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Trabalho de BME

Produção da Cerveja
by

Caroline Midori

on 13 November 2012

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Transcript of Trabalho de BME

Trabalha de Balanço Massa e Energia Produção de Cerveja Bárbara Arboleia
Caroline Midori Akamatsu
Daniela Gozzi
Diogo Barros Pizzatto Introdução A cerveja é uma bebida carbonatada de baixo teor alcoólico, preparada a partir da fermentação do malte de cevada, contendo lúpulo e água de boa qualidade. Histórico Idade Antiga
Idade Média
Idade Moderna Matérias Primas Exercício O processo de produção industrial da cerveja é considerado complexo, envolve principalmente a etapa de fermentação do mosto cervejeiro. Calcule o balanço de massa envolvido para a produção de 100L de cerveja pronta, a partir das matérias primas: malte de cevada, lúpulo e água.

Balanço de massa para o volume de 100 L de cerveja pronta;
Considerações:
Concentração de álcool na cerveja de 5%;
Densidade do álcool = 0,789;
Rendimento do extrato = 78 %;
Conversão industrial = 76 %. Calculando a massa de álcool em 100 mL de cerveja

100mL de cerveja possui 5 mL de álcool.
d= m v
m = 0,789x5 = 4g mL

Descrevendo a reação de obtenção de álcool a partir da glicose

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2CO2
180g 92g 88g

Calculando a quantidade de álcool formado por amido adicionado

Yps = 92g/180g = 0,511g/g Sendo a fermentação um processo que envolve microorganismos, ele não é perfeito por isso Bolling criou um coeficiente para essa relação. (0,48319)

1g - 1/0,48319
4g de etanol - x
X = 8,27 g de açucares

Cálculo da quantidade de açucares fermentecíveis por 100L de cerveja pronta

8,27 g de açúcar - 100 mL
Y - 100.000 mL
Y= 8,27 Kg de açúcares fermentecíveis A pureza da cevada utilizada no processo é de 78%, logo utilizando 100 kg de cevada, obtemos 78 Kg de extrato. Em sua composição, 70% do malte corresponde a açúcares fermentecíveis

8,27 kg --- 70%
Z --- 100%
Z= 11,81 Kg de extrato.

Calculando a quantidade de malte utilizado a partir do seu rendimento de 78%

11,81 Kg de extrato --- 78%
T --- 100%
T = 15,15 Kg de malte de cevada por 100L de cerveja pronta Como o processo de fabricação de cerveja possui algumas perdas devemos calcular uma massa maior de malte

Conversão industrial = 76%
Resíduos sólidos formados = 2%
Fermento = 95%
Envase = 2%

Massa do malte = 15,15 Kg x 1/0,76 x 1 / 0,98 x 1 / 0,95 x 0,98
Massa do malte = 22 Kg

A cevada possui em sua composição 5% de água, então devemos recalcular a base seca encontrada de 22 Kg de malte.

22 Kg de malte - 95%
S - 100%
S= 23,16 Kg de malte
Portanto o volume total, incluindo o malte com bagaço e água é:

92,64 L +15,05 L = 107,69 L

A colocar o produto no reator e variar sua temperatura, o produto sofre contração de 4%, assim calculando :

107,69 L -- 96% (contração)
H -- 100%
H = 112, 2 L

O reator tem que possuir um volume 20 % que o volume útil:

112,2 x 1,2 = 134,6 L

Portanto, para a produção de 100 L de cerveja são necessários 23,16 kg de malte, 92,64 L de água.
Mosturação Mistura do malte com água sob ação do calor;
Enzimas ativadas pela ação do calor;
Controle da temperatura. Fervura Adição do lúpulo;
Período de fervura - 30 min. Fermentação Ação das leveduras:

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2CO2

O tipo de Fermentação dependerá da levedura utilizada:
- Cerveja de Alta Fermentação - Levedura : Saccharomyces Cerevisiae;
- Cerveja de Baixa Fermentação - Levedura : Saccharomyces Uvarum. Pasteurização Eliminação de alguns microorganismos; Exercício Para a produção de 100 L de cerveja, logo após o processo de fermentação, a cerveja tem de ser resfriada de 10º C a 0º C. Qual é a variação de energia sabendo que:


- Calor específico da glicose: 115 J/mol K

- ΔH(fermentação) = -72 kJ/mol Cálculo da quantidade de energia envolvida para o resfriamento de 10ªC

Q = m x c x Δθ
Q = 8,27 kg x 115 J/mol K x (-10 K) x 1 mol/ 180g x 1000g/kg
Q = -52,8361 kJ

Cálculo do ΔH(fermentação)

ΔH(fermentação) = -72 kJ/mol x 1 mol/ 180g x 1000 g/kg = -400 kJ/kg

Cálculo da variação de energia

ΔE = mi (ΔH + ΔP + ΔK) + Q + W
ΔE = 8,27 kg(- 400 kJ/kg + 0 + 0) + (-52,8361 kJ) + 0
ΔE = -3360, 84 kJ

No processo de fermentação temos uma variação de energia de -3360, 84 kJ
Água Malte de cevada Lúpulo Fermento/Leveduras Adjuntos Apesar de somente 8,27 kg serem fermentados são necessários 23,16 kg de malte para a produção de 100 L de cerveja.

Volume do malte, sabendo-se que para 1kg de malte temos 0,65 L:

23,16 kg x 0,65 L/kg = 15,05 L de malte

No processo de fabricação, determinação uma proporção de água acrescida em relação a quantidade de malte presente, determinados a proporção 4:1 respectivamente, logo:

23,16 Kg de malte x 4 L de H2O/ Kg de malte = 92,64 L de H2O
Conclusão
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