na garrafa cheia, é o ar residual no headspace da garrafa. Devido aos processos naturais de fermentação envolvidos, o CO2 está presente na cerveja no estado dissolvido (Figura 5). Em uma garrafa fechada, o equilíbrio entre a concentração no líquido e as pressões parciais na fase gasosa ocorrerá após certo tempo. A solubilidade dos gases é expressa em termos do coeficiente de absorção. Para a cerveja, de acordo com essas leis naturais, a pressão de equilíbrio de CO2de 2,26 g/l · bar pode ser calculada para uma cerveja a uma temperatura de 10 °C e um valor de 1,65 g/l · bar a uma temperatura de 20 °C. FIGURA 5 - PRESSÃO DE SATURAÇÃO DO CO2 EM ÁGUA EM RELAÇÃO À TEMPERATURA FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) Deve-se evitar a perda de CO2 da solução durante o envase, definindo a pressão de envase para aproximadamente um bar acima da pressão de saturação em todos os pontos do processo de envase. No entanto, bolhas de CO2 podem ser transportadas para a bebida durante o enchimento. As bolhas de CO2 são formadas por quaisquer bolhas de gás presentes na preparação da bebida, devido aos resíduos de gás nas superfícies que entram em contato com o líquido ou nas superfícies das bebidas. 119 3.2.2 Pressão de enchimento A pressão de enchimento depende da pressão de equilíbrio de CO2. Definir uma pressão de enchimento adequada evitaráque haja perda de CO2 da bebida durante o processo de enchimento. Se o CO2 sair da solução após as garrafas terem sido retiradas da válvula de envase, será manifestado pela formação de espuma da bebida, com perdas de enchimento. A pressão de enchimento é geralmente definida para um bar acima da pressão de saturação, o que na prática, com sistemas de enchimento sem tubo de enchimento, leva a um valor predefinido de 1 - 1,5 bar acima da pressão de saturação, enquanto em sistemas de enchimento de tubos, devido ao processo de enchimento abaixo da superfície envolvido, valores de 0,5 - 1 bar acima da pressão de saturação são suficientes. Além disso, os tempos de enchimento e purgas devem ser correlacionados ao volume do headspace e o formato da garrafa, ou seja, garrafas com gargalo longo e estreito (garrafas de gargalo longo) oferecem piores condições de enchimento do que garrafas com um pescoço largo. 3.2.3 Temperatura A temperatura baixa está diretamente relacionada a uma melhor solubilidade de CO2. Isso cria uma pressão de saturação mais baixa na bebida, que, por sua vez, afeta diretamente a pressão de enchimento a ser ajustada. Além disso, uma baixa temperatura de enchimento possibilita uma redução do consumo de gás. Do ponto de vista de envase, a temperatura selecionada deve ser a mais baixa possível. Por outro lado, os custos de energia são mais elevados para o envase a frio e a condensação da água no exterior da garrafa pode causar dificuldades com a rotulagem e embalagem secundária. 3.3 DESCRIÇÃO DOS PROCESSOS E DOS EQUIPAMENTOS DE ENVASE Quando as condições estruturais mencionadas são consideradas para o dimensionamento do processo de envase, as etapas do processo não apenas garantirão quantidades de envase precisas, mas também um envase suave do produto. Logo, a operação de enchimento não deve alterar ou prejudicar as características do produto. 120 FIGURA 6 - ETAPAS DO ENCHIMENTO FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) Como apresentado na Figura 6, dependendo do tipo de sistema de envase envolvido, seguem as seguintes etapas de envase: evacuação, enxágue, pressurização, enchimento em uma ou duas velocidades, fase de correção de volume e estabilização e sopro (snifting). 121 3.3.1 Evacuação Para reduzir a quantidade de ar e oxigênio na garrafa antes de encher, na maioria dos casos é realizada uma dupla pré-evacuação da garrafa quando produtos sensíveis ao oxigênio estão envolvidos, por exemplo a cerveja (Figura 7). FIGURA 7 - FASE DE EVACUAÇÃO FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) Com a garrafa pressionada a um canal de vácuo, o ar presente na garrafa será extraído dele, dependendo do nível do vácuo ajustado. Um breve enxágue intermediário com gás restabelece a pressão atmosférica na garrafa. Na segunda etapa de evacuação, a fração restante de ar é removida da garrafa, exceto por uma pequena porcentagem, a garrafa é, portanto, em grande parte livre de oxigênio e oferece ótimas condições de enchimento para cerveja. Na prática, um teor residual de ar de 1 - 1,5% após a segunda evacuação, com um nível de vácuo de 100 mbar, é considerado suficiente e praticável. Os principais requisitos para o envase são: conservar a pressão de saturação para bebidas carbonatadas; minimizar a absorção de O2 no produto durante o enchimento; maximizar a precisão do enchimento; e atender aos requisitos microbiológicos de envase. IMPORTANTE 122 3.3.2 Enxágue da garrafa No caso de garrafas de plástico, que não são particularmente adequadas para uma etapa de pré-evacuação, a atmosfera de baixo oxigênio é obtida por uma etapa de enxágue da garrafa antes da pressurização e enchimento. Aqui, a garrafa é levantada contra o pino central e a válvula de enchimento, dependendo do sistema de enchimento envolvido, e é enxaguada pelo anel com gás do recipiente (cuba de envase) ou com gás puro, em uma configuração pressionada ou não pressionada. Alguns sistemas oferecem uma opção de troca entre essas duas alternativas, com o usuário podendo escolher se deseja enxaguar com gás do recipiente ou do canal exclusivo de gás puro. O enxágue com gás circular (gás do recipiente) é aconselhável aqui, pois isso já produzirá valores de oxigênio muito baixos na garrafa. Em particular, são as razões financeiras (alto consumo de CO2 ao usar gás puro) que contraindicam o enxágue com gás. No caso de sistemas de enchimento sem tubo de enchimento, o enxágue é realizado com gás circular do recipiente através da válvula de descarga e pressurização na tigela/cuba circular. O gás é retirado da fase gasosa da cuba e passado para a garrafa. No caso de um enchimento de tubo longo, um canal separado e uma válvula de descarga estabelecem a ligação com a fase de gás do recipiente da cuba. Em ambos os casos, o gás do anel circular (cuba) flui através da válvula de pressurização e descarga, aberta para a garrafa. O ar presente na garrafa é liberado para a atmosfera e substituído pela mistura CO2/ ar da cuba, dessa forma, se reduz o teor de oxigênio na garrafa, antes do enchimento. 3.3.3 Pressurização A fim de criar as mesmas condições de pressão na garrafa e na cuba, a garrafa pressionada é preenchida com gás do recipiente circular até que a pressão seja equalizada entre a garrafa e a cuba. Essa etapa é necessária para bebidas carbonatadas, que obviamente incluem cerveja. No caso de uma válvula de enchimento do sistema sem tubo, a fase gasosa da cuba circular é ligada à garrafa através da agulha de gás no tubo de ventilação. Nos sistemas de enchimento eletrônico, isso é feito por meio do que se chama de válvula de pressurização. Devido ao diferencial de pressão entre a pressão na cuba e na garrafa, o gás da cuba flui através do tubo de ventilação para o frasco até que as pressões sejam equalizadas. No caso de um enchimento de tubo longo, uma válvula de enchimento é aberta adicionalmente ao tubo de enchimento, através da qual o diferencial de pressão é equalizado. 123 3.3.4 Enchimento A válvula de enchimento abre e, em um sistema de enchimento sem tubo, o produto flui ao longo do tubo de ventilação para a garrafa. Um pequeno espalhador e/ ou um colar defletor ou um inserto em redemoinho orienta o líquido na parede interna da garrafa, com o filete de líquido fluindo ao longo dele e a formação de bolhas sendo assim amplamente evitada. O gás de retorno é deslocado da garrafa através do tubo de ventilação para a cuba ou para um canal separado. O fim do enchimento em um sistema de enchimento sem tubo é determinado pelo tubo de ventilação ou por uma sonda integrada a ele. Assim que o nível do líquido atinge o tubo de ventilação, o gás de retorno não pode mais fluir para a cuba. No sistema controlado por sonda, a sonda sinaliza 'nível de enchimento alcançado' e a haste da válvula é fechada. Em sistemas de enchimento com tubo de enchimento, a válvula de enchimento é aberta e o produto flui através do tubo de enchimento para a garrafa. Aqui, o gás de retorno é retornado do gargalo da garrafa para um canal por meio de uma válvula snifting. Em sistemas de enchimento de tubos longos, a fase de enchimento é controlada em relação à velocidade de enchimento de forma a garantir que o produto flua lentamente para a garrafa até que o tubo de enchimento esteja submerso na bebida, evitando assim a formação de espuma na bebida. Quando submerso, é acionada a outra válvula de gás de retorno para o circuito, a saída de ar de retorno da garrafa é então acelerada, criando assim uma fase de enchimento rápido. A fase de enchimento lento antes de atingir o nível de enchimento pré-selecionado garante a formação mínima de espuma e a precisão do nível de enchimento será maximizada. Assim que o nível de enchimento (medido por uma sonda) for atingido, a válvula de enchimento fechará e o produto não poderá mais fluir para a garrafa. Além disso, uma fase de correção pode ser fornecida no sistema de enchimento sem tubo após a conclusão do enchimento,com CO2 sendo injetado no gargalo da garrafa de modo a forçar o produto que subiu no tubo de ventilação de volta para a cuba. 3.3.5 Estabilização e sopro (snifting) Temos então a fase de estabilização do enchimento e sopro (snifting), que serve para diminuir a pressão de enchimento de forma a evitar o aumento de bolhas na bebida e evitar as perdas de enchimento devido à formação de espuma e à saída de CO2 do produto. Durante o tempo de estabilização, as bolhas transportadas podem subir na bebida, de modo que não podem causar espuma durante a função de sopro. Dependendo dos requisitos envolvidos, o snifting também pode ser implementado em vários estágios. Depois que o headspace da garrafa foi purgado pelos caminhos de retorno do gás, haverá novamente pressão atmosférica na garrafa. 124 3.4 SISTEMAS DE ENCHIMENTO PARA CERVEJA Na indústria de bebidas, as enchedoras rotativas são a escolha usual, capazes de lidar com até 84.000 garrafas por hora, por exemplo, ou até 120.000 latas por hora. Este tipo de velocidade de enchimento, é claro, sempre dependerá diretamente do tamanho e da forma dos recipientes que estão sendo manuseados e da natureza e composição do produto. A avaliação do enchimento será baseada nos recursos específicos para o tipo particular de enchimento envolvido. Esses recursos relacionam-se a: • atuação das válvulas de enchimento; • situação de pressão na cuba da enchedora e no recipiente; • aferição da quantidade ou nível de enchimento (ou seja, definição do fim do enchimento); • número de válvulas de controle e as funções da válvula de enchimento; • desenho da válvula de enchimento. As principais características dos vários tipos de enchimento são descritas a seguir, com a ajuda de sistemas de enchimento típicos da empresa Krones. 3.4.1 Nível mecânico - sistemas de enchimento controlados O controle das funções individuais de enchimento por meio de sensores de controle ou pinos permite que as garrafas percorram o sistema de enchimento sem pulsos eletrônicos. Tendo em vista o número cada vez maior de diferentes produtos no mesmo equipamento de envase, um novo sistema foi desenvolvido para facilitar as tarefas necessárias para troca de produto. Nessa versão, o sistema puramente mecânico foi expandido para incluir um componente controlado eletropneumaticamente, que permite que algumas das etapas de trabalho envolvidas nas mudanças sejam realizadas eletronicamente. Em um sistema de enchimento mecânico com controle eletropneumático (Figura 8), um canal separado foi integrado no copo do anel que serve para construir a atmosfera de vácuo antes do enchimento. 125 FIGURA 8 - FUNÇÕES DO ENCHIMENTO EM UM SISTEMA DE ENCHIMENTO MECÂNICO COM CONTROLE ELETROPNEUMÁTICO FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) As principais características do sistema de envase mecânico com controle eletropneumático são: • sistema de enchimento controlado por nível mecânico com controle eletropneumático; • o nível de enchimento é alcançado quando o nível do líquido chega ao retorno do gás que flui para fora; • processo de contrapressão; • sem tubo de enchimento, com tubo de ventilação; 126 • sistema de câmara única; • a evacuação dupla reduz o conteúdo de oxigênio na garrafa para aproximadamente 1%; • sistema de enchimento para garrafas de vidro. 3.4.2 Nível eletrônico - sistemas de enchimento controlados Embora os sistemas de enchimento mecânico ainda sejam de grande interesse em todo o mundo, há uma demanda crescente por soluções de enchimento com componentes eletrônicos. Isso também descreve o conceito de sistemas de enchimento controlados por sonda com medição do nível de enchimento. O sistema de enchimento com sonda eletrônica é um sistema de enchimento de câmara única (Figura 9) com um canal adicional (encaixado externamente na cuba enchedora) para criar vácuo dentro da garrafa. O projeto da válvula de enchimento é baseado no princípio de não enchimento do tubo. FIGURA 9 - SISTEMA DE ENCHIMENTO CONTROLADO POR SONDA ELETRÔNICA FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) 127 As principais características do sistema de enchimento controlado por sonda eletrônica são: • sistema de enchimento controlado por sonda e nível; • sem tubo de enchimento, com tubo de ventilação; • a evacuação dupla reduz a quantidade de oxigênio na garrafa para aproximadamente 1%; • sistema de enchimento para garrafas de vidro; • enchimento com tubo longo controlado por sonda eletrônica para operação de câmara única e multicâmaras. As principais características do enchimento com tubo longo controlado por sonda eletrônica para operação de câmara única e multicâmaras são: • sistema de enchimento controlado por sonda e nível; • enchimento com tubos de enchimento longos; • opção para selecionar entre operação de câmara única ou multicâmaras; • canal de gás puro; • operação de câmara única: a garrafa é lavada e pressurizada com gás circular ou gás puro do canal de gás puro; • operação multicâmaras: o vasilhame é lavado e pressurizado com gás puro da cuba da enchedora. 3.4.3 Sistemas de enchimento volumétrico eletrônico Os sistemas de enchimento volumétrico eletrônico abrangem dois tipos de sistema de enchimento: o volumétrico eletrônico (VOC), que exemplifica o enchimento de pré-dosagem da quantidade de enchimento necessária em uma câmara de dosagem sob controle eletrônico; enquanto o sistema de enchimento volumétrico com medidor de fluxo (VODM) fornece modelos usando tecnologia de medidor de fluxo, onde um medidor de fluxo indutivo define a quantidade de enchimento antes do envase. A dosagem da quantidade em uma enchedora com medidor de vazão é atribuída aos sistemas de enchimento volumétrico. Esse tipo de sistema pode medir a quantidade exata de produto que permanece nele. O sistema de enchimento de dosagem volumétrica VOC (Figura 10) apresenta uma câmara de dosagem para cada válvula de enchimento individual. Nessa câmara, o produto é pré-dosado e então flui para o recipiente. 128 FIGURA 10 - CONCEITO DE SISTEMA DE ENCHIMENTO COM CÂMARA DE PRÉ-DOSAGEM (VOC VOLUMÉTRICO) FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) A tecnologia widget é implementada com o auxílio de um canal adicional, através do qual a lata é lavada com nitrogênio antes de ser pressurizada, deslocando assim o conteúdo de ar no widget por nitrogênio. Após a abertura da lata pelo consumidor, o nitrogênio escapará devido à queda de pressão na lata, permitindo a formação da espuma de poros finos, característica de várias cervejas (chope em lata). As principais características do sistema de enchimento de dosagem volumétrica (VOC) são: • sistema de enchimento por dosagem eletrônica; • a quantidade de enchimento é medida por uma câmara de dosagem; • fim do enchimento controlado eletronicamente após o ponto de operação inferior da sonda ter sido alcançado; • processo de contrapressão com câmara de pressão diferencial; • sem sistemas por tubos de enchimento; 129 • sistema de câmara única; • sistema de envase para latas. Em contraste com um enchimento de nível controlado, a vantagem de um enchimento volumétrico com tecnologia de medidor de fluxo é que a garrafa é enchida com uma quantidade de produto que é sempre reproduzível com precisão. Um sistema de envase com tecnologia de medidor de vazão (Figura 11), como o VODM Volumétrico, sempre preenche o recipiente com a quantidade desejada de produto. Isso pode, dependendo das tolerâncias do recipiente, resultar em diferentes níveis de enchimento. FIGURA 11 - SISTEMA DE ENCHIMENTO COM MEDIDOR DE VAZÃO (VODM VOLUMÉTRICO - PET) FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) Outro aspecto do sistema de medidor de fluxo é que o volume de enchimento não é medido por componentes que se projetam para dentro da garrafa - tubo de ventilação ou sonda de nível de enchimento. Para poder usar um medidor de fluxo, o produto deve exibir uma condutividade de mais de 20 μS/cm, de modo a garantir medições de fluxo de volume confiáveis. O VODM paracerveja está disponível para tubos longos de enchimento e também em design sem tubo de enchimento. Seguindo um pulso eletrônico para o sistema de controle, o cilindro de controle pneumático abre a haste da válvula e o produto flui para o PET 130 (Figura 12). O gás de retorno é liberado do recipiente diretamente para a atmosfera ou de volta para a cuba da envasadora. Assim que o fluxômetro detecta que a quantidade de produto pré-programada foi atingida, a válvula é fechada por meio de um pulso enviado pelo gabinete do componente eletrônico ao sistema de controle pneumático. FIGURA 12 - FASE DE ENCHIMENTO NO SISTEMA DE MEDIDOR ELETRÔNICO DE VAZÃO FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) As principais características do VODM Volumétrico - PET (Enchimento com medidor de vazão) são: • sistema com medidor eletrônico de vazão; • o fim do enchimento é alcançado quando o fluxômetro detecta a quantidade de enchimento pré-programada; • processo de contrapressão; • sem tubo de enchimento, com tubo de ventilação; • sistema de câmara única ou multicâmaras; • sistema de envase de garrafas PET. 131 3.4.4 Módulos de sistema associados Para reduzir o teor de oxigênio no gargalo da garrafa após o enchimento, o ar ali remanescente é deslocado por um fobber. Isso é feito por um bico montado em uma posição fixa imediatamente após a liberação da garrafa, que borrifa água quente (80 - 85 °C) a uma pressão de aproximadamente 10 bar na garrafa que passa abaixo dela, para causar a formação de espuma do produto. Esta espuma desloca o ar do gargalo da garrafa, permitindo assim que o conteúdo de oxigênio no gargalo da garrafa seja reduzido antes do fechamento. Depois que a coroa (rolha metálica ou tampa) passa pela calha de transferência, um ímã assume para guiar a coroa (Figura 13), que é então posicionada com o auxílio de um encaixe, no êmbolo de ejeção do elemento da lacradora. FIGURA 13 - TRANSFERÊNCIA DA COROA FONTE: Esslinger (2009, p. 303) O elemento da lacradora desce até que a coroa chegue na garrafa e seja segurada por ela. Depois disso, apenas a haste de coroamento continua a se mover para baixo (Figura 14). FIGURA 14 - PROCESSO DE COROAMENTO FONTE: Adaptada de Esslinger (2009) 132 As tampas de rosca são distanciadas na rampa de fechamento e transportadas para o lacrador/tampador por cima. O fechamento é aceito pelo dispositivo de entrada da tampa e fixo em uma posição dentro do elemento de fechamento. A garrafa de vidro é protegida do giro na máquina por uma correia de fixação e uma estrela central. A garrafa PET é mantida em posição por pontas coladas ao guia estrela do gargalo. O elemento de cobertura coloca a tampa na garrafa, após o elemento é pressionado contra a garrafa por pressão da mola. Quando isso acontece, o PET é pressionado contra as pontas do guia estrela do gargalo e protegido contra rotação. FIGURA 15 - OPERAÇÃO DE ROSQUEAMENTO DAS GARRAFAS PET Fonte: Adaptada de Esslinger (2009) A operação de aperto da rosca é iniciada (Figura 15). Assim que o fechamento atinge seu torque especificado, o engate desliza e a operação de fechamento é encerrada. O uso desse engate garante um torque aproximadamente idêntico em todas as velocidades do elemento de fechamento. 3.5 PARTES CONSTITUINTES DE UMA LINHA DE ENGARRAFAMENTO Além da envasadora, a linha de envase pode incorporar o inspetor de vasilhames, lavador de garrafas, sistemas de monitoramento das garrafas lavadas, para linha de garrafas retornáveis, e sistemas de inspeção de garrafas envasadas, fechadas e rotuladas. Depois que as garrafas são transportadas para a seção de embalagem e paletização, elas saem da área úmida da linha. Esteiras transportadoras conectam os vários elementos da linha e garantem que as garrafas sejam transportadas em conjunto ou espaçadas. Os pontos ou sistemas de ejeção permitem que as garrafas marcadas como defeituosas sejam rejeitadas na sequência da unidade de inspeção em questão. 133 3.5.1 Lavadora de garrafas De acordo com o circuito CIP, existem quatro fatores que influenciam a limpeza do vasilhame. Temperatura, produtos químicos, ação mecânica e tempo de contato são implementados nas combinações necessárias para alimentar as garrafas retornáveis de volta ao processo de enchimento após serem limpas. Além do processo de limpeza adequado, o tratamento cuidadoso dos recipientes também é vital no lavador de garrafas, independentemente de se tratar de garrafas retornáveis de vidro ou plástico. É importante evitar tensões mecânicas nas garrafas durante a alimentação e o descarregamento. Ao selecionar a temperatura de tratamento, deve-se tomar cuidado para garantir que o material exiba a estabilidade térmica necessária. Dependendo do modelo em questão, três zonas de tratamento diferentes são fornecidas em uma lavadora de garrafas: seção de pré-limpeza, zona de limpeza principal e zonas de pós-tratamento. Dependendo do projeto da máquina, as várias zonas de tratamento são concatenadas com a orientação do circuito (horizontal ou vertical) das esteiras transportadoras de garrafas, maximizando assim o tempo de permanência das garrafas nos banhos e zonas de tratamento envolvidas. 3.5.2 Unidades de Inspeção e Monitoramento O processo de enchimento e embalagem de bebidas é monitorado por inspetores apropriados em várias posições em uma linha. O objetivo aqui é rejeitar garrafas e latas com defeito e verificar os recipientes cheios. Isto é de importância crucial, não apenas por razões de responsabilidade do produto. As verificações também são necessárias para a aparência ideal dos produtos em questão nas prateleiras dos supermercados. As máquinas que podem ser utilizadas para este fim podem ser integradas diretamente em uma esteira de transporte como modelos em linha, instaladas nas posições requeridas como unidades flexíveis em construção modular, ou fornecidas como máquinas rotativas. Várias posições na linha podem ser escolhidas para instalar os inspetores: • detecção de garrafa vazia; • inspeção de garrafa vazia; • inspeção do frasco cheio após o enchimento, incluindo inspeção do fechamento; • inspeção dos frascos etiquetados e de quaisquer códigos neles impressos. 134 MICROFILTRAÇÃO Cristiane Rubim Foco na automatização, redução de recursos, qualidade e manutenção dos componentes O engenheiro Pablo César Sturm, da Unitek do Brasil, empresa de engenharia de tratamento da água há 19 anos no mercado brasileiro, nos explica um pouco sobre o que é o processo de microfiltração, suas características, aplicações e a diferença dos outros sistemas para entendermos melhor cada processo em si. Uma das suas observações sobre a microfiltração é que, hoje a tecnologia atual utilizada direciona os processos para melhorar a automatização dos sistemas de produção, diminuir recursos utilizados, como energia elétrica e consumo de água, e garantir tanto a qualidade do permeado como a manutenção dos componentes. "É por este motivo que os diferentes fornecedores de equipamentos e membranas de microfiltração trabalham com este foco", ressalta Pablo. Em primeiro lugar, o engenheiro esclarece que é preciso entender o que é a filtração para depois falar sobre microfiltração e fazer a comparação com outras tecnologias."A filtração é um sistema por onde passa um fluido (líquido ou gás) através de um dispositivo (filtro) composto por um meio de filtração (leito de filtração, multicamada, membrana, etc.) para fazer uma separação dos sólidos que vêm junto com o fluido e obter, assim, um fluido mais limpo", exemplifica. • Filtração por gravidade: o fluido passa pelo meio filtrante por ação desta força. • Filtração pressurizada: o fluido é forçado a passar pelo meio filtrante por meio de bombas que fazem pressão suficiente para uma filtração com maior velocidade (flux), o que diminui a área requerida para se obter uma mesma vazão. Sobre a diferença entre a filtração direta e a transversal: • filtração direta: passa todo o fluidoatravés da membrana. Periodicamente, o processo necessita de retrolavagem para eliminar os sólidos acumulados na superfície da membrana. Durante a filtração, não há geração de efluente, formado somente na retrolavagem; • filtração tangencial ou crossflow: o fluido é transportado tangencialmente no meio e uma parte dele, com os sólidos, é eliminada do sistema, que pode ser ou não circulado novamente pela alimentação. Outra parte menor do fluido passa através da membrana, gerando água permeada. É um processo constante e a retrolavagem opcional. LEITURA COMPLEMENTAR 135 "Para aplicações onde a carga sólida é elevada, a filtração tangencial é a mais recomendada já que o mesmo fluido -alta velocidade de fluxo tangencial - e as partículas sólidas ajudam a manter a superfície da membrana limpa, fazendo um arrastão", explica o engenheiro da Unitek do Brasil. A microfiltração remove sólidos em suspensão, bactérias e absorve também parte dos contaminantes virais da água a ser tratada, que, apesar de serem menores que os poros da membrana de microfiltração, se acoplam às bactérias e acabam sendo absorvidos juntos. Além disso, há uma redução na turbidez da água. "A microfiltração reduz a quantidade de vírus, bactérias e material orgânico e o grau de remoção está relacionado ao tamanho do composto e do poro da membrana. Ter um tamanho de poro específico e processos contínuos ajuda a obter como resultado final uma água com qualidade constante (Turbidez <1, SDI <1, etc.), o que é de grande importância para processos em que a qualidade é crítica", esclarece Pablo. Segundo ele, a microfiltração é um processo de filtração que utiliza membranas ou filtros de cartucho para separar sólidos suspensos da água, ficando o tamanho da partícula a ser retida por volta de 0,1 a 10 micra. Aqui, ele vai falar sobre os sistemas de membranas de fibra oca e aponta a diferença entre os processos existentes. "A diferença entre a microfiltração e outros processos que utilizam membranas, como a nanofiltração e osmose reversa, é que a microfiltração e ultrafiltração são filtrações propriamente ditas, o que significa que fazem uma separação física dos elementos suspensos na água. Enquanto a nanofiltração e osmose reversa operam uma separação dos sólidos dissolvidos não física - por tamanho da partícula - e, sim, baseada na carga elétrica dos componentes dissolvidos", assinala. Indústrias onde a microfiltração pode ser utilizada, conforme Pablo."Isso porque é uma tecnologia que serve tanto para tratamento de água como também para efluente, pré-tratamento ou para polido, remoção de compostos específicos, etc. Sempre que se puder converter física ou quimicamente um composto num material suspenso com tamanho adequado poderá ser removido pela microfiltração", destaca o engenheiro. Pontos positivos • Requer pouca atenção do operador; • garante qualidade constante de permeado; • operação em forma contínua ou intermitente sem problema nenhum; • reduz o consumo de produtos químicos por não ser necessário realizar a sedimentação de sólidos; • equipamentos são modulares e ampliáveis. Pontos negativos • Elevado consumo de eletricidade para processos com alta vazão de recirculação se comparamos com processos convencionais; • necessidade de limpezas periódicas das membranas. 136 As membranas de microfiltração não são recomendadas para as seguintes aplicações: • águas com óleos e graxas; • águas com alto conteúdo orgânico (águas municipais); • águas carregadas com orgânicos (por exemplo, ácido cítrico); • águas com cadeias poliméricas longas (foulling de membranas); • águas com temperaturas elevadas (> 50 – 55°c); • custo de instalação e manutenção similar ao da ultrafiltração, porém, esta última tem uma filtração melhor. FONTE: RUBIM, C. Microfiltração. Revista e Portal Meio Filtrante, Santo André, ano 11, n. 59, nov./dez. 2012. https://www.meiofiltrante.com.br/Artigo/975/microfiltracao. Acesso em: 28 dez. 2021. 137 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você adquiriu certos aprendizados, como: • Os aditivos alimentares são amplamente utilizados no setor de alimentos e bebidas. Eles têm como principal objetivo evitar ou postergar a deterioração, alteração de sabor, perda das propriedades nutricionais, entre outras modificações que possam comprometer a qualidade desses alimentos/bebidas. • Vários aspectos devem ser considerados na escolha da embalagem a ser utilizada como as propriedades do material da embalagem e aspectos relacionados ao marketing, às características específicas da cerveja e às condições estruturais exigidas para o processo. • Considerar as condições estruturais para o dimensionamento do processo de envase é importante para que as etapas do processo garantam quantidades de envase precisas e um envase suave do produto. • Unidades de inspeção e monitoramento tem importância crucial para a segurança do sistema de envase e rotulagem do produto. 138 1 Vários aspectos devem ser considerados na escolha da embalagem a ser utilizada. Além dos aspectos relacionados ao marketing, mercado e às características específicas da cerveja, devemos avaliar se as propriedades físicas dos materiais das embalagens. Com base nas propriedades físicas importantes na embalagem da cerveja, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Barreiras contra a luz, barreira contra trocas gasosas (saída de CO2 e entrada de oxigênio), inerte em transferência de massa entre o material das embalagens e o produto, resistência a tensões mecânicas e quebras. b) ( ) Barreiras contra a luz, barreira contra trocas gasosas (entrada de CO2 e saída de oxigênio), inerte em transferência de massa entre o material das embalagens e o produto, resistência a tensões mecânicas e quebras. c) ( ) Barreiras contra a luz, barreira contra trocas gasosas (saída de CO2 e entrada de oxigênio), permite transferência de massa entre o material das embalagens e o produto, resistência a tensões mecânicas e quebras. d) ( ) Barreiras contra a luz, barreira contra trocas gasosas (entrada de CO2 e saída de oxigênio), inerte em transferência de massa entre o material das embalagens e o produto, resistência a tensões mecânicas e quebras. 2 Antes de optar por um determinado processo de envase, devem ser avaliadas as características do produto, as condições estruturais exigidas para o processo de envase envolvido e quais os aspectos relacionados a qualidade do produto devem ser garantidos no processo. Com base no processo de envase da cerveja, com relação às ações necessárias para o envase, classifique em V para as sentenças verdadeiras e F as falsas: ( ) Conservar a pressão de saturação para bebidas carbonatadas. ( ) Maximizar a absorção de oxigênio no produto durante o enchimento. ( ) Maximizar a precisão do enchimento. ( ) Atender aos requisitos microbiológicos de envase. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - V - V - V. b) ( ) V - F - V - V. c) ( ) F - V - F - F. d) ( ) F - V - V - F. AUTOATIVIDADE 139 3 Na indústria de bebidas, as enchedoras rotativas são a escolha usual, capazes de lidar com até 84.000 garrafas por hora. Esse tipo de velocidade de enchimento sempre dependerá diretamente do tamanho e da forma dos recipientes que estão sendo manuseados e da natureza e composição do produto sendo engarrafado ou enlatado. Considerando o processo de envase do produto em garrafas, ordene os itens a seguir: I- Pressurização. II- Enxágue. III- Fase de correção e estabilização. IV- Enchimento. V- Evacuação. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V - II - I - IV - III. b) ( ) V - IV - I - III - II. c) ( ) III - IV - II - I - V. d) ( ) IV - III - I - II - V. 4 Além da envasadora, a linha de envase pode incorporar o inspetor de vasilhames, lavador de garrafas, sistemas de monitoramento das garrafas lavadas para linha de garrafas retornáveis, e sistemas de inspeção de garrafas envasadas, fechadas e rotuladas. Dissertesobre o lavador de garrafas e suas zonas de tratamento. 5 Dependendo do posicionamento do inspetor de garrafas, são utilizados os chamados módulos de inspeção, operando com as mais diversas tecnologias. Os pontos ou sistemas de ejeção permitem que as garrafas marcadas como defeituosas sejam rejeitadas na sequência da unidade de inspeção em questão. Disserte sobre quais posições os módulos de inspeção são capazes de inspecionar. 140 REFERÊNCIAS BRASIL. Ministério da Saúde. Resolução - RDC Nº 65, de 29 de novembro de 2011. Dispõe sobre a aprovação de uso de aditivos alimentares para a fabricação de cerveja. Brasília: Agência Nacional de Vigilância Sanitária, 2011. Disponível em: https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/anvisa/2011/res0065_29_11 _2011. html Acesso em: 12 jan. 2021. BAMFORTH, W. Progress in Brewing Science and Beer Production, Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, v. 8, p. 161–176, jun. 2017. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28301731/ Acesso: 12 jan. 2021. ESSLINGER, H. M. (ed.). Handbook of brewing: processes, technology, markets. Nova Iorque: John Wiley& Sons, 2009. GASTONI, F. Bebidas Alcoólicas: Ciência e Tecnologia. 2º Edição. São Paulo: Editora Blucher, 2009. MATOS, R. Orientação técnica básica para filtração de cervejas. Prodooze, [s. l.], 2021. Disponível em: https://www.prodooze.net/_files/ugd/163473_89be3bfaf 1774c87bdbdd994e68dfc62.pdf?index=true Acesso em: 24 dez. 2021. RUBIM, C. Microfiltração. Revista e Portal Meio Filtrante, Santo André, ano 11, n. 59, nov./dez. 2012. https://www.meiofiltrante.com.br/Artigo/975/ microfiltracao. Acesso em: 28 dez. 2021. SAKAI, S. Auxiliares Filtrantes: Além da Purificação. Revista Meio Filtrante. Santo André, edição N°77, 2015. SILVA, A. F. P. Otimização do Processo de Filtração e Diluição de Cerveja. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química e Bioquímica ) – Faculdade de Ciências e Tecnologia, Lisboa, 2019. Disponível em: https://run.unl.pt/ handle/10362/126641 Acesso em: 12 jan. 2021.