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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos Curso de Bacharelado em Química de Alimentos Relatório de Estágio Final Obrigatório: Pasteurização e prazo de validade de cervejas artesanais Fernanda Mülling Mülling Pelotas, 2018 2 Fernanda Mülling Mülling Relatório de Estágio Final Obrigatório: Pasteurização e prazo de validade de cervejas artesanais Relatório final de estágio apresentado à Universidade Federal de Pelotas, sob a orientação da Prof.ª Angelita da Silveira Moreira, como requisito final do Curso de Química de Alimentos, para obtenção do título de Bacharel em Química de Alimentos. Orientadora: Angelita da Silveira Moreira Pelotas, 2018 3 Fernanda Mülling Mülling Pasteurização e prazo de validade de cervejas artesanais Relatório Final de Estágio apresentado como requisito para obtenção de título de Bacharel em Química de Alimentos pela Universidade Federal de Pelotas. Data da defesa: 06 de dezembro de 2018 Banca Examinadora: Profª. Drª. Angelita da Silveira Moreira (Orientadora) Profª. Drª Rosane da Silva Rodrigues Prof. Dr. Valdecir Carlos Ferri 4 ALUNO Nome: Fernanda Mülling Mülling e-mail: fernandamulling@yahoo.com.br CONCEDENTE Empresa: Javali Beer Razão social: Boar Indústria de Bebidas Ltda Setores de realização do estágio: produção e controle de qualidade Endereço: Avenida São Francisco de Paula, 4005 - Pelotas, RS CEP: 96080730 Fone/Fax: (53) 3226.3028 Web-site: http://www.javalibeer.com Supervisor: Wladimir Amaral Peixoto da Silveira Cargo: Diretor Geral ESTÁGIO Área de atuação: produção e laboratório de qualidade. Período do termo de compromisso: 27/08/2018 a 27/11/2018 Período coberto pelo relatório: 27/08/2018 a 27/11/2018 Número de horas do relatório: 430h Nome do professor orientador: Profª. Drª. Angelita da Silveira Moreira Banca examinadora do relatório: Profª. Drª. Angelita da Silveira Moreira, Profª. Drª Rosane da Silva Rodrigues e Prof. Dr. Valdecir Carlos Ferri Semestre e ano: 2º semestre de 2018. 5 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, por me conceder a vontade de sempre buscar mais conhecimento e me guiar nas escolhas e no melhor caminho a ser seguido. Aos meus pais Bruno e Adira Mülling, por serem minha inspiração, por sempre me incentivarem a correr atrás dos meus objetivos e em todos os momentos estarem ao meu lado me encorajando e me amparando. À minha família por todo apoio e carinho. A todos meus amigos, especialmente às minhas colegas de moradia Caroline Pradel e Catarina Vidal por sempre estarem disponíveis a dividir os momentos difíceis e compartilharem os alegres; às minhas amigas e amigos de longa data que sempre souberam entender os momentos que não estive tão presente em suas vidas mas nunca deixaram de torcer por mim, um obrigado especial a quem torna minha vida mais alegre: Claudia Maltzhan, Carolina Reichow, Jaqueline Bartz, Luana Böhlke Pagel, Cristian Lüdtke, Hiago Mülling e a Fabiéle Köhler. Aos meus colegas de graduação, especialmente a Karina Fernandes por torcer comigo ao longo destes últimos semestres. À equipe da Javali Beer, principalmente ao Wladimir Peixoto da Silveira pela grande oportunidade, à Carla Daiana Ücker por todos os conhecimentos repassados, paciência no meu aprendizado e pela companhia, ao Henrique, César, Andrew, Juliana, Roberta, Alisson e ao Sérgio por todos os momentos compartilhados e a ótima recepção. A todos meus professores, aos que me incentivaram a ingressar no curso até os que me inspiraram e passaram seus conhecimentos durante a graduação. Em especial as que foram minhas orientadoras em projetos, Caroline Borges, Tatiana Alicieo, Ângela Maria Fiorentini, e à Carla Mendonça, e também a orientadora do presente relatório Angelita da Silveira Moreira, pela ajuda na elaboração do mesmo. Agradeço ainda à professora Nádia Carbonera e ao professor Eliézer Granda pela paciência e toda ajuda durante a graduação e na escolha do estágio final. Agradeço também ao Otto Karnopp Júnior e à Elisabete Braga, mesmo em memória, pelas palavras de incentivo e por tantas recordações que sempre serão lembradas com alegria. 6 RESUMO MÜLLING, Fernanda Mülling. Pasteurização e prazo de validade de cervejas artesanais. 2018. 36p. Relatório final apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. Esse relatório refere-se às atividades realizadas durante o estágio curricular obrigatório, realizado na empresa Boar Indústria de Bebidas Ltda, localizada na cidade de Pelotas, durante o período de agosto a novembro de 2018. A empresa está no mercado desde 2015 e atualmente produz uma linha de cervejas artesanais convencionais e outra linha de cervejas especiais. Neste período, foram acompanhados os processos de pasteurização bem como a determinação da validade dessas cervejas. A técnica da pasteurização garante a maior durabilidade da cerveja reduzindo a presença dos microrganismos. A eficácia desse processo é verificada utilizando valor de 15 a 30 UP (Unidades de pasteurização) dependendo da cerveja. O processo é realizado por meio de contato da água a diferentes zonas de temperatura com a cerveja envasada. Segundo a RDC nº 259 de 2002 da ANVISA, é de responsabilidade do fabricante informar no rótulo a validade do produto. Aliado ao processo de pasteurização, realiza-se a contagem de células utilizando a câmara de Neubauer, que auxilia na visualização de possíveis células viáveis restantes após o processo e a partir do resultado, na determinação da validade. O período de estágio final consiste numa oportunidade para o aluno visualizar e praticar os campos de atuação do Bacharel em Química de Alimentos. Palavras chave: cerveja artesanal; unidades de pasteurização; conservação de alimentos; prazo de validade; 7 ABSTRACT MÜLLING, Fernanda Mülling. Pasteurization and shelf life of artisanal beers. 2018. 36p. Final report presented to the Bachelor's Degree in Food Chemistry. Federal University of Pelotas, Pelotas. This report refers to the activities carried out during the obligatory curricular internship, held at the company Boar Indústria de Bebidas Ltda, located in the city of Pelotas, during the period from August to November 2018. The company has been in the market since 2015 and currently produces a line of conventional craft beers and another line of specialty beers. In this period, the pasteurisation processes were monitored as well as the determination of the validity of these beers. The technique of pasteurization guarantees the greater durability of beer by reducing the presence of microorganisms. The effectiveness of this process is verified using a value of 15 to 30 UP (pasteurization units) depending on the beer. The process is performed by contacting the water to different temperature zones with the bottled beer. According to RDC nº 259 of 2002 of ANVISA, it is the responsibility of the manufacturer to indicate on the label the validity of the product. In addition to the pasteurisation process, the cell counts are performed using the Neubauer chamber, which assists in the visualization of possible viable cells remaining after the process and from the result, in determining the validity. The final stage consists of an opportunity for the student to visualize and practice the fields of action of the Bachelor in Food Chemistry. Keywords: artisanal beer; pasteurizing units; food preservation; expiration date; 8 Lista de figuras Figura 1: Logomarca da empresa Javali Beer. ......................................................................12 Figura 2: Linha toda hora........................................................................................................ 13 Figura 3: Linha selvagem........................................................................................................ 14 Figura 4: Malte de cevada com diferentes tonalidades devido a diferentes temperaturas e tempos de secagem................................................................................................................. 17 Figura 5: Flor feminina do lúpulo. ........................................................................................... 17 Figura 6: Lúpulo na forma de pellets. ..................................................................................... 18 Figura 7: Leveduras Saccharomyces cerevisiae. .................................................................. 18 Figura 8: Gráfico exemplo relacionando temperaturas e a evolução do acúmulo de UP do processo de pasteurização. ..................................................................................................... 27 Figura 9: Câmara de contagem de Neubauer........................................................................ 30 Figura 10: Observação ao microscópio da câmara de contagem de Neubauer. .................. 30 file:///C:/Users/Fernanda/Desktop/estágio%20final/relatórios/Relatório%20Final%20BQA%20Banca.docx%23_Toc532404671 9 Lista de tabelas Tabela 1: Valores de pH e temperatura ótimas para atividade enzimática. .......................... 20 Tabela 2: Relação de temperatura da cerveja x UP em 1 minuto de exposição................... 25 10 Sumário 1 Introdução ............................................................................................................................. 11 1.1 A empresa e seus produtos ........................................................................................... 11 1.2 Cerveja artesanal ........................................................................................................... 14 1.2.1 Matérias-primas ....................................................................................................... 15 1.2.2 Processo de produção da cerveja artesanal .......................................................... 19 1.3 Classificação das cervejas............................................................................................. 22 2 Objetivo ................................................................................................................................. 23 2.1 Objetivos gerais ............................................................................................................. 23 2.2 Objetivos específicos.................................................................................................... 23 3 Atividades desenvolvidas...................................................................................................... 24 3.1 Pasteurização de cervejas artesanais ........................................................................... 24 3.2 Determinação de vida útil .............................................................................................. 28 4 Sugestões ............................................................................................................................. 32 5 Conclusões ........................................................................................................................... 33 Referências .............................................................................................................................. 34 11 1 Introdução O presente trabalho descreve as atividades realizadas no estágio curricular obrigatório para obtenção do título de Bacharel em Química de Alimentos da Universidade Federal de Pelotas. O referido estágio foi realizado entre os meses de agosto e novembro de 2018, na empresa Boar Indústria de Bebidas Ltda, nos setores de produção e qualidade. 1.1 A empresa e seus produtos A Boar Indústria de Bedidas Ltda, cujo nome fantasia é Javali Beer (Figura 1), fica situada na Avenida São Francisco de Paula, 4005, Pelotas/RS. Iniciou sua produção industrial de cervejas artesanais no ano de 2015. A produção em escala industrial começou após várias produções caseiras de cervejas e muitas pesquisas feitas pelo proprietário até que, enfim se instalasse uma nova cervejaria na cidade de Pelotas. O volume de produção da empresa vêm aumentado ao longo de sua trajetória e chegou a 13 mil litros de cerveja produzidos no último mês de outubro. Dentre os funcionários estão o chefe de produção, dois auxiliares de produção, responsável técnico, auxiliar de qualidade e entregador, ainda, um funcionário responsável pelo administrativo/contabilidade e um pelas vendas. A Javali Beer tem como missão, “Produzir cervejas especiais diferenciadas, inspirando homens e mulheres com seus aromas e sabores únicos, contribuindo de forma sustentável com a sociedade e o meio ambiente”. Já a visão consiste em, “Estar entre as três melhores cervejarias do Brasil até 2020, sendo referência na produção de cervejas artesanais especiais de altíssima qualidade e com muita inovação, investindo em materiais diferenciados e equipes capacitadas, trazendo inspiração aos nossos clientes”. Honestidade, equipe, qualidade, eficiência, segurança e sustentabilidade são os valores que norteiam a indústria, mas o principal objetivo está em oferecer cervejas que causem impacto (positivo) em quem as consome. 12 Apesar de ser uma empresa relativamente nova no mercado, a Javali Beer já conta com exemplares de suas cervejas em grande parte do estado do Rio Grande do Sul e também em outros estados do Brasil. Além disso, duas cervejas foram premiadas em concursos cervejeiros nacionais, no ano de 2017 no estilo Fruit Beer com a Weiss maracujá e no ano de 2018 em Blumenau, com a Cof Cof Javali. A Javali Beer possui duas linhas de cervejas, a primeira delas chamada de “Linha Toda Hora” (Figura 2) conta com os tipos descritos a seguir, conforme consta em seu website (www.javalibeer.com): American Lager: cerveja que representa o estilo mais consumido e produzido do mundo, muito semelhante ao Pilsen e que leva em sua composição lúpulo americano. É considerada leve, refrescante, suave, de coloração amarelo- dourada, com amargor equilibrado e aromas leves de grãos de cevada. Californian American Ipa: essa cerveja se caracteriza por um equilíbrio entre dulçor e amargor, proveniente da mistura dos maltes e lúpulos utilizados. Traz consigo uma coloração acobreada, um corpo “seco”, alto amargor e aroma cítrico resultante dos lúpulos americanos. American Pale Ale: estilo criado nos Estados Unidos, que constitui uma variação do estilo original Pale Ale. Esse estilo de cerveja traz consigo um amargor intermediário, uma alta refrescância e um intenso aroma herbal/ gramíneo/ cítrico, remetendo a frutas tropicais, verdes e cítricas, resultante dos lúpulos americanos. Leve, equilibrada, seca e de coloração dourada. Weiss: Clássico estilo alemão, essa Weiss tem em sua composição uma grande quantidade de trigo importado da Alemanha. É uma cerveja leve, de Figura 1: Logomarca da empresa Javali Beer. 13 alta turbidez, opaca, de coloração amarelo-palha, quase branca, com baixo amargor e aroma intenso lembrando frutas doces como a banana, e especiarias, como o cravo. Figura 2: Linha toda hora A segunda linha de produção da Javali Beer é a “Linha Selvagem” (Figura 3) e seu diferencial está na adição de especiarias, além do amargor e aromas diferenciados. Constituem essa linha outros quatro tipos de cervejas artesanais: Black IPA – Mad Mask: cerveja intensa, seca, com alto corpo, espuma cremosa, coloração escura. Possui amargor elevado devido as suas altas cargasde lúpulos americanos e seu duplo dry-hopping proporciona aromas frutados e florais. Irish Red Ale – Mc Cullen: cerveja de coloração vermelha e levemente seca, possui um corpo médio e um moderado aroma de malte, que oferecem tons de caramelo e torrado. Seu amargor é baixo e sua espuma é cremosa. Belgian Strong Ale – Javalix: cerveja encorpada, intensa, alcoólica e de cor dourada. Esse estilo de cerveja proporciona aromas frutados e sabores complexos, tendo o dulçor da variedade de maltes em equilíbrio com seu teor alcoólico. American IPA – No Me Llamo José: cerveja com corpo leve, coloração clara e caracterizada por um amargor intenso devido as suas altas cargas de lúpulo. Possui um aroma frutado/cítrico, proveniente de um duplo dry-hopping, lembrando as frutas cítricas de verão. 14 Figura 3: Linha selvagem. Em frente à planta da fábrica, a empresa conta com um BrewPub onde ficam disponíveis cerca de 18 torneiras de chopp. Nesse local, os clientes podem tanto consumir os estilos de cervejas envasadas como outros chopes produzidos em menor quantidade e até então exclusivas para consumo local, como por exemplo as premiadas Cof Cof Javali e Weiss Maracujá, além da Cacau Porter, Berliner Weiss, entre outras. 1.2 Cerveja artesanal As bebidas fermentadas já são conhecidas pelo homem há 30 mil anos, e estima-se que a produção da cerveja iniciou por volta de 8000 a.C. Foi descoberta na antiguidade pelos povos da Suméria, Babilônia e Egito, e anos mais tarde foi difundida aos povos de origem germânica da Europa. No século XIII, esses mesmos povos da Europa começaram a empregar o lúpulo e, em 1516, o Duque Guilherme IV da Baviera criou a lei Reinheitsgebot, que ficou conhecida como a “lei de pureza alemã”, ela regulamentava que a cerveja só poderia ter três ingredientes em sua composição: água, lúpulo e cevada. Com a Revolução Industrial, o modo de produção e distribuição sofreu mudanças decisivas, e estabeleceram-se fábricas cada vez maiores na Inglaterra, Alemanha e no Império Austro-Húngaro. No Brasil, a cerveja chegou em 1808, trazida pela família real portuguesa de mudança para o então Brasil colônia, mas apenas em 1836 foi noticiado o primeiro registro de fábrica de cervejas no país, no Rio de Janeiro, onde foi produzida a cerveja denominada Brahma; e em 1891 iniciou, em São Paulo, a produção da cerveja Antarctica (MEGA et al, 2011; SILVA, 2015). 15 Segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), através do Decreto nº 6.871 de 2009, cerveja é definida como a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto cervejeiro originado a partir do malte de cevada e água potável, por ação da levedura, com adição de lúpulo (BRASIL, 2009). De acordo com dados do Sistema de Controle de Produção de Bebidas da Receita Federal, a produção de cerveja no Brasil cresceu 64%, saltando de 8,2 bilhões para 13,4 bilhões de litros anuais na última década, consolidando o espaço ocupado pelas microcervejarias no mercado nacional, onde 11% das vendas é representado pelas cervejas artesanais e a projeção é a de que, até 2020, esse percentual seja de até 20% (SEBRAE, 2017). Apesar de ser conhecida e produzida a muitos anos, nas últimas décadas a cerveja era tida como um produto industrial. Segundo dados do SEBRAE (2017), a partir da popularização das cervejarias artesanais, o consumidor pôde experimentar cervejas mais encorpadas, com mais cheiro e sabor, e que oferecem uma experiência diferenciada. No entanto, as microcervejarias sofrem com a falta de escala para competir com as cervejarias renomadas, ao passo que a carga tributária das duas cervejas é a mesma: ao redor de 56%. Além do volume menor, as bebidas artesanais costumam trabalhar com matérias-primas mais caras, muitas vezes importadas, o que faz com que o preço final seja mais de cinco vezes o cobrado pelas tradicionais (SEBRAE, 2017). Em 2013 foi proposto o Projeto de Lei nº 5191/13 com o objetivo de regulamentar a produção de cerveja artesanal; a ideia do projeto é de conceituar cerveja artesanal e definir as instituições que produzem tal produto, adaptando a legislação para permitir o avanço regulamentado deste setor. Questões como processo de registro e fiscalização ficariam estabelecidas nesse projeto, além da quantidade de litros produzidos pela empresa para a mesma ser considerada uma cervejaria artesanal; mas, até então, o projeto aguarda para ser votado no plenário brasileiro (CEREVISIAE, 2016). 1.2.1 Matérias-primas Os principais ingredientes utilizados na produção da cerveja são a água, malte de cevada, lúpulo, leveduras, além de outros adjuntos cervejeiros definidos por cada empresa. http://www.camara.gov.br/proposicoesWeb/fichadetramitacao?idProposicao=568525 16 Cerca de 90% da composição em massa da cerveja é de água, que exerce grande influência sobre a qualidade da mesma. Para ser empregada na cervejaria a água deve atender certos requisitos, como ser livre de turbidez, que geralmente é produzida por pequenas partículas em suspensão que podem ser de natureza orgânica ou inorgânica, e como exemplo temos terra, argila, areia e outros minerais; possuir pH controlado (6,5 a 8), pois atua diretamente na regulação da atividade enzimática, solubilização de componentes adstringentes, variação da cor e coagulação dos componentes proteicos do mosto; além de encontrar-se dentro dos padrões microbiológicos, ser límpida, inodora, sem sabor e livre de microrganismos (ROSA e AFONSO, 2015; SCHUH e PRECI, 2014). O malte é resultante de um processo controlado de germinação (malteação ou maltagem) da cevada, Hordeum vulgare, cereal amplamente cultivado no mundo. As principais razões para a utilização do mesmo na produção de cervejas deve-se a uma combinação de fatores: elevada quantidade de amido do grão (de 50% a 65%), poder diastásico, conversão do o amido em açúcares pela presença de enzimas, como α e β amilases, casca que confere proteção ao grão durante a malteação e aroma e sabor característicos do produto. O grão de cevada adequado para maltagem deve ser de tamanho grande, formato uniforme e cor clara, e ainda deve estar livre de manchas escuras e descoloridas (ROSA e AFONSO, 2015; RABELLO, 2009). O processo de maltagem é dividido em três etapas, iniciando-se pela maceração, onde fornece-se água ao grão para que inicie a germinação, a germinação propriamente dita, que é conduzida em caixas preparadas com rigoroso controle de temperatura (30ºC), umidade (45-50%), oxigênio e CO2, e, por último, a secagem, que torna o malte estável e armazenável por meio do processo de desumidificação. Essa última etapa encerra o processo fisiológico e ainda define o paladar, o aroma e a cor do malte podendo-se, assim, originar diferentes tipos de cerveja (RODRIGUES, 2011; ROSA e AFONSO, 2015; RABELLO, 2009). 17 Figura 4: Malte de cevada com diferentes tonalidades devido a diferentes temperaturas e tempos de secagem. Fonte: BODE, 2014. Outro importante ingrediente utilizado na fabricação de cerveja é o lúpulo, flor feminina do Humulus lupulus (Figura 5), planta da família Cannabaceae originária de climas temperados e produzida principalmente na Europa e dos Estados Unidos. As frações mais importantes do lúpulo são as resinas e os óleos essenciais; as resinas se subdividem em -ácidos e -ácidos, também chamadas de humulonas e lupulonas, que agregam predominantemente amargor e aroma, respectivamente. A formação da espuma e propriedades antissépticas também podem ser associados a essa planta (RODRIGUES, 2011; SILVA, 2015). Cada tipo de lúpulo possui combinação própria de aroma e sabor, a qual permite que o cervejeiro determine a que mais convém ao seu paladar ou exigência do mercado; são utilizados cerca de 40 a 300 gramas de lúpulo a cada 100 litros de cerveja; essa diferença na quantidadedeve-se ao fato de que alguns estilos de cerveja são consideradas mais amargas assim possuem maior adição deste ingrediente (SCHUH e PRECI, 2014; GRECO, 2014). Figura 5: Flor feminina do lúpulo. Fonte: BARBOSA, 2016. 18 Figura 6: Lúpulo na forma de pellets. Fonte: BARBOSA, 2016. O fermento biológico (levedura Saccharomyces cerevisiae) é considerado um coadjuvante de tecnologia pela RDC n° 64 de 2011 da ANVISA, ao mesmo tempo que é um dos principais ingredientes adicionados à cerveja. Esses microrganismos (Figura 7) são responsáveis pela transformação do mosto em cerveja devido à sua capacidade de converter açúcares em álcool e gás carbônico, quando em condições anaeróbias. Podem ser classificadas com base no seu comportamento ao flocular, ou seja, em leveduras de fermentação alta (Ale), para as quais são utilizadas temperaturas de 15 a 22º C e nomeadas como leveduras de fermentação de topo, pois sobem na superfície na fermentação, e leveduras de fermentação baixa (Lager), às quais utiliza-se temperatura de 7 a 15º C, crescendo de forma mais lenta e com menos espuma, sedimentando no fundo do fermentador no final do processo de fermentação (SCHUH e PRECI, 2014; BRASIL, 2011). Figura 7: Leveduras Saccharomyces cerevisiae. Fonte: SILVA, 2015. 19 1.2.2 Processo de produção da cerveja artesanal As principais etapas de processamento e fabricação da cerveja podem ser subdivididas em: preparação do mosto (moagem do malte, mosturação, filtração, resfriamento), fermentação, maturação e o acabamento (ROSA e AFONSO, 2011). Inicialmente, o malte é moído em moinho de rolos para que ocorra a ruptura da casca e liberação do amido e, então, é misturado à água, para que se dê início ao aquecimento. Esse aquecimento é denominada brassagem ou mosturação e é baseado no diagrama de mosturação, onde é respeitada a temperatura de atuação enzimática; junto ao controle de temperatura, é importante o controle de pH de mosturação com o objetivo de se obter um melhor rendimento do processo (Tabela 1). A temperatura máxima submetida nessa fase é de 72°C, pois temperaturas superiores podem inativar as enzimas presentes no malte, responsáveis pela transformação do amido em monossacarídeos fermentáveis. Ao fim desse processo, filtra-se o líquido para separar as cascas do malte, e procede-se o aquecimento do mosto até 100º C, por aproximadamente 90 minutos, buscando-se agora a inativação das enzimas, coagulação e precipitação das proteínas, concentração e “esterilização” do mosto. Nessa etapa é adicionado o lúpulo, pois o aquecimento também solubiliza seus óleos essenciais que originam o aroma e contribuem para isomerização dos alfa-hidroxiácidos em isoalfa- hidroxiácidos, responsáveis pelo amargor da cerveja. Antes de adicionar a levedura, resfria-se o mosto até cerca de 9 a 15ºC por meio de trocadores de calor e procede- se à aeração com oxigênio alimentício, em condições estéreis, na pressão de 8 a 9 kgf/cm2; estas etapas fornecem as características ideais para a levedura realizar a fermentação. A dosagem do fermento cervejeiro adicionado é de cerca de 15 a 20 milhões de células/L. (ROSA e AFONSO, 2011). 20 Tabela 1: Valores de pH e temperatura ótimas para atividade enzimática. Enzima Atuação pH ótimo Temp. ótima (°C) α-amilase Decomposição do amido em dextrinas inferiores pela desagregação das ligações 1 – 4 5,6 – 5,8 70 – 75 β-amilase Decomposição do amido em maltose pela desagregação das ligações 1 – 4 5,4 – 5,6 60 – 65 Dextrinase Decomposição do amido em maltose e maltotriose pela desagregação das ligações 1 – 6 5,1 55 - 60 Endo-peptidase Decomposição das proteínas em produtos intermediários de alto e médio peso molecular 5,0 50 - 60 Exo-peptidase Decomposição das proteínas em produtos de alto e médio peso molecular para aminoácidos 5,2 – 8,2 40 - 50 Hemicelulase Decomposição da hemicelulase em glucanos de médio e baixo peso molecular 4,5 – 4,7 40 - 45 Fonte: OLIVEIRA, 2011. A fermentação consiste na transformação de açúcares fermentáveis do mosto em álcool e gás carbônico (CO2) como produtos primários, além de formação de outros componentes, que ajudam a formar o perfil de sabor da cerveja através de uma sequência de reações químicas dentro das células das leveduras. Os principais compostos secundários formados na fermentação da cerveja são os álcoois superiores e os ésteres, que são responsáveis por características frutadas que algumas cervejas apresentam. A temperatura de fermentação varia de 7°C a 22°C 21 dependendo do tipo de cerveja e de levedura, como citado no item 1.2.1. Ao fim da fermentação, por volta de 7 a 12 dias, a temperatura do tanque é diminuída para 2ºC e as leveduras floculam e decantam. Chamamos esse líquido fermentado de cerveja verde (KLEIN, 2009; ROSA e AFONSO, 2011). As leveduras decantadas são retiradas do tanque fermentador pela abertura na parte inferior do tanque e então inicia-se a maturação. Essa etapa é conduzida a temperaturas mais baixas que a de fermentação e é responsável por propiciar o aroma e sabor da cerveja, além de propiciar a clarificação por precipitação das proteínas, leveduras e sólidos solúveis, transformando-a em cerveja madura. Concluído esse processo, filtra-se a cerveja com objetivo de eliminar as partículas menores que ainda restaram, deixando a bebida transparente e cristalina. O método mais usado é a filtração com terra diatomácea, no qual a cerveja passa pela camada filtrante e as partículas ficam retidas. O resíduo sólido gerado é a torta de filtração chamada de trub fino (ROSA e AFONSO, 2011; SILVA, 2015). Apesar das leveduras formarem CO2 durante a fermentação, essa quantidade não é suficiente para atender às necessidades do produto fazendo-se, assim, necessário realizar a carbonatação, feita com injeção de gás na bebida. A partir disso, a cerveja está pronta e pode ser envasada. Esse envase pode ser feito em garrafas ou em barris. No caso das garrafas têm-se ainda o processo de pasteurização, que torna a cerveja mais estável, permitindo assim, sua distribuição para lugares distantes da cervejaria. A pasteurização se baseia no aquecimento da bebida até aproximadamente 60º C, por um curto período de acordo com as unidades de pasteurização (UP) desejadas, sendo em seguida resfriada até temperatura ambiente, eliminando microrganismos que poderiam alterar o seu sabor. Por fim, é colado o rótulo, onde constam as diversas características da cerveja e as informações obrigatórias, como número de lote, data de fabricação, validade, empresa, informações nutricionais, teor alcoólico, etc conforme estipulado pela ANVISA, RDC n° 259 de 2002 (SCHUH e PRECI, 2014; BRASIL, 2002). 22 1.3 Classificação das cervejas As cervejas são classificadas segundo a legislação (BRASIL, 2009), pelas seguintes formas: 1. Pela fermentação: a. Alta fermentação; b. Baixa fermentação. 2. Pelo Extrato primitivo: c. Leve > 5% e <10,5%; d. Comum > 10,5% e < 12%; e. Extra >12,0% e <14%; f. Forte > 14%. 3. Pela cor: g. Clara, menos de 20 unidades EBC (European Brewery Convention); h. Escura, 20 ou mais unidades EBC. 4. Pelo teor alcoólico: a. Sem álcool, menos de 0,5% em volume de álcool; b. Alcoólica, igual ou maior que 0,5% em volume de álcool. 5. Pela quantidade de malte: c. Cerveja de puro malte, aquela que possuir cem por cento de malte de cevada, em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares; d. Cerveja, aquela que possuir proporção de malte de cevada maior ou igual a cinquenta e cinco por cento em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares; e. “Cerveja de ...”, seguida do nome do vegetal predominante, aquela que possuir proporçãode malte de cevada maior que vinte por cento e menor que cinquenta e cinco por cento, em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de açúcares. Além disso, a produção de diferentes tipos de cerveja se deve principalmente às variações na matéria-prima e variações no processamento: tempo e temperatura de mosturação, fermentação e maturação (SILVA, 2015). 23 2 Objetivo 2.1 Objetivos gerais Aplicar e relacionar com o trabalho prático, durante o período de estágio na empresa Javali Beer, os conhecimentos adquiridos ao longo do curso de Bacharelado em Química de alimentos, bem como aprimorar os conhecimentos na área de produção de cervejas artesanais. 2.2 Objetivos específicos Acompanhar a rotina de produção na indústria cervejeira Javali Beer; Controlar a pasteurização das cervejas engarrafadas; Determinar a vida útil das cervejas pasteurizadas; Obter subsídios para a redação do relatório do estágio curricular obrigatório. 24 3 Atividades desenvolvidas Estão descritas nos tópicos a seguir parte das atividades realizadas durante o período do estágio curricular obrigatório, entre elas a pasteurização das cervejas artesanais e a forma como é definida a vida útil das mesmas. Porém, nesse período também foram realizadas diversas outras atividades na rotina de produção. 3.1 Pasteurização de cervejas artesanais As formas de aumentar a preservação dos produtos constituem uma importante área de estudo na indústria alimentícia. Para atender às variações de demanda, muitas vezes é preciso estocar o produto, que porventura pode ser perdido se levar muito tempo para ser consumido. Tendo isso em vista, muitas são as maneiras de conservação de alimentos, desde temperaturas baixas, como o congelamento, até o calor, como a pasteurização. Como a cerveja é produzida com utilização de microrganismos, e os mesmos permanecem na bebida após a fermentação, ela é considerada uma bebida “viva”. Assim, o consumo ideal é de no máximo três semanas após a fabricação sem que o produto tenha sofrido mudanças indesejáveis em suas características sensoriais (KLEIN, 2009). Conforme a legislação brasileira (BRASIL, 2009), para ser denominada como cerveja, a bebida deverá ser estabilizada biologicamente por processo físico apropriado, sendo chamada de Chopp quando não submetida ao processo de pasteurização. Segundo Losada (2018), a pasteurização foi inventada pelo cientista francês Louis Pasteur em 1864, consiste no aquecimento suave de um produto alimentar por volta dos 65ºC e na conservação dessa temperatura por alguns minutos com o intuito de inativar e/ou eliminar microrganismos vivos. A partir dessa técnica é possível conservar as características de alimentos e bebidas por mais tempo, aumentando o prazo de validade, possibilitando o transporte e a comercialização para vários locais sem a necessidade de refrigeração. Os principais microrganismos que são afetados durante esses processos são destruídos a temperaturas diferentes, por exemplo, a 50ºC os levedos, como Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces pastorianus, que produzem a alta e baixa fermentação, respectivamente, são destruídos; essa temperatura também é letal para leveduras silvestres, como Hansenula anomala, Mycoderma cerevisae e Candida utilis. Já na faixa de 54-56°C, as leveduras destruídas são a Saccharomyces 25 ellipsoideus e Saccharomyces turbidans. Já entre as bactérias que podem deteriorar a cerveja destacamos as classificadas como gram-negativas, Acetobacter, Glucanobacter, Megasphera e Zymomonas e entre as gram-positivas, Lactobacillus e Pediococos; Estas são inativadas em temperaturas de pelo menos 60°C (FONTANA, 2009; MARANGONI, 2018). Como forma de garantir a eficácia da pasteurização, implementou-se uma unidade de inativação biológica, chamada de Unidade de Pasteurização (UP), definindo-se como o efeito causado à bebida quando ela permanece a 60ºC por 1 minuto (1 UP). A partir disso, estabeleceu-se uma expressão para o cálculo da UP: Pode-se, assim a partir do tempo t (em segundos) e da temperatura T (em °C) que a cerveja permaneceu no processo, calcular o efeito inibidor biológico ou quantas UP foram adquiridas (KLEIN, 2009). Na tabela 2, pode-se verificar qual a quantidade de Unidades de pasteurização adquiridas por uma cerveja no intervalo de 1 minuto em diferentes temperaturas: Tabela 2: Relação de temperatura da cerveja x UP em 1 minuto de exposição. Temperatura UP Temperatura UP 50°C 0,036 61°C 1,393 51°C 0,051 62°C 1,940 52°C 0,070 63°C 2,702 53°C 0,098 64°C 3,764 54°C 0,137 65°C 5,243 55°C 0,190 66°C 7,303 56°C 0,265 67°C 10,190 57°C 0,369 68°C 14,200 58°C 0,515 69°C 19,780 59°C 0,717 70°C 27,550 60°C 1,000 71°C 38,380 Fonte: KLEIN, 2009. No geral, as cervejarias não consideram os valores de UP adquiridos em temperaturas abaixo de 50ºC por se tratarem de valores muito baixos e porque abaixo dessa temperatura poucos microrganismos são inativados (KLEIN, 2009). 26 O número total de unidades de pasteurização é especifico para cada produto. Para as cervejas o intervalo UP é definido por cada empresa, mas segue-se um certo padrão; as cervejas “mais leves” como a Lager, variam entre 15 a 25 UP, enquanto nas cervejas do tipo Ale varia entre 25 a 30 UP. A diferença entre os intervalos se deve porque os efeitos da pasteurização são mais evidentes em cervejas mais leves, além de que a qualidade sensorial do produto influencia diretamente a aceitação do consumidor (LOSADA, 2018). Para obtenção de um determinado valor de UP, pode-se fazê-lo de várias formas, aquecendo a cervejas a diferentes temperaturas e tempos. Porém, a faixa entre 15 e 30 UP é utilizada como forma de garantir um fator de segurança em caso de algum contaminante mais resistente (KLEIN, 2009). Na literatura pode-se encontrar vários tipos de pasteurizadores como por exemplo, o pasteurizador tipo Gasquet que é formado normalmente por 10 compartimentos separados por chapas defletoras por onde a água circula por meio de uma bomba instalada na frente da máquina e é aquecida por meio de injeção de vapor; o pasteurizador tipo Americano, onde os cestos com garrafas são suspensos em uma corrente sem fim, a qual carrega os cestos por três compartimentos em que o central é aquecido até a temperatura de pasteurização; além do pasteurizador de túneis estacionários ou ainda túneis com esteiras que operam de forma contínua. Atualmente, os dois últimos tipos de pasteurizadores citados são os mais utilizados nas cervejarias (FONTANA, 2009). Na empresa Javali Beer, a pasteurização é feita em tanque estacionário, onde o produto já nas garrafas é colocado em cestos e estes dispostos sobre rolos; as garrafas (300, 600 ou 1000mL) recebem banhos de água em variadas temperaturas, que configuram o processo de pasteurização. Durante o processo, as três etapas principais em que a cerveja passa dentro do túnel pasteurizador são o aquecimento, pasteurização e resfriamento. Na parte inferior do equipamento, a água que é armazenada numa espécie de tanque é levada para dentro do túnel e é então esguichada por cima das garrafas; ao entrar em contato com elas e trocar parte de sua energia térmica, é recolhida nesse mesmo tanque e sofre uma correção em sua temperatura para retornar à temperatura estabelecida para o processo, e é bombeada novamente para cima dos vasilhames. O tanque de pasteurização possui três termômetros para o acompanhamento do processo, que fazem as seguintes 27 medições: temperatura da água que é utilizada para pasteurização, temperatura do tanque e temperatura da garrafa (KLEIN, 2009). Na etapa de aquecimento, a água é aquecida gradualmente (1°C/min) por meio do vapor, em vários estágios de temperatura até atingir a temperatura de início de processo de pasteurização. Na etapa de pasteurização também existemvários estágios de temperatura afim de se adquirir as UP determinadas para cada cerveja; em seguida, as garrafas passam para a etapa de resfriamento, onde são esguichadas com água a temperaturas menores que as da pasteurização para serem resfriadas até próximo da temperatura ambiente, evitando choques térmicos que poderiam avariar a embalagem ao sair do túnel pasteurizador (KLEIN, 2009). Na figura 8, pode- se observar as zonas ou etapas de um exemplo de processo de pasteurização, relacionando a temperatura da água, da cerveja, o tempo de processo e as unidades de pasteurização. Figura 8: Gráfico exemplo relacionando temperaturas e a evolução do acúmulo de UP do processo de pasteurização. Fonte: KLEIN, 2009. 28 Os problemas no processo de pasteurização podem envolver variações de sabor, aroma e cor, além de alterações na estabilidade coloidal da cerveja devido a presença de proteínas em sua composição que possuem uma tendência natural de aglutinação. Em caso de ocorrência de uma superpasteurização, ou seja, o produto permaneceu tempo demais na temperatura de pasteurização ou então a temperatura aplicada foi alta demais, o oxigênio que existe na cerveja promove ou acelera as reações químicas que prejudicam sua estabilidade, além de possíveis variações no sabor, gerando um gosto de cozido à cerveja e também alterações na cor (FONTANA, 2009). No caso de uma subpasteurização, Fontana (2009) descreve que o problema está em não atingir os requisitos mínimos para a garantia da destruição dos microrganismos, levando a possíveis alterações posteriores no produto. Essas alterações nas características sensoriais das cervejas após a pasteurização levaram Losada (2018) à condução de um estudo analisando sensorialmente cervejas que não foram submetidas à pasteurização e compará-las com cervejas pasteurizadas. Como resultado o autor evidenciou que a técnica induziu algumas alterações nas cervejas do tipo IPA e Amber que são percebidas sensorialmente pelos consumidores, mas que tais modificações não afetam a preferência dos provadores por cerveja pasteurizada relativamente à cerveja não pasteurizada. Além das Unidades de Pasteurização (UP), a empresa realiza a contagem de células após o processo a fim de verificar a presença de células viáveis, afim de ter um acompanhamento da eficácia do processo e assim estimar a validade das cervejas. 3.2 Determinação de vida útil Vida útil, vida de prateleira ou prazo de validade define-se geralmente, como o tempo no qual um produto alimentício se mantém seguro e também suas características sensoriais, químicas, físicas e microbiológicas quando estocado dentro das condições recomendadas (PINTO, 2015). Segundo a RDC 259 de 20 de setembro de 2002 da ANVISA, é de responsabilidade do fabricante do produto informar tanto a denominação de venda, a lista de ingredientes, lote, entre outros itens, quanto determinar a validade do produto. Porém, a determinação não é tão simples nem precisa pois vários fatores intrínsecos 29 e extrínsecos influenciam esse tempo, como pH, nutrientes e microbiota presente, que inclui, no caso da cerveja, a levedura utilizada e possíveis contaminações microbiológicas do ambiente de processamento, estocagem e transporte; atmosfera da embalagem; tratamento térmico utilizado, etc (PINTO, 2015; BRASIL, 2002). Como as cervejas são submetidas à pasteurização com o objetivo de eliminar os microrganismos presentes, e esses são a principal causa da deterioração das cervejas, uma das formas de determinar a vida útil é a contagem de células. Um dos métodos mais utilizados é a contagem direta de células de levedura com recurso de microscópio óptico e câmara de Neubauer (RODRIGUES, 2011). Essa câmara (Figura 9 e Figura 10) consiste de uma lâmina microscopia, bem mais alta do que uma lâmina normal, onde existe uma câmara gravada no vidro. Ao lado da câmara, como podemos observar na figura 9, existem dois suportes que mantém uma lamínula especial de quartzo exatamente a 10-1 mm acima da base da câmara (MONGELO, 2012) No caso da contagem de células após a pasteurização, retira-se uma amostra de cerveja pasteurizada, adiciona-se 1 mL de cerveja a 1 mL de corante azul de metileno e então coloca-se uma gota da mistura na câmara de contagem de Neubauer e observa-se no microscópio. O que torna possível efetuar a contagem nesse método é o fato da câmara se encontrar dividida em quadrados de dimensões definidas. Apesar de ser um método fácil e simples de aplicar, estão associadas algumas limitações a essa técnica: a não distinção das células vivas das células mortas, quanto a isso, recorre-se ao uso de um corante vital, como o azul de metileno, azul de tripano e o violeta de metileno, baseando-se no princípio em que as células com alta atividade fisiológica não se colorem e são consideradas possivelmente viáveis enquanto que as células inativas apresentar-se-ão coloridas de azul, ou seja, as células de levedura mortas, assumem a cor do corante utilizado já que possuem danos em sua estrutura. Além disso, a dificuldade de contagem de células no microscópio devido ao fraco contraste entre as células e o meio que as circunda, e a baixa precisão que o método apresenta, sendo esta dependente da técnica do experimentalista. Outras das desvantagens associadas a este método passam pela susceptibilidade de contaminação da amostra que é depositada na câmara e, ainda relativamente à amostra, esta pode não ser homogénea e, desta forma, levar a um desvio nos resultados da contagem de células de levedura (RODRIGUES, 2011; MONGELO, 2012). 30 Mesmo que essa técnica apresente certas limitações e algumas desvantagens, o fato de ser um método rápido de contagem justifica sua utilização na indústria, visto que a espera de resultados por meio de técnicas demoradas, como por exemplo a diluição seguido por plaqueamento em determinados casos não é interessante. Autores como Castro; Cereda; Brasil (2012) e Trevors et al (1983), citados por Mongelo (2012), compararam os resultados obtidos pela contagem de células por plaqueamento em Agar batata e meio MYGP com a técnica de contagem na câmara de Neubauer e evidenciaram proporções de correlação aceitável. Portanto esses mesmos autores destacam que, dependendo do objetivo da contagem de células, pode ser necessário usar uma técnica de contagem diferente. Figura 9: Câmara de contagem de Neubauer. Fonte: RODRIGUES, 2011. Figura 10: Observação ao microscópio da câmara de contagem de Neubauer. Fonte: RODRIGUES, 2011. Após a realização da análise, se evidenciado que a pasteurização foi eficiente e não se visualizou nenhuma célula viável, é aferido à cerveja uma validade de 10 meses. Quando esse número de células viáveis, ou que não se coloriram vai aumentando, a validade consequentemente diminui. Dentre os tipos de cerveja que possuem maior probabilidade de visualização de células viáveis após o processo 31 podem ser citados a tipo Weiss e a Belgian Strong Ale; isso se deve ao tipo de cepa de Saccharomyces cerevisiae utilizada na fermentação. Cada cepa possui características diferentes quanto ao teor de produção de álcool, velocidade de sedimentação na maturação e ainda resistência ao calor. Essa validade de 10 meses da cerveja foi definida baseando-se em outros tempos de validade de cervejas semelhantes e também por meio de observações sensoriais ao longo do período. Com base nisso, e também no que é estipulado pela RDC nº 259 de 2002 da ANVISA, faz-se necessário acompanhar as características e estabilidade das cervejas mesmo após a comercialização. Amostras de cada lote produzido são armazenadas no laboratório de controle de qualidade afim de acompanhar essas possíveis alterações no produto. A forma do acompanhamento se dá principalmente por meio de análise sensorial, já que a maioriadas mudanças ocorrem no gosto e aroma e, se necessário, realizam-se algumas análises físico-químicas, como por exemplo pH, acidez, teor alcoólico, densidade, etc (BRASIL, 2002). 32 4 Sugestões A partir do acompanhamento das atividades realizadas e observações das condições ambientais e estruturais da empresa estão descritas algumas sugestões para a mesma: melhora das identificações dos armários, prateleiras e locais semelhantes, pois auxiliam na manutenção da organização e facilitam o dia a dia da fábrica e também a divisão dos sanitários e vestiários. Além disso, o tratamento dos resíduos líquidos oriundos da empresa incluindo as leveduras descartadas, afim de evitar a poluição dos corpos receptores e atender a legislação atual, já que o descarte e separação do lixo e também a atenção ao não desperdício de água e energia da empresa é um ponto muito interessante e destacável. Ainda relaciono algumas sugestões para o curso de Bacharelado em Química de alimentos: descrição mensal das atividades do estágio final e acompanhamento pelo núcleo de estágios ou professor orientador; incentivo à realização de estágios não obrigatórios nas indústrias e também a disponibilização de uma sala de estudos para os graduandos. 33 5 Conclusões Pode-se observar que a utilização da pasteurização é uma técnica bastante favorável na conservação das cervejas, aumentando desta forma a vida de prateleira das mesmas, visto que as cervejas não pasteurizadas são consideradas bebidas “vivas” e sofrem alterações de suas características sensoriais rapidamente. Além disso, a verificação da eficácia desse processo mediante as Unidades de Pasteurização aliada à contagem de células é considerado um bom parâmetro para garantir a validade das cervejas. A oportunidade de realizar o estágio curricular obrigatório mostrou-se como uma importante ferramenta para ampliar a visão prática do graduando, além de que a partir dos dados e pesquisas realizadas para este relatório, pôde-se observar as várias áreas de atuação do Bacharel em Química de Alimentos, tanto no controle de qualidade de alimentos e bebidas quanto nos processos de produção. 34 Referências BARBOSA, J. Lúpulo tem potencial para abastecer indústria cervejeira nacional. Vida Rural. 8/02/2016. Disponível em:< https://www.vidarural.pt/insights/lupulo-tem- potencial-para-abastecer-industria-cervejeira-nacional/>. BRASIL. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Resolução nº 259, de 20 de setembro de 2002. Aprova o Regulamento técnico sobre rotulagem de alimentos embalados. Diário Oficial da União. Brasília, DF. 22 de setembro de 2002. BRASIL. Decreto n° 6871 de 4 de junho de 2009. 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