Application of hydrodynamic cavitation in brewing

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Simões, Adriano Miguel Andrade
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/88419
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Química e Biológica
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spelling Application of hydrodynamic cavitation in brewingCavitação hidrodinâmicaEbulição do mostoIsomerizaçãoProcesso cervejeiroBrewingIsomerizationHydrodynamic cavitationWort boilingEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado em Engenharia Química e BiológicaA cerveja é uma bebida muito popular em todo o mundo e que tem uma grande história até aos dias de hoje, sendo a terceira bebida mais consumida em todo o mundo. É obtida por fermentação alcoólica, utilizando leveduras geralmente do género Saccharomyces, num mosto preparado a partir de malte de cereais, no qual foram adicionadas flores de lúpulo ou produtos de lúpulo e água potável. A indústria da cerveja, como a conhecemos, é o resultado de um longo desenvolvimento. A forma de produzir cerveja não é muito variável, pelo que esta indústria se baseia na criatividade para inovar nesta área. Além disso, atualmente várias investigações têm sido realizadas com vista a inovar tecnologicamente o processo. Uma das tecnologias mais investigadas neste campo, e o foco central deste estudo é a aplicação da cavitação hidrodinâmica no fabrico de cerveja, mais precisamente durante a fase de ebulição do mosto, a fim de poupar energia no processo. O fenómeno de cavitação consiste (com auxílio de maquinaria) na formação e colapso de pequenas bolhas de vapor que geram grandes quantidades de energia no meio. O principal objetivo deste estudo é fazer uso da tecnologia na ebulição do mosto, e compreender as condições que otimizam a isomerização dos ácidos alfa, bem como compreender se é possível reduzir os níveis de glúten na cerveja. As experiências foram realizadas num wort kettle com um volume de 50 L. Foram testadas diferentes temperaturas num intervalo de 70 a 90 °C, bem como diferentes números de cavitação sendo aplicados num intervalo de 0.062 a 0.15. Além disso, foi realizada uma experiência com pellets de lúpulo ao invés de extrato de lúpulo. Foram também realizadas experiências a 70 e 100 °C (temperatura de ebulição) sem cavitação, a fim de comparar os resultados com a utilização da tecnologia. A isomerização mais elevada (63 %) foi obtida a 90 °C aplicando um número de cavitação de 0.062. Esta foi superior à isomerização obtida para a experiência de ebulição tradicional (53.7 %). Os resultados mostraram que a temperatura de 90 °C, independentemente do número de cavitação, parece muito promissora e resulta numa melhor isomerização, ou pelo menos comparável à ebulição tradicional. Relativamente aos resultados de glúten, a cavitação hidrodinâmica mostrou diminuir a concentração de gliadina (proteína de glúten) no meio. No início da experiência foi detetada uma concentração de 65.3 ± 9.5 mg/L de gliadina enquanto no final 49.7 ± 7.2 mg/L.Beer is a very popular drink around the world, a beverage that has a great history until today, being the third most consumed drink in the entire world. It is obtained by alcoholic fermentation, using usually selected yeasts of the Saccharomyces genus, into a wort prepared from cereal malt, in which flowers of hops or hop products and potable water have been added. The beer industry as we know is the result of long development. The way of producing beer is not very variable, so this industry is based on creativity to innovate in this area. Furthermore, research is currently being carried out in order to technologically innovate the process. One of the most in-depth technologies in this field and the central focus of this study is the application of hydrodynamic cavitation in brewing, more precisely during the wort boiling stage, in order to save energy in the process. The cavitation phenomenon consists of (with support of machinery) the formation and collapse of small steam bubbles generating large amounts of energy in the medium. The main goal of this study is to make use of the application of the technology in wort boiling and understand the conditions that optimise the isomerisation of bitter alpha acids, as well as to understand if it is possible to reduce the levels of gluten in beer. The experiments were performed in a wort kettle with a volume of 50l. Different temperatures were tested in a range from 70 to 90 °C, as well as different cavitation numbers being applied in a range from 0.062 to 0.15. Furthermore, an experiment with hop pellets instead of hop extract was performed. Besides that, experiments at 70 and 100 °C (boiling temperature) without cavitation were also performed in order to compare the results with the use of the technology. The highest isomerization (63 %) was obtained at 90 °C applying 0.062 cavitation number. This was higher than the isomerization obtained for the experiment of traditional boiling (53.7 %). The results have shown that the use of 90 °C, regardless the cavitation number, seem very promising and results in isomerization better or comparable to traditional boiling. Regarding the gluten results, hydrodynamic cavitation has shown to decrease the concentration of gliadin (protein of gluten) in the medium. At the beginning of the experiment it was detected a concentration of 65.3 ± 9.5 mg/L gliadin while at the end 49.7 ± 7.2 mg/L.Vicente, A. A.Brányik, TomášUniversidade do MinhoSimões, Adriano Miguel Andrade2022-12-062022-12-06T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/88419eng203492293info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-03T01:20:28Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/88419Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:07:29.864136Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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