Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2018. / A cerveja é legalmente definida como a bebida obtida pela fermentação do mosto cervejeiro obtido a partir do malte de cevada e adicionado de lúpulo, além disso adjuntos cervejeiros (cereais que agregam extrato a cerveja) podem ser empregados na proporção de até 45% de seu extrato primitivo. A produção de cerveja no Brasil é regulamentada e fiscalizada pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa) e cabe a este verificar se a proporção de adjuntos na cerveja é respeitada, porém não há métodos eficazes de controle. A história de regulamentação das cervejas no Brasil inicia-se em 1973 com a edição do Decreto 73.267/73, porém a limitação da quantidade de adjuntos somente foi estabelecida em 2001 com a internalização da Resolução Mercosul 14/01. Atualmente, o Brasil é dependente da importação de malte para sustentar a indústria cervejeira nacional, uma vez que a produção de cevada nacional é insuficiente e não possui qualidade suficiente para a malteação. Diante do cenário, os adjuntos cervejeiros são produzidos e empregados em grande quantidade no país e apresentam valor significantemente inferior ao malte de cevada, justificando sua utilização em substituição aos insumos importados. Apesar do crescimento da produção cervejeira, a importação de malte ao Brasil se manteve praticamente inalterada. Métodos de análise da razão isotópica de carbono e nitrogênio já foram experimentados, sem sucesso, no controle de cervejas produzidas no Brasil. As diversas metodologias de espectrometria de massas se apresentam promissoras no controle laboratorial, podendo ser utilizadas em conjunto com outras técnicas em uma abordagem analítica integrada. O controle da substituição do malte por adjuntos cervejeiros pode ser realizado por análises laboratoriais, apesar de no momento, não haverem métodos desenvolvidos para tal fim. / Beer is legally defined as the beverage obtained from the fermentation of brewer's wort obtained from barley malt added with hops, in addition brewers' adjuncts (grains which add beer extract) can be used in the proportion of up to 45% of its primitive extract. Beer production in Brazil is regulated and supervised by the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply and it is up to it to verify if the proportion of adjuncts in beer is respected, but there are no effective methods of control. The history of beer regulation in Brazil began in 1973 with the issuance of Decree 73.267 / 73, but the limitation of the number of adjuncts was only established in 2001 with the internalization of Mercosur Resolution 14/01. Currently, Brazil is dependent on malt imports to support the national brewing industry, since the production of national barley is insufficient and does not have sufficient quality for malting. In this scenario, adjuncts are produced and used in great quantity, showing significantly lower values than barley malt, justifying its use in substitution of the imported inputs. Despite the growth in brewing, malting imports to Brazil remained practically unchanged. Methods of analysis of the isotopic ratio of carbon and nitrogen have already been tried, with no success, in the control of beers produced in Brazil. The various methodologies of mass spectrometry show promising results in laboratory control and can be together with other techniques in an integrated analytical approach. The control of malt substitution by brewers' adjuncts can be performed by laboratory analysis, although now there are no developed methods for this purpose.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ceilândia, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Tecnologias em Saúde, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-04T20:01:05Z No. of bitstreams: 1 2018_BrunoRibeiroFreire.pdf: 2010959 bytes, checksum: 3596649c43c85a48b96fa9451d82b7d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-11T18:19:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_BrunoRibeiroFreire.pdf: 2010959 bytes, checksum: 3596649c43c85a48b96fa9451d82b7d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-11T18:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_BrunoRibeiroFreire.pdf: 2010959 bytes, checksum: 3596649c43c85a48b96fa9451d82b7d2 (MD5) Previous issue date: 2018-09-04 / Esse estudo teve como objetivos a produção de cervejas artesanais no estilo Pilsen com adição das frutas sapoti e atemoia em sua composição e a utilização de leveduras imobilizadas em sistemas micro e nanoestruturados para avaliação dos processos de fermentação alcoólica. A polpa de atemoia foi adicionada no mosto cervejeiro na concentração de 8,5% (p/v) e a polpa de sapoti na concentração de 17% (p/v). A adição de frutas aumentou o teor de compostos fenólicos totais das cervejas de atemoia (111,29 mg/100 mL) e de sapoti (77,61 mg/100 mL) em relação à cerveja sem frutas (64,00 mg/100 mL) e também aumentou o teor alcoólico das cervejas com frutas (5,0ºGL) em relação à cerveja sem frutas (4,6ºGL). Para a produção da cerveja artesanal no estilo Pilsen com o uso de leveduras imobilizadas utilizou-se a concentração de leveduras 10 % (p/v) imobilizadas em alginato 2 % (p/v). A fermentação alcoólica se completou em 6 dias, quando o teor de sólidos solúveis do mosto (14ºBrix) foi reduzido a 7,0ºBrix e a cerveja atingiu a graduação alcoólica de 4,9°GL. E no estudo do desenvolvimento de um conjugado de nanopartículas magnéticas (NPM) com as leveduras imobilizadas, as leveduras realizaram a fermentação alcoólica do mosto em 96 horas. O problema apresentado pela matriz de alginato-NPM foi que as nanopartículas de ferro se soltaram do alginato e migraram para o mosto fermentado. Na tentativa de imobilizar as NPM na matriz, foi realizado um ensaio de fermentação alcoólica com uso das leveduras imobilizadas em matriz de alginato-NPM-glutaraldeído-quitosana. Nesse ensaio as NPM ficaram ligadas na matriz e não houve escape de ferro para o mosto. Porém a difusão de substrato para dentro da levedura encapsulada ficou prejudicada e dessa forma não houve fermentação alcoólica do mosto em 96 horas. As sugestões futuras de modificações de metodologia para o uso das leveduras imobilizadas em matriz de alginato-NPM-glutaraldeído-quitosana são: diminuir o tempo de permanência das leveduras imobilizadas na solução de quitosana de 12 horas para 1 hora para que não ocorra fechamento excessivo dos poros da matriz polimérica e fazer primeiro a encapsulação das leveduras no alginato e depois a imersão dessas na solução de glutaraldeído. Dessa forma, as leveduras estarão mais protegidas da toxicidade do glutaraldeído e ainda assim, será possível o glutaraldeído fazer ligações cruzadas com a parte externa do suporte de imobilização, garantindo que as nanopartículas magnéticas fiquem presas no alginato. / This study had as objectives the production of artisanal beers in the Pilsen style with the addition of sapoti and atemoia fruits in their composition and the use of immobilized yeasts in micro and nanostructured systems for the evaluation of alcoholic fermentation processes. The atemoia pulp was added to the brewing wort at a concentration of 8.5% (w/v) and the sapoti pulp at the concentration of 17% (w/v). The addition of fruits increased the total phenolic compounds content of atemoia (111.29 mg/100 mL) and sapoti (77.61 mg/100 mL) beers compared to non-fruit beer (64.00 mg/100 mL) and also increased the alcoholic content of beers with fruit (5.0°GL) compared to non-fruit beer (4.6°GL). The concentration of 10% (w/v) yeasts immobilized in 2% (w/v) alginate was used for the production of the Pilsen style beer using immobilized yeasts. The alcoholic fermentation was completed in 6 days, when the soluble solids content of the wort (14ºBrix) was reduced to 7.0ºBrix and the beer reached the alcoholic grade of 4.9°GL. And in the study of the development of a conjugate of magnetic nanoparticles with the immobilized yeasts, the yeasts carried out the alcoholic fermentation of the wort in 96 hours. The problem presented by the alginate- magnetic nanoparticles matrix was that the iron nanoparticles were released from the alginate and migrated to the wort. In the attempt to trap the magnetic nanoparticles in the matrix, an alcoholic fermentation test was carried out using yeasts immobilized in alginate- magnetic nanoparticles -glutaraldehyde-chitosan matrix. In this assay the magnetic nanoparticles were bound in the matrix and there was no escape of iron to the wort. However, the diffusion of the substrate into the encapsulated yeast was impaired and in this way there was no alcoholic fermentation of the wort in 96 hours. Future suggestions for modifications of methodologies for the use of immobilized yeasts in alginate- magnetic nanoparticles -glutaraldehyde-chitosan matrix are: decrease the residence time of the immobilized yeasts in the chitosan solution from 12 hours to 1 hour so that there is no excessive closure of the polymer matrix pores and first encapsulating the yeasts in the alginate and then immersing them in the glutaraldehyde solution. Thus, yeasts will be more protected from the toxicity of glutaraldehyde and yet, it will be possible for glutaraldehyde to cross-link with the outside of the immobilization support, ensuring that the magnetic nanoparticles are trapped in the alginate.

O presente trabalho apresenta a análise térmica do fenômeno de fermentação de cerveja com o objetivo de quantificar a energia liberada durante o processo e avaliar o comportamento do campo de temperaturas do fermentando. É adotada uma metodologia que reúne abordagens teóricas e experimentais, aplicadas a um processo completo de fermentação. O calor dissipado durante a fermentação é calculado por equações presentes na literatura, tendo como entrada a taxa de conversão de glicose e produção de CO2. Essas taxas são calculadas pelas concentrações de glicose medidas de amostras retiradas durante ensaios planejados. A dissipação é usada como entrada em dois modelos térmicos para o cálculo do campo de temperaturas do fermentando. As temperaturas calculadas são superiores àquelas monitoradas experimentalmente, com diferenças de até 78%. Esse comportamento embasa a proposta de uma equação de ajuste do calor liberado durante a fermentação. A equação proposta indica que é liberado 38 kJ por mol de glicose convertido, neste estudo a taxa de dissipação térmica atinge valor máximo de 11,41 Wm-3 e a energia total dissipada é de 385 kJ para produzir 40 litros de cerveja. O ajuste mostrou-se satisfatório, as temperaturas máximas e os campos de temperaturas calculados apresentaram valores equivalentes aos valores experimentais. / The present study carry out a thermal analysis of beer fermentation process which aims to quantify the energy released during the process and evaluate the temperature field, using a methodology that brings together theoretical and experimental approaches. The heat dissipated during the fermentation is calculated by equations reported in the literature, with the conversion rates of glucose and CO2 production as input. These rates are calculated using the glucose concentrations measured of samples taken during tests. The dissipation is used as input in two thermal models for the calculation of temperature field. The calculated temperatures are higher than those monitored experimentally, with differences up to 78%. It supports the proposal of an adjusted equation for heat release of beer fermentation. The proposed equation indicates that 38 kJ per mol of converted glucose is released. In this study, the thermal dissipation rate reaches a maximum value of 11.41 Wm-3 and the total energy dissipated is 385 kJ for producing 40 liters of beer. The adjustment is satisfactory, the maximum temperatures and the temperature fields calculated are equivalent to the experimental values.

O presente trabalho apresenta a análise térmica do fenômeno de fermentação de cerveja com o objetivo de quantificar a energia liberada durante o processo e avaliar o comportamento do campo de temperaturas do fermentando. É adotada uma metodologia que reúne abordagens teóricas e experimentais, aplicadas a um processo completo de fermentação. O calor dissipado durante a fermentação é calculado por equações presentes na literatura, tendo como entrada a taxa de conversão de glicose e produção de CO2. Essas taxas são calculadas pelas concentrações de glicose medidas de amostras retiradas durante ensaios planejados. A dissipação é usada como entrada em dois modelos térmicos para o cálculo do campo de temperaturas do fermentando. As temperaturas calculadas são superiores àquelas monitoradas experimentalmente, com diferenças de até 78%. Esse comportamento embasa a proposta de uma equação de ajuste do calor liberado durante a fermentação. A equação proposta indica que é liberado 38 kJ por mol de glicose convertido, neste estudo a taxa de dissipação térmica atinge valor máximo de 11,41 Wm-3 e a energia total dissipada é de 385 kJ para produzir 40 litros de cerveja. O ajuste mostrou-se satisfatório, as temperaturas máximas e os campos de temperaturas calculados apresentaram valores equivalentes aos valores experimentais. / The present study carry out a thermal analysis of beer fermentation process which aims to quantify the energy released during the process and evaluate the temperature field, using a methodology that brings together theoretical and experimental approaches. The heat dissipated during the fermentation is calculated by equations reported in the literature, with the conversion rates of glucose and CO2 production as input. These rates are calculated using the glucose concentrations measured of samples taken during tests. The dissipation is used as input in two thermal models for the calculation of temperature field. The calculated temperatures are higher than those monitored experimentally, with differences up to 78%. It supports the proposal of an adjusted equation for heat release of beer fermentation. The proposed equation indicates that 38 kJ per mol of converted glucose is released. In this study, the thermal dissipation rate reaches a maximum value of 11.41 Wm-3 and the total energy dissipated is 385 kJ for producing 40 liters of beer. The adjustment is satisfactory, the maximum temperatures and the temperature fields calculated are equivalent to the experimental values.

O presente trabalho apresenta a análise térmica do fenômeno de fermentação de cerveja com o objetivo de quantificar a energia liberada durante o processo e avaliar o comportamento do campo de temperaturas do fermentando. É adotada uma metodologia que reúne abordagens teóricas e experimentais, aplicadas a um processo completo de fermentação. O calor dissipado durante a fermentação é calculado por equações presentes na literatura, tendo como entrada a taxa de conversão de glicose e produção de CO2. Essas taxas são calculadas pelas concentrações de glicose medidas de amostras retiradas durante ensaios planejados. A dissipação é usada como entrada em dois modelos térmicos para o cálculo do campo de temperaturas do fermentando. As temperaturas calculadas são superiores àquelas monitoradas experimentalmente, com diferenças de até 78%. Esse comportamento embasa a proposta de uma equação de ajuste do calor liberado durante a fermentação. A equação proposta indica que é liberado 38 kJ por mol de glicose convertido, neste estudo a taxa de dissipação térmica atinge valor máximo de 11,41 Wm-3 e a energia total dissipada é de 385 kJ para produzir 40 litros de cerveja. O ajuste mostrou-se satisfatório, as temperaturas máximas e os campos de temperaturas calculados apresentaram valores equivalentes aos valores experimentais. / The present study carry out a thermal analysis of beer fermentation process which aims to quantify the energy released during the process and evaluate the temperature field, using a methodology that brings together theoretical and experimental approaches. The heat dissipated during the fermentation is calculated by equations reported in the literature, with the conversion rates of glucose and CO2 production as input. These rates are calculated using the glucose concentrations measured of samples taken during tests. The dissipation is used as input in two thermal models for the calculation of temperature field. The calculated temperatures are higher than those monitored experimentally, with differences up to 78%. It supports the proposal of an adjusted equation for heat release of beer fermentation. The proposed equation indicates that 38 kJ per mol of converted glucose is released. In this study, the thermal dissipation rate reaches a maximum value of 11.41 Wm-3 and the total energy dissipated is 385 kJ for producing 40 liters of beer. The adjustment is satisfactory, the maximum temperatures and the temperature fields calculated are equivalent to the experimental values.