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1 UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CERVEJA PURO MALTE DO TIPO PALE ALE THIAGO SIDOOSKI BLUMENAU 2011 2 THIAGO SIDOOSKI PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CERVEJA PURO MALTE DO TIPO PALE ALE Trabalho apresentado à disciplina de Planejamento e Projetos da Indústria (TCC) II, do curso de Engenharia Química, do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau. Professor: Atilano Antonio Vegini, Dr. Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares, Dra. BLUMENAU 2011 3 AGRADECIMENTOS Agradeço inicialmente a minha família, meus pais Sergio e Sandra e meus irmãos Felipe e Camila, que sempre estiveram ao meu lado no decorrer do curso e me apoiaram de todas as formas possíveis nos momentos de dificuldade. Em especial agradeço a Thalita Ladewig Schwarz que me ofereceu grande força e apoio no decorrer do desenvolvimento deste trabalho, sendo paciente e ajudando sempre que possível. Faço também um agradecimento especial a todos os amigos e colegas de curso que sempre ao longo desta jornada, me auxiliaram de diversas formas. Por fim gostaria de agradecer a todas as demais pessoas que de alguma forma me auxiliaram durante o decorrer do curso e durante a elaboração deste trabalho. 4 A cerveja é a prova de que Deus nos ama. Benjamin Franklin. 5 RESUMO O processo de obtenção de cerveja é relativamente simples, no entanto, diferentes aspectos de seu processamento como temperatura, tempo, e as diferentes quantidades e tipos de matérias-prima utilizadas podem gerar uma gama de cervejas com características singulares. A produção de cerveja consiste basicamente em três etapas: preparo do mosto, fermentação e acabamento da cerveja. Cada uma destas etapas possui particularidades que variam conforme o tipo de cerveja que se deseja produzir. Este projeto foi elaborado visando dimensionar o processo de uma indústria com capacidade de obtenção de um volume de 4,1m³ de cerveja puro malte do tipo Pale Ale por dia. O trabalho que se segue da uma breve contextualização sobre a história e os processos de obtenção desta bebida, sendo posteriormente apresentados os balanços de massa e energia, por meio dos quais é possível dimensionar todos os equipamentos utilizados. Palavras-chave: Cerveja, processo, Pale Ale, balanços, massa, energia. 6 ABSTRACT The process of making beer is relatively simple, however, different aspects of their processing, such as temperature, time, and different quantities and types of feedstock used can generate an amazing range of beers with similar characteristics. The beer production consists of three basic steps: preparation of the wort, fermentation and finishing the beer. Each of these stages has specific characteristics that vary by type of beer you want to produce. This project was designed in order to design the process of an industry capable of obtaining a volume of 4.1 cubic meters of pure malt beer pale ale type per day. The work that follows from a brief background on the history and processes of production of this drink, and later presented the balance of mass and energy, through which it is possible to measure any equipment used. Keywords: Beer, process, Pale Ale, mass balance and energy. 7 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Consumo mundial per capita de cerveja....................................................21 Tabela 2: Coadjuvantes utilizados na produção de cerveja.......................................26 Tabela 3: Aditivos utilizados na produção de cerveja................................................27 Tabela 4: Limites de tolerância de contaminantes minerais em cerveja....................27 Tabela 5: Características físico-químicas da água para produção de cerveja........................................................................................................................31 Tabela 6: Especificações para três tipos de malte estrangeiro..................................35 Tabela 7: Especificações de malte brasileiro.............................................................35 Tabela 8: Composição média da cevada e da cevada maltada.................................35 Tabela 9: Composição do lúpulo comercial................................................................39 Tabela 10: Características de adjuntos amiláceos.....................................................44 Tabela 11: Composição de adjuntos açucarados......................................................44 Tabela 12: Temperaturas e pH para atuação de enzimas presentes no mosto cervejeiro....................................................................................................................50 Tabela 13: Composição do bagaço do malte.............................................................52 Tabela 14: Quantidade de matéria-prima para a produção de 3.000 litros de cerveja........................................................................................................................76 8 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Sala de maltagem de cevada......................................................................32 Figura 2: Plantação típica de lúpulo...........................................................................38 Figura 3: Propagação de tempo e temperatura no processo de cocção de três fervuras.......................................................................................................................48 Figura 4: Variação da Temperatura em função do tempo no processo de mosturação.................................................................................................................49 Figura 5: Temperatura e pH ótimos para atuação de enzimas presentes no mosto cervejeiro....................................................................................................................50 Figura 6: Camada filtrante formada pelo bagaço de malte úmido.............................52 Figura 7: Processo de Lupulagem..............................................................................54 Figura 8: Fermentador................................................................................................57 Figura 9: Embarrilamento...........................................................................................61 Figura 10: Processo de limpeza, moagem e mosturação..........................................63 Figura 11: Processo fervura e resfriamento do mosto...............................................64 Figura 12: Processo de fermentação e resfriamento do mosto..................................64 9 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 11 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 122.1 HISTÓRIA DA CERVEJA ............................................................................................ 12 2.1.1. Surgimento da cerveja ................................................................................................ 12 2.1.2. A cerveja na idade média ............................................................................................ 14 2.1.3. Introdução do lúpulo .................................................................................................. 15 2.1.4. Modernização da fabricação e a lei da pureza ............................................................. 16 2.1.5. A cerveja no Brasil ..................................................................................................... 19 2.2. O MERCADO MUNDIAL DA CERVEJA ................................................................... 20 2.2.1. Consumo e produção .................................................................................................. 21 2.3. TIPOS DE CERVEJA ................................................................................................... 22 2.3.1. A cerveja ale .............................................................................................................. 22 2.3.2. A cerveja lager ........................................................................................................... 23 2.3.3. A cerveja Pale Ale ...................................................................................................... 23 2.4. LEGISLAÇÃO ............................................................................................................. 24 2.4.1. Competências do ministério da agricultura ................................................................. 24 2.4.2. Definições legais para a cerveja .................................................................................. 24 2.5. MATÉRIAS-PRIMAS PARA A PRODUÇÃO DE CERVEJA ..................................... 28 2.5.1. Água .......................................................................................................................... 28 2.5.2. Malte ......................................................................................................................... 31 2.5.3. Lúpulo ........................................................................................................................ 37 2.5.4. Levedura .................................................................................................................... 40 2.5.5. Adjuntos ..................................................................................................................... 43 2.6. PROCESSAMENTO DA CERVEJA ............................................................................ 45 10 2.6.1 Preparo do Mosto ........................................................................................................ 45 2.6.2. Fermentação e Maturação ........................................................................................... 55 2.6.3. Acabamento da cerveja ............................................................................................... 58 3. DESCRIÇÃO DO PROCESSO ..................................................................................... 63 3.1. ETAPA DE MOSTURAÇÃO ....................................................................................... 63 3.2. ETAPA DE FERVURA ................................................................................................ 64 3.3 ETAPA DE FERMENTAÇÃO ...................................................................................... 65 4. CONCLUSÃO ................................................................................................................ 67 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 68 6. ESCOPO DO PROJETO ............................................................................................... 70 7. CRONOGRAMA ........................................................................................................... 71 APENDICE A – DIAGRAMA DE BLOCOS ................................................................... 72 APENDICE B – MEMORIAL DE CÁLCULOS .............................................................. 74 APENDICE C – FLUXOGRAMA DE PROCESSO ...................................................... 149 APENDICE D – DIAGRAMA T+I ................................................................................. 153 APENDICE E – LAYOUT .............................................................................................. 156 APENDICE F – LISTA DE UTILIDADES .................................................................... 158 APENDICE H – LISTA DE INSTRUMENTOS ............................................................ 163 ANEXOS .......................................................................................................................... 165 11 1. INTRODUÇÃO Dentre as bebidas populares, a cerveja é sem duvida a que ganha mais destaque por ser presente em todas as partes do planeta, fazendo parte do dia-a-dia de milhões de pessoas. A paixão do homem pela cerveja é tão antiga quanto nossa própria história. Desde as civilizações mais antigas de que temos noticias a cerveja sempre foi uma bebida largamente consumida, e apreciada, sendo parte fundamental de muitas culturas, e do cotidiano de grandes civilizações, como por exemplo, a egípcia. Atualmente a cerveja ocupa a posição de segunda bebida mais consumida no planeta, perdendo apenas para a água. Está dispersa nas culturas de diferentes países e possui um mercado que movimenta bilhões anualmente. Devido a estes fatores, este foi o tema escolhido para este projeto. A cerveja nada mais é do que uma bebida obtida a partir de uma mistura de malte, lúpulo e água, que por ação de leveduras cervejeiras, tem os açúcares do malte fermentados formando álcool. Existem vários tipos de cerveja conhecidos, alguns mais comuns em apenas algumas regiões específicas, e outros tipos mais disseminados mundialmente. Podemos dizer que no geral as cervejas se dividem em dois grandes grupos, as lager e as ales. As Lagers são cervejas de baixa fermentação, são o tipo mais comum de cerveja, e o mais consumido no Brasil e no mundo. As Ales por sua vez compreendem o grupo de cervejas obtidas a partir de alta fermentação. Dentre as cervejas de alta fermentação a cerveja Pale Ale é uma das mais conhecidas e apreciadas mundialmente. Suas principais características são a sua coloração de cobre e o paladar que tem um tom frutado. No decorrer deste trabalho serão apresentadas as características desta cerveja, de suas matérias-primas e o processo de obtenção desta bebida. 12 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Nesta etapa do trabalho são apresentadas as informações disponíveis na literatura que serviram de base para a construção deste trabalho, bem como informações relativas à cultura e ao habito de consumo desta bebida tão apreciada ao redor do mundo. 2.1 HISTÓRIA DA CERVEJA 2.1.1. Surgimento da cerveja A cerveja é uma das bebidas mais antigas e tradicionais da história da humanidade, e apesar de historiadores não chegarem a um consenso sobre a idade da cerveja, sabe-se que desde 4000 a.C. a bebida já era consumida pelos sumérios, egípcios e mesopotâmios (COMO FAZER CERVEJA, 1985). Historiadores contam que o home pré-histórico abandonou a vida nômade ao desenvolver as primeiras técnicas de agricultura e começou a cultivar grãos. Esta possibilidade de cultivo de diferentes tipos de cereais (trigo, sorgo, cevada) e seu armazenamentopara consumo posterior permitiu a fixação do homem em grupos. Os primeiros campos de cultura de cereais surgiram na Ásia Ocidental por volta de 9000 a.C. Os agricultores primitivos colhiam os grãos e os transformavam em farinha. Daí surgiu uma lenda que diz que o que fixou o homem foi a necessidade de produzir pão e cerveja (MORADO, 2009). Além da data de surgimento da cerveja, a forma como esta surgiu também continua sem explicação, e apesar de não se haver um consenso sobre este fato, muitos historiadores acreditam que a cerveja surgiu ao acaso com uma série de coincidências que desencadearam o processo de obtenção desta bebida. Cereais esquecidos em vasos podem ter sido misturados à água. O amido transformou-se em açúcares. Os grãos teriam sido secos e, depois, uma nova mistura com a água, somada à ação de leveduras naturais, abriu condições para fermentar os açúcares presente nos cereais (AMBEV, 2010). Documentos históricos mostram que em 2100 a.C. os sumérios, um dos povos civilizados mais antigos, alegravam-se com esta bebida fermentada, obtida de cereais. Na Suméria, cerca de 40% da produção dos cereais destinavam-se às 13 cervejarias chamadas "casas de cerveja", mantida por mulheres (COMO FAZER CERVEJA, 1985). Ainda segundo MORADO (2009) muitos indícios nos levam a crer que, à época que o homem começou a construir cidades, por volta de 6000 a.C., a fabricação de cerveja já era uma atividade bem estabelecida e aparentemente organizada. Os documentos mais antigos já encontrados estão repletos de símbolos da cerveja como mercadoria e moeda de troca. Por volta de 2000 a.C. o consumo de cerveja já era generalizado entre muitos povos, e muitos passaram a usar esta bebida em ritos religiosos, aumentando a importância da bebida. A bebida ganhou tanto prestigio entre alguns povos que se criou o Código de Hamurabi pelo rei da Babilônia entre os anos de 1792 e 1750 a.C., que continha leis que regulamentavam a comercialização, a fabricação e o consumo da cerveja (EINSENBAHN, 2010). O antropólogo Alan D. Eames (1947-2007), conhecido mundialmente como o “Indiana Jones da Cerveja”, desenvolveu, junto com o professor Solomom Katz, da Universidade da Pensilvânia, a teoria de que a cerveja, mais do que o pão, teve um papel fundamental na criação e no estabelecimento da sociedade civilizada. Dentre todos os povos da antiguidade o Egito foi a o que se destacou no consumo e produção de cerveja. A bebida era consumida em todos os níveis da sociedade egípcia, sendo tão apreciada que nos rituais fúnebres dos egípcios, potes contendo a bebida eram colocados dentro da câmara de sepultamento para que os mortos pudessem apreciar a bebida mesmo na outra vida. Até mesmo um dos faraós, Ramsés III, ficou conhecido como "faraó-cervejeiro" após doar aos sacerdotes do Templo de Amon 466.308 ânforas ou aproximadamente um milhão de litros de cerveja feitos em suas cervejeiras (EISENBAHN, 2010). A cerveja ganhou maiores proporções com a chegada dos romanos e gregos que aprenderam a fabricação da bebida com os egípcios e com a expansão do império romano pelo continente europeu a cultura da produção e consumo da cerveja se disseminou pelos demais povos do continente. Através dos romanos a cerveja chegou à Gália, região que hoje é a França, onde a bebida ganhou seu nome latino pelo qual a conhecemos hoje. Os gauleses denominavam essa bebida de cevada fermentada de ceres visia ou cerevisia, em homenagem à deusa Ceres, protetora da agricultura, e por extensão dos cereais (COMO FAZER CERVEJA, 1985). 14 Muitos dos povos que viviam na região do mediterrâneo nos primeiros anos do império romano cultivavam a uva, e com o tempo os romanos passaram a consumir o vinho em maior escala, substituindo a cerveja como bebida alcoólica preferida do império romano. Com isso a cerveja passou a ser consumida pelos povos da região da Gália, Bavária e posteriormente pelas regiões mais ao norte do continente passando a ser considerada assim uma bebida de bárbaros (AMBEV, 2010). Ainda segundo MORADO (2009), o vinho, por ser uma bebida dos judeus e dos cristãos europeus, com vários significados simbólicos e também identificado como o sangue de Cristo, ocupou parte importante da cultura da época. Entretanto, a cerveja, por ser mais abundante e barata, passou, aos poucos, a ser a bebida das classes mais pobres e dos bárbaros, como os estrangeiros eram chamados pelos romanos. Outra rota de expansão da cultura cervejeira a partira da Mesopotâmia, igualmente importante a rota de expansão feita pelos romanos, foi a criada pelos trácios, povo que dominava um enorme território onde hoje estão, além da própria Trácia, a Bulgária, a Romênia, a Moldávia, e partes da Grécia e da Turquia. A cerveja era uma bebida sagrada para estes povos, e acredita-se que devidos aos movimentos migratórios, eles acabaram por influenciar os germânicos e os celtas. Durante o primeiro milênio da era cristã, celtas e germânicos eram os povos que mais produziam e consumiam a cerveja, que por ser considerada sagrada, era uma recompensa aos heróis e uma oferenda aos deuses. Vários outros povos (escandinavos, asiáticos, africanos e os da América primitiva) desenvolveram bebidas a base de cereais, que poderíamos chamar de cerveja e eram também bastante populares. 2.1.2. A cerveja na idade média Até o inicio da Idade Média, a produção de cerveja era uma atividade exclusivamente caseira, de responsabilidade das esposas e dirigida ao consumo doméstico, já que fazia parte da dieta da família, principalmente no desjejum (MORADO, 2009). Já na idade média a cerveja passou a ser produzida por monges em mosteiros. Os monges católicos em suas peregrinações pelo continente europeu 15 começaram a fundar instalações onde podiam produzir cerveja em larga escala. Alguns monges utilizavam estas instalações para produzir matérias para poder produzir a bebida e estudaram diferentes formas de produção. Com o conhecimento da escrita, os monges começaram a fazer anotações de suas experiências e começaram a aperfeiçoar o processo de produção. E em uma época conhecida como “Idade das Trevas”, em que a falta de saneamento espalhava várias epidemias pelo continente europeu, a cerveja chegou em muitos casos a substituir o consumo de água por sua maior segurança (AMBEV, 2010). Segundo MORADO, (2009). Por sua capacidade de trabalho e dedicação, mas, principalmente, por serem alfabetizados, os religiosos se tornaram de fato, os primeiros pesquisadores sobre cerveja, tendo aprimorado seu método de fabricação e introduzido a idéia de conservação a frio da bebida. Os mosteiros eram suficientemente organizados e neles se desenvolveram receitas particulares, guardadas em segredo. Assim, eles se tornaram as únicas instituições com capacidade para produzir cerveja em grande escala. Com os experimentos agora escritos começou-se a perceber características que influenciavam na qualidade da cerveja, como por exemplo, a água e o tipo de cereal utilizados na produção, assim a cerveja produzida começou a ter uma qualidade cada vez melhor. Nos séculos XV e XVI a cerveja começou a ser produzida em escala cada vez mais industrial tornando seu preço cada vez mais barato e aumentando o consumo da bebida por todo continente europeu. Pouco tempo depois começaram a surgir outras bebidas nas preferências dos europeus como o chá, café e o gim, e o consumo da bebida diminuiu. Mesmo assim, muitos países permaneceram fiéis à cerveja. A tradição cervejeira resistiu especialmente em países como Alemanha, Dinamarca, Holanda, Bélgica, Áustria, Inglaterra, Irlanda e República Tcheca(COMO FAZER CERVEJA, 1985). 2.1.3. Introdução do lúpulo Desde a origem da cerveja, os cervejeiros usam aditivos para enriquecer o seu sabor, adicionar-lhe aromas, dar-lhe mais cor, aumentar seu teor alcoólico, conservar e aumentar seus efeitos inebriantes. Mel, canela, açúcar mascavo, anis, 16 gengibre, rúcula, alecrim e raízes em geral foram alguns dos ingredientes usados com essa finalidade. O uso do lúpulo na produção de cerveja era comum desde o século IX, mas o primeiro registro por escrito data do século XII. Apesar do seu amargor e do seu efeito inebriante, o lúpulo foi adotado por que suas propriedades conservadoras foram logo percebidas. Como o processo de fermentação não era controlado, a produção de cerveja nos meses quentes era muito difícil, pois as altas temperaturas aceleravam o trabalho dos microorganismos presentes no ar e azedavam mais rapidamente o produto. A inclusão do lúpulo não foi de fácil assimilação pelos consumidores que levaram muitos anos para se acostumarem com o novo sabor. Há controvérsias sobre as razões dessa mudança. A mais aceita é que o sucesso do lúpulo se deveu a longevidade que ele proporcionava ao produto (MORADO, 2009). 2.1.4. Modernização da fabricação e a lei da pureza Entre os séculos VIII e XVI, a cerveja passou por vários estágios de desenvolvimento, simultaneamente com toda a estrutura social e econômica da sociedade ocidental. Tornou-se um item crítico de fornecimento nas vilas e cidades que começaram a se formar. De atividade caseira, a produção de cerveja transformou-se em um negócio de característica industrial (MORADO, 2009). Mesmo com o processo de industrialização da cerveja ainda assim não se tinha até então um controle de qualidade da cerveja que era produzida por todo o continente europeu, sendo que muitas cervejas eram de má qualidade ou eram fraudadas (COMO FAZER CERVEJA, 1985). Em 1514, em Paris, estabeleceu-se a exigência de três anos de formação para que alguém pudesse se habilitar a abrir uma cervejaria artesanal. A fim de evitar que estes problemas continuassem decidiu-se regulamentar através de uma lei o processo de produção de cerveja, garantindo assim um produto de qualidade. Foi com o intuito de regulamentar a produção de cerveja que em 1516 o Duque Guilherme IV da Baviera, instituiu a “Lei da Pureza”. Esta lei é a mais antiga legislação alimentícia do mundo, e está em vigor até os dias atuais na Alemanha. A lei da pureza determina que toda cerveja deve ser feita unicamente com água, malte, lúpulo e fermento (COMO FAZER CERVEJA, 1985). 17 O texto que segue abaixo retirado de EINSENBAHN (2010) é uma tradução do texto original do decreto da lei da pureza. "Proclamamos com este decreto, por Autoridade de nossa Província, que no Ducado da Bavária, bem como no país, nas cidades e nos mercados, as seguintes regras se aplicam à venda da cerveja: De Michaelmas a Georgi, o preço para um Litro ou um Copo, não pode exceder o valor de Munich do pfennig. De Georgi a Michaelmas, o Litro não será vendido por mais de dois pfennig do mesmo valor, e o Copo não mais de três Heller (Heller geralmente é meio pfennig). Se isto não for cumprido, a punição indicada abaixo será administrada. Se todo cervejeiro tiver outra cerveja, que não a cerveja do verão, não deve vendê-la por mais de um pfennig por Litro. Além disso, nós desejamos enfatizar que no futuro em todas as cidades, nos mercados e no país, os únicos ingredientes usados para fabricação da cerveja devem ser malte de cevada, lúpulo e água. Qualquer um que negligenciar desrespeitar ou transgredir essas determinações será punido pelas autoridades da corte que confiscarão tais barris de cerveja, sem falha. Se, entretanto, um comerciante no país, na cidade ou nos mercados comprar dois ou três barris da cerveja (que contém 60 litros) para revendê-los ao vendedor comum, apenas para este será permitido acrescentar mais um Heller por Copo, do que o mencionado acima. Além disso, deverá acrescentar um imposto e aumentos subseqüentes ao preço da cevada (considerando também que os tempos da colheita diferem, devido à localização das plantações). 18 Nós, o Ducado da Bavária, teremos o direito de fazer apreensões para o bem de todos os interessados." Guilherme IV Duque da Bavária Na época em que se institui a lei da pureza na Alemanha não se havia conhecimento da existência das leveduras, e mesmo com uma lei regulamentando a produção da cerveja esta estragava depois de certo tempo, ou não fermentava de forma correta e igual em todos os processos. Não existiam controles de temperatura pois ainda não existia o termômetro, com isso os processos de deterioração eram comuns e causavam grandes prejuízos ás fábricas. Com intuito de descobrir as causas destes graves problemas envolvendo a produção e armazenamento da cerveja que Pasteur lançou-se ao estudo do processo de fermentação da cerveja. Com a descoberta do microscópio, Pasteur conseguiu verificar que alguns germes provocavam as alterações prejudiciais a qualidade da cerveja. A deterioração do mosto era provocada pelo desenvolvimento de organismos microscópicos que podiam estar no ar, na água ou até mesmo nos aparelhos utilizados na fabricação da cerveja estranhos ao processo de fermentação. Com o avanço cientifico consegui-se descobrir métodos de fazer o controle desses microorganismos prejudiciais ao processo de fabricação da cerveja, como o processo de pasteurização. Descobriu-se o tipo de levedura ideal para produção de cerveja de alta fermentação e a levedura para cervejas de baixa fermentação, bem como o tipo certo de levedura para produção de cerveja clara e escura. Com estas contribuições científicas, a fabricação de cerveja pode se desenvolver plenamente, dentro de técnicas sofisticadas que proporcionam produtos de qualidade marcadamente superior (COMO FAZER CERVEJA, 1985). 19 2.1.5. A cerveja no Brasil Ao contrário de alguns países americanos, no Brasil somente no século XIX começou-se a difundir o consumo de cerveja. Até então os comerciantes portugueses não tinham nenhum interesse por essa bebida, pois ela representava uma séria ameaça ao consumo de vinho que a colônia importava de Portugal. (COMO FAZER CERVEJA, 1985). No Brasil, o hábito de tomar cerveja foi trazido por D. João VI, no inicio do século XIX, durante a permanência da família real portuguesa em território brasileiro. Nesta época a cerveja consumida no Brasil era toda importada de países europeus (BORZANI, 2001). Ainda segundo MORADO (2009), a cerveja foi inicialmente trazida para o Brasil pela Companhia das Índias Orientais, no século XVII, juntamente com os holandeses. Com a saída dos holandeses do país em 1654, o produto sumiu por quase 150 anos, reaparecendo apenas em 1808 quando a Família Real portuguesa desembarcou no Brasil colônia. As primeiras cervejas realmente brasileiras só começaram a aparecer no início da república. Eram produtos rústicos, com muito gás carbônico no interior das garrafas, pressionando as rolhas que estouravam. Para evitar este prejuízo, os cervejeiros costumavam amarrar a rolha ao gargalo com auxilio de barbantes, o que originou a expressão “marca barbante” (COMO FAZER CERVEJA, 1985). A primeira cerveja brasileira surgiu em 1853, e foi a Bohemia, criada pelo colono Henrique Kremer, em Petrópolis (RJ), a Bohemia veio a ganhar esse nome em 1898. A partir de então começaram a surgir mais cervejarias em território nacional como as cervejarias Brahma e Antártica, aumentando assim a produção de cerveja nomercado nacional, e permitindo assim o aumento no consumo da bebida no país (AMBEV, 2010). O início do século XX foi marcado pelo surgimento de muitas micro cervejarias, animadas com a nascente sociedade burguesa, o inicio da industrialização e a chegada de um grande número de imigrantes europeus. Com o advento das duas grandes guerras, a escassez de matéria-prima importada, como o lúpulo, impactou diretamente na produção de cerveja nacional, que caiu drasticamente (MORADO, 2009). 20 Nos anos 80 e início dos anos 90 o mercado cervejeiro brasileiro teve uma forte expansão. Em 1999, Brahma e Antártica anunciaram sua aliança que dá início à primeira cervejaria global brasileira, a Ambev. O surgimento da companhia impulsionou o setor de bebidas brasileiro, possibilitou a entrada de novas marcas no mercado tanto da Ambev como da concorrência e ampliou o leque de produtos de qualidade a preços acessíveis, incentivou o lançamento de inovações (AMBEV, 2010). A criação da AmBev e sua posterior fusão com a gigante belga Interbrew, foram dois dos fatos mais marcantes da história da cerveja brasileira e mundial das ultimas décadas. Com o nome de InBev, a nova companhia mundial, a partir de 2004, tornou-se a maior produtora de cerveja do mundo. 2.2. O MERCADO MUNDIAL DA CERVEJA Nos últimos 30 anos, impulsionada pela expansão das fronteiras do capitalismo no final do século XX, a indústria cervejeira tornou-se um grande negócio, de dimensão global. Segundo MORADO (2009), o segmento cervejeiro mundial teve um faturamento de US$405,9 bilhões em 2008, crescendo a uma média de 1,7% ao ano e devendo se aproximar de US$442,0 bilhões em 2013. Importante para a economia de qualquer país, o setor é um grande gerador de empregos. Para cada trabalhador direto na indústria, são empregados outros quinze nos setores subseqüentes – distribuição (1), suprimentos (2) e serviços (12). A modificação de hábitos dos consumidores, aliada a forte globalização do setor, descrevem um cenário promissor para as micro e pequenas cervejarias, que lutarão em terreno favorável, devido à forte característica de fidelização dos consumidores da bebida. Os indicadores de mercado e do perfil de consumo apontam algumas tendências para o desenvolvimento do seguimento nos próximos anos: A saturação do mercado europeu levará as empresas a priorizar novos mercados-alvo, como China, Rússia e América do Sul (Brasil, em especial); Deverá ocorrer um incentivo ao produto Premium, por que ele proporciona maior margem de lucro aos produtos; 21 Os consumidores tendem a se tornar cada vez mais exigentes, com o paladar mais refinado e buscando satisfação sensorial, o que fará os produtores atentarem mais para o perfil sensorial de seus produtos; O refinamento das exigências do consumidor garantirá um crescimento do market share das cervejas caseiras regionais, que produzem uma maior variedade, aumentando a popularidade das cervejas de trigo e das cervejas frutadas e aromatizadas entre a população jovem e nos círculos gastronômicos. 2.2.1. Consumo e produção Segundo os dados obtidos no Sindicato Nacional da Indústria Cervejeira (Sindicerv) em 2010, no mercado de cerveja, o Brasil só perde, em volume, para a China (35 bilhões de litros/ano), Estados Unidos (23,6 bilhões de litros/ano), Alemanha (10,7 bilhões de litros/ano). No entanto mesmo com o grande volume da produção brasileira a população brasileira ainda consome pouco a bebida quando comparada com outros países do mundo. No consumo per capita o Brasil, com uma média de 47,6 litros/ano por habitante, está abaixo do total registrado por vários países como México (50 litros/ano) e Japão (56 litros/ano), como indicado na tabela 1. Tabela 1: Consumo mundial per capita de cerveja. Fonte: SINDICERV. Sindicato Nacional das Indústrias Cervejeiras. CONSUMO PER CAPITA (litros/habitante) Rep. Checa 158 Alemanha 117,7 Reino Unido 101,5 Austrália 92 Estados Unidos 84 Espanha 78,3 Japão 56 México 50 Brasil 47 França 35,5 Argentina 34 China 18 22 Embora esse consumo tenha sido incrementado nos primeiros anos de implantação do Plano Real (1994/1995), saltando de 38 litros/ano por pessoa para 50 litros/ano/habitante, o nível se mantém estável desde então, especialmente porque, ao se levar em conta o baixo poder aquisitivo de boa parte de seus consumidores, o preço do produto é alto. Na saída da fábrica, seu custo é um dos menores do mundo. Porém até chegar ao consumidor final a cerveja sofre a incidência de uma série de tributos. Tais fatores apresentados encarecem a cerveja e baixam o consumo do produto no mercado nacional (SINDCERV, 2010). 2.3. TIPOS DE CERVEJA As cervejas podem ser classificadas em basicamente dois grandes grupos, as cervejas de alta fermentação conhecidas como “ale”, e as cervejas de baixa fermentação denominadas “lager”. 2.3.1. A cerveja ale As cervejas Ale são produzidas com o fermento Saccharomyces cerevisiae e sua fermentação acontece em temperaturas mais altas que as lager. Essa temperatura fica, dependendo do tipo de cerveja, em torno de 20ºC. Além disso, são consideradas cervejas de alta fermentação porque o fermento tende a ficar em suspensão no tanque durante o processo de fermentação. O resultado desse processo são cervejas que se caracterizam por apresentarem aromas e sabores complexos, com notas frutadas e de especiarias. Como os padres foram grandes produtores de cerveja, o termo "Ale", acredita-se, vem da palavra anglo-saxã "Alu", que significava um êxtase religioso. O fato de serem consideradas cervejas de alta fermentação não significa que tenham necessariamente teor alcoólico mais alto que as Lager. Também não são necessariamente escuras. Existem Ale de baixo e alto teor alcoólico, assim como claras e escuras. Até o ano de 1400, quando se começou a fabricar cervejas Lager, todas as cervejas eram Ale (EINSENBAHN, 2010). Na família das Ales, existem diversos outros tipos de cerveja, como: Ale (clara, suave, amarga, Porter, Barley Wine, Stout), Pale Ale, English Pale Ale, 23 American Pale Ale, Brown Ale, Mild, Bitter, Altbier, Kölsh, cervejas especiais (Trappiste, Abbey, Saison), Weizenbier entre outras (CERVESIA, 2010). 2.3.2. A cerveja lager As Lager são as chamadas cervejas de baixa fermentação. Fermentadas a temperaturas mais baixas que as Ale, em torno de 10ºC, são produzidas com o fermento Saccharomyces uvarum. Muito pouco ou nada frutadas, possuem aromas e sabores de cereais (cevada e/ou trigo), pão e lúpulo. Acredita-se que as Lager surgiram por volta de 1400, no sul da Alemanha. Como a produção de cerveja exige temperaturas amenas, não se produzia cerveja no verão, já que a refrigeração foi inventada somente em 1873. Os alemães descobriram que sob os Alpes a temperatura ficava baixa mesmo no verão. Com isso, passaram a produzir maiores quantidades na primavera e armazenavam a cerveja nesses "armazéns" sob as montanhas. Como a temperatura nessas cavernas ficava bem abaixo dos 20ºC, houve uma mutação no fermento da Ale utilizado até então, passando a se adaptar melhor a temperaturas mais baixas. O resultado foram cervejas mais límpidas e menos complexas que as existentes até então. "Lager" significa "armazém", em alemão. Daí a origem do nome dessa família (EISENBAHN, 2010). Na família das Lagers, existem diversos outros tipos de cerveja, como: Lager (Pilsener, Dortmunder, Malzbier), Wiener, Märzen, Münchener, Bock, Doppelbock, Rauchbier,Marzenbier, Export entre outras (CERVESIA, 2010). 2.3.3. A cerveja Pale Ale A primeira Pale Ale de renome foi produzida por um cervejeiro chamado Hodgson, por volta dos anos 1750, mas este tipo de cerveja tornou-se especialmente associado à cidade de Burton. Essa cidade é uma tradicional produtora de cerveja desde o século XIII, mas foi apenas nos idos de 1800 que suas Pale Ales alcançaram grande fama. Dentro desse subgrupo encontra-se grande variedade de cervejas com características distintas. Mas pode-se afirmar que uma Pale Ale clássica apresenta teor de extrato original entre 11,2 e 13,6% m/m, sua coloração é de cobre, e o 24 paladar puro com um acentuado “flavor” de fruta. Pode ser filtrada ou não; neste ultimo caso a levedura presente confere turbidez a cerveja. Algumas Pale Ales podem ser armazenadas na temperatura de 12 – 14oC por 2 a 4 semanas, num processo que lembra a maturação. A água da região de Burton, rica em gesso (sulfato de cálcio), contribui para definir esse tipo de cerveja de sabor característico forte (BORZANI, 2010). 2.4. LEGISLAÇÃO 2.4.1. Competências do ministério da agricultura No Brasil, o Ministério da Agricultura é o órgão responsável pelo registro, classificação, padronização, controle, inspeção e fiscalização da cerveja. São da competência do Ministério da Agricultura as seguintes atribuições: Registro das cervejas nacionais; Registro e classificação dos estabelecimentos de industrialização ou importação da cerveja; Classificação e padronização da cerveja, através de preceitos de qualidade e identidade; Inspeção e controle sanitário dos estabelecimentos e da bebida, desde a produção até a comercialização; Análise da cerveja nacional e da importada; Orientação e colaboração com as cervejarias (BORZANI 2001). 2.4.2. Definições legais para a cerveja A legislação brasileira define cerveja como sendo a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto de malte, por ação de levedura cervejeira. Como matérias-primas são utilizados malte, água e lúpulo, sendo que parte do malte pode ser substituído por cereais maltados ou não, ou por carboidratos de qualquer origem vegetal. As definições relativas à classificação, padronização e produção de cerveja foram feitas através da lei federal 8.918 de 1994, a qual regulamenta pelo Decreto 2314 de 1997, cujos principais pontos destacam-se através do Art. 66 citado abaixo: 25 a) Tipo de fermentação: - Cerveja de alta fermentação = obtida pela ação de levedura cervejeira que emerge a superfície do líquido na fermentação tumultuosa; - Cerveja de baixa fermentação = obtida pela ação de levedura cervejeira que se deposita no fundo da cuba durante ou após a fermentação tumultuosa. b) Teor de extrato primitivo: - Cerveja fraca = quando fabricada a partir do mosto com teor de extrato primitivo igual ou maior que 7,0% e menos que 11,0%, em peso; - Cerveja normal ou comum - quando produzida a partir do mosto com teor de extrato primitivo igual ou maior que 11,0% e menor que 12,5%, em peso; - Cerveja extra = quando fabricada a partir do mosto com teor de extrato primitivo igual ou maior que 12,5% e menor que 14,0%, em peso; - Cerveja forte = quando produzida a partir do mosto com teor de extrato primitivo maior que 14,0%, em peso. c) Cor: - Cerveja clara = quando possuir cor correspondente a menos de 15 unidades EBC (European Brewery Convention); - Cerveja escura = quando possuir cor correspondente a 15 ou mais unidades EBC. d) Teor alcoólico: - Cerveja sem álcool = quando seu conteúdo em álcool for menor ou igual a 0,5%, em peso; - Cerveja de baixo teor alcoólico = quando seu conteúdo em álcool for maior que 0,5%e menor que 2,0%, em peso; - Cerveja de médio teor alcoólico = quando seu conteúdo em álcool for maior que 2,0% e menor que 4,5%, em peso; - Cerveja de alto teor alcoólico = quando seu conteúdo em álcool for maior que 4,5% e menor que 7,0%, em peso. e) Teor de extrato no produto acabado: - Cerveja de baixo teor de extrato = quando o teor de extrato for menor que 2,0%, em peso; - Cerveja de médio teor de extrato = quando o teor de extrato for igual ou maior que 2,0% e menor que 7,0%, em peso; 26 - Cerveja de alto teor de extrato = quando o teor de extrato for igual ou maior que 7,0%, em peso (FILHO, 2005). Segundo a mesma legislação, a cerveja de acordo com o tipo pode ser denominada de Pilsen, Export, Dortmunder, München, Bock, Malzbier, Ale, Stout, Porter e Weissbier (VENTURI FILHO, 2005). Nesse ponto a legislação é confusa, uma vez que os termos "Ale" e "Lager" devem ser utilizados para identificar cervejas por alta e baixa fermentação, respectivamente. São, portanto, dois grandes grupos dentro dos quais estão inseridos os vários tipos de cerveja. A levedura cervejeira, as enzimas e os agentes clarificantes, filtrantes e absorventes são considerados, pela legislação brasileira como coadjuvantes da tecnologia de fabricação (BORZANI, 2001). A tabela 2 mostra os coadjuvantes que podem ser utilizados na produção da cerveja segundo a legislação brasileira: Tabela 2: Coadjuvantes utilizados na produção de cerveja. Fonte: BORZANI, 2001. COADJUVANTE AÇÃO Albumina Clarificante Asbesto Filtrante Bentonita Clarificante Carbonato de amônio Filtrante Carvão ativo Descolorante e Desodorizante Celulose Filtrante Enzimas amilolíticas e proteolíticas Biocatalisadores Fosfato de amônio Nutriente Gelatina comestível e ictiocola Clarificante Nitrogênio Protetor Perlita Filtrante Polivinilpirrolidona (PVP) Clarificante Solução coloidal de sílica Clarificante Tanino Clarificante Terra diatomácea Filtrante Os aditivos são classificados em intencionais e incidentais. Os intencionais são aqueles usados intencionalmente na produção da cerveja visando melhorar, corrigir ou preservar a aparência, sabor, corpo e propriedades de armazenamento do produto. 27 Os aditivos incidentais são os defensivos agrícolas, solventes do extrato de lúpulo e contaminantes minerais. Os resíduos de agrotóxicos remanescentes só poderão resultar daqueles autorizados na cultura da matéria-prima, devendo estar em correspondência com os limites de tolerância fixados pelo Ministério da Agricultura. O mesmo raciocínio vale para o extrato de lúpulo na cerveja. Os aditivos utilizados e os níveis máximos de contaminantes permitidos estão mostrados nas Tabelas 3 e 4. Tabela 3: Aditivos utilizados na produção de cerveja. Fonte: BORZANI, 2001. ADITIVO AÇÃO Ácido ascórbico e seus sais Antioxidante Ácido isoascórbico Antioxidante Ácido lático Acidulante Alginato de propilenoglicol Estabilizante Caramelo Corante Dióxido de carbono Conservador Dióxido de enxofre e derivados que forneçam SO2 Conservador Propionato de cálcio ou sódio Conservador Agentes tamponantes: bicarbonatos, carbonatos, cloretos, citratos, lactatos, ortofosfatos, sulfatos de cálcio, de magnásio, de potássio, de sódio ou de lítio. Tamponante Tabela 4: Limites de tolerância de contaminantes minerais em cervejas. Fonte: BORZANI, 2001. Contaminante mineral Limite máximo (PPM) Arsênio (As) 0,2 Chumbo (Pb) 0,3 Cobre (Cu) 5,0 Estanho (Sn) 250,0 Ferro (Fe) 15,0 Zinco (Zn) 5,0 Conteúdo total de metais em ferro, precipitados pelo ferrocianeto de potássio. 20,0 As cervejas não podem apresentar germes patogênicos ou substâncias produzidas por microorganismos em quantidade que possam causar danos à saúde humana. Aquelas que forem pasteurizadas não devem possuir microorganismoscapazes de causar deterioração do produto nas condições normais de 28 armazenamento. Os estabelecimentos que fabricam cerveja devem apresentar as condições de higiene fixadas nas normas sanitárias em vigor (BORZANI, 2001). 2.5. MATÉRIAS-PRIMAS PARA A PRODUÇÃO DE CERVEJA As bebidas alcoólicas resultantes da fermentação de açucares não-originários de grãos ou mesmo que usem cereais, mas não utilizem ao menos 20% de malte de cevada não podem ser chamadas de cerveja, ainda que apliquem o mesmo processo bioquímico. Assim, o mel fermentado é chamado de hídromel, o suco de maça ou pêra fermentado é chamado sidra e o suco de uva fermentado origina o vinho. Pela Lei da Pureza da Cerveja Alemã, as cervejas deveriam conter apenas malte de cevada, lúpulo, água e levedo. Mas a cerveja é uma bebida bastante versátil, permitindo muitas possibilidades de variação quanto aos ingredientes utilizados. A proporção dos ingredientes utilizados, o grau de maltagem do cereal, o tipo de lúpulo utilizado, o tipo de fermentação e a temperatura e duração das etapas do processo bem como o processo de armazenamento e envase, caracterizam uma grande diversidade de cervejas (MORADO, 2009). 2.5.1. Água Sabe-se que mais de 91% da composição da cerveja é água. Com isto fica fácil verificar a importância da água no processo de fabricação da cerveja (COMO FAZER CERVEJA). A água a ser utilizada no processo de obtenção de cerveja não deve apenas satisfazer os requisitos de uma água potável, mas deve apresentar características físico-químicas necessárias para produção de cada tipo de cerveja. Os grandes centros cervejeiros da Europa se desenvolveram onde a água disponível era apropriada para produção de tipos específicos de cerveja. Assim, água com elevado teor de sulfato de cálcio (dureza permanente) está associada com cervejas amargas do tipo Burton-on-Trente. Menor teor de sulfato de cálcio e maior teor de carbonato de cálcio resultam em uma água mais apropriada para a produção de cervejas escuras e adocicadas como as do tipo Dublin, Muchen e London. Água 29 rica em íons cloreto, sulfato e bicarbonato caracterizam a cerveja Dortmund (BORZANI, 2001). Alguns dos parâmetros básicos que devem ser respeitados para que a produção de cerveja seja efetuada com êxito são, por exemplo, o pH, que influencia diretamente a atividade enzimática, a presença de íons de ferro, que podem dar cor indesejada à cerveja após interagirem com substâncias fenólicas, a presença de íons de magnésio que são necessárias à algumas enzimas da levedura, tais como a pyruvirate descarboxilase, mas que em altas concentrações pode conferir um sabor amargo à bebida. Muitas cervejarias utilizam água proveniente direto de uma fonte mineral, fazendo apenas a análise periódica das características físico-químicas da água. Em muitos casos está é a melhor água para utilizar no processo de obtenção da cerveja. Muitos locais, porém, não possuem uma boa água para a produção da cerveja, nestes casos é necessário que seja feito um pré-tratamento da água da cerveja. O tratamento da água apesar de encarecer o processo, garante a qualidade do produto final. Na natureza, toda água contém sais dissolvidos, possuindo-os em quantidade e qualidade diferenciados, de acordo com cada região. Se a quantidade for alta, a água passa a ter “gosto”, conforme os sais nela dissolvidos. Além disso, as águas naturais podem possuir matéria orgânica e compostos gasosos que, além de gosto, podem oferecer odor à água (VENTURI FILHO, 2005). A qualidade da cerveja depende muito da água que é utilizada, mas não necessariamente apenas dela. Segundo MORADO (2009), mesmo sendo um ingrediente fundamental no processo de fabricação da cerveja, não se pode dizer hoje em dia, que uma cerveja seja “melhor” ou mais saborosa que outra por que sua fonte de água é mais pura. Existem inclusive, cervejarias que produzem excelentes cervejas mesmo com água do mar dessalinizada. Ter uma fonte de água de qualidade era fundamental até o século XIX, enquanto as técnicas de bioquímica não eram desenvolvidas. No passado, a disponibilidade de água pode ter auxiliado na criação de determinados estilos de cerveja em algumas regiões, mas hoje minerais podem ser removidos ou adicionados à água para modificá-la. 30 A tecnologia permite “calibrar” as propriedades da água conforme as necessidades e/ou receitas. Mas o fabricante não despreza a importância da boa fonte de água. Este é um fator importante na hora de decidir a localização da fabrica, que exigirá pouco ou nenhum tratamento da água local. 2.5.1.1. Tratamento da água Para efetuar o tratamento de água podemos utilizar vários processos, cujas fases principais são enumeradas a seguir: floculação, decantação, filtração, desinfecção por meio de cloro ou por dióxido de cloro. O tratamento da água pode ser feito para atender várias finalidades: - Higiênicas: remoção de bactérias, protozoários, vírus e outros microrganismos, de substâncias nocivas, redução do excesso de impurezas e dos teores elevados de compostos orgânicos; - Estéticas: correção de cor, odor e sabor; - Econômicas/qualidade: redução da corrosividade, dureza, cor, turbidez, ferro, manganês, odor e sabor. O tratamento da água cervejeira segue os seguintes passos: 1) No início do processo de tratamento a água a ser tratada tem o seu pH corrigido (caso necessário pode-se utilizar soda cáustica ou ácido clorídrico) e elimina-se as substâncias em suspensão através da adição de floculantes (por exemplo sulfato de alumínio). 2) A água que sai do floculador passa em seguida por um processo de sedimentação no decantador, onde as partículas maiores se precipitam. Os sólidos separados são armazenados em um reservatório e transportados para um depósito de resíduos sólidos. A água tratada segue para um filtro de areia. 3) A filtração das partículas finas é efetuada por meio de filtros de areia (que podem ser construídos em polietileno de alta densidade – PEAD, concreto ou aço). 4) A fase de desinfecção ocorre por meio de cloro ou dióxido de cloro, adicionado antes de um tanque de contato (caixa d’água). Em seguida a água tratada segue para os pontos de utilização. 31 A água pode sofrer pré-oxidação na fase inicial do processo. A água de fábrica poderá sofrer tratamentos adicionais (troca iônica, osmose reversa, filtração por carvão ativado etc), de modo que possa ser utilizada em várias etapas do processo (processo de produção da bebida, caldeiras, casa de máquinas etc) (CERVESIA, 2010). De modo geral pode-se dizer que uma boa água cervejeira deve apresentar os seguintes requisitos mostrados na tabela abaixo. Tabela 5: Características físico-químicas da água para produção de cerveja. Fonte: CERVESIA, 2001. Parâmetro Unidade Especificação Aparência - Limpida e clara Sabor - Insípida Odor - Inodora pH pH 6,5 - 8,0 Cor (mg pT/l) 0 – 5 Turbidez NTU Menor que 0,4 Matéria orgânica (mg O2 cons./l) 0 - 0,8 Sólidos dissolvidos totais (mg/l) 50 - 150 Dureza total (mg CaCO3/l) 18,0 - 79,0 Dureza temporaria (mg CaCO3/l) 18,0 - 25,0 Dureza permanente (mg CaCO3/l) 0 - 54,0 Alcalinidade (mg CaCO3/l) 0,8 - 25,0 Sulfatos (mg SO4/l) 1,0 - 30,0 Cloretos (mg Cl/l) 1,0 – 20,0 Nitratos (mg NO3/l) Ausência Nitritos (mg NO2/l) Ausência Sílica (mg SiO2/l) 1,0 – 15,0 Cálcio (mg Ca2+/l) 5,0 - 22,0 Magnésio (mg Mg2+/l) 1,0 – 6,0 Ferro (mg Fe/l) Ausência Alumínio (mg Al/l) Máx. 0,05 Amoníaco (mg NH3/l) Ausência CO2 livre (mg CO2/l) 0,5 – 5,0 2.5.2. Malte O termo técnico malte definea matéria-prima resultante da germinação, sob condições controladas, de qualquer cereal (cevada, milho, trigo, aveia, entre outros). A princípio, qualquer cereal pode ser maltado, considerando, entre outros fatores, seu poder diastático e seu valor econômico (VENTURI FILHO, 2005). 32 A Figura 1 é a imagem de uma sala de maltagem utilizado pela cervejaria Eggenberg, na república Checa. Figura 1- Sala de maltagem de cevada Fonte: MORADO (2009). Segundo MORADO (2009), a cerveja deve ser produzida obrigatoriamente de cevada, mas, às vezes, podem ser acrescentados a ela outros cereais. O grão de cevada é muito parecido com o de trigo. Na produção da cerveja ele é a principal fonte de amido, cuja estrutura é modificada durante o processo de 33 maltagem (conversão do cereal natural em malte). Esse amido é convertido em açúcares, tais como maltose e glicose. Nem todo cereal, porém, serve para a produção de cerveja. Ele deve ter algumas qualidades especificas. As mais importantes são o conteúdo de proteínas, a taxa de gordura, o rendimento da extração e a capacidade de germinação. Somente os grãos mais nobres são destinados a produção de cerveja – cerca de 15%. Ainda segundo BORZANI (2001), embora vários cereais possam ser satisfatoriamente maltados, a cevada é a que apresenta menores dificuldades técnicas no processo de maltagem. Por exemplo, o malte de milho apresenta problema no ranço de sua fração lipídica; o trigo durante a maltagem sofre ataque de microorganismos que crescem na superfície do grão. Além disso, a cevada apresenta em sua composição um alto teor de amido, ou em outras palavras, de extrato fermentável. A proteína presente encontra-se em qualidade e quantidade suficiente para a nutrição das leveduras durante a fermentação, como também para a formação de espuma do produto final. Ainda mais a cevada maltada confere sabor, odor e corpo característicos à cerveja. Deve-se deixar claro, porém que apenas as melhores cevadas são utilizadas em cervejaria, sendo que cerca de nove décimos da produção mundial deste cereal é utilizada para outros fins, como alimentação animal. A cevada é uma gramínea do gênero Hordecum, cujos grãos na espiga podem estar alinhados em duas ou seis fileiras. A cevada de seis fileiras quando comparada com a de duas, apresenta menor teor de amido, maior riqueza protéica (enzimática), seus grãos são menos uniformes e possuem mais cascas. Assim sendo, o malte de seis fileiras irá apresentar maior dificuldade no processo de maltagem e na moagem dos grãos na cervejaria, menor rendimento na mosturação, mas, por outro lado, facilita a filtração do mosto e aceita maior proporção de adjuntos na formulação da cerveja. No Brasil, a cevada cervejeira é produzida nos estados do sul e apresenta duas fileiras. O grão de cevada é constituído basicamente por uma casca externa, endosperma amiláceo e germe (embrião). A casca constitui uma proteção para o grão do malte, é constituída por material celulósico insolúvel, apresentando algumas proteínas, resinas e tanino em 34 menor quantidade. A casca é utilizada como elemento filtrante durante o processo de filtração do mosto. O endosperma amiláceo é um tecido de reserva, que acumula amido na forma de grânulo no interior de suas células. Esta reserva apresenta dois tipos de polímeros de glicose: amilose na proporção de 30% e amilopectina na proporção de 70% do grão de malte. As paredes das células do endosperma são fontes de betaglucanos que conferem viscosidade ao mosto da cerveja, dificultando assim a sua filtração. Na região do germe tem início o processo de germinação do grão. Ar e água chegam ao embrião através de uma estrutura chamada micropólia. Entre o embrião e o endosperma há uma estrutura chamada escutelo que apresenta função de secreção, permitindo a passagem das enzimas hidrolíticas (amilases, proteases, glucanases, etc.) responsáveis pela germinação, do embrião para o endosperma, e de açúcares, aminoácidos e outras moléculas simples no sentido inverso. A cevada adequada para a produção de cerveja deve germinar fácil e uniformemente, apresentando brotamento em mais que 98% dos grãos após a fase de maceração na maltagem. É preciso que o teor de proteína não seja elevado, ficando entre 9,5 e 11%. Apesar do baixo nível nas proteínas, o poder diastático deve ser suficiente para hidrolisar todo amido contido no malte e adjuntos. É interessante também que o teor de polifenol (tanino) e betaglucano estejam baixos devido a problemas de turvação e filtração que estes causam durante o processo de obtenção da cerveja (BORZANI, 2001). O grão de cevada que possuir as características próprias para a produção de cerveja é encaminhado para o processo de maltagem. O processo de maltagem tem como finalidade elevar o conteúdo enzimático dos grãos de cevada através da síntese de amilases, proteases, glutanases, etc. Estas enzimas durante o processo de mosturação serão os catalisadores das reações de quebra das macromooléculas (proteínas, amido, glucano, etc.), presentes na matéria-prima em composto menores que sejam solúveis no mosto. Mesmo após a maltagem aconselha-se uma série de análises organolépticas e físico-químicas são necessárias pra classificarmos a cevada maltada de acordo com as suas características, objetivando um melhor aproveitamento e assegurando assim a qualidade intrínseca da cerveja (CERVESIA, 2010). 35 O malte para ser utilizado em cervejaria necessita apresentar algumas especificações com o objetivo de estimar o valor fermentativo do malte e para servir de base para as transações de compra e venda desta matéria prima. Algumas mudanças na composição do grão de cevada em função da maltagem são apresentadas nas tabelas abaixo: Tabela 6: Especificações para três tipos de malte estrangeiro. Fonte: BORZANI, 2001. Americano 6 filas Europeu 2 filas “lager” Europeu 2 filas “ale” Umidade, % 4,0 3,5 2,0 Extrato moagem fina, % ps 77,0 79,0 80,0 Extr. Moagem grossa, % ps 75,3 77,4 78,6 Nitrogênio total, % 2,1 1,75 1,7 Nsoluvel/Ntotal, % 40,0 39,0 39,5 Poder diastático, oLintner 140,0 75,0 65,0 α amilase, DU 40,0 35,0 - Cor, oEBC 3,8 2,9 6,0 Tabela 7: Especificações de malte brasileiro. Fonte: BORZANI, 2001. Umidade, % 5,52 Cinzas, % ps 1,97 Fibra bruta, % ps 3,95 Proteína bruta, % ps 10,22 Lipídio, % ps 1,65 Extrato, % os 79,52 Poder diastático, WK ps 244,19 Tabela 8: Composição média da cevada e da cevada maltada. Fonte: BORZANI, 2001. Cevada Malte Massa do grão, MG 32-36 29-33 Umidade, % 10-14 4-6 Amido, % 55-60 50-55 Açúcares, % 0,5-1,0 8-10 Nitrogênio total, % 1,8-2,3 1,8-2,3 Nsoluvel/Ntotal, % 10-12 35-50 Poder diastático, oLintner 50-60 100-250 α amilase, DU traços 30-60 36 2.5.2.1. Tipos de malte MORADO (2009), diz que os tipos de malte podem ser divididos em subcategorias de acordo com a combinação utilizada para germinação e secagem. Os grãos secos a temperaturas mais baixas produzem maltes para uma cerveja dourada como a Pilsner. O malte claro da clássica cerveja britânica é resultado da secagem dos grãos em temperaturas um pouco mais elevadas. Se os grãos tiverem sido mais modificados na germinação, durante a secagem eles serão parcialmente caramelizados ou cristalizados, desenvolvendo um aroma açucarado, com tonalidade vermelha. Com diferentes intensidades e temperaturas de secagem, os maltes desenvolverão aromas diversos. Existem muitos tiposde malte, e alguns deles até recebem nomes dos estilos de cerveja em que mais são utilizados. Alguns deles são: Lager – predominante nas cervejas tipo Lager tem cor clara e aroma de cereal; Pale Ale – predominante nas cervejas do tipo Ale, é um pouco mais escuro e lembra biscoito; Caramelo – usado nas cervejas Oktoberfest e Bock e em diversos outros estilos, este tipo de malte lembra açúcar queimado; Chocolate – seu nome deriva da cor apresentada. Confere a cerveja aromas de caramelo queimado, chocolate amargo ou café; é utilizado nas cervejas Porter, Brow Ale e as vezes Stout; Escuro – usado na Stout, sua aparência é de café torrado. 2.5.2.2. Classificação da cerveja quanto ao malte utilizado MORADO (2009), descreve que a mistura do malte de cevada com outros cereais, maltados ou não, depende da escolha do mestre cervejeiro em função do produto final desejado ou da escassez de matéria-prima. De acordo com a legislação brasileira (Lei no8.918, de 14/07/94, Cap.II - Das bebidas alcoólicas fermentadas – Seção I – Das cervejas, art. 66, item IV), as cervejas são classificadas conforme proporção de malte de cevada, em: Cerveja puro malte – aquela que possui cem por cento de malte de cevada, em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares; 37 Cerveja – aquela que possui proporção de malte de cevada maior ou igual a cinqüenta por cento, em peso, sobre extrato primitivo, como fonte de açúcares; Cerveja com nome do cereal predominante – aquela que possui proporção de malte de cevada maior do que vinte e menor do que cinqüenta por cento, em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares. O nome da cerveja deve indicar o cereal que predomina (por exemplo: cerveja de trigo). 2.5.3. Lúpulo O lúpulo (Humulus lupulus L.) é uma planta trepadeira, perene, que pertence ao grupo das Urticáceas e da família Cannabaceae (CERVESIA, 2010). O lúpulo é uma planta dióica, isto é, apresenta flores masculinas e femininas em indivíduos diferentes, não havendo, portanto, planta hermafrodita. O interesse industrial recai sobre a planta feminina, mais precisamente sobre as flores na forma de cone ou do fruto delas resultante. As flores femininas ou os frutos delas decorrente são ricos em glândulas amarelas, contendo lupulina (resinas, óleos essenciais, etc.), responsável pelo aroma e amargor característico de lúpulo das cervejas (BORZANI, 2001). Ao contrario do malte, o lúpulo não altera o teor alcoólico nem o corpo da cerveja. Sua presença é fundamental para conferir a bebida o amargor característico das boas cervejas. Alem disso, seus aromas, com notas que variam do herbal ao floral, do frutado ao condimentado, fazem parte de muitos estilos de cerveja (MORADO, 2009). O lúpulo além de conferir aroma e amargor, apresenta ação anticéptica, pois os ácidos isoalfa são bacteriostáticos; contribui, também, para a estabilidade do sabor e da espuma da cerveja. O lúpulo é cultivado no início do ano, a partir do fim de março, sobre as estruturas de arame nos assim chamados “jardins de lúpulo”. 38 Figura 2: Plantação típica de lúpulo. A reprodução da planta se dá vegetativamente através de mudas. Dois ou três rebentos são colocados sobre um arame como ajuda para subir, e crescem até o final de julho até a altura da estrutura que é de sete metros. Quando as espigas das plantas femininas estão maduras, as trepadeiras de lúpulo durante a época de colheita de cerca de três semanas (final de agosto e início de setembro), são cortadas pouco acima do chão, tiradas das estruturas de arame e levadas até a área de processamento. Lá são retiradas as umbelas (conjunto de flores com formato de um guarda chuva) pelas colheitadeiras. As umbelas macias e úmidas são secas em uma estufa, até apresentar teor de umidade de aproximadamente 11%, sendo então prensadas e resfriadas. Freqüentemente o lúpulo é processado para pellets (pequenos pedaços prensados). 39 Assim o lúpulo alcança durabilidade mais longa, quando embalado a vácuo. Caso ele seja aquecido ou não seja embalado sem a presença de ar, perde rapidamente seus aromas voláteis e em cerca de um ano, até 35% de seu valor cervejeiro (CERVESIA, 2010). A composição do lúpulo é mostrada na tabela abaixo: Tabela 9: Composição do lúpulo comercial. Fonte: BORZANI, 2001. COMPONENTE CONCENTRAÇÃO (%) Água 10,0 Resinas totais 15,0 Óleos essenciais 0,5 Tanino 4,0 Monossacarídeos 2,0 Pectina 2,0 Aminoácidos 0,1 Proteína bruta 15,0 Lipídios e ceras 3,0 Cinzas 8,0 Celulose, lignina, etc. 40,4 TOTAL 100 Sob a ótica cervejeira, as frações mais importantes da lupulina são as resinas e os óleos essenciais. As resinas são constituídas principalmente de alfa e beta ácidos. Os primeiros, também chamados humulonas, são a fonte principal de amargor na cerveja, enquanto que os segundos, denominados lupulonas, são menos importantes. Durante a fervura do lúpulo no mosto, as moléculas de alfa ácidos são isomerizadas para formar alfaisoácidos. Esses compostos também conhecidos como iso-humulonas, são muito mais amargos e muito mais solúveis do que os alfa ácidos. Os óleos essenciais presentes no lúpulo influenciam tanto no sabor quanto no aroma da cerveja, embora a maior parte destes seja arrastada com o vapor d’água durante a fervura. Mas este efeito é desejável, uma vez que em altas concentrações, estes óleos essenciais tornam a cerveja intragável. O lúpulo é comercializado no mercado na forma de cones secos, em palites e como extratos. Os dois últimos, por serem produtos mais concentrados em ácidos alfas, e são mais estáveis, mesmo quando estocados em temperatura ambiente (BORZANI, 2001). 40 A maior parte da produção do lúpulo ocorre entre os paralelos de latitude 35o e 55o. Por ser uma planta muito sensível ao clima, suas características variam consideravelmente, de acordo com o micro clima da região. No Brasil, várias tentativas de cultivá-lo nas Serras Gaúchas não foram bem sucedidas. Alemanha, Estados Unidos, China e República Checa, produzem mais de 80% do lúpulo mundial, segundo a FAO (Food and Agricultural Organization, da Organização das Nações Unidas). O lúpulo também é muito sensível a pragas. Essa fragilidade tem forçado o emprego de defensivos agrícolas sofisticados para sua proteção, o que dificulta a produção do lúpulo orgânico e a conseguente produção de cervejas que possam ser classificadas como 100% orgânicas (MORADO, 2009). 2.5.4. Levedura Segundo VENTURI FILHO (2005), as características de sabor e aroma de qualquer cerveja são determinadas, de forma preponderante, pelo tipo de levedura utilizada. Além do etanol, o tipo e a concentração de vários outros produtos de excreção formados durante a fermentação são quem primariamente determina o sabor da cerveja. Sua formação depende do balanço metabólico global do cultivo da levedura. Tais características tornam o tipo de levedura utilizado, uma peça chave na formulação da cerveja. 2.5.4.1. Classificação das leveduras As leveduras são classificadas como fungos, apresentam-se normalmente sob forma unicelular, e reproduzem-se geralmente por brotamento. Elas crescem mais rapidamente que os bolores e são mais eficientes que estes na atividade metabólica. As leveduras também diferem das algas por não realizarem fotossíntese; dos protozoários por possuírem parede celular rígida; e das bactérias por suas maiores dimensões e propriedades morfológicas (BORZANI, 2001). 41 Segundo VENTURIFILHO (2005), o gênero Saccharomyces apresenta várias cepas consideradas seguras e capazes de produzir dois importantes metabólitos, etanol e dióxido de carbono. Nas cervejarias, entretanto se faz uma classificação empírica baseada no comportamento da levedura cervejeira durante a fermentação. Assim, se durante o processo fermentativo a levedura sobe para a superfície do mosto, ele é denominada “de alta fermentação”; e se ao final do processo fermentativo decanta no fundo do fermentador é chamada “de baixa fermentação”. A maioria das leveduras de alta fermentação (“ales”) pertencem à espécie S. cerevisiae, enquanto que a maior parte das leveduras de baixa fermentação (“lager”) são do S. uvarum (BORZANI, 2001). 2.5.4.2. Seleção de levedura cervejeira Existem várias propriedades que uma levedura deve apresentar para a se obter uma boa fermentação da cerveja, e reconhecer estas características é função de cada cervejeiro que deseje aprimorar seu processo. No entanto três características têm grande importância em qualquer processo de seleção de levedura. 1. A levedura deve produzir cerveja de sabor e odor agradáveis, porém o sabor e o odor não são conferidos apenas pela atividade da levedura, mas também sofrem influência da matéria-prima e das técnicas de processamento utilizados, dificultando assim a escolha correta do fermento. 2. Há necessidade de que a levedura cresça adequadamente. Espera-se, geralmente, que o fermento aumente a sua massa de 3 a 5 vezes durante a fermentação. Um crescimento menor causa problemas operacionais na condução do processo fermentativo, enquanto que uma taxa maior de multiplicação indica que o carboidrato do mosto, que deveria ser transformado em álcool, está sendo usado na produção de biomassa. 3. A habilidade da levedura flocular ou não, e se os flocos formados sobem ao topo ou decantam na base do fermentador, determina o tipo de fermentação, a forma de separação do fermento, o tipo de cerveja obtida, etc. A seleção de leveduras, que apresentem boas características cervejeiras, pode ser feita a partir de cepas (raças) existentes na própria cervejaria, em outras 42 fábricas que utilizam processo tecnológico semelhante, ou ainda em coleções de cultivos mantidos por laboratórios em várias partes do mundo (BORZANI, 2001). 2.5.4.3. Cultivo puro O cultivo puro de raças é conseguido mediante o isolamento de uma única célula de levedura, que é propagada vegetativamente até alcançar a quantidade necessária para a inoculação do mosto em nível industrial. O uso de cultivo puro para produção de cervejas “lager” é quase universal, entretanto é menos aplicado na fermentação das “ales”. Acredita-se que os cultivos mistos da fermentação alta são menos sujeitos à infecção, e tendem a permanecer mais uniformes de uma geração para outra. As culturas puras podem ser conservadas em meio sólido inclinado ou em meio líquido na temperatura de 4oC. Quando uma cepa de levedura cervejeira é requerida para fermentação há necessidade de multiplicá-la. De forma geral esta multiplicação se dá em tanques de propagação do fermento de volumes crescentes até que se atinja um volume de fermento suficiente para realizar a fermentação industrial. Todos os recipientes utilizados na propagação do fermento puro devem ser esterilizados, o mesmo acontecendo com o mosto cervejeiro, a fim de se evitar o aparecimento de infecção por leveduras selvagens (BORZANI, 2001). 2.5.4.4. Leveduras selvagens e bactérias contaminantes As leveduras não cervejeiras encontradas nas cervejarias são denominadas “selvagens”. Nem todas causam deterioração, mas a simples presença de leveduras selvagens, inócuas ou não, já é um indicio de infecção. Ainda segundo VENTURI FILHO (2005), levedura selvagem é qualquer levedura diferente da levedura de cultivo utilizada na elaboração de determinada cerveja. Leveduras selvagens podem se originar de diferentes fontes. Estudos com 120 leveduras selvagens isoladas a partir da cerveja, leveduras em propagação e garrafas vazias, mostram que, além de várias espécies Saccharomyces, foram encontradas espécies dos gêneros Brettanomyces, Candida, Debaromyces, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Rhodotorula, Torulaspora e Zygosaccharomyces. 43 As leveduras selvagens podem causar defeitos na produção de cerveja, como é o caso da formação de película na superfície da cerveja, produção de turbidez, desenvolvimento de odor e sabor estranhos e fermentação com desvio de atenuação. As bactérias contaminantes de cervejaria infeccionam tanto o mosto quanto a cerveja. Tal como as leveduras selvagens, as bactérias contaminantes freqüentemente causam turbidez e anormalidade no sabor e odor da cerveja. O controle da infecção bacteriana em uma cervejaria é realizado de diversas formas. Como a levedura cervejeira a ser utilizada como inoculo é um importante reservatório de bactérias, algumas cervejarias lavam o fermento com ácidos minerais por cerca de duas horas em pH próximo a 2,5. Outras preferem descartar o fermento após 5-10 rodadas de fermentação. Outra forma de controlar a infecção bacteriana é manter o equipamento que toma contato com o mosto e a cerveja o mais limpo e desinfetado possível. A utilização de aço inoxidável na construção destes equipamentos desses equipamentos facilita o processo de limpeza. Uma seqüência de operação de limpeza possível é a seguinte: a) Lavagem com água sob pressão, para remoção das sujeiras mais grossas das paredes do equipamento; b) Tratamento com solução quente de soda caustica à qual foi adicionado hipoclorito de sódio; c) Rinçagem com água, a fim de arrastar qualquer resíduo de detergente ou desinfetante. Por fim é necessário fazer o controle microbiológico em pontos estratégicos da cervejaria (BORZANI, 2001). 2.5.5. Adjuntos Adjuntos podem ser genericamente definidos como produtos ou materiais que fornecem carboidratos para o mosto cervejeiro, desde que permitidos por lei. Em função disto podem substituir parcialmente o malte na produção de cerveja. O nível de substituição do malte pelo adjunto pode chegar a 50%. Não há regra geral para relação à utilização de adjunto, cada cervejaria deve definir a proporção malte/adjunto para cada tipo de cerveja que produz. Os cereais mais 44 utilizados na produção de adjunto cervejeiro são: arroz, milho, cevada, cevada e sorgo (CERVESIA, 2010). As tabelas abaixo mostram algumas características dos adjuntos mais comuns na indústria cervejeira. Tabela 10: Características de adjuntos amiláceos. Fonte: BORZANI, 2010. Umidade (%) Extrato (% ps) Proteína (% ps) Lipídeo (% ps) Temperatura de gomificação (oC) Necessidade de cozimento “Grits” de milho 12,0 90,0 9,5 0,9 62 - 74 Sim “Grits” de arroz 12,0 92,0 7,5 0,6 61 – 78 Sim Amido de milho refinado 11,0 103,0 0,5 0,05 62 – 74 Sim/Não Farinha de trigo 11,0 86,0 8,5 0,76 58 – 64 Sim/Não Cevada torrada 6,0 72,0 14,5 1,6 - Não Flocos de milho 9,0 83,0 9,5 0,9 - Não Tabela 11: Composição de adjuntos açucarados. Fonte: BORZANI, 2010. Extrato (% ps) Glucose (% ps) Frutose (% ps) Sacarose (% ps) Maltose e matotriose (% ps) Açúcares não fermentáveis (% ps) Açúcar comum 102,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 Açúcar invertido 84,0 50,0 50,0 0,0 0,0 0,0 Xarope de milho (alta glucose) 82,0 43,0 0,0 0,0 37,0 20,0 Xarope de milho (alta maltose) 82,0 3,0 0,0 0,0 72,0 25,0 45 2.6. PROCESSAMENTO DA CERVEJA O
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