Fermentação

GENERALIDADES
SOBRE AGUARDENTE
Aguardente é a bebida obtida através do mosto fermentado e destilado da cana‐de‐
açúcar.
Características
• Aguardente Branca
9Teor alcoólico de 38 a 54% (v/v) a 20°C;
9Adição açúcar de no máximo 6g/L
• Aguardente Envelhecida
9Mínimo 50% de aguardente de cana
envelhecida, por um período não inferior a um
ano, podendo ter adição de caramelo para
correção da cor;
9Adição de açúcar do máximo de 6g/L;
9Se a adição for inferior a 30 g/l deve conter no
rótulo o termo adoçada;
ÁGUA
• Ingredientes Básicos
Um dos ingredientes básicos de mais importância é a água empregada no processo, esta deve ter as seguintes características:
Elemento
Quantidade (mg/L)
Teor máximo de ferro
0,3
Teor máximo de manganês
0,1
Dureza Total
100
Oxigênio 2
AÇÚCARES
• Ingredientes opcionais
O mais importante nesse quesito é o açúcar, que pode ser substituído total ou parcialmente por açúcar invertido na quantidade de no máximo (6g/L);
Fluxograma
Cana‐de‐açúcar
Moagem
Preparo do Mosto
Fermentação
Destilação
Rotulagem
Envase
Envelhecimento
Moagem
• Objetivo de extrair o caldo e recuperar o açúcar que está dissolvido nos tecidos de reserva ou células parenquimatosas dos colmos de cana de açúcar;
• A extração é feita através de moendas;
Moagem
• Importante a utilização dispositivo para controlar a pressão;
• Para que o processo de extração tenha a sua maior eficiência é necessário que se tenha um preparo da cana, uma embebição e um coamento e decantação do caldo.
Moagem
• Preparação da cana: Consiste na ruptura dos colmos,objetivando romper o maior número de feixes fibrovasculares, onde estão as células de armazenamento
Moagem
• Embebição: é etapa de lavagem feita com a cana que já passou várias vezes pela moenda, tendo como objetivo uma maior quantidade de caldo;
• Pode ser dupla ou tripla, etc.. Conforme o número de vezes da lavagem;
• Pode ser composta quando o líquido da lavagem é uma mistura(água+caldo) ou simples quando só a água é utilizada;
Moagem
• Coamento e decantação do caldo: etapa responsável pela retirada das impurezas;
• A separação pode ser realizada através de peneiras fixas, rotativas ou vibratórias. Em alguns estabelecimentos há também a utilização de coadores fixos, normalmente de náilon.
• Após a passagem do caldo pelas peneiras, o mesmo vai para um decantador
Preparo do Mosto
• A extração é feita por moendas de ternos múltiplos com embebição do bagaço para maior extração do açúcar que chega a 96% ou mais. • Nas unidades pequenas, onde a extração é
feita em apenas um único terno, um bom rendimento está em torno de 75%. Preparo do Mosto
• Mosto: é o caldo açucarado diluído que está
apto a sofrer fermentação. • mostos muito diluídos X mostos concentrados
• Concetração Ideal= Diagrama de Cobenze
Preparo do Mosto
• Mosto é todo líquido açucarado apto a fermentar. No seu preparo, a
correção
compreende todas as operações tecnológicas que visam transformar e corrigir a matéria‐prima em um líquido açucarado de fácil fermentação. • Um mosto ideal deve ter as seguintes características:
• ‐ concentração de açúcares: a quantidade de açúcar no mosto é calculada
• para se conseguir vinho com 7 a 8 0GL o que corresponde a 14 a 16% de de açucares fermentecíveis.Na prática industrial usa‐se o grau Brix.
Preparo do Mosto
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Diagrama de Cobenze
densidade do caldo=1,468 kg/L
a = Brix do caldo (ex. 88° Brix) b = Brix da água (ex. 0)
M = Brix do mosto (Ex. 16° Brix)
A= massa de caldo
B=massa de água
Preparo do Mosto
• acidez: Os valores de acidez devem estar entre 2,5 a 3,0g/l. Uma
outra medida importante é o pH pois a levedura tem atividade ótima em pH 4,0 a 4,5.
• ‐ sais minerais: usa‐se enriquecer o mosto de fermentação com 0,2g/l de diamino fosfato (DAP) que fornece o nitrogênio e fosfato, indispensável ao processo
• fermentativo.
• ‐ vitaminas: a levedura alcoólica tem a capacidade de sintetizar todas as vitaminas que necessita. Pode‐se adicionar vitaminas do complexo B para estimular o processo, através da adição de farelo de arroz na proporção de 1g por litro de mosto. Preparo do Mosto Influência no rendimento e qualidade
• pH, nutrientes e temperatura
• pH 5 – 6 favorecida a respiração celular e pH muito baixos podem destruir leveduras
• Ótimo = 4‐5 ( adição de ácido sulfúrico 10%)
O que é pé‐de‐cuba?
• Pé‐de‐cuba ou levedo alcoólico, o fermento é
a suspensão de células de leveduras, suficientemente concentradas para incicio do processo de fermentação com uma concetração mínima de 106cel/mL, de modo a garantir a fermentação de um volume de mosto economicamente rentável;
• Cada transferência do pé de cuba, deve ter no mínimo 10% e no máximo 30% do volume a ser fermentado na etapa seguinte.
UM EXEMPLO PARA PREPARAÇÃO DO PÉ‐DE‐CUBA
Fermentações
BIOTECNOLOGIA
Tubo de
cultura
100ml mosto 5 B
+ sais
500ml mosto 7 B
+ sais
Vaso A
2,5l mosto 9 B + sais
12,5l mosto 11 B
+ sais
Planta industrial
200 l
Vaso B
1.000 l
Ar
Pré-fermentador
Vapor
Dornas
5702.000 l
UM EXEMPLO PARA PREPARAÇÃO DO PÉ‐DE‐CUBA
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Cultura em tubo de cultura, reativada a partir da cultura liofilizada adquirida de laboratório especializado;
Inocula‐se a massa de células de um tubo de cultura em frasco cônico de 500mL, contendo 100 mL do mosto a 5 0Brix, enriquecido com minerais e esterilizado em autoclave a 121 0C durante 20 minutos. Incuba‐se o frasco a 28‐30 0C por cerca de 24 horas, sob agitação;
Na etapa seguinte, o conteúdo do frasco é transferido para frasco maior de 2L, contendo 500 mL do mosto a 7 0Brix, enriquecido e esterilizado. A incubação é por 24 horas a 28‐30 0C;
Na nova transferência usa‐se um balão de 6l contendo 2,5 L do mosto com 9 0Brix enriquecido e esterilizado. Incubação a 28‐30 0C por 24 horas com agitação periódica para evitar a deposição das células;
A última transferência de laboratório é feita para uma bombona de 20 a 30L contendo 12,5L de mosto a 11 0Brix enriquecido. A esterilização é
feita em autoclave grande. A incubação é feita a 28‐30 0C por 24 a 48 horas;
UM EXEMPLO PARA PREPARAÇÃO DO PÉ‐DE‐CUBA
Admite‐se o mosto no vaso A até atingir cerca de metade de seu volume e adiciona‐se os minerais. A esterilização é feita por injeção direta de vapor sob pressão de 1g/cm por 30 minutos. O resfriamento é feito por circulação de água externa até atingir 30 0C. Inocula‐se assepticamente com o fermento proveniente do laboratório. A incubação é feita por 24 horas, arejando‐se continuamente com ar esterilizado. A temperatura é
mantida a 28‐30 0C
através da circulação de água. Quando a concentração dos açúcares se reduzir a metade da inicial, transfere‐se todo o conteúdo para o vaso B;
• O vaso B é prepara da mesma forma que o vaso. A esterilização é feita por injeção de vapor fluente e não sob pressão por 1 hora. A transferência de fermento do vaso A para o vaso B é feita por meio de pressão de ar exercida naquele vaso. A fermentação é conduzida sob aeração e resfriamento; Terminada a fermentação o conteúdo pode ser transferido para fermentador industrial ou para um pré‐ fermentador se necessitar mais uma etapa de multiplicação. •
Fermentos
• Alta velocidade de fermentação,
• Tolerância ao álcool produzido,
• Resistência a acidez e temperatura elevada.
Fermentos
naturais, prensados, mistos e secos
• Naturais
– Leveduras que se encontram tanto nos colmos como no mosto.
• Mistos
– 10‐20g de prensados para cada litro de mosto de fermento natural.
• Secos
– Dispensam refrigeração a sua concentração é 3 vezes maior que o fermento prensado.
Fermentos
naturais, prensados, mistos e secos
• Prensados
– Saccharomyces cerevisiae
geladeira por até 1 semana. conservado em • Deixar fermentar normalmente até que o Brix
seja igual a zero e assim o mosto estará
pronto para ser destilado. Fermentos
tratamento
• Lavagem do fermento com água potável (sem cloro) , ácido e ar, visa a desintoxicação do etanol, ácidos entre outros compostos formados.
• Avalia‐se há 90% de células vivas no mosto pra inicial novo ciclo.
Fermentação
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A fermentação alcóolica é um processo que resulta na transformação de açúcares solúveis em etanol e gás carbônico, realizado, principalmente, pelas leveduras e é descrita de modo geral pela equação:
C6H12O6+ 2 ADP
2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + Energia (54,05 Kcal/Kg
Substrato);
A equação mostra que 1 mol (180 g) de glicose produz 2 moles (92 g) de etanol, 2 moles de CO2 (88 g) e 2 moles de ATP que pode ser utilizados para a síntese de componentes celulares, além de energia (57 Kcal/mol de glicose).
Desta forma o rendimento teórico de etanol a partir de glicose é de 0,511 gramas de etanol produzido por grama de glicose consumida;
De uma forma geral os rendimentos reais observados atingem somente 90‐95% do material celular para manutenção do microrganismo;
Fermentação
Sacarose +H2O Glucose + Frutose
Glucose
2 Etanol + 2 CO2 Sac + H2O 4 Etanol + 4 CO2
Frutose 2 Etanol + 2CO2
Fases da Fermentação
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Preliminar:
– Compreende o período entre a adição do mosto no “pé‐de‐cuba” e o início do desprendimento de gás carbônico. Há uma intensa atividade das leveduras para formação de novas células. Como conseqüência há
um considerável consumo de açúcar, com pouca ou quase nem uma produção de álcool. Cerca de 1,5 a 2,0 g de sacarose são consumidos para cada grama de massa seca de levedura produzida. O processo é
conduzido a temperatura de 30 0C sob aeração por um período de cerca de 4 a 6 horas. Esse período pode ser abreviado pelo uso de elevada concentração de levedura no “pé‐de‐cuba” ou pelo uso de processo contínuo com recirculação de células.
Fases da Fermentação
• Preliminar
– Consumo de açúcares resulta na predominante multiplicação de leveduras, – Não há produção de álcool, liberação de CO2, sendo que a elevação da temperatura é muito pequena,
– Esta etapa deve ser curta, para adaptação das leveduras ao meio. Fases da Fermentação
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Fermentação principal
Inicia‐se com o desprendimento intenso de gás carbônico e formação rápida de álcool. Há
também grande desprendimento de calor e é responsável pela maior parte do álcool produzido. Com o desprendimento do gás carbônico há formação de espuma necessitando a adição de anti‐espumante.Paralelamente ao desprendimento de gás carbônico há
redução da densidade do mosto e elevação de acidez por causa de alguns sub‐produtos formados.
O desprendimento intenso de gás carbônico, na presença de substâncias gomosas, bagacilhos e outros componente, aumenta a retenção de gás, fazendo o volume aparente do líquido aumentar de 50 a 60%. Isso provoca o transbordamento das dornas, reduzindo a produtividade e o rendimento do processo.
A atividade bioquímica intensa nessa fase causa um desprendimento intenso de calor que deve ser removido. Nas dornas pequenas, até 30.000 L essa remoção é feita pela troca de calor através da parede pelo escoamento externo de água resfriada (dornas de ferro ou aço). Em dornas maiores ou dornas de madeira ou alvenaria há a necessidade do uso de serpentinas internas ou acoplamento de trocador de calor tubular ou placas para resfriamento do mosto.
O final da fermentação principal é caracterizado pela redução do desprendimento de gás carbônico, abaixamento da formação de calor, e diminuição na movimentação superficial do mosto. O período dessa fase da fermentação é de 12 a 16 horas. Fases da Fermentação
• Principal
– Significativo desprendimento de CO2, – Intensa produção de álcool, – Elevação rápida da temperatura e dos teores de ácidos, – Formação de espumas e redução significativa
da densidade do mosto em fermentação.
Fases da Fermentação
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Fermentação complementar ou pós‐fermentação
Essa fase inicia‐se com a diminuição rápida da atividade fermentativa observada pela redução do gás carbônico desprendido;
Diminuição no movimento superficial; desaparecimento da espuma; redução da temperatura; aumento da acidez; Formação de álcoois superiores.
Essa fase termina com a parada completa de desprendimento de gás carbônico, devendo ser a mais curta possível para se evitar contaminação do vinho por bactérias. Toda vez que duas ou três leituras consecutivas de Brix do vinho a cada duas horas apresentarem resultados iguais, o vinho deve ser enviado para destilação.
Fases da Fermentação
• Complementar – Consumo dos açúcares que ainda estão disponíveis no meio,
– Verifica‐se aumento da acidez, redução da temperatura e do desprendimento de CO2,
– Completa‐se a fermentação alcoólica
• Superfície do vinho fica tranqüila e limpa de espumas, sendo então considerada concluída.
Condução da fermentação
• Processo Descontínuo
• Processo Contínuo
• Processo Descontinuo Alimentado
Controles do Processo
Predominância de Leveduras
Presença de Contaminantes
(bactérias)
Cheiro
Agradável (frutas)
Desagradável
Vinagre (acética)
Formação de espumas
Leves
Persistente
Pequenas Fácil
Grandes
Não se rompem
12‐24hs
Maior
Bolhas
Ruptura das bolhas
Tempo de fermentação
Controles do Processo
• Concentração de açúcares – Avaliada através da medida do Brix do mosto,
– Durante toda a fermentação, em intervalos regulares, do inicio ao final do processo,
– Os valores obtidos devem indicar a queda continua dos mesmos,
– A paralisação precoce ou queda lenta do Brix
pode indicar que esta acontecendo algum desequilíbrio, favorecendo a ocorrência das contaminações. Controles do Processo
• Temperatura – Ideal: 26‐32oC,
– Prática: até 35‐36°C • Exige refrigeração das dornas,
– Quando a temperatura estiver muito baixa
• Recomenda‐se o aquecimento do mosto.
• Tempo de fermentação – Regular: 12 a 24 horas,
– Aumento exagerado: • Pode indicar irregularidades do processo.
Controles do Processo
• Cheiro
• Aspectos de espuma
• Açúcares residuais
– Final da fermentação: esperam‐se valores inferiores a 0,5%. Controles do Processo
• Acidez e pH
– Caldo de cana em estágio adequado de maturação: 5,0‐5,5.
– Leveduras são acidófilos
• pH ótimo para a fermentação: 4,5, • multiplicação do fermento: 5,0 e 6,0. – Valor de acidez: 2,5 – 3,0 g H2SO4/L
• Valores inferiores – Favorecem o estabelecimento das infecções, • Valores muito elevados
– Promovem a debilidade e morte do fermento. Dornas de Fermentação
• Material
– Alvenaria, madeira, chapas
• Forma
– Cilíndrica, com o fundo cônico,
– A relação mais comum entre a – altura e diâmetro é 2 x 1
• Refrigeração
– Interna: serpentinas
Interna
– Externa:canalização perfurada
em forma de coroa Destilação
• Separação de uma mistura substâncias com volatilidades diferentes através do seu aquecimento Æ decomposição das frações.
• Fermentação do mosto Æ vinho: constituintes gasosos, liquidos e sólidos. • Processo de destilaçãoÆ vinho com composição: 5‐10% de etanol, 89‐94% de água e 2‐4% de outros componentes.
• Separação de componentes voláteis dos não voláteis Æ frações flegma e vinhaça.
Destilação • O flegma Æ mistura hidroalcoolica impura. • A vinhaça Æ resíduo da destilação;
• As substancias sólidas presentes no vinho podem estar em suspensão ou em solução, devem ser eliminadas
• Deve ser lenta e gradual Æ formação e separação dos compostos aromáticos no destilador,
Destilação • Exemplos:
• Na produção artesanal de aguardentes a destilação é realizada em alambiques de cobre; • Na produção industrial a destilação é feita em colunas de destilação. Destilação ¾ Alambique simples:pequenas e médias destilarias.
Destilação
¾ Alambique de três corpos: bastante utilizado nas destiladoras
Destilação
¾Destilação sistemática: destilarias de grande e média capacidade Æ Colunas de destilação
Destilação
¾Bidestilação da Cachaça
2ª destilação reduz a quantidade de compostos secundários, atuando na melhoia
da qualidade sensorial e aumentando o teor alcoolico. Este produto e entao submetido ao envelhecimento resultando na modificação da composição e caracteristicas.
Envelhecimento
• Conjunto de reações que ocorrem Æ
alterações de cor e melhoria do aroma e sabor.
• Ocorre em tonéis de madeira Æ descando da bebida e reações de oxidação e esterificação
entre os componentes da madeira e o destiladoÆ compostos aromaticos
• Durante o armazenamento Æ trocas com o ambiente
Envelhecimento • Locais frescos e limpos Æ locais com ar seco provoca evaporação da agua; se o ar for úmido ocorre saida de alcool
• O periodo depende da demanda do produto e do poder econômico do proprietário do alambique.
Filtração • Remoção de possiveis impurezas;
• É realizada por filtro e membranas
Engarrafamento • Acondicionamento da cachaça em embalagens Æ vidro.
• Manual ou mecânico;
Padronização
• Estabelecer um padrão uniforme para a bebida produzida durante toda a safra ÆProjeto com os parâmetros desejados Æ
garantir uma bebida de acordo com os padrões de qualidade