Alterações sensoriais em cervejas desalcoolizadas a partir dos processos de separação por membrana ou pelo processo de destilação a vácuo

 Olá pessoal, 

O texto de hoje é o quinto da série os diferentes métodos de produção de cerveja sem álcool. No texto de hoje serão apresentadas as alterações sensoriais em cervejas que passam pelo processo de remoção do alcool pelos métodos de separação por membrana e pelo processo de destilação a vácuo.

Boa leitura!

O fato da cerveja sem álcool não apresentar as mesmas características sensoriais da sua precursora se deve basicamente a duas razões principais: O álcool desempenha papel importante na formação e percepção do sabor e; no processo de remoção do álcool, não é somente o álcool que é removido, mas também diversos outros componentes aromáticos, especialmente os ésteres e álcoois superiores, com reduções de até 80% em relação aos teores originais.

De forma a compensar as perdas, geralmente as cervejas são reduzidas para valores abaixo do limite, e mescladas com cervejas alcoólicas, ou cervejas nos estágios iniciais de fermentação até o limite legal de 0,5%. Esta manobra faz com que aromas que foram removidos novamente estejam presentes na cerveja após a condução do processo de remoção do álcool. No entanto, esta manobra nem sempre é efetiva, o que pode ser notado a partir da degustação de diferentes cervejas sem álcool. 

No caso de cervejas mais leves, que passam por esse processo, no sentido de terem seus teores alcoólicos reduzidos, vale a pena reduzir o teor alcoólico além do valor final esperado, e elevá-lo novamente a partir da mescla com cervejas em estágios iniciais de fermentação. Nesse caso, cervejas filtradas podem conferir aromas próximos do produto acabado, enquanto que a mescla com cervejas em estágios iniciais de fermentação, podem, por ação da levedura, agregar paladar floral. 

Comparada a cerveja original, as cervejas desalcoolizadas pelo método a vácuo apresenta um leve aumento de cor, de 0,5 a 1,5 EBC, e uma redução no amargor de 1 a 2 unidades. O extrato aparente se eleva, com a evaporação do álcool, e o pH sobe de 0,1 a 0,2 por conta das perdas de ácidos orgânicos voláteis e CO2. A espuma da cerveja não sofre alteração expressiva, e a turbidez sobe menos de 1EBC. No entanto, para que esses valores sejam condizentes com a realidade, é necessário que a cerveja original tenha passado pelo processo de estabilização e que o método tenha agregado pouco oxigênio.

Comparativamente, as cervejas sem alcool produzidas a partir do processo de osmose reversa apresentam um sabor mais próximo àquele característico da cerveja tradicional. No entanto, se notam também características que remetem a malte e a pão. Além disso, uma leve acidez pode ser percebida se comparada as cervejas originais. Em comparação as cervejas desalcoolizadas a partir de processo térmico, as perdas de amargor são mais elevadas. O aumento de turbidez é em geral inferior a 1 EBC.

Em análises sensoriais as cervejas produzidas a partir da diálise se destacam positivamente, ainda que um aroma levemente ácido seja notado, assim como perdas de equilíbrio e corpo. Medidas como adaptação da receita, adotando maltes especiais e conduzindo um método de brasagem alternativo, focado na redução do grau de atenuação contribuem para melhora da qualidade. Ao final, a composição da cerveja produzida pelo método de diálise depende da seletividade da membrana aos componentes da cerveja, assim como dos parâmetros de processo. A vantagem particular deste método é que a cerveja não é exposta a stress térmico.

Para atingir melhorias em termos sensoriais, as cervejas sem álcool podem ser mescladas com cervejas originais ou com parte do aroma extraído no processo de extração do álcool. Além disso, cervejas especialmente aromáticas podem ser adicionadas à cerveja desalcoolizada. A exemplo de cervejas Bock ou High gravity, justamente por estas cervejas serem ricas em ésteres, que são removidos durante o processo de remoção do álcool.

O perfil sensorial da cerveja muda ao longo do processo de desalcoolização térmica. São observados perda de aroma, sabor, corpo e carbonatação. Aromas indesejáveis como os aromas de pão, mosto, caramelo se destacam. Além disso a presença de ácidos graxos, assim como remanescentes de ácido caprílico podem se manifestar de maneira mais destacada após a cerveja passar por esse processo.

Fontes:

Livros
Título - Autor - Ano
Abriss  der Bierbrauerei - Ludwig Narziss - 2013
Technology Brewing and Malting - Wolfgang Kunze – 2016
Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets -  Hans Michael Eßlinger - 2009 

Produção de cerveja sem álcool produzida por processos térmicos

 Olá pessoal, 

O texto de hoje é o quarto da série os diferentes métodos de produção de cerveja sem álcool. No texto de hoje será apresentado o método de remoção por processos térmicos, incluindo destilação, retificação e pouco usuais como o evaporador centrífugo. São apresentados o princípio por trás do método e características de processo.

Boa leitura!

No caso dos processos térmicos, a remoção do álcool acontece a partir do aquecimento da cerveja. A água tem seu ponto de ebulição a 100°C, enquanto que o álcool a 78,3°C. Além disso, vale considerar que, tecnicamente, a água não começa a ebulição a 100°C, mas em menor escala a temperaturas mais baixas. Em função disso a evaporação do álcool carrega consigo alguma parcela de água, de modo que uma separação destes elementos não pode ser atingida através de uma única forma. Uma evaporação sob condições atmosféricas exige temperaturas mais elevadas, que por sua vez conduzem a alterações organolépticas significativas na cerveja.

Dito isso, vale lembrar que a temperatura de ebulição está relacionada a pressão atuante no ambiente, e, portanto, caso a pressão seja reduzida, ou melhor, seja criada uma pressão negativa, o etanol pode atingir seu ponto de ebulição a temperaturas mais baixas. Devido a isso os métodos de remoção de álcool por processos térmicos geralmente são conduzidos em situações de quase vácuo, em ambientes cuja pressão absoluta varia de 0,04 a 0,2 bar, permitindo que a temperatura de ebulição do álcool durante a condução dos processos possa ser reduzida a faixa de 30 a 55°C. Os efeitos negativos observados na cerveja são, portanto, dependentes da temperatura de ebulição e do tempo que se leva para resfriar a cerveja (carga térmica).

Outro ponto a ser levado em consideração é o fato de que o destilado obtido não contem somente álcool, mas também uma série de outros componentes voláteis. Ainda que estes componentes apresentem pontos de ebulição superior ao do álcool, eles são arrastados para a fase gasosa em concentrações maiores que o próprio álcool. Por conta disso, o teor alcoólico possui forte influência sobre o comportamento dos compostos aromáticos, resultando em termos práticos no fato de que cervejas desalcoolizadas por este método apresentam perdas significativas de componentes de aroma como ésteres e álcoois superiores. Álcoois de baixa volatilidade, como feniletanol, que confere aroma de rosa permanecem geralmente inalterados, enquanto que ácidos graxos de cadeia curta e média, assim como as carbonilas associadas a processos de envelhecimento podem ser reduzidas em menor escala. A perda de compostos aromáticos é perceptível neste processo. 

As cervejas sem álcool produzidas a partir deste processo geralmente apresentam baixa complexidade e são desequilibradas, em termos sensoriais. Por conta disso, é adotada uma prática com o objetivo de promover o equilíbrio sensorial nessas cervejas. Esta prática consiste em mesclar a cerveja desalcoolizada com 8 a 10% de cerveja com álcool, com atenção para não ultrapassar o limite de 0,5% de álcool. Outra possibilidade consiste na mescla com uma cerveja bastante aromática, ou dosagem de levedura fresca. Além disso, uma lavagem da cerveja com CO₂ é também aconselhável. 

Os métodos de remoção de álcool baseados em processo térmicos consistem em estruturas de destilação a vácuo com diferentes estruturas do trocador de calor. As variantes mais utilizadas são os evaporadores de filme fino, em que o filme fino basicamente é uma camada, ou película formada pela cerveja, a partir de aplicação de força mecânica; evaporador descendente, que consiste numa coluna de 4 a 5m de altura com tubos em seu interior por onde a cerveja flui sob vácuo e é aquecida a uma temperatura de até 45°C ; e mais raramente o evaporador centrifuga. 

No caso do evaporador descendente, como dito anteriormente, consiste numa coluna em que a cerveja é aquecida, sob vácuo até atingir uma temperatura de 45°C. A cerveja ainda contendo álcool alimenta a coluna por cima e flui pelo interior do trocador de calor, de modo que após o trocador de calor, a cerveja com teor reduzido de álcool é coletada por gravidade, enquanto que o vapor contendo álcool é coletado por uma saída na parte superior do separador, posicionado lateralmente a câmara abaixo do trocador de calor. 

Hoje em dia costumam ser empregadas cada vez mais colunas de retificação, na qual, devido a diversos obstáculos, a cerveja termina por ter a superfície de contato aumentada. Nesses equipamentos a cerveja flui ao redor de estruturadas no movimento descendente, enquanto que o vapor é conduzido no sentido contrário, arrastando o álcool. 

Outra possibilidade, ainda que rara, para remoção do álcool é a utilização de uma centrifuga com pratos aquecidos. A partir da aplicação da força centrífuga a cerveja é distribuída entre os pratos da centrífuga em camadas finas, e aquecida a partir de vapor saturado, presente na camisa presente no evaporador centrifuga. Esse processo é conduzido a temperaturas entre 30 e 34°C, com o objetivo de preservar ao máximo as características do produto. Todo o processo dura ao todo menos de 10 segundos, mas precisa ser repetido com frequência para se atingir teores alcoólicos inferiores a 0,5%.

Fontes:

Livros
Título - Autor - Ano
Abriss  der Bierbrauerei - Ludwig Narziss - 2013
Technology Brewing and Malting - Wolfgang Kunze – 2016
Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets -  Hans Michael Eßlinger - 2009 

Produção de cerveja sem álcool por diálise

 Olá pessoal, 

O texto de hoje é o terceiro da série sobre os diferentes métodos de produção de cerveja sem álcool. Este trecho apresenta o segundo dos métodos físicos utilizados para a remoção do álcool na cerveja. Nele você encontrará informações sobre o princípio técnico por trás do método de diálise, características técnicas do processo e ao final as características sensoriais esperadas em cervejas que passam por esse método para a redução do teor alcoólico.

Boa leitura!

 

No caso da diálise, são utilizadas membranas de fibra oca, com diâmetros que vão de 50 a 200 micrometros e com poros finos. Em um módulo se encontram milhares dessas membranas "empacotadas" e seladas nas pontas. Através delas é bombeada a cerveja, enquanto que a água ou o dialisante flui no sentido oposto. A troca de substâncias ocorre, nesse caso, através dos pequenos poros das membranas. A principal vantagem deste método é a não exposição da cerveja ao stress térmico.

O princípio da diálise consiste, basicamente no fato de que as substâncias presentes dos dois lados da membrana buscam uma situação de equilíbrio. Isso significa que o álcool se desloca de um lado para o outro da membrana, no sentido do fluido dialisante, até que as concentrações em ambos os lados seja a mesma, assim como o fluido dialisante se desloca no sentido onde a cerveja ainda com álcool se encontra. A remoção do álcool do fluido dialisante faz com que esse fluxo siga ocorrendo, até que o equilíbrio seja atingido. Quando o álcool e o fluido dialisante fluem em sentido oposto, o processo de remoção do álcool pode ser acelerado.

Imaginemos uma imagem de corte longitudinal apresentando 3 camadas, separadas entre elas por duas membranas, em que se observa no interior o fluido de cerveja, contendo álcool, da direita para a esquerda e em ambas as extremidades, o fluido dialisante no sentido oposto. Nesse contexto, uma vez que o fluido dialisante apresenta uma concentração inferior de álcool, o álcool presente na cerveja, flui através das membranas no sentido do fluido dialisante, que corre pelas extremidades no sentido oposto ao fluxo da cerveja, até que se atinja uma condição de equilíbrio. Quanto mais cerveja a esquerda dessa imagem que imaginamos, menor o seu teor alcoólico. O contrário, ou seja, quanto mais a direita dessa imagem que imaginamos, maior o teor alcoólico do fluido dialisante, uma vez que o álcool migrou da cerveja para o fluido dialisante, provocando aumento de sua concentração álcoolica e redução do teor alcoólico da cerveja. 

Ao final desse processo, o álcool quase completamente removido da cerveja. Em contrapartida, o álcool agora se encontra no fluido dialisante e precisa ter sua concentração alcoólica reduzida, de modo a assegurar a continuidade do processo. O álcool é então removido do fluido dialisante a partir de uma continua destilação sob baixa pressão, de modo que as temperaturas necessárias para a destilação são reduzidas. Em comparação a osmose reversa, o método de diálise envolve maior complexidade, embora as características da cerveja sejam preservadas, uma vez que a cerveja passa por menor aumento de temperatura, de mais ou menos 5°C.

No entanto, vale considerar que não é somente o álcool que atravessa a membrana, mas também produtos voláteis da fermentação e também CO2 - O processo acontece com uma pressão adicional de 0,5 bar. Especialmente os ésteres e álcoois superiores migram da cerveja para o fluido dialisante, de forma que as perdas de ésteres podem chegar até 65%. Por outro lado, substâncias como sais presentes na água (atuando como fluido dialisante), podem migrar para a cerveja, gerando aumento nos valores de sódio, cálcio, nitratos etc. Este fenômeno exemplifica a complexidade da operação, com relação aos parâmetros a serem monitorados. No entanto, vale destacar que nenhum processo de separação do álcool, o remove de forma isolada, já que outros compostos voláteis terminam por se comportar de forma semelhante ao álcool. Apesar disso, o processo de diálise é uma forma de remoção de álcool bastante empregada hoje em dia.

Em geral as características das cervejas desalcoolizadas pelo processo de diálise geralmente são consideradas boas, com um leve aroma que remete a acidez, mas com algumas perdas que afetam a harmonia e o corpo. Adaptações da receita, reavaliando o método de brasagem e considerando a utilização de maltes especiais no sentindo de influenciar o grau de atenuação podem ser manobras benéficas. No entanto, estas manobras não são uma panaceia e a cerveja continuará apresentando características esperadas em uma cerveja sem álcool.

Fontes:

Livros
Título - Autor - Ano
Abriss  der Bierbrauerei - Ludwig Narziss - 2013
Technology Brewing and Malting - Wolfgang Kunze – 2016
Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets -  Hans Michael Eßlinger - 2009

Produção de cerveja sem álcool por osmose reversa

 Olá pessoal, 

O texto de hoje é o segundo da série sobre sobre os diferentes métodos de produção de cerveja sem álcool. Este trecho apresenta o primeiro dos métodos físicos utilizados para a remoção do álcool na cerveja. Nele você encontrará informações sobre o princípio técnico por trás da osmose reversa, características técnicas do processo e ao final as características sensoriais esperadas em cervejas que passam por esse método para a redução do teor alcoólico.

 Boa leitura!

Uma vez que o processo de osmose inversa pode incialmente parecer contra intuitivo e não bastar simplesmente dizer que se trata do processo inverso ao da osmose, vale a pena explicar a partir de um exemplo.

Imaginemos um recipiente separado ao meio por uma parede. Na parte inferior, há uma abertura, que é fechada por uma membrana. Esta membrana possui poros tão pequenos que somente a água é capaz de atravessá-la. Membranas com estas características, ou melhor, que somente permitem a passagem de moléculas de determinado tamanho são chamadas de membranas semipermeáveis.

Após encher o recipiente com água, que se distribui no interior do recipiente de forma igualitária, uma parte de sal é adicionada em um dos lados do recipiente em questão. As moléculas do sal se dissolvem pela água, no entanto, de forma limitada devido ao seu tamanho impedir que elas atravessem os poros.

Por conta disso, as moléculas de sal terminam atraindo a água, capaz de atravessar a membrana semipermeável, para o outro lado da membrana. Isso segue acontecendo até que a concentração dos sais dissolvidos na água seja a mesma em ambos os lados do recipiente, que seguem sendo separados pela membrana semipermeável.

As colunas de água permanecem equilibradas, sendo que um dos lados apresenta uma coluna de água mais alta do que o outro lado. A pressão hidrostática, ou a coluna de água mais elevada em um dos lados, gerada a partir do fato do sal ser incapaz de atravessar a membrana semipermeável, é a pressão osmótica. A pressão osmótica é, em outras palavras, a pressão de equilíbrio entre as moléculas de água que atravessam a membrana semipermeável num sentido e no outro, permitindo que seja possível ter a água apresentando diferentes alturas nos interiores do recipiente.

Esse processo é conhecido por osmose, e por exemplo, também a levedura, tem suas atividades reguladas por esse processo, sendo por exemplo, esse o motivo de não ser recomendada a hidratação de leveduras com água destilada, uma vez que as células poderão ter seu tamanho alterado, assim como a sua performance e desempenho de atividades vitais.

De forma contrária, ao aplicar-se uma pressão externa sobre a coluna de água mais alta no interior do recipiente, forçando a água a atravessar a membrana, tem-se o processo de osmose reversa.

 

Princípio da redução do álcool através do processo de osmose reversa

Através do método de redução do teor alcoólico pelo processo de osmose reversa, quantidades de cerveja em batelada ou de forma continua são bombeadas através do módulo de separação.

Nesse processo, tanto a água quanto o álcool são pressionados contra a membrana, em sentido contrário ao fluxo estabelecido pela pressão osmótica. Todas as moléculas maiores, especificamente, aquelas que contribuem com características de sabor e aroma seguem, portanto, na cerveja. Levando em consideração que parte da água é removida, uma quantidade equivalente em água previamente desaerada e dessalinizada precisa ser adicionada. A partir disso, o teor alcoólico segue sendo reduzido continuamente. 

Uma vez que o processo de geração de pressão, de 30 a 45 Bar,  através do emprego de uma bomba é um processo que gera calor, se faz necessário resfriar o equipamento, de modo que a temperatura não ultrapasse os 15°C.

No processo de remoção de álcool por osmose reversa, o fluxo incide sobre a membrana de forma tangencial, de modo que superfície da membrana é limpa a partir do próprio fluxo, por forças de cisalhamento, no que se caracteriza como processo de filtração de fluxo cruzado ou cross flow. A mistura de água e álcool que flui através da membrana é chamada de filtrado e possui um teor alcoólico de 1,5 a 1,8%.Por conta do teor alcoólico baixo, a reutilização desta mistura, por exemplo, para correção de teor alcoólico não costuma ser realizada. Geralmente, esta mistura é utilizada como água de lavagem.

Ao final do processo a cerveja se encontra mais concentrada que o produto original. Estas cervejas apresentam ao final maiores concentrações de álcoois superiores e ésteres, em comparação aos métodos térmicos de remoção de álcool. Por conta disso, geralmente esta cerveja é diluída com água dessalinizada e desaerada (com menos de 0,1ppm de oxigênio) e carbonatada.

Quando comparadas a cervejas desalcoolizadas por métodos térmicos, estas cervejas apresentam características sensoriais mais próximas da cerveja original, ainda que as perdas de substâncias de amargor seja mais elevadas. No entanto, notam-se características que remetem a mosto e pão. Além disso uma leve acidez pode ser notada, se comparada as cervejas originais.

Fontes:

Livros
Título - Autor - Ano
Abriss  der Bierbrauerei - Ludwig Narziss - 2013
Technology Brewing and Malting - Wolfgang Kunze – 2016
Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets -  Hans Michael Eßlinger - 2009