avaliação de processos fermentativos cerveja pilsen

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ISSN 0103-4235ISSN 2179-4448 on line

Alim. Nutr., Araraquarav. 22, n. 3, p. 351-357, jul./set. 2011

AVALIAÇÃO DO PROCESSO FERMENTATIVO DE CERVEJA PILSEN PELO USO DE DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE SACCHAROMYCES CEREVISIAE

Daniele Souza de CARVALHO*Rui Carlos ZAMBIAZI**

* Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial – Curso de Mestrado – Faculdade de Agronomia – Universidade Federal de Pelotas – 96010-900 – Pelotas – RS – Brasil.** Centro de Ciências Químicas, Farmacêutica e de Alimentos – Faculdade de Agronomia – Universidade Federal de Pelotas – 96010-900 – Pelotas – RS –Brasil.

RESUMO: A redução do tempo de processamento da cer-veja é um aspecto importante em nível de microcervejarias. Diferentes concentrações de levedura Saccharomyces cere-visiae foram testadas com o objetivo de acelerar o processo fermentativo da cerveja tipo Pilsen. O mosto foi obtido pelo processo de infusão, em escala industrial e os processos de fermentação e maturação foram realizados em nível labo-ratorial. A cerveja foi elaborada a partir de uma formulação padrão (T1) contendo concentração de levedura: mosto de 10mL.L-1. Foram utilizadas outras duas formulações, al-terando a concentração inicial para 12,5mL.L-1 (T2) e 15 mL.L-1 (T3), respectivamente. O mosto cervejeiro foi fer-mentado a 12ºC±1ºC. O processo fermentativo transcorreu até a amostra atingir 3,5ºP (Graus Plato), quando a cerveja foi engarrafada e maturada por 4 dias a 5ºC e outros 11 dias a 0ºC. Foram realizadas as análises físicas e químicas da cerveja maturada. O aumento da concentração de levedura no mosto ocasionou uma redução considerável no tempo de fermentação, além de um aumento na concentração de ésteres no produto fi nal.

PALAVRAS-CHAVES: Chope; maturação; fermentação; Saccharomyces cerevisiae.

INTRODUÇÃO

A cerveja é o produto obtido a partir da fermentação alcoólica de grãos malteados, principalmente cevada, água, lúpulo e levedura, sendo facultativa a adição de outra fonte amilácea como milho, arroz e trigo. 4,9,19

Dentre os fatores que infl uenciam nas características da cerveja, pode-se citar composição do mosto, concentra-ção e características da levedura, conteúdo de oxigênio, temperatura e pressão no meio. 8,17

O tempo de fermentação é uma característica impor-tante do processo industrial, pois limita o período necessá-rio para a obtenção da cerveja. O aumento da temperatura de fermentação, da concentração de levedura e a agitação constituem-se nos fatores que podem reduzir o tempo de fermentação, sendo muito desejável para redução do tempo

de processamento da cerveja em microcervejarias, desde que mantenha a qualidade do produto. 17

Normalmente utilizam-se concentrações de células viáveis na ordem de 106 a 108 células/mL para a produção de cerveja. 21 O aumento da concentração de levedura pro-voca apenas pequenas alterações nas características da cer-veja, além de reduzir o volume fi nal de biomassa retirada após a fermentação. 17

Com base no exposto, este estudo objetivou avaliar as características da cerveja obtida pela avaliação do pro-cesso fermentativo, utilizando diferentes concentrações de levedura Saccharomyces cerevisiae.

MATERIAL E MÉTODOS

Materiais

Para a elaboração da cerveja utilizou-se mal-te tipo Pilsen, lúpulo da variedade Galena e levedura Saccharomyces cerevisiae. O lúpulo e a levedura foram ar-mazenados a 5oC até o momento da sua utilização. A água utilizada foi oriunda da rede de distribuição de Pelotas-RS, sem passar por qualquer tipo de tratamento adicional na in-dústria. Todos os ingredientes foram cedidos pela Movesa Indústria e Comércio de Bebidas Ltda- Pelotas/RS.

Processo de Elaboração da Cerveja

Para a elaboração da cerveja foi utilizado, como processo padrão, as especifi cações seguidas pela Movesa Indústria e Comércio de bebidas Ltda (Pelotas/RS), sen-do que até a etapa de aeração do mosto o experimento foi conduzido nas instalações desta indústria. O fl uxograma do processo de elaboração da cerveja pode ser observado na Figura 1.

Moagem e Mostura

Inicialmente, 100kg de malte foram triturados em moinho de dois rolos (marca Egisa), sendo após enviados para a sala de brassagem, onde foram colocados na tina de

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CARVALHO, D. S.; ZAMBIAZI, R. C. Avaliação do processo fermentativo de cerveja pilsen pelo uso de diferentes concentrações de Saccharomyces cerevisiae. Alim. Nutr., Araraquara, v. 22, n. 3, p. 351-357, jul./set. 2011.

mostura, construída de aço inoxidável(AISI 304), e provida de camisa de vapor, sendo então adicionados 260L de água potável. O processo de infusão com malte: água, ocorreu na proporção de 1:3 (m/v) sob aquecimento. A curva de aquecimento da mistura malte: água durante a produção do mosto variou de 20 a 76ºC, por um período de 120 minutos (Figura 2) para a atuação dos diferentes grupos enzimáticos presentes no malte.

Clarifi cação do mosto

Após o período de infusão, foi realizada a trasfega do mosto juntamente com o bagaço (partículas insolúveis do malte) para a tina de clarifi cação, construída de aço ino-xidável (AISI 304), para propiciar a separação do mosto em relação ao bagaço. Após a separação do mosto (primário), que retornou para a tina de mostura, o bagaço foi lavado com 350L de água a 76oC, obtendo-se dessa maneira o mosto secundário. Este também foi enviado para a tina de mostura, para homogeneização e fervura.

Fervura, separação do trub quente, resfriamento e aeração

Após a homogeneização, o mosto foi aquecido a 100oC, permanecendo nesta temperatura durante 80 minu-tos. O lúpulo foi adicionado ao mosto em dois estágios, 100g quando a temperatura atingiu 100ºC e 120g aos 65 minutos de fervura. Após a etapa de fervura, o mosto fi cou em repouso por 20 minutos para ocorrer a sedimentação do “trub” quente (proteína coagulada e resinas de lúpulo), sendo em seguida resfriado a 12oC em trocador de placas (sistema de 24 placas, marca Dantherm), aerado com ar es-téril numa vazão de 8m3/h e colocado em três fermentado-res distintos, todos com capacidade de 10L.

Fermentação e Maturação

A partir desta etapa o processo foi realizado nas de-pendências da Universidade Federal de Pelotas, na planta

Malte

Moagem

Mosturaçãoágua

Clarificação do mosto bagaço

Fervura do mostolúpulo

Resfriamento do mosto

Aeração do mostoAr estéril

Fermentaçãolevedura análises

Engarrafamento

Maturação

Cerveja pronta para análises

FIGURA 1 – Processo de elaboração de cerveja.

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de Processamento de Alimentos do Departamento de Ciên-cia e Tecnologia Agroindustrial. A levedura foi inoculada em 8L de mosto (8L em cada fermentador) na forma pas-tosa. Foram realizados três tratamentos; no primeiro fer-mentador foi adicionado 10mL de levedura por L de mosto (1.106 células viáveis/mL), denominado de cerveja padrão (T1); 12,5mL de levedura por L de mosto (1,25.106células viáveis.mL) no segundo fermentador (T2); e de 15mL de levedura por L de mosto (1,5.106 células viáveis/mL) no terceiro fermentador (T3). Os três fermentadores foram co-locados em câmara fria a 12oC±1oC. O período de fermen-tação variou entre 39 e 64 horas, sendo encerrado quando as amostras atingiram no mínimo 3,5oP. Ao fi nal do período de fermentação a cerveja foi transferida para garrafas de vidro de cor âmbar de capacidade de 600mL, previamente esterilizadas. Adicionou-se a cada recipiente 0,5g de saca-rose, vedou-se, e colocou-se em câmera fria a 5oC. Mante-ve-se a temperatura da câmara a 5ºC por um período de 4 dias, e, após, ajustou-se a temperatura para 0ºC, deixando a cerveja nesta temperatura por mais 11 dias, para ocorrer a maturação do produto. Para cada tratamento foram realiza-das três repetições.

Análises Físicas e Químicas Durante a Fermentação e Após a Maturação da Cerveja

Análises físicas e químicas foram realizadas em triplicata com alíquotas de 600mL, retiradas, no tempo 0 horas (logo após a obtenção do mosto) as 15, 39 e 64 horas de fermentação, e após o período de maturação (424 horas). Determinou-se o pH, acidez fi xa, acidez total, açúcares re-dutores, açúcares não redutores, teor alcoólico, ésteres e densidade, de acordo com as Normas Analíticas do Institu-to Adolfo Lutz 13 e das Normas Analíticas do Ministério da Agricultura, 6,7 e os Graus Plato (°P) de acordo com EBC.2

Realizou-se ainda a contagem de células viáveis com amostras removidas nos períodos de 15, 23, 39, 47 e 64 horas de fermentação, através do método de contagem de células, utilizando a câmara de contagem Neubauer, com auxílio do corante azul de metileno, segundo a American Public Healthy Association. 1

Análise Estatística

O delineamento experimental foi inteiramente casu-alizado, com 3 tratamentos e 3 repetições. Os resultados obtidos foram analisados através da análise de variância e para os resultados que apresentaram signifi cância foi reali-zada a comparação de médias através do teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade, utilizando o programa Sta-tistica 5.0.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Contagem de Células Viáveis

Na Figura 3 estão expostos os dados referentes à contagem de células viáveis durante o processo fermenta-tivo a 12ºC ± 1ºC.

Utilizou-se como concentração mínima 1.106 célu-las viáveis/mL de mosto, visto que essa concentração foi obtida a partir da forma de preparo da levedura liofi lizada Saccharomyces cerevisiae S-189 e estar de acordo com a concentração mínima adequada para a produção de cerve-ja.21

Observou-se um aumento gradativo de células vi-áveis durante a fermentação para os tratamentos onde se utilizou 10mL (T1) e 12,5mL (T2) de levedura por L de mosto. A concentração de células viáveis na amostra com 10mL.L-1 (T1) somente diferiu estatisticamente (ao nível de 5% de probabilidade) no decorrer da fermentação, no

FIGURA 2 – Tempo e temperatura utilizados na mosturação.

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tempo de 39 horas e 64 horas; enquanto que para a amostra com 12,5mL.L-1 (T2) ocorreu diferença signifi cativa so-mente no tempo de 23 horas de fermentação. Observa-se, dessa forma, que o uso de menor número de células viá-veis retarda a curva de crescimento da levedura, como pode ser observado na Figura 3. O tratamento contendo a maior concentração de leveduras, 15mL por L de mosto (T3), apresentou um declínio no número de células viáveis após 47 horas de fermentação. A redução no número de células viáveis nesta amostra (T3) pode ter ocorrido por redução de substrato disponível.

As curvas de fermentação obtidas nos tratamentos com 10mL.L-1 (T1) e 12,5mL.-1 de levedura (T2) são seme-lhantes às apresentadas por Hough et al.,12 os quais relatam que durante o período de fermentação ocorre apenas a fase de crescimento celular.

Avaliação Física e Química Durante o Processo Fer-mentativo e no Produto Maturado

Observou-se que a maior concentração de levedu-ras no mosto inferiu no aumento da formação de ésteres na cerveja maturada (Tabela 1), estando também relacionado em parte com a redução na acidez total do produto fi nal. A produção de ésteres está relacionada com as frações de ál-coois e acetil CoA, o qual é formado pela descarboxilação oxidativa do piruvato, e possui importância vital no meta-bolismo das leveduras. Como o etanol é o principal álcool produzido pelas leveduras, o éster mais comum é o acetato de etila. 3,20

Ocorreu um aumento gradativo da acidez total du-rante o período da fermentação e um declínio durante o período de maturação, coincidindo com o aumento da con-centração de ésteres. Existem dados experimentais que in-

dicam uma correlação entre a produção de acetato de etila e acetato de isoamila e de etanol e álcool isoamilico, respec-tivamente. 14 Entretanto, correlações são afetadas por fato-res ambientais como oxigênio, ácidos graxos insaturados, açúcares fermentáveis e nitrogênio. 15

Os dados da Tabela 1 evidenciam que as diferen-tes concentrações de levedura utilizadas neste estudo não afetaram signifi cativamente a produção de álcool durante a fermentação. A concentração fi nal de álcool para os três tratamentos fi cou em 3,94oGL, a qual é considerada ade-quada dentro dos padrões da legislação brasileira, em que o teor alcoólico varia de 3 a 8oGL e semelhante ao encontrado por Silva et. al. 18 No entanto, pode ter ocorrido pequenas alterações no teor alcoólico, a qual não foi sufi ciente para ser detectada pela metodologia utilizada neste estudo, que foi de destilação seguida de densitometria com auxílio do alcoômetro de Gay Lussac.5,11

O teor de ésteres apresentou um acréscimo signifi -cativo a partir das 15 horas de fermentação em todas as amostras. Estes resultados evidenciam que a maior con-centração de levedura infere no aumento da formação de ésteres, concordando com dados descritos por Reinold. 17 A maior concentração de ésteres para todos os tratamentos ocorreu durante o período de maturação das amostras, en-tre 64 e 424 horas. Os valores encontrados apresentam-se dentro da faixa de concentração de acetato de etila encon-trado em cervejas (10-70mg.L-1).10,21 Os ésteres constituem um grupo de compostos que tem uma grande importância no aroma e sabor de cerveja, conferindo um aroma e sabor frutado, além de contribuírem para o corpo do produto.4,10,16 Quantitativa e qualitativamente, os ésteres formados que desempenham maior importância na cerveja são o aceta-to de etila e o acetato de isoamila, por atribuírem maior

FIGURA 3 – Contagem de células viáveis durante a fermentação da cerveja.

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impacto no aroma e sabor da cerveja; portanto, uma con-centração muito elevada destes compostos no produto fi nal pode distorcer o seu aroma, conferindo um aroma forte de fruta ou uma característica forte de cerveja tipo “ale”. 4,10,15 Os ésteres são desejáveis no produto apenas em concentra-ções apropriadas (10-70mg.L-1); 10 assim, uma falha no pro-cesso de fermentação pode resultar em níveis inaceitáveis de ésteres no produto, os quais descaracterizam o aroma do produto, tornando-o desagradável.3,10,17

O valor de Graus Plato (ºP) decresceu para todos os tratamentos durante o período de fermentação. A amostra contendo 15mL de levedura por litro de mosto (T3), a maior concentração de levedura, após 39 horas de fermentação apresentou um decréscimo de Graus Plato (ºP) superior aos demais tratamentos em função de ter maior concentração de células viáveis.

O decréscimo do valor de acidez total na cerveja maturada e o aumento da concentração de ésteres eviden-ciam a reação dos ácidos orgânicos com álcoois superiores, originando ésteres como produto fi nal. 3,11,17

O aumento da concentração de levedura no mosto acelerou consideravelmente o tempo de fermentação, pois a amostra contendo 15mL de levedura por litro de mosto (T3), em menos de 64 horas já havia alcançado os Graus Plato (ºP) mínimos necessários para encerrar a fermentação sem comprometer o corpo e sabor da cerveja. O aumento da concentração de ésteres no produto fi nal apresentou-se como uma consequência deste processo.

CONCLUSÃO

O aumento na concentração de levedura de 10,0mL para 15,0mL de levedura por litro de mosto reduziu o tem-po de fermentação da cerveja quando comparado com o pe-ríodo de fermentação de 64 horas do tratamento padrão.

O aumento da concentração de levedura induziu a uma maior concentração de ésteres durante o período de maturação do chope. Pelo aumento da concentração da levedura ocorreu uma redução no tempo do processo sem

Tabela 1 – Análises físico-químicas realizadas durante o processo de fermentação e maturação da cerveja.

Determinações Tratamentos Tempo (horas)0* 15* 39* 64* 424**

Teor alcoólico oGL (20oC)

T1T1 0,00aA 0,97bA 1,94cA 2,94dA 3,94eAT2 0,00aA 0,97bA 1,94cA 2,94dA 3,94eAT3 0,00aA 0,97bA 1,94cA 2,94dA 3,94eA

Ésteres (mg.L-1 acetato de

etila)

T1 0,03aA 0,51bA 0,55bA 0,80cA 9,67dAT2 0,03aA 0,30bB 0,59cB 8,50dB 10,88eBT3 0,03aA 0,42bC 0,64cC 8,50dB 11,61eC

Teor de extrato (oP) a 20oC

T1 9,1aA 8,0bA 5,8cA 3,4dA 2,1eAT2 9,1aA 7,9bA 5,5cB 3,5 dA 1,9eAT3 9,1aA 8,0bA 5,5cB 2,6dB 1,8eB

Densidade(20oC)

T1 1,0359aA 1,0307bA 1,0186cA 1,0156dA 1,0089eAT2 1,0359aA 1,0305bA 1,0174cB 1,0171cB 1,0095dBT3 1,0359aA 1,0313bA 1,0241cC 1,0162dC 1,0124dC

Acidez Total % (v/v solução normal)

T1 1,500Aa 1,737bA 1,785cA 1,930dA 1,335eAT2 1,500Aa 1,689bB 1,737cB 1,979dB 1,830eBT3 1,500Aa 1,641bC 1,930cC 1,930cA 1,781eC

Acidez Fixa % (v/v solução normal)

T1 0,380Aa 1,448bA 1,528aA 1,544cA 1,280dAT2 0,380Aa 1,302bB 1,480aA 1,415bcB 1,4346dBT3 0,380 Aa 1,351AB 1,512aA 1,351bB 1,434eC

Açúcares redutores % (maltose p/v)

T1 0,38aA 0,26bA 0,22cA 0,12dA 0,08eAT2 0,38aA 0,25bA 0,21cA 0,11dA 0,08eAT3 0,38aA 0,29bB 022cA 0,13dA 0,07eA

Açúcares não redutores %

(dextrina, p/v)

T1 3,24aA 3,51bA 3,48bA 2,06cA 1,69dAT2 3,24aA 2,52bA 2,74cB 1,74dB 2,12eBT3 3,24aA 3,86bA 2,08cC 2,02dC 2,08eC

pHT1 5,53aA 4,63bA 4,34cA 4,38cA 4,32cAT2 5,56aA 4,72bB 4,46cB 4,44cB 4,34dAT3 5,56aA 4,65bA 4,38cA 4,37cA 4,28dA

Letras minúsculas na mesma linha evidenciam diferença em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey durante o período de fermentação e do chope maturado; letras maiúsculas na mesma coluna evidenciam diferença signifi cativa entre os trata-mentos; T1-10mL de levedura por litro de mosto; T2-12,5mL de levedura por litro de mosto; T3-15mL de levedura por litro de mosto; * tempo correspondente ao período de fermentação; **tempo correspondente ao chope com 15 dias de maturação.

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que tenha ocorrido alteração das características do produto quando comparado com o tratamento padrão.

AGRADECIMENTOS

À Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel da Uni-versidade Federal de Pelotas pela oportunidade de realizar o curso de Pós-graduação. À Movesa Indústria e Comér-cio de Bebidas Ltda pela concessão das matérias-prima e pela oportunidade de realizar parte do projeto em suas instalações.

CARVALHO, D. S.; ZAMBIAZI, R. C. Evaluation of the pilsen’s beer fermentative process by using different concentrations of Saccharomyces cerevisiae. Alim. Nutr., Araraquara, v. 22, n. 3, p. 351-357, jul./set. 2011.

ABSTRACT: The time reduction during the beer processing is an important aspect in the microbreweries. Different Saccharomyces cerevisiae yeast (S-189) concentration were tested with the objective of accelerating the fermentation process of the Pilsen’s beer. The wort was obtained in industrial scale and the fermentation and maturation processes were accomplished at the laboratorial level. The beer was elaborated starting from a standard formulation with concentration of yeast: wort of 10mL.L-1 (T1). It was also used formulations with 12.5mL.L-1 (T2) and 15mL.L-1 (T3) concentrations. The infusion method was used to obtain the wort, following by the yeast inoculation and fermentation at 12ºC±1ºC. The fermentation process followed until the sample reached 3.5°P (Plato degree), when the beer was bottled and left to maturate for 4 days at 5ºC, following by other 11days at 0ºC. The physical and chemical analyses of the maturated beer were done. The increase of the yeast concentration in the wort considerably reduced the fermentation time, and also it increased the ester concentration in the fi nal product.

KEYWORDS: Beer; maturation; fermentation; Saccharomyces.

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Recebido em: 20/08/2010

Aprovado em: 05/05/2011

avaliação de processos fermentativos cerveja pilsen

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