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FERMENTAÇÃO ALCOÓLICAPRODUÇÃO DE CERVEJA
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DEFINIÇÃO
Bebida não
destilada, obtida
por fermentação
alcoólica de um
mosto de cereal
maltado, por
leveduras
cervejeiras
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História- Sumérios, egípcios e mesopotâmios já possuíam fermentados de cereais. O próprio código de Hamurabi já legislava sobre a bebida.- Nome provém da deusa Ceres (da agricultura) Ceresvisiae.- No império romano perde lugar para o vinho.- No Egito passa a ser a bebida do povão.- Em 1067 há a primeira alusão ao uso de lúpulo pela Abadessa Hildegarda de Bingen.
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No Brasil- Chegada da Família Real com abertura dos portos.- Durante o Império apenas cervejas importadas.- Surgem as primeiras cervejas nacionais “marca barbante”.- Primeira cervejaria de porte é a Brahma Villiger e Cia (Joseph Villiger – engenheiro suíço).- Em 1891 surge a Antártica.
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- Caracu surge em 1899.- No carnaval de 1934 a Brahma engarrafa o chopp.- Em 1969 o grupo português Sagres adquire a Caracu, criando a Skol/Caracu.- O controle acionário da Skol é adquirido pela Brahma em 1980.- Em 1984 é criada a Kaiser, reação da Coca-Cola contra a “venda casada”.- Em 1999 Brahma e Antártica se fundem na AMBEV
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MATÉRIAS PRIMAS
• Malte• Água
• Lúpulo• Complementos do malte (adjunto)
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ÁguaHCO3
-/CO3-- Ca, Mg dureza temporária
SO4--/ Cl- dureza permanente
Para cada litro de cerveja usa-se aproximadamente 10 L de água
Diminuem a acidez do mosto
Diminuem a atividade enzimática
Limitam o crescimento das leveduras
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Parâmetros ideais
pH 6,5-7,0Menos de 100 mg.L-1 de carbonatos de Ca e Mg250-500 mg.L-1 de CaSO4
200-300 mg.L-1 de NaClMenos de 1 mg.L-1 de Fe
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Parâmetros ideais
pH 6,5-7,0Menos de 100 mg.L-1 de carbonatos de Ca e Mg250-500 mg.L-1 de CaSO4
200-300 mg.L-1 de NaClMenos de 1 mg.L-1 de Fe
Favorece a sacarificação e a proteólise
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Parâmetros ideais
pH 6,5-7,0Menos de 100 mg.L-1 de carbonatos de Ca e Mg250-500 mg.L-1 de CaSO4
200-300 mg.L-1 de NaClMenos de 1 mg.L-1 de Fe
Favorece a sacarificação e a proteóliseAltera a cor dos equipamentos
e provoca turvação coloidal por desnaturação proteica
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MALTE Cereal germinado sob condições controladas
MaltagemGerminação controlada de grão de cereais, para produção de enzimas necessárias para conversão do amido em açúcares fermentáveisTipo de cereal usado depende- Custo- Poder diastásico (capacidade de converter polissacarídeos em açúcares fermentescíveis)
cevada centeio trigo aveia milho arroz
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Cevada Hordeum vulgare (gramínea) Produtores – Rússia, Canadá, EUA, Argentina...
Amido e proteínas - Fermentação AMIDO 60 – 70% PROTEÍNAS 7 – 14 % AÇÚCARES 3% COMPOSTOS FOSFORADOS 2 – 3% CINZAS 3% UMIDADE 14%
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CONSTITUINTES DA CEVADAPolissacarídeos amiláseos – amilose e amilopectina. Polissacarídeos não amiláseos:
Açúcares Sacarose e rafinose Gomas:-glucanas solúveis em águaHemiceluloses : -glucanas
insolúveis em água.Proteínas :albumina; globulina; hordeína e gluteína. Lipidios 3-4%Vitaminas do grupo B biotina e inositol (B8)
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ESTRUTURA DO GRÃO DE CEVADA
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GERMINAÇÃO DA CEVADA
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PROCESSO DE MALTAGEM•Limpeza da cevada
•Secagem
•Maceração•Germinação
MALTE
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Limpeza da cevada• Ventiladores e eletroimãs
• Peneiras – grãos de tamanho uniforme
PROCESSO DE MALTAGEM
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PROCESSO DE MALTAGEM
Maceração
Finalidade – umidade 45 – 55%
Para 60kg de cevada /100 L
Duração – 12 a 18h
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PROCESSO DE MALTAGEM
Maceração
Fatores que afetam a velocidade de maceração:- Tamanho do grão- Variedade da cevada- Temperatura da água (10 -12oC)
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PROCESSO DE MALTAGEM
MaceraçãoTécnicas de melhoramento do processo de Maceração:Períodos alternados de maceração e exposição ao arInjeção forçada de ar – elimina ácidos voláteisUso de água aquecida (16 – 25oC)Tratamento com ácido giberélico
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PROCESSO DE MALTAGEM
MaceraçãoTanques de maceração - aço inoxidável, cilíndricos, fundo cônico, com 2 m de altura- CaO, KMnO4 –adição à primeira água – auxilia limpeza
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PROCESSO DE MALTAGEMGerminação
Finalidade – produção de enzimas (poder diastásico)Enzimas produzidas pelo do grão de
cevada: Amilase – endoenzima produtora de
dextrina (dextrinizante) Amilase – exoenzima, produtora de
maltose (sacarificante) Glucanase e proteinases - parede
celular e proteinas
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PROCESSO DE MALTAGEMGerminação
Enzimas produzidas pelo do grão de cevada-amilase: - Ação (1-4) aleatoriamente
- pH ótimo 5,6-60- T ótima 60 – 70oC- produto: eventualmente
dextrina.-amilase: - (1-4) dois em dois resíduos à partir da extremidade não redutora.
- pH ótimo 4,65- T ótima 45 – 60oC- produto: maltose
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PROCESSO DE MALTAGEMGerminação
Germinação Tradicional
Germinação
Mecânica Tambor
de Galland
Caixa de Saladin
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PROCESSO DE MALTAGEMGerminaçãoGerminação Tradicional
- Instalações de alvenaria de 3 a 4m, isoladas da luz solar direta e corrente de ar- 60 Kg de cevada distribuida a cada 1,7m2, em uma altura de 30cm.- A cevada é revolvida a cada 6h para evitar entrelaçamento de grãos e promover a eliminação de CO2 - Tempo de 4 a 6 dias
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PROCESSO DE MALTAGEMGerminaçãoGerminação Mecânica
Tambor de Galland (10.000kg)
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PROCESSO DE MALTAGEMGerminaçãoGerminação Mecânica
Caixas de Saladim - Construção em alvenaria dotado de fundo falso, onde a cevada é depositada. Possuem agitadores que, em tempos regulares, percorrem toda a extensão da caixa
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Produto após germinação malte verdeDesbrotamento e retirada da radícula ( proteína)
Germina
çãoCaulículo = 1,25 vezes o tamanho o grão
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Malte verde (40%) malte
tostado
• Cor e aroma ao malte• Resistência ao armazenamento
SECAGE
M
Dessecador
es:• Verticais e horizontais• Com ou sem circulação de
ar
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•Formação de substâncias aromáticas - melanoidinas
Aminoácidos
+
Proteínas Amido
Açúcares
Melanoidinas
SECAGEM
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• Malte claro
• Malte escuro
• Malte caramelado
• Malte verde
TIPOS DE MALTE
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Fase Temperatura Tempo Circulação
ar Umidade
final Efeito
1 40 oC 12 horas Com 10 %
Água evapora rapidamente, a atividade enzimática é quase nula e se reduz ao mínimo a produção de melanoidinas.
2 80 oC t.s. Com 3 % Aí se obtém todo o aroma.
Malte claro
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Malte escuro
Fase Temperatura Tempo Circulação
ar Umidade
final Efeito
1 40 oC 12 horas Sem 25 %
As enzimas agem intensamente, pois não se produz dessecação.
2 55 - 60 oC 12 horas
Com 10 %
3 95 – 105 oC t.s. Com 2 – 4 % Produção intensa de melanoidinas.
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Malte carameladoFase Temperatura Tempo
Circulação ar
Umidade final
Efeito
1 40 oC 12 horas Sem 25 %
As enzimas agem intensamente, pois não se produz dessecação.
2 55 - 60 oC 12 horas
Com 10 %
3 150 oC t.s. Com 2 – 4 % Produção intensa de melanoidinas. Malte com endosperma pardo amarelento.
AMBEV: CARACU (15% malte escuro); BOCK (malte caramelado); MALZBIER (xarope de açúcar).
Atividade enzimática
Malte verde >Malte claro> malte escuro> malte caramelado
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LúpuloHumulus lupulus - flores femininas
Produtores – Alemanha, USA, Polônia, Canadá, Noruega...
Composição é dependente de:• Clima
• Condições de estocagem
• Variedade da planta
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Lúpulo
Comercialização • Pelletizada • Extrato
Importância:• Caráter amargo/ aromático• Efeito estabilizante
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Composição
-ácidos humulona, cohumulona e adhumulona - ácidos lupulona, colupulona, adlupulona
- ácidos 2 – 12 % Resinas
- ácidos 2 – 10 % Efeito significante no amargor e no sabor lupulado
Óleos essenciais 0,5 – 1,0 % Taninos 4 % Pectinas 2 % Proteínas 15 % Celulose 40 – 50 % Água 8 – 12 % Cinzas 10%
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Complementos do malte (adjunto)
• Arroz partido• Xarope de maltose
• Gritz de milho
13,53kg malte + 0,16g lúpulo + 4,74kg complemento (30%) = 100L cerveja
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Inóculo Preparo do mosto Fermentação
•Fluxograma
• Microrganismo• Processo Fermentativo
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MICRORGANISMOSaccharomyces sp
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LEVEDURAS
Melobiose = galactose (16) - glucose
Rafinose = galactose - glucose - frutose
-galactosidase
FERMENTAÇÃO BAIXASaccharomyces uvarum
(carlsbergensis)*
Separação das células é rápida, com tendência a decantar no fundo das dornas de fermentação.Fermentam vagarosamente.Produzem pequena quantidade de CO2
e etanol.Fermentam totalmente a rafinose (genes MEL -galactosidase)
FERMENTAÇÃO ALTASaccharomyces
cerevisiae
Tendencia a permanecer no topo do mosto (protuberâncias microfibrilares)Fermentação rápida.Abundante desprendimento CO2
.
Alta produção de etanol.Fermentam 1/3 rafinose.
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LEVEDURAS
Levedura AleLevedura lager
MORFOLOGIA DA COLONIA DE LEVEDURAS CERVEJEIRAS
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PROCESSO FERMENTATIVOPreparo do mosto (Braceado/ mosturação)
Complemento: amiláceos não malteados (arroz, milho)Complemento: Xarope de maltose
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Complementos: amiláceos não malteados (arroz, milho)
2. Cozimento dos grãos sem maltear – goma de amido –facilita a ação das enzimas
1. Moagem do malte – Grosseira (dificulta a ação das enzimas) fina (dificulta filtração)
3. Mosturação (sacarificação) - mistura do malte com os grãos cozidos em água morna (44-70oC) Extração de 65% de sólidos totais do malte
Temperatura Enzima Tempo 44oC -glucanases 20 minutos 52oC Proteases 10 minutos 70oC e amilases 20 minutos
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4. Repouso (clarificação)- Sedimento sólido do malte - cevadilha
5. *Filtração
6. *Aquecimento com lúpulo (1 – 3g/L) por 2:30h/ 100oC
7. Filtração/ centrifugação do material proteico (trub)
8. Resfriamento
FILTRAÇÃO
A cevadilha é lavada, retirando açúcares, até o
filtrado apresentar concentração de açúcares
de 1%
Complementos: amiláceos não malteados (arroz, milho)
aquecimento com lúpulo
•Desnaturação enzimática do malte
• Esterilização do mosto
• Concentração do mosto
• Precipitação das proteínas e taninos
•Eliminação de compostos voláteis
•Sabor mais amargo por isomerização das resinas
( e ácidos) do lúpulo
•Intensificação da coloração do mosto
•Extração de polifenóis e óleos essenciais do lúpulo
Trub – material sólido suspenso no mosto (pp proteínas coaguladas, resinas do lúpulo) rico em lipídios (nocivo ao processo fermentativo)
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* Início – adição de levedura – 106 a 108 céls viáveis/ mL
Fases
• Pré-fermentação (adaptação) – 3 dias (até despreendimento de CO2)
• Fermentação tumultuosa – CO2 / etanol – 3 dias
• Fermentação complementar – CO2 – 3 dias
CO2 – Correção do teor no produto final; ambientes livres de O2
INÓCULO
As primeiras fases do desenvolvimento do inóculo são realizadas em laboratório central, não nas filiais, para evitar diferenças na qualidade da cerveja.
Fermentação
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Fermentação
Tanques - Cilíndrico-cônico de aço inoxidável
• Abertos
• Fechados
*Alta Fermentação : T = 13 – 16 oC - 5 a 7 dias.
Baixa Fermentação : T = 4 – 10 oC- 7 a 12 dias.
Levedura cervejeira são adaptadas a baixa temperatura
Controle rigoroso da temperatura – subprodutos indesejáveis
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•Bactérias do ácido acético (Acetobacter, Acetomonas)
•Bactérias do ácido lático (L. pastorianus, Pediococos)
•*Leveduras selvagens (L-lisina +)
LEVEDURAS SELVAGENSCausam ou não defeito na cerveja
Ex:Hansenula, Picchia, Candida
Saccharomyces – turbidez em chopp
CONTAMINANTES
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Compostos aromáticos – subprodutos da fermentação
Acetato de etila Acetato de isoamila Acetato de isobutila Caproato de etila Caprilato de etila
ÉSTERES = 60 – 80 mg/L (Desejáveis)
(60 TIPOS)
Acetato de fenila
Descarboxilação do acetolactato (metabolismo de açúcares)
COMPOSTOS AROMÁTICOS
DIACETIL (Indesejáveis) Redução enzimática (redutase levedura)
butanodiol
FORMAÇÃO DO DIACETILAlteração de pH, temperatura, tipo de
levedura, presença O2
Ésteres resultam da reação entre álcoois e ácidos presentes na cerveja
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PRODUÇÃO DE ÁLCOOIS SUPERIORES
AMINOÁCIDOS CETOÁCIDOS ALDEIDO + CO2
ÁLCOOIS SUPERIORES
GLUCOSE PIRUVATO ACETALDEÍDO + CO2
ETANOL
ALDEÍDOS – FORMADO A PARTIR DA DESCARBOXILAÇÃO OXIDATICA DO RESPECTIVO CETOÁCIDO
NADHNAD+
NADHNAD+
Fonte: HORNEY I.S. Elaboración de cerveza, 2003
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PRODUÇÃO DE DIACETIL
Descarboxila
ção oxidativa
Diacetil redutase
Fonte: HORNEY I.S. Elaboración de cerveza, 2003
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PRODUÇÃO DE -ACETOLACTATO E DIACETIL DURANTE FERMENTAÇÃO LAGER
acetolactato
Fonte: HORNEY I.S. Elaboración de cerveza, 2003
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MaturaçãoTemperatura – 0oC (Tanque de fermentação)
Duração – 12 a 20 dias
Objetivo:•Apurar caracteristicas de aroma e paladar•Clarificação – creme de levedura (utilizada 14 x)•Estabilização coloidal – precipitação proteica
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FERMENTAÇÃO
Dosagem de células
(20 x 106 cel/mL)
MOSTO FRIO AERADO LUPULADO
I = 10oC Atenuação do extrato
Formação álcoois superiores Início da formação compostos aromáticos
(ésteres, cetonas e fenóis) F = 0oC
Coleta do fermento **
Antioxidantes Sulfitos
Ácido ascórbico
MATURAÇÃO Clarificação (decantação de leveduras e
precipitação de proteínas) Formação compostos aromáticos
Redução de compostos aromáticos indesejáveis (diacetil e outras cetonas)
0oC
12 – 20 dias
Filtração ou centrífugação Blendador Água desaerada
e carbonatada Filtro de terra infusória OoC
Papaína PVPP
Filtro PVPP
Carbonatador Adega de pressão
Engarrafamento Embarrilhamento Pasteurização
*
CentrifugaçãoClarificação da cerveja
Recomendado para cervejas que passaram por curto período de maturação (evitar lise
celular)
*
Pasteurização61 oC – 18 minutos35 oC – 15 minutos
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ESTABILIZAÇÃO DA CERVEJA
Reduzir combinação proteina-tanino turvação da cerveja
OBJETIVO
Métodos:
• Papaina – reduz teor de proteina mas prejudica estabilidade da espuma
• PVPP – Polivinilpirrolidona - Reduz tanino atraindo-o eletrostaticamente. Somente a proteina livre não forma complexo coloidal
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Referências bibliográficas
HOUGH, J. Biotecnologia de la cerveja y de la malta. Zaragoza: Acribia, 1990.
LIMA, U. A.; AQUARONE, E.; SCHIMIDELL, W.; BORZANI, W. Biotecnologia Industrial. São Paulo: Edgard Blücher, 2001.
PANDEY, A; JOSHI, V.K. Biotechnology: Food Fermentation. New Delhi: Educational Pub. & destributors, vol.II, 1999.
HORNSEY, I.S. Elaboración de cerveza. Zaragoza:Acribia, 2003.