CALCULO ESTEQUIOMÉTRICO APLICADO À
PRODUÇÃO DE CERVEJA
Felipe
Anchieta, Guilherme Nicodemos, Isabella Allegrini
Orientador:
Profa. Rebeca Piumbato Chaparro
FACULDADES
OSWALDO CRUZ
Bacharelado
e Licenciatura em Química
RESUMO: Por
milhares de anos e até hoje em dia, a produção da cerveja foi, e ainda é vista,
como uma arte. Produzida em vários países e principalmente no Brasil, essa
bebida de baixo teor alcoólico e rica em cereais, xarope e açúcares, é uma das
mais consumidas no mundo. Sua produção envolve processos de fermentação
alcoólica de cereais, processos tanto químicos quanto biológicos e suas
propriedades nutritivas são consideradas, sem o exagero é claro, saudáveis. O
nosso objetivo é determinar teórica e experimentalmente a porcentagem de álcool
da cerveja, ou seja, o tanto de etanol presente em sua composição. Para fazer
isso, partimos do princípio do processo de fermentação alcoólica, onde a
molécula de glicose é transformada no álcool etílico e em outros componentes,
determinando nessa equação, o valor teórico. Para determinar o valor experimental,
após feito o experimento, com o auxílio de um densímetro, foi calculado a
porcentagem de etanol na cerveja do experimento. Comparando os dois resultados,
a margem de erro é notavelmente alta, concluímos que este equívoco deve-se ao
fato, de não termos levado em conta, as propriedades químicas do etanol, e da
mudança de ponto de ebulição da água misturada ao mosto, os cereais e ao
próprio etanol.
PALAVRA-CHAVE: Cerveja,
Estequiometria, Fermentação, Etanol
1 INTRODUÇÃO
A fabricação
de bebidas fermentadas foi descoberta pelos povos primitivos e praticada como
arte por milhares de anos. Atualmente evoluiu para uma ciência altamente
desenvolvida, tendo suas bases em cervejeiros capacitados em diversas áreas
como, engenharias, química e bioquímica. A cerveja é
uma das bebidas alcoólicas mais populares em todo mundo e no Brasil. Segundo o
site uol o Brasil é o terceiro maior
produtor de cerveja do mundo, atrás apenas de China e Estados Unidos. A produção
nacional é de cerca de 13 bilhões de litros por ano, segundo a CervBrasil
(Associação Brasileira da Indústria da Cerveja). Como a cerveja é produzida em grande escala no Brasil é
interessante estudar os seus processos de fabricação. A cerveja é uma
bebida de baixo teor alcoólico, geralmente entre 2 a 7 %, derivada da
fermentação alcoólica de diversos cereais com lúpulo, esta sendo responsável
pelo gosto amargo. Os cereais envolvidos são: cevada maltada, arroz descascado,
aveia e milho. Açúcares e xaropes de fermentação (açúcar de milho ou glicose) e
levedura fazem parte das matérias primas utilizadas na produção da cerveja. Essa
bebida ficou famosa, primeiro pelo sabor, que é característico e único, e
segundo, pela presença do álcool em sua composição, a embriaguez é vista por
muitos, como um efeito de deleite, causado pela bebida. E este será nosso ponto
de estudo.
Este
trabalho teve como objetivo estudar a obtenção de álcool a partir da
fermentação no processo de produção de cervejas.
2 A PRODUÇÃO DA CERVEJA (Teórico):
Para se produzir cerveja são necessárias
as seguintes etapas:
1) Aquecimento: ferver a água e os
cereais em uma temperatura controlada;
2) Mosturação: adicionar lúpulo aos cereais;
3) Filtragem dos cerais e o
líquido adocicado, mosto (liquido obtido com o aquecimento e mosturação);
4) Fervura do mosto por um
determinado tempo;
5) Decantação forçada, isso é, o
resfriamento do mosto até a temperatura ambiente, forçando-o a decantar
qualquer resíduo solido;
6) Fermentação, adicionar o
fermento ao mosto e deixa-lo em repouso por um determinado tempo fermentando;
7) Engarrafamento da cerveja
em si com acréscimo de açúcar; e deixa-la repousar por um determinado tempo até
que fique gaseificada.
3 CÁLCULOS TEÓRICOS
No aquecimento é extraído dos
grãos de malte, o amido. Os grãos são constituídos
de aproximadamente 80% de amido. O amido, convertido
em glicose, é
utilizado na fermentação alcoólica. [Equação 1]
C6H12O6
2 C2H5OH +
2 CO2 + 22 Kcal
[Equação 1]
2 C2H5OH +
2 CO2 + 22 Kcal
[Equação 1]
Com tudo, o que possui maior importância
é a fermentação onde a glicose é fermentada por meio de bactérias, produzindo
álcool etílico (etanol), gás carbônico (CO2) e energia (cal).
Durante todo o processo é muito importante o controle
da temperatura entre 10°C e 13°C, pois nessas temperaturas a cerveja ficará com
o sabor adequado. A fermentação é a fase mais importante para o paladar da
cerveja. Paralelamente à transformação de açúcar em álcool e gás carbônico, o
fermento produz outras substâncias, em quantidades muito pequenas, mas que são
as responsáveis pelo aroma e pelo sabor do produto.
Pesquisado
que 80% do grão de malte é amido, sendo que o amido é um polissacarídeo de
glicose e usou-se 6,1 kg de grãos de malte, temos,
Agora sabendo que em 1 mol de
glicose temos 180g do mesmo, e usou-se 4,88.103g, obtemos 27 mol
glicose.
O
cálculo a seguir, demonstra que, com 27 mol glicose obtemos 3,16 L etanol em 20
L cerveja.
Então, em
porcentagem, temos 15,8% de álcool em 20 L cerveja
4 EXPERIMENTO
Para
estudar melhor o processo de obtenção de álcool através da fermentação e os
processos de fabricação da cerveja, foi feito um experimento onde usou-se 20 L
água para ferver 6,1 kg de grãos, calculando que 80% do grão de malte é amido, obtivemos
4,88 kg de glicose. Nos processos de fervura, ocorre a ebulição da água, ao
final da fervura ficamos apenas com 7,2 L de cerveja, ou seja, tivemos uma
perda de 12,8 L água no processo. Para calcular a porcentagem de etanol na
cerveja produzida no experimento, foi feito o seguinte processo:
Com um
auxilio de um densímetro relativo a mosto, determinou-se a densidade original (
), densidade do mosto antes da fermentação; e a
densidade final (
), densidade do mosto após a fermentação. E então pode-se
calcular a porcentagem de etanol na cerveja através do seguinte cálculo
cervejeiro.
), densidade do mosto antes da fermentação; e a
densidade final (), densidade do mosto após a fermentação. E então pode-se
calcular a porcentagem de etanol na cerveja através do seguinte cálculo
cervejeiro.
5 CONCLUSÃO
Conclui-se que a formação de álcool a partir da
fermentação tem um rendimento consideravelmente bom, mesmo o resultado teórico
não estando próximo do resultado experimental. Essa diferença, deve-se em
grande parte, à ocorrência de não termos estudado a fundo, o comportamento do
etanol em todos esses processos pelos quais ele passou, desde sua fermentação.
Suas propriedades químicas acabaram interferindo os resultados de colidirem,
sem mencionar é claro, que o ponto de ebulição da água e a forma com qual a
mesma se comporta quimicamente, muda, quando a mesma é misturada a todos os
materiais necessários para a produção da cerveja e que foram é claro, usados no
experimento. Tendo feito antes, tais estudos, o resultado seria mais preciso.
6 BIBLIOGRAFIA
SILVA, Daniel Pereira da. Produção e
avaliação sensorial de cerveja obtida a partir de mostos com elevadas
concentrações de açúcares. 2005. Tese (doutorado) - Faculdade de Engenharia
Química de Lorena. Departamento de Biotecnologia. Lorena, São Paulo. <http://bd.eel.usp.br/tde_arquivos/2/TDE-2006-05-22T072850Z-3/Publico/BIT05002.pdf >
URZEDO, Cairo; MORONE, Gustavo;
PONTES, Isabella; SIMÃO, Luana; SÉRGIO, Mário; SCHOLTEN, Thiago. Fermentação
alcoólica. Instituto de Bioquimica – USP.
Silva,
Matheus Oliveira. Balanços de Massa e Energia em Processos de Produção de
Cerveja. 2014. Tese (Monografia de graduação) - Universidade Federal de
Uberlândia, Uberlândia, Minas Gerais. <ftp://ftp.feq.ufu.br/Curso_Eng_Quimica/Monografias%20-%20Projetos%20de%20Gradua%E7%E3o/2014/Matheus%20Oliveira%20Silva/Projeto%20de%20Gradua%E7%E3o.pdf >
MALLETT, John. Malt: A practical Guide from Field to Brewhouse. 1. ed. Estados
Unidos: Joe Hertrich, John J. Palmer, 2014.
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