A Carbonatação da Cerveja

12 Abril, 2015

BEER-foam2

 

Introdução

Durante a fase da fermentação da cerveja, a levedura, ao metabolizar os açúcares presentes no mosto para produção de energia e reprodução, liberta etanol e dióxido de carbono (CO2). Estes dois principais produtos da fermentação são solúveis na cerveja e desempenham um papel importante junto do consumidor, pois ninguém gosta de cerveja “morta”, ou seja, com pouco CO2 dissolvido.

É, então, o CO2 dissolvido na cerveja o principal agente na formação da tradicional espuma. Esta forma-se quando o gás em supersaturação, sai de solução e escapa para a atmosfera, criando pequenas bolhas que se acumulam na superfície do líquido. A dimensão da camada de espuma e a sua retenção, estão dependentes da quantidade de CO2 em solução e que se liberta, bem como outros constituintes da cerveja.

O processo da formação das pequenas bolhas dá-se nas irregularidades do recipiente onde está a cerveja, uma vez que o liquido não molha uniformemente uma superfície, por mais lisa que esta possa parecer. Nessas irregularidades, fica gás aprisionado e formam-se pequenos centros de nucleação onde este, supersaturado, se acumula e começa por se libertar do líquido formado uma bolha que vai crescendo devido ao diferencial de pressão entre a solução e a pressão atmosférica. Quando a pressão interna da bolha ultrapassa a resistência superficial do líquido, esta liberta-se e sobe até à superfície. Ao se libertar, deixa para trás outra pequena bolha, iniciando-se novamente o processo.

Além da espuma, o CO2 tem papel importante na percepção do corpo da cerveja quando esta é ingerida, bem como na capacidade de acidificar a mesma através da formação de ácido carbonico. Este ácido potencia a sensação de “picar” na língua característica das bebidas carbonatadas.

Relação com pressão e temperatura

A quantidade de CO2 que se dissolve na cerveja está em função da pressão e temperatura, segundo a Lei de Henry que diz: “a uma temperatura constante, a quantidade de um gás que se dissolve num determinado tipo e volume de um líquido, é directamente proporcional à pressão parcial desse mesmo gás em equilíbrio com o líquido”. Assim, a solubilidade aumenta com o aumento de pressão e diminui quando a temperatura aumenta.

A quantidade de CO2 na cerveja é normalmente referida como “volumes”, ou seja, o volume que o gás ocuparia à pressão atmosférica e a 0 ºC, se este fosse removido da cerveja.

Os volumes de CO2 dissolvidos numa cerveja a uma pressão P (bar) e a uma temperatura T (ºC), podem ser obtidos da equação seguinte:

Vols = ( P x 14.50377 + 14.695 ) x [ 0.01821 + 0.090115 x e^-(T x 1.8 / 43.11) ] – 0.003342

Da mesma equação podem ser isoladas as outras variáveis, como por exemplo, a pressão necessária para se obter uma cerveja com V volumes de CO2 dissolvidos, a uma temperatura T.

A equação acima foi derivada da tabela publicada pela American Society of Brewing Chemists, em 1949, que se apresenta abaixo para as unidades de pressão em Bar e temperatura em graus Celsius.

Tabela_carb

Seguem os volumes de CO2 típicos para as cervejas mais correntes:

  • Sub-carbonatado: 0 – 1.4 vols
  • Stouts e Porters: 1.5 – 2.2 vols
  • Lagers, Ales, Ambers e a maioria das cervejas: 2.2 – 2.6 vols
  • Ales altamente carbonatadas, lambics, cervejas de trigo: 2.6 – 4 vols
  • Sobre-carbonatado (excepto para algumas ales especiais): acima de 4.1 vols

 Métodos de carbonatação

Stainless-Steel-Fermenter

Fermentador Cilíndrico-Conico

Para a cerveja que é carbonatada na fabrica (ao contrário de na garrafa), tira-se partido do CO2 da fermentação secundária para esse efeito. Tipicamente recorre-se a fermentadores cilíndrico-cónicos pressurizáveis, obtendo-se cerveja pronta a ser estabilizada ou directamente envasilhada. Neste método, a carbonatação é rigorosamente controlada através do controlo da pressão interna do reservatório de fermentação, bem como da sua temperatura.

A alternativa mais tradicional passa pela refermentação em garrafa, onde, no caso de não existirem células viáveis, levedura nova é adicionada ao produto a engarrafar (e açúcar em função da atenuação). Assim, a levedura produz novo CO2 dentro da própria garrafa, aumentando a sua pressão interna e consequente dissolução no meio líquido. Este último método tem como inconveniente, a formação de depósito mais pronunciado na garrafa (efectivamente células mortas de levedura) e, eventualmente em suspensão, podendo influenciar o seu aspecto geral.

Importa ainda referir que a quantidade extra de açúcar a adicionar, deve ser bem determinada, de forma a não existir produção de CO2 em excesso que aumente a pressão interna das garrafas para lá da tensão de cedência do material (no caso mais corrente, do vidro). A rotura de uma garrafa de vidro é uma rotura frágil, dadas as características intrínsecas do material. Ou seja, uma vez que o vidro quando submetido a uma tensão constante não apresenta capacidade de deformação plástica (ao contrário dos metais, por exemplo) e muito reduzida deformação elástica, a rotura dá-se instantaneamente assim que a tensão máxima é atingida e, no caso, de garrafas sobre pressão, de uma forma violenta. Quando a pressão interna se encontra no limiar de ultrapassar a tensão máxima, qualquer pequena variação de pressão é o suficiente para despoletar a rotura, como por exemplo, quedas da pressão atmosférica.

Por último, quando não se pretende carbonatar por refermentação, existe ainda o método de carbonatação forçada, que passa por injectar CO2 sob pressão num recipiente com o líquido a carbonatar. A pressão é determinada em função da temperatura e dos volumes de CO2 dissolvidos que se pretendem para o estilo de cerveja em causa, através do quadro ou equação acima. Este método, apesar de não necessitar de equipamento especial, é mais demorado.

Existem no mercado, equipamentos misturadores de CO2 instantâneos para bebidas carbonatadas, alguns dotados da capacidade de redução de oxigénio.

Carbonatação de cerveja caseira

No circulo dos cervejeiros caseiros, o método mais corrente de carbonatação de cerveja passa pela refermentação em garrafa. Como já referido acima, o açúcar adicionado na altura do engarrafamento deve ser criteriosamente calculado. A sua quantidade passa pela determinação do CO2 necessário, tendo em conta os volumes dissolvidos desejados, através das massas moleculares do gás e da glucose. Apesar dos cálculos não serem muito complexos, existe software do conhecimento da maioria dos cervejeiros caseiros (por exemplo, o Beersmith) que determina a massa de açúcar a utilizar.

O mesmo processo pode ser utilizado para carbonatar naturalmente cerveja em barril (os populares soda-kegs), sendo apenas necessário um recipiente pressurizável. Como vimos, a dissolução de um gás num meio aquoso está directamente relacionado com a pressão e temperatura. Para acelerar o processo, o ideal é refrigerar o barril / recipiente e aumentar um pouco à pressão que seria necessária para os volumes de CO2 desejados. Quando se atinge a carbonatação desejada, reduz-se então a pressão para a pressão de equilíbrio.

Tanto na carbonatação em garrafa como em barril, é importante ter em conta o volume livre no recipiente, ou seja, o volume vazio que fica no gargalo da garrafa ou no topo do barril depois do enchimento. Durante a formação de CO2 pelas leveduras, este irá em primeiro lugar ocupar este espaço e só depois passará à solução. Assim, quanto maior for o espaço vazio, mais CO2 se acumula nele e para uma determinada massa de açúcar para carbonatação, quanto maior o espaço vazio, menor será a carbonatação.

A altura ideal de enchimento é uma questão de preferência. Garrafas mais cheias ajudam a eliminar o ar do espaço vazio, reduzindo a oxidação. Por outro lado, enchimento mais contido serve como almofada no caso de libertação rápida gás, bem como durante a carbonatação. Por vezes, carbonatação excessiva pode ser corrigida através do arrefecimento da garrafa o máximo possível, gentilmente levantando a cápsula para libertar a pressão e em seguida voltando a fecha-la. Isto não é possível se não existe espaço vazio na garrafa.

Conforme referido por Rob Lauriston da revista Brew Your Own, os microprodutores e produtores caseiros de cerveja muitas vezes dão muita ênfase à utilização de ingredientes naturais. Quando nos referimos a carbonatação, significa que a carbonatação artificial vinda de uma garrafa de CO2 é muitas vezes vista como inferior à carbonatação “natural”. Este facto é totalmente errado. O dióxido de carbono proveniente de uma garrafa é, provavelmente, o ingrediente mais puro que se colocará na cerveja e CO2 é CO2 independentemente da sua origem.

A carbonatação forçada pode dar resultados diferentes da carbonatação em garrafa, mas a carbonatação em si, será a mesma. Por exemplo, qualquer diferença que surja na capacidade de retenção de espuma será o resultado de diferenças das características da cerveja que influenciam essa retenção, e não da origem do CO2. Como nota à parte, a maioria dos ingredientes utilizados no fabrico de cerveja sofreram um tipo qualquer de tratamento industrializado (maltagem de cereal, secagem e peletização de lúpulo, lavagem, liofilização e acondicionamento de leveduras, etc.), pelo que o termo “ingrediente natural” não é de todo exacto.

Para terminar e voltando ao caso de refermentação como forma de carbonatar a cerveja, é possível controlar a pressão interna de um barril ou recipiente, através de um manómetro dotado de uma válvula manual de escape como o que se apresenta a seguir.

manometro

Basta este ser conectado à entrada de gás do barril e, quando a pressão ultrapassar o ideal para os volumes e temperatura actual, abre-se cuidadosamente a válvula e alivia-se a pressão até ao valor óptimo.

Obviamente que, com a formula acima e a utilização de electroválvulas e sensores de temperatura, é possível automatizar este processo mas isso será matéria para um próximo artigo.

Referências

American Society of Brewing Chemists

Brewing, Ian Hornsey

Technology Brewing and Malting, Wolfgang Kunze

Homebrew Digest

Revista Brew Your Own



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