ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Alimentos
Autores
Leite, M.J.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Filho, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Barros, I.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Silva, J.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Melo, T. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Souza, T.P.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO)
Resumo
O processo de brassagem das cervejarias consiste em uma etapa onde ocorre a transformação do amido oriundo da cevada em açúcares solúveis. Este trabalho contou com a ajuda de um processo montado em bancada composto por uma tina com capacidade de 1 litro equipada com um controlador PID digital de temperatura,resistência elétrica e sistema de agitação. Foi realizado um planejamento experimental que teve como variáveis a temperatura, diluição e o tempo de processo. Foi adotado 3 níveis para as variáveis (temperatura de 50°C, 60°C e 70°C; diluição de 0,2 kg/L, 0,3kg/L e 0,4kg/L e tempo de 30 min, 60 min e 90 min). Em seguida foi realizado o teste de iodo e feita a análise da concentração por espectroscopia na região do VIS-UV. Com a ajuda do software Statistica, pode-se analisar os resultado.
Palavras chaves
açúcar redutores; modelagem; cerveja
Introdução
Entende-se por cerveja a bebida obtida da fermentação alcoólica do mosto cervejeiro oriundo do malte da cevada e água potável por ação da levedura , com adição de lúpulo (BRASIL, 2009). A variação de um ou mais componentes existentes no processo é a responsável pela existência da grande variedade de cervejas espalhadas pelo mundo (BRUNELLI,2012). A produção de cerveja coloca o Brasil em 3° lugar no ranking mundial, ficando atrás de países como China e Estados Unidos (Brunelli,2012). Embora quando compara-se o consumo nacional, os valores são baixos, ficando atrás dos países europeus(PAIVA,2011). No entanto esse mercado cervejeiro tem se mostrado crescente nos últimos anos, isso é resultado do aumento da faixa etária da população e poder aquisitivo, refletido pela atual estabilidade econômica (REINOLD,2011). O processo de produção da cerveja pode ser dividido em quatro etapas: malteção, produção do mosto, fermentação e processo downstream.A malteação é um procedimento de germinação forçada de um cereal interrompida por um processo de secagem (SPERB,2012; MATOS,2011) esse processo tem como objetivo a obtenção de enzimas amilases, que hidrolisam o amido e formam os açúcares fermentáveis (SPERB,2012). Na produção do mosto, também conhecido como brassagem ocorre a embebição do malte com água quente para hidratação e ativação dessas enzimas, é nessa etapa que ocorre vários processos físicos e químicos (MATOS,2011).Tornando-se assim interessante utilizar modelos matemáticos que descrevam a brassagem. O escopo desse trabalho foi à representação matemática do processo de brassagem, verificando a hidrólise do amido e a formação de açúcares fermentecísveis, variando o binômio tempo/temperatura e diluição
Material e métodos
Inicialmente a cevada foi moída com o objetivo de expor a sua parte interior, a qual é denominada endosperma. Esse processo é importante uma vez que facilita a ação das enzimas sobre o malte, não comprometendo a hidrólise do amido (PAIVA, 2011). Em seguida, o malte moído foi peneirado, com peneira de 12 mesch.O planejamento experimental foi feito através de análise de multivariáveis, o planejamento fatorial. Este é usado para verificar a significância preliminar das variáveis sobre a superfície de resposta. Foi adotado 3 variáveis para o estudo (Temperatura, Diluição e Tempo), caracterizando um planejamento fatorial 2³. Em seguida, foi pesado o malte e diluído conforme o planejamento. Utilizou- se um béquer de 1000 mL como tina de fervura, um ebulidor de 1.000 W e um controlador de temperatura microprocessado como etapa da brassagem. Com a obtenção do tempo específico às amostras foram coletas com um béquer de 10 mL colocando-se uma parte da amostra para a realização do teste de iodo, um procedimento menos oneroso e com menor precisão que identifica apenas a presença do amido porém não quantifica-o (RODRIGUES et al, 2006),e outra parte em uma cubeta de vidro para a verificação no fotômetro, essa etapa permite uma comparação da intensidade de luz absorvida ou transmitida pela solução que contém uma quantidade desconhecida do soluto e outra quantidade conhecida (RODRIGUES, 2012). A relação entre a intensidade da luz transmitida e a incidente pode ser explicada pela Lei de Lambert Beer (RODRIGUES, 2012). O tratamento dos dados se deu pelo programa Statistica®. A partir da análise desses dados foi sugerido um modelo matemático da brasagem de cerveja.
Resultado e discussão
Com a obtenção dos resultados e a utilização do programa Statistica®, obteve-se
os valores dos efeitos de cada parâmetro (Temperatura, Diluição e Tempo) sobre a
concentração. A Tabela 1 mostra a influência dessas variáveis sobre a
concentração. Efetuou-se a análise da influência dos parâmetros em função das
respostas. Observou-se que a Brassagem a 50°C e 0,2 kg/L levou mais tempo para a
conversão do amido em açúcares redutores, enquanto que a Brassagem a 70 °C e 0,4
kg/L ocorreu mais rapidamente tendo o processo atingido o estado estacionário
nos 30 primeiros minutos. A partir desses dados foi gerado os gráficos de
resposta para a concentração em função das variáveis Diluição x Temperatura;
Temperatura x Tempo e Tempo x Diluição, além do gráfico de comparação do Ajuste
x Experimental.Onde Var1 é a Temperatura, Var2 é a diluição, Var3 é o tempo e
Var4 é a concentração. Nota-se que todas as variáveis influenciam na resposta da
concentração. O ajuste se mostrou satisfatório visto que os pontos experimentais
se aproximam da reta gerada.Obteve-se um modelo matemático empírico (Equação 1)
gerado pelo próprio programa Statistica® para a Concentração em função dos
parâmetros estudados(Temperatura, Diluição e Tempo) o qual pode ser usado para
representar o processo de Brassagem em cervejarias. C= -0,012726T + 0,042630.D -
0,025944.t - 0,021356T.D + 0,019913T.t + 0,012786D.t (Equação 1). Onde T é a
Temperatura (°C),D é a Diluição (kg/L) e t é o tempo do processo (min).
Conclusões
Pode-se obter um modelo matemático empírico para de Brassagem de cerveja fazendo uso de um Planejamento Fatorial 2³. As variáveis temperatura, diluição e tempo de processo influenciaram significativamente os resultados de Concentração. Observou- se que a Brassagem a 50 °C e 0,2 kg/L levou mais tempo para a conversão do amido em açúcares redutores, enquanto que a Brassagem a 70 °C e 0,4 kg/L ocorreu mais rapidamente tendo o processo atingido o estado estacionário nos 30 primeiros minutos.
Agradecimentos
Agradeço a UFRPE/UAG pelo apoio dado a este trabalho e agradeço a UFRPE/PROEXT pelo apoio financeiro.
Referências
BRASIL. Padronização, classificação, registro, inspeção, produção e fiscalização de bebidas, 2009.
BRUNELLI, L. T. Produção de Cerveja com Mel: Características Físico-Químicas, Energéticas e Sensorial.2012. 103 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia – Energia na Agricultura). Faculdade Ciências Agronômicas da Unesp. Botucatu-SP, 2012;
CARNEIRO, D. D. Estudo Computacional da Etapa Fermentativa da Produção de Cerveja e Proposta de uma Estratégia de Controle para o Processo. 2010. 145 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos). Universidade Federal do Rio Janeiro, Seropédica-RJ, março de 2010;
MATOS, R. A. G.Cerveja: Panorama do Mercado, produção Artesanal e Avaliação de Aceitação e Preferência. 2011. 90 f. Monografia (Trabalho de Graduação em Engenharia Agronoma). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianopolis-SC, 2011
PAIVA, G. M.. Estudo do Processamento e Mercado de Cervejas Especiais no Brasil.2011. 90 f. Monografia (Tecnólogo em Alimentos). Faculdade de Tecnológia Termomecânica. São Bernardo dos Campos - SP, 2011
RODRIGUES, A.C.; HERTER, F.G.; VERÍSSIMO, V. et al. Determinação por cromatografia gasosa de açúcares solúveis em frutíferas de clima temperado. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v.27, n.1, p.173-174, 2005.
RODRIGUES, T. Transformações Bioquímicas- Guia de Normas e Experimentos. 2012. Universidade Federal do ABC, 2012
SPERB, J. G. C.. Produção de Extrato Concentrado de Malte de Cevada para Uso em Cervejarias.2012. 114 f. Monografia (Trabalho de Graduação em Engenharia Química). Centro de Ciências Tenológicas da Universidade Regional de Blumenal, Blumenal-SC, 2012.
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