Pasteurização de cerveja Mark A. Franchi Faculdade de Engenharia de Alimentos - UNICAMP...
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Pasteurização de cerveja
Mark A. Franchi Faculdade de Engenharia de Alimentos - UNICAMPDepartamento de Tecnologia de Alimentos
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O Mercado de Bebidas
Mercado Brasileiro
Stomach Share (% )
Cerveja7%
Destilados2%
Refrigerantes10%
Água de Torneira52%
Leite15%
Café6% Refrescos
2%
Sucos4%
Vinho0%
Água Mineral2%
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Mercado Mundial
Mercado de cerveja mundial:EUA: 23,6 bilhões de L/anoChina: 18 bilhões de L/anoAlemanha: 11,7 bilhões de L/anoBrasil: 8,4 bilhões de L/ano !
Consumo per capita:Consumo per capita:
República Tcheca (160 L/hab), República Tcheca (160 L/hab), Alemanha (126 L/hab), Reino Unido (97 Alemanha (126 L/hab), Reino Unido (97 L/hab)L/hab)
Brasil apenas 9° lugar com 48 Brasil apenas 9° lugar com 48 L/habitanteL/habitante
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Matérias Primas
Malte, lúpulo,fermento e água
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Adjuntos
Definição: Ingredientes fontes de açúcares para produzir extrato (°P).
Gritz de milho, quirera de arroz, xarope de hi-maltose.
Adicionados em no máximo 30 a 40%. O excesso compromete corpo, espuma e aroma da cerveja.
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Outros Ingredientes
Outras matérias primas segundo o estilo de cerveja: Sorgo (África do Sul) Centeio, mel, uvas passas (Kvas Russo) Cerejas, framboesas, amoras (Belgas) Temperos e ervas (Alsácia, Índia) Cereais não malteados (adjuntos) Tequila (México) Trigo (weissbeer) Laranja (Chile)
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Fabricação
Pesagem
Resfriamento
Recebimento
Ensilagem
Moagem
Maceração
Filtração
Fervura
Fermentação Maturação
Filtração
Adegas
EnvasamentoMalte
Mosto
Mosto
CervejaTurva
Cerveja
Cerveja
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EnvaseEnchedoras isobáricas Enchimento à frio (5°C) Evacuação e lavagem com CO2 Enchimento por nível pelo fundo Enchedoras com alta capacidade (50.000
garrafas/hora) – 1.000.000 de garrafas por dia) Garantem 0,1 ppm de O2
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Embarrilamento
Estação de embarrilamento
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Operações do envasamento
Inspetoras de garrafas e latas
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Operações do envasamento
Lavagem, rinsagem, transporte e paletização
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Pasteurização
TúnelENCHEDORA
INSPETORA
LAVADORA
ROTULADORA
PELETIZAADORA
EMBALAGEM
CERVEJA
EXPEDIÇÃO
TÚNEL
FLASHFlash
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Túnel de Pasteurização Túnel – 60°C cerca de 20 UP
Pasteurização da garrafa ou lata após enchimento
Depende da transferência de calor da embalagem
Pior qualidade e maior segurança Taxa de aquecimento depende da resistência
da embalagem
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Túnel de Pasteurização
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Túnel de PasteurizaçãoEsquema de recirculação de água entre as zonas de pasteurização
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Túnel de PasteurizaçãoSimulação da convecção e distribuição de calor no interior da garrafa de cerveja (fluent)
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PasteurizaçãoFlash – 72°C de 15 a 20 UPPasteurização em trocador à placas Requer enchimento assépticoMaior qualidade mas requer quarentena
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Pasteurização Flash
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Pasteurização FlashNecessidade de sala de envase asséptico ou sala limpa - Altos investimentos – filtros de ar“cultura de sala limpa”Quarentena –análise anaeróbios em meio Rakka-Ray demora 48h – 2M garrafas paradas na expedição!
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Processos Alternativos
Membranas
Processo “ultra limpo”
Micron rating Test organismTypical titre reduction
0.45 Serratia marcescens 108
0.65 Pediococcus damnosus 106
Fonte: Pall
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Microbiologia de CervejasContaminação microbiológica em cerveja Contaminação microbiológica em cerveja ((ASSCHE, 1992; BRIGGS, 1994)ASSCHE, 1992; BRIGGS, 1994)
LactobacillusLactobacillus – produção de ácido lático e off- – produção de ácido lático e off-flavors (diacetil - flavors (diacetil - L. diacetilactisL. diacetilactis p.e.) p.e.)
PediococcusPediococcus – ácido lático e turvação – ácido lático e turvação
Bactérias acéticas - ácido acético. Ex.: Bactérias acéticas - ácido acético. Ex.: Acetobacter, Acetobacter, AcetomonasAcetomonas..
Enterobactérias, Enterobactérias, Pectinatus Pectinatus e e Zymomonas Zymomonas (H(H22S).S).
Leveduras selvagens – aromas ditos à mofo ou Leveduras selvagens – aromas ditos à mofo ou mofado, e turvação: mofado, e turvação: Saccharomyces, Pichia, Saccharomyces, Pichia, Hansenula e RhodotorulaHansenula e Rhodotorula..
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Microbiologia de CervejasPediococcus Enterobactéria
s
LactobacillusLeveduras selvagens
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Microbiologia de Cervejas
Table of Brewing Bacteria
BACTERIA GRAM REACTION
ACID PRODUCED
AEROBIC GROWTH
ANAEROBIC GROWTH
CATALASE REACTION
OXIDASE REACTION
Lactic Acid Group (smell sharp & fruity)
Lactobacillus + + + + - - Pediococcus + + + + - - Acetic Acid Group (smell sharp & vinegary)
Acetobacter - + + - + - Acidomonas - + + - + + Enteric Group (smell rotten & sulfury)
Citrobacter - - + + + - Enterobacter - - + + + - Hafnia - - + + + - Klebsiella - - + + + - Obesumbacterium - - + - + + Other (smell rotten, sulfury & fruity)
Megasphaera - + - + -
Pectinatus - - - +
Zymomonas - - + + + -
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Microbiologia de Cervejas
SAMPLE FREQUENCY SAMPLE SIZE COMMON CONTAMINANTS TOLERANCE* water supply 1/week 100ml filtered enteric bacteria, molds <10 cfu
wort every brew 1.0ml enteric, acetic & lactic bacteria, wild yeast <10 cfu; 0 cfu wild yeast
pitching yeast every crop 1.0ml enteric, acetic & lactic bacteria, wild yeast <10 cfu; 0 cfu wild yeast
fermenting beer, days 1-2 every tank 1.0ml enteric, acetic & lactic bacteria <10 cfu;
0 cfu wild yeast fermenting beer, days 3-5 every tank 1.0ml acetic & lactic bacteria, wild yeast <10 cfu;
0 cfu wild yeast storage tank 3/week 1.0ml acetic & lactic bacteria <10 cfu finishing tank 3/week 1.0ml lactic bacteria <10 cfu bottling tank 1/month 100ml filtered lactic bacteria <10 cfu bottled beer every batch 100ml filtered acetic & lactic bacteria <10 cfu CIP’d surfaces every CIP swab - 0 cfu
*cfu = colony-forming units, or the number of colonies growing on the test plate
Especificações de microbiologia no processo cervejeiro
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Microbiologia de Cervejas
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Pasteurização de Cerveja
Estabilização
MicrobiológicaMicrobiológicaDeteriorantesDeteriorantes
Levedura de processoLevedura de processo
Microrganismos Microrganismos contaminantescontaminantes
EnzimáticaEnzimáticaMelibiase (só baixa Melibiase (só baixa fermentação)fermentação)
InvertaseInvertase
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Pasteurização de CervejaCaracterísticas:pH < 4,54,5 – 5% de EtOHLúpulo –
Beta ácidos – colupulona Iso-α-ácidos –
trans-iso-humulona ácido trans-humulínico
α-ácidos - humulona
CO2 > 3 g.L-1
Compostos fenólicosSO2
A Tabela 1 abaixo mostra a composição de cerveja tipo pilsen comercial:
TABELA 1. Composição de Cerveja
1. Mosto básico 11,80 °P 9. Ácidos orgânicos
2. Álcool 3,93 g/100g -Pirúvico 62 mg/l
3. Extrato 4,15 g/100g -Cítrico 190 mg/l
-dextrinas 19,80 g/l -Málico 85 mg/l
-pentoses, pentosanas, -L-Lático 40 mg/l
glucanos 6,0 g/l -D-Lático 50 mg/l
4. Água 91,92 % -Acético 129 mg/l
6. Proteínas -Glucônico 47 mg/l
-proteína bruta 5,00 g/l 10. Polifenóis totais 172 mg/l
-amino-nitrogênio livre 138 mg/l 11. Antocianogênios 46 mg/l
-aminoácidos essenciais 282 mg/l 12. Substâncias Amargas 15-18
BU
-aminoácidos não essenciais
835 mg/l 13. CO2 dissolvido 0,55 g/100g
7. Minerais 14. Dióxido de enxofre 3,7 mg/l
-potássio 493 mg/l 15. Aminas totais 10 mg/l
-sódio 30 mg/l -Histamina <0,5 mg/l
-cálcio 34 mg/l 16. Sub-produtos da fermentação
-magnésio 107 mg/l -Glicerina 1417 mg/l
-fósforo total 308 mg/l -n-Propanol 11,1 mg/l
-sulfato 176 mg/l -Iso-butanol 9,0 mg/l
-cloreto 179 mg/l -Álcool amilico 56,,6 mg/l
-silicato 107 mg/l -2-Fenil-etanol 18,6 mg/l
-nitrato 23 mg/l -Tirosol 6,0 mg/l
8. Vitaminas -Metanol 3,0 mg/l
-Tiamina – B1 33 μg/l -Acetato de etila 0,6 mg/l
-Riboflavina 410 μg/l -Acetato de isoamila 1,2 mg/l
-Piridoxina – B6 650 μg/l -Aldeído acético 6,9 mg/l
-Ácido Pantotênico 1632 μg/l
-Niacina 7875 μg/l
-Biotina 13 μg/l
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Pasteurização de Cerveja
DEFINIÇÕES:
UP = unidades de pasteurização
1UP = 1 minuto à 60°C
Tratamento térmico para cerveja = 20 a 25 UP
Tratamento térmico para chopp = 15 a 20 UP
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Alvo: Pediococcus damnosus
D60 = 2,07 minutos
z=6,91°C
Cálculo realizado acima de 50°C
Equipamento - Redwood
Pasteurização de Cerveja
tC
CdtLF
0
7
60.
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Pasteurização de Cerveja
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Pasteurização de Cerveja
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Pasteurização de Cerveja
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Pasteurização de Cerveja
6039,1min/ TTUP
z
TrefT
L
10
tC
CdtLF
0
7
60.
Processo flash:T=72°C
1 UP = 1,15 sAtenção! Nem sempre z é linear:
z do P. damnosus entre 72 e 84°C é de 6,79
(Zufall 2000)
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Pasteurização de Cerveja
História térmica (pasteurização túnel)
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Pasteurização de Cerveja
História térmica
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Pasteurização e Qualidade
Parâmetros de qualidade da cerveja: Cor Turbidez Amargor (BU) Estabilidade de espuma Potencial Redox (ITT ou DCI) Compostos de aroma
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CorPasteurização – causa aumento da cor Reação de Maillard devido presença de AR
e FAN Formação de melanoidinas Oxidação de Vitamina C – antioxidante de
ação prolongada CieLab– parâmetro a (vermelho) aumenta e
b decresce com shelf life
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TurbidezPrecipitação de oxalatos Desestabilização do complexo tanino-proteínaPROTEÍNA + POLIFENOL ↔ COMPLEXO POLIFENOL-PROTEÍNA ácidos cafêico, ferrúlico, sinápico, gálico, vanílico,
antocianinas e flavonóis Polimerização de taninos (cross-linked)
OH
catecol
OH
RO2
O
R O
o-quinona
OH
R OH
R-CHNH2-COOHR-SH
OH
R OH
R-S
NH
R-CH-COOH
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EspumaEstabilidade de espuma depende de: Dextrinas (viscosidade) – não afetada
pela pasteurização Alginato de propilenoglicol - aditivo Proteínas de cadeia média -
desnaturação
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Estabilidade de aromaPerfil aromático de cerveja (Meilgaard 1979)
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Estabilidade de aromaFormação de compostos de carbonila:
Degradação de Strecker de aminoácidos. Degradação oxidativa de isohumulonas. Oxidação de álcoois à aldeídos Auto oxidação de ácidos graxos Degradação enzimática de lípides Condensação aldólica Oxidação secundária de aldeídos insaturados de
cadeias longas
Oxidação - Teor de oxigênio na garrafa (head space e dissolvido) - 0,5 ppm
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Estabilidade de aromaT-2-nonenal / e-2-nonenal Limiar de percepção – 0,11 ppb Aroma de papel, papelão Precursor: ácido linolêico do malte
5 metil furfural 1-(2,3,6-trimetil fenil)-1,3-butadieno Aroma à gerânio/couro,
2,6,6-trimetil-1-crotonil-1,3-ciclohexadieno, Aroma à groselha preta
TBA – índice de carbonilas
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Estabilidade de aroma
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Estabilidade de aroma
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Estabilidade de aroma
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Estabilidade de aroma
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Aromagrama (Evans 1999)Compostos Resultados obtidos por cromatografia olfatométrica Álcoois Superiores Não está claro se houve mudança alguma apesar de ser uma classe
de compostos comumente analisada pela indústria Ésteres As concentrações não parecem modificar-se mas há perda das
características de cerveja esterificada Aldeídos Observou-se diminuição do teor de octanal, e aumento de t-2-
nonenal, metional, fenilacetaldeído, com grande impacto no aroma das cervejas em especial o metoxibenzaldeído.
Compostos sulfurados
Formação de furfuril tiol que não está presente na cerveja nova.
Fenóis Houve diminuição do teor de 4 vinil guaiacol com o envelhecimento.
Produtos da Reação de Maillard
Aparecimento de aroma à pirazina em amostras de forcing test, e de terra em envelhecimento natural, por compostos não identificados
Lactonas Aparecimento de γ-octolactona com o envelhecimento – aroma à coco.
Compostos do lúpulo Geraniol diminui no envelhecimento com o início do aroma de envelhecido.
Compostos de fotoxidação
Observou-se a presença de 3-metil-butenotiol em todas as amostras mesmo sem exposição à luz.
Estabilidade de aroma
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Estabilidade de aromaPerfil aromático de cerveja
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GC-MS de aldeidos de cadeia longa em amostras tratadas a 60°C
Estabilidade de aroma
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Estabilidade de aroma
Formação de radicais livres Luminescência química ou
quimiluminescência – contagem de fótons
Reação com luminol Método instrumental correlacionado
com sensorial nas reações de oxidação
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Pasteurização – métodos alternativos
MembranasAlta pressão hidrostáticaAlta pressão dinâmica - homogeneização