Fonte: http://cervejartesanal.com/
Cerveja é a bebida não destilada obtida de fermentação alcoólica de mosto de cereal maltado, geralmente malte de cevada. É arbitrária a adição de outra matéria-prima amilácea ou de lúpulo, em geral o teor alcoólico é baixo, de 3% a 8%. Podendo-se encontrar diversos tipos de cerveja, desde a fabricação caseira até o seu processamento industrial.
A cerveja pode ser dividida em dois grandes grupos: as tipo Ale, (Porter e Stout) e as tipo Lager, (Pilsen, Dortmunder, Viena, Munique e a Bock).
- Tipo Ale: fabricadas por meio de fermentação superficial ou “alta”. As mais comuns são claras, com sabor pronunciado de lúpulo, algumas vezes ligeiramente ácidas, com teor alcoólico de 4% a 8%. A fermentação se processa entre 20°C e 25°C, com duração de 2 a 5 dias e são armazenadas entre 4,5°C e 8°C.
- Tipo Lager (comum em todo o mundo): fabricadas por fermentação profunda ou “baixa”, através de processo lento. A cerveja é armazenada no mínimo por 1 a 2 meses, entre 0°C e 1°C, para adquirir o acabamento desejado.
No Brasil a cerveja de maior produção é a Pilsen (tipo Lager), de cor clara, leve, de baixo teor alcoólico, considerada adequada para nosso clima. A cerveja escura, tipo Ale, Malzbier ou Stout, vem sendo fabricada em escala bem menor para um pequeno número de apreciadores.
MATÉRIAS-PRIMAS
Os elementos essenciais para a fabricação da cerveja são: água, malte, complementos de malte, levedura e lúpulo.
Água
É um fator importante a ser considerado, e praticamente define o local de instalação da cervejaria. É indispensável que a água seja potável, sendo de grande importância a sua quantidade, pois a indústria cervejeira consome grandes volumes de água. Em geral, para cada 100 litros de cerveja há um consumo de 1000 litros de água (incluindo água de fabricação e industrial).
Outra condição a ser considerada é o pH. Se for alcalina, poderá dissolver grandes quantidades de matérias indesejáveis das cascas e do malte. A reação ácida é necessária para obter a máxima atividade de enzimas amilolíticas e proteolíticas.
De modo geral, pode-se caracterizar a água ideal para a fabricação de cerveja por: pH entre 6,5 e 7,0; menos de 100 mg/litro de carbonato de cálcio ou magnésio; traços de magnésio, de preferência na forma de sulfatos; de 250 a 500 mg/litro de sulfato de cálcio; de 200 a 300 mg/litro de cloreto de sódio; e menos de 1 mg/litro de ferro.
Malte
Matéria-prima resultante da germinação, sob condições controladas, de qualquer cereal. Quando não há indicação, subentende-se que é feito de cevada; em outros casos é acrescentado o nome do cereal (milho, trigo, centeio, aveia, arroz, sorgo, soja, mandioca e batata).
A maltagem envolve o controle do umedecimento com água e posterior germinação, para obter mudanças físicas e químicas desejadas, com uma perda mínima de energia pelo processo de respiração.
O cereal adequado para maltagem, do ponto de vista econômico, é aquele utilizado em alimentação animal.
Métodos de avaliação do potencial de maltagem:
• Poder germinativo: calculado pelo número de sementes que germinam, num total de 100, em condições favoráveis, em período de tempo determinado, em geral 5 a 10 dias. Sendo que não deve ser menor que 95%, pois não só dá origem a malte de baixa atividade enzimática como os grãos não germinados podem abrigar focos de infecção.
• Potencial de germinação: porcentagem de grãos que germinam em 72 horas. É diretamente proporcional à atividade enzimática do grão e deve ser da ordem de 65% a 85%.
Cevada
A cevada é uma gramínea pertencente ao gênero Hordeum, cujos grãos, na espiga, podem ser alinhados em duas ou seis fileiras. Existem diversas espécies de cevada, para cultivo de acordo com a finalidade. As espécies cervejeiras reúnem uma série de características que as tornam adequadas.
A grande maioria das variedades utilizadas em maltagem possui uma “casca” cimentada ao grão, que a protege de danos mecânicos durante o processo de maltagem e transporte. As cascas são também importantes como agentes filtrantes, além de incorporar cor, aroma e sabor ao mosto, constituindo uma vantagem na fabricação da cerveja.
Estrutura de grão de cevada
O grão é um fruto do tipo cariopse, envolto por diversas camadas celulósicas denominadas em conjunto glumas. A primeira capa celulósica envolve externamente (eliminada no beneficiamento), sendo denominada popularmente palha. A segunda e terceira camadas, constituídas da pálea e da lema, são aderentes ao grão (não eliminadas no beneficiamento), desempenhando papel importante na técnica da cervejaria. O conjunto das duas é denominado casca.
Composição do grão de cevada
Segundo Kent (1971) o grão da cevada é constituído por: 15% de umidade; 10% de proteína; 1,5% de matéria graxa; 66,4% de carboidratos; 4,5% de fibras; e 2,6% de cinzas.
Para que a cevada possa ser utilizada em cervejaria, é preferível que não seja de alto teor protéico, inadequada para preparo do malte por reduzir o rendimento deste e prejudicar sua qualidade. Sendo que, a cevada de maior teor protéico necessita de maior tempo de maltagem, o que significa maior gasto com o processo de respiração e metabolismo em geral.
Armazenamento do grão de cevada
Para que seja possível o armazenamento da cevada, após a colheita, o teor de umidade deve ser reduzido entre os limites de 10% a 14%, acelerando então a maturação, diminuindo a possibilidade de ataque de pragas e a ocorrência de doenças, além de diminuir a atividade respiratória.
O armazenamento mínimo dos grãos deve ser de três semanas para conseguir-se a quebra da dormência e, assim, a germinação.
Maltagem
A maltagem consiste em operações de maceração, germinação e secagem.
Maceração
A maceração tem por finalidade fornecer às sementes o grau de umidade necessário para a germinação.
O grão após “despertar” de sua dormência se embebe de água, esta vai penetrando para seu interior, ocorrendo assim à liberação de gás carbônico, devido ao aumento da respiração.
Os grãos de menor tamanho perdem cerca de 5% a 10% do peso total do amido, que é utilizado nos processos metabólicos. Os grânulos maiores são pouco danificados.
O teor de umidade do grão após 8 horas de maceração é de 31% a 35%. O tempo adicional de maceração proporciona a hidratação até o nível de 45% a 46%. Até o limite de 43%, o endosperma e a casca possuem, em proporção, um teor mais baixo de umidade, em termos de peso seco, do que o pequeno embrião, que apresenta nesta fase cerca de 3% do total da água absorvida pelo grão macerado.
Tanques de maceração
Em geral, os tanques, são cilíndricos, com fundo cônico, altura máxima de 2 metros, com diâmetro variável, construído de aço inoxidável ou madeira. São abertos na parte superior, possuindo ou não dispositivos para agitação ou aeração forçada, para escoamento de água e para remoção das impurezas da superfície.
O tempo de maceração varia de 3 a 5 dias em função da temperatura da água. Esta é renovada continuadamente ou a períodos, mantendo-se a temperatura escolhida durante todo o processo.
Sendo assim, o final da maceração pode ser reconhecido pelo teor de umidade, além do fato que a semente apresenta-se macia e com sinal da saída da radícula, na forma de intumescimento.
Procede-se a retirada da água e os grãos são lavados com água limpa e deixados a drenar por duas horas.
A água, por sua vez, carrega uma série de extratos do grão (açúcares, substâncias nitrogenadas e sais minerais), podendo ser utilizada em fermentações industriais, como na obtenção de antibióticos.
A exposição do cereal ao ar por 16 horas, após 8 horas de maceração, é suficiente para quebrar a dormência denominada sensibilidade à água e aumentar a percentagem de germinação. O uso de água aquecida na maceração apresenta melhores resultados quando utilizado juntamente com curtos períodos de maceração, seguidos por longos períodos de exposição ao ar. Chegando, o cereal, ao teor de umidade de 48%.
Germinação
Malte “verde” é a denominação para o grão do cereal germinado sob condições de maltagem. A duração do processo de germinação depende da velocidade com que as enzimas hidrolíticas alteram o endosperma. A temperatura da germinação varia de 5°C a 25°C, sendo ótimo a 15°C. O método de germinação é exotérmico, o qual consome energia obtida do amido do grão como parte do processo respiratório. Em razão do calor desprendido, na maltagem mecanizada ocorrem perdas de 2% a 5% de umidade, as quais são compensadas pela aspersão de água.
Maltagem tradicional em piso (processo mais antigo)
O cereal macerado é espalhado pelo piso, aspergido com água e revolvido para se obter melhor aeração, demorando neste processo cerca de 8 dias. Inicialmente as camadas variam de 30 a 40 cm de altura, sendo que no final apresentam-se com camadas de 8 a 10 cm.
Maltagem mecanizada
Esse processo aumenta a produção, diminui os custos e espaço necessário, porém não acelera os processos bioquímicos e fisiológicos que transformam o cereal em malte. Deste modo, é possível ter o controle da circulação de ar (seco ou úmido) assim como o revolvimento dos grãos para melhor homogeneização.
Secagem
A atividade biológica da germinação deve ser paralisada quando a produção de enzimas assim como as modificações do endosperma atingem o nível ótimo e o teor de umidade é reduzido a um nível ideal, no produto acabado para garantir o armazenamento.
A secagem se faz a temperaturas que variam de 20°C a 100°C, conforme o malte deva ser claro ou escuro.
Levedura
As leveduras mais empregadas na cervejaria são duas espécies do gênero Saccharomyces (S.cerevisiae e S. uvarum).
Já leveduras como as dos gêneros Schizosaccacharomyces, Hansenula, Pichia, Torulopsis, Candida, Brettanomyces, assim como algumas outras espécies de Saccharomyces estão relacionadas com a deterioração da cerveja e são normalmente denominadas leveduras “selvagens”, no sentido de ser diferentes das cultivadas. As quais proporcionam sabor e aroma anormais, sendo então, consideradas como infecções perigosas e representam sério risco à qualidade da cerveja. Exames microbianos de rotina devem ser feitos para esses contaminantes, assim como para bactérias, a fim de que seja mantida a qualidade da cultura do fermento utilizado.
O início das fermentações são feitas com cepas de leveduras puras mantidas em meio de cultura sólido ou células liofilizadas. Normalmente, originam-se de cepas submetidas à seleção genética, tendo sempre em vista a obtenção de melhores respostas às condições de fabricação, adequação às matérias-primas utilizadas, às técnicas de mosturação e fermentação, e às preferências do consumidor quanto ao sabor e ao aroma.
A “lag fase” (fase de crescimento), fase que ocorre a adaptação do fermento, pode ser encurtada consideravelmente pela obtenção das leveduras de um mosto durante a fermentação mais ativa, conhecida como fase principal. Apesar das leveduras se desenvolverem melhor em fermentações profundas (baixas) ou superficiais (altas), deve-se levar em conta outras características, como sua habilidade em produzir álcool e produtos secundários responsáveis pelo aroma e sabor agradáveis na cerveja.
A levedura de cervejaria de boa qualidade deve permanecer em suspensão durante a fase ativa da fermentação e então flocular e sedimentar, permitindo sem dificuldade a separação rápida da cerveja clarificada do sedimento. Havendo floculação, a levedura formará agrupamentos que irão ao fundo da dorna dando origem a fermentações baixas, e não havendo, a levedura poderá subir à superfície dando origem a fermentações altas. Existindo a floculação, haverá uma diminuição da superfície ativa das células e as fermentações serão mais lentas.
Geralmente, iniciam-se as fermentações com culturas puras de leveduras, sendo renovadas após certo número de fermentações (4 a 6), entre as quais são lavadas com água acidulada (pH 2,5), com ácido fosfórico, tartárico ou persulfato de amônia, para eliminar os contaminantes. Quando o fermento começa a apresentar sinais de declínio, é descartado e preparado um novo inóculo.
Os métodos utilizados para multiplicação do fermento são em geral variantes do processo de “cortes”, no qual o mosto em fermentação é diluído com mosto estéril toda vez que a fermentação se mostra vigorosa. No final, o fermento deve fornecer ao mosto células de leveduras em número de 106 e 108 células/ml. Algumas das variações na técnica utilizada levam a adaptações graduais para o teor de açúcares no mosto ou para abaixamento gradual da temperatura, ou para ambos os fatores.
O processo tradicional de multiplicação do fermento consta de repicagens sucessivas em mosto estéril não-lupulado em várias porções de 100ml. As fermentações mais vigorosas são selecionadas para inocular volumes de 1000ml de mosto estéril que, uma vez fermentado, alimentará aparelhos de cultura pura, onde é possível esterilizar o meio e manter condições assépticas. Nestes, o volume vai aumentando na relação de 1:10, mantendo-se a temperatura de 25°C. Quando o volume alcança 4.000 litros utiliza-se mosto não-estéril e lupulado, e o fermento alimenta o primeiro pré-fermentador. Em geral, o número de células viáveis de leveduras antes de cada corte deve estar ao redor de 6 . 106 células/ml.
Processos mais modernos utilizam temperaturas mais elevadas, oxigenação, agitação ou aeração intensa para evitar que se processe fermentação, reduzindo o tempo necessário para o preparo do fermento para 36 horas, que nos processos clássicos é de uma semana. Neste caso, as diluições do mosto passam a ser da ordem 1:1000 ou ainda mais elevada.
A planta do lúpulo, Humulus lupulus, é dióica (flores masculinas e femininas em plantas diferentes). As flores femininas são agrupadas em cachos e contêm material resinoso denominado lupulina. Esses cachos são usados em cervejaria e as flores não devem ser fertilizadas para conservar o máximo de seu poder aromático (propagada por estacas).
PROCESSAMENTO DA CERVEJA
O processo de fabricação de cerveja pode ser dividido em quatro etapas: mosturação, fervura, fermentação e maturação.
Processo clássico de fabricação
A moagem do malte constitui um preparo para a mosturação.
Moagem
A moagem do malte quando é a seco, consiste no esmagamento entre rolos (2,4 ou 6), mas quando o malte é umedecido antes da moagem (condicionamento), podem-se utilizar moinhos de dois rolos cônicos com ranhuras (refilos). Porém, a moagem não deve ser muito fina a ponto de tornar lenta a filtragem do mosto ou, ao contrário, muito grossa, o que dificultaria a hidrólise do amido.
Mosturação
A mosturação compreende a mistura do malte moído com a água, e a adição de seu complemento, caso necessário, e do caramelo, se a cerveja a ser processada for escura. O intuito é promover a gomificação e posterior hidrólise do amido a açúcares. O pH e a temperatura interagem para controlar a degradação do amido e das proteínas.
Por este processo de mosturação, é obtido a extração de 65% dos sólidos totais do malte, que em dissolução ou suspensão em água constituirão o mosto para a fermentação da cerveja.
A mosturação pode ser levada a efeito pelo processo de infusão “brassagem” ou por decocção.
Infusão
É o método tradicional e também o mais simples. Em um tanque são misturados malte moído e água aquecida de 38°C a 50°, de modo a formar uma pasta homogênea; a temperatura é elevada gradualmente, cerca de 1°C/min, mas mantida abaixo da ebulição (de 65°C a 70°C).
Decocção
É o processo mais utilizado para a fermentação profunda (baixa) de mosto que não deve sofrer alterações muito drásticas ou de teor elevado de proteína. Por este método, a mistura é realizada a baixa temperatura, cerca de 40°C, como para o processo de infusão e, em seguida, o mosto é aquecido por etapas até que alcance a temperatura final ao redor de 75°C.
Aproximadamente um terço do mosto inicial é separado, aquecido à ebulição por breve período de tempo e, então, retorna ao restante. Após ser mantido por um breve período de tempo nesta temperatura, nova porção de um terço é separada do total, aquecida à ebulição e retorna ao restante do mosto. O processo é denominado de uma, duas ou três fervuras, dependendo do número de separações e retornos.
Filtragem
O liquido, na primeira parte da filtragem, passa através da camada de cascas do malte depositadas no fundo do recipiente de mosturação tun, constituindo o mosto primário. Após isso, a camada de cascas é, por diversas vezes, aspergida com água a 75°C, de modo que, quando o resíduo se apresenta com menos de 1% de extratos solúveis, é considerado como totalmente esgotado. Sendo que este pode ser utilizado para a fabricação de ração animal.
Fervura
A fervura do mosto a 100°C com o lúpulo estabiliza sua composição, inativando as amilases e proteases, por causar coagulação das proteínas, que se precipitam em flocos denominados trub. O processo leva em torno de 2 horas. Outros efeitos da fervura no mosto são a aromatização, a concentração e a esterilização, além da caramelização de alguns açúcares.
O lúpulo pode ser acrescentado quando a fervura vai ao meio ou mesmo no final, ou pode ser adicionado parceladamente durante o processamento. A quantidade de lúpulo utilizada varia em torno de 1 a 3g/litro.
Resfriamento
O resfriamento é feito em trocadores de calor. A temperatura geralmente decresce de 80°C para 8°C a 10°C. Nesta fase, precipitam-se complexos de proteínas com resinas e taninos, reação esta conhecida como cold break, que se inicia a 65°C. Esta fase é um dos pontos em que é possível o estabelecimento de infecções por bactérias e penetração de leveduras selvagens.
Fermentação
Uma vez resfriado o mosto, introduz-se o fermento de modo a obter contagens de células viáveis entre 106 e 108 células/ml, o que corresponde à adição de aproximadamente 77g de levedura (em matéria seca) por 100 litros de mosto ou 200 a 387g de levedura prensada (40% de umidade) por 100 litros de mosto.
As dornas são fechadas para evitar a perda de CO2 e há perfeito controle da temperatura através de serpentinas ou camisas de refrigeração, pois são utilizadas temperaturas muito baixas, o que faz com que a fermentação seja prolongada, permitindo a formação dos compostos responsáveis pelo sabor e pelo aroma, assim como a estabilização da cerveja. Para as cervejas tipo Ale, são mais adequadas as dornas abertas, que tornam possível a retirada da espuma (krausen).
O fermento preparado é adicionado ao mosto e a mistura enviada para dornas onde permanecem por 10 a 12 horas a 18°C. É feita a transferência para as dornas de fermentação complementar onde os açúcares são quase totalmente metabolizados em álcool e gás carbônico. Quando as dornas são fechadas, há possibilidade de captar o gás carbônico formado, que é lavado, armazenado e retorna à cerveja na fase de acabamento.
Maturação
A cerveja “verde”, após o fim da fermentação, deve maturar em temperatura de zero grau Celsius ou de, no máximo, 0,5°C a 3°C, por períodos variáveis. Durante este período, que pode durar meses, uma lenta fermentação complementar ocorre na cerveja “verde”, ocasionando modificações de aroma e sabor, além de alterações em seu sistema coloidal, proporcionando a clarificação por precipitação de leveduras e proteínas, assim como sólidos solúveis. Ao iniciar-se a maturação, a maior parte dos açúcares foi metabolizado a álcool etílico, gás carbônico, glicerol, ácido acético e alcoóis superiores.
Durante o período de armazenamento são formados ésteres, dando origem ao aroma e sabor que caracterizam a cerveja “madura”
Os tanques de maturação são denominados outdoor e têm na parte inferior os registros de controle, sendo a temperatura mantida pela circulação de amônia líquida entre as partes duplas do tanque.
Acabamento
A fase de acabamento da cerveja inclui a clarificação e a carbonatação. Embora a cerveja seja clarificada por uso de vários filtros, grande parte do processo é realizada por via biológica. O armazenamento a zero grau Celsius durante semanas permite que proteínas instáveis, leveduras e resinas precipitem.
A cerveja após a clarificação é carbonatada sob pressão, usando-se gás carbônico de no mínimo 99,5% de pureza até que se obtenha de 0,45% a 0,52%. O gás é absorvido pela cerveja substituindo em parte o oxigenio. Quanto menor o volume de oxigênio residual melhor a estabilidade da cerveja durante o armazenamento.
Embalagem
A cerveja acondicionada em latas e garrafas é esterilizada por pasteurização ou ultra-filtragem. A cerveja em barriletes (chope) não é pasteurizada e por isso deve ser armazenada a baixa temperatura, em recipiente de aço inoxidável, alumínio ou madeira, de volume variável e ainda assim tem conservação limitada em cerca de um mês.
Processo contínuo de fabricação
A fermentação da cerveja pode ser dividida em duas etapas:
Fase aeróbica: ocorre a multiplicação das células da levedura;
Fase anaeróbica: ocorre a fermentação alcoólica do mosto.
Pode-se recuperar parte da levedura na fase anaeróbica e fazer sua reciclagem para o mosto a ser fermentado em métodos contínuos de fabricação.
A fermentação se mantém em um estado de regime que proporciona alta concentração de leveduras de modo que a velocidade da fermentação é de três a quatro vezes maior que no processo intermitente. A fermentação pode ser ainda maior quando se utiliza temperatura acima de 20°C. A fermentação intermitente, quanto à temperatura elevada, pode dar origem a sabores adstringentes na cerveja, porém, se a fermentação transcorrer em velocidade muito superior à do processo tradicional (até vinte vezes maior), esses riscos diminuirão por haver menor tempo de contato entre os componentes do mosto responsáveis pelo sabor originários principalmente do lúpulo.
Referências: AQUARONE, Eugênio; LIMA, Urgel de Almeida; BORZANI, Walter. Biotecnologia – Alimentos e Bebidas Produzidos Por Fermentação. São Paulo: Edgard Blücher, 1983.
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