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Estudo da isomerização do lúpulo
| datacite.subject.fos | Optimização Energética na Indústria Química | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Silva, Paula Cristina Pereira | |
| dc.contributor.author | Barreiro, Sara Alexandra Costa | |
| dc.date.accessioned | 2018-03-19T14:31:02Z | |
| dc.date.available | 2019-11-25T01:30:31Z | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.description.abstract | Esta tese de mestrado foi desenvolvida na empresa UNICER, tendo como principal objetivo o estudo da isomerização do lúpulo, com o intuito de maximizar a obtenção de iso-α-ácidos e minimizar a discrepância de valores de amargo entre fabricos de cerveja. Estudou-se a implementação de uma alteração ao processo atual, com o objetivo de aumentar consideravelmente a taxa de isomerização dos α-ácidos, diminuindo assim a quantidade e custo de extrato de lúpulo a adicionar ao processo. Realizou-se um estudo sobre a influência na cor da cerveja da quantidade dos maltes utilizados para a sua produção e ainda um estudo sobre a propagação de levedura. A cerveja é uma bebida obtida por fermentação alcoólica de um mosto preparado com malte e cereais não maltados, água e lúpulo. O lúpulo, adicionado na etapa de ebulição, contém α-ácidos, que após isomerizados dão origem a iso-α-ácidos, que conferem à cerveja o seu sabor amargo. A produção de cerveja compreende várias etapas como a oagem dos cereais, brassagem, filtração, ebulição, decantação, fermentação do mosto e filtração final da cerveja. O trabalho desenvolvido consistiu inicialmente num levantamento do histórico e caracterização das variáveis (quantidade de lúpulo adicionado e pH) que influenciam o rendimento de isomerização do extrato de lúpulo para a cerveja Super Bock, desde o início do ano de 2015. Foi realizado também um estudo sobre a importância do tipo de extrato de lúpulo adicionado ao processo, substituindo o extrato de lúpulo usualmente adicionado (Magnum-Herkules-Taurus) por uma mistura de extrato de lúpulo contendo 50% do tipo Magnum-Herkules-Taurus e 50% do tipo Nugget. Efetuaram-se ensaios com vista à verificação da ocorrência de reações de isomerização na etapa de decantação. Foi também estudado um controlo dos Tanques de Cerveja Filtrada com o propósito de averiguar o efeito da diluição da cerveja no valor de amargo final, bem como a importância da adição de tetra (extrato de lúpulo pré-isomerizado com a finalidade de corrigir o valor final de amargo na cerveja). Tendo-se verificado variações significativas na cor de mosto foi realizado um estudo das condições do seu processo de produção, em relação às quantidades e tipo de malte usados. Por fim, efetuou-se o acompanhamento da propagação de levedura referente à cerveja Carlsberg, de forma a verificar o seu crescimento. Estudou-se a implementação de uma alteração ao processo atual, com o objetivo de aumentar o rendimento de isomerização dos α-ácidos, diminuindo assim os custos e quantidade de extrato de lúpulo a adicionar ao processo, à custa de uma pré-isomerização do mesmo. Esta alteração consiste na pré-isomerização do extrato de lúpulo num reator onde é introduzido o extrato de lúpulo juntamente com um catalisador heterogéneo, ocorrendo assim a reação de isomerização. De seguida a mistura é encaminhada para uma centrífuga procedendo-se à sua separação, sendo no final o catalisador lavado e reaproveitado. A reação de isomerização é realizada durante 18 horas a 90 °C. Através da caracterização do pH e amargo da cerveja Super Bock, desde o ano 2015, verificou-se que é difícil o controlo do rendimento de isomerização através do pH, não se detetando uma relação evidente entre estas duas variáveis, com a consequente oscilação de resultados obtidos. A utilização da mistura dos dois tipos de extratos de lúpulo não alterou de forma significativa os resultados obtidos quando se utiliza apenas o extrato de lúpulo do tipo Magnum-Herkules-Taurus. Verifica-se, no entanto, que os rendimentos de isomerização obtidos com a mistura de extratos de lúpulo são ligeiramente inferiores. Verificou-se um aumento do valor de amargo no mosto, entre a etapa de ebulição e de decantação, sendo o esperado, pois as elevadas temperaturas que ainda se verificam na decantação levam à continuidade das reações de isomerização. Relativamente à adição de tetra após a filtração da cerveja, constatou-se que a quantidade a adicionar se situa entre 0,9kg e 4,5kg. Foi possível determinar que a cor do mosto é fortemente influenciada pela cor e quantidade dos maltes utilizados. É recomendada uma verificação prévia da cor do malte de chocolate, pois mesmo sendo adicionado em quantidade inferior ao malte pilsen (cerca de 0,5%) apresenta grande influência na cor final do mosto. Por fim, no ensaio de propagação de levedura verificou-se que em ambas as fases do processo ocorreu um crescimento gradual de levedura, sendo que inicialmente a taxa de crescimento foi bastante mais elevada relativamente à fase final devido à redução de metabolismo da levedura. Após a análise do método de pré-isomerização dos α-ácidos verificou-se que este é bastante mais económico relativamente à isomerização dos α-ácidos atual. É possível reduzir anualmente os custos atuais em cerca de 46%. Contabilizando o investimento inicial não se verifica grande discrepância, obtendo-se um valor de 44%. No entanto, apesar de ser um método bastante vantajoso a nível económico, é necessário garantir que esta alteração não afeta a qualidade e as características da cerveja. | pt_PT |
| dc.description.abstract | This master thesis was developed in UNICER, having as main objective the study of hop isomerization, in order to maximize the quantity of iso-α-acids and minimize the discrepancy of bitterness values between beer batches. The implementation of a change in the production process was studied in order to increase the rate of isomerization of α-acids, therefore reducing the quantity and cost of hop extract added to the process. A study of the influence of type and amount of malt in beer colour was performed. A study on yeast propagation was also conducted. Beer is a beverage obtained by alcoholic fermentation of a wort prepared with malt, unmalted cereals, water and hops. The hops extract added to the wort at the boiling step, contains α-acids, that after isomerization, produce iso- α-acids which gives the beer its bitter flavour. The production of beer comprises several steps such as grinding cereals, ashing, filtration, boiling, decanting, fermentation of the wort and final filtration of the beer. At first, it was necessary to compile and analyse the data for the variables (bitter and pH) that influence hop extract isomerization yield, for Super Bock beer produced from the beginning of 2015. A study on the importance of type of hop extract added to the process, replacing hop extract usually added (Magnum-Herkules-Taurus) by a mixture of 50% of Magnum-Herkules-Taurus type and 50% of the Nugget type, was conducted. Testes was performed in order to verify the occurrence of isomerization reactions in the decanting step. To evaluate the effect of beer dilution on the final bitterness value, as well as the mportance of tetra (pre-isomerized hop extract used to correct the bitterness in the final beer) addition, a control of parameters in the Filtered Beer Tanks was performed. In order to understand the significant changes in wort colour detected in the process, the conditions (quantity and type) of the malt used were studied. Finally, in order to verify the growth of the yeast used in Carlsberg beer production, a propagation study of these yeasts was performed. With the purpose of increasing α-acids isomerization yield, thereby reducing the cost of hop extract added, a change in the process was suggested and studied. The change consists in a pre-isomerization of the hop extract, using a solid catalyst, in a stirred reactor. Then the mixture is send to a centrifuge and separated, and at the end of the process the catalyst is washed and reused. The isomerization reaction is performed for 18 hours at 90 ° C. The analysis of pH and bitterness of Super Bock beer since 2015 showed that it is difficult to control the isomerization yield through pH. It was not possible to detect a relationship between these two variables, and therefore the results show unexpected oscillations. The use of the mixture of hop extracts does not significantly alter the results obtained hen using Magnum-Herkules-Taurus extract. However, isomerization yields obtained with the mixture of extracts are slightly inferior. Between boiling and decanting steps, the bitterness of wort increased as expected, because, due to the high temperatures on the decantation step, the isomerization reactions continue to occur. Regarding the addition of tetra in beer after filtration, it was found that the amount to be added lies between 0,9kg and 4,5kg. It was possible to determine that wort colour is strongly influenced by the color and the quantity of malts used. A prior verification of chocolate malt colour is recommended because, although this malt is added in very small amounts (about 0,5% compared to pilsen malt) it has a great influence on the final colour of the wort. Yeast propagation test showed that in both stages of the process there was a gradual growth of yeast, the initially growth rate was considerably faster than on the final stage due to the reduction on yeast metabolism. The economic analysis of the process of pre-isomerization of α-acids showed that this is more favorable than the current α-acids isomerization. Operating costs can be reduced by about 46%. Taking into account the initial investment needed, this value decreases to 44%. However, despite this economic advantages, it is necessary to ensure that this process change does not affect the quality and the remaining beer characteristics. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 201750805 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/11153 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Isomerização | pt_PT |
| dc.subject | Lúpulo | pt_PT |
| dc.subject | α-ácidos | pt_PT |
| dc.subject | Amargo | pt_PT |
| dc.subject | Pré-isomerização | pt_PT |
| dc.subject | Isomerization | pt_PT |
| dc.subject | Hop | pt_PT |
| dc.subject | α-acids | pt_PT |
| dc.subject | Bitterness | pt_PT |
| dc.subject | Ppre-isomerization | pt_PT |
| dc.title | Estudo da isomerização do lúpulo | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Química | pt_PT |