A Fabrição da Cerveja

Autor:
Instituição: UFPEL
Tema: Cerveja

FABRICAÇÃO DE CERVEJA


1-INTRODUÇÃO:

Fermentação etimologicamente significa o estado de ebulição, relativo à condição de borbulhamento gasoso, típico dos sucos e caldos de frutas ou cereais, que, espontaneamente na aparência, se transformam em produtos; os quais, em muitos casos, passaram desde milênios, a constituir bebidas fermentadas, como hidromel, cerveja, vinho, cidra, aguardente e outras.

Bioquimicamente, a fermentação é uma manifestação fisiológica da célula viva, podendo ser definida como desassimilação (catabolismo de matéria orgânica – carboidrato, gorduras, proteínas – através de reações acopladas, catalisadas, por enzimas intra – e extracelulares), acarretando formação de substâncias intermediárias dos produtos finais da oxidação biológica total; ou, então, derivados dessas substâncias.

Fisiologicamente quem determina a oxidação total ou parcial do substrato ou alimento celular é o metabolismo, isto é, o mecanismo enzimático que a célula possui; e, também, as condições a que a célula está submetida, já que é característica fundamental dos seres vivos a capacidade de adaptação que suas células possuem. É o condicionamento da célula, o qual pode ser dirigido pelo homem ao valer-se de microorganismo (bactérias, leveduras, fungos) para conseguir determinados produtos de degradação de matéria orgânica, a qual constitui o substrato ou meio nutritivo dos microorganismos, que dita, por conseguinte, os diferentes processos fermentativos.

Fermentação no sentido tecnológico significa todo processo em que atuam microorganismos, regulados pela mão do homem, sobre substratos orgânicos, através de suas enzimas, produzindo determinadas substâncias ou substratos modificados, de utilidade para o homem.

Essas substâncias ou produtos de fermentação vão desde alimentos modificados e bebidas alcoólicas, a outros produtos industriais, como solventes, ácidos orgânicos, ésteres, aminoácidos e hormônios.

Processos fermentativos são, portanto, processos de transformação de material biológico ou de meio sintético que o substitua, por agentes também biológicos originando os produtos mencionados.

Além da obtenção de produtos químicos através da biosíntese, a fermentação tem grande importância na produção de bebidas fermentadas e alimentos, como por exemplo, picles, chucrute, coalhadas, queijos, molhos, temperos, etc. É principalmente no orientes que processos fermentativos de matérias primas protéicas e carboidratadas – soja, arroz, pescado -, são usados a milênios, constituindo ótima base alimentar.


2-TIPOS DE FERMENTAÇÕES:

2.1-Fermentação alcoólica:

É o processo através do qual certos açúcares, principalmente a Sacarose, Glicose e Frutose são transformados em Álcool Etílico (ou Etanol). Para que isto ocorra, entretanto, torna-se necessária a ação de um "pool enzimático" para o desdobramento destes açúcares em álcool. Estas enzimas são fornecidas por microorganismos denominados "Leveduras" ou "Fermento". As leveduras mais utilizadas no processo de fermentação alcóolica são espécies originarias do gênero Saccharomyces sendo uma das principais a Saccharomyces cerevisiae. A fermentação alcóolica ocorre devido ao fato de que as células de levedo produzem a energia que lhes é necessária para sobreviver, através de dois fenômenos de degradação da matéria orgânica: a respiração que necessita do oxigênio do ar ou a fermentação que ocorre na ausência de oxigênio do ar. A fermentação alcóolica corresponde a uma má utilização de energia. Assim, a levedura necessita transformar muito açúcar em álcool, para assegurar suas necessidades energéticas. Nessas condições a multiplicação da levedura é pequena; ao contrário, o rendimento da transformação do açúcar em álcool é grande, em relação ao peso da levedura.

2.2-Produção de ácidos por bactérias:

As bactérias envolvidas nesses processos de obtenção de ácidos são principalmente as do gênero Acetobacter e os Lactobacillus. Esses microrganismos podem formar inúmeros ácidos diferentes. São, no entanto, de maior interesse econômico algumas das bactérias produtoras de ácido lático, ácido acético e de ácido propiônico. Os ácidos são provenientes da degradação anaeróbica de glicídios por oxidação completa.

2.3-Fermentação Lática:

O ácido lático é a denominação usual do ácido 2-hidroxipropiônico (CH3-CHOH-COOH) reconheido como um componente dos leites ácidos. O farmacêutico Schelle, em 1780, descobriu sua estrutura, isolou-o e identificou-o como sendo o principal constituinte do leite ácido. Vários outros pesquisadores estudaram-no. Assim, Blandeau em 1847, identificou-o como produto de fermentação. Para Pasteur, ele foi um dos primeiros problemas microbiológicos. O primeiro a isolar os microrganismos, como cultura pura, foi Lister, em 1877, e a cepa isolada foi Streptococcus lactis. Nessa época, Delbrueck verificou que temperaturas relativamente altas eram favoráveis à produção do ácido.

A produção industrial de ácido lático passou a ter importância depois de 1881. Atualmente é produzido a partir de glicose de milho, melaços e soro. O ácido lático, obtido por fermentação, usualmente é da forma racêmica, existindo, no entanto Lactobacillus que produzem formas opticamente ativas.

Considerações gerais sobre o processo:

Os organismos empregados industrialmente são: Lactobacillus delbrueckii, L. pentosis, L. casei, L. leishmannii, L. bulgaricus, Streptococcus lactis e Bacillus dextrolacticus. Para fermentar dextrose e maltose, usam-se os quatro primeiros. Para fermentar o leite, ou o soro, empregam-se o quarto, o quinto ou o sexto. Para mostos de hidrolisados de féculas, pode-se empregar o L. delbrueckii juntamente com quaisquer outros citados.

Bactérias homofermentativas:

São muito importantes e têm grande interesse para a fabricação de ácido lático. Os primeiros estágios da fermentação lática são os mesmos da fermentação alcoólica. O intermediário importante para a formação do ácido lático é o ácido pirúvico. No final da glicólise, o ácido pirúvico, sob a ação de uma lactodesidrogenase, dá origem ao ácido lático. A reação é:

Bactérias heterofermentativa:

Essas bactérias dão formação a vários produtos ao final da fermentação. Os intermediários importantes são o ácido pirúvico e o aldeído acético. Já foi verificado que, colocando-se o acetoaldeído durante uma fermentação lática de mosto de glicose, há um aumento na formação de gás carbônico e de ácido acético, e decresce o teor de etanol, glicerol e ácido lático.

Explica-se o fenômeno através do fato de ser o acetaldeído aceptor de hidrogênio, havendo, portanto, uma diminuição de componentes, formados pela redução de intermediários aceptores de hidrogênio. Essas bactérias são de grande interesse para indústria alimentícia.

Mosto:

Para obter-se ácido lático, podem ser empregados diversos glicídeos, matérias-primas ricas em glicose, sacarose ou lactose. Também se empregam hidrolisados de amido de milho e de batata, que são ricos em maltose e glicose. A xilose é fermentada em ácido lático e acético pelo L. pentoaceticus. A concentração do mosto em açúcares pode ser de 5 a 20% de acordo com o microrganismo, a matéria prima e o processo empregados

Temperatura de fermentação:

A fermentação dá-se bem a temperaturas entre 30 e 50ºC, dependendo do gênero do microrganismo utilizado como inóculo.

pH:

O melhor valor de pH para essa fermentação é o ácido, porém próximo de 7,0. Deve-se evitar que e o pH vá se tornando francamente ácido com a adição de neutralizantes como o carbonato de cálcio ou o hidróxido de cálcio.

Usos do ácido lático:

É utilizado em alimentos, fermentações, produtos farmacêuticos, cosméticos e também na indústria química. Na alimentação, é usado como acidulante em produtos de confeitaria, fabricação de extratos, essências, sucos de frutas, refrigerantes, e outros. É empregado, também, na conservação de carnes, de vegetais e pescado.

A fermentação lática ainda é uma técnica bastante utilizada na fabricação de iogurtes, queijos.

2.4-Fermentação acética:

Pertence a família Pseudomonadaceae, conjunto de bactérias do gênero acetobacter, chamadas, correntemente de acéticas. Foram descritas por diversos autores como Pasteur, Hansen, Brown, Beijeirinck e Hannenberg, ainda no século passado.

a qual, em realidade, se processa até a formação de etanol, via ácido pirúvico, sendo o álcool enzimaticamente desidrogenado, hidratado e novamente desidrogenado.

Agentes: Bactérias dos gêneros Acetobacter e Bacterium, todas aeróbias.


3-CERVEJA:

É a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto de malte de cevada e água potável, por ação de levedura cervejeira, com a adição de lúpulo ou seu extrato, podendo parte do malte ser substituído por outros grãos malteados ou não, ou por carboidratos de origem vegetal. O teor de álcool médio da cerveja situa-se entre 3 a 8%.

A origem das primeiras bebidas alcoólicas é incerta, mas provavelmente tenham sido feitas de cevada, tâmaras, uvas ou mel, sendo a cerveja uma das bebidas alcoólicas mais antigas do mundo. Mas, foram os gauleses os primeiros a fabricá-la com malte, isto é, cevada germinada.

Há evidências de que a prática da cervejaria originou-se na região da Mesopotâmia onde, como no Egito, a cevada cresce em estado selvagem. No Egito, a cerveja ganhou status de bebida nacional, até com propriedades curativas, especialmente contra picadas de escorpião. Consta que os egípcios gostavam tanto da bebida que seus mortos eram enterrados com algumas jarras cheias de cerveja. Tem-se que a cerveja feita de cevada malteada já era fabricada na Mesopotâmia em 6000 a.C.

Documentos históricos mostram que em 2100 a.C. os sumérios, um dos povos civilizados mais antigos, alegravam-se com uma bebida fermentada, obtida de cereais. Na Suméria, cerca de 40% da produção dos cereais destinavam-se às cervejarias chamadas "casas de cerveja", mantida por mulheres.

A cerveja é tão antiga quanto o pão, pois era obtida a partir da fermentação de cereais como cevada e trigo. Ela era feita por padeiros devido à natureza da matéria-prima utilizada: grãos de cereais e leveduras. A cevada era deixada de molho até germinar e, então, moída grosseiramente moldada em bolos aos quais se adicionava a levedura. Os bolos, após parcialmente assados e desfeitos, eram colocados em jarras com água e deixados fermentar. Esta cerveja rústica ainda é fabricada no Egito com o nome de Bouza.

O lúpulo, assim como outras ervas aromáticas, tais como zimbro, hortelã e a losna, podia ser adicionado à cerveja para corrigir as diferenças observadas no sabor.

Já 15 séculos antes, um fragmento de cerâmica mesopotâmica, escrito em sumérico-acadiano de 5000 a.C., dizia que fabricar cerveja era uma profissão bem estabelecida e muito respeitada. Os gregos aprenderam a técnica da cervejaria com os egípcios e também usavam lúpulo. Os romanos aprenderam com os gregos e a introduziram na Gália e Espanha sem, contudo, usarem lúpulo até o século VIII.

Os chineses foram os primeiros a preparar bebidas do tipo cerveja obtida de grãos de cereais. A "Samshu", fabricada a partir dos grãos de arroz, e a "Kin" já eram produzidas cerca de 2300 a.C. Em 500 a.C. e no período subseqüente, gregos e romanos davam preferência ao vinho. A cerveja passou então a ser a bebida das classes menos favorecidas, muito apreciada em regiões sob domínio romano, principalmente pelos germanos e gauleses. Foi nessa época que as palavras cervisia ou cerevisia passaram a ser utilizadas pelos romanos, em homenagem a Ceres, deusa da agricultura e da fertilidade. O professor Paul Haupt, da universidade de Virgínia, em 1926 d.C., traduzindo uma tábua cuneiforme assíria encontrada nas ruínas de Nínive, afirmou que parte do carregamento da "Arca de Noé" era cerveja.

Os povos do norte da Europa descobriram a técnica da cervejaria não muito antes da era cristã. As primeiras bebidas celtas e teutônicas, feitas de uma mistura de milho e mel, originaram o hidromel, de sabor ácido, indicando o desenvolvimento de fermentações lácticas. A cerveja sempre foi consumida em países onde o clima e o solo eram inadequados para a produção de uvas e, consequentemente, o vinho.

A cerveja foi introduzida na Inglaterra durante as muitas invasões a que foi submetida. Por muito tempo houve a diferenciação entre dois tipos básicos de cerveja inglesa, a ale, uma cerveja muito forte sem lúpulo, que foi o tipo principal até o século XVII, e a beer, de influencia alemã, cerveja mais leve, adicionada de lúpulo.

A cerveja já era conhecida na América antes de Colombo, que teria sido presenteado pelos índios com cerveja de milho. A cerveja verdadeira foi introduzida na América do Norte no Estrado de Virgínia pêlos inglese em 1548 e mais tarde na Nova Inglaterra.

Na Antiguidade o que caracterizava o processo de fabricação era a experiência e a tradição, a partir do século XIX, o fabrico da cerveja é dominado pela ciência e pela técnica. Até o evento de Louis Pasteur, a fermentação do mosto era natural o que, normalmente, trazia prejuízos aos fabricantes. O notável cientista francês convenceu os produtores a utilizarem culturas selecionadas de leveduras para fermentação do mosto, para manter uma padronização na qualidade da cerveja e impedir a formação de fermentação acética. Pasteur descobriu que eram os microorganismos os responsáveis pela deterioração do mosto e que poderiam estar no ar, na água e nos aparelhos, sendo estranhos ao processo. Graças a esse princípio fundamental, limpeza e higiene tornaram-se os mais altos mandamentos da cervejaria. O nome de Louis Pasteur é lembrado através do termo "pasteurização", método pelo qual os microorganismos são inativados através do calor.

Outros dois grandes nomes estão ligados ao desenvolvimento da fabricação da cerveja. Emil Christian Hansen e Carl Von Linde. O primeiro, em função do desenvolvimento do microscópio, descobriu também células de levedura de baixa fermentação, pois antes eram somente conhecidas leveduras de alta fermentação. Ele isolou a célula, que foi multiplicada sob cultura pura. Como a levedura influencia fundamentalmente o sabor, esta descoberta permitiu a constância do sabor e qualidade. Carl Von Linde desenvolveu, através da compressão, a Teoria da Geração de Frio Artificial com sua máquina frigorífica a base de amônia. Com isso, a produção de cerveja pode, desde então, ser feita em qualquer época do ano, sendo possível controlar os processos de fermentação de forma científica exata pelo entendimento da atividade dos microorganismos e reconhecimento de que diversas leveduras, por exemplo, atuam diferentemente e de que as condições do meio afetam de maneira básica a ação de uma mesma cepa.

Tabela dos tipos de cerveja: 

Cerveja

Origem

Coloração

Teor Alcoólico

Fermentação

Pilsen

República Checa

clara

Médio

baixa

Dortmunder

Alemanha

clara

Médio

baixa

Stout

Inglaterra

escura

Alto

geralmente baixa

Porter

Inglaterra

escura

Alto

alta ou baixa

Weissbier

Alemanha

clara

Médio

alta

München

Alemanha

escura

Médio

baixa

Bock

Alemanha

escura

Alto

baixa

Malzbier

Alemanha

escura

Alto

Baixa

Ale

Inglaterra

Clara & avermelhada

Médio ou alto

alta


3.1-MATÉRIAS-PRIMAS:

As matérias-primas essenciais para a elaboração de cerveja são: água, malte, complementos de malte, levedura e lúpulo. Outros componentes podem ser utilizados, de acordo com o tipo, a tradição ou a preferência local.

3.1.1-Água

É um fator importante a ser considerado e, praticamente define o local de instalação da cervejaria. Por muito tempo sua composição foi muito valorizada. Atualmente se for imprópria, é possível lançar mãos de correções por meio de produtos químicos, sendo uma condição imprescindível a de que seja potável.. por esta razão, o mais importante é, sem dúvida, a quantidade, pois a indústria cervejeira consome grandes volumes de água (incluindo água de fabricação industrial). Cada tipo de cerveja apresenta uma composição diferente de minerais na água, por exemplo: a cerveja tipo "pilsen" é produzida com água mole,. Isto é, uma água que contém poucos sais minerais. A cerveja tipo "ALE", inglesa, é produzida com água dura que contém maior quantidade de sais minerais.

Outro quesito a ser considerado é o pH. Se for alcalina, poderá dissolver grandes quantidades de matérias indesejáveis das casca e do malte. A reação ácida é necessária para obter a máxima atividade de enzimas amiolíticas e proteolíticas. O carbonato de cálcio, na presença de fosfato diácido de potássio, reduz a acidez da água formando fosfatos monoácidos de cálcio e potássio, e gás carbônico. O pH se eleva, diminui a atividade enzimática, as amilases atuam menos e sobram mais dextrinas. Há menos proteólise e maior extração de cor e substâncias amargas. A dureza temporária da água é dada por bicarbonatos e a fervera provoca a precipitação dos mesmos. A dureza permanente é dada por sulfatos ou cloretos de cálcio ou magnésio. A água com teores elevados de carbonatos leva a obtenção de cervejas de cor mais escura e sabor mais forte, que são característicos de cervejas tipo Munique, porque o pH mais alto favorece a extração de substâncias corantes (ácidas), taninos e resinas amargas do malte e do lúpulo.

De maneira geral, pode-se caracterizar a água ideal para favricação de cerveja por: pH entre 6,5 e 7,0; menos de 100 mg/litro de carbonato de cálcio ou magnésio; traços de magnésio, de preferência na forma de sulfatos; 250 a 500 mg/litro de sulfato de cálcio; de 200 a 300 mg/litro de cloreto de sódio; e menos de 1 mg/litro de ferro. Em geral, cerveja clara requer água leve, e a cerveja escura, requer água dura. Qualquer odor ou sabor da água pode ser transferido para a cerveja.

3.1.2-Cevada

Existem dois tipos de ceada: a de duas e de seis fileiras. A cevada de duas fileiras é a mais utilizada porque contém grãos maiores e mais uniformes.

A estrutura do grão de cevada divide-se em três partes: embrião, endosperma e casca. É uma gramíneea e pertence ao gênero Hordeum.

O embrião constitui a parte viva do grão doq ual se desenvolverá uma nova planta; o endosperma representa a maior proção (amido com função de reseerva) e a casca, é a parte que envolve o grão, e é composta de celulose. A parte amilácea do endosperma supõe 90% de toda massa do endosperma e consiste em grandes células mortas com fina paredes cheias de grânulos de amido e proteínas de reserva. O endosperma está rodeado pela aleurona, uma capa de células vivas com paredes grossas. O embrião compõe-se do embrião propriamente dito que contém raiz e talo iniciais e o esculeto que faz as funções de um grão de absorção.

O embrião possui hormônios que estão envolvidos no metabolismo do grão. As giberelinas (hormônio do crescimento formados no escutelo) são um grupo de substâncias relacionadas com indução da aleurona a sintetizar a amilase. Também influenciam o ácido abcíscico e as giberelinas, e os íons inorgânicos.

A cevada não pode ser usada diretamente na produção de cerveja já que não tem desenvolvido o sistema enzimático encarregado de transformar o amido em açucares, as leveduras precisam do açúcar para crescer e multiplicar-se durante a fermentação.

Para permitir a difusão das enzimas hidrolíticas e a movimentação das reservas são necessárias um processo de modificação que produza a degeneração das paredes celulares das células do endosperma que contém amido e proteínas de reserva.

A cevada é composta por proteínas como albumina, globulina, prolamina e glutelina que irão coagular durante a fervura do mosto.

E teoria nos diz que qualquer cereal poderia ser utilizado no lugar do malte, mas a cevada foi eleita como o melhor cereal por fatores como: produzir enzimas equilibradamente e as cascas ajudam a proteger o grão, sendo úteis coadjuvante de filtração em etapas posteriores.

Tabela 1 – Composição de 1g de cevada

Celulose

4,8%

Amido e outros carboidratos

60%

Gorduras

2,1%

Proteínas

10%

Outros componentes nitrogenados

3,4%

Sais minerais

2,6%

Sólidos totais

85%

O amido do malte é constituido por: amilopectina (76-83%) amido insolúvel possui de 6000 a 40000 unidades de glicose unidas por ligações 1,4 e 1,6 e amilose (17 – 24%) possui de 60 a 2000 unidades de glicose e é amido solúvel. Possui moléculas de glicose em forma de longas cadeias espiraladas, não ramificadas e ligadas entre si por ligações a 1,4.

As cadeias lineares são separadas pela a amilase, duas moléculas de cada vez, gerando maltoses. O amido desdobra-se em maltose e dextrinas a maltose durante as transformações com leveduras forma álcool e anidro carbônico, dando a cerveja seu típico conteúdo desses produtos.

O malte traz lipídeos para o mosto na forma de mono, di e triglicerídeos, ácidos graxos e fosfolipídeos, as lipases do malte possuem atividades máxima aos 50o C e aos 65o C são inativadas. São eliminadas em sua maioria durante a cocção e filtragem do mosto.

Cervejas que são fabricadas utilizando malte como adjunto apresentam: menor estabilidade de espuma menos nitrogênio, menor grau final de fermentação, pior filtrabilidade e pior estabilidade.

3.1.3-Adjuntos

A tendência mundial é fazer cervejas mais clara e com sabor mais suave induzindo assim o uso cada vez maior de adjuntos. Os cereais são malteados produzem geralmente cervejas mais pálidas e com sabor mais suave. Isso é causado por um forte impulso econômico, pois os adjuntos reduzem os custo (aumentando o rendimento de extrato, aumentando a coloração, baixo nível de nitrogênio e menor estabilidade protéica) associados com processo de malteação. A lista de adjuntos potenciais é grande, podendo incluir qualquer fonte carbono. Os que estão sendo utilizados corretamente são: grão triturado de arroz e de milho, cevada não alteada, xarope de milho, amido de trigo e sorgo triturado, açúcar e mandioca. Esses produtos são devem estar rançosos e com sabor estranho, já que este sabor se sobressairia ao da cerveja. Os materiais destinados à cerveja devem proceder de grãos saudáveis, e estarem livres de mofos e sementes. Independente do material utilizado, as enzimas para a conversão do amido a açúcar provém do malte. A exceção ocorre quando se utiliza xarope de milho (não é necessário a amilase).

Os açúcares utilizados para fins cervejeiros são: sacarose, açúcar invertido, glicose, maltose, açúcar de amido contendo dextrinas e corantes a base de açúcar. O açúcar invertido nada mais é do que a mistura de partes aproximadamente iguais de glicose e frutose. E é obtido a partir da hidrólise ácida da sacarose. Os objetivos da utilização dos açucares são: substituto do malte - para adoçar - e corante da cerveja.

Mas como em todos os processos ocorrem desvantagens, dependendo do adjunto utilizado deve-se escolher o processo de mosturação pois há a possibilidade de ocorrerem transtornos na filtração do mosto quando é utilizado mais de 30% de adjunto sendo necessário o uso de produtos enzimáticos.

Os adjuntos podem ser amplamente utilizados na fabricação de cerveja, mas não podem ultrapassar mais de 20% do peso total de matéria prima, pois aumentam a viscosidade do mosto.

3.1.4-Lúpulo

O lúpulo utilizado para a fabricação da cerveja é um fruto em forma de cone, de uma planta trepadeira perene denominada humulus lúpulus. Existem plantas macho e fêmea separadas e só a fêmea produz cones. Esses devem ser dessecados a temperaturas menores que 50o C e devem Ter 12% de umidade, se não forem dessecados corretamente, a maior parte do azeite essencial se oxida e é polimerizado.

Deve-se centrar a atenção em três componentes do lúpulo: os azeites essenciais,. As resinas amargas e os taninos. O azeite de lúpulo é responsável pelo aroma e sabor da cerveja. Sua composição é constituída de 70 a 80% de hidrocarbonetos terpenóides.

Acredita-se que a maior parte do sabor é devido aos componentes oxigenados, mescla de aldeídos, cetonas, álcoois e ácidos carboxílicos.

O amargor característico do lúpulo vem de materiais resinosos de suas substâncias: as humulosas e lupulosas.

Durante o armazenamento as resinas se oxidam e polimerizam o lúpulo e ele perde o seu amargor. Outro componente importante que é utilizado são os taninos condensados, que são polímeros de certas substâncias flavonóides.

Os polímeros de baixo peso molecular (5400-2000) se unem à proteína e ajudam a solubilizá-la.

O lúpulo contribui com sabor amargo, promove formação de espuma, coopera na sua manutenção ajudando a conservá-la por sua forte ação anti-séptica.

Deve-se colocar metade do lúpulo no início do processo e outra metade no final pois ocorrem perdas de componentes voláteis.

Tabela 2 – Composição química lúpulo seco

Água

12,5%

Cinzas

7,5%

Azeites aromáticos

0,4%

Resinas

18,%3

Tamiro

3%

Compostos nitrogenados

17,5%

Compostos não nitrogenados

27,5%

3.1.5-Levedura

Saccharomyces carlsbergensis (Saccharomyces uvarum), Saccharomyces cerevisiae são leveduras utilizadas em cervejarias. Dependendo do vigor com que elas produzem etanol, dióxido de carbono, e outros constituintes que afetam o sabor, utilizam-se diferentes cepas para diferentes tipos de cervejas. Para que a levedura produza CO2 e etanol a partir de cereais, o amido há de se converter em açúcar simples; aqui entram em ação as enzimas do malte. Há um interesse na capacidade de mescla de a e b alilases para converter o carbono em maltose. Os açucares maiores que a maltose não são utilizados pela levedura. As leveduras em seu metabolismo geram álcoois alifáticos superiores (produtos de metabolismo formados a partir de aminoácidos, n-propanol, isobutanol, ou outro álcool ).

Outra propriedade importante é a sua floculência que é tendência que a levedura tem de agregar-se umas as outras. As células individuais são suficientemente pequenas para permanecer suspensas em dissolução durante longos períodos de tempo, de modo que a predisposição a formar agregados determina a velocidade de sedimentação.

Se a agregação se sedimentar no fundo, a levedura chama-se levedura de fundo. Algumas leveduras ao flocular formam borbulhas, bolhas gasosas que lhes transportam para a superfície, chamam-se leveduras de superfície. Se a levedura tem tendência a flocular rapidamente será eliminada do sistema e produzirá cerveja com má atenuação (grau de conversão do açúcar a álcool).

Atenuação elevada produz cerveja seca (não doce) e a atenuação baixa produz cerveja doce.

As Saccharomyces são caapazes de fermentar um grande número de açúcares mas na produção do mosto há a seguinte ordem de conversão: sacarose, glicose, frutose, maltose, maltotriose. As dextrinas como a maltotetetraose permanecem sem fermentar.

A produção de etanol, o principal produto de fermentação, leva a formação em aerobiose de piruvato através da rota metabólica e a descarboxuilação do piruvato em anaerobiose a acetaldeído. Finalmente o acetaldeído se reduz a etanol com oxidação do NADH.

O glicerol é o terceiro produto em importância na fermentação, atrás do etanol e do Co2, se froma por adição de glicerol 3-fosfato desidrogenase sobre a dihidroxiacetona fosfato para produzir o glicerol 3-fosfato.

As leveduras de alta fermentação desdobram o mosto cervejeiro muito rapidamente em temperaturas elevadas (entre 10 e 25o C).

Ao fim da fermentação ela se localiza na parte superior do líquido. São utilizadas para certos tipos de cerveja, como a cerveja de trigo (Weissbier).

As leveduras de baixa fermentação são mais lentas em seu trabalho e atuam na faixa de temperatura ente 6 e 10o C. É o tipo mais usado atualmente no mundo.

Açúcares quanto a sua fermentabilidade:

  • monossacarídeos: são açúcares fermentados diretamente pela levedura (frutose e glicose).
  • Açúcares que são dissociados pelas enzimas hidrolase em açúcares diretamente fermentáveis (sacarose, maltose, maltotriose)
  • Açúcares que não são dissociados pela levedura – não são fermentáveis (dextrinas, polissacarídeos).

A assimilação dos açúcares pela levedura se dá pelo seguinte mecanismo: primeiramente a sacarose é dissociada fora da célula da levedura, pela enzima invertase, em glicose e frutose para depois serem difundidas pela membrana celular e assim fermentadas. Logo após a maltose e a maltotriose são transportadas para o interior das células, pela enzimas permeases (maltose-permease e maltotriose-permease), sendo dissociadas em glicose pela enzima maltase. No interior das células os açúcares primeiro são transformados em álcool etílico, CO2 e energia.

As substâncias eliminadas durante a fermentação são: substâncias corantes, substâncias amargas, ligações tanino-proteína, ligações de enxofre.

3.1.6-Malte:

O termo técnico malte define a matéria-prima resultante da germinação sob condições controladas, de qualquer cereal (geralmente cevada) seguida por sua dessecação também controlada. A meta é atingir alta atividade enzimática e sabor característico com perdas mínimas de peso seco. Contribui de forma dominante ao sabor e cor da cerveja final. Os grãos devem estar sãos, ter alto poder germinativo, estar livres de sujidades, não ter grãos quebrados e serem relativamente livre de mofos. Uma das únicas experiências do mundo onde não se usa malte de cevada para a produção de cerveja é na África, onde de utiliza o sorgo como fonte de carboidratos fermentáveis. O grão de cevada é submetido também a desidratação e tostagem.

O outro cereal que pode ser malteado é o trigo tendo várias experiências de seu uso na Alemanha.

3.2-MALTEAÇÃO:

A maltagem é a técnica de preparar o malte e consta de operações de maceração, germinação e secagem.

No processo de malteação a cevada é mantida em silos após sua colheita, procurando manter-se a umidade em 15-16%, e com earação. Inicia-se logo após a chegada da cevada à maltearia, o processo de limpeza, adicionando-se NaOH ou Na2CO3, H2O em rosca helicoidais de lavagem e a fim de eliminar todas as sementes estranhas e grãos danificados com peneiras e separadores.

Grãos de cevada, de preferência densos, com endosperma macio e friável, são macerado em água até alcançar teores de umidade de 43 a 46 %, colocados a germinar e então secos até 4 % de umidade, sob temperaturas finas que alcançam de 70 a100 graus celcius. Esta faixa de temperatura reduz a atividade enzimática do malte e torna-o escuro. A cerveja resultante é escura e possui sabor e aroma mais intensos.

Grãos pequenos, de teor protéico mais elevado, são utilizados para este tipo de malte. São macerados em água até que alcancem umidade de 45 % a 49%, colocados a germinar e secos até 5% a 7% de umidade a temperaturas de secagem mais baixa, de 50 a 60 graus. O malte resultante é mais claro e apresenta maior potencial enzimático.

A cevada consome oxigênio e libera anidro carbônico gerando um odor característico.

Após este processo ocorre a classificação em três categorias (fina, grossa e muito grossa) para garantir a germinação uniforme.

A cevada deve ter um teor de proteínas em torno de 11,5%. Um teor de proteínas mais baixo representará uma melhor solubilidade do malte e um teor de extrato mais elevado.

3.2.1-Maceração:

A maceração tem por finalidade fornecer às sementes o grau de umidade necessário para a germinação. O grão é posto de molho, tendo como objetivo introduzir água no grão por 40 a 60 horas. Só pode ser terminada quando o conteúdo de umidade do grão chega a 40 a 42%.

Grau de maceração é o teor de umidade após o processo de maceração.

Os fatores que influenciam o grau de maceração são:

-tempo: quanto maior, mais água é assimilada.

-temperatura de maceração: quanto maior, menor o período de maceração.

-tamanho do grão: quanto maiores os grãos, tanto mais lenta a assimilação de água.

-espécies: as espécies possuem diferentes capacidades de assimilação de água.

-condições ambientais e de crescimento.

-teor de oxigênio: com uma boa aeração pode-se aumentar um pouco o grau de maceração.

Um grau de maceração elevado pode influenciar no aumento da degradação protéica e na cor, perdas através das raízes e da respiração, degradação da parede celular.

Pode-se aumentar o grau de maceração após o processo de maceração com aspersão de água, mas esse processo é desvantajoso pois pode ocorrer uma assimilação irregular de água pelo grão.

Deve-se utilizar um grau de maceração diferenciado para malte claro e escuro, pois um grau de maceração mais elevado provoca uma degradação mais intensa, alto teor de umidade em conjunto com a temperatura tem como resultado uma cor mais escura.

Quanto mais alto o grau de maceração, maior a formação de enzimas, até atingir determinado limite. Durante a malteação a perda de proteínas é cerca de 1,1%, mas a diferença entre cevada e malte é cerca de 0,3%.

3.2.2-Germinação:

O grão de cereal germinado sob condições de maltagem denomina-se malte "verde". O grão é retirado da água e colocado em recipientes para sua nova germinação. Fisiologicamente a germinação é o processo pelo qual se forma uma nova planta, transcorre durante geralmente 4 a 5 dias. Durante esse tempo, atravessa pelo recipiente de germinação uma corrente de ar úmido e a temperatura fica em torno de 12 graus. O desenvolvimento da nova planta é controlado pela umidade do grão, sua temperatura e a quantidade de ar forçado que passa pelo recipiente.

O objetivo é conseguir a mínima quantidade de crescimento que produz o máximo rendimento do malte. Os grãos úmidos após, são aspergidos sobre o solo, sendo virados em intervalos regulares, liberando anidro, proteínas e outras substâncias que facilitarão a ação das leveduras. Além disso, desenvolve-se o complexo enzimático encarregado de atacar o amido. A germinação é detida por meio de aquecimento em fornos, de maneira que o conteúdo de umidade passe de 42-45% para 3-5%. Corta-se assim o desenvolvimento do germe e atividade enzimática. A germinação é paralisada quando o grão alcança a fase máxima de produção de enzimas.

Durante o aquecimento produzem-se reações entre os açúcares e as proteínas com formação de substâncias que influirão sobre cor, sabor e aroma finais da cerveja.

Grau de maceração, respectivamente teor de umidade, temperatura, teor de CO2 do ar de germinação, tempo, são medidas que influenciam a germinação. Através de aeração intensa, é possível atingir um rápido início de germinação.

Os três grupos de processos que compõem a germinação são: processo de crescimento, formação de enzimas e transformação de substâncias.

Como consequência de uma temperatura de germinação mais elevada temos um tempo de germinação mais curto, perdas mais elevadas, degradação protéica reduzida, já uma temperatura de germinação mais baixa tem como consequência tempo de germinação mais longo, maltes mais ricos em enzimas, melhor degradação protéica, maior teor de extrato.

Durante a germinação será ativada a beta-amilase, já existente no grão parcialmente em forma inativa.

3.2.3-Secagem:

A secagem do malte se divide nas seguintes etapas:

  • Interupção do crescimento do embrião: abaixo de um teor de umidade de 25% não há crescimento; o mesmo ocorre em temperaturas acima de 40 graus.
  • Interupção da atividade enzimática.
  • Fase das reações químicas: formação de substâncias corantes e aromáticas.

Quanto mais baixa a temperatura final de secagem, mais clara será a cor do malte e ocorre pequena perda na estabilidade de espuma a temperaturas de secagem mais baixas.

Os tipos de aquecimento usados na secagem são o direto e o indireto, e os meios de aquecimento são: vapor, água quente, aquecimento através de carvão, madeira, turfa, óleo, gás.

Primeiramente os grãos são secos durante 24 horas passando o conteúdo em água de 42-45% para 8-10% com ar quente e temperatura máxima de 45-55 graus.

Os grãos permanecem durante outras 24 horas para completar a secagem até 4%, a temperatura do ar é de 55-85 graus. Aos poucos as 4 ou 5 últimas horas o grão sofre uma tostagem a 80-90 graus, dependendo da coloração da cerveja que se pretende obter.

As temperaturas do ciclo de forno são controladas para assegurar que baixe uma suficiente atividade enzimática para produzir um mosto de composição desejada mesmo para maltes especiais.

Reação de Maillard - Ocorre com compostos aminados, normalmente proteínas e açúcares redutores, começa durante o forneamento do malte com produção de melanoidinas, as quais têm papel importante em relação à cor e sabor. A excelência da Reação de Maillard durante o forno dependerá extremamente da intensidade do aquecimento e em muitos casos a reação continuará durante a cocção do mosto.

As melanoidinas são substâncias corantes e aromáticas com forte ação redutora. Elas são co-responsáveis pela estabilidade de paladar da cerveja e reagem de forma levemente ácida. As melanoidinas surgem através da reação açúcar + aminoácidos + água a temperatura acima de 75 graus.

Produtos finais da reação: pigmentos de melanoidinas, estruturas de alto peso molecular, componentes voláteis (proporcionam aroma), são importantes porque determinam cor e sabor da cerveja. Para cada classe de cerveja existe um nível ótimo que se for ultrapassado não será mais desejável, e são mais elevados para cervejas escuras que para claras.

Os tipos de malte são obtidos nesta fase de secagem. Por exemplo, o malte caramelo é obtido pelo forneamento do malte verde em um tambor para hidrolizar e caramelizar o amido dos grãos individuais enquanto o malte escuro é obtido com uma secagem rápida em forno especial para maltes tostados que são de diversas classes, entre eles se enquadra o malte chocolate e o âmbar que recebem menos tratamento que o escuro.

Os grãos escuros têm forte aroma de malte torrado e gosto adocicado. A açucaração se dá em 62-65 graus num tambor de torrefação.

Esses maltes especiais são usados como adjuntos e contribuem para coloração e estabilidade da cerveja, nessa etapa a caramelização de xaropes é importante para proporcionar cor, aroma e paladar às cervejas escuras.

O malte escuro tipo Munique sofre desidratação e fica com 25% de umidade, não ultrapassando 40 graus por 14 horas.

No malte claro a secagem é feita em temperaturas de 80-85 graus por 4-5 horas e a cor clara do malte depende da pouca degradação da parede celular e proteína, ausência de repouso de CO2, rápida pré-lavagem (ausência de pós-degradação na estufa) e baixa temperatura de secagem. Quanto mais baixa a temperatura de secagem, mais clara é a cor e ocorre pequena perda na estabilidade da espuma.

3.2.4-Resfriamento:

Ocorre para evitar-se perda da ação enzimática, aumento da cor e alteração do paladar da cerveja. Desdobramento cujo objetivo é eliminar radículas que são higroscópicas, contendo substâncias prejudiciais ao paladar e cor da cerveja. Após este processamento, vem o polimento do malte que retira possíveis radículas e partículas de casca e pó.

3.2.5-Descanso e armazenamento:

Antes do consumo nas cervejarias ( 15 a 30 dias ) ocorre o descanso. Isso faz-se necessário, pois maltes recém processados fornecem mosto turvo, dificuldade na filtração do mosto, e no processamento de fermentação, influenciando no aspecto, paladar e estabilidade da espuma. As cascas após o descanso perdem a rigidez e o malte pode ser moído mais facilmente.

3.3-MOSTURAÇÃO:

O objetivo da mosturação é formar uma solução com os componentes do endosperma do grão malteado, transformando principalmente o amido em açúcar, através de enzimas do malte. Primeiramente o malte deve ser moído e misturado de forma homogênea com água, em condições de tempo, temperatura, concentração e agitação controladas. Esta etapa visa promover a ativação das enzimas da cevada para que possam desdobrar rapidamente o endosperma. A suspensão homogênea obtida é denominada mosto.

Os amidos constituintes do malte são a amilopectina (amido insolúvel) e a amilose (amido solúvel).

São três as etapas de degradação do amido na mosturação: gelatinização, liquefação e açucaração. A degradação do amido é controlada através de solução 0,20N de iodo: coloração roxo-azulada quando há presença de amido.

O pré-requisito para a solubilização do amido é a presença de alfa-amilase. Para que a ação da alfa-amilase seja eficaz é necessária a gelatinização do amido.

A temperatura inicial de gelatinização do amido do malte é de cerca de 60 graus (amilopectina).

A solubilização do amido (açucaração) depende da temperatura, tempo, pH, quantidade de alfa-amilase, concentraçaõ da mostura. A faixa de temperatura ideal para a açucaração é de 70 e 76 graus, e o pH durante essa açucaração deve situar-se entre 5,3 e 5,8.

Quanto mais elevado o teor de alfa-amilase, mais rápida será a açucaração. O grau final de fermentação é o percentual de açúcares fermentáveis no extrato do mosto. Através dele é determinado o teor alcoólico e em grande parte as características da cerveja.

O grau final de fermentação aumenta quanto:

  • maior for a solubilização do endosperma (malte);
  • mais fina a moagem;
  • maior for a quantidade e tempo de ação enzimática.

Através da determinação do extrato aparente final, pode-se controlar a formação de açúcares.

Composição de açúcares na mostura:

Toltamente fermentáveis:

  • Maltose 48-52%
  • Glicose 12-15%
  • Frutose 4-6%
  • Sacarose 4-6%

No final da fermentação é fermentável:

Maltotriose 10-12%

Não fermentáveis:

  • Maltotetrose 2-6%
  • Maltopentose 1-2%
  • Maltohexose 2-6%
  • Dextrinas superiores 15-20%

Quanto maior o tempo de mosturação , maior a quantidade de extrato fermentável (formação de açúcares), quanto menos concentrada a mostura, maior a quantidade de extrato fermentável.

O escurecimento na cor da mostura é provocado pela oxidação dos taninos (flobafenos).

A mostura pode ser aquecida de duas formas:

  • Bombeamento da mostura fervida para a mostura residual.
  • Aquecer a mostura na própria tina de mostura, por meio de vapor.

Chama-se de decocção quando partes da mostura são cozidas, isso aumenta intensidade da cor da cor da mostura porque a temperaturas elevadas formam-se melanoidinas a partir de açúcares e proteínas (aminoácidos). A decocção é importante no caso de maltes mal solubilizados.

Os efeitos da fervura são a vaporização, inativação de enzimas, de

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