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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA E CIÊNCIA DOS ALIMENTOS Disciplina: TECNOLOGIA DE BEBIDAS Cerveja Processo por Batelada e Contínuo Profª Drª Cláudia Kaehler Sautter claudia.sautter@ufsm.br 2º Semestre de 2022 Tão antiga quanto a agricultura; Descoberta acidentalmente; Há 6.000 anos pelos sumérios e os assírios; Histórico Histórico – Mesopotâmia Tão antiga quanto a agricultura; Descoberta acidentalmente; Há 6.000 anos pelos sumérios e os assírios; Alguns anos mais tarde, Egito Histórico Histórico Histórico Histórico Histórico No séc. VIII Alemanha Lúpulo utilizado como agente de conservação e sabor. Histórico Conservação da cerveja (↑ tempo de prateleira, ↑ distribuição geográfica e consumo em qualquer estação do ano): ❖ Pasteur (Pasteurização e Higiene), ❖ Hansen (Isolou levedura de baixa fermentação – cultura pura) ❖ Karl Von Linde (Teoria da Geração de Frio Artificial) No séc. XVI (1516), Duque Guilherme IV, da Bavária (Alemanha) Lei da Pureza, que determinou os ingredientes que podem ser usados na fabricação da cerveja: cevada, lúpulo, malte e água No séc. VIII Alemanha Lúpulo utilizado como agente de conservação e sabor. Na América – 1544 no México Em 1664 – Leis do Duque de York – exige o uso de malte e presença de um mestre cervejeiro nas fábricas; Trazida em 1808, por Dom João VI; Ascensão da cerveja foi demorada, pois, no início do século XIX, a cachaça e o vinho eram as bebidas alcoólicas preferidas; Bohemia, em 1853, marca hoje produzida pela AmBev - Companhia de Bebidas das Américas. HISTÓRICO Histórico HISTÓRICO Consumo no Brasil Lata 2012 Lata 2013 Vidro Retornável 2012 Vidro Retornável 2013 Vidro Descartável e Outras 2012 Vidro Descartável e Outras 2013 0 1.000.000.000 2.000.000.000 3.000.000.000 4.000.000.000 5.000.000.000 6.000.000.000 7.000.000.000 8.000.000.000 1 L it ro s d e C e rv e ja Tipo de embalagem Receita da Fazenda (2013) HISTÓRICO Fonte: BATH-HAAS GROUP (2012), Sebrae (2014). HISTÓRICO Fonte: Associação Brasileira da Indústria da Cerveja (2014). HISTÓRICO Fonte: Sebrae (2014). Cerveja é a bebida resultante da fermentação, a partir da levedura cervejeira, do mosto de cevada malteada ou de extrato de malte, submetido previamente a um processo de cocção adicionado de lúpulo ou extrato de lúpulo, hipótese em que uma parte da cevada malteada ou do extrato de malte poderá ser substituída parcialmente por adjunto cervejeiro. Definição de Cerveja DECRETO Nº 6.871, DE 4 DE JUNHO DE 2009. http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Malta é a bebida não-alcoólica resultante do mosto de cevada malteada e água potável, submetido previamente a um processo de cocção Definição de Malta IN Nº 65, DE 10 DE DEZEMBRO DE 2019. http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Expressões permitidas apenas para a cervejas: Cerveja gruit - o lúpulo é 100% substituído por outras ervas aprovadas para consumo humano. Cerveja sem glúten - elaborada com cereais não fornecedores de glúten, ou que contenha teor de glúten abaixo do estabelecido em regulamento técnico específico, Definição de Cerveja IN Nº 65, DE 10 DE DEZEMBRO DE 2019. http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Cerveja de múltipla fermentação - cerveja que passe por outra fermentação, seja na garrafa, em tanques, ou em ambos. Cerveja Light - cerveja cujo valor energético apresente teor máximo de 35 kcal 100 mL-1. Expressões permitidas: IN Nº 65, DE 10 DE DEZEMBRO DE 2019. http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Chopp ou chope - cerveja que não seja submetida a processo de pasteurização, tampouco a outros tratamentos térmicos similares ou equivalentes. Cerveja Malzbier - cerveja adicionada de açúcares de origem vegetal exclusivamente para conferir sabor doce. O açúcar adicionado na cerveja Malzbier não deve compor o extrato primitivo para a fermentação e não deve ser considerado como adjunto. IN Nº 65, DE 10 DE DEZEMBRO DE 2019. Expressões permitidas: http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Classificação na legislação Proporção de matérias-primas Teor Alcoólico IN Nº 65, DE 10 DE DEZEMBRO DE 2019. http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Classificação 1. Proporção de matérias-primas: Tipo de cerveja Teor de extrato primitivo (% em peso) Cerveja Min. 55% cevada malteada Máx. 45% de adjuntos cervejeiros Cerveja 100% malte Cerveja puro malte 100% de cevada malteada ou extrato de malte Cerveja 100% malte de (nome do cereal malteado) Exclusivamente de outro cereal malteado Cerveja de.... Máx. 80% de adjuntos cervejeiros Min. 20% cevada malteada Cerveja Teor de álcool (%) ou (v/v). Baixo teor alcoólico inferior ou igual a 0,5% Teor alcoólico reduzido ou Baixo teor alcoólico 0,5 a 2,0% Cerveja superior a 2,0 % 2. Teor alcoólico Classificação Rotulagem quanto ao teor alcoólico É obrigatória a declaração da graduação alcoólica, com exceção da malta, expressa em (% v/v), (Tolerância de ±0,5% v/v) Cerveja sem álcool cujo teor alcoólico residual seja superior a 0,05% v/v deve informar sobre a presença de álcool das seguintes formas: Contém álcool em até 0,5% (v/v), ou Declaração do teor alcoólico ___% (Tolerância de ±0,1% v/v) "zero álcool", "zero % álcool", "0,0%", ou similares, no produto que contiver até 0,05% v/v IN Nº 65, DE 10 DE DEZEMBRO DE 2019. http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%206.871-2009?OpenDocument Porque Parâmetros Analíticos Art. 19. Às análises de rotina e de referência são aplicados os métodos analíticos da Convenção de Cervejeiros da Europa - EBC (European Brewers Convention). (medida em unidades de EBC - European Brewerz Convention): Cerveja clara ↓ 20 EBC 2. Cor Cerveja escura 20 ou mais unidades de EBC Parâmetros Analíticos Água Malte Lúpulo Levedura Adjuntos 90% das cervejas → qualidade; 100 litros de cerveja →mil litros de água; Constituição; Limpeza de equipamentos; Geração de vapor; Resfriamento e aquecimento. Potável; pH: 6-7; Dureza: <80mg L-1 de CaCO3. Água COMPOSIÇÃO: pH entre 6,5 e 7,0. Água alcalina poderá dissolver substâncias indesejáveis das cascas do malte e menor atividade enzimática. Carbonato de Cálcio ou Magnésio: menos de 100ppm. Teores elevados como 300ppm leva a fabricação de cervejas mais escuras e sabor mais forte, extrai substâncias corantes, taninos e resinas amargas. Eleva o pH, menor atividade enzimática. Sulfato de Cálcio ou Cloreto de Cálcio: teores de 250 a 500ppm. Cervejas mais claras, água mais branda, mantém o pH desejado, acidez maior, facilita a ação das enzimas. Cloreto de Sódio: teores máximos de 200 a 300ppm. Água 6 FILEIRAS DE INVERNO (6FI) • Alto teor protéico; • Plantada no verão e colhida no inverno. 2 FILEIRAS DE PRIMAVERA (2FP) • Baixo teor protéico; • Corpo farinhoso desenvolvido; • Plantada no outono e colhida na primavera Cevada 6 FILEIRAS DE INVERNO (6FI) • Alto teor protéico; • Plantada no verão e colhida no inverno. 2 FILEIRAS DE PRIMAVERA (2FP) • Baixo teor protéico; • Corpo farinhoso desenvolvido; • Plantada no outono e colhida na primavera Cevada Malte Resultante da germinação controlada de qualquer cereal: cevada, milho, trigo, centeio e de outros cereais; Cevada teores elevados de α e β-amilases, que hidrolisam o amido; Malte Processo controlado de transformação da cevada em malte. Apresenta as seguintes etapas: • Maceração – hidratação da cevada. • Germinação – produção de enzimas. • Secagem e Tostagem – deter a germinação, facilitararmazenamento e desenvolver cor, sabor e aroma. O último estágio de preparação do malte é a eliminação dos brotos formados na germinação que contém grande quantidade de proteínas e outras substâncias que podem prejudicar a cerveja se não forem removidas. O malte, na forma a granel, é então enviado para as empresas produtoras de cerveja, onde é armazenado em silos. Maltagem Maceração Germinação Germinação 1. Maceração: aumento umidade; 2. Germinação: degradação do endosperma; 3. Secagem: redução da umidade. Maltagem Maltagem Maltagem Câmara de germinação (Fonte: SENAI-RJ) Maltagem Germinador circular (Fonte: SENAI-RJ) Amilose Amilopectina Enzimas obtidas na Germinação: β – Glucanases Desramificadoras Proteolíticas β – Amilases α – Amilases Tostagem: Secagem do Malte Grão de cereal: Apresenta umidade relativa ente 35 a 45% Após a germinação a umidade passa a 10% no malte. Tostagem do Malte: Caramelização x Maillard Tostagem do Malte Caramelização x Maillard SABOR Doce Açúcar Caramelo Toffee Frutado SABOR Tostado Biscoito Panificação Nozes Amêndoas Castanhas MALTE Cristal Glassy 90% MALTE Caramelo Meanly 50% ESCOLA TÍPICA Inglesa ESCOLA TÍPICA Alemã TEMPERATURA Mais alta Homogênea TEMPERATURA Mais menor Menos homogênea Objetivo: Diminuir custo de produção. Na Alemanha, cerveja de consumo interno, não é permitido; nos EUA é permitido até 40% do peso total de malte. NO BRASIL: • Amilácea: Utiliza-se: quirera de arroz (87%de amido) e grits de milho ou canjiquinha (63%de amido). Mais comum sua utilização. • Açúcares: sacarose (em relação ao EP até 15% na cerveja clara; até 50% na escura; na extra até10%), xarope de maltose. LEI: “parte do malte poderá ser substituído por cereais, carboidratos de origem vegetal”, não especifica a porcentagem. Adjunto Humulus lupulus; pertence a família das canabinaceas, mas não contém substâncias alucinógenas Material resinoso→ amargor; Óleos→ aroma. Estrutura química da humulonas. Lúpulo Resinas β-ácidos (Lupulonas) α-ácidos (Humulonas) Óleos essenciais Hidrocarbonetos terpenóides Ésteres Aldeídos Cetonas Ácidos Álcoois Lúpulo Razões para utilizar lúpulo: 1ª - sabor e caráter de lúpulo; 2ª - coagulação de proteínas; 3ª - atuar como material filtrante; 4ª - propriedades bacteriostáticas à cerveja; 5ª - esterilização do mosto. Levedura Saccharomyces: S. cerevisiae (levedura ale) S. pastorianus (levedura lager) S. uvarum (levedura lager) S. bayanus (levedura lager) Fontes de Carboidratos: Sacarose, glicose, frutose, galactose, manose, maltose e maltotriose Fermentação alcoólica; Tolerância ao etanol; Resistência a toxinas. ➢ Cerveja de baixa fermentação: a levedura utilizada sedimenta e se deposita no fundo do tanque. Cerveja LAGER ➢ Cerveja de alta fermentação: a levedura sobe à superfície. Cerveja tipo ALE Tipos de Fermentação Levedura Ale Lager BAIXA FERMENTAÇÃO ALTA FERMENTAÇÃO Melibiose Mosturação Mosturação Fervura 100°C por 2 horas; Esterilização; Inativação de enzimas; Caramelização de açúcares; Eliminação de materiais voláteis; Precipitação de complexos proteínas/polifenóis (trub); Concentração do mosto. Adição de lúpulo; Isomerização das humulonas a isohumulonas. Estrutura química das trans-isohumulonas (a) e cis-isohumulonas (b). Lupulagem 100°C por 2 horas; Adição de lúpulo de amargor; Isomerização das humulonas à isohumulonas. Lupulagem de amargor Humulonas Gram-positivas Lactobacilus spp. Micrococcus spp. Bacillus spp. No final da fervura; Adição de lúpulo de aroma; Lupulagem de aroma Hidrocarbonetos terpenóides Ésteres Aldeídos Cetonas Ácidos Álcoois Óleos essenciais (77 gramas de levedura por 100 litros de mosto) Fermentação alcoólica → etanol e CO2. Representação esquemática da fermentação alcoólica. Fermentação Fermentação hxt hxt Cerveja “jovem” →maturação a 0°C→ formação de ésteres→ cerveja madura Filtração; Carbonatação; Envase; Pasteurização. Maturação ACABAMENTO OBJETIVOS 1. Remoção da levedura ainda presente após maturação; 2. Clarificação (remoção da turbidez a frio); 3. Manter a estabilidade da clarificação e consequentemente melhorar a estabilidade física e microbiológica. A cerveja maturada é filtrada para que se torne límpida e brilhante. Nesta fase é ainda adicionado mais CO2 e podem ser adicionados estabilizantes de espuma e coloidal além de anti- oxidante. Utiliza-se filtro com terra diatomáceas e filtro prensa com fibras de celulose. Clarificação Clarificação Sedimentação; Clarificação; Filtração; Centrifugação. Centirifuga decantadora Centirifuga clarificadora A cerveja, após a filtração, é acumulada em tanques que alimentam as linhas de envasamento. As linhas podem ser de latas, garrafas retornáveis (600 ml no Brasil) e garrafas descartáveis. Em todas elas a cerveja é envasada com o máximo de cuidado para que não seja incorporado oxigênio dentro do frasco onde será acondicionada. Em seguida, a cerveja é pasteurizada para que possa ter estabilidade microbiológica durante os meses que poderá ficar armazenada EMBALAGENS USADAS: • Barris de 25 a 50 litros • Garrafas retornáveis e não • Retornáveis (300 e 600mL) • Latas (300 e 500 mL) Envasamento Etapa de inativação dos microrganismos que por ventura ainda estejam na cerveja envasada, através da ação de TEMPO x TEMPERATURA Pasteurização Resumo - Maltaria Cevada Pesagem Limpeza /Seleção Maceração Germinação Secagem Tostagem CERVEJARIA Cervejaria - Mosturação Malte Pesagem Moagem MosturaçãoÁgua Adjunto Geleificação Filtragem do bagaço Lavagem do bagaçoÁgua FervuraLúpulos Resfriamento / Clarificação → Bagaço Trub Grosso Levedura Mosto resfriado Fermentação Filtração Maturação Filtração CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 Carbonatação Trub Fino CO2 CO2 Cervejaria - Fermentação CO2 CO2 Carbonatação CO2 Barril G a rr a fa Pasteurização CervejaChope Cervejaria - Envase Venturini Filho, 2010 Propriedade Efeito Produtividade volumétrica Aumentada Separação de biomassa Facilitada Transferência gás-líquido Melhorada Desenho do Processo Simples Utilização do substrato Melhorada Estirpes de leveduras Indiferente Higiene Realizável Aumento da escala Realizável Produto Padronizado Influência da imobilização celular nas propriedades da fermentação contínua Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Venturini Filho, 2010 Métodos básicos de imobilização de células Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Características de suportes para fermentação Propriedades do suporte Custo Estabilidade química Autorização para uso alimentar Possibilidade de fácil aplicação em sistemas industriais Mecanismo de imobilização Método Facilidade e capacidade de imobilização Alterações no metabolismo celular Desenho do reator Tipo do reator Propriedades de mistura e transferência de massa Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Exemplos de suportes para fermentação Alginato de cálcio Κ carragena Aparas de madeira Terra de diatomácea DEAE- celulose Vidro poroso (Siran®) Carboneto de silício (SiC) Pellets de gluten Sabugo de milho Bagaço de malte Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Capacidade de imobilização de leveduras S. cerevisiae em vários suportes Suporte Capacidade Método Gel de alginato de cálcio Alta Aprisionamento Gel de Κ carragena Alta Aprisionamento Gel de polivinil álcool Alta Aprisionamento Esferas de cerâmica Média Adsorção Esferas de vidro Média Adsorção Esferas de quitosana Média Adsorção Esferas de zeolita Média Adsorção DEAE-celulose Baixa Adsorção Shindo et.al, 2001 appud Venturini Filho, 2010 Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Tiposde reatores utilizados com células imobilizadas Venturini Filho, 2010 Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Tipos de reatores utilizados com células imobilizadas Venturini Filho, 2010 Produção de cerveja pelo processo contínuo com leveduras imobilizadas Venturini Filho, 2010 Tipo Processo Vantagem Desvantagem Leito Fixo Fermentação e Maturação Desenho simples Baixo consumo de energia Mistura pouco eficiente Acúmulo de gases Dificuldade de ampliação da escala Oclusão com sólidos Compactação limita altura do reator Leito Fluidizado Fermentação Baixo cisalhamento Sistema em escala industrial Disponível atualmente Boa mistura de líquido Problemas com espuma Ampliação de escala mais complexa do que o leito fixo “Gas-lift” Fermentação Melhor cisalhamento Elevada transferência de massa de calor Custo reduzido Problemas com espuma Ampliação de escala mais complexa do que o leito fixo Coluna de bolhas Fermentação Equipamento simples Baixo custo Elevada transferência de massa de calor Apropriado ↑[sólidos] Problemas com espuma Elevado custo com gases Referências Bibliográficas AQUARONE, Eugênio; BORZANI, Walter; LIMA, Urgel de Almeida. Alimentos e bebidas produzidos por fermentação. Volume 5. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1983. 227 p.; AQUARONE, Eugênio; BORZANI, Walter; SCHMIDELL, Willibaldo; LIMA, Urgel de Almeida. Biotecnologia na produção de alimentos. Volume 4. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1983. 523 p.; BAMFORTH, Charles W. Alimentos, Fermentación y Microorganismos. Editora Acribia. Zaragoza/Espanha, 2007. p.43-95; Normas e Procedimentos de Asseguração da Qualidade, Cervejaria Riograndense Ltda. Santamate Ind. e Com. Ltda., 2007. 79 p.; Sindicato Nacional da Indústria da Cerveja: <http://www.sindicerv.com.br/mercado.php>, acesso em 10 de junho de 2011; VARNAM, Alan H.; SUTHERLAND, Jane P. Tecnología, Química y Microbiología. Editosa Acribia. Zaragoza/Espanha, 1997. p. 307-365; VENTURINI FILHO, W. G. Bebidas alcoólicas: Ciência e Tecnologia. Volume 1. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 2010. 461 p.; PORQUE NÃO ULTRAPASSAR O LIMITE DE ÁLCOOL? SE BEBER NÃO DIRIJA, SE DIRIGIR NÃO BEBA... Etanol no sangue (g L-1) Efeito Até 0,16 Nenhum efeito aparente 0,20 a 0,30 Falsa estimativa de distância e de velocidade 0,30 a 0,50 Começo de risco de acidente 0,50 a 0,80 Euforia do condutor, risco de acidente multiplicado por 4 1,50 a 3,00 Visão dupla, condução perigosíssima 3,00 a 5,00 Embriaguez profunda, condução impossível Mais de 5,00 Coma, podendo levar a óbito Referências Bibliográficas AQUARONE, Eugênio; BORZANI, Walter; SCHMIDELL, Willibaldo; LIMA, Urgel de Almeida. Biotecnologia na produção de alimentos. Volume 4. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1983. 523 p.; BAMFORTH, Charles W. Alimentos, Fermentación y Microorganismos. Editora Acribia. Zaragoza/Espanha, 2007. p.43-95; Normas e Procedimentos de Asseguração da Qualidade, Cervejaria Riograndense Ltda. Santamate Ind. e Com. Ltda., 2007. 79 p.; Sindicato Nacional da Indústria da Cerveja: <http://www.sindicerv.com.br>, acesso em 10 de agosto de 2017; VARNAM, Alan H.; SUTHERLAND, Jane P. Tecnología, Química y Microbiología. Editosa Acribia. Zaragoza/Espanha, 1997. p. 307-365; VENTURINI FILHO, W. G. Bebidas alcoólicas: Ciência e Tecnologia. Volume 1. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 2010. 461 p.; Livros Texto