Nível: Graduação

Professora Grace Ferreira Ghesti

FUNDAMENTOS DE PRODUÇÃO DE

CERVEJA

MALTEAÇÃO – PARTE 3

UnB - Universidade de BrasíliaInstituto de Química - Laboratório de CatáliseU n i v e r s i d a d e d e B r a s í l i a - I n s t i t u t o d e Q u í m i c a

UnB - Universidade de BrasíliaInstituto de Química - Laboratório de Catálise

Malteação

Aproveitamento de processos naturais de desenvolvimento de grãos de

cereais para atender as necessidades das cervejarias, sendo que a:

- germinação natural - tem como objetivo a formação de uma nova

planta

- germinação artificial – tem como objetivo:

- ativação e formação de enzimas necessárias para a elaboração de

cerveja

- ação controlada das enzimas obtidas sobre as substâncias de

reserva (modificação/transformação do corpo farinhoso)

- obtenção da melhor qualidade de malte ao menor custo de

industrialização

A malteação é um processo de germinação de cereais, o qual

é executado num curto período de tempo, realizado em

instalações apropriadas e cujo processo é conduzido pelo

homem, através da variação dos seguintes parâmetros:

- Umidade

- Temperatura

- Relação O2/CO2

- Tempo

- Substâncias ativadoras e retardadoras

Processo é dividido nas seguintes etapas:

- Maceração

- Germinação

- Secagem

Maceração

Aspectos Gerais

Objetivo da maceração/molhamento (hidratação do grão):

- fornecimento de água para o embrião para que ele inicie a

germinação ocorre mais rápido e uniforme com uma umidade de

38 a 40%

- lavagem (limpeza úmida) da cevada e retirada da cevada flutuante -

- lixiviação de substâncias indesejáveis localizados nas cascas

taninos, substâncias amargas, inibidores de germinação

- retirada de microorganismos

Consiste em imergir em água cevada limpa e classificada

aumento do teor de umidade entre 35 a 45% para iniciar o

desenvolvimento embrionário.

No processo de maceração ocorre:

- Absorção de água no grão

- Necessidade do abastecimento de oxigênio pelo embrião

Tempo/Tecido Cascas Embrião Endospe

rma

Umidade Média

[%]

cevada seca horas maceração

9,0 12,0 12,0 12,0

1 49,0 41,0 18,0 25,0

16 51,0 65,0 35,0 41,0

24 51,0 66,0 39,0 43,0

ABSORÇÃO DE ÁGUA

- A água ingressa na base e na ponta do grão, se espalha abaixo da

casca, passa pelo pericarpo e testa para chegar no interior do grão

- A água se distribui inicialmente de forma heterogênea, conforme o

quadro abaixo:

Distribuição da umidade [%] na cevada seca, em maceração e macerada

Temperatura [oC] Tempo [h]

5 100

10 75

15 50

Temperatura X Tempo

Velocidade de Absorção da Água

- É influenciada pelos seguintes fatores:

- Temperatura da água – quanto mais alta, maior. Para alcançar um

teor de umidade de 42% é necessário o seguinte tempo:

- Temperaturas mais altas melhoram o efeito da limpeza da

cevada

- Temperatura da água de maceração:

• Europa – 10 a 12oC (normalmente água de poço)

• Brasil – 8 a 25oC (água de rio)

- Temperatura do ar – quanto mais alta, maior a velocidade de

absorção da água

- Tamanho do grão – grãos menores absorvem água mais

rapidamente que grãos maiores.

- Tempo de maceração – o incremento de umidade no grão é muito

mais rápido nas primeiras horas de maceração e diminui

gradativamente com o grau de saturação de umidade

- Tipo de processo de maceração – mantendo a cevada embaixo de

água durante todo o período, ocorre uma menor absorção de água,

comparado com o processo no qual é realizada a alternância de

períodos úmidos e secos

- Ano e local de cultivo (procedência) – absorção mais lenta quando o

enchimento do grão não for completo (menor farinhosidade)

- Cultivar – específico para cada variedade, face às diferenças na

estrutura do corpo farinhoso dos grãos

- Maturidade de malteio – cevada com dormência apresenta

absorção de água mais lenta

ABASTECIMENTO DE OXIGÊNIO

Condição primordial para que ocorra um rápido e vigoroso início de

germinação

- Com o incremento da umidade há uma maior demanda de oxigênio por

parte do embrião maior taxa de respiração maior liberação de CO2

e calor maior risco da perda de vitalidade do embrião

- Na ausência de oxigênio ocorre a respiração anaeróbica produtos

metabólicos prejudicam e até podem matar o embrião

- Oxigênio presente na água é rapidamente consumido pelos grãos e

fungos

LAVAGEM DA CEVADA

- Sujidades e microorganismos aderidos à superfície dos grãos são desprendidos

pela água e retirados por transbordo

- íons presentes na água se combinam com substâncias do envoltório e

promovem a lixiviação destas (proteínas, substâncias fenólicas e amargas,

ácidos graxos prejudicial ao paladar da cerveja, responsável pela turbidez)

Aditivos Alcalinos

- Adição dos aditivos alcalinos deverá ser realizada no início da primeira

maceração úmida, para permitir a completa remoção destes aditivos utilizados:

- 1,3 kg CaO/m3 água

- 0,35 kg NaOH (soda cáustica)/m3

- 0,9 kg Na2CO3 (soda barrilha)/m3

Aditivos desinfetantes

- caso a massa de grãos apresenta elevada carga fúngica, podem ser utilizados

os seguintes desinfetantes:

- 1 a 1,5 kg formol/t cevada

- 3 litros H2O2/m3 água

- 0,1 litro hipoclorito de sódio/m3 água

Operação DescriçãoTempo

[h]G.M.[%]

Temp.[oC]

maceraçãoúmida

aeração (injeção ar comprimido)após 2 a 3 h de processo 4 a 6 32 12

maceração seca

aspiração de CO2 após 2, 4, 5, 6, 7h de processo e depois aspiração

contínua até o final do período14 a 20 34 17

maceração úmida aeração após 1 a 3 h de processo 2 a 4 38 12

maceração seca

aspiração de CO2 após 1 a 2 h deprocesso e depois aspiração

contínua até o final do período14 a 24 40 21

maceração úmida aeração após 1 h de processo 2 43 15

Exemplo de Maceração: Método Imersão Múltipla

obs.: após a ultima maceração úmida a cevada macerada é transferida para o germinador

CONTROLE DO PROCESSO DE MACERAÇÃO

Os seguintes itens deverão controlados:

- Peso cevada classificada

- Eficiência da retirada cevada flutuante

- Grau de maceração

- Tempo de maceração

- Temperatura da água de processo, ar ambiente e extração de CO2

- Nível de água no macerador, caso exista dispositivo de ajuste de altura do transbordo

- Tempo de aeração

Grau de Maceração

Definição: teor de umidade da massa de grãos durante ou após o processo de maceração

(grau de maceração intermediário e final)

- Determinado através do aumento da massa da amostra

- Importante é a determinação do grau de maceração intermediário no qual ocorre a quebra

da sensibilidade à água (30-32%)

- Valores indicativos para condições europeias: maltes claros 42-44% e maltes escuros 44-

47%

- Avaliação da uniformidade da cevada ponteada na germinação

GERMINAÇÃO

Definição: processo de transformação da semente numa plântula (planta

pequena)

- A germinação começa com a atividade da semente sob o solo e termina quando

aparece a primeira folha da plântula. Após o período de dormência, tem início a

germinação, desde que a semente tenha oxigênio, água, calor em quantidade

suficiente

- No primeiro estágio de desenvolvimento da semente, quando a planta ainda

não possui clorofila, o embrião supre a sua necessidade energética através do

desdobramento enzimático das substâncias de reserva localizadas no corpo

farinhoso (amido e substâncias graxas). Com o surgimento da primeira folha

verde, a demanda energética do grão em germinação (respiração e formação de

novos tecidos), a partir das moléculas simples é fornecido pela luz solar, com

auxílio da clorofila fotossíntese

- germinação natural são formadas novas plantas

- germinação artificial processo é conduzido visando o enriquecimento

enzimático e transformações das substâncias de reserva, com o mínimo de

perdas destas substâncias

TEORIA DA GERMINAÇÃO

Germinação é conduzida mediante os seguintes parâmetros:

- Umidade

- Temperatura

- Relação O2/CO2

- Tempo

- Ativadores/inibidores de germinação

-A intensidade do uso dos parâmetros de germinação permite influenciar

o potencial enzimático e o grau de modificação do malte seco

- Processo de germinação é interrompido quando o potencial enzimático

e o grau de modificação desejado for alcançado

Decurso da Germinação

- Processo de germinação, isto é, a elaboração do malte verde é caracterizado pelas

seguintes fases:

- Desenvolvimento embrionário (crescimento do folículo e radícula)

- Formação e ativação enzimática

- Transformações das substâncias de reserva

-Após consumo das pequenas quantidades de açúcares localizadas no embrião, deverá

ocorrer o suprimento de mais açúcares mediante desdobramento de substâncias de

reserva necessidade de enzimas

- Com a absorção de água pelo embrião, este sintetiza ácido giberélico e outras giberelinas

(hormônios vegetais ou fitormônios – substâncias de crescimento), as quais são difundidas

até a camada de aleurona, onde são liberados aminoácidos que serão utilizados para a

formação de diversas enzimas

- Algumas enzimas já existem no grão de cevada e podem estar livres ou ligadas ao

protoplasma

Ação das Giberelinas

- São necessárias durante todo o processo de germinação para manter a síntese

de enzimas

- Nas primeiras 24 h após a maceração o nível das giberelinas alcança o valor

máximo, para decrescer após 48 a 72 h.

- Adição exógena de ácido giberélico na maceração ou germinação, na dosagem

de 0,01 a 0,25 mg/kg de cevada, aumenta a capacidade enzimática do malte e

acelera a modificação do corpo farinhoso

Ação Enzimática

- As enzimas promovem a degradação das substâncias de reserva de alto peso

molecular (insolúveis em água) localizadas no endosperma, em compostos

solúveis os quais são conduzidos até o embrião onde são utilizados para a

produção energética ou síntese de novos tecidos

- Proteases dissolvem a membrana de proteína que envolve as células de amido

e enzimas citolíticas promovem o desdobramento da parede de hemicelulose

os grânulos de amido inseridos na matriz protéica se tornam acessíveis às

amilases

Figura : Seção do grão de cevada durante o processo de germinação

DESDOBRAMENTO DO AMIDO

Realizado pelas enzimas amilolíticas açucaração

- Durante a germinação o desdobramento do amido e consumo das substâncias

de decomposição deverá ser o mínimo possível redução perdas de processo

- Amido é armazenado nas células do endosperma sob a forma de grânulos

grandes e pequenos os quais estão inseridos numa matriz protéica

- As células de amido estão envoltas pela membrana de hemicelulose, a qual

está unida por proteína citólise e proteólise (desdobramento da hemicelulose

e proteínas) deverá ocorrer antes, para possibilitar a degradação do amido

- Amilose e amilopectina (diferentes estruturas do amido) são decompostas pela

- e -amilase

- Glicose pode ser formada através da ação conjunta da - e -amilase, quebra

de uma cadeia com número ímpar de unidades de glicose ou do desdobramento

da sacarose produto de decomposição com várias unidades de glicose

maltotriose até dextrinas de alto peso molecular

-Amilase

- encontrada na cevada na forma:

- latente: ligada a proteína insolúvel – é ativada através da ação de

enzimas proteolíticas

- ativa: quantidade depende do teor protéico, cultivar, procedência e

ano de cultivo quanto maior o teor protéico maior a quantidade

ativa da enzima

- promove o desdobramento da amilose e amilopectina a partir das

extremidades da cadeia de glicose

- amilose – é desdobrada completamente

- amilopectina – metade é desdobrado para maltose e -dextrina limite

-Amilase

- A cevada não apresenta esta enzima

- Promove o desdobramento da amilose e amilopectina na parte interna

da cadeia de glicose

-Amilose – é desdobrada para dextrinas com 6 a 7 unidades de

glicoseam-ilopectina – é desdobrada para dextrinas que contêm as

ramificações (dextrina limite)

- A formação desta enzima está associada a vitalidade do embrião. No

embrião morto não há formação de -amilase

DESDOBRAMENTO DAS PAREDES CELULARES

Citólise = desdobramento das paredes das células de amido parede

celular são dissolvidas, perfuradas endosperma se torna friável,

dilacerável

- Hemiceluloses de alto peso molecular são desdobradas em

substâncias gomosas de médio peso molecular

- Citólise é incrementada com a condução da germinação a

temperaturas elevadas

- Enzimas que promovem o decomposição das -glucanas:

- -glucanasolubiase

- endo- -glucanase

- exo- -glucanase

DESDOBRAMENTO DAS PROTEÍNAS

Substâncias protéicas estão depositadas no corpo farinhoso principalmente sob a forma

de complexos de alto peso molecular, sendo sua localização na:

- Camada de aleurona – praticamente não é consumido (síntese de enzimas)

- Abaixo da camada de aleurona (proteínas de reserva) – sofre a maior

decomposição durante a malteação

- Corpo farinhoso (proteína histológica) na matriz protéica e, principalmente, nas

paredes das células de amido – necessita ser degradada parcialmente

- Uma parte das proteínas são desdobradas durante a malteação pelas enzimas

proteolíticas. Os produtos de baixo peso molecular solúveis em água, são

difundidos até o embrião e utilizados para a síntese de novos tecidos

- Enzimas que promovem o desdobramento protéico:

- endopeptidase

- exopetidase

- carboxipeptidase

- aminopeptidase

- dipeptidase

FORMAÇÃO DE DMS

- DMS (CH3 SCH3) dimetilsulfeto ou sulfeto de dimetila é um óleo vegetal, que pode

transferir à cerveja um gosto de “vegetais cozidos”

- o mais importante precursor do DMS no malte é SMM (S-metilmetionina) ou DMSP é

formado com a degradação das proteínas quanto maior a modificação do corpo farinhoso

maior formação de DMSP.

-Fatores que diminuem a formação de DMS

- Baixo teor protéico na cevada

- Baixo grau de modificação do endosperma durante a germinação

- Alta vazão de ar durante a secagem do malte verde