Nível: Graduação Professora Grace Ferreira Ghesti

FUNDAMENTOS DE PRODUÇÃO DE CERVEJA

MALTEAÇÃO – Complementar

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

Produtos e

Subprodutos

da Maltaria

Produtos Principais:

- malte claro tipo Pilsen

- malte escuro tipo Munique

- maltes especiais (malte de trigo,

malte torrado, caramelo, acidificado e

ponteado)

Subprodutos:

- pó e cascas, matérias estranhas,

cevada de terceiro sortimento

(cevada refugo)

- cevada flutuante

- radículas, pó e cascas de malte

Embrião - localizado na parte dorsal da base do grão e abaixo do

envoltório

- parte vital do grão, com a germinação irá surgir uma

nova planta

- representa 3 a 4% do peso do grão, apresenta 10% de

proteínas, 25% de lipídios, 10% de sacarose, 2%

rafinose e 5% sais minerais (principalmente fósforo e

potássio)

- embrião pode ser destruído, antes do processo de

malteação, por:

- danos mecânicos durante a colheita,

recepção, armazenamento e beneficiamento da

cevada

- secagem a altas temperaturas

- desenvolvimento de microorganismos e

insetos durante a estocagem da cevada

Camada de Aleurona: Envolve o corpo farinhoso e o embrião é estimulada por ácido giberélico para a produzir as enzimas mais importantes que irão degradar o endosperma do grão em germinação constituída por células vivas, local da formação de enzimas hidrolíticas formada por proteínas, lipídios, ácidos orgânicos e sais minerais células muito resistentes, praticamente não sofrem qualquer alteração na maltaria e cervejaria são encontradas no bagaço do malte

Corpo

Farinhoso/

Endosperma/

Tecido de

Reserva

Células de Amido:

- cerne do corpo farinhoso, constitui para o embrião o

depósito de nutrientes, o qual é consumido parcialmente

durante a germinação

- o amido é armazenado na forma de grânulos, os quais

estão inseridos numa matriz protéica

- as paredes das células de amido são constituídas de

hemiceluloses, substâncias gomosas e proteínas (20%

arabinoxila, 70% -glucanas, 1 a 6% de proteínas, 2 a 4%

de gluconannan e celulose)

- espaço entre as células de amido é preenchido por

substâncias protéicas e gomosas

- o teor protéico e enzimático é maior na parte externa do

grão

- a velocidade da hidrólise enzimática (modificação do

corpo farinhoso) é mais lenta quanto maior a espessura

das membranas das células de amido

Envoltório - protege o embrião e o corpo farinhoso contra danos mecânicos, ataques

fúngicos e de insetos, desde o crescimento do grão na espiga até o final da

malteação

- representa uma barreira para a difusão de gases (CO2 e O2), água e solutos

- evita, por um lado, uma rápida absorção de água na espiga (no campo),

durante a maceração/germinação e dificulta, por outro lado, a remoção da

umidade na espiga e durante a secagem do malte verde

- restringe:

- aumento do volume do grão durante o desenvolvimento/enchimento

do grão na espiga

- aumento do volume com a absorção de umidade na maceração /

germinação

- o crescimento da acróspira durante a malteação

- é constituído:

- cascas

- importância técnica, pois são utilizadas como camada filtrante

- alojamento para microorganismos e esporos de fungos

- formadas pela casca dorsal e ventral (Figura 1.5)

- casca dorsal forma a arista e apresenta rugosidade transversal

- quantidade não deverá ser superior a 10% 1% maior quantidade

de cascas reduz em 0,5% o extrato do malte;

.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CEVADA

Item Analítico Conforme Recebido [%]

Isento de Água [%]

Amplitude

Umidade 14,5 - 9 – 22

Amido 54,0 63,2 55 – 65

Demais extrato sem N2 12,0 14,0 10 – 14

Proteína 9,5 11,1 8,5 – 15

Celulose 5,0 5,9 3,5 – 7

Lipídeos 2,5 2,9 2 – 3

Sais minerais 2,5 2,9 2 – 4

Seção transversal do grão de cevada

UMIDADE

Aspectos Gerais

implicações econômicas:

- comercialização da cevada é realizada por peso (umidade + substância seca)

- maior teor de umidade maior taxa de respiração maiores perdas de

substância seca durante o armazenamento

- maior teor de umidade necessidade de secagem ou resfriamento da cevada

custo energético adicional

- em geral uma umidade < 12,0% é considerado seguro para armazenamento da

cevada por períodos prolongados

implicações qualitativas/tecnológicas:

- maior teor de umidade maior risco de deterioração qualitativa durante o

armazenamento

- maior taxa de respiração incrementa a temperatura, umidade e formação de

CO2

- menor redução na dormência maturidade de malteio tarda mais tempo

- maior proliferação de microorganismos e insetos

Teor de

Umidade

depende das condições climáticas da região de cultivo da cevada:

- Europa continental < 14,5%

- Argentina, Austrália Turquia 10 a 12%

Brasil 14 a 22% necessidade de proceder a secagem da cevada

umidade da cevada está em equilíbrio com a umidade relativa do

ar a uma determinada temperatura

CARBOIDRATOS

Aspectos Gerais - encontra-se no grão na forma insolúvel como amido, celulose,

hemicelulose e em quantidades mínimas no embrião, na

forma solúvel como açúcar (glicose, maltose)

- funções importantes:

- participam da biosíntese das proteínas

- mais importante substância energética

- componentes estruturais do grão

- precursores das substâncias corantes e aromatizantes

(melanoidinas)

AMIDO

Aspectos Gerais - amido (C6H10O5)n representa a substância de reserva em maior quantidade no

grão, é formada através de enzimas, a partir de unidades de glicose C6H12O6,

no processo da fotossíntese, durante o enchimento do grão na espiga

- fotossíntese: 6 CO2 + 12 H2O + energia C6H12O6 + 6 O2

- unidades de construção: glicose

- objetivo da formação do amido: depósito energético para o embrião que será

utilizado durante o período da germinação

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

estes são inseridos numa matriz protéica

Grânulos de Amido

- composição: 98% amido puro, 2% proteínas, lipídios, fibra e sais minerais

- grânulos grandes (10 a 25 m): lenticulares, representam 10% em número,

porém 90% em massa

- grânulos pequenos (1 a 5 m): esféricos, quantidade aumenta com o teor de

proteínas, apresentam mais amilose e proteína que grânulos grandes,

gelificam e açucaram com maior dificuldade

- o amido apresenta duas estruturas com grande diferença na sua construção:

amilose e amilopectina

Amilose - constituída de cadeias longas, não ramificadas, formando uma

helicóide, com 60 a 2.000 moléculas de glicose na ligação -

14

- participação sobre o amido: 17 – 24%

- produtos finais do desdobramento através da -amilase:

maltose e maltotriose

- determinação: coloração azulada com solução de iodo

- solúvel em água quente, não forma gel

Amilopectina - constituída de cadeias longas, ramificadas como um galho de

árvore, com 6.000 a 40.000 moléculas de glicose na ligação

predominante -14 e 16 (ramificação)

- participação sobre o amido: 76 – 83%

- determinação: coloração vermelho/violeta com solução de

iodo

- insolúvel em água, a temperaturas de 70o C ocorre a formação

de gel

CELULOSE

Aspectos Gerais

- localizada principalmente nas cascas como substância estrutural

- analiticamente é determinada como fibra bruta em quantidade entre 3,5 a 7%

- constituída de cadeias longas, não ramificadas, de glicose na ligação -14

- não possui gosto, cheiro, insolúvel em água, não sofre qualquer transformação

durante a malteação

- importante como material filtrante na clarificação do mosto

- unidades de construção: glicose

HEMICELULOSE E SUBSTÂNCIAS GOMOSAS

Aspectos Gerais

- componente principal da parede das células de amido do corpo farinhoso, é

responsável pela rigidez destas membranas

- com a perfuração/degradação destas paredes celulares durante a germinação,

o grão se torna friável

Hemicelulose

- macromolécula sempre consorciada com proteína

- está presente nas cascas e corpo farinhoso

- mediante ação enzimática se torna solúvel em água

- conforme a localização no grão é dividida em:

- hemicelulose do endosperma – constituída em 80 a 90% de -glucanas e

10 a 20% de pentosanas (xilose, arabinose)

- hemicelulose da casca – apresenta poucas -glucanas e muitas

pentosanas

-Glucanas - constituídas de cadeias longas, ramificadas, com glicose nas ligações -

14 (70%) e -13

- as -glucanas solúveis em água causam elevação da viscosidade do mosto

Substâncias

Gomosas

- produtos do desdobramento das hemiceluloses mesma constituição,

menor peso molecular

- solúveis em água quente

- aumentam viscosidade do mosto

- são positivos para a estabilidade da espuma e melhoram o corpo da

cerveja

PROTEÍNAS

Aspectos Gerais

- participam da composição das enzimas, da matriz protéica e das

substâncias estruturais

- importantes para a tecnologia cervejeira: influenciam a malteabilidade

contribuem em larga escala para a nutrição do fermento, viscosidade, cor,

aroma, paladar, espuma, corpo e estabilidade da cerveja

- unidades de construção: aminoácidos

- existe uma relação inversa entre o amido e proteínas no grão (teor de

proteínas de 12 - 16% e 9 – 11% apresentam um teor de amido de 60 – 50%

e 65 – 61%, respectivamente)

- composição química: C, H, O, S, P e N (na cevada 16% fator de

multiplicação nitrogênio para proteína da cevada = 6,25)

Localização

- camada de aleurona – são eliminadas com o bagaço na sala de brassagem

- abaixo da camada de aleurona (proteínas de reserva) – condiciona o teor

de proteína do grão, sofre a maior decomposição durante a malteação

- corpo farinhoso – na matriz protéica e principalmente nas paredes das

células de amido quanto maior quantidade maior a dificuldade da

citólise (modificação do endosperma).

Decomposição

- proteínas de alto peso molecular (insolúveis) quando sofrem ação enzimática

são decompostos em substâncias solúveis de diferentes pesos moleculares

- produtos de decomposição de elevado peso molecular – positivo para o corpo

da cerveja e estabilidade da espuma, negativo para formação turvação na

cerveja

- produtos de decomposição de baixo peso molecular (aminoácidos) –

importantes para a nutrição do fermento e para a formação de substâncias

corantes e aromatizantes

Teor de Proteínas - valor normal: < 11,5%

- valores extremos: 7,5 a 16%

- teor de proteínas baixo: cevada cervejeira de primeira linha

- valor entre 11 a 11,5% próprio para cerveja clara tipo Lager

- valor < 11% próprio para cerveja tipo Pilsen muito clara

- valor < 9% - problemas com estabilidade da espuma, falta de corpo na

cerveja e deficiência nutricional para o fermento

- valor entre 11,5 e 12% próprio para cervejas escuras, com aroma de

malte e acentuado corpo na cerveja

- implicações de um teor de proteínas elevado na cevada:

- reduz quantidade de extrato

- necessitam malteação mais intensiva para alcançar um bom grau de

modificação do corpo farinhoso maiores perdas de processo

- fornecem mais nitrogênio solúvel maior formação de substâncias

corantes e aromatizantes durante a secagem do malte verde

incremento na cor do mosto

Seção transversal do lado dorsal do grão; ( a) grão com baixo teor protéico;

( b) grão com alto teor protéico

SUBSTÂNCIAS GRAXAS (LIPÍDIOS)

Aspectos Gerais

- valor normal: 2,5%

- localizadas principalmente na camada de aleurona e no embrião sob a forma de

gotículas

- algumas substâncias graxas localizadas nas cascas possuem paladar

adstringente e apresentam ação antiséptica. Estes compostos dever ser

lixiviados durante o processo de maceração

- as substâncias graxas são utilizadas durante a malteação no processo de

respiração aeróbico

1.3.5 SAIS MINERAIS

Aspectos Gerais

- valor normal: 2,5 a 3,5%

- prevalecem os fosfatos de potássio os quais possuem ação tamponadora o

pH permanece constante durante a malteação e elaboração do mosto e cerveja

- elementos traço: Zn (importante para a atividade do fermento), Mn, Cu

- metais pesados (Pb, Hg): acumulados na cevada face às características do

meio ambiente p. ex. adubação excessiva, resíduos de pesticidas

SUBSTÂNCIAS FENÓLICAS

Aspectos Gerais

- valor normal: 0,1 a 0,3%

- classificação:

- polifenóis de muito baixo peso molecular

- polifenóis de baixo, médio e alto peso molecular

Polifenóis de Muito

Baixo Peso

Molecular

- alguns compostos localizados nas cascas são inibidores de germinação, como

cumarina, ácido ferúlico, vanílico

- estas substâncias podem passar para polifenóis com peso molecular elevado,

através de polimerização, condensação e oxidação

- formam pigmentos corantes que incrementam a cor da cerveja

Polifenóis de Baixo

Peso Molecular

- compostos por: antocianigenos, antocianinas, antocianidina, tanoidos

- apresentam média afinidade protéica

- antocianogenos são muito reativos e podem passar para compostos de

elevado peso molecular

- maltes ricos em tanóidos resultam em cervejas com alto teor destas

substâncias cervejas com alta estabilidade protéica

- incrementam o corpo da cerveja

- são positivos para a ressência (frescor) da cerveja

Polifenóis de Médio

Peso Molecular

- compostos por: taninos

- apresentam forte afinidade protéica

- quanto maior esta fração menor a estabilidade da espuma da cerveja

Polifenóis de Alto

Peso Molecular

- composto por: flabofenos

- apresentam fraca afinidade protéica

- com o incremento destes compostos aumenta o amargor e aroma indesejável

da cerveja

1.3.5 VITAMINAS

Aspectos Gerais - são parte constituinte das enzimas (atuam normalmente como coenzimas)

fundamental importância para os processos vitais da germinação e

fermentação

localizadas nos tecidos vivos do grão (camada de aleurona e embrião)

- durante a germinação o embrião sintetiza determinadas vitaminas (riboflavina

aumenta em 11/2 vez) malte apresenta maior quantidade de vitaminas que a

cevada

- principais vitaminas encontradas na cevada:

- B1 (tiamina) 1,2 a 7,4 mg/kg m.s.

- B2 (riboflavina) 1 a 3,7 mg/kg m.s.

- B6 (piridoxina) 3 a 4 mg/kg m.s.

- H (biotina) 0,11 a 0,17 mg/kg m. s

Aspectos Gerais- proteínas que agem como catalisadores substâncias que aumentam a

velocidade de uma reação química, sem serem consumidas durante o

processo

- para agirem, certas enzimas precisam associar-se a:

- íon inorgânico (ferro, cálcio, magnésio ou outros) co-fator

- molécula orgânica não protéica coenzima – muitas vitaminas atuam

como coenzimas

- a ligação da enzima ao seu substrato apresenta alta especificidade

- fatores que alteram a velocidade das reações enzimáticas:

- concentração do substrato – se a concentração da enzima for mantida

constante, à medida que se eleva a concentração do substrato, aumenta

velocidade da reação, até atingir uma velocidade máxima

- temperatura – a velocidade das reações químicas aumenta com a

elevação de temperatura. Acima de 35oC a 40

oC a velocidade das

reações diminuem porque é alterada a conformação espacial da enzima

- pH – cada enzima tem um pH ótimo, em que sua atividade é máxima. Em

solução mais ácida ou básica, a atividade diminui porque a enzima se

desnatura altera a conformação tridimensional da enzima