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UNIVERSIDADE DE SAO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
POLIANA VILHENA CELESTE
Estudo de manuseio de fluidos de processo de producao de cerveja em
escala de micro cervejaria
Lorena
2016
POLIANA VILHENA CELESTE
Estudo de manuseio de fluidos de processo de producao de cerveja em
escala de micro cervejaria
Versao original
Monografia apresentada a Escola
de Engenharia de Lorena da Universidade
de Sao Paulo como requisito parcial
a obtencao do grau de Engenharia
Bioquımica.
Orientador: Prof. Dr. Ismael Maciel de
Mancilha
Lorena
2016
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
Celeste, Poliana Estudo de manuseio de fluidos de processo deprodução de cerveja em escala de micro cervejaria /Poliana Celeste; orientador Ismael Mancilha. -Lorena, 2016. 65 p.
Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de EngenhariaBioquímica - Escola de Engenharia de Lorena daUniversidade de São Paulo. 2016Orientador: Ismael Mancilha
1. Válvulas. 2. Bombas. 3. Micro cervejaria. 4.Cip. 5. Boas práticas de fabricação. I. Título. II.Mancilha, Ismael, orient.
AGRADECIMENTOS
Agradeco, primeiramente a Deus, pela minha jornada ate a graduacao e
pelos novos desafios que estao a caminho.
Agradeco a minha famılia, meu porto seguro. Em especial, agradeco aos
meus pais, que sempre se empenharam em proporcionar as melhores experiencias
a mim, acreditando em meu potencial e me motivando quando necessario.
Ao Arthur, por toda a paciencia e amor dedicados a mim, me incentivando e
auxiliando sempre.
Agradeco ao meu orientador Ismael Mancilha, seus ensinamentos e paixao
pelo trabalho sao um exemplo que guardarei para sempre comigo. Agradeco tambem
pela oportunidade de te-lo como orientador, pelas conversas e conselhos, por sem-
pre mostrar-se disponıvel para atender meus questionamentos.
Por fim, agradeco aos familiares, que me apoiaram ao longo desta etapa e
aos amigos que fiz durante minha formacao.
“A imaginacao e mais importante que o conhecimento.”
(Albert Einstein)
RESUMO
CELESTE, P.V. Estudo de manuseio de fluidos de processo de producao decerveja em escala de micro cervejaria. 2016. 67 p. Monografia (Trabalho de
Conclusao de Curso de Engenharia Bioquımica) – Escola de Engenharia de Lorena,
Universidade de Sao Paulo, Lorena, 2016.
O presente trabalho tem por objetivo avaliar os procedimentos relativos ao manu-
seio de fluidos em uma micro cervejaria, com o intuito de contribuir para a melhor
utilizacao e desempenho de bombas e valvulas. Desta forma, o funcionamento das
bombas e valvulas foi devidamente descrito, bem como alguns aspectos relaciona-
dos a instalacao e uso adequado das mesmas. As valvulas estudadas neste trabalho
compreenderam as valvulas dos tipos borboleta; diafragma; esfera; gaveta e selo
duplo. No tocante as bombas descritas neste trabalho destacam-se as bombas
centrıfugas radiais e as bombas de deslocamento positivo, com enfase nas bombas
helicoidais; de lobulos; peristalticas; de pistao e membrana e bombas de diafragma.
Para contribuir com a qualidade do produto final, os principais aspectos do Manual
de Boas Praticas de Fabricacao foram abordados, com destaque nos procedimentos
operacionais - ferramenta para garantir a execucao adequada das operacoes do
processo de producao de cerveja.
Palavras-chaves: Valvulas. Bombas. Micro cervejaria. CIP. Boas Praticas de Fabricacao
ABSTRACT
CELESTE, P.V. Fluid handling study for beer production in micro breweryscale 2016. 67 p. Monograph paper in Biochemical Engineering – School of
Engineering of Lorena, University of Sao Paulo, Sao Paulo, 2016.
This study aimed to evaluate the procedures for fluid handling in a micro brewery,
in order to contribute to the best use and performance of pumps and valves. The
mode of operation of pumps and valves was described as well as some aspects of
the installation and proper use of them. The valves studied in this work consisted of
butterfly valve; diaphragm valve; ball valve; gate valve; double seat valve. Regarding
the pumps studied in this work, it was characterized radial centrifugal pumps and
positive displacement pumps, focusing on screw pumps; lobe pumps; peristaltic
pumps; piston and membrane pumps; diaphragm pumps. In order to contribute to the
quality of the final product, the main aspects of Good Manufacturing Practices Manual
were detailed, especially concerning to the operational procedures – an important
tool to ensure the proper execution of the beer production process operation.
Keywords: Valves. Pumps. Micro brewery. CIP. Good Manufacturing Practices.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Fluxograma do processo de producao de cerveja . . . . . . . . . . 25
Figura 2 – Componentes da valvula de diafragma . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figura 3 – Tipos de valvulas de diafragma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figura 4 – Componentes da valvula borboleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura 5 – Componentes da valvula esfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figura 6 – Valvula gaveta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figura 7 – Componentes da valvula de selo duplo . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figura 8 – Funcionamento da valvula de selo duplo . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figura 9 – Bomba centrıfuga radial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figura 10 – Bomba helicoidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figura 11 – Bomba de lobulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Figura 12 – Bomba peristaltica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura 13 – Princıpio de operacao da bomba de pistao . . . . . . . . . . . . . 50
Figura 14 – Bomba de diafragma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tabela de temperatura de acao de enzimas envolvidas na mosturacao 28
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CIP Clean In Place
COP Clean Out Plac
PVPP Polivinilpirrolidona polimerizada
BPF Boas Praticas de Fabricacao
POP Procedimentos Operacionais Padrao
SUMARIO
1 INTRODUCAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3 REVISAO BIBLIOGRAFICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1 A historia da cerveja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2 O Processo de producao de cerveja . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.1 Materias-primas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2.2 Elaboracao do mosto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2.3 Fermentacao e maturacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.4 Filtracao e carbonatacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.5 Envase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.6 Pasteurizacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 Limpeza e sanitizacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4 DESENVOLVIMENTO:
VALVULAS E BOMBAS INDICADAS PARA UMA MICRO CER-
VEJARIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1 Valvulas aplicaveis a micro cervejaria . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1.1 Valvulas do tipo diafragma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1.2 Valvulas do tipo borboleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.1.3 Valvulas do tipo esfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.1.4 Valvulas do tipo gaveta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1.5 Valvulas do tipo selo duplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.2 Bombas empregadas em uma micro cervejaria . . . . . . . . . . 44
4.2.1 Bombas centrıfugas radiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2.2 Bombas de deslocamento positivo . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.3 Programa de Boas Praticas de Fabricacao e Procedimentos Ope-
racionais Padronizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5 CONCLUSOES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
REFERÊNCIAS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
ANEXO A – Legislação Brasileira – Padronização de Bebidas Alcoólicas fermentadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
1 De acorodo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6023
19
1 INTRODUCAO
A industria cervejeira esta em constante crescimento e desenvolvimento.
Para garantir a qualidade da cerveja, alem das materias primas e das boas praticas
de fabricacao, e importante o uso de ferramentas e equipamentos adequados en-
volvidos no processo de manuseio de lıquidos, visando a eficiencia do processo de
producao aliado a qualidade microbiologica do produto. Desta forma, e relevante
selecionar, instalar e operar corretamente as bombas e valvulas em uma micro
cervejaria.
No presente trabalho, as caracterısticas de valvulas e bombas empregadas
no processo de producao de cerveja em nıvel de micro cervejaria sao descritas,
bem como alguns aspectos relacionados a instalacao e uso adequado das mes-
mas. Para melhor compreensao do processo de producao de cerveja, inicialmente
apresenta-se o processo de producao com enfase para as operacoes de limpeza e
sanitizacao adequada dos equipamentos focando nas bombas e valvulas. A partir
da caracterizacao e descricao basica do funcionamento destes equipamentos, sao
apresentados detalhes sobre as operacoes envolvendo o transporte de fluidos no
referido processo. Desta forma, estas informacoes serao uteis ao micro cervejeiro
no sentido de propiciar meios para avaliar o funcionamento e emprego das bombas
e valvulas em cada etapa do processo de producao de cerveja. Como complemento,
visando contribuir para a obtencao de uma cerveja com qualidade, discorre-se so-
bre os principais aspectos abordados no Manual de Boas Praticas de Fabricacao,
destacando os procedimentos operacionais como uma ferramenta para garantir a
execucao das respectivas operacoes de forma adequada.
21
2 OBJETIVOS
Avaliar os procedimentos relativos ao manuseio de fluidos em uma micro
cervejaria, visando contribuir para melhorar a utilizacao e desempenho de bombas e
valvulas.
23
3 REVISAO BIBLIOGRAFICA
Neste item sao apresentadas as consideracoes teoricas relativas ao pro-
cesso de producao de cerveja em escala de micro cervejaria, bem como os aspectos
envolvendo o manuseio adequado das respectivas bombas e valvulas.
3.1 A historia da cerveja
Ha 5000 anos os sumerios e os assırios ja malteavam graos e dominavam
a producao de bebidas fermentadas. Com o passar do tempo, o Egito adotou
seu processo de producao e foi o paıs que difundiu a cerveja para a bacia do
Mediterraneo, Europa e por fim, o mundo (SINDICERV, 2016).
Os mosteiros, durante a Idade Media, fabricavam cerveja e usavam ervas
como louro, salvia e lupulo para aromatiza-la. Foi nesta epoca que a producao de
cerveja se deu em maior escala. (SINDICERV, 2016; SILVA, 2005)
Em 1516 na Bavaria, Alemanha, foi aprovado o mais antigo codigo de ali-
mentos do mundo sobre manipulacao de alimentos, a lei Reinheitsgebot, tambem
conhecida por “Lei da pureza”, assinada pelo Duque Guilherme IV. Esta lei estabe-
lece que a cerveja deve ser produzida apenas com agua, malte, levedura e lupulo
(SINDICERV, 2016).
Os diferentes tipos de cerveja sao devidos a variacao da proporcao desses
ingredientes e do processo de fabricacao (SINDICERV, 2016).
3.2 O Processo de producao de cerveja
Para a producao de cerveja, os passos descritos abaixo, pela Figura 1,
devem ser seguidos. Inicialmente, ocorre a mosturacao, em que o malte moıdo e mis-
turado com agua e aquecido. Nesta etapa ocorre a solubilizacao de substancias dire-
tamente soluveis em agua, e com auxılio enzimatico, solubilizacao das substancias
insoluveis (SILVA, 2005).
O segundo passo e a filtracao, processo que separa a parte solida, chamada
de bagaco da parte lıquida, rica em carboidratos fermentescıveis – o mosto. Lupulo
os adjuntos sao adicionados ao mosto e prossegue-se para o passo de fervura,
onde ha a coagulacao de proteınas, extracao dos componentes do lupulo, inativacao
enzimatica e evaporacao de agua excedente e de componentes aromaticos inde-
sejaveis a cerveja (SILVA, 2005).
Os complexos de proteınas, resinas e taninos (trub) sao precipitados e
separados. O mosto e entao resfriado por uma resfriador de placas e oxigenio e
injetado na linha de mosto frio. O mosto resfriado e aerado recebe o fermento e
inicia-se o ponto central da producao da cerveja: a levedura converte, sob condicoes
anaerobias, acucares em etanol e gas carbonico (SILVA, 2005).
Finalizada a fermentacao, inicia-se o processo de maturacao da cerveja.
Este processo ocorre em baixas temperaturas, ha a estabilizacao da cerveja e a
retirada de trub e do fermento. A cerveja e entao filtrada para remocao de partıculas
em suspensao, resultando em uma cerveja brilhante e transparente. Caso seja
necessario aumentar o teor de alcool na cerveja, ocorre a carbonatacao, em que e
injetado gas carbonico na linha da cerveja filtrada (SILVA, 2005).
A cerveja e entao envasada e pasteurizada para garantir sua estabilidade
microbiologica. Apos a pasteurizacao, a cerveja esta pronta para o consumo (SILVA,
2005).
25
Figura 1 – Fluxograma do processo de producao de cerveja
Fonte: Adaptado de Silva (2005)
3.2.1 Materias-primas
Agua
Segundo Silva (2005), a agua compoe de 92 a 95% do peso da cerveja,
desta forma, sua qualidade impacta diretamente na qualidade do produto final. A
agua cervejeira deve possuir alguns requisitos de qualidade, como:
• Seguir padroes de potabilidade;
• Ser limpa, inodora e incolor
• Apresentar alcalinidade de 50 mg/L ou inferior (preferencialmente 25 mg/L ou
menor)
• Concentracao de calcio ao redor de 50mg/L
Para micro cervejarias, as aguas de um modo geral sao provenientes de
tratamentos municipais ou de pocos. Devem ser realizadas analises regulares para
dureza em carbonatos, cheio sabor, coloracao e turbidez. Exames microbiologicos
tambem devem ser realizados, com um intervalo maior de tempo (SILVA, 2005).
Malte
“O termo tecnico malte define a materia-prima resultante da germinacao,
sob condicoes controladas, de qualquer cereal (cevada, milho, trigo, aveia, entre
outros)” (SILVA, 2005).
Para producao de cerveja, utiliza-se malte de cevada. Sua producao e
feita nas maltearias. A semente de cevada e exposta a condicoes favoraveis de
germinacao, com valores de temperatura, umidade e aeracao controlados. A germinacao
e interrompida no momento que o grao inicia seu processo de transformacao para
uma nova planta (SILVA, 2005).
Para que o grao germine, e preciso que ele obtenha energia. As enzimas
no interior da cevada sao ativadas, quebrando o amido em cadeias menores. Assim
o grao de malte fica mais soluvel e menos duro, fundamental para o processo de
producao de cerveja (SILVA, 2005).
Lupulo
O Humulus lupulus e uma planta tıpica de regioes frias, e dioica, ou seja,
possui separadamente plantas que produzem apenas flores masculinas e plantas que
produzem apenas flores femininas. As flores femininas sao as de interesse cervejeiro,
visto que sao o unico tipo que possuem granulos de lupulina desenvolvidos. E a
partir destes granulos que se extrai os componentes que conferem a caracterısticas
sensoriais importantes a cerveja (SILVA, 2005; STEWART; PRIEST, 2006).
Existem duas principais variedades de lupulo: lupulos aromaticos e lupulos
de amargor. Pode-se encontrar o lupulo em forma de flores secas (in natura), pellets
ou na forma de extratos (SINDICERV, 2016).
Os componentes presentes no lupulo que conferem aroma e amargor a
cerveja sao: os oleos essencias, que garantem ao mosto e a cerveja o carater
aromatico do lupulo; os polifenois, que possuem substancias tanicas que imprimem
27
as caracterısticas de corpo, paladar e espuma da cerveja; e as resinas, que sao as
principais responsaveis pelo amargor da cerveja (SILVA, 2005).
Adjuntos
A legislacao brasileira (decreto 6871, 4 de julho de 2009) permite que
ate quarenta e cinco por cento do extrato primitivo do malte seja substituıdo por
adjuntos cervejeiros. Os adjuntos cervejeiros sao classificados em dois grandes
grupos: amilaceos e acucarados (SCHMIDELL et al., 2001).
O “grits” de milho – que e uma farinha grossa – e o arroz em forma de quirera
sao exemplos de adjuntos amilaceos. Durante a preparacao do mosto cervejeiro,
estes adjuntos sao adicionados para aproveitar a acao das enzimas presentes no
malte. Estas enzimas hidrolisam o amido em acucares fermentescıveis, processo
conhecido como sacarificacao (DRAGONE; SILVA, 2010).
Os adjuntos acucarados, em forma de cristais ou xarope, possuem algumas
vantagens sobre os adjuntos amilaceos, ja que nao precisam sofrer o processo de
sacarificacao e, por serem concentrados, sao armazenados em volumes menores.
A sacarose (acucar comum) e o xarope de milho (alta maltose) sao exemplos de
adjuntos acucarados (SCHMIDELL et al., 2001; SILVA, 2005).
3.2.2 Elaboracao do mosto
Mosto e umas solucao lıquida, de cor ambar, de acucares extraıdos do malte
que sera posteriormente fermentada em cerveja, pelas leveduras (PALMER, 2006).
O malte deve ser moıdo para que a casca rompa e exponha o endos-
perma, que sera desintegrado, melhorando a acao das enzimas geradas durante
a malteacao. E importante que as cascas se mantenham suficientemente ıntegras
para auxiliar na filtracao do mosto (TOSTES, 2015; DRAGONE; SILVA, 2010).
Durante o processo de mosturacao, agua e malte sao misturados, a uma
temperatura controlada. Desta forma as substancias do malte diretamente soluveis
em agua solubilizam-se e as substancias insoluveis do malte, sofrem acao enzimatica
que transforma o amido em acucares menores e fermentescıveis (DRAGONE; SILVA,
2010).
A brassagem ou mosturacao tambem e responsavel por extrair nutrientes,
minerais e proteınas presentes nos graos. Como resultado, o mosto possui as carac-
terısticas nutricionais necessarias para que as leveduras atuem de forma adequada,
produzindo alcool e outros componentes responsaveis pelo sabor caracterıstico da
cerveja (TOSTES, 2015).
Existem faixas de temperaturas otimas para cada tipo de enzima que quebra
o amido, conforme mostrado na Tabela 1 abaixo:
Tabela 1 – Tabela de temperatura de acao de enzimas envolvidas na mosturacao
Enzima Intervalo de
temperatura
ativa ( ◦C)
Intervalo de tem-
peratura prefe-
rido ( ◦C)
Funcao
Beta-glucanase 20-50 35-45 Repouso para quebra de
goma de adjuntos nao mal-
tados
Proteases 20-65 45-55 Solubilizacao de proteınas
insoluveis do estoque da
cevada
Pepidases 20-67 45-55 Producao de FAN (Free
Amino Nitrogen) de
proteınas soluveis
Dextrinase
limite
60-67 60-65 Clivagem das dextrinas li-
mites
Beta-amylase 60-65 60 Producao de maltose
Alpha-amylase 60-75 60-70 Producao de uma varie-
dade de acucares e dextri-
nas, incluindo maltose
Fonte: Adaptado de Tostes, 2011
Durante a brassagem, ocorre a elevacao gradual da temperatura, com pata-
mares nas temperaturas otimas para cada tipo de enzima, garantindo que o amido
seja hidrolisado e solubilizado. Para constatar que todo amido foi hidrolisado, utiliza-
se o teste do iodo, se ao pingar iodo no mosto a solucao nao mudar para cor
roxo-azulada, indica que hidrolise do amido foi completa. O mosto e entao aque-
cido a temperatura maxima dos patamares, 76 ◦C para inativar todas as enzimas
que estavam atuando, alem de tornar o mosto mais lıquido, facilitando a proxima
29
etapa do processo, a filtracao (TOSTES, 2015; DRAGONE; SILVA, 2010; KUNZE;
WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Filtracao do mosto
O mosto segue por uma etapa de repouso, neste perıodo as cascas do
malte sao depositadas no fundo da tina filtro, formando uma camada filtrante. A
filtracao possui duas etapas: na primeira etapa e retirado o mosto primario, liquido
que atravessa o leito filtrante; ja na segunda etapa o resıduo solido e lavado para
recuperar o extrato retido na cama filtrante de cascas de malte (SCHMIDELL et al.,
2001; TOSTES, 2015).
Fervura
E na fervura do mosto que as enzimas e toda a flora microbiana que ainda
restaram apos a mosturacao e filtracao sao destruıdas. Durante a ebulicao, o extrato
de mosto e concentrado ate o valor exigido pelo processo fermentativo. E tambem
durante a fervura do mosto que alguns compostos volateis, que podem contribuir
negativamente com o sabor e aspecto da cerveja, sao eliminados (SCHMIDELL et
al., 2001).
De acordo com o tempo em que o lupulo e adicionado ao mosto, desenvolve-
se aroma e sabor caracterısticos. Lupulos adicionados nos quinze minutos iniciais
da fervura contribuem para a coagulacao de proteınas. O amargor caracterıstico
da cerveja e desenvolvido pela adicao de lupulos apos trinta minutos de fervura.
Ja o aroma caracterıstico da cerveja e alcancado pela adicao de lupulo ao final da
ebulicao (SCHMIDELL et al., 2001; TOSTES, 2015).
Nessa etapa, ocorre a caramelizacao de acucares, desenvolvendo a cor da
cerveja, alem de sabores e aromas agradaveis de toffe (leite caramelizado) e noz
(SCHMIDELL et al., 2001).
O mosto deve ser resfriado tao logo o processo de fervura tenha sido finali-
zado. Isso porque, alem de evitar a formacao e a dissolucao de alguns compostos
indesejaveis, os complexos de proteına, resinas e taninos, denominados de trub,
sao precipitados e separados. A separacao do trub e do bagaco de lupulo e feita
normalmente em tanques de decantacao, chamados de whirlpool (SCHMIDELL et
al., 2001; TOSTES, 2015).
3.2.3 Fermentacao e maturacao
O mosto deve ser resfriado ate a temperatura de fermentacao. Este resfria-
mento ocorre em um trocador de calor de placas. O mosto frio e entao aerado, por
meio de injecao de oxigenio na linha de saıda do trocador de calor (DRAGONE;
SILVA, 2010).
Nos tanques fermentadores o mosto frio recebe a levedura. As leveduras
podem catabolizar os acucares por duas vias distintas; a via respiratoria ou aerobia
e fundamental para que o fermento cresca e se fortaleca. Ja a segunda via, fer-
mentativa, e a responsavel pela transformacao do mosto cervejeiro em alcool e gas
carbonico, alem de outras substancias em menor quantidade que conferem aroma e
sabor ao produto (SCHMIDELL et al., 2001).
Para producao de cerveja do tipo “lager”, define a primeira etapa da fermentacao
da seguinte maneira: o mosto recebe a levedura e sua temperatura deve permanecer
entre 10 − 15◦C por um perıodo de tres a cinco dias. Esta etapa ocorre de forma
lenta, dadas as baixas temperaturas em que devem ocorrer. Ao final da fermentacao,
a temperatura do mosto e reduzida e a levedura decanta no fermentador. Fermenta-
dores de baixa fermentacao devem possuir a base em formato de cone para recolher
melhor o fermento decantado (SCHMIDELL et al., 2001).
Finalizada a primeira etapa da fermentacao, a maior parte dos acucares foi
convertida em alcool e gas carbonico. A segunda etapa da fermentacao, relaciona-se
com a maturacao da cerveja (SCHMIDELL et al., 2001). Ao final desta etapa, a
cerveja possui as seguintes caracterısticas:
1. A cerveja esta clarificada, visto que as celulas de levedura se depositam no
fundo do tanque, juntamente com materiais amorfos e que causam turbidez na
bebida quando em baixas temperaturas (SCHMIDELL et al., 2001);
31
2. A cerveja esta saturada com o gas carbonico produzido na maturacao (SCHMI-
DELL et al., 2001);
3. As caracterısticas sensoriais estao aprimoradas, visto que compostos como
diacetil, acetaldeıdo e acido sulfurico sao reduzidos e os esteres tem sua
concentracao aumentada (SCHMIDELL et al., 2001);
4. A cerveja permanece sem oxidacao, ou seja, em seu estado reduzido para que
sua qualidade sensorial nao seja comprometida (SCHMIDELL et al., 2001).
Deve-se atentar para o tipo de floculacao das celulas de levedura pois, caso
floculem rapidamente, poucas celulas estarao presentes na maturacao em forma de
suspensao (SCHMIDELL et al., 2001).
A maturacao deve ocorrer a 0◦C. O extrato residual e consumido pelas
leveduras em suspensao. Cada cerveja tem um perıodo de maturacao, mas esse
tempo pode levar de seis a trinta dias (LIMA, 2010).
3.2.4 Filtracao e carbonatacao
A cerveja maturada ja possui sabor e aroma definidos, mas com componen-
tes que podem interferir na estabilidade fısico-quımica da cerveja (LIMA, 2010).
A filtracao tem por objetivo manter a cerveja estavel o suficiente para que
nao ocorram mudancas visıveis por um logo perıodo de tempo. As leveduras e
outras substancias causadoras de turbidez sao removidas da cerveja por nesta
etapa (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Os modelos mais usuais de filtros sao os filtros de placas e quadros, os
filtros de velas e os de folhas horizontais ou verticais. Todos estes filtros tem por
princıpio de filtracao a formacao de um leito filtrante sobre a malha de filtracao e sao
operados ate que um determinado diferencial de pressao seja atingido ou ate que as
malhas de filtracao estejam totalmente preenchidas (DRAGONE; SILVA, 2010).
Os filtros mencionados acima necessitam de auxiliares filtrantes em forma de
po. Os mais utilizados sao a terra diatomacea, ou kieselguhr, e a perlita (DRAGONE;
SILVA, 2010).
Atualmente, alem da filtracao convencional, realiza-se uma segunda filtracao
para garantir a estabilidade fısico-quimica da cerveja. A polivinilpirrolidona polimeri-
zada (PVPP) e auxiliar filtrante que garante o polimento final da cerveja, visto que
diminui o nıvel de tanino na cerveja e, consequentemente, o complexo proteına-
tanino – causador da turvacao – tambem e reduzido (SCHMIDELL et al., 2001).
A ultima etapa antes do envase e a carbonatacao, responsavel pela sensacao
de acidez deixada na boca, ja que o gas carbonico possui carater acido. O gas
carbonico liberado durante a fermentacao da cerveja e aproveitado em sua carbonatacao.
A injecao de gas carbonico pode ser feita em linha – metodo mais simples e comu-
mente utilizado – ou em tanque (DRAGONE; SILVA, 2010; TOSTES, 2015).
3.2.5 Envase
A cerveja, pronta para o envase, e acondicionada em tanques de pressao,
com contrapressao de gas carbonico e temperatura controlada entre 0 a 1◦C (SCH-
MIDELL et al., 2001).
Para garantir a qualidade da cerveja, deve-se evitar o contato da cerveja com
o ar, por poder oxidar a cerveja. Para prevenir perdas de gas carbonico, a pressao da
cerveja nao deve ser diminuıda. Em resumo, todo o cuidado deve ser tomado para
nao deteriorar a cerveja durante o envase (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
3.2.6 Pasteurizacao
A pasteurizacao tem como objetivo a eliminacao de leveduras residuais,
leveduras selvagens ou bacterias contaminantes. Existem duas modalidades de
processos de pasteurizacao para a cerveja (DRAGONE; SILVA, 2010; SCHMIDELL
et al., 2001):
• Pasteurizacao flash – realizada antes do engarrafamento da cerveja. A cerveja
passa por um trocador de placas, que aumenta rapidamente a temperatura ate
72◦C. Mantem-se a cerveja por trinta a sessenta segundos nessa temperatura e
33
entao resfria-se e engarrafa-se a cerveja. Deve-se cuidar para que a pressao do
pasteurizador se mantenha elevada, de modo que nao se perca gas carbonico.
• Pasteurizacao em tunel – realizada apos o enchimento de garrafas e latas,
garante ate seis meses de vida de prateleira. Aplica-se uma menor temperatura
do que a da pasteurizacao flash, durante um tempo maior, necessario para
que a embalagem e o liquido em seu interior elevem, estabilizem e diminuam a
temperatura de forma homogenea.
3.3 Limpeza e sanitizacao
A cerveja e um produto de fermentacao controlada e so com um ambi-
ente cervejeiro propriamente limpo e sanitizado e possıvel manter o controle mi-
crobiologico da cerveja. As falhas na limpeza e sanitizacao podem resultar em
contaminacao e deterioracao da cerveja (OCKERT, 2006).
Sem a correta remocao de sujidades organicas e inorganicas, os equipa-
mentos da cervejaria – principalmente suas fendas – podem sofrer corrosao. Alem
disso, a cerveja e um produto alimentıcio e como tal deve ser produzida seguindo as
boas praticas de fabricacao (OCKERT, 2006).
Entende-se por limpeza a remocao de resıduos dos equipamentos. Esta
remocao pode ser por acao fısica; acao quımica ou acao termica (OCKERT, 2006).
Em uma cervejaria, existem quatro pilares para que a limpeza ocorra de
forma eficiente: o tempo, o tipo de acao mecanica adotada, a concentracao quımica
adotada e a temperatura. O cervejeiro pode controlar a interacao entre estes quatro
pilares, por exemplo, se a concentracao do quımico for elevada, com alta temperatura
e acao mecanica, o tempo de limpeza pode ser reduzido (OCKERT, 2006).
A sanitizacao reduz ou mata microorganismos indesejaveis a graus de
higiene adequados. As bacterias e leveduras sao os principais alvos da sanitizacao
em uma micro cervejaria (TOSTES, 2015).
A esterilizacao torna o ambiente desprovido de vida, pode ser realizada por
meios fısicos ou quımicos. Pela dificuldade em implementar a esterilizacao em uma
cervejaria, adota-se a sanitizacao. Desta forma, a cervejaria possuira um ambiente
favoravel as leveduras de interesse, garantindo uma cerveja livre de contaminantes
e de boa qualidade (TOSTES, 2015).
Nas cervejarias, o termo CIP (Clean In Place) e utilizado para referenciar a
limpeza do equipamento, sem que este seja desmontado ou transportado para um
local diferente (OCKERT, 2006).
Quando o CIP nao e efetivo ou viavel, realiza-se o COP (Clean Out Place).
Apos a desmontagem do equipamento, ele e levado para um local onde sera feita a
limpeza e sanitizacao (OCKERT, 2006).
35
4 DESENVOLVIMENTO:VALVULAS E BOMBAS INDICADAS PARA UMA MICRO CERVEJARIA
As valvulas sao empregadas nas tubulacoes com o intuito de bloquear,
direcionar, limitar a pressao de entrada, controlar a pressao de saıda ou ainda,
permitir o escoamento de um fluido em um unico sentido (MACINTYRE, 1987).
As bombas tem por finalidade o deslocamento de um lıquido por escoa-
mento. O trabalho mecanico, recebido para seu funcionamento, e transformado em
energia, o lıquido recebe essa energia sob a forma de pressao e energia cinetica
(MACINTYRE, 1987).
As instalacoes, incluindo as bombas e valvulas, de uma cervejaria deve
seguir as seguintes diretrizes mencionadas abaixo (OCKERT, 2006):
• Superfıcies lisas;
• Ausencia de fendas e fissuras;
• Ausencia de pontos mortos em tubulacoes;
• Capacidade de purgar o ar de pontos altos na tubulacao;
• Ausencia de “sombras de limpeza” (areas que nao possuem contato com o
lıquido de limpeza) em tanques;
4.1 Valvulas aplicaveis a micro cervejaria
As valvulas devem ter algumas caracterısticas, tais como: baixo custo, es-
tanqueidade na vedacao, pouca interferencia na perda de carga, controle preciso do
fluxo, entre outras (MATHIAS, 2003).
Existem varios tipos de valvulas para serem utilizados nas mais diferentes
aplicacoes, sendo que a escolha inadequada pode prejudicar o rendimento de uma
bomba ou o processo como um todo (MATHIAS, 2003).
As valvulas devem seguir os seguintes requerimentos sanitarios (HOLAH;
LELIEVELD, 2011):
• Devem ser completamente drenaveis, sem a necessidade de desmonta-las
• Devem ser resistentes ao desgaste e de facil manutencao;
• Devem possuir o numero mınimo de vedacoes, mantidos em retencao positiva
e com superfıcies adjacentes niveladas;
• Para evitar a contaminacao microbiana, as vedacoes dinamicas nos eixos
das valvulas devem proporcionar uma complete barreira entre o produto e o
ambiente externo;
• Caso seja necessario, a superfıcie de contato das molas com o produto deve
ser a mınima possıvel;
• Devem permitir a deteccao visual rapida de vazamento interno.
A geometria interna da valvula, o modo como as conexoes de entrada e
saıda sao feitas e o selo entre o fluido e o ambiente externo determinam o quao facil
sera a limpeza da valvula. Como o produto esta em contato direto com as valvulas,
a sanitizacao adequada impacta diretamente na qualidade do produto (GRIFFITH et
al., 2005; HOLAH; LELIEVELD, 2011).
Neste trabalho, o enfoque sera dado as valvulas do tipo diafragma, borboleta,
globo, gaveta e de selo duplo.
4.1.1 Valvulas do tipo diafragma
O nome desta valvula advem do disco flexıvel, que fica em contato com o
compressor. Este disco flexıvel e o diafragma, responsavel por transmitir forca para
abrir, fechar ou controlar a valvula. A Figura 2 apresenta um modelo de valvula do
tipo diafragma (AUTOPARTS, 2016; ELECTRICAL; ELECTRONICS, 2016).
37
Figura 2 – Componentes da valvula de diafragma
Fonte: Adaptado de Autoparts (2016)
Funcionamento basico: O diafragma e pressionado por um compressor. O
fluido de processo fica completamente isolado pelo diafragma, desta forma o castelo
e o mecanismo de acionamento nao precisam ser construıdos em material nobre
nem receber revestimento anticorrosivo (MATHIAS, 2003; VALACO, 2016).
O diafragma deve ser construıdo por materiais resistentes a corrosao e
com boa flexibilidade. Alem da pressao e temperatura, a flexibilidade do material do
diafragma e sua frequencia de abertura e fechamento regulam a vida util deste tipo
de valvula (MATHIAS, 2003; VALACO, 2016).
Conforme apresentado na Figura 3 abaixo, o corpo pode ser de passagem
reta (tipo R) ou de passagem angular (tipo A). As instalacoes do tipo R sao autodre-
nantes e possuem a vida util do diafragma reduzida, ja que o grau de flexao para
abrir ou fechar e maior, ao contrario das instalacoes do tipo A. Caso o fluido seja
corrosivo ou solidificavel, a instalacao do tipo A nao deve ser utilizada. A instalacao
do tipo A e indicada para regulagem de fluxo, visto que a parte elevada proporciona
certa perda de carga, necessaria neste caso (VALACO, 2016).
Figura 3 – Tipos de valvulas de diafragma
Fonte: Val Aco (2016)
A ruptura do diafragma pode resultar em vazamento de produto e contaminacao,
desta forma, o CIP torna-se inviavel. Este tipo de valvula deve ser empregado em
locais onde o CIP nao utilize produtos muito agressivos ou onde sua retirada para
o CIP nao seja muito onerosa. Para evitar a ruptura do diafragma, deve-se realizar
a manutencao das valvulas e troca do diafragma, de acordo com as condicoes de
operacao e de cada fabricante (HOLAH; LELIEVELD, 2011).
Como a entrada e saıda deste tipo de valvula sao simetricas, a entrada do
fluxo pode ser montada como qualquer um dos lados. Valvulas de diafragma podem
operar tanto como bloqueio quanto como controle de fluxo (MATHIAS, 2003).
4.1.2 Valvulas do tipo borboleta
A Figura 4 apresenta os componentes da valvula tipo borboleta. O atua-
dor controla o movimento do disco, que por sua vez, controla o fluxo da valvula
(MEGADEPOT, 2016).
39
Figura 4 – Componentes da valvula borboleta
Fonte: Adaptado de Megadepot (2016)
Funcionamento basico: O disco de vedacao perpendicular ao escoamento
do fluxo que tem a funcao de obturador, abrindo ou obstruindo a passagem do fluido
(MATHIAS, 2003).
Como o disco de vedacao fica completamente exposto ao escoamento do
fluxo, a perda de carga nas valvulas borboleta e maior do que nas valvulas esfera
(MATHIAS, 2003).
Valvulas borboletas sao rotativas e podem ser utilizadas para bloqueio e
controle de fluxo (MATHIAS, 2003).
Assim como a valvula diafragma, que possui entrada e saıdas simetricas, e
tambem uma valvula bidirecional. Desta forma, o fluido pode escoar em qualquer
direcao (MATHIAS, 2003).
Este tipo de valvula pode operar em temperaturas extremamente baixas –
ponto importante em algumas areas da micro cervejaria, em que a cerveja deve
estar a −1, 5◦C para ser filtrada, por exemplo. Alem disso, por nao serem valvulas
pesadas, nao e necessario utilizar suportes nas tubulacoes. (MATHIAS, 2003).
Ainda segundo Mathias (2003), e o praticamente o unico modelo que pode
ser usado para baixas pressoes e vazoes extremamente elevadas. Quando total-
mente abertas, podem ser completamente limpas em uma operacao de CIP. Possuem
ainda a vantagem de serem baratas (OCKERT, 2006).
4.1.3 Valvulas do tipo esfera
A valvula tipo esfera possui este nome devido ao uso de uma esfera com um
furo – conforme Figura 5 – para abrir ou fechar o fluxo (INTEGRATED-PUBLISHING,
2016).
Figura 5 – Componentes da valvula esfera
Fonte: Adaptado de Integrated publishing (2016)
Funcionamento basico: As valvulas esfera possuem um obturador em
formato de esfera vazada, o fluxo e aberto ou fechado conforme a angulacao do furo
em relacao a tubulacao (MATHIAS, 2003).
Este tipo de valvula nao e aplicavel para instalacoes que realizam o CIP,
devido ao fato de existir pequenas fendas ou rachaduras na estrutura interna, alem
41
do espaco entre a esfera e o corpo da valvula, que pode acumular produtos que
talvez nao sejam totalmente removidos durante o CIP (HOLAH; LELIEVELD, 2011).
Para que ocorra a limpeza e sanitizacao da valvula borboleta, e necessario
que a se remova completamente a valvula da tubulacao e entao deve-se realizar a
limpeza manual, realizando o Clean Out Place (COP) (HOLAH; LELIEVELD, 2011).
4.1.4 Valvulas do tipo gaveta
A valvula do tipo gaveta tem seu funcionamento de abertura e fechamento
similar ao de uma gaveta, conforme mostrado na Figura 6 abaixo (TROUBLE-LESS-
VALVE, 2016).
Figura 6 – Valvula gaveta
Fonte: Adaptado de Trouble Less Valve (2016)
Funcionamento basico: O funcionamento da valvula gaveta se da pelo
deslizamento de um disco por dentro do fluxo do fluido. Este acionamento e similar
ao movimento de abrir e fechar uma gaveta, o fluido e bloqueado quando o disco
penetra no fluido; quando o disco deixa de estar em contato com o fluido, o fluido
segue o fluxo normalmente (UNIVAL, 2016).
Pelo fato de o disco estar completamente fora da corrente do fluxo, quando
a valvula esta aberta, ha uma mınima resistencia ao escoamento do fluido. Este tipo
de valvula atua melhor como bloqueio do que controle de fluxo (OCKERT, 2006;
MATHIAS, 2003).
Porem, pela valvula gaveta possuir espacos mortos na parte inferior do
corpo e na parte superior do castelo – quando a valvula esta totalmente aberta, a
gaveta fica alojada em seu interior – nao e uma valvula passıvel de CIP (MATHIAS,
2003).
4.1.5 Valvulas do tipo selo duplo
A Figura 7 apresenta os componentes da valvula do tipo selo duplo. A
acionamento e automatico pelo sistema InteliTop R©. A mola principal controla o
movimento da regiao de acentos que controlam a passagem do fluxo para a regiao
superior ou inferior, sem que haja a mistura entre ambas as regioes (ALFA-LAVAL,
2016).
43
Figura 7 – Componentes da valvula de selo duplo
Fonte: Adaptado de Alfa Laval (2016)
Funcionamento basico: Esta valvula possui dois selos que operam de
maneira independente, entre os selos existe um dreno aberto a atmosfera. Caso
um dos selos nao esteja efetivamente vedando, o vazamento passara pelo dreno,
evitando o contato ou contaminacao com o outro fluido da conexao. Pela abertura do
dreno pode-se detectar qualquer vazamento (HOLAH; LELIEVELD, 2011).
Valvulas de selo duplo sao empregadas quando se deseja que duas corren-
tes diferentes de fluidos nao entrem em contato ou ainda que nao haja contaminacao
do fluido de interesse com a solucao de limpeza, durante a limpeza mecanica. Pela
complexidade na construcao desta valvula, seu custo e maior do que o custo de
uma valvula borboleta (GRIFFITH et al., 2005)
A Figura 8 abaixo, descreve o funcionamento da valvula fechada (1) e
aberta (2). Em (3) e (4), descreve a operacao de CIP pela via superior e inferior,
respectivamente (ALFA-LAVAL, 2016).
Figura 8 – Funcionamento da valvula de selo duplo
Fonte: Alfa Laval (2016)
Para garantir que este tipo de valvula nao sofra contaminacao por micro-
organismos, uma barreira de vapor ou ar esteril deve ser aplicada na abertura do
dreno. (HOLAH; LELIEVELD, 2011)
4.2 Bombas empregadas em uma micro cervejaria
As bombas usadas nas cervejarias sao preferencialmente utilizadas para
mover ou dosar lıquidos (agua, mosto, cerveja) ou materiais mais viscosos (levedura,
terra de diatomacea). Suas funcoes sao: superar uma diferenca de altura; aumentar
a pressao do sistema e dosar um certo lıquido (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH,
1999).
45
As bombas mais utilizadas para a fabricacao de cerveja sao as bombas
centrıfugas; as bombas de deslocamento positivos; e as bombas de jato (KUNZE;
WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
4.2.1 Bombas centrıfugas radiais
A aceleracao do lıquido no rotor resulta no aumento da pressao. As bombas
centrıfugas sao indispensaveis na cervejaria por (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH,
1999):
• Dosarem lıquidos a uma taxa uniforme;
• Possuırem uma construcao robusta e simples, nao possuindo qualquer tipo de
valvula;
• O ajuste do fluxo e feito de forma simples;
• Sao bombas bem flexıveis, visto que diferentes tipos de rotor podem ser
usados.
Funcionamento basico: O fluido e admitido pela succao e passa pelo
centro de um dispositivo rotativo conhecido como impelidor, conforme mostrado na
Figura 9. Quando o impelidor gira, o fluido recebe uma aceleracao centrıfuga. O olho
do impelidor fica com uma area de baixa-pressao, aumentando o fluxo de entrada
de fluido. As laminas do impelidor sao curvas, desta forma o fluido e impulsionado
nas direcoes radial e tangencial pela forca centrıfuga (GANGHIS, 2015; POTTER et
al., 2002).
Figura 9 – Bomba centrıfuga radial
Fonte: Potter, M. C. et al.(2002)
Sao normalmente bombas de succao. A succao e realizada de forma correta
quando a tubulacao e a bomba estao preenchidos com lıquido (KUNZE; WAIN-
WRIGHT; MIETH, 1999).
Tanto cerveja quanto mosto sao movimentados por este tipo de bomba.
Para que se possa empregar pressoes mais altas, este tipo de bomba pode ser
construıda com varios rotores – chamado de bomba de multiplos estagios, reduzindo
as dimensoes da bomba e melhorando seu rendimento (UFCG, 2016; KUNZE;
WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
4.2.2 Bombas de deslocamento positivo
Seu princıpio de funcionamento baseia-se no movimento do lıquido da
camara de succao para a camara de pressao (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH,
1999).
Ha uma diferenciacao entre bombas de deslocamento positivo por pulsos
(que necessitam de uma valvula para fechar e abrir as camaras de trabalho) e
bombas de deslocamento positivo com rotacao contınua, as quais nao necessitam
deste tipo de valvula (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Bombas helicoidais, bombas peristalticas, bombas de lobulos sao exemplos
de bombas de deslocamento positivo com dosagem continua; ja as bombas de
47
pistao e membrana sao bombas de deslocamento positivo por pulsos (KUNZE;
WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Bombas helicoidais
A Figura 10 apresenta os componentes da uma bomba helicoidal. O estator
movimenta o motor que faz com que a rosca sem fim movimente o fluido que esta
em contato com ela (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Figura 10 – Bomba helicoidal
Fonte: Adaptado de Kunze, W.; Wainwright, T.; Mieth, H. (1999)
Funcionamento basico: Pelo movimento de rotacao do rotor com sua
camara oca, o liquido e deslocado para frente pelo estator(KUNZE; WAINWRIGHT;
MIETH, 1999).
Este tipo de bomba pode bombear quase todos os materiais, incluindo os de
consistencia pastosa. No caso da producao de cerveja, a bomba helicoidal pode ser
utilizada para transportar o baco de malte, terra de diatomacea ou para transporte
da levedura (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Bomba de lobulos
A Figura 11 apresenta um esquema da parte interna de bomba de lobulos.
Este tipo de bomba pode possuir um ou mais lobulos, os quais sao responsaveis por
deslocar o fluido (PUMP; VALVE, 2016).
Figura 11 – Bomba de lobulos
Fonte: Pump and Valve (2016)
Funcionamento basico: Dois rotores, cada um com um conjunto de lobulos,
que encaixam uns nos outros na mesma velocidade angular, carregando o meio
bombeado com este movimento (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Materiais mais viscosos ou pastosos, como leveduras ou xarope de acucar
por exemplo, podem ser bombeados por esta bomba (KUNZE; WAINWRIGHT;
MIETH, 1999).
49
Bomba peristaltica
A Figura 12 apresenta um exemplo de bomba peristaltica. Os rolamentos
pressionam a mangueira, criando um fluxo pressurizado, responsavel por deslocar o
fluido (COLE-PARMER, 2016).
Figura 12 – Bomba peristaltica
Fonte: Cole-Parmer (2016)
Funcionamento basico: Uma bomba peristaltica e composta por uma man-
gueira ou um tubo de borracha que recebe uma sequencia de pressoes realizadas
por rolamentos. A pressao do rotor com a mangueira ate a parede da bomba desloca
o fluido para frente, enquanto que o fluido que ficou por tras do rotor e succionado
para um novo bombeamento (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Bombas peristalticas nao sofrem com as alteracoes das pressoes de entrada
e saıda da faixa de trabalho da bomba. Desta forma, suas taxas de fluxo sao constan-
tes com uma unica configuracao e poucos ou nenhum ajuste. Em micro cervejarias,
sao usadas para dosagem de produtos quımicos e de terra de diatomacea, por
exemplo (GALANTE, 2016).
Bombas de pistao e membrana
A figura 13 apresenta o princıpio de operacao da bomba de pistao. O pistao
em a expulsa o lıquido da camara da bomba, em b o pistao succiona lıquido para den-
tro da camara. A repeticao de a e b e que bombeia o fluido (KUNZE; WAINWRIGHT;
MIETH, 1999).
Figura 13 – Princıpio de operacao da bomba de pistao
Fonte: Kunze, W.; Wainwright, T.; Mieth, H. (1999)
Funcionamento basico: A cada golpe do pistao, o ar sofre uma ligeira
compressao que suaviza a pulsacao. O fluido e sempre deslocado em apenas um
sentido e ha a necessidade de bombas de succao e pressao para que isto ocorra
adequadamente (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
Nas cervejarias, sao empregadas como bombas dosadoras de agentes de
limpeza e sanitizacao (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
As bombas de membrana operam de maneira similar as bombas de pistao.
O que as diferem e a existencia de uma membrana movel que separa o fluido do
pistao. Bombas de membrana sao requeridas em locais de alto padrao higienico, por
exemplo, na dosagem de terra infusoria (KUNZE; WAINWRIGHT; MIETH, 1999).
51
Bomba de diafragma
A Figura 14 apresenta a entrada de ar da bomba de diafragma, os pontos
de succao e descarga de fluido, as camaras A e B e seus respectivos diafragmas
(GRABE-BOMBAS-EQUIPAMENTOS-INDUSTRIAIS, 2016).
Figura 14 – Bomba de diafragma
Fonte: Grabe - Bombas e Equipamentos Industriais (2016)
Funcionamento basico: Seu funcionamento ocorre pela pressurizacao
de um dos diafragmas, pelo uso do ar comprimido. Este diafragma pressurizado,
impulsiona o fluido que esta na camara a sua frente - indicado na Figura 14. O fluido
e entao deslocado para cima ate a saıda, por meio de coletores (GRABE-BOMBAS-
EQUIPAMENTOS-INDUSTRIAIS, 2016).
Ao mesmo tempo que o processo descrito acima ocorre, o outro diafragma e
puxado pelo eixo que os interliga, assim a camara A da figura 14 e preenchida com
fluido (GRABE-BOMBAS-EQUIPAMENTOS-INDUSTRIAIS, 2016).
Ao final deste ciclo, a camara A e entao pressurizada e o processo ocorre
no sentido inverso. A pressurizacao das camaras A e B ocorre de forma intermi-
tente, assim o fluxo bombeado e pulsante (GRABE-BOMBAS-EQUIPAMENTOS-
INDUSTRIAIS, 2016).
Sao bombas que podem ser usadas em aplicacoes que requerem ausencia
de vazamentos, por nao possuırem selos ou vedacoes. Nas cervejarias, podem
bombear mosto, por exemplo (KARASSIK et al., 1976).
A parte central da bomba e separada do produto bombeado (bloco de
valvulas, esferas e camaras de bombeamento) por dois diafragmas, que isolam o
lıquido do ar comprimido usado em seu acionamento (GRABE-BOMBAS-EQUIPAMENTOS-
INDUSTRIAIS, 2016).
4.3 Programa de Boas Praticas de Fabricacao e Procedimentos OperacionaisPadronizados
Segundo Silva (2005), a implantacao e implementacao das boas praticas
de fabricacao sao necessarias para controlar as provaveis fontes de contaminacao
cruzada e tambem para garantir a qualidade do produto final.
O programa de BPF deve conter, no mınimo, os seguintes aspectos: (PARRA,
2016):
• Requisitos sanitarios do edifıcio;
• Higienizacao das instalacoes, equipamentos e utensılios e suas respectivas
manutencoes;
• Controle de pragas, como insetos, roedores e passaros;
• Controle da qualidade da agua;
• Higiene e saude dos manipuladores;
• Garantia e controle de qualidade do produto final.
Alguns assuntos tratados no programa de BPF sao tao importantes que
devem ser melhor detalhados. Desta necessidade, sugiu o Procedimento Operacional
Padronizado – POP, que deve ser escrito de forma objetiva, na forma de instrucoes
sequenciais para a realizacao de operacoes rotineiras e especıficas na producao,
armazenamento e transporte de alimentos (PARRA, 2016).
53
Silva (2005) menciona sobre os POP que devem ser implantados e imple-
mentados, acompanhados e verificados pelas industrias de alimentos e bebidas que
comercializam seus produtos em territorio brasileiro:
• Higienizacao das instalacoes, equipamentos, moveis e utensılios;
• Controle da potabilidade da agua;
• Higiene e saude dos manipuladores;
• Manejo de resıduos;
• Manutencao preventiva e calibracao de equipamentos;
• Controle integrado de vetores e pragas urbanas;
• Selecao das materias-primas, ingredientes e embalagens;
• Programa de recolhimentos de alimentos (recal).
As legislacoes vigentes exigem que os documentos de BPF e de POP
estejam implementados, atualizados e disponıveis para consulta (PARRA, 2016).
Para a correta implantacao das BPF, a industria como um todo deve estar
comprometida quanto ao programa. Os colaboradores, maiores responsaveis pelo
sucesso do programa de BPF, devem estar conscientes e mobilizados (SILVA, 2005).
A norma brasileira ABNT NBR 15635:2015 estabelece requisitos de procedi-
mentos higienico-sanitarios na producao de alimentos. Dentre estes requisitos, serao
salientados aqueles aplicaveis as bombas e valvulas discutidas nesse trabalho:
• Os materiais de construcao das bombas e das valvulas devem ser mantidos
em adequado estado de conservacao, devem ser resistentes a corrosao e as
sucessivas operacoes de limpeza e desinfeccao (ABNT, 2015);
• Os materiais de construcao das bombas e das valvulas nao devem transmitir
substancias toxicas, odores, nem sabores aos alimentos (ABNT, 2015);
• Deve ser dada preferencia as bombas e valvulas que possuam poucos cantos
vivos, asperezas e facilidades para higienizacao e desmonte (ABNT, 2015);
• As superfıcies das bombas e valvulas devem ser impermeaveis, lavaveis, lisas,
nao devem possuir frestas ou rugosidades que dificultem sua higienizacao
(ABNT, 2015);
• Para facilitar a limpeza e manutencao das bombas e valvulas, ambas devem
possuir facil acesso por cima, em baixo e pela lateral (ABNT, 2015);
• Tanto as bombas quanto as valvulas devem receber manutencao periodica.
Quando necessario e aplicavel, deve-se realizar a calibracao. Essas atividades
devem ser registradas (ABNT, 2015);
• Durante a manutencao das bombas e valvulas, e necessario garantir a seguranca
do alimento produzido (ABNT, 2015).
No tocante a higienizacao das bombas e valvulas discutidas neste trabalho,
a norma brasileira ABNT NBR 15635:2015 determina que:
• As bombas e valvulas devem ser mantidas em condicoes apropriadas e sanita-
riedade e higienicidade. Para tanto, as operacoes de higienizacao devem ser
realizadas regulamente, minimizando o risco de contaminacao dos alimentos
(ABNT, 2015);
• Os funcionarios responsaveis pela higienizacao das bombas e valvulas devem
ter comprovante de capacidade para realizar esta operacao e seus uniformes
devem ser apropriados e diferenciados dos uniformes para funcionarios que
manipulam alimentos (ABNT, 2015);
• Apos o termino de trabalho, a area deve ser imediatamente higienizada. Nao
deve haver contaminacao de alimentos causada por produtos saneantes e por
partıculas em suspensao (ABNT, 2015);
• Todas as bombas e valvulas que entram em contato direto com o alimento
devem ser cuidadosamente higienizadas (ABNT, 2015);
• Os utensılios e equipamentos requeridos durante a higienizacao devem ser
proprios para a atividade. A conservacao e limpeza destes utensılios e equi-
pamentos e mandatoria, bem como a quantidade deles deve ser suficiente e
devem ser guardados em local proprio para essa finalidade. Deve ainda haver
uma distincao dos utensılios voltados para a higienizacao de instalacoes e dos
utensılios voltados para a higienizacao de partes que entrem em contato com
o alimento (ABNT, 2015);
55
• Os produtos utilizados para a limpeza e sanitizacao devem estar regularizados
pelo Ministerio da Saude. Deve haver um local adequado para armazenagem
destes produtos, que devem ser identificados adequadamente (ABNT, 2015);
• As instrucoes indicadas pelo fabricante, referentes a diluicao, tempo de con-
tato e modo de aplicacao dos produtos de limpeza e sanitizacao, devem ser
obedecidas (ABNT, 2015).
57
5 CONCLUSOES
• As valvulas de selo duplo sao excelentes, visto que permitem operar com duas
correntes diferentes de fluidos sem que haja mistura dos mesmos, porem sao
mais caras que as valvulas do tipo borboleta.
• As valvulas do tipo borboleta sao amplamente utilizadas na industria por serem
passıveis de higienizacao pelo sistema CIP, alem de serem mais baratas em
relacao as demais valvulas descritas neste trabalho.
• A valvula do tipo diafragma apresenta limitacoes devido a vida util do diafragma,
que pode ser diminuıda pelo uso de produtos saneantes que sao agressivos.
• As valvulas do tipo esfera e gaveta devem ser evitadas em micro cervejarias
que utilizem o sistema CIP como metodo de limpeza e sanitizacao. Ambas
possuem espacos mortos, impedindo a realizacao adequada desta operacao.
• Para bombear fluidos mais pastosos ou viscosos, como bagaco de malte, terra
diatomacea e levedura, e recomendado o uso de bombas helicoidais ou bomba
de lobulos.
• Para dosar produtos quımicos, recomenda-se o uso de bombas peristalticas,
visto que suas taxas de dosagem sao constantes.
• Para dosar agentes de limpeza e sanitizacao ou dosagem de terra infusoria,
que requerem alto padrao higienico, e recomendado o uso de bombas de
pistao e membrana, desta forma o fluido nao entra em contato com o pistao.
• Por nao possuir selos nem vedacoes, as bombas de diafragma sao recomen-
dadas para atuarem em situacoes que requerem ausencia de vazamentos
durante o bombeamento de fluidos, por exemplo o bombeamento de mosto.
• Para garantir a excelencia na producao de cerveja e evitar a contaminacao
cruzada, faz-se necessaria a elaboracao, implantacao e acompanhamento dos
programas de BPF e POPs.
• Para que os equipamentos apresentem boa performance, e necessario que o
sistema POP, que consiste na manutencao preventiva e calibracao de equipa-
mentos, seja implementado, seguindo as orientacoes dos respectivos fabrican-
tes.
59
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61
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63
Anexo A – LEGISLACAO BRASILEIRA - PADRONIZACAO DE BEBIDAS
ALCOOLICAS FERMENTADAS
DECRETO No 6.871, DE 4 DE JUNHO DE 2009 Regulamenta a Lei no 8.918,
de 14 de julho de 1994, que dispoe sobre a padronizacao, a classificacao, o registro,
a inspecao, a producao e a fiscalizacao de bebidas.
CAPITULO VII: DA PADRONIZACAO DAS BEBIDAS
Secao III: Das Bebidas Alcoolicas Fermentadas
Art. 36. Cerveja e a bebida obtida pela fermentacao alcoolica do mosto cervejeiro
oriundo do malte de cevada e agua potavel, por acao da levedura, com adicao de
lupulo.
§ 1o O malte de cevada usado na elaboracao de cerveja e o lupulo poderao ser
substituıdos por seus respectivos extratos.
§ 2o Malte e o produto obtido pela germinacao e secagem da cevada, devendo o
malte de outros cereais ter a designacao acrescida do nome do cereal de sua
origem.
§ 3o Extrato de malte e o resultante da desidratacao do mosto de malte ate o estado
solido, ou pastoso, devendo, quando reconstituıdo, apresentar as propriedades do
mosto de malte.
§ 4o Parte do malte de cevada podera ser substituıdo por adjuntos cervejeiros, cujo
emprego nao podera ser superior a quarenta e cinco por cento em relacao ao
extrato primitivo.
§ 5o Consideram-se adjuntos cervejeiros a cevada cervejeira e os demais cereais
aptos para o consumo humano, malteados ou nao malteados, bem como os amidos
e acucares de origem vegetal.
§ 6o Quando se tratarem de acucares vegetais diferentes dos provenientes de
cereais, a quantidade maxima de acucar empregada em relacao ao seu extrato
primitivo sera: I - na cerveja clara, menor ou igual a dez por cento em peso;
II - na cerveja escura, menor ou igual a cinquenta por cento em peso, podendo
conferir ao produto acabado as caracterısticas de adocante; e
III - na cerveja extra, menor ou igual a dez por cento do extrato primitivo.
§ 7o Carboidratos transformados sao os derivados da parte amilacea dos cereais
obtidos por meio de transformacoes enzimaticas.
§ 8o Mosto cervejeiro e a solucao, em agua potavel, de carboidratos, proteınas,
glicıdios e sais minerais, resultantes da degradacao enzimatica dos componentes da
materia-prima que compoem o mosto.
§ 9o Mosto lupulado e o mosto fervido com lupulo ou seu extrato, e dele
apresentando os princıpios aromaticos e amargos, ficando estabelecido que:
I - lupulo sao os cones da inflorescencia do Humulus lupulus, em sua forma natural
ou industrializada, aptos para o consumo humano; e
II - extrato de lupulo e o resultante da extracao, por solvente adequado, dos
princıpios aromaticos ou amargos do lupulo, isomerizados ou nao, reduzidos ou nao,
devendo o produto final estar isento de solvente.
§ 10. Extrato primitivo ou original e o extrato do mosto de malte de origem da
cerveja.
Art. 37. Das caracterısticas de identidade da cerveja devera ser observado o
seguinte:
I - a cor da cerveja devera ser proveniente das substancias corantes do malte da
cevada, sendo que:
a) para corrigir ou intensificar a cor da cerveja, e permitido o uso do corante
caramelo, e de corantes naturais previstos em legislacao especıfica;
b) na cerveja escura sera permitido somente o uso de corante caramelo; e
c) admite-se a utilizacao de corante natural, autorizados pela legislacao propria,
com a finalidade de padronizar a cor das cervejas definidas nos arts. 40, 41 e 42;
II - para fermentacao do mosto, sera usada a levedura cervejeira;
III - a cerveja devera ser estabilizada biologicamente por processo fısico apropriado,
podendo ser denominada de Chope ou Chopp a cerveja nao submetida a processo
de pasteurizacao para o envase;
IV - a agua potavel empregada na elaboracao da cerveja podera ser tratada com
substancias quımicas, por processo fısico ou outro que lhe assegure as
caracterısticas desejadas para boa qualidade do produto, em conjunto ou
separadamente; e
65
V - a cerveja devera apresentar, a vinte graus Celsius, pressao mınima de atmosfera
de gas carbonico proveniente da fermentacao, sendo permitida a correcao por
dioxido de carbono ou nitrogenio, industrialmente puros. Art. 38. As cervejas sao
classificadas:
I - quanto ao extrato primitivo, em:
a) cerveja leve, definida como sendo a cerveja cujo extrato primitivo e maior ou igual
a cinco por cento em peso e menor que dez e meio por cento em peso, podendo
denominar-se cerveja light a cerveja leve que cumpra tambem, cumulativamente, os
requisitos constantes dos itens 1 e 2, seguintes:
1. reducao de vinte e cinco por cento do conteudo de nutrientes ou do valor
energetico com relacao a uma cerveja similar do mesmo fabricante (mesma marca
comercial), ou do valor medio do conteudo de tres cervejas similares conhecidas e
que sejam produzidas na regiao; e
2. valor energetico da cerveja pronta para o consumo deve ser no maximo de trinta
e cinco quilocalorias por cem mililitros;
b) cerveja ou cerveja comum, definida como sendo a cerveja cujo extrato primitivo e
maior ou igual a dez e meio por cento em peso e menor que doze por cento em
peso;
c) cerveja extra, definida como sendo a cerveja cujo extrato primitivo e maior ou
igual a doze por cento em peso e menor ou igual a quatorze por cento em peso; ou
d) cerveja forte, definida como sendo a cerveja cujo extrato primitivo e maior que
quatorze por cento em peso;
II - quanto a cor, em:
a) cerveja clara, a que tiver cor correspondente a menos de vinte unidades EBC
(European Brewery Convention);
b) cerveja escura, a que tiver cor correspondente a vinte ou mais unidades EBC
(European Brewery Convention); ou
c) cerveja colorida, a que, pela acao de corantes naturais, apresentar coloracao
diferente das definidas no padrao EBC (European Brewery Convention);
III - quanto ao teor alcoolico, em:
a) cerveja sem alcool, quando seu conteudo em alcool for menor ou igual a meio por
cento em volume, nao sendo obrigatoria a declaracao no rotulo do conteudo
alcoolico; ou
b) cerveja com alcool, quando seu conteudo em alcool for superior a meio por cento
em volume, devendo obrigatoriamente constar no rotulo o percentual de alcool em
volume;
IV - quanto a proporcao de malte de cevada, em:
a) cerveja de puro malte, aquela que possuir cem por cento de malte de cevada, em
peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de acucares;
b) cerveja, aquela que possuir proporcao de malte de cevada maior ou igual a
cinquenta e cinco por cento em peso, sobre o extrato primitivo, como fonte de
acucares; ou
c) ”cerveja de ...”, seguida do nome do vegetal predominante, aquela que possuir
proporcao de 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 acucares;
V - quanto a fermentacao, em:
a) de baixa fermentacao; ou
b) de alta fermentacao.
Art. 39. De acordo com o seu tipo, a cerveja podera ser denominada: Pilsen, Export,
Lager, Dortmunder, Munchen, Bock, Malzbier, Ale, Stout, Porter, Weissbier, Alt e
outras denominacoes internacionalmente reconhecidas que vierem a ser criadas,
observadas as caracterısticas do produto original.
Art. 40. A cerveja podera ser adicionada de suco ou extrato de vegetal, ou ambos,
que poderao ser substituıdos, total ou parcialmente, por oleo essencial, essencia
natural ou destilado vegetal de sua origem.
Art. 41. A cerveja adicionada de suco de vegetal devera ser denominada ”cerveja
com ...”, acrescida do nome do vegetal.
Art. 42. Quando o suco natural for substituıdo total ou parcialmente pelo oleo
essencial, essencia natural ou destilado do vegetal de sua origem, sera denominada
”cerveja sabor de ...”, acrescida do nome do vegetal.
Art. 43. Ficam proibidas as seguintes praticas no processo de producao de cerveja:
I - adicionar qualquer tipo de alcool, qualquer que seja sua procedencia;
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II - utilizar saponinas ou outras substancias espumıferas, nao autorizadas
expressamente;
III - substituir o lupulo ou seus derivados por outros princıpios amargos;
IV - adicionar agua fora das fabricas ou plantas engarrafadoras habilitadas;
V - utilizar aromatizantes, flavorizantes e corantes artificiais na elaboracao da
cerveja;
VI - efetuar a estabilizacao ou a conservacao biologica por meio de processos
quımicos;
VII - utilizar edulcorantes artificiais; e
VIII - utilizar estabilizantes quımicos nao autorizados expressamente.