Produção de Cerveja: Processo de Fermentação e Equilíbrio de CO2 - Uma introdução

1. Introdução

Defini-se genericamente cerveja como uma bebida carbonatada de teor alcoólico

entre 3 e 8% (v/v), ou seja, para cada 100 mL de cerveja, tem-se 3 a 8 mL de álcool

levando-se em consideração a pureza do álcool como sendo de 100%. Os ingredientes

para sua preparação são malte de cevada, lúpulo, fermento e água de boa qualidade,

permitindo-se ainda o uso de outras matérias primas como arroz, milho e trigo. [2]

(Almeida e Silva, 2005)

Por ser uma bebida que apresenta um equilíbrio entre sabor e aroma, é

quimicamente instável e sofre diversas reações químicas e enzimáticas durante seu

processamento e estocagem. O equilíbrio de seus compostos voláteis e não voláteis é

responsável pela aceitação e qualidade da bebida. (Siqueira, Bolini, Macedo, 2008)

Dentro da fábrica de cerveja o processo de produção envolve a moagem do

malte, a mosturação, no qual tem por objetivo promover a hidrólise do amido a

açúcares, a fervura, a fermentação e a maturação, no qual consiste de uma fermentação

secundária com o intuito de clarificar a cerveja. (Siqueira, Bolini, Macedo, 2008)

1.1 Constante de Equilíbrio

No processo de fermentação, a levedura é adicionada no produto da mosturação,

e se reproduz rapidamente devido a alta quantidade de O2 dissolvido, oxidando o

piruvato até gás carbônico (CO2) e água. Depois que todo o oxigênio é consumido, as

células de levedura passam a utilizar o açúcar de forma anaeróbica, fermentando esses

açúcares em etanol e CO2.

A Eq. (1) a seguir apresenta a etapa de utilização do açúcar de forma anaeróbica pelas

leveduras, com formação de CO2 e água, caracterizando a fermentação alcoólica.

(1)

O CO2 é utilizado pela indústria de engarrafamento para carbonatação, na qual

deriva-se o nome bebida carbonatada. (FREIRE, 2008)

Os critérios mais importantes para o fornecimento do CO2 são que seja de alta

qualidade e que não produza sabor, odor ou aparência discrepante a bebida final.

(FREIRE, 2008)

Como apresentado na Eq. (1) o CO2 pode ser obtido como produto final da

fermentação alcoólica, porém este processo traz com ele uma variedade de

contaminantes peculiares e, uma vez conhecidos os desafios apresentados por cada

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Introdução Defini-se genericamente cerveja como uma bebida carbonatada de teor alcoólico entre 3 e 8% (v/v), ou seja, para cada 100 mL de cerveja, tem-se 3 a 8 mL de álcool levando-se em consideração a pureza do álcool como sendo de 100%. Os ingredientes para sua preparação são malte de cevada, lúpulo, fermento e água de boa qualidade, permitindo-se ainda o uso de outras matérias primas como arroz, milho e trigo. [2] (Almeida e Silva, 2005) Por ser uma bebida que apresenta um equilíbrio entre sabor e aroma, é quimicamente instável e sofre diversas reações químicas e enzimáticas durante seu processamento e estocagem. O equilíbrio de seus compostos voláteis e não voláteis é responsável pela aceitação e qualidade da bebida. (Siqueira, Bolini, Macedo, 2008) Dentro da fábrica de cerveja o processo de produção envolve a moagem do malte, a mosturação, no qual tem por objetivo promover a hidrólise do amido a açúcares, a fervura, a fermentação e a maturação, no qual consiste de uma fermentação secundária com o intuito de clarificar a cerveja. (Siqueira, Bolini, Macedo, 2008)

1.1 Constante de Equilíbrio No processo de fermentação, a levedura é adicionada no produto da mosturação, e se reproduz rapidamente devido a alta quantidade de O 2 dissolvido, oxidando o piruvato até gás carbônico (CO2) e água. Depois que todo o oxigênio é consumido, as células de levedura passam a utilizar o açúcar de forma anaeróbica, fermentando esses açúcares em etanol e CO2. A Eq. (1) a seguir apresenta a etapa de utilização do açúcar de forma anaeróbica pelas leveduras, com formação de CO 2 e água, caracterizando a fermentação alcoólica.

(1) O CO 2 é utilizado pela indústria de engarrafamento para carbonatação, na qual deriva-se o nome bebida carbonatada. (FREIRE, 2008) Os critérios mais importantes para o fornecimento do CO 2 são que seja de alta qualidade e que não produza sabor, odor ou aparência discrepante a bebida final. (FREIRE, 2008) Como apresentado na Eq. (1) o CO 2 pode ser obtido como produto final da fermentação alcoólica, porém este processo traz com ele uma variedade de contaminantes peculiares e, uma vez conhecidos os desafios apresentados por cada

fonte de CO2, é necessário garantir a capacidade da usina de beneficiamento de tratar esse fluxo de forma a obter um produto de CO 2 que atenda as normas de qualidade.

A função da adição do CO 2 no engarrafamento de bebidas é para contribuir com o perfil sensorial, atuar como inibidor e preservativo eficaz contra microorganismos. (Freire,

Nesse processo, o CO (^) 2, em solução fica em equilíbrio com o CO 2 não solubilizado, como representado na Eq. (2) do equilíbrio químico a seguir: (2) Pode-se da a constante de equilíbrio (Kp) da Eq. (2) em termos de pressão parcial, sendo: (3) Se Kp for igual a 1, dizemos que o sistema encontra-se em equilíbrio. O controle da quantidade de CO 2 utilizado no envazamento, bem como a sua pureza é de grande importância para a qualidade da bebida. Segundo FREIRA, et al 2005, 1 kg de glicose gera 0,46 Kg de CO (^) 2, supondo

essa mesma quantidade CO 2 produzida em um tanque de 10 L, com temperatura de 24°C, pode fazer o cálculo da constante de equilíbrio em termos de pressões parciais para a Eq. (1). Encontrando a quantidade de mols para CO (^) 2, por , sabendo que a massa molecular (MM) do CO 2 é 44 g/mol, e utilizando a equação , pode-se calcular a pressão exercida pelo CO 2 produzido na fermentação alcoólica.

A constante de equilibro em termos de pressão parcial para a Eq. (1) será então. Percebe-se que participam da constante de equilíbrio em termos de pressão parcial somente os gases, sendo o CO 2 o único gás presente na Eq. (1). A constante de equilíbrio depende da temperatura, pois a quantidade de CO (^2) dissolvido é aumentada, deslocando o equilíbrio apresentado na Eq. (2) para a direita. (FREIRE, 2008)

1.2. Avaliação do pH da Cerveja A cerveja é um produto suavemente ácido, de forma que o malte de cevada clássica possui pH na faixa de 4-5 e as tipo "ale" variam o pH de 3-6. Os ácidos orgânicos, que são essencialmente subprodutos excretados pelas leveduras, são os responsáveis por esta acidez. Sensorialmente, a função mais importante dos ácidos orgânicos na cerveja é aumentar a acidez do produto para um nível agradável ao paladar

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