Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (área de especialização em Tecnologia Química e Alimentar)A cerveja apresenta-se como um dos produtos de origem biotecnológica mais antiga.
Várias são as etapas que constituem este processo que, mediante pequenas variações,
possibilita a obtenção de produtos diferenciados ou de produtos com baixa qualidade
para o cliente. Face à instabilidade do processo e à necessidade crescente de produções
homogéneas com otimização de tempo e custos, torna-se importante a construção de
novas tecnologias de acompanhamento da produção.
O objetivo deste trabalho foi aplicar e verificar se a tecnologia de fibras óticas, baseada
na espetroscopia UV-VIS-SWNIR, apresenta resultados comparáveis aos métodos de
análise clássicos durante a monitorização da fermentação cervejeira. Dois tipos de
cerveja foram acompanhados quanto aos parâmetros de extrato aparente, graus Plato,
atenuação aparente, álcool, pH, cor e diacetilo. A análise foi realizada por recurso a
fibra ótica, sendo os espetros resultantes tratados para diminuição dos efeitos
dispersivos, usados para o cálculo de perfis fermentativos por PCA e por fim para
construção de calibrações de todos os parâmetros por intermédio do PLS.
A análise por PCA permitiu verificar a distribuição de ambas as cervejas ao longo da
fermentação. Pelo PLS os modelos de calibração que apresentaram melhores valores
foram obtidos para a Super Bock, com valores de R2 entre 0.58 e 0.64, para os
parâmetros de extrato aparente, atenuação, pH e álcool. Apesar de valores de correlação
um pouco afastados dos ideais, verificou-se que a tecnologia mediante melhorias de
processamento e análise apresenta boas perspetivas de aplicação.
Em paralelo com este trabalho estudou-se a aplicação das cartas de controlo de Shewart
ao processo fermentativo, verificando-se que este procedimento não é o ideal em
processos com estas características. Analisou-se também a evolução dos parâmetros
cervejeiros usados nas calibrações, confirmando-se que aqueles que apresentam maior
variabilidade ao longo da fermentação estão associados ao extrato, álcool, pH e
diacetilo.The beer presents as one of the oldest products with biotechnological origin. There are
several steps that constitute the brewing process, in which by small variations produce
different products or products with low quality for the customer. Due to the instabilities
of the process and the increasing need of homogenous productions, with time and cost
optimization, the construction of new technologies for monitoring the production
becomes important.
The aim of this work was to apply and to check if spectroscopy UV-VIS-SWNIR with
fiber-optic technology presents comparable results to classic methods of analysis during
the beer production. Two kinds of beer were followed regarding parameters as apparent
extract, Plato degrees, attenuated degree of fermentation, alcohol, pH, color and
diacetyl. The analysis was realized across fiber-optic, and the resulting spectra treated to
reduce the dispersive effects, used to the calculation of PCA fermentative profiles and to
the construction of the calibration models by PLS to all parameters.
The PCA analysis allowed to verify the distribution of both beers along the
fermentation. The PLS calibration models that presented the best values were obtained
to Super Bock with R2 values between 0.58 and 0.64 for parameters of apparent extract,
attenuated degree of fermentation, pH and alcohol. Although the correlation values
being far from the ideal ones, was checked that UV-VIS-SWNIR with some treatments
and data analysis improvements have good perspectives of application.
Beyond this work, was also studied the application of Shewart control charts to the
fermentation. It was concluded that this method is not appropriated to this kind of
process. The evolution of parameters fermentation was also studied, being the most
variables associated to extract, alcohol, pH and diacetyl
