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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS MARIA JOSÉ SILVA DE SOUZA DESENVOLVIMENTO DE UMA CERVEJA ARTESANAL COM ADIÇÃO DE RESÍDUO DE PÃO FRANCÊS E EXTRATO DE SERIGUELA (Spondias Purpúrea L) Orientadora: Prof. Dra. Andréa Oliveira Nunes NATAL 2021 MARIA JOSÉ SILVA DE SOUZA CERVEJA ARTESANAL COM ADIÇÃO DE RESÍDUO DE PÃO FRANCÊS E EXTRATO DE SERIGUELA Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de graduação em Engenharia de alimentos, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheira de Alimentos, orientada pela Prof.ª. Drª. Andréa Oliveira Nunes. NATAL 2021 MARIA JOSÉ SILVA DE SOUZA CERVEJA ARTESANAL COM ADIÇÃO DE RESÍDUO DE PÃO FRANCÊS E EXTRATO DE SERIGUELA Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de graduação em Engenharia de alimentos, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheira de Alimentos. Orientadora: Prof.ª. Drª. Andréa Oliveira Nunes. Aprovada em: ____/____/_____ BANCA EXAMINADORA _______________________________________________ Profª. Drª. Andrea Oliveira Nunes Orientadora Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) _______________________________________________ Profª. Drª. Katia Cristina Borges Examinadora Externa Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) Dedico esse trabalho a minha mãe Miriam e ao meu pai (in memoria) aos meus familiares, por todo amor, dedicação, compreensão e incentivo em mais conquista e nessa realização profissional. AGRADECIMENTO Primeiramente a Deus pelo dom da vida, pela saúde para enfrentar esse desafio e por colocar ao meu caminho pessoas maravilhosas que me ajudaram a chegar até aqui. A minha mãe por sempre me incentivar, apoiar e me dar subsídio financeiro para que eu pudesse atingir meus objetivos. Ao meu pai (in memoria), tenho certeza que sempre esteve ao meu lado em todos os momentos, me protegendo e iluminando meus caminhos. Aos meus pais e irmãos de coração, meus tios e primos por todo apoio, carinho e incentivo durante toda essa jornada. Aos meus amigos que pude conhecer na universidade, por tornarem as noites mais alegres e divertidas, como também toda a parceria e ajuda nos estudos, tornando essa jornada mais fácil, em especial a Allyne, Fernanda, Jaquiele, Luiz e Kayonara. Aos meus amigos de infância Bruno, Jeane e Eulani por sempre estarem comigo desde a época da escola e compartilharam da minha jornada. A todos os meus amigos, que conheci ao longo da vida e sempre me incentivam e compartilharam de momentos felizes. Em especial a Thalia e Dannylo, por todas as palavras de coragem, partilha de objetivos, carinho e amizade ao longo desses anos, me dando forças para que eu nunca desistisse. Ao amigo e mestre cervejeiro Luiz Ferreira, por disponibilizar seu espaço para produção da cerveja, por todas as explicações e análise sensorial, sua ajuda foi essencial. Aos professores por todo conhecimento transmitido durante esses anos de estudo, por toda ajuda, incentivo e compreensão. Agradeço especialmente a Professora Andréa Oliveira pela orientação, por toda ajuda e disponibilidade. E a Professora Katia Borges pela disposição em compor minha banca de avaliação. RESUMO A cerveja é a bebida mais antiga consumida pelo homem e entre as alcoólicas a mais consumida no mundo. Neste caso, o mercado necessita satisfazer a demanda dos consumidores, que priorizam cada vez mais uma cerveja com novos sabores, que utilizem matéria prima de qualidade e elaborada com diferentes especiarias ou frutas. Assim, o presente estudo teve como objetivo elaborar uma cerveja artesanal com a utilização de resíduo de pão francês, como mais uma fonte de carboidrato para etapa de mosturação, diminuindo o percentual de malte e consequentemente os gastos. Além disso, foi utilizado o extrato de seriguela (Spondias purpurea L) como adjunto com o intuito de incorporar sabor e aroma à bebida, além de agregar valor aumentando a quantidade de compostos fenólicos e atividade antioxidante presentes na fruta. Com uma base teórica e uma visão voltada para produção em escala industrial, esse trabalho descreve as etapas de produção da cerveja artesanal, com seus balanços de massa e energia, o layout da área industrial, a reutilização dos resíduos oriundos da produção e, por fim, uma análise econômica destacando o valor final do produto, custo de produção e estimativa de retorno do investimento. Palavras chaves: cerveja; seriguela; resíduo de pão; artesanal. ABSTRACT Beer is the oldest drink consumed by man and among alcoholic beverages, it is the most consumed in the world. In this case, the market needs to satisfy the demand of consumers, who increasingly prioritize a beer with new flavors, that use quality raw material and is made with different spices or fruits. Therefore, the present study aimed to prepare a craft beer using French bread residue as another source of carbohydrate for the mashing stage, decreasing the percentage of malt and consequently reducing expenses. Besides, the use of buttermilk extract (Spondias purpurea L) was used as an adjunct to incorporate flavor and aroma into the drink as well as add value by increasing phenolic compounds concentration and antioxidant activity present in the fruit. Based on a theoretical basis and a vision for production on an industrial scale, this work describes the stages of production of craft beer, with its mass and energy balances, the layout of the industrial area, the reuse of residues from production, and finally, an economic analysis highlighting the final value of the product, cost of production and estimated return on investment. Keywords: Beer. Seriguela. Residue. Handcrafted LISTA DE FIGURAS Figura 1- Crescimento do número de cervejarias no Brasil 18 Figura 2 - Produção de cerveja por país. 18 Figura 3 - Grão de cevada. 21 Figura 4 - Lúpulo em flor a vácuo 24 Figura 5- Lúpulo em Pellets 25 Figura 6 - A fruta seriguela 28 Figura 7 - Escala do padrão de coloração da cerveja de acordo com a EBC. 31 Figura 8 - Fluxograma da fabricação da cerveja artesanal com resíduo de pão e adição de polpa de seriguela 34 Figura 9 - Fluxograma da extração da polpa de seriguela 35 Figura 10 - Filtro declorador de água para a indústria de bebidas e alimentos. 36 Figura 11 - Moinho elétrico de malte 37 Figura 12 - Moagem do resíduo de pão. 38 Figura 13 - Teste do iodo na cerveja. (A) Mosturação incompleta, forte presença de amido. (B) Mosturação incompleta, ainda existem vestígios de amido. (C) Mosturação completa, não existem indícios de amido. 41 Figura 14 - Esquema de uma tina de mosturação industrial 41 Figura 15 - Sala de brassagem. 42 Figura 16 - Esquema do tanque de filtração. 43 Figura 17 - Caldeira de ebulição (Sala de brassagem). 44 Figura 18 - Trocador de calor do tipo placa. 45 Figura 19 - Fermentador maturador cilíndrico cônico. 48 Figura 20 - Enchedora automática. 50 Figura 21 - Pasteurizador tipo túnel, com banho por aspersão. 51 Figura 22 - Embalagem de papelão para garrafas de vidro. 51 Figura 23 - Grades plásticas retornáveis. 52 Figura 24 - Layout simplificado 0 Figura 25 - Equação geral de balanço de massa 1 Figura 26 - Balanço de massa na etapa de carbonatação.3 Figura 27 - Balanço de massa na etapa de fermentação. 4 Figura 28 - Balanço de massa na etapa de aeração. 5 Figura 29 - Balanço de massa na etapa de retirada do trub quente. 6 Figura 30 - Balanço de massa na etapa de ebulição. 7 Figura 31 - Balanço de massa na mosturação e filtração. 8 Figura 32 - Entradas e saídas no trocador de calor. 9 Figura 33 - Composição química do bagaço de malte. 20 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Composição química da água nos principais centros cervejeiros. 21 Tabela 2 - Especificação do malte brasileiro. 24 Tabela 3 - Composição nutricional do pão francês. 28 Tabela 4 - Composição de nutrientes contidos na seriguela. 29 Tabela 5 - Receita da cerveja para uma batelada de 1000 L. 0 Tabela 6 - Característica do trocador de calor Alfa Laval modelo M6. 10 Tabela 7 - Investimento fixo inicial e depreciação dos equipamentos e utensílios de produção, em Reais (R$). 12 Tabela 8 - Investimento fixo inicial e depreciação de móveis e eletrodomésticos em Reais (R$). 13 Tabela 9 - Custo do investimento fixo total em Reais (R$). 14 Tabela 10 - Custo fixo com mão de obra 15 Tabela 11 - Custos fixos totais. 15 Tabela 12 - Custos variáveis com matéria prima, embalagem, água e energia elétrica. 16 Tabela 13 - Custo total da produção mensal de 40.000 litros de cerveja. 17 Tabela 14 - Análise de mercado com correntes locais e nacionais. 17 Tabela 15 - Estimativa de faturamento mensal, em reais. 18 Tabela 16 - Fluxo de caixa mensal. 18 Tabela 17 - Tempo de retorno do investimento inicial. 19 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 14 1.1 Objetivo Geral 15 1.2 Objetivo Específico 15 2. REFERENCIAL TEÓRICO 16 2.1 Cerveja 16 2.2 Cerveja artesanal no Brasil 17 2.3 Consumo e tendências do mercado cervejeiro 18 2.4 Matérias primas para produção da cerveja 19 2.4.1 Água 19 2.4.2 Malte 20 2.4.3 Lúpulo 23 2.4.4 Adjunto 25 2.4.4.1 Resíduo de pão francês 26 2.4.4.2 Seriguela (Spondias Purpúrea L) 27 2.4.5 Levedura 29 2.5 Classificação da cerveja 29 2.6 Tipos de cerveja 31 2.7 Cerveja fruitbeer 32 3 PROCESSO DE PRODUÇÃO 33 3.1 Fluxograma de processo 33 3.2 Descrição do processo proposto 34 3.2.1 Recepção da matéria prima 34 3.2.2 Polpa de seriguela 35 3.2.3 Tratamento da água 35 3.2.4 Moagem 37 3.2.5 Mosturação 38 3.2.6 Clarificação 42 3.2.7 Ebulição do mosto 43 3.2.8 Resfriamento e aeração 45 3.2.9 Fermentação 46 3.2.10 Maturação 48 3.2.11 Carbonatação 49 3.2.12 Envase e rotulagem 49 3.2.13 Pasteurização 50 3.2.14 Armazenamento e expedição 51 3.3 Layout simplificado 52 4 BALANÇO MASSA E ENERGIA 55 4.1 Balanço de massa 55 4.1.1 Carbonatação 57 4.1.2 Fermentação 58 4.1.3 Aeração 59 4.1.4 Trub quente 60 4.1.5 Ebulição do mosto 61 4.1.6 Mosturação e clarificação 62 4.2 Balanço de energia 63 5 ANÁLISE ECONÔMICA 67 5.1 Investimento fixo inicial 67 5.2 Custos fixos 69 5.3 Custos variáveis 71 5.4 Custo total do produto 72 5.5 Análise de mercado e determinação do valor de venda 72 5.6 Faturamento 73 6 TRATAMENTO DE RESÍDUO 75 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 77 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 78 14 1. INTRODUÇÃO A cerveja é a bebida fermentada mais popular e a mais consumida no mundo desde a antiguidade. Consiste na fermentação alcoólica por ação de leveduras no malte ou trigo, adicionado de água, lúpulo e adjuntos (SILVA,2018). Em 2016 o Brasil foi o terceiro maior produtor de cerveja do mundo, em escala industrial (MAPA, 2019). Em relação a produção artesanal, o mercado vem ganhando espaço e registrando um grande crescimento nas vendas, atendendo aos consumidores que priorizam a qualidade e sabor da bebida, apresentando produtos com sabores diversificados e adjuntos especiais (BARLEY, 2019). Na sua fabricação, além do malte pode ser utilizado o trigo, cevada, milho, arroz, outras fontes de carboidrato e frutas. A utilização de ingredientes não tradicionais pode diminuir os custos de produção e determinar características físico químicas e sensoriais diferentes (SILVA,2018). Com o avanço do conhecimento e da tecnologia é possível criar e inovar diversos tipos e estilos de cerveja, atendendo às legislações vigentes e aos parâmetros de qualidade. Nesse âmbito, a cerveja artesanal refere-se a uma classe de produtos com qualidade superior e maior valor agregado produzidos por meio de uma fórmula ou processo diferente utilizado em escala industrial. A produção em pequena escala pode proporcionar aos consumidores produtos diferenciados, matérias primas selecionadas atendendo as exigências dos consumidores e levando a um movimento de valorização regional (TOZETTO, 2017). Diante dessa premissa, o trabalho propõe a utilização do resíduo de pão francês como mais uma fonte de carboidrato e a adição do extrato de seriguela, caracterizando como uma cerveja do estilo Fruitbier. 15 1.1 Objetivo Geral Esse trabalho tem como objetivo geral desenvolver uma cerveja artesanal a base de resíduo de pão francês com adição de extrato de seriguela. 1.2 Objetivo Específico Para atingir esse objetivo foram definidos os seguintes objetivos específicos: ● Apresentar referências teóricas sobre o produto seus ingredientes e adjuntos; ● Desenvolver um fluxograma do processo de produção com todas as etapas; ● Desenvolver um layout simplificado da estrutura e equipamentos utilizados na produção da cerveja artesanal; ● Descrever os balanços de massa e energia; ● Realizar a análise econômica do processo com ênfase no preço unitário de produto final e sugerir um tratamento adequado para os efluentes gerados. 16 2. REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Cerveja Não se sabe o ano exato da descoberta da cerveja. Estudos descrevem a relação entre a história do pão e da cerveja, pois a bebida foi desenvolvida paralelamente com os avanços e descobertas da fermentação dos cereais (DANTAS, 2016). De acordo com os registros, o início da produção se deu por meados de 8.000 a.C., as civilizações da Suméria, Babilônia e Egito foram os primeiros a utilizarem a cerveja (VENTURINI 2001). Os estudos de Pereira (2015) relatam que foi na Ásia Ocidental que surgiram os primeiros campos de cereais, onde eram moídos e a farinha resultante era transformada em pão ou cerveja (chamada de “pão líquido”), ambos com parâmetros nutricionais próximos, dessa maneira o surgimento da bebida está diretamente associado aos cereais. Morado (2009. p.15) relata que o consumo e produção de cerveja está diretamente ligada à cultura, principalmente a ocidental, conforme o autor a cerveja está na raiz da cultura ocidental e se mantém relevante até hoje como elemento integrador. Não é apenas uma bebida, ela traz consigo um conjunto de valores culturais capaz de promover, não na teoria, mas na prática do cotidiano, a disseminação de conceitos importantes de cooperativismo, tradição, confraternização e, afinal, encontro de pessoas. A cerveja chegou ao Brasil por intermédio da família real Portuguesa, no início do século XIX, a bebida exportada era oriunda dos países Europeus. Apenas em 1988 foi inaugurada a “Manufatura de Cerveja Brahma Villiger e Cia” primeira cervejaria brasileira (VENTURINI 2001). O produto é definido pelo Decreto nº 6.871 de 4 de junho de 2009, da seguinte maneira: “A 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”. O Ministério de Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) é o órgão responsável por fiscalizar, classificar, controlar einspecionar a cerveja. Podendo ter sua definição ampliada, como produto resultante da fermentação alcoólica preparada de mosto de cereal maltado, como é feita basicamente de água a origem dessa água e a qualidade original influenciam muito na qualidade da cerveja, a escolha da cevada dentre os maltes é devido ao seu alto conteúdo de enzimas naturais, mas outros cereais maltados e não maltados são utilizados como adjuntos no processo de fabricação, inclusive: milho, arroz, trigo e centeio (DALLACORT, 2013). Assim, a cerveja 17 pode ser uma bebida alcoólica, oriunda das transformações de diversas fontes de amido (TORREZO,2017). 2.2 Cerveja artesanal no Brasil A cerveja artesanal começou a se destacar no Brasil por volta de 1830, com a chegada dos imigrantes europeus que a produziam para consumo próprio. No final do século XIX, o aumento dos impostos sobre a bebida dificultou a importação, dessa maneira houve um aumento gradual da produção no Brasil (BARLEY, 2019). A cerveja de alta fermentação foi aos poucos substituída pela de baixa fermentação e menor custo, produzida por grandes cervejarias. Essas que ao longo do avanço da industrialização no Brasil compravam as pequenas produções o que causou uma diminuição no consumo de cervejas especiais (SIMMMEB, 2018). “Foi apenas na década de 1990 que a produção das microcervejarias começou a ser retomada, influenciada pela popularização da bebida nos EUA (SIMMMEB, 2018)”. Entre os anos de 2007 e 2017 o Brasil se tornou o terceiro maior consumidor de cerveja artesanal no mundo, esse avanço veio acompanhado do crescimento do número de cervejarias (SIMMMEB, 2018), a figura 1 mostra o crescimento das cervejarias no Brasil. Segundo o MAPA, em 2017 surgiram 186 novas marcas totalizando 679 estabelecimentos regularizados. 18 Figura 1- Crescimento do número de cervejarias no Brasil Fonte: Anuário CervBrasil 2019. A produção de cerveja artesanal no Brasil vem se destacando e ganhando espaço. “Vemos novas cervejarias surgindo a cada dia, com seus mais variados estilos e os mais variados ingredientes adicionados, aperfeiçoando cada vez mais a cerveja artesanal (BARLEY, 2019) ”. 2.3 Consumo e tendências do mercado cervejeiro De acordo com o MAPA (2019), em 2016 o Brasil produziu 13,3 bilhões de litros de cerveja, sendo assim é o terceiro maior produtor mundial ficando atrás apenas da China e Estados Unidos como observado na figura 2. Figura 2 - Produção de cerveja por país. Fonte: Sindicato nacional da indústria da cerveja (2019) 19 Segundo Lopes (2016) a cerveja é a bebida alcoólica mais consumida no mundo e entre as bebidas não alcoólicas perde apenas para água e o chá. .Mesmo apresentando um crescimento de 20% em 2014, a cerveja artesanal representou apenas 1,5% do total de cervejas vendidas no Brasil (RIBAS; PARAIZO, 2015). Segundo dados do SEBRAE (2015), em 2013, cerca de 200 microcervejarias no país produziram 188 mil litros de cerveja artesanal. Estima-se que até 2023, a indústria atingirá 2% do mercado nacional de cervejas. O paladar dos consumidores brasileiros tem se tornado cada vez mais exigentes, a busca por cervejas de qualidade com aromas e sabores especiais, como também uma espuma cremosa e ingredientes selecionados passaram a ser levados em consideração na hora da compra (TORREZO,2013). O Brasil se destaca nas tendências no mercado cervejeiro principalmente por ter uma grande variedade de frutas, proporcionando novos e variados aromas e sabores. Como também devido às diversas madeiras utilizadas no envelhecimento da bebida. Vale destacar também que a produção de cervejas low carb e sem álcool está ganhando espaço e atraindo o público que busca uma alimentação saudável (SENAI, 2020). 2.4 Matérias primas para produção da cerveja A antiga Lei da Pureza Alemã, de 1516, estabelece que a cerveja deve ser produzida apenas com malte, lúpulo e água, sem nenhum aditivo (PEREIRA, 2015). Atualmente, os países produtores de cerveja, com exceção da Alemanha, podem utilizar em suas fabricações os adjuntos. Já a levedura não pode ser considerada como matéria prima, pois sua função é realizar a transformação bioquímica dos ingredientes, ou seja, um agente transformador responsável pela fermentação alcoólica (VENTURINI, 2001). 2.4.1 Água Aproximadamente 90% da cerveja é composta por água, para a produção de 1 litro de cerveja são utilizados em média 12 litros de água, além disso ela faz parte de todas as etapas de produção, do resfriamento, como também da limpeza e sanitização de equipamentos e áreas produção (SALIMBENI; MENEGUETTI; ROLIM, 2016). Venturini (2001), relata que a composição da água está diretamente ligada a qualidade e definição do estilo da cerveja 20 Assim, a água com elevado teor de sulfato de cálcio (dureza permanente) está associada com cervejas amargas do tipo Burton-on-Trent. Menor teor de gesso (sulfato de cálcio) e maior de carbonato de cálcio (dureza temporária) resulta em água apropriada para a fabricação de cervejas mais escuras e adocicadas como as do tipo Dublin, Munchen e London. Água rica em íons de cloreto, sulfato e bicarbonato caracteriza a cerveja Dortmund. A cerveja Pilsen necessita de água mole para a sua produção, ou seja, pobre em cálcio e magnésio, na forma de cloretos, sulfatos e bicarbonatos. A tabela 1 mostra a composição química da água nos maiores centros cervejeiros do mundo (SALIMBENI; MENEGUETTI; ROLIM, 2016). Tabela 1 - Composição química da água nos principais centros cervejeiros. Fonte: SALIMBENI; MENEGUETTI; ROLIM, 2016. A água utilizada deve apresentar um pH ideal para o mosto na produção da cerveja, garantindo a extração do amargor e aromas do lúpulo, como também para a coagulação do material mucilaginoso na fervura, garantindo a obtenção do aroma, cor e sabor esperado. Além de potável a água deve ser isenta de odores, sabores indesejáveis, incolor e deve apresentar um pH alcalino entre 4 e 9. O teor de cloreto deve ser em torno de 50 ppm (VENTURINI,2001). 2.4.2 Malte 21 O grão de cevada representado na figura 3 é uma gramínea da espécie Hordeum vulgare L. Existe uma diferença morfológica, quanto ao alinhamento das fileiras dentro da espiga do grão. A cevada com seis fileiras apresenta um menor teor de amido, consequentemente maior teor de proteína, ao ser comparada com a de duas fileiras. Dessa maneira possui uma menor produção de malte que acarreta na diminuição do rendimento da bebida no processo de mosturação. Por serem menores, mais uniformes e possuírem mais cascas, esses grãos de seis fileiras facilitam a filtração do mosto e aceitam uma maior quantidade de adjuntos nas receitas das cervejas (VENTURINI,2001). Figura 3 - Grão de cevada. Fonte: Blog de cerveja O Caneco (SPIESS,2020) O grão de cevada é composto por uma casca externa constituída de proteínas, resinas e taninos, a casca é o elemento filtrante na etapa de filtração sendo de grande importância no processo de produção. Na parte interna está presente o endosperma amiláceo responsável por acumular amido na forma de grânulo, também está presente o polímero betaglucanos, que atribui a viscosidade do mosto da cerveja (VENTURINI, 2001). No processo de fabricação da cerveja, o malte é obtido da cevada, imediatamente após a colheita é armazenado em um silo em condições ideais de temperatura e umidade para posteriormente serem processados na indústria. Durante a conversão dos grãos de cevada em malte, eles devem ser submetidos a temperatura e ventilação adequada para que ocorra a germinação (FERREIRA e BENKA 2014). O processo de malteação do grão de cevada consiste numa transformação enzimática onde o amido presente no endosperma é convertido em açucares fermentáveis, essencial para a produçãoda cerveja (TOZETTO,2011). 22 Apesar de qualquer cereal poder passar pelo processo de malteação, apenas a cevada recebe o nome de malte, os demais cereais como trigo, milho e sorgo, em sua nomenclatura são adicionados “malte de”, por exemplo: malte de trigo e malte de milho (TOZETTO,2011). O processo de maltagem, ou seja, a transformação da cevada em malte consiste em algumas etapas como maceração, germinação e secagem. Esses processos devem ser realizados com todas as medidas de controle necessárias, pois interferem diretamente nas características sensoriais do produto final, a cerveja (FERREIRA, BENKA 2014). A maceração inicia se com a limpeza e seleção dos grãos, posteriormente são levados para silos onde ocorre a umidificação, a temperatura da água utilizada deve estar entre 5 e 18°C e ser substituída a cada 6-8 horas, essa etapa tem duração de aproximadamente dois dias, quando o grão consegue atingir uma umidade entre 42 e 48%. Durante a troca da água decorre a injeção de oxigênio por meio de injeção de ar (VENTURINI, 2001). A maceração se faz necessária para a ocorrência da germinação do grão (FERREIRA, BENKA 2014). O processo de germinação começa na área germinativa (embrião). Existe uma estrutura entre o embrião e o endosperma que permite que a hidrolase (amilase, protease, glucanase, etc.) passe do embrião para o endosperma, enquanto os açúcares, aminoácidos e outras moléculas simples passam na direção oposta (TRISTÃO,2016). Durante a transformação da cevada em uma nova planta (a germinação) ocorre a produção das enzimas α-amilase, β-glucanase e proteases, que são essenciais para a cerveja. A α-amilase é responsável por degradar a grande cadeia do polímero, nesse caso o amido durante a mosturação. A formação das enzimas depende do tipo de cevada, teor de umidade, tamanho do grão, temperatura e outras características (FERREIRA, BENKA 2014). Por fim, ocorre a interrupção da germinação por meio da secagem, onde o ar quente e seco circula entre os grãos até que os mesmos fiquem secos. Esse processo ocorre em quatro etapas, a primeira reduz a umidade do malte a 23% sob uma temperatura entre 50 e 60°C; depois na segunda etapa é reduzida até 12%, nesse caso a temperatura é elevada e o fluxo de ar reduzido; na terceira etapa a umidade chega a 6%, com a diminuição da umidade relativa do ar; e na quarta etapa a temperatura pode chegar a 110°C, dependendo do tipo de malte que deseja se obter (PORTO,2011). De acordo com Porto (2011) o tipo de malte e suas características de aroma, sabor e a quantidade de polifenóis extraídos vão depender da fase que o malte verde foi submetido à secagem, como também a temperatura e tempo aplicados no processo. 23 O malte a ser utilizado precisa atender aos parâmetros técnicos (seu poder fermentativo) e comerciais. A tabela 2 mostra a composição química do malte brasileiro (VENTURINI, 2001). Tabela 2 - Especificação do malte brasileiro. Umidade, % 5,52 Cinzas, % Fibra bruta, % Proteína bruta, % Lipídio, % Extrato, % Poder diastático, Wk 1,97 3,95 10,22 1,65 79,52 244,19 Fonte: Adaptado de VENTURINI FILHO, 2001. A composição do malte determina a cor e o sabor da bebida, além de afetar diretamente a espuma e o corpo da cerveja. Além disso, durante o processo de fermentação, a levedura converte os açúcares fermentáveis do malte em álcool e dióxido de carbono (SPIESS, 2020). Na cerveja desenvolvida será utilizado o malte do tipo pilsen seis fileiras, que determina a cerveja uma cor clara, um sabor intenso e adocicado, apresentando também um poder enzimático capaz de assumir a função de malte base (WE CONSULTORIA). 2.4.3 Lúpulo Pertencente à família Cannabinacea o lúpulo (Humulus lupulus) é uma planta trepadeira, dioica. É utilizada principalmente na produção de cerveja, mas também é empregada na fabricação de cosméticos e medicamentos (SANTOS,2019). Segundo Rodrigues, Moraes e Castro (2015) os Estados Unidos e Alemanha são os maiores produtores de lúpulo, seguidos da Etiópia, China e República Tcheca. No Brasil a produção é crescente acompanhando o crescimento do mercado cervejeiro e concentra-se principalmente na região sul. O lúpulo é responsável pelo aroma e amargor das cervejas. De acordo com Venturini (2001) “as flores femininas ou os frutos delas decorrentes são ricas em glândulas amarelas, contendo lupulina (resinas, óleos essenciais, etc.)”. Além disso, o lúpulo apresenta também ação anti séptica e favorece a estabilidade do sabor e espuma da cerveja 24 Os óleos essenciais do lúpulo são compostos por diversos componentes como: hidrocarbonetos, ésteres, aldeídos, cetonas, ácidos e álcoois, sendo responsável pelo sabor e aroma da bebida. As resinas são constituídas por alfa e beta-ácidos, as principais fontes de amargor da cerveja (VENTURINI, 2001). A comercialização do lúpulo ocorre in natura (folhas e cones secos), em extrato ou pellets. Na forma natural são comercializadas, as folhas e cones de flores embalados a vácuo (Figura 4), para remover todo o oxigênio, evitando processos químicos causados pela respiração. Depois, deve ser refrigerado o mais rápido possível e consumido durante o processo de fermentação (SANTOS,2019). Na indústria o lúpulo é comumente utilizado na forma de pellets (Figura 5). Figura 4 - Lúpulo em flor a vácuo Fonte: Mercado livre, 2021. 25 Figura 5- Lúpulo em Pellets Fonte: Maltvel O lúpulo utilizado será o Hallertau Tradition em pellet T-90, de origem Alemã, atribui um baixo amargor e um aroma com intensidade média a alta que remete o floral, herbal e gramíneo, além disso designa pouco aroma de fruta (SIX BREW SHOP). 2.4.4 Adjunto Segundo o Art. 06 da Instrução Normativa n° 64 (2019) “Adjuntos cervejeiros são matérias-primas que substituam, em até 45% em peso em relação ao extrato primitivo, o malte ou o extrato de malte na elaboração do mosto cervejeiro”. Dessa maneira, são fontes de carboidratos que substituem parcialmente o malte na produção da cerveja. Os cereais mais comumente utilizados são: milho, trigo, cevada e sorgo; outro objetivo com a utilização desses adjuntos é a obtenção de uma cerveja mais leve, que possui uma menor saciedade, mais clara e com maior brilho. Porém o principal motivo do emprego dos adjuntos são as questões econômicas, possibilitando um menor custo do processo produtivo (SILVA, 2016). O limite máximo de adjuntos nas receitas de cerveja depende da capacidade das enzimas do malte de hidrolisar todos os amidos e da capacidade do mesmo insumo de fornecer nutrientes (principalmente nitrogênio) (VENTURINI,2001). O quadro 1 mostra as características químicas de adjuntos amiláceos. 26 Quadro 1 – Características de adjuntos amiláceos Fonte: TRISTÃO,2016. 2.4.4.1 Resíduo de pão francês O adjunto utilizado na elaboração da bebida, foi o resíduo de pão francês envelhecido. Segundo os dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) o consumo per capita do pão francês em 2020 foi de 56g/dia (ADNORMAS, 2020). De acordo com a RDC Nº 263 (2005) os pães são definidos como: “produtos obtidos da farinha de trigo e ou outras farinhas, adicionados de líquido, resultantes do processo de fermentação ou não e cocção, podendo conter outros ingredientes”. A primeira etapa de produção consiste basicamente em misturar a farinha de trigo com água e sal, aplicando uma força mecânica para obtenção de uma massa elástica. Os principais ingredientes do pão francês são: farinha de trigo, água, sal, fermento biológico e melhorador de farinha (SILVA,2016). A composição nutricional de um pão francês de aproximadamente 50 g, descrita na tabela 3, informa a contribuição de cada ingrediente para o produto (BRASIL, 2012). 27 Tabela 3 - Composiçãonutricional do pão francês. COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL INGREDIENTES TOTAL Farinha de trigo (38g) Água (23g) Sal (0,8g) Fermento biológico (0,8g) Valor energético (kcal) Carboidratos (g) Proteínas (g) Gorduras totais (g), das quais Gorduras saturadas (g) Gorduras trans (g) Fibra alimentar (g) 137 28,5 3,4 0,5 NI* 0 0,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,7 0,7 0,1 0 0 0 0 137,7 29,2 3,5 0,5 0 0 0,9 Fonte: Tabela Brasileira de Composição de alimentos – TACO, 2006 apud BRASIL, 2012 Notas: NI* = valor não identificado. No cálculo da composição nutricional o melhorador de farinha não foi incluído em virtude da diversidade de aditivos para esta finalidade de uso. Sendo o pão uma excelente fonte de amido, o qual durante o processo de mosturação é degradado em cadeias menores de carboidratos, resultando na maltose que posteriormente será degradada pela levedura. Com a redução da molécula de amido pela atuação da enzima alfa amilase ocorre a formação do corpo da cerveja e redução da viscosidade do mosto (GOMES, 2014). O pão envelhecido obtido de uma padaria da cidade de Ceará Mirim/RN foi triturado no moinho e misturado ao malte triturado no processo de mosturação. A utilização do pão tem por objetivo diminuir o custo da produção da cerveja, visto que substitui com eficiência o malte e por ser uma ótima fonte de carboidrato. Um dos principais objetivos deste trabalho é demonstrar a utilização de resíduos de alimentos como matéria prima, enfatizando a viabilidade econômica e sustentável do aproveitamento dos desperdícios alimentares. 2.4.4.2 Seriguela (Spondias Purpúrea L) 28 A serigueleira (Spondias purpúrea L.), planta pertencente à família Anarcardiaceae gera um fruto nomeado de seriguela, popularmente conhecida como “siriguela”. O fruto possui uma forma ovóide, com cor que varia do amarelo ao vermelho intenso, casca lisa e fina, com uma fina camada de polpa amarela e um caroço de cor bege e grande (figura 6). Essa fruta cultivada em clima tropical, é bastante consumida na região do nordeste brasileiro devido ao seu sabor e aroma agradável. O seu consumo se dá in natura ou em diversas formas de variados produtos, como suco, polpa, geleias, cervejas entre outros (NASCIMENTO et al.,2006). A tabela 4 mostra a composição nutricional da fruta. Figura 6 - A fruta seriguela Fonte: TUA SAÚDE,2021. Tabela 4 - Composição de nutrientes contidos na seriguela. COMPONENTES QUANTIDADE Valor calórico (Kcal) Proteínas (g) Carboidratos (g) Cálcio (mg) Ferro (mg) Vitamina C (mg) 86 0,71 22,14 29 0,51 47,1 Fonte: SILVA,2018. O consumo frequente de frutas tem uma grande importância na saúde humana, pois os nutrientes e antioxidantes constituintes protegem contra as reações de oxidação celular, auxiliando de maneira preventiva e no tratamento de doenças crônicas causadas pelo estresse oxidativo impulsionado por radicais livres. O estresse oxidativo é um desequilíbrio entre o alto nível oxigênio ativo e o baixo mecanismo antioxidante ativo, sendo esse estresse controlado por suplementos dietéticos antioxidantes presentes nas frutas. Os compostos fenólicos atuam 29 eliminando alguns radicais livres, que possuem ação anti inflamatória, anti-alérgicas, vasodilatadores e anti cancerígenas. A seriguela apresenta altos níveis de compostos fenólicos e atividade antioxidante, além de grandes quantidades de compostos voláteis. Os aromas são constituídos pela combinação de várias moléculas voláteis e um dos principais atributos da análise sensorial e aceitação pelo consumidor (SILVA,2018). Dessa maneira, a escolha da seriguela para composição da cerveja se deu por acreditar que ela irá desempenhar um aroma e sabor agradável e adicionando compostos fenólicos e antioxidantes, agregando valor ao produto final. 2.4.5 Levedura As leveduras são classificadas como fungos, unicelulares e reproduzem-se na maioria das vezes por brotamento. As utilizadas nas cervejarias pertencem à espécie Saccharomyces cerevisiae e são classificadas de acordo com sua atuação no processo de fermentação. Dessa maneira, durante a fermentação se a levedura permanecer no topo do mosto é considerada de “alta fermentação”, porém se ao final do processo ela decantar para o fundo do recipiente é denominada de “baixa fermentação” (VENTURINI, 2001). Basicamente são as verdadeiras cervejeiras, pois são responsáveis por adicionar álcool à bebida. As leveduras se alimentam de glicose, nesse caso provenientes do malte e do pão de duas maneiras: na presença ou ausência de oxigênio. A presença de oxigênio é importante apenas no início da fermentação, pois a levedura tem melhor desempenho reprodutivo na presença desse gás, pois a energia produzida pela digestão da glicose com oxigênio é maior do que sem oxigênio, e também tem uma maior quantidade de calorias. Quando a levedura consome glicose na ausência de oxigênio, chamamos isso de processo de fermentação, e somente nessas condições a levedura produzirá dióxido de carbono e álcool (ROSENTHAL, 2018). Será utilizado a levedura Fermentis SafAle WB-06, especial para fermentação em cervejas de trigo e fornece indícios de sabor esterificado e fenólico (WE CONSULTORIA). 2.5 Classificação da cerveja A cerveja no Brasil é regulamentada pela Lei Federal n° 8.918/94, descrita nas alterações implementadas pelo Decreto n° 6.871/09, que contém regras e informações sobre 30 padronização, classificação, registro, inspeção e fiscalização da produção e comercialização de bebidas. Em concordância com o Artigo 38 do Decreto n° 6.871/09 de 04 de junho de 2009, a cerveja pode ser classificada pelos seguintes parâmetros: a) Extrato primitivo: quanto ao teor de extrato primitivo em peso, a cerveja pode ser classificada como leve, comum, extra e forte. Como mostra a tabela 4. Tabela 4 – Classificação da cerveja quanto ao teor de extrato primitivo CERVEJA EXTRATO PRIMITIVO (PESO) Leve Comum Extra Forte Maior ou igual a 5% e menor que 10,5%Maior ou igual a 10,5% e menor que 12%Maior ou igual a 12% e menor que 14% Maior que 14% Fonte: Adaptado de ARAÚJO ,2019. A classificação também inclui cerveja leve ou light, com uma redução de 25% da quantidade de nutrientes ou valor energético, comparado com uma cerveja similar do mesmo fabricante, ou a média de três cervejas similares regionais. A bebida deve apresentar um valor energético inferior a 35 Kcal por 100 ml. b) Cor: Segue as denominações da EBC (European Brewery Convenction) e classifica a cerveja como clara, aquela que possui de 1 a 20 unidades EBC; e escura a que apresenta acima de 20 EBC. Também são classificadas as cervejas coloridas, que possuem corantes naturais e apresentam uma coloração diferente da escala padrão da EBC (figura 7). 31 Figura 7 - Escala do padrão de coloração da cerveja de acordo com a EBC. Fonte: Revista algomais, 2017. c) Teor alcoólico: A cerveja é classificada sem álcool ao apresentar a concentração de álcool inferior ou igual a 0,5% em volume, sendo desnecessário a declaração do conteúdo no rótulo. A cerveja com álcool possui um conteúdo de álcool superior a 0,5%, sendo obrigatório a declaração do teor alcoólico em rótulo. d) Proporção de malte de cevada: Calculado a partir do peso do malte de cevada no extrato original (mosto), quando o percentual de malte é de 100%, ele é classificado como cerveja de malte puro, e o restante é classificado apenas como cerveja, e seu teor não deve ser inferior a 55%. Ao utilizar outras fontes de açúcar na fórmula, é necessário citar a principal fonte vegetal utilizada, e a proporção deve ficar entre 20% e 55% do peso do extrato. e) Fermentação: Pode ser de alta ou baixa fermentação. 2.6 Tiposde cerveja O Artigo 39 do Decreto n° 6.871/09 de 04 de junho de 2009, estabelece que a cerveja pode ser denominada pelo tipo ou estilo em Pilsen, Export, Lager, Dortum, Munchen, Bock, 32 Malzebier, Ale, Stout, Poter, Weissbier, Alt, fruitbeer e vários outros tipos criados, tendo como base as características do produto original. 2.7 Cerveja fruitbeer O estilo fruitbeer refere-se a qualquer cerveja que leve em sua composição uma fruta. Sua formulação consiste em um estilo básico e adição de qualquer tipo de fruta, o que aumentará o sabor da bebida sem trazer doçura. Os açúcares presentes nas frutas são geralmente totalmente fermentados (ARAÚJO,2019). Os atributos que podem identificar a cerveja de frutas e implicar em sua qualidade incluem o equilíbrio sensorial entre os atributos característicos da cerveja e outras características obtidas com a adição de frutas. O sabor deve consistir no equilíbrio entre o sabor e amargor do lúpulo, o sabor promovido pelo malte (ou uma combinação de malte) e o sabor promovido pela fruta, podendo ser forte ou sutil. A adição da fruta influencia levemente no aspecto visual da cerveja, determinado ao corpo e colarinho da bebida, uma coloração característica da fruta. Podendo também causar uma turbidez indesejável (Beer Judge Certification Program, 2015). O estilo da fruitbeer vai depender do tipo e das características da fruta utilizada, dessa maneira não existe um padrão para esse estilo. Neste trabalho o estilo base utilizado foi o Weissbier, ou cerveja de trigo, caracterizada por sua leveza, refrescância, amargor leve e coloração turva. 33 3 PROCESSO DE PRODUÇÃO 3.1 Fluxograma de processo Os estudos de Aquarone, Borzani, Schmidell & Lima (2008), relatam que a produção da cerveja consiste basicamente em três etapas: ● Produção do mosto: onde ocorre a moagem do malte, a mosturação, clarificação e fervura do mosto; ● Processo fermentativo: dividida em fermentação e maturação; ● Acabamento ou pós-processamento: envolve as etapas de envase, carbonatação e pasteurização. A figura 8 apresenta o processamento da cerveja artesanal com resíduo de pão e adição de polpa de seriguela. 34 Figura 8 - Fluxograma da fabricação da cerveja artesanal com resíduo de pão e adição de polpa de seriguela Fonte: Elaborado pela autora, 2021. 3.2 Descrição do processo proposto 3.2.1 Recepção da matéria prima TRUB QUENTE 35 Na recepção da matéria prima inicia-se todo o controle de qualidade e a verificação do atendimento dos insumos aos critérios de segurança dos alimentos determinados pelas legislações. A inspeção dos produtos ocorre por meio de análises qualitativas e quantitativas dos insumos. A análise qualitativa se dá por meio inspeção visual da embalagem verificando as datas de fabricação e validade, como também das características organolépticas e o certificado de qualidade emitido pelo fornecedor. A análise quantitativa verificando a quantidade dos insumos, de acordo com o solicitado por ordem de compra (NASCIMENTO,2020). Nessa etapa ocorre a recepção e a inspeção do malte, do resíduo de pão, do lúpulo, da levedura e das garrafas de vidro. 3.2.2 Polpa de seriguela A figura 9 representa o processamento da polpa da seriguela. Consiste no recebimento, armazenado sob refrigeração quando necessário; Pré lavagem com água para retirar os resíduos sólidos; Sanitização com a utilização do hipoclorito de sódio visando diminuir ao máximo a carga microbiana e pôr fim a extração da polpa. Figura 9 - Fluxograma da extração da polpa de seriguela Fonte: Elaborado pela autora, 2021. 3.2.3 Tratamento da água 36 A água, usada nas etapas de mosturação e clarificação é o ingrediente de maior quantidade, consequentemente tem uma enorme importância no produto final. Ela deve ser cristalina e transparente, oriunda de fontes naturais quando possível. Além disso, também deve ser insípida e sem odor, apresentar valor de pH ideal entre 6,5 e 8 e atingir esse valor durante a mosturação (MATOS,2011). A água utilizada na indústria é proveniente do Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE), onde o fornecedor realiza o tratamento químico adequado, porém para a utilização no processo de produção da cerveja é necessário passar por um processo de descoloração química, ou seja, a retirada do cloro. O mesmo causa um efeito indesejável na ação das leveduras, durante o processo de fermentação (SANTOS, 2018). A figura 10 representa o filtro de descoloração da água. Figura 10 - Filtro declorador de água para a indústria de bebidas e alimentos. Fonte: FUSATI,2021. 37 3.2.4 Moagem A moagem consiste na quebra do grão de malte ocasionada por uma ação mecânica, essa quebra expõem o endosperma facilitando a ação das enzimas sobre o amido presente nele. A moagem deve ser “grosseira”, para que a casca fique a mais intacta possível, em razão de facilitar o processo de clarificação do mosto (HOMINI LÚPULO,2021). Dessa maneira quanto menor a partícula do malte, maior será a superfície que pode ser atacada pelas enzimas, maior será a decomposição dos componentes do malte, mais rápida será a velocidade de hidratação na mosturação, mais rápido as substâncias solúveis pré formadas se dissolvem e melhor será o extrato na filtração (COSTA,2014). O moinho de malte industrial tem a capacidade de produção 1.500 a 1.800 kg por hora, 5,5 kW, composto por dois rolos que giram em direções opostas e garantem o acesso ao endosperma sem danificar a estrutura externa. Esse modelo (figura 11) é ideal para microcervejarias com capacidade de produção de até 2000 litros por batelada (SISTEMA DE CERVEJARIA TCHECA, 2019). Figura 11 - Moinho elétrico de malte Fonte: Sistema de cervejaria Tcheca, 2019. 38 A moagem do resíduo de pão também é realizada no moinho elétrico de malte (Figura 11), em pedaços menores como mostra a figura 12, com o objetivo de facilitar a clarificação do mosto. Figura 12 - Moagem do resíduo de pão. Fonte: Elaborado pela autora,2021. 3.2.5 Mosturação Também conhecido como brasagem consiste na transformação das matérias primas (água, malte e adjunto) em mosto (uma solução composta de carboidratos, açúcares simples, aminoácidos, proteínas e sais minerais). Esse processo visa converter o amido do malte e do pão em açúcares menores. As proteínas e os peptídeos das matérias primas também são decompostos em partes menores, o que resulta na qualidade da espuma da cerveja (CENTRAL BREW). A mosturação constitui-se na mistura da água com o malte e o pão previamente moídos, empregando o controle do tempo e temperatura de acordo com o tipo de cerveja a ser obtida. Criando assim um ambiente favorável para que ocorra a ativação das enzimas e consequentemente a degradação do amido por ação enzimática (COSTA,2014). 39 Essa etapa configura-se como uma das mais importantes, em virtude da determinação das características da cerveja que se deseja obter ao final, bem como a cor, o corpo e o teor alcoólico da bebida, tudo isso é designado pela quantidade e tipo de malte utilizado (SANTOS,2018). Diversos fatores influenciam o processo de brassagem da cerveja entre eles os mais relevantes são a temperatura, o pH, a concentração do meio, a qualidade do malte e os constituintes da moagem, visto que a atividade enzimática é totalmente dependente desses fatores (BOULTON, 2013). Na mistura de malte e água, deve-se usar a diluição correta, pois isso afetará a eficiência do processo. Se a concentração for inferior ao valor indicado, a enzima será dispersa na água, e a capacidade do amido de se converter em açúcar pode ser prejudicada. Já para uma concentração muito alta, a ação da enzima será dificultada,afetando assim a eficiência. Além disso, a relação água / malte é usada para calcular a densidade do mosto, que afeta o tipo de cerveja produzida. O pH inicial da solução também deve ser ajustado ao pH desejado, no qual ocorrerá a atividade da enzima a ser ativada (TSCHOEKE,2018). A Tabela 6 mostra os valores de pH ideal para cada tipo de enzima presente no processo. Tabela 6 - Valores ideais de pH para atuação das enzimas no processo de brassagem da cerveja. ENZIMA pH IDEAL SUBSTRATO Hemicelulares Exopeptidases Endopeptidades Dextrinase Beta-amilase Alfa-amilase 4,5 a 4,7 5,2 a 8,2 5 5,1 5,4 a 5,6 5,6 a 5,8 Hemicelulose Proteínas Proteínas Amido Amido Amido Fonte: Adaptado de: TSCHOEKE (2018). A granulometria do malte e do pão moídos são de grande importância, pois interferem na ação da enzima sobre o amido. O tempo e as diversas faixas de temperatura devem ser rigorosamente controlados durante a atividade enzimática, pois afeta diretamente no tipo da cerveja a ser produzida (SANTOS,2018). 40 Por utilizar como adjunto o pão, uma fonte de amido que gelatiniza em baixa temperatura, a brassagem com múltiplas rampas ou paradas de temperatura foi o método utilizado na elaboração dessa cerveja artesanal (VENTURINI,2001). De acordo com Mizrahi (2020) as ações enzimáticas mais importantes são executadas pelas enzimas amilases, que transformam o amido em açúcares fermentáveis como maltose e não fermentáveis, a dextrina. Essa conversão é diretamente proporcional à quantidade de álcool presente na cerveja, ou seja, quanto maior a conversão de açúcares fermentáveis maior a sua disponibilidade para serem convertidos em álcool, portanto mais leve é o corpo da cerveja. Já as proteases convertem proteínas em peptídeos e aminoácidos, e atuam na estabilidade da espuma da bebida, o quanto menos ocorrer essa conversão maior será a retenção da espuma. As partículas de amido são envolvidas por uma camada de proteína, consequentemente se as proteases não realizarem a sua ação adequadamente com o objetivo de obter uma espuma mais densa, menor será a eficiência das amilases na quebra do amido (MORADO,2017). Segundo Homini Lúpulo (2011) o processo no geral consiste no cozimento do malte e adjunto (o pão) na água sendo subdivido em algumas faixas de temperatura. Na faixa de temperatura entre 55 °C e 72°C ocorre a sacarificação, onde o objetivo é a degradação dos açúcares maiores que irá interferir na capacidade de fermentação do mosto, no teor alcoólico e corpo da cerveja. A formação de açúcares menores indica que são transformados mais facilmente em álcool e CO2 pela levedura. Portanto quanto mais açúcares não fermentáveis, não metabolizados pelo fermento forem gerados, mais o produto final terá mais corpo, menos álcool e mais doçura. Nessa etapa ocorre a atuação de duas enzimas: ● Beta-amilase (55-65°C) ocorre a produção de açúcares fermentáveis, inferindo ao produto final menos corpo e mais álcool; ● Alfa-amilase (68-72°C) ocorre a produção de açúcares maiores, a maioria não fermentáveis. Como o açúcar não é mais fermentado, o resultado é uma cerveja mais doce, mais saturada e com baixo teor de álcool. A inativação das enzimas (75-79°C) consiste na fase final da mosturação, com o objetivo de parar a atividade das enzimas, ou seja, degradação total do amido pela ação da alfa- amilase e beta-amilase formando maltose, glicose e moléculas menores de dextrina. Nessa etapa a temperatura do mosto não pode ultrapassar 80°C, para evitar sabores indesejáveis provenientes da extração de polifenóis (TSCHOEKE, 2018). Durante o processo de aquecimento, para saber se todo o amido foi convertido em açúcar, é necessário um teste de iodo. Este teste mostra que quando o iodo deixa de aparecer 41 azul-púrpura, a hidrólise termina. Esta é a característica da reação entre o amido e iodo (à temperatura ambiente) (VENTURINI, 2001), como mostra a figura 13. Figura 13 - Teste do iodo na cerveja. (A) Mosturação incompleta, forte presença de amido. (B) Mosturação incompleta, ainda existem vestígios de amido. (C) Mosturação completa, não existem indícios de amido. Fonte: THESSELING et al.,, 2019. A brassagem ocorre na tina de mosturação (Figura 14), são cilindros com um agitador e uma camisa de aquecimento, constituído de material inox. A figura 15 mostra o conjunto de recipientes (sala de brassagem) utilizados na produção da cerveja nas etapas de mosturação, filtração e fervura do mosto. Figura 14 - Esquema de uma tina de mosturação industrial Fonte: Mizrahi,2020. 42 Figura 15 - Sala de brassagem. Fonte: Panelox, 2020. 3.2.6 Clarificação Após a mosturação, a próxima etapa é a clarificação, também chamada de filtração, que consiste na separação dos resíduos sólidos chamado bagaço do malte, da parte líquida o mosto, sendo esse o resultado da extração dos compostos solúveis presentes no malte e no adjunto. Ocorre a formação de uma camada filtrante no fundo falso da tina de filtração, proveniente da casca do malte (SANTOS,2018). Esse mosto filtrado é recirculado e adicionado ao tanque por cima de forma dispersa, para não desarranjar a camada filtrante do fundo, para não expor a cama de grão realiza-se a adição de água (MIZRAHI,2020), a figura 16 representa o esquema do tanque de filtração. A diluição do mosto ocorre por meio da adição de água a mesma temperatura, em torno de 75°C, até obter um rendimento adequado (COIMBRA,2010). Além disso, a adição de água permite obter a extração máxima dos açúcares (extrato), responsáveis pelo corpo da cerveja e a clarificação do mosto, evitando a passagem de cascas do malte para o processo de fervura e a liberação de taninos, substância capaz de provocar adstringência no sabor da bebida final (TSCHOEKE,2018). 43 Figura 16 - Esquema do tanque de filtração. Fonte: MIZRAHI, 2020. O bagaço resultante da clarificação é rico em proteínas, sais minerais, celulose e alguns açúcares, mesmo após a lavagem. Uma excelente fonte para alimentação animal (MATOS,2011). 3.2.7 Ebulição do mosto A fervura do mosto com a adição do lúpulo tem como objetivo a determinação da estabilidade biológica e coloidal, além do desenvolvimento do aroma, sabor e cor. Ocorre a estabilização dos componentes pela inativação da amilase e da protease. Esse processo leva aproximadamente 60 a 90 minutos. Além da caramelização de alguns açúcares, outros efeitos da ebulição do mosto incluem aromatização, concentração e esterilização (PICCINI, MORESCO e MUNHOS,2002). Os cones lúpulo pode ser adicionados no meio ou fim da ebulição, de maneira total ou fracionada, com o intuito de evitar a perda dos óleos essenciais que são voláteis a altas temperaturas (PICCINI, MORESCO e MUNHOS,2002). Segundo Matos (2011) os principais objetivos da ebulição do mosto são: 44 ● Estabilização biológica - mesmo após a maturação e clarificação existe a presença de microrganismos, devido ao mosto apresentar condições ideais, a fervura esteriliza o mosto, juntamente com o pH ácido (abaixo de 5,5) torna o ambiente não favorável para esses contaminantes; ● Estabilização bioquímica - inativação da enzima alfa-amilase; ● Estabilização físico química - as proteínas de cadeia longa são desnaturadas, com isso floculam, precipitam e decantam levando com elas polifenóis e taninos que serão eliminados em outra etapa; ● Extração e transformação dos componentes do lúpulo - com o aquecimento ocorre a extração do aroma e amargor provenientes do lúpulo; ● Concentração do mosto - ocorre a evaporação da água, obtendo assim o mosto na concentração desejada. A ebulição geralmente ocorre em caldeiras de aço inoxidável (Figura 17) com trocadores de calor, proporcionando um aquecimento indireto. O mosto clarificado segue parao resfriamento (VENTURINI,2001). Figura 17 - Caldeira de ebulição (Sala de brassagem). Fonte: GEA,2021. Existem vários métodos, cada qual com suas vantagens e desvantagens, para a escolha da etapa de produção que deve se adicionar a fruta, neste trabalho optou por adicionar o extrato de seriguela ao mosto, após a fervura. As vantagens da adição da fruta nesse momento é a eliminação de bactérias contaminantes presente na fruta, ajuda a resfriar o mosto e a melhor conversão dos açúcares da 45 fruta em fermento. Entretanto, esse método escolhido tende a eliminar parte do sabor e aroma das frutas por volatilização, tornando o paladar da fruta menos perceptível (HOMINILUPULO, 2018). 3.2.8 Resfriamento e aeração Após a ebulição a próxima etapa é o resfriamento, que tem por objetivo reduzir a temperatura do mosto de 100°C para a temperatura ideal de inoculação do fermento. A faixa de temperatura que o mosto deve atingir para fermentação das leveduras vai depender do tipo de cerveja pretendida, podendo ser uma cerveja de baixa fermentação com a temperatura variando entre 8 e 15°C ou entre 15°C e 23°C para alta fermentação (SCHAEFFER, BRAZ, ROSALINO e PIZETTA, 2002). Para o resfriamento é utilizado um trocador de calor do tipo placa, que proporciona a rapidez dessa etapa, sendo necessário para promover a descontinuação da produção de DMS (Dimetil Sulfeto), substância que provoca a formação de características sensoriais indesejáveis. O resfriamento rápido proporciona a esterilização do mosto evitando o aparecimento de microrganismos que atuam na faixa de temperatura entre 35°C e 65°C e previne a ocorrência do cold break, fenômeno que causa turbidez na cerveja (ARAUJO,2019). A figura 18 mostra o esquema da troca de calor utilizada nessa etapa, a seta azul simboliza água, o líquido de resfriamento, e a seta em vermelho o mosto quente. Figura 18 - Trocador de calor do tipo placa. Fonte: Slideshare, 2012. 46 Durante o processo de resfriamento ocorre a retirada do trup quente do mosto, que corresponde às partículas de proteína coaguladas e resíduos de bagaço, que podem interferir na qualidade da fermentação e favorecendo a formação de ésteres e álcoois de grande cadeia molecular e outras substâncias indesejáveis (DELCOR,2019). O trocador de calor em placas é eficiente na transferência de calor, porém não realiza a aeração do mosto, ou seja, a inoculação de oxigênio que é indispensável para o processo oxidativo realizado pela levedura, como a respiração. O oxigênio inclusive é utilizado pela levedura para gerar ácidos graxos insaturados e ésteres que formam a membrana celular. Na antiguidade a aeração era feita em tanques abertos ao mesmo instante do resfriamento, porém tratava-se de um procedimento sem garantia de assepsia do mosto (MIZRAHI, 2020). A introdução de ar estéril ou oxigênio puro pode ocorrer antes, durante ou depois do trocador de calor, porém existem algumas ressalvas. Se adicionado no mosto quente, o gás para se dissolver precisa oxidar os taninos presentes no mosto, causando o escurecimento do mesmo. Injetando o oxigênio depois do resfriamento, não ocorre essa oxidação, entretanto, a absorção do gás fica mais difícil. A solução utilizada pela indústria cervejeira é a introdução de parte do oxigênio antes do trocador de calor, ou seja antes do resfriamento, e o restante no mosto frio, evitando assim a oxidação dos taninos, consequentemente o escurecimento do mosto (VENTURINI, 2001). 3.2.9 Fermentação Durante a fermentação, as leveduras do gênero Saccharomyces sendo a principal espécie Saccharomyces cerevisae são adicionadas ao mosto anteriormente aerado, multiplicam-se exponencialmente devido ao oxigênio presente no meio. Após o total consumo de oxigênio, o meio torna-se anaeróbico, com isso tem início a conversão dos açúcares fermentescíveis (glicose, maltose, frutose, sacarose e maltotriose) provenientes da mosturação, em etanol e CO2 (ARAÚJO, 2016). Além da geração desses compostos, também são produzidos álcoois superiores (isoamílico, propanol, isobutanol, butanol, etc,) presentes até um determinado momento da fermentação, e se houver uma boa execução da fermentação, um bom controle de temperatura e a adição da quantidade correta de leveduras, esses álcoois serão mantidos em concentrações baixas, dessa forma evitando a sua influência sobre a qualidade, aroma e sabor da cerveja (CONCERVEJA,2017). 47 A adição das leveduras vai depender do teor de extrato, composição, nível de aeração e temperatura do mosto. A concentração ideal das leveduras no mosto é de 107 cel/mL, a quantidade adicionada tem como objetivo resultar numa concentração de 5 a 15 milhões de células por mililitro de mosto (VENTURINI,2001). O fermento utilizado foi o SafAle WB-06 empregado na fermentação de cervejas de trigo, produzindo um sabor esterificado e fenólico, o produto final tende a apresentar uma sedimentação baixa e gravidade alta (WE CONSULTORIA,2021). De acordo com os estudos de Piccini, Moresco e Munhos (2002) a fermentação pode ser dividida em três etapas, sendo essas: ● Adaptação: as leveduras se adaptam ao meio que foram inoculadas, ocorre nas primeiras horas após a adição do fermento. As leveduras estão metabolicamente ativas, porém não há consumo expressivo de carboidrato, apenas de oxigênio e nitrogênio presentes no mosto; ● Multiplicação: Ocorre o crescimento das leveduras com o consumo de carboidratos (glicose, maltose, frutose e maltotriose) e consequentemente a produção de CO2 e etanol. A temperatura, níveis de açúcares e aeração são fatores que influenciam essa fase; ● Estacionária: A quantidade de nutrientes do mosto não é suficiente para permitir que a levedura mantenha o metabolismo dos carboidratos, dessa forma as células atingem um estado estagnado, aumentando a floculação e a taxa de sedimentação da levedura. Segundo Piccini, Moresco e Munho, (2002) a fermentação ocorre em tanque fermentador maturador fechado cilíndrico cônico (Figura 19) num sistema de batelada, empregando a temperatura entre 18 e 22 °C durante 5 a 7 dias, caracterizando uma cerveja de fermentação alta. Esse sistema fechado apresenta alguns benefícios como: ● Controle de temperatura por meio das camisas de refrigeração, garantindo uma maior qualidade ao produto final ● Poucas perdas durante o processo; ● A levedura é facilmente sedimentada pela estrutura cônica do fermentador; ● Fermentação mais rápida, devido à grande agitação do CO2 produzido. 48 Figura 19 - Fermentador maturador cilíndrico cônico. Fonte: Egisa, 2021. O progresso do processo de fermentação é acompanhado pela diminuição dos açúcares fermentáveis, como também a produção de gás carbônico, pois quando essa cessa indica o fim do processo fermentativo (SOUZA,2018). Durante o processo de fermentação, o valor do pH diminui em pelo menos uma unidade devido ao ácido orgânico produzido. Na cerveja, o valor do pH varia entre 4,3 e 4,6. O processo dura cerca de 5 a 7 dias, e a chamada cerveja "verde" será obtida como produto (TSCHOEKE,2018). Também são resultados da fermentação a diminuição do oxigênio dissolvido e a formação de compostos aromáticos responsáveis pelo sabor de cada tipo de cerveja (SILVA,2018). 3.2.10 Maturação Na maturação, também chamada de segunda fermentação transcorre o repouso da bebida resfriada, resultando na clarificação e o “amadurecimento” da cerveja “verde”. As reações ocorridas nessa etapa auxiliam na geração de aromatizantes essenciais, proporcionam um melhor sabor e evita a oxidação da cerveja (SILVA,2018). Segundo Venturi (2001) a maturação tem como objetivo: ● Iniciar o processo de clarificação, com a remoção, por sedimentação, das células de levedura, substâncias amorfas e outros elementos que causam turbidez; 49 ● Reduzir as concentraçõesde diacetil (principal subproduto dessa etapa, composto orgânico volátil que possui sabor de manteiga), acetaldeído, ácido sulfúrico e o teor de éster, melhorando assim o aroma e sabor da bebida; ● Saturação da cerveja com gás carbônico; ● Evitar a ocorrência de oxidações, que causam características sensoriais indesejáveis; ● Melhoria na estabilidade coloidal. De acordo com Araújo (2016), nessa etapa pode ocorrer a inclusão de aditivos que melhoram o sabor, o aroma e a cor; promovem uma melhor estabilidade da espuma, além disso, previne a contaminação. Ocorre também a carbonatação da cerveja, em virtude do gás carbônico produzido pela atividade das leveduras e a compressão de CO2 no tanque de fermentação. Para que ocorra os benefícios esperados na maturação, a cerveja “verde” deve apresentar um nível de extrato fermentável (0,5 a 1,5%) e uma concentração de leveduras em torno de 2 a 5.106 Cel/ml (ARAÚJO,2016). A maturação acontece no mesmo tanque da fermentação (Figura 19), numa temperatura de 0°C com duração de duas semanas (MIZRAHI,2020). 3.2.11 Carbonatação Ao final da maturação a cerveja não possui o teor de oxigênio necessário para atender as características do produto, portanto, na etapa de carbonatação é injetado na cerveja o gás carbônico proveniente da etapa de fermentação. Essa adição ocorre diretamente na linha de produção, com isso, após carbonatada a cerveja segue para as torneiras de envase (DELCOR,2019). 3.2.12 Envase e rotulagem As garrafas podem ser divididas em dois tipos, recicláveis ou não recicláveis. Os produtos recicláveis precisam ser limpos e desinfetados para uso posterior. Recipientes descartáveis como latas só precisam ser limpos, primeiro com ar esterilizado sob pressão e, em seguida, com água esterilizada (PICCINI, MORESCO e MUNHO, 2002). No envase em garrafa de vidro ocorre primeiramente a pressurização e retirada do ar, a partir daí a cerveja é adicionada à garrafa por meio de um tubo longo, enchendo a partir do 50 fundo, após o enchimento a garrafa é fechada com tampa de metal e adicionada o rótulo com todas as informações necessárias e data de fabricação e validade (Figura 17) (MIZRAHI,2020). Figura 20 - Enchedora automática. Fonte: Compomaq, 2021. 3.2.13 Pasteurização Técnica criada em 1980 pelo cientista francês Louis Pasteur, a pasteurização tem a finalidade de minimizar ou eliminar os microrganismos deteriorantes dos alimentos e bebidas, no caso da cerveja proporciona também a estabilidade e aumento da vida útil de prateleira, pois evita o crescimento de bactérias e leveduras que nessa fase de produção podem gerar sabores indesejáveis, como por exemplo a geração de ácido láctico (CONCERVEJA, 2017). Para essa cerveja artesanal é utilizado o pasteurizador tipo túnel (Figura 21), onde a cerveja já engarrafada passa por uma esteira e recebe um banho de água, por aspersão e o líquido no interior da garrafa atinge 60-65°C. Após o aquecimento as garrafas recebem a aspersão de água fria (PICCINI, MORESCO e MUNHO, 2002). https://en.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur 51 Figura 21 - Pasteurizador tipo túnel, com banho por aspersão. Fonte: Bollfilter,2021. Cada microrganismo suporta uma UP (Unidade de Pasteurização) consiste numa relação entre tempo e temperatura que deve ser empregada no processo de pasteurização da cerveja, a UP é determinada pela equação 1. UP= Tempo x 1,393 (t+60) (Equação 1) 3.2.14 Armazenamento e expedição As garrafas são armazenadas no estoque de produto acabado, acondicionadas em caixas de papelão, oriundo de uma cooperativa que produz papelão com utilização de papel reciclado (Figura 22). O armazenamento também ocorre em grades plásticas retornáveis (Figura 23). Figura 22 - Embalagem de papelão para garrafas de vidro. Fonte: Freepik, 2021. 52 Figura 23 - Grades plásticas retornáveis. Fonte: Dreamstime,2021. 3.3 Layout simplificado A cervejaria Musa fica localizada às margens da BR 406 Km 145 em Ceará Mirim/RN. O layout da cervejaria foi elaborado atendendo as normas exigidas na Portaria nº 326, de 30 de julho de 1997 (BRASIL, 1997), que aprova o Regulamento Técnico “Condições Higiênico - Sanitárias e de Boas Práticas de Fabricação para Estabelecimentos Produtor de alimento Industrializados”. O layout, como mostrado na figura 24, contará com uma área de 1500 m2. 53 . Figura 24 - Layout simplificado Fonte: Elaborada pela própria autora, 2021. 54 Os itens enumerados no layout do ambiente fabril correspondem aos seguintes equipamentos e áreas: (1) Area de moagem; (2) Sala de mosturação, equipamento Tri-Bloco; (3) Tanques de fermentação e maturação; (4) Envasadora e rotuladora; (5) Pasteurizador; (6) Sala de higienização das mãos. 55 4 BALANÇO MASSA E ENERGIA Os balanços de massa e energia são fundamentais para que se tenha o conhecimento sobre um determinado processo, analisando a quantidade de matéria e energia fluindo por ele. A lei de Lavoisier (conservação de massa) avalia as correntes mássicas de entrada e saída de cada operação unitária que acontece no processo, assegurando a veracidade da lei que diz: “Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. Essa transformação da matéria necessita de um gasto energético, com isso a 1° lei da termodinâmica é utilizada para analisar o fluxo de entrada e saída de energia em cada etapa do processo, como também em suas mais diversas formas (FELDER; ROUSSEAU, 2011). 4.1 Balanço de massa Para cálculos do balanço de massa foram considerados a receita da cerveja para uma batelada de 1000 L (tabela 5). Tabela 5 - Receita da cerveja para uma batelada de 1000 L. MATÉRIA PRIMA Malte 180 Kg Resíduo de pão 84,6 Kg LÚPULO Hallertau Tradition T90 (Fervura 90 min) 2,3 Kg LEVEDURA SafAle WB-06 0,85 KG MOSTURA Repouso 65 °C 20 minutos Repouso 72 °C 40 minutos Repouso 78 °C 10 minutos FILTRAÇÃO Densidade do mosto primário 1063 g/L FERVURA Densidade antes do início da fervura 1040 g/L Tempo de fervura 90 min Densidade do mosto pós fervura 1046 g/L FERMENTAÇÃO Temperatura Tempo 7 dias 56 Densidade final 1010 g/L MATURAÇÃO Tempo 15 dias Temperatura 2 °C ASPECTOS GERAIS Álcool (v/v) 4,70% Fonte: Adapatado de Delcor (2019). Segundo JÚNIOR & CRUZ (2010), o balanço de massa total consiste na massa total de todos os componentes que entram e saem do sistema. A produção da cerveja ocorre num sistema de batelada, onde a alimentação é introduzida numa única vez no início do processo e os produtos são retirados durante algumas etapas por meio de uma fronteira, seja ela uma corrente, um equipamento ou processo. A figura 25 representa a equação geral do balanço de massa. Figura 25 - Equação geral de balanço de massa Fonte: Elaborada pela própria autora, 2021. Onde: mentra = massa que entra por meio das fronteiras do sistema; msai = massa que sai por meio das fronteiras do sistema; mgerada = massa produzida dentro do sistema; mconsumida = massa consumida dentro do sistema; macumulada = massa acumulada dentro do sistema (dm/dt). Considerando a produção da cerveja um processo em batelada, não havendo reações químicas e apenas uma única entrada de alimentação inicial no instante (t=0) e uma única saída após um tempo decorrido (instante final: tf), dessa maneira, a equação do balanço de massa geral é descrita pela equação 1. 57 Equação 1 – Equação de balanço de massa geral 𝑑𝑚 𝑑𝑡 = 0 Onde: dm/dt representa o acúmulo. Depois de integrar a equação 1, de um instante (ti = 0), onde ocorre a entrada da massa no instante inicial (mentra) até o último instante (tf), onde temos uma massa que sai naquele instante (msai), com isso temos a equação final do balanço de massa (equação2). Equação 2 - Equação final para o balanço global em regime de batelada e sem reação química. 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 A base de cálculo foi estabelecida de acordo com a quantidade de cerveja a ser obtida ao final do processo, de 1000L/batelada, para atender a demanda do mercado e a capacidade produtiva da indústria. Para os cálculos não foi considerado as etapas de maturação, resfriamento e pasteurização, pois não ocorrem variações de massa significativa. Dessa maneira, os cálculos devem ser iniciados na etapa de carbonatação. 4.1.1 Carbonatação Segundo os estudos de Aquarone et al. (2001), antes do envase a cerveja apresenta 2,5 a 2,8 (v/v) de gás carbônico, tendo em vista que a cerveja não atingi a concentração desejada do gás, deve se adicionar em torno de 2,65 % (v/v) no processo. Para uma batelada de 1000 L, deve se adicionar 26,5 kg de gás carbônico. De acordo com a FISPQ 119 elaborada pela White Martins (2001), o gás carbônico apresenta uma densidade de 1,522 g/L. Multiplicando esse valor pela quantidade a ser adicionada, temos 40,33 g ou 0,040 kg de gás carbônico para 1000 L de cerveja. A tabela 5, apresenta a densidade final da cerveja igual a 1010 g/L, calculando o volume final, considerando 1000 L, temos que a massa final da cerveja deve ser de 1010 kg. Utilizando a equação 2, pode se determinar a quantidade de mosto clarificado adicionado a essa etapa. 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 mmosto clarificado + mCO2 = mcerveja mmosto clarificado + 0,040 kg = 1010 kg 58 mmosto clarificado = 1009,96 kg A figura 26 representa o balanço de massa na etapa de carbonatação. Figura 26 - Balanço de massa na etapa de carbonatação. Fonte: Elaborada pela autora,2021. 4.1.2 Fermentação Antes do início da fermentação é adicionado ao mosto o extrato de seriguela, que apresenta uma densidade de 1115 g/L, calculado em laboratório experimental. Foi utilizado 120 L de extrato da fruta, multiplicado pela densidade, temos 133,8 kg de extrato de seriguela para 1010 kg de cerveja. De acordo com a receita apresentada na tabela 5, o teor de álcool (v/v) na cerveja pronta é de 4,7 %, portanto, 1000 L de cerveja tem se 47 L de etanol. De acordo com Delcor (2019), a densidade do álcool etílico é de 789 g/L, esse valor multiplicado pelo volume de etanol, temos o total de 37,08 kg de etanol para 1010 kg de cerveja. Segundo Delcor (2019) o etanol constituinte da cerveja é proveniente da fermentação das leveduras. De acordo com a reação da fermentação alcoólica, pode-se obter as quantidades de 124,85 kg de açúcares fermentáveis e 0,85 kg de levedura formando 37,08 kg de etanol e 34,96 kg de CO2. 𝑎çú𝑐𝑎𝑟 + 𝑙e𝑣𝑒𝑑𝑢𝑟𝑎 + 𝑜𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑖𝑜 → 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 + 𝐶𝑂2 150𝑔/𝐿 ∶ 1 𝑔/𝐿 ∶ 0,025𝑔/𝐿 ∶ 45𝑔/𝐿 ∶ 42𝑔/L 124,85 kg : 0,85 kg : 2,08 kg : 37,08 kg : 34,96 kg De acordo com o balanço de massa (equação 2), obteve-se a quantidade do mosto aerado. 59 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 mmosto aerado + mlevedura = mCO2 + mmosto clarificado mmosto aerado + 0,85 kg = 37,08 kg + 1009,96 kg mmosto aerado = 1046,19 kg Considerando a adição de 133,8 kg de extrato de seriguela, juntamente com o mosto aerado 1046,19 kg e a levedura 0,85 kg, temos a quantidade de material durante a fermentação. O açúcar proveniente da fermentação forma 37,08 kg de CO2 que é eliminado nesta etapa. Portanto, o mosto resultante da fermentação corresponde a 1143,76 kg de cerveja (figura 27). Figura 27 - Balanço de massa na etapa de fermentação. Fonte: Elaborada pela própria autora, 2021. 4.1.3 Aeração Segundo Parker (2008), para obter se a concentração adequada de ar no mosto, deve-se injetar 180 litros de ar estéril em 1,6 hectolitros de mosto. De acordo com a receita (tabela 5) a densidade do mosto após fervura é igual a 1046 g/L, deve se considerar a mesma para o mosto aerado, com isso o volume do mosto aerado é de 1000,2 L ou 10,00 hL. Utilizando a proporção de ar estéril necessário, será necessário 1125 l de ar estéril. A densidade do oxigênio em 1 atm é igual a 1,105 g/L (DELCOR,2019), portanto, será adicionado ao mosto 1,24 kg de oxigênio. Calculando o balanço de massa na aeração, por meio da equação 2, pode se determinar a quantidade do mosto após o trub quente e o que a sai da aeração. 60 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 mtrup quente + mar estéril = mmosto aerado mtrup quente + 1,24 kg = 1046,19 kg mtrup quente = 1044,95 kg A figura 28, representa o balanço de massa na aeração. Figura 28 - Balanço de massa na etapa de aeração. Fonte: Elaborada pela própria autora, 2021. 4.1.4 Trub quente A quantidade de trub quente retirado varia em torno de 0,22 – 0,26 kg/hL de mosto considerando a média, 0,24 kg/Hl (CENTRAL BREW,2021). A partir da densidade do mosto 1046 g/l e a massa 1044,95 kg após a retirada do trub é determinado o volume de saída igual a 1000 L e uma massa de trub quente igual a 2,40 kg. Utilizando a equação 2, determina se o balanço de massa nessa etapa. 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 mmosto pós ebulição = mtrub quente + mmosto pós retirada do trub mmosto pós ebulição = 2,40 kg + 1044,95 kg mmosto pós ebulição = 1047,35 kg Dessa maneira, antes da retirada do trub quente tem se 1047,35 kg de mosto. A figura 29 demonstra o balanço de massa nessa etapa. 61 Figura 29 - Balanço de massa na etapa de retirada do trub quente. Fonte: Elaborada pela própria autora, 2021. 4.1.5 Ebulição do mosto Segundo Venturini (2001), durante a ebulição do mosto, a taxa de evaporação do volume do mosto pode ser entre 5 e 10% por hora. Considerando o valor aproximado da média, a taxa de evaporação para fins de cálculo será de 8%. De acordo com a receita (tabela 5), o tempo de fervura é de 90 minutos, portanto, 12% do mosto é evaporado nessa etapa. Considerando a densidade e a massa do mosto de 1046 g/L e 1047,35kg respectivamente, o volume evaporado na fervura é de 120,15 L de vapor d’água. De acordo com Delcor (2019), a densidade da água é de 1 atm e 100°C é de 958,4 g/L multiplicando pelo volume de vapor eliminado, conclui se que 115,15 kg de massa de vapor é eliminado no processo. Como demonstra a receita (tabela 5) são adicionados 2,3 kg de lúpulo, por meio da equação 2 pode se calcular o balanço nessa etapa. 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 mmosto clarificado + mlúpulo = mvapor + mmosto pós ebulição mmosto clarificado + 2,3 kg = 115,15 kg + 1047,35 kg mmosto clarificado = 1160,2 kg A figura 30 representa o balanço de massa na etapa de ebulição. 62 Figura 30 - Balanço de massa na etapa de ebulição. Fonte: Elaborada pela própria autora, 2021. 4.1.6 Mosturação e clarificação Pode-se considerar as duas etapas como um único processo de controle, tendo em vista que o bagaço que sai da clarificação depende diretamente da quantidade de malte e resíduo de pão adicionado à mosturação. De acordo com a receita (tabela 5), 180 kg de malte e 84,6 kg de pão compõem as fontes de açúcares fermentáveis do mosto. Segundo Dinslaken (2016), a proporção de água primária utilizada na mosturação é de 2,5 L de água/kg de grão (malte e resíduo de pão), portanto para 264,6 kg de grão são necessários 661,5 L de água. Considerando a densidade 1000g/L (DELCOR, 2019), é necessário 661,5 kg de água entrando na misturação. Cada 100 kg de grão utilizado gera em torno de 125 a 130 kg de bagaço úmido (FILLAUDEAU et al., 2006). Considerando o valor médio de 127,5 kg para cálculo do bagaço úmido, temos então que utilizando 264,6 kg de grão são gerados 337,36 kg de bagaço úmido. 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑚𝑠𝑎𝑖 mágua primaria + mmalte e pão + máguasecundaria = mresíduo + mmosto clarificado 661,5 kg + 264,6 kg + máguasecundaria = 337,36 + 1160,2 kg máguasecundaria = 571,46 kg 63 Contudo, deve-se adicionar
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