UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
QUÍMICA INDUSTRIAL
AVALIAÇÃO DA QUALIDADE FÍSICO-QUÍMICA NA PRODUÇÃO
DE BEBIDAS ENERGÉTICAS
Mônica Minomo Amaral
ANÁPOLIS
2012
i
Mônica Minomo Amaral
AVALIAÇÃO DA QUALIDADE FÍSICO-QUÍMICA NA PRODUÇÃO
DE BEBIDAS ENERGÉTICAS
Trabalho
submetido
de
ao
Conclusão
corpo
de
Curso
docente
da
Coordenação de Química Industrial da
Universidade Estadual de Goiás como
parte dos requisitos necessários para a
obtenção do título de Bacharel em
Química Industrial.
Orientador: Prof. Msc. Lauro Bernardino Coelho Junior.
ANÁPOLIS
2012
ii
AMARAL, MÔNICA MINOMO
Avaliação da Qualidade Físico-química na
Produção de Bebidas Energéticas [Anápolis]
2012.
IX, 43 p.29,7cm (UnUCET/UEG, Bacharel,
Química Industrial, 2012).
Trabalho de conclusão de curso Universidade Estadual de Goiás, UnUCET.
1.
Bebida energética;
2.
Produção;
3.
Controle de qualidade;
4.
Principais parâmetros.
I. UnUCET/UEG II. Título (série)
iii
AVALIA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE FÍSICO-QUÍMICA NA
PRODUÇÃO DE BEBIDAS ENERGÉTICAS
Mônica Minomo Amaral
BANCA EXAMINADORA
________________________________________
Prof. Msc. Lauro Bernardino Coelho Junior
(Orientador)
________________________________________
Profª. MSc. Lydia Tavares de Araújo Andrade
(Membro)
________________________________________
Profª. MSc. Janaína Pereira Macedo Rodrigues
(Membro)
Aprovado em ___ /___ /___
iv
DEDICATÓRIA
Eu dedico este trabalho primeiramente a Deus, que está sempre presente na
minha vida. Aos meus pais, Tony e Edna, que sempre me apoiaram e me
incentivaram em mais essa etapa da minha vida. Ao meu namorado, Murillo
Gonçalves, que esteve sempre presente ao meu lado. Aos meus familiares
(tios, avós e primas) que me ajudaram e me acolheram com todo amor e
carinho. E ao meu querido irmão, Tadaaki, por todo carinho e apoio recebido.
v
Resumo do Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à UnUCET/UEG
como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Bacharel
em Química Industrial.
AVALIAÇÃO DA QUALIDADE FÍSICO-QUÍMICA NA PRODUÇÃO DE
BEBIDAS ENERGÉTICAS
Mônica Minomo Amaral
Junho/2012
Orientador: Prof. MSc. Lauro Bernardino Coelho Junior
Curso: Química Industrial
O consumo de bebida energética no Brasil está em crescimento. Para a
fabricação da bebida energética são necessárias várias etapas. Sendo as
etapas principais: a preparação do xarope simples, preparação do xarope
composto, a diluição, resfriamento, carbonatação e envase. E após estes
processos são necessárias análises para garantir a qualidade do produto. Os
principais parâmetros na fabricação da bebida energética são °Brix, acidez e
volume de CO2. Além dessas análises o controle de qualidade tem que
assegurar a qualidade da água utilizada, que deve ser desclorada após o
tratamento. De acordo com os resultados encontrados o padrão que
compreende de 12,3 a 12,5 °Brix deve ser mantido para assegurar a doçura
desejada na bebida. A acidez certifica que os padrões de qualidade para a
preparação da formulação foram seguidos, tendo como resultados encontrados
uma variação de 43,1 a 45,6. Sendo que essa acidez elevada indica uma
menor probabilidade de crescimento microbiológico, além disso, os tanques de
estocagem de xarope composto são sanitizados a cada batelada preparada. E
o volume de CO2 confere o aroma e sabor característico da bebida energética,
onde o volume de CO2 medido em garrafas retiradas da linha possui um
volume de CO2 maior do que em garrafas após 48 horas de envase. Essa
alteração após 48 horas ocorre devido a estabilização do gás dentro da garrafa,
diminuindo assim o volume de CO2. Esse fato pode ser bem notado nos
resultados encontrados nos três tempos de medição, utilizando garrafas PET
de 500 mL. Sendo que as metodologias utilizadas são respectivamente
refratométrica, titulação potenciométrica e pressão por temperatura. No qual os
resultados mostraram a importância de se ter uma boa qualidade na fabricação
da bebida energética, atingindo assim o objetivo do trabalho.
Palavras-chave: Bebida energética, produção e controle de qualidade.
vi
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 FLUXOGRAMA DO PROCESSAMENTO DE BEBIDA ENERGÉTICA. .................... 6
FIGURA 2 FLUXOGRAMA DE UM CHILLER. ............................................................... 16
FIGURA 3 CONSUMO DIÁRIO DE ÁGUA PELA QUANTIDADE DE CLORO PRESENTE, EM
PPM. .................................................................................................... 28
FIGURA 4 VARIAÇÃO DO VOLUME DE CO2 RETIRADO DA LINHA EM RELAÇÃO AOS 20
BICOS DA ENCHEDORA
MESAL PARA GARRAFAS DE 500 ML. ..................... 30
FIGURA 5 VARIAÇÃO DO VOLUME DE CO2 MEDIDO APÓS 48 HORAS EM RELAÇÃO AOS
20 BICOS DA ENCHEDORA MESAL PARA GARRAFAS DE 500 ML. ................ 30
FIGURA 6 VARIAÇÃO DO °BRIX DA BEBIDA ENERGÉTICA EM RELAÇÃO AO TEMPO DE
ENVASE DE UMA TACHADA DE XAROPE COMPOSTO. .................................. 34
FIGURA 7 ACIDEZ DO XAROPE COMPOSTO EM RELAÇÃO AS TACHADAS DE FABRICAÇÃO.
........................................................................................................... 36
vii
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 3
2.1 BEBIDAS ENERGÉTICAS ....................................................................... 3
2.1.1 HISTÓRIA........................................................................................... 3
2.1.2 NO CONTEXTO BRASILEIRO........................................................... 3
2.1.3 LEGISLAÇÃO .................................................................................... 4
2.2 PRODUÇÃO DE BEBIDAS ENERGÉTICAS ........................................... 5
2.2.1 TRATAMENTO DE ÁGUA ................................................................. 6
2.2.2 XAROPARIA ...................................................................................... 8
2.2.3 FORMULADO................................................................................... 10
2.2.4 AGITAÇÃO ....................................................................................... 12
2.2.5 RESFRIAMENTO ............................................................................. 15
2.2.6 CARBONATAÇÃO ........................................................................... 17
2.2.7 ENVASE ........................................................................................... 18
2.3 CONTROLE DA QUALIDADE................................................................ 19
2.3.1 ÁGUA ............................................................................................... 19
2.3.2 Análises Físico-químcas em Bebidas Energéticas ...................... 22
3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................ 25
3.1 MATERIAIS ............................................................................................ 25
3.2 MÉTODOS .............................................................................................. 26
3.2.1 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE CLORO NA ÁGUA
BRUTA ...................................................................................................... 26
3.2.2 Controle de Qualidade na Análise do Volume de CO2 Presente na
Garrafa ...................................................................................................... 26
3.2.3 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO
DE SÓLIDOS SOLÚVEIS (ºBRIX) ............................................................ 27
viii
3.2.4 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE ACIDEZ E PH ..... 27
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 28
4.1 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE CLORO NA ÁGUA
BRUTA ......................................................................................................... 28
4.2 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DO VOLUME DE CO2
PRESENTE NA GARRAFA .......................................................................... 29
4.3 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE
SÓLIDOS SOLÚVEIS (ºBRIX)...................................................................... 33
4.4 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE ACIDEZ E PH ........... 35
5 CONCLUSÃO ............................................................................................... 38
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 39
ix
1 INTRODUÇÃO
A escolha do tema deste Trabalho de Conclusão de Curso foi
influenciada pelo campo de atuação do estágio. Tendo como foco principal o
controle de qualidade na fabricação de bebidas energéticas.
A bebida energética possui um potencial estimulante de energia,
sendo consumida cada vez mais no Brasil. Influenciando assim o mercado
interno, pois várias marcas brasileiras já foram lançadas desde esse aumento
de consumo.
A fabricação das bebidas energéticas é bem semelhante a
fabricação de refrigerante, mudando apenas a formulação. Na bebida
energética são adicionados estimulantes como a taurina e cafeína.
O processo de fabricação consiste em, primeiramente eliminar todo
o cloro da água tratada. Depois é diluído o açúcar em água, formando assim o
xarope simples. Esse xarope é resfriado e, então, mistura-se o formulado
obtendo o xarope composto. E o formulado tem que ser adicionado em ordem
para evitar turvações e precipitações no xarope. Esse xarope é diluído em
quatro porções de água originando a bebida energética. Que é resfriada a
baixas temperaturas para em seguida ser carbonatada e envasada.
O controle de qualidade tem a finalidade de assegurar que os
padrões da empresa estão sendo atingidos durante todo o processamento da
bebida energética. Realizando análises de alguns parâmetros como: °Brix,
acidez, pH, volume médio, torque e volume de CO2. Porém, os mais
importantes são volume de CO2, °Brix e acidez. Onde esses três parâmetros
juntos dão as características sensoriais da bebida energética.
O sabor adocicado, a acidez, o aroma e a efervescência influenciam
muito na qualidade do produto. Sendo atestado pelos parâmetros citados
acima. O volume de CO2 é influenciado pela temperatura, sendo inversamente
proporcional a esta. Regulado através da pressão durante o processamento da
bebida. O °Brix da bebida energética depende da concentração de sólidos
solúveis do xarope composto, assim sendo necessária regular a abertura de
água durante o processamento. Para que a bebida envasada não saia com
1
muita ou pouca concentração de açúcar. E acidez, sendo alta, juntamente com
a carbonatação evita o crescimento de micro-organismos. Aumentando assim a
vida de prateleira da bebida energética, já que esta é dotada de açúcar. Um
meio propício ao crescimento de micro-organismos.
Objetivou-se com este trabalho de conclusão de curso avaliar os
principais parâmetros da qualidade na fabricação de bebida energética.
2
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 BEBIDAS ENERGÉTICAS
2.1.1 HISTÓRIA
A história das bebidas energéticas teve início na década de 60 no
Japão. A empresa Taisho Pharmaceuticals lançou em 1962 uma bebida
chamada Lipovitan-D®. Em sua composição foi empregada uma mistura de
vitaminas B1, B2 e B6 além de niacina e taurina. Sendo todos agentes
metabólicos com a finalidade de incrementar energia e concentração. Tornando
assim populares essas “bebidas tônicas” pela Ásia (SAÚDE & FORÇA, 2010).
Em 1984 o empresário austríaco Dietrich Mateschitz fez uma viagem
de negócios a Tailândia e ao chegar ao local começou a sofrer de Jet Leg, um
distúrbio físico causado pela diferença de fuso horário. Casualmente descobriu
uma bebida chamada Krating Daeng na qual continha altas doses de cafeína e
taurina. Foi essa bebida que o curou do distúrbio físico e onde o fez reparar
que a mesma fazia um grande sucesso local. A partir dessa viagem Mateschitz
levou amostras da bebida para a Áustria e iniciou sua produção em escala
industrial. Surgindo assim a Red Bull®. Devido a alta concentração de cafeína
que há na fórmula a autorização para a fabricação foi obtida somente três anos
mais tarde (CORREIA, 2012). Então a partir de 1987 a Red Bull ® se
popularizou rapidamente por toda a Europa (SAÚDE & FORÇA, 2010). No final
da década de 90 a bebida energética chegou aos Estados Unidos e em 1998
chegou ao Brasil (DIAS, 2011).
2.1.2 NO CONTEXTO BRASILEIRO
O mercado de bebidas energéticas no Brasil era explorado apenas
por fabricantes internacionais. Que detêm altas percentagens de participação.
Segundo a Datamark as principais marcas são: Red BulI, Flash Power e
Flying Horse, onde somam mais de 70% do mercado. A austríaca Red Bull
ocupou a liderança no mercado brasileiro de energéticos com 56% das vendas
(LÓPEZ, 2002).
3
O AC Nielsen alegam que apesar de recente o mercado de bebidas
energéticas no Brasil seu potencial tem crescido em média 130% em 2000 e
66% em 2011 (LÓPEZ, 2002). Entre 2006 e 2010 o consumo dessas bebidas
no Brasil expandiu 325%, segundo a Associação Brasileira das Indústrias de
Refrigerantes e Bebidas Não Alcoólicas (Abir). Estima-se que esse crescimento
é dez vezes maior do que o das outras modalidades de bebidas (AMBEV,
2011).
Data-se que a primeira incursão de energéticos brasileiros foi com o
lançamento do Atomic Energy Drink em janeiro de 2010. Sendo o principal
produto da marca First One. Após um ano de seu lançamento o Atomic Energy
Drink já detêm 17% do mercado brasileiro. Sendo até mesmo exportado para
os Estados Unidos (LÓPEZ, 2002).
2.1.3 LEGISLAÇÃO
A Resolução de Diretoria Colegiada da Agência Nacional de
Vigilância Sanitária – RDC Nº 273, de 22 de setembro de 2005 define
composto líquido pronto para consumo como sendo: o produto que contém
como ingrediente(s) principal(is) inositol e ou glucoronolactona e ou taurina
e ou cafeína, podendo ser adicionado de vitaminas e ou minerais até
100% da Ingestão Diária Recomendada (IDR) na porção do produto. Pode ser
adicionado de outro(s) ingrediente(s), desde que não descaracterize(m) o
produto (ANVISA, 2005).
Deve ser designado de "Composto Líquido Pronto para o Consumo",
podendo ser acrescido da expressão "a base de", especificando o(s)
ingrediente(s) principal(is), onde deve possuir alguns requisitos específicos.
Sendo estes: inositol - máximo 20 mg/100 ml; glucoronolactona - máximo 250
mg/100 ml; taurina - máximo 400 mg/100 ml e cafeína - máximo 35 mg/100 ml
(ANVISA, 2005).
Composto Líquido Pronto para o Consumo possui alguns requisitos
adicionais de rotulagem. Devendo constar, obrigatoriamente, as seguintes
advertências, em destaque e em negrito: "Crianças, gestantes, nutrizes, idosos
e portadores de enfermidades: consultar o médico antes de consumir o
4
produto" e "Não é recomendado o consumo com bebida alcoólica". Na
rotulagem também deve constar na lista de ingredientes, as quantidades de
cafeína, taurina, inositol e glucoronolactona presentes na porção do produto
(ANVISA, 2005).
Não são permitidas expressões tais como "energético", "estimulante",
"potencializador", "melhora de desempenho" ou frase(s) equivalente(s),
inclusive em outros idiomas. Serão permitidas as expressões: "Bebida
energética" ou "Energy drink". O uso de qualquer outra expressão pode ser
autorizado após avaliação, caso a caso, pela ANVISA (ANVISA, 2005).
Os produtos devem ser obtidos, processados, embalados, armazenados,
transportados e conservados em condições que não produzam, desenvolvam
ou agreguem substâncias físicas, químicas ou biológicas que coloquem em
risco a saúde do consumidor. Deve ser obedecida a legislação vigente de Boas
Práticas de Fabricação (ANVISA, 2005).
2.2 PRODUÇÃO DE BEBIDAS ENERGÉTICAS
O processo de fabricação de bebida energética pode ser divida em
algumas fases consideradas importantes: preparação do xarope composto,
mistura, resfriamento, carbonatação e envase (FILHO, 2009). O cuidado com a
qualidade é essencial, por isso toda a produção passa por diversas inspeções
até o momento de a bebida energética sair da fábrica para a distribuição
(MELO, 2004). Na Figura 1 encontram-se todas as etapas para a produção de
bebida energética.
5
XAROPE SIMPLES
Tratamento da água
Aquecimento - 60ºC
Açúcar
Água
Dissolução
Filtração
Resfriamento - 30ºC
XAROPE COMPOSTO
Mix
Mistura
Aditivos alimentícios
Diluição
Água
(Vitaminas do Complexo B,
cafeína, taurina)
Resfriamento – 2ºC
CO2
Chiller
Carbonatação
Engarrafamento
Figura 1 Fluxograma do processamento de bebida energética.
Fonte: SANTOS (2010).
2.2.1 TRATAMENTO DE ÁGUA
Na fabricação de bebidas, a água como o ingrediente mais
importante (cerca de 90% do volume do produto), necessita de um eficaz
tratamento. No qual este deve assegurar as características físico-químicas,
sensoriais e microbiológicas do produto final. A água participa do balanço
6
químico entre os ingredientes da bebida, pois é o veículo de dissociação do
açúcar, conservantes, ácidos, corantes e gás carbônico. Sendo de fundamental
importância a não contribuição de substâncias que possam alterar a aparência,
a estabilidade ou o sabor do produto (CELESTINO, 2009).
A água antes de ser utilizada na fabricação de bebidas deve passar
por um tratamento na própria indústria. Para se ter uma água dentro dos
requisitos estabelecidos pelo Ministério da Saúde, segundo a Portaria n° 2914
de 12 de dezembro de 2011 o tratamento é obrigatório e varia de acordo com a
fonte e composição química. De acordo com a Portaria n° 2914 a água tratada
deve ser submetida a processos físicos, químicos ou combinação destes
visando atender ao padrão de potabilidade. As principais etapas são:
coagulação-floculação,
decantação
ou
flotação,
filtração
de
areia,
supercloração, filtração de carvão ativado e polimento final. A água é captada e
armazenada em reservatórios. Em seguida, é efetuado o tratamento para
obtenção de água que atenda aos padrões de qualidade. Onde esses padrões
torna a água potável tendo como parâmetros: para o sistema de distribuição o
pH da água deve ser mantido na faixa de 6,0 a 9,5; o teor máximo de cloro
residual livre em qualquer ponto do sistema de abastecimento seja de 2 mg/L;
alguns padrões sensoriais com valor máximo permitido tendo alguns exemplos
como ferro 0,3 mg/L, manganês 0,1 mg/L, gosto e sabor de intensidade 6, cor
aparente 15 µH, dureza total de 500 mg/L, entre outros. (CELESTINO, 2009;
MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011).
2.2.1.1 Filtração
O processo inicia-se com a coagulação-floculação, onde as
impurezas em suspensão na água formam flocos volumosos precipitando.
Após a decantação ou flotação as partículas menores são removidas através
de filtração em leitos de areia. Removendo assim partículas em suspensão e
flocos que não foram retirados na etapa anterior (CELESTINO, 2009).
A maioria dos filtros de areia são construídos para fornecer uma
quantidade de água filtrada por minuto. Se esta quantidade é excedida sua
eficácia é prejudicada. A eficiência do filtro é comprometida quando ocorrem
7
variações na pressão e intensidade da corrente, pois permitem que ocorra a
formação de sedimentos, ou ainda, as partículas penetrem profundamente no
leito filtrante e ocasionem a formação de canais e bolas de lodo (CELESTINO,
2009).
O filtro de areia deve ser retrolavado uma vez por dia, sempre no fim
da produção. O processo de retrolavagem é realizado, pois os filtros sujam
devido a grande quantidade de partículas suspensas retidas no meio filtrante.
Causando assim, aumento na perda de carga sendo necessário proceder a
limpeza para retirar todas as impurezas retidas e retornar a eficiência de
limpeza a condição original. Portanto, a limpeza é realizada mudando a direção
do fluxo a partir da tubulação de saída. E além do processo de retrolavagem o
filtro de areia deve ser pelo menos uma vez por mês saneado com uma forte
solução de cloro (CELESTINO, 2009; TESTEZLAF, 2008).
Após a passagem pelos filtros de areia a água vai para o
reservatório de água semi-tratada. Ocorrendo assim um reforço na cloração
com a finalidade de assegurar a desinfecção e promover a oxidação e
precipitação da matéria-orgânica (CELESTINO, 2009).
2.2.1.2 Carvão Ativado
A água antes de ser utilizada para produzir a bebida deve ser filtrada
em leitos de carvão ativado (recomenda-se 4 filtros em série) para remoção do
cloro residual e compostos que possam conferir cor e sabor indesejáveis. Os
cuidados são os mesmos em relação ao filtro de areia (CELESTINO, 2009).
Por fim, é realizada uma filtração de polimento em cartuchos de
polipropileno para remoção de partículas maiores que 5 micras. Após esse
estágio a água já está disponível para a produção. Onde devem ser realizadas
algumas análises para garantir a qualidade do produto final (CELESTINO,
2009).
2.2.2 XAROPARIA
O xarope simples, também conhecido como calda base, é uma
solução aquosa de açúcar que pode ser eventualmente enriquecida com ácidos
8
orgânicos. O seu preparo inicia-se com a diluição do açúcar em água quente
seguido de cozimento a temperatura de 85 – 100 ºC, com o objetivo de retirar
impurezas que possam gerar problemas de sabor e odor no produto final. Esta
calda é então tratada e clarificada usando elementos como carvão ativado em
pó e terra diatomácea (SANTOS E RIBEIRO, 2005).
A produção de xarope simples pode ser definida como uma solução
de açúcar em água potável, que segundo a legislação, deve ter uma
concentração mínima de 62 gramas de açúcar por 100 gramas de solução
(SILVA et al., 2009). Resultando assim numa concentração de 60ºBrix, onde
diversos métodos podem ser usados para obtenção do xarope simples como
processo a frio, processo a frio acidificado, processo a quente, processo a
quente acidificado e xarope de alta densidade (BARNABÉ, 2003).
Todos esses processos podem ser definidos da seguinte maneira.
Processo a frio consiste em diluir o açúcar em água a temperatura ambiente.
Tendo como vantagem a economia de energia. Porém, esse xarope é mais
viscoso e não é pasteurizado, sendo necessários alguns cuidados para que
não ocorra a contaminação do produto. Processo a frio acidificado é obtido
quando o ácido é adicionado ao xarope simples frio. Esse tipo de xarope está
menos sujeito ao ataque de micro-organismos. Processo a quente onde esse
processo é preferido pelo fato de permitir a estocagem do xarope simples, a
sua pasteurização e também facilitar a filtração. O aquecimento do xarope
pode ser feito através de ebulição (1-2 minutos) ou pasteurização (85 ºC / 15
minutos). Em seguida, realiza-se uma filtração utilizando filtro de terra
diatomácea e, se necessário, carvão ativo para eliminar odores estranhos
provenientes do açúcar. E finalmente é resfriado. Processo a quente acidificado
é preparado com a adição de ácido antes ou durante o aquecimento.
Resultando em inversão parcial ou total do açúcar. Esse processo torna o
xarope menos favorável a ataque de micro-organismos. Xarope de alta
densidade é preparado quando é necessário estocar o xarope. Por isso a
adição de ácido é indispensável e a concentração do xarope é aumentada para
no mínimo 67% de açúcar (BARNABÉ, 2003).
O xarope composto é a mistura do xarope simples com os
ingredientes específicos para a formulação. Deve ser obedecida a sequência
9
de preparo, não se alterando a ordem de entrada dos ingredientes para evitar
precipitações e turvações. Os aditivos incorporados ao xarope simples é que
conferem características de cor, sabor, odor e propriedades químicas
adequadas a sua conservação. Podendo ser estes: flavorizantes, corantes,
conservantes e outros (BARNABÉ, 2003; SILVA et al., 2009).
Esta etapa de preparação do xarope composto é realizada em
tanques de aço inoxidável com agitadores para garantir total homogeneização
dos aditivos e evitar a admissão de ar (LIMA E AFONSO, 2009).
2.2.3 FORMULADO
Analisando a composição de bebidas energéticas observa-se que a
grande maioria possui uma mistura de carboidratos com taurina, cafeína,
glucoronolactona, inositol, pantenol, niacina e vitaminas do complexo B. E
alguns energéticos ainda contêm extratos de algumas ervas como Gingko
biloba e Ginseng (FERREIRA, 2011;TEIXEIRA, 2008).
A taurina é um aminoácido não essencial com diferentes e
importantes funções como: no sistema nervoso a taurina está associada a
osmorregulação, antioxidação, detoxificação e estímulo da glicólise e
glicogênese. No fígado a taurina conjuga-se com ampla variedade de produtos
tóxicos fazendo com que essas toxinas sejam excretadas pelo organismo. Ela
ainda pode se complexar com metais pesados e reduzir os níveis por
mecanismo de desintoxicação. Pode ser encontrada em frutos do mar
(mariscos e ostras), aves e carne bovina (FERREIRA, 2011; AGNOL, 2006).
A taurina em bebidas energéticas é adicionada com o intuito de
acelerar a excreção de substâncias prejudiciais ao organismo. Estudos sobre a
taurina através da ingestão de bebidas energéticas com a prática de esportes
apresentou efeito positivo em relação a resposta hormonal, pois conduziu para
um maior desempenho e tempo de exercício. No grupo que utilizou taurina
também foi observado uma diminuição significativa dos batimentos cardíacos e
concentração de catecolamina (FERREIRA, 2011; AGNOL, 2006).
A cafeína é uma xantina, substância que pode ser encontrada em
plantas como café, erva-mate, cacau e guaraná. Sabe-se que as xantinas
10
exercem seus efeitos estimulantes por inibição da fosfodiesterase, com
resultante
acúmulo
de
AMPcíclico.
Portanto,
tendo
uma
ação
simpaticomimética indireta. A cafeína também pode exercer efeitos inotrópicos
positivos, por exemplo, no sistema cardiovascular (FERREIRA, 2011).
Em relação a prática de exercícios físicos prolongados os resultados
indicam melhorias na eficiência metabólica dos sistemas energéticos durante o
esforço contribuindo para um melhor desempenho físico (AGNOL, 2006).
A cafeína ingerida através das bebidas energéticas é um recurso
ergogênico utilizados com a finalidade de potencializar o desempenho de
resistência. Estudos recentes têm apontado a cafeína como um poderoso
agente modulador do desempenho físico em atividades físicas de diferentes
naturezas (AGNOL, 2006).
As
bebidas
energéticas
estão
sendo
enriquecidas
com
a
combinação de cinco vitaminas (niacina, B6, B12, riboflavina e ácido
pantotênico) em concentrações iguais ou menores aos da recomendação
vigente. As vitaminas do complexo B estão envolvidas em diversos processos
metabólicos e são essenciais para o equilíbrio energético. A carência das
vitaminas do complexo B compromete a síntese protéica e o metabolismo
aeróbio (AGNOL, 2006; FERREIRA, 2011).
O esforço físico aumenta a necessidade dessas vitaminas devido as
necessidades de manutenção e reparação tecidual além das adaptações
bioquímicas mitocondriais que utilizam essas vitaminas como co-fatores em
processos metabólicos (FERREIRA, 2011).
A glucoronolactona é um intermediário metabólico natural do
organismo humano formado a partir de glicose no fígado. Também pode ser
encontrada em vinho tinto, maçã, pêra e cereais (FERREIRA, 2011; AGNOL,
2006).
É essencial para a desintoxicação e metabolismo de ampla
variedade de xenobióticos e medicamentos, via conjugação no fígado, que são
excretados na urina e outra função atribuída é a complexação com a bilirrubina
e posterior eliminação pela urina (AGNOL, 2006).
Embora os fabricantes propaguem uma possível capacidade da
glucoronolactona de aumentar a eliminação de substâncias tóxicas produzidas
11
durante o esforço físico prolongado ou intenso, não há dados que comprovem
esta hipótese (FERREIRA, 2011).
O inositol é um isômero da glicose encontrado na forma livre, na
forma de fosfolipídeo e em formas fosforiladas. É encontrado tanto em fontes
animais quanto vegetais como, por exemplo: feijão, pasta de amendoim, levedo
de cerveja, gérmen de trigo, lecitina de soja e outros (AGNOL, 2006).
Suas funções farmacológicas se assemelham as da colina. Mesmo
não havendo a necessidade da sua ingestão diária, o inositol está presente em
altas concentrações no leite materno e sua deficiência está relacionada em
distúrbios e no transporte e no metabolismo de gordura (AGNOL, 2006).
2.2.4 AGITAÇÃO
A agitação de material líquido que esteja contido em um recipiente
geralmente é circular. O termo agitação mecânica é utilizado quando usado de
forma mecânica, podendo conter uma ou mais fases. O sistema de agitação é
constituído necessariamente por um agitador que é normalmente montado em
eixo vertical centrado (LIMA, 2005).
A agitação mecânica pode ser realizada em meios miscíveis
caracterizado por operações hidrodinâmicas (bombeamento, circulação de
produtos, homogeneização) e meios imiscíveis caracterizados por operações
como dispersão de líquidos, obtenção de emulsões grosseiras e estáveis,
outros (LIMA, 2005).
A homogeneização consiste na uniformização de vários líquidos
miscíveis, na eliminação da concentração e dos gradientes de temperatura.
Para a dissolução de partículas sólidas em líquido durante o processo de
agitação deve-se formar uma suspensão de partículas com a finalidade de criar
uma maior área de contato. Em relação a transferência de calor a agitação
auxilia em líquidos em elevada viscosidade. A agitação no processo de
dispersão ocorre quando duas substâncias imiscíveis se misturam quando a de
menor volume se dispersa na de maior volume (FARIA, 2009).
A agitação possui algumas aplicações como a homogeneização, a
intensificação da transferência de calor, a suspensão do sólido no líquido, a
12
dispersão de dois líquidos imiscíveis ou a dispersão do gás no líquido (FARIA,
2009).
O processo de agitação ou mistura depende da viscosidade em caso
de líquidos, da densidade e da morfologia em caso de sólidos. Podendo ocorrer
desde regimes turbulentos a laminares (FARIA, 2009).
Para analisar o desempenho de uma agitação mecânica devem-se
levar em consideração algumas variáveis como tipo de impelidor, tipo de
tanque, formação de vórtices, velocidade de rotação do agitador, concentração
da mistura, granulometria da partícula e outros (LIMA, 2005).
Os equipamentos e componentes de agitação são descritos a seguir.
Impelidores que são equipamentos responsáveis pela indução do fluxo, seja
axial, radial ou tangente, o que é determinado pelo sentido da corrente de fluxo
produzida. Este elemento é responsável pelo bombeamento, circulação,
turbulência ou cisalhamento que resulta em operações hidrodinâmicas globais.
Para a escolha do tipo de impelidor deve ser levado em consideração o
objetivo do processo. Tanques e vasos que no processo de agitação mecânica
normalmente é realizado em tanques e vasos cilíndricos verticais de fundo
plano ou arredondado. Onde o tipo de tanque a ser escolhido deve-se levar em
consideração o objetivo do processo. Os tanques podem variar quanto a sua
abertura, formato (cilíndrico horizontal ou vertical, quadrados ou retangulares) e
formato do fundo (plano, cônico ou abaulado). Para o tanque cilíndrico vertical
com fundo arredondado o fluxo é mais fácil, pois a potência consumida no
processo tende a ser reduzida. Ocorrendo também a redução na formação das
zonas mortas no fundo do tanque imediatamente abaixo do impelidor e na
intersecção entre o fundo e a parede do tanque. Defletores ou dificultadores
que são utilizados para evitar a formação de vórtices que geralmente ocorrem
em líquidos de baixa viscosidade com agitação central. Esse fenômeno é
gerado pela ação da força centrífuga que age no líquido em rotação causada
pela componente tangencial da velocidade do fluído. Os defletores agem
interceptando a componente tangencial do fluxo sem interferir no fluxo axial e
radial. Existem alguns tipos de montagens desses aparelhos onde pode variar
o tipo (integral, parcial, interno ou externo de superfície, anel flutuante entre
outros), o tamanho, a quantidade e o espaçamento entre eles. Porém, a
13
maneira mais convencional de eliminar a componente tangencial do fluxo é
utilizar quatro defletores, do tipo integral, ao longo de toda parede do tanque,
espaçados de 90º (LIMA, 2005).
Os agitadores mecânicos de grande porte são utilizados para agitar
líquidos móveis, onde agitadores menores apresentam maior dispersão (FARIA,
2009).
Os agitadores têm grande importância, pois está presente em várias
indústrias, no ciclo produtivo de muitos produtos, origem de reações químicas
desejadas e influenciam a qualidade do produto (FARIA, 2009).
Alguns exemplos da aplicação de agitadores em várias indústrias
são: as estações de tratamento de águas residuais e o tratamento de esgotos
ou de águas residuais produzidas pela população; indústria agroquímica;
indústria de produção de pigmentos de tintas; indústria alimentar; indústria
farmacêutica; indústria de fermentação e cultura de células; entre outros
(FARIA, 2009).
A fácil adaptação do processo de mistura as condições físicas é uma
das principais vantagens dos equipamentos de agitação. Pois os diferentes
tipos de agitadores permitem a sua utilização em diversos processos
industriais; os agitadores podem ser utilizados em uma vasta gama de
velocidades, depende apenas da necessidade do processo; podem ser
combinados rotores de agitação com outros acessórios refletores ou
serpentinas de aquecimento ou arrefecimento; possibilitam várias disposições
físicas como, por exemplo: entrada do veio pelo topo do tanque, lateral ou por
baixo, veio descentrado relativamente ao eixo de um tanque cilíndrico,
sistemas de agitação a tanque aberto, agitação a tanque fechado, entre outras
(FARIA, 2009).
Para a escolha de um agitador existem vários pontos relevantes que
influenciam em todo processo de agitação. Os pontos mais importantes para a
seleção são os seguintes: especificidade da aplicação; gama de temperatura e
outras condições ambientais; detalhes de ventilação; proteção contra explosão;
tipo de redutor e posição de montagem; potência do motor, momento e forças;
o fator de serviço; características geométricas do veio de saída do redutor e de
14
ligação ao veio do agitador; gama de velocidades de rotação dos veios;
solução construtiva do agitador (FARIA, 2009).
2.2.5 RESFRIAMENTO
Fluido refrigerante é o fluido que absorve calor de uma substância
do ambiente a ser resfriado. Porém não existe um fluido refrigerante que reúna
todas as propriedades desejáveis. Um fluido refrigerante para ser considerado
bom tem que possuir um maior número possível de boas características para
uma determinada finalidade (FERRAZ, 2008).
As principais propriedades de um bom fluido refrigerante são:
condensar-se a pressões moderadas; evaporar-se a pressões acima da
atmosférica; ter pequeno volume específico (menor trabalho do compressor);
ter elevado calor latente de vaporização; ser quimicamente estável (não se
altera apesar de suas repetidas mudanças de estado no circuito de
refrigeração); não ser corrosivo; não ser inflamável; não ser tóxico; ser inodoro;
deve permitir fácil localização de vazamentos; ter miscibilidade com óleo
lubrificante e não deve atacá-lo ou ter qualquer efeito indesejável sobre os
outros materiais da unidade; em caso de vazamentos, não deve atacar ou
deteriorar os alimentos, não deve contribuir para o aquecimento global e não
deve atacar a camada de ozônio (FERRAZ, 2008).
Um dos equipamentos utilizados para o processo de resfriamento na
produção de bebida está descrito na Figura 2.
15
Figura 2 Fluxograma de um chiller.
Fonte: Gabesol (2011).
Um chiller de água é uma máquina que tem como função arrefecer
água ou outro líquido em diferentes tipos de aplicações, através de um ciclo
termodinâmico. Os dois principais tipos de chiller são: chiller de compressão ou
elétrico e chiller de absorção (CEETA, 2001).
O
chiller
de
compressão
utiliza
um compressor mecânico,
geralmente acionado por um motor elétrico, com o objetivo de aumentar a
pressão em determinada fase do ciclo termodinâmico do sistema. A maior
desvantagem é o elevado consumo energético (CEETA, 2001).
O funcionamento do chiller de absorção é diferenciado do chiller de
compressão pelo fato do primeiro ter como princípio um “compressor
termoquímico”. O chiller de absorção permite água gelada a partir de uma fonte
de calor, utilizando uma solução de um sal num processo termoquímico de
absorção. Esse tipo de chiller subdivide-se em dois tipos: chiller de absorção
de queima direta, neste sistema o calor necessário ao produto é obtido
queimando diretamente um combustível, geralmente gás natural. Chiller de
absorção de queima indireta: neste sistema o calor necessário é fornecido na
forma de vapor de baixa pressão, água quente ou de um processo de purga
quente (CEETA, 2001).
16
2.2.6 CARBONATAÇÃO
O gás carbônico utilizado no processo de carbonatação deve possuir
alta pureza. Este é um óxido ácido que reage com a água formando H 2CO3. O
gás carbônico proporciona uma pequena diminuição no pH da água, funciona
como preservativo inibindo o crescimento de micro-organismos aeróbios,
proporciona vida a bebida e realça o sabor (BARNABÉ, 2003).
O gás carbônico é que confere a bebida as características de
gasoso, picante e realçador de sabor. Em bebidas carbonatadas o dióxido de
carbono é armazenado na forma de ácido carbônico (H 2CO3) e dióxido de
carbono dissolvido (BARNABÉ, 2003).
O nível de efervescência é o parâmetro mais importante das bebidas
carbonatadas. A quantidade de CO2 confere a sua espuma características que
complementa o sabor da bebida. Uma variação na quantidade de CO 2 afeta
diretamente o sabor e aroma da bebida (SIQUEIRA, 2009).
O CO2, como todo gás, apresenta solubilidade em água como
função inversa a temperatura. Quanto mais baixa a temperatura, desde que
esteja acima de 0ºC, maior será a solubilidade do gás na água (BARNABÉ,
2003).
O uso de água resfriada para a solubilização do gás carbônico
facilita um melhor controle de carbonatação, reduz as perdas durante o envase,
menor desgaste do equipamento e economia de CO2. Porém, para facilitar
esse processo a água deve ser desaerada para facilitar o processo de
carbonatação e diminuir problemas de espuma durante o envase (BARNABÉ,
2003).
Existem dois métodos de carbonatação: em um deles o xarope
composto é dosado no frasco, seguido da adição de água previamente
carbonatada até completar o volume e, então, a garrafa é lacrada (BARNABÉ,
2003). No outro método, o xarope composto é misturado com a água em um
proporcionador, onde este dosa automaticamente a quantidade de água e
xarope composto na mistura. Em seguida, é realizada a carbonatação na
mistura final através de um equipamento conhecido como carbocooler. Em
seguida, o produto é envasado (SANTOS, 2005).
17
É importante considerar que após a carbonatação o nível de CO 2
seja mantido no padrão estabelecido em função do tipo de bebida e do grau de
aceitação por parte do consumidor (SANTOS, 2005).
Bebidas carbonatadas após o envase estão numa condição de
equilíbrio, onde o gás no espaço da cabeça fornece a pressão de equilíbrio
necessária para manter o restante do gás em solução. A pressão de equilíbrio
varia de acordo com a quantidade de CO2 na solução e da temperatura do
líquido (BARNABÉ, 2003).
Pequenas imperfeições nas paredes de latas e garrafas PET,
combinadas com partículas disformes e ásperas, são a causa para o CO2 ser
liberado durante o processo de envase (BARNABÉ, 2003).
Para ter um controle do produto, alguns aspectos determinam a
qualidade da carbonatação como: pressão de CO2 no carbonatador,
temperatura de carbonatação, manutenção de temperatura, tempo de contato e
área de interface entre o líquido e o CO2, afinidade do líquido para o CO2
(afinidade diminui conforme o conteúdo de açúcar aumenta), ausência de
xarope, qualidade de água e material da embalagem e fechamento da mesma.
Onde na embalagem tem que ser levado em consideração o desempenho
físico-mecânico (SIQUEIRA, 2009; BARNABÉ, 2003).
2.2.7 ENVASE
O envase da bebida energética deve ser realizado logo após a
carbonatação, para evitar perdas de CO2. Onde o envase consiste em
acondicionar a bebida em recipiente adequado (SANTOS, 2005; BARNABÉ,
2003).
A bebida deve ser envasada em temperaturas baixas (3 a 12 ºC) e
sob pressão para assegurar o padrão de CO2 no produto. Após o enchimento a
garrafa é imediatamente lacrada e codificada com data de validade, hora e lote
(LIMA, 2009).
A fabricação da bebida energética passa por todas essas etapas,
onde o cuidado com a qualidade é essencial. Pois é importante assegurar que
o produto esteja dentro de suas especificações (MELO, 2004).
18
2.3 CONTROLE DA QUALIDADE
2.3.1 ÁGUA
Para avaliar a qualidade da água é necessário considerar suas
principais características: físicas, químicas e biológicas. Essas características
são consideradas parâmetros para o controle de qualidade da água, pois são
expressas por meios de concentrações ou outros valores numéricos
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006; CELESTINO, 2009).
2.3.1.1 pH
O potencial hidrogeniônico expressa o grau de acidez, neutralidade
e alcalinidade do meio líquido. O pH mede a concentração de íons de
hidrogênio, onde este é importante em cada fase do tratamento de água,
coagulação, filtração, desinfecção e no controle de corrosão. O pH é calculado
em uma escala antilogarítmica abrangendo a fase de 0 a 14 (MINISTÉRIO DA
SAÚDE, 2006; SANTOS, 2007).
Para águas de abastecimento o faixa de pH é estabelecido pela
Portaria nº 1469/2000 entre 6,5 e 9,5. Esse parâmetro tem como objetivo
minimizar os problemas de incrustação e corrosão das redes de distribuição
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006).
O pH pode ser determinado de duas maneiras: por adição de um
indicador de pH ou na solução em análise usando um medidor de pH acoplado
a um eletrodo de pH (SANTOS, 2007).
2.3.1.2 Sulfatos, Cloretos e Sólidos Totais
Os sólidos totais dissolvidos são caracterizados pelos sais
dissolvidos como cloretos, sulfatos e bicarbonatos. Essas substâncias
conferem um sabor salina a água, onde teores elevados de cloretos podem
interferir na coagulação de algumas substâncias presentes na água (SANTOS,
2007).
O teor máximo de sulfato e cloreto aceitável para água de consumo
humano é de 250 mg/L. Após a passagem da água por filtros de carvão esses
19
sais tem seus teores reduzidos a aproximadamente 90%. E em relação aos
sólidos totais dissolvidos o teor deles são reduzidos em 95% após a água
passar pelos filtros de carvão. Concluindo que os sulfatos e cloretos não
conferem nenhum sabor salino a água e que o baixo teor de sólidos totais
mantém a qualidade da água para a produção de bebidas carbonatadas
(CELESTINO, 2009).
2.3.1.3 Alcalinidade
A alcalinidade indica a quantidade de íons na água que reagem para
neutralizar os íons hidrogênio. Os principais constituintes da alcalinidade são
os bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos. Onde a alcalinidade influencia
diretamente no processo de coagulação química no tratamento de água. Sendo
que os principais coagulantes utilizados são sulfato de alumínio e cloreto férrico
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006, SANTOS, 2007).
A redução da alcalinidade após o processo de filtração impede a
neutralização da acidez da bebida, no qual essa alteração mudaria seu aroma
e reduziria sua capacidade de conservação (CELESTINO, 2009).
2.3.1.4 Turbidez
A turbidez pode ser definida como uma medida do grau de
interferência a passagem da luz através do líquido. Essa interferência é
causada por partículas que apresentam tamanhos variados (MINISTÉRIO DA
SAÚDE, 2006; SANTOS, 2007).
A água adequada ao consumo humano deve apresentar uma
turbidez menor que 5 UT. A passagem da água por filtros de carvão reduz a
turbidez em 98%. Valores mínimos para o parâmetro turbidez é uma boa
indicação de que os microorganismos e partículas suspensas foram removidos
(CELESTINO, 2009).
20
2.3.1.5 Dureza
A dureza indica a concentração de cátions na água onde os mais
freqüentes são o cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) e em menor proporção ferro
(Fe2+), manganês (Mn2+), estrôncio (Sr2+) e alumínio (Al3+) (MINISTÉRIO DA
SAÚDE, 2006; SANTOS, 2007).
O valor máximo de dureza referente a água para consumo humano é
de 500 mg/L. Porém após o processo de filtração esse parâmetro passa a
possuir valor igual a zero. A dureza provoca a formação de incrustações e em
relação a bebidas causa a formação de precipitados (CELESTINO, 2009).
2.3.1.6 Ferro e Manganês
Os elementos ferro e manganês podem ter seus efeitos sob a
qualidade da água estudados juntos por possuírem comportamento químico
semelhante. A presença do ferro juntamente com o manganês na água confere
a esta um sabor amargo adstringente e coloração amarelada e turva
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006; SANTOS, 2007).
A concentração de ferro para padrões de potabilidade deve possuir
um valor máximo de 0,3 mg/L. E o manganês concentrações inferiores a 0,1
mg/L. Onde estes são prejudiciais a produção de bebidas gaseificadas. Por
esse motivo que é realizado o processo de filtração utilizando carvão ativo
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006; CELESTINO, 2009).
2.3.1.7 Cloro
No tratamento de água realizado em indústrias de bebidas ocorre
uma supercloração, sendo que a concentração sobe de 0,5 mg/L para 6-8 mg/L.
Porém a água utilizada para a produção de bebidas carbonatadas não pode
conter cloro, onde este é retirado por um processo de filtração por carvão ativo
(CELESTINO, 2009).
21
2.3.1.8 Cor
A coloração da água é produzida pela reflexão da luz em partículas
minúsculas de dimensões inferiores a 1µm finamente dispersas de origem
orgânica ou mineral. A determinação da intensidade da cor é realizada
comparando a amostra com um padrão de cobalto-platina. O resultado desse
teste é fornecido em unidades de cor, também chamadas uH (unidade Hazen).
A cor da água está em torno de 2 uH. Onde após a filtração essa coloração
deve possuir coloração de 0 uH (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006; CELESTINO,
2009).
2.3.1.9 Odor e Gosto
O conceito de sabor envolve uma interação de gosto (salgado, doce,
azedo e amargo) com o odor. A avaliação desse parâmetro torna-se difícil por
serem
sensações
subjetivas,
causadas
por:
impurezas
dissolvidas,
frequentemente de natureza orgânica, resíduos industriais, gases dissolvidos e
outros. Para consumo humano e usos mais nobres o padrão de potabilidade da
água deve ser completamente inodoro (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2006;
SANTOS, 2007).
2.3.1.10 Análises Microbiológicas
As análises microbiológicas devem possuir um resultado satisfatório,
pois a supercloração tem o objetivo de minimizar a ocorrência de microorganismos na água. Onde nessas análises tem que ser comprovado a
ausência de bactérias e coliformes totais (CELESTINO, 2009).
2.3.2 Análises Físico-químicas em Bebidas Energéticas
Brix pode ser definido como a porcentagem em peso de sacarose
pura em solução aquosa. Determina-se o brix da bebida preparando uma
bebida de acordo com a proporção de xarope acabado e água tratada, sendo
que geralmente utiliza-se uma parte de xarope e cinco partes de água. Essa
22
análise tem como objetivo simular o brix com o qual as bebidas deverão ser
envasadas (PASSOS, 2007).
O brix é determinado por dois métodos utilizando refratômetro e
sacarímetro. Portanto, se a leitura da bebida for maior que o padrão isso
significa que recebeu xarope a mais e se a leitura for menor que o padrão
significa que passou mais água. O brix padrão é feito após cada elaboração de
xarope composto, antes do engarrafamento da bebida. Isso para que o brix da
linha esteja dentro do padrão da bebida (PASSOS, 2007).
O pH indica se um meio qualquer está alcalino, ácido ou neutro.
Cuja determinação é realizada eletrometricamente com a utilização de um
potenciômetro e eletrodos. A acidez total é determinada por análise
titulométrica. A acidez é resultante de ácidos orgânicos existentes nos
alimentos, dos adicionados na formulação e também dos provenientes de
alterações químicas da bebida. Onde a acidez do constituinte desejado (bebida
energética) é determinada medindo a sua capacidade de reagir com um
reagente adequado na forma de solução que possui uma concentração
conhecida, chamada solução padrão. O pH e a acidez são determinados para
avaliar a qualidade dos alimentos. São importantes, pois indica a ocorrência de
deterioração do alimento com crescimento de micro-organismos, retenção de
sabor e odor do produto, escolha de embalagem e estado de conservação dos
alimentos (SOUZA, 2010).
Para a determinação de dióxido de carbono em bebidas gaseificadas
o método aplicado baseia-se na medida da pressão gasosa versus a
temperatura (LUTZ, 2008). Obtendo assim, o nível de efervescência, sendo
provavelmente a propriedade mais importante das bebidas carbonatadas.
Sendo que a variação no volume de dióxido de carbono afeta diretamente no
aroma e sabor da bebida. O nível de carbonatação varia de produto a produto e
o nível de efervescência ótima depende de cada sabor da bebida. É importante
que após o envase a carbonatação seja mantida no padrão estabelecido em
função do tipo de bebida e do grau de aceitação por parte do consumidor
(SIQUEIRA, 2009).
23
O nível de sólidos solúveis (°Brix), acidez e volume de dióxido de
são os parâmetros mais importantes na percepção do sabor, impressão
sensorial deixada na boca e qualidade do produto acabado (BARNABÉ, 2003).
24
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Este trabalho foi desenvolvido na empresa Sol Indústria e Comércio
de Bebidas LTDA, localizada na cidade de Senador Canedo – GO. A empresa
foi fundada em outubro de 2003, atuando no segmento de bebidas não
alcoólicas e refrescos em pó. Em agosto de 2010, devido a mudanças de
proprietário e diretoria, a empresa passou a produzir apenas bebida energética.
Este trabalho teve foco nos principais parâmetros do controle de qualidade na
produção da bebida energética.
A amostra da água bruta foi coletada no início da produção para
verificar se a água está clorada. As análises microbiológicas e os demais
parâmetros dessa água, tendo como fonte dois poços artesianos, foram
realizados por uma empresa terceirizada. Foram retiradas quatro amostras da
linha de envase durante três horas para realizar a análise de volume de CO2 e
para a análise de °Brix foram retiradas outras amostras de meia em meia hora.
E para a análise de acidez foi coletada uma amostra de xarope composto após
a preparação de cada tachada (batelada).
3.1 MATERIAIS

Manômetro

Termômetro

Ultrassom

Tabela de pressão versus temperatura

Jarra

Refratômetro

Béquer

pHmêtro

Proveta com tampa

Bureta

Suporte universal com garras

Kit de teste de cloro para piscina
25
3.2 MÉTODOS
3.2.1 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE CLORO NA ÁGUA
BRUTA
A análise de cloro da água bruta foi realizada diariamente,
considerando que a água bruta é a água antes de passar pelo filtro de carvão
ativado. Coletando-se uma amostra de água antes da filtração que utiliza filtro
de carvão ativado. Após ambienta-se o kit com a água e, em seguida, colocase a água e adiciona o indicador de cloro (solução de ortoluidina). Então
compara-se a coloração da água com a escala do kit, obtendo a quantidade de
cloro em ppm.
3.2.2 Controle de Qualidade na Análise do Volume de CO2 Presente na
Garrafa
Para realizar a análise de volume de CO2 presente na bebida
energética, pegaram-se duas garrafas da linha. Utilizou-se uma garrafa para
medir a temperatura com o auxílio de um termômetro. E a outra garrafa retirouse a tampa, colocou-se um manômetro, e esta foi colocada em um banho de
ultrasom por 1 minuto. Durante este procedimento foi necessário observar se
não houve vazamento de CO2. Passado o tempo realizou-se a leitura do
manômetro e do termômetro. Pois através desses valores, localizou-se na
tabela de pressão versus temperatura a quantidade (volume) de CO2 contido
na garrafa.
Este procedimento foi realizado com garrafas após o processo de
envase. Também foi realizado com amostras que foram recolhidas da linha, na
qual estas foram deixadas a temperatura ambiente por 24 horas, sem estar
expostas ao sol. E após esse período essas amostras foram colocadas em
uma câmara fria para o resfriamento e após 24 horas realizou-se a medição de
CO2.
26
3.2.3 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE
SÓLIDOS SOLÚVEIS (ºBRIX)
A mesma garrafa que foi utilizada para a análise de CO2, utilizou-se
também para análise de sólidos solúveis. Para esta análise foi necessário
descarbonatar a bebida. Isto foi realizado com auxílio de duas jarras que,
primeiramente, foram ambientadas com a bebida e, então, o conteúdo foi
transferido de uma para outra, por 60 vezes. Até observar que o CO2 foi
retirado.
A leitura de sólidos solúveis foi realizada através de um refratômetro.
Onde primeiramente o aparelho foi zerado com água destilada e, em seguida,
foi ambientado com a bebida descarbonatada. Após coloca-se a quantidade
necessária para a leitura. O aparelho fornece o valor do °Brix já com a
compensação da temperatura.
Considera-se o valor do °Brix quando a
temperatura estabiliza-se, para isso a temperatura deve manter-se por pelo
menos quatro vezes após a leitura.
3.2.4 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE ACIDEZ E PH
A análise de acidez foi realizada em cada tanque de preparação,
para liberação do xarope composto. Ela consiste em transferir 50 mL (com
auxílio de uma pipeta volumétrica) da amostra do xarope composto diluído em
água (1+4) para um béquer de 150 mL. Em seguida, coloca-se o béquer no
pHmêtro, onde lê-se o pH da bebida (deve estar na faixa de 3,0 a 3,3) e sua
temperatura (deve estar abaixo de 30ºC). Então com uma bureta de 50 mL
(contendo solução de hidróxido de sódio a 0,1 N), acoplada ao pHmêtro, elevase o pH da bebida ao valor de 8,41. Quando este valor for alcançado,
interrompe-se a titulação e lê-se na bureta a quantidade de solução de
hidróxido de sódio gasto. Esse é o valor da acidez do produto, que deve estar
na faixa de 44 a 46 g de ácido/mL de bebida.
27
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE CLORO NA ÁGUA
BRUTA
A quantidade de cloro na água bruta é influenciada diretamente pelo
consumo de água para a produção da bebida energética. Sendo que esse cloro
tem como finalidade a desinfecção da água. Mas essa água clorada não é
utilizada diretamente para a fabricação da bebida. Antes a água clorada passa
um filtro de carvão ativado para a descloração, pois a água para produção de
bebidas energéticas não pode conter nenhuma quantidade de cloro. O cloro
por ser muito reativo pode formar substâncias ofensivas a saúde. Na Figura 3
pode-se observar bem esse consumo de água.
Figura 3 Consumo diário de água pela quantidade de cloro presente, em ppm.
Pela Figura 3 oberva-se uma grande variação na quantidade de
cloro encontrado na água bruta. O cloro vai diminuindo de acordo com que a
água vai sendo utilizada, onde a medida que a caixa vai esvaziando mais água
é bombeada. Ocorrendo assim uma diluição do cloro. Portanto, quando não é
encontrada nenhuma quantidade de cloro é necessário dosar uma quantidade
nova dentro do reservatório de água.
No dia 1 a quantidade de cloro já estava pouco, então para não
deixar que acabasse todo o cloro fez-se uma dosagem no mesmo dia. Sendo
28
que no dia 2 pode-se verificar que a quantidade aumentou consideravelmente.
Na Figura 3 existe um decaimento da quantidade de cloro do dia 3 para o dia 5.
Este decaimento foi provocado pelo grande consumo de água durante o
processamento da bebida energética. O consumo de água é maior quando é
processada a bebida de volume maior, 2L. Logo, nesses três dias a demanda
de água foi maior, sendo necessário um maior bombeamento de água para o
reservatório.
Para o processamento da bebida energética no tamanho de 2L é
consumido um maior volume de água pois, são preparadas mais tachadas de
xarope composto, que utiliza água desclorada na sua formulação. Além da
utilização da água para a diluição do xarope composto, obtendo assim, a
bebida energética.
As outras pequenas variações da quantidade de cloro é devido a
produçao de outros tamanhos da bebida, 1L e 500 mL. Na produção de 500 mL
é o que menos consome água, como pode ser observado nos dias 6, 7 e 8. E
para o envase no tamanho de 1L nos dias 9 e 10. Podendo ser obervado que
para 500 mL foram necessários três dias para que o quantidade de cloro
diminuísse consideravelmente. E para envasar 1L bastou 2 dias para diminuir
essa quantidade.
Para o produção da bebida energética é usada a água sem cloro,
por isso a utilização do filtro de carvão ativo. A verificação do cloro na água
usada para fabricação é uma maneira de certificar que os filtros de carvão
estão em condições de uso. Pois, se for encontrado algum cloro na água
utilizada para produção de bebida (água tratada) isso indica a saturação dos
filtros.
4.2 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DO VOLUME DE CO2
PRESENTE NA GARRAFA
O comportamento do volume de CO2 presente nas garrafas,
retiradas da linha e 48 horas depois, pode ser observado nas Figuras 4 e 5.
29
Figura 4 Variação do volume de CO2 retirado da linha em relação aos 20 bicos
da enchedora Mesal para garrafas de 500 mL.
Figura 5 Variação do volume de CO2 medido após 48 horas em relação aos 20
bicos da enchedora Mesal para garrafas de 500 mL.
30
Para realizar a construção das Figuras 4 e 5 o valor do volume de
CO2 em cada hora foi utilizado amostras diferentes. Onde pegou-se quatro
garrafas de cada bico para realizar a medição. Utilizando duas garrafas para
medir na hora que retirou da linha e as outras duas foram armazenadas para
posterior medição do gás. O tamanho da garrafa PET utilizado foi de 500 mL.
Pela Figura 4 pode ser observado que o volume de CO2 medido nas
garrafas retirados da linha possui uma maior quantidade de gás quando
comparados com a Figura 5. Porém a temperatura das garrafas retiradas da
linha é maior do que as garrafas que foram medidas após 48 horas. As
garrafas retiradas da linha nos tempos inicial e 1 hora depois tiveram uma
média de temperatura de 5,75 °C e 2 horas depois uma média de temperatura
de 4,4 °C.
Essa variação do volume de CO2 influenciado pela temperatura pode
ser explicada pelo fato do gás ainda não ter sido incorporado completamente
na bebida, ou seja, o CO2 ainda não se estabilizou dentro da garrafa. Ainda
existe a influência da velocidade e frequência em que a máquina trabalha, por
exemplo, no tempo de 2 horas existem três picos de baixo volume de CO 2.
Esses três picos foram provocados por uma parada rápida da enchedora,
comprometendo assim as amostras. Pois influenciou na temperatura da bebida
e, consequentemente, no volume de CO2 incorporado na bebida. A
temperatura da bebida aumenta quando a máquina para, ainda mais quando o
tamanho é de 500 mL. Pois, o envase da bebida processada é mais lento,
havendo assim um aumento na temperatura, quando comparado aos demais
tamanhos de garrafa sendo eles de 1 L e 2 L.
Já comparando os bicos da enchedora pode se afirmar que não
existe nenhuma relação entre eles. Pois o volume de CO 2 encontrado nas
garrafas retiradas do mesmo bico não possui nenhuma relação. Na Figura 5 é
possível observar alguns pontos em comum de alguns bicos, porém a medição
foi realizada após a estabilização do gás dentro da garrafa. E nesses bicos em
comum, sendo em tempos diferentes, o volume de CO 2 medidos quando
retiradas as amostras da linha são diferente. Fazendo com que a estabilização
desse gás tivessem valores iguais, implicando que algumas garrafas
perdessem mais CO2 que outras. Comprovando assim, que o volume de CO2
31
está relacionado apenas a temperatura. E que esta sofre algumas influências já
citadas anteriormente.
O volume de CO2 medido após 48 horas, Figura 5, possui uma
média de temperatura menor. Tendo no tempo inicial uma média de 2,2 °C, no
tempo de 1 hora 2,1 °C e no tempo de 2 horas 2,25 °C. Essa temperatura foi
atingida, pois as garrafas foram armazenadas por 24 horas em uma câmara fria
com baixa temperatura. Mas mesmo com a média de temperatura sendo baixa
o volume de gás medido após as 48 horas foi menor. Esse decaimento do
volume de CO2 é explicado pela estabilização do gás dentro da garrafa.
A quantidade de dióxido de carbono encontrado na Figura 5 é
resultado da estabilização dentro da garrafa, a pressão sobre o líquido faz com
que o gás dissolva no líquido reagindo e formando ácido carbônico. Esse ácido
é formado pela dissolução do CO2 em água sendo muito instável. A parte do
dióxido de carbono que não dissolveu fica dispersa no espaço vazio da garrafa,
fazendo pressão sobre o líquido e mantendo a estabilidade do ácido carbônico.
Então ao abrir a garrafa esse CO2 extra é liberado e o alívio da pressão faz
com que a leitura do volume de CO2, mesmo com temperatura mais baixas
quando comparadas com as temperaturas da linha, seja menor.
Na Figura 5 observa-se um pico muito baixo de volume de CO2 no
tempo inicial, esse é um exemplo do que acontece quando a estabilização
dentro da garrafa não ocorre. Comprovando assim, a instabilidade do ácido
carbônico formado dentro da garrafa. Quando realiza o alívio da pressão para
abrir a garrafa o gás sai quase que completamente. Também nota-se que o
volume de CO2 que teve uma melhor estabilização foi no tempo de 2 horas.
Pois, quando as garrafas foram retiradas da linha elas possuíam uma menor
média da temperatura e consequentemente uma maior linearidade do volume
de CO2.
As garrafas PET possuem uma baixa permeabilidade de gases
devido a interação molecular entre as cadeias poliméricas. Por isso, a perda de
dióxido de carbono da bebida energética é pouca. Mas, a qualidade do PET
utilizado também implica no decaimento do gás da bebida energética. Nesse
caso a embalagem PET utilizada não influenciou no decaimento do gás, pois o
intervalo de tempo para a nova medição do volume de CO2 foi pequeno (48
32
horas) e as condições as quais foram armazenadas as garrafas não foram em
situações de extremidade. Elas foram colocadas em temperatura ambiente e
em lugar arejado e depois colocadas para gelar. Onde as condições não são
propícias para que ocorra troca de gases pelas paredes da embalagem, até
mesmo porque a orientação das cadeias poliméricas evita essa troca.
Como pode ser notado o volume de CO2 decai com a estabilização
desse gás dentro da garrafa. Portanto, o volume de CO2 medido na linha será
sempre maior que o volume de CO2 medido após certo tempo do envase.
Então, para que não ocorra tanta diferença entre esses dois volumes é
necessário que o padrão de volume de dióxido de carbono seja mantido
durante todo o processamento. Para isso é fundamental que a temperatura
esteja sempre baixa, portanto a certificação do funcionamento e manutenção
do equipamento é de extrema importância. Com o resfriamento da bebida o
consumo de CO2 é menor para realizar a carbonatação. E também garantir que
a máquina enchedora esteja em boas condições de funcionamento, evitando
assim grandes paradas. Onde essas paradas quaisquer tempo de seja interfere
muito na temperatura.
4.3 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DA CONCENTRAÇÃO DE
SÓLIDOS SOLÚVEIS (ºBRIX)
A concentração de sólidos solúveis na bebida final é influenciada
pelo ºBrix do xarope composto. Portanto, ºBrix é a porcentagem em peso de
sacarose pura em solução aquosa. Na Figura 6 encontra-se o comportamento
de sólidos solúveis durante o processamento da bebida energética, utilizando
todo um xarope composto de 52,5 °Brix.
33
Figura 6 Variação do °Brix da bebida energética em relação ao tempo de
envase de uma tachada de xarope composto.
Analisando a Figura 6, observa-se que quando o xarope composto
começa a ser utilizado o valor de sólidos solúveis na bebida energética está
alto. O padrão utilizado no controle de qualidade da empresa é de 12,3 –
12,5 °Brix. Esse aumento no valor de sólidos solúveis na bebida final foi
provocado pela troca do xarope composto. Onde a batelada do xarope
composto utilizada anteriormente estava com o °Brix menor. Portanto, a
abertura da água que estava sendo utilizada fez com que rendesse xarope
composto. Logo, o padrão foi estabelecido, regulando assim a abertura da
água durante o processamento da bebida.
O outro pico observado na Figura 6 está indicado pela utilização da
metade do xarope. Então pode-se dizer que com o tempo de processamento a
sacarose vai se concentrando mais no fundo do tanque de alimentação.
Consequentemente o °Brix do xarope composto aumenta, pois não ocorre uma
homogeneização constante do tanque de alimentação. Com o aumento da
concentração de sacarose no xarope composto a concentração de sacarose na
bebida final também se eleva. Desde que não altere a quantidade de água na
mistura. Mas como ficou acima do padrão foi necessário aumentar a
quantidade de água para diluir mais a concentração de sacarose durante o
processamento.
34
O parâmetro mais utilizado de sólidos solúveis pela empresa é de
12,5 °Brix, pois possui uma melhor aceitação sensorial. Por esse motivo
procura-se manter esse padrão na bebida final. Pela Figura 6 observa-se bem
esse fato, onde o gráfico possui uma linearidade nesse valor de padrão. Essa
concentração de sacarose na bebida energética é regulada pela abertura de
água durante o processamento da bebida de acordo com a concentração de
sacarose do xarope composto. Ainda pode ocorrer, não foi nesse caso, que no
final da utilização do xarope composto o °Brix da bebida energética diminua.
Mesmo mantendo a mistura de uma parte de xarope e quatro partes de água
tratada.
A concentração de sacarose no xarope composto e na bebida final
também pode ser influenciada pela inversão da sacarose, ou seja, a sacarose é
quebrada em glicose e frutose. Essa inversão pode ser provocada pelo longo
tempo de estocagem do xarope composto quando este é submetido a
temperaturas mais elevadas e um meio muito ácido. O xarope composto é
ácido devido aos ingredientes de sua formulação, com isso a bebida energética
também será ácida. Além dos ingredientes de sua formulação também existe o
fato da carbonatação, que também contribui para acidificar a bebida energética.
Portanto, a bebida energética pode ter o seu °Brix aumentado pela inversão de
sacarose após algum tempo de envasada.
4.4 CONTROLE DE QUALIDADE NA ANÁLISE DE ACIDEZ E PH
A acidez está diretamente ligada ao potencial hidrogeniônico (pH),
pois é através do pH que se obtém a acidez titulável da bebida energética. A
acidez obtida pelo método de titulação volumétrica potenciométrica pode ser
observada na Figura 7.
As tachadas indicam os tanques que foram preparados de xarope
composto. E observa-se que o padrão da qualidade do xarope composto está
entre 44,0 – 46,0. Através da Figura 6 nota-se que apenas uma tachada deu
abaixo do padrão. E as outras tachadas não mantiveram nenhuma relação.
O padrão de acidez é mantido nas bebidas energéticas, pois esta
sendo
uma
bebida
não
alcóolica
carbonatada
ela
é
susceptível
a
35
contaminações microbiológicas. É considerada um fácil alvo de contaminações
microbiológicas porque possui uma concentração considerável de açúcar,
favorecendo assim, o crescimento microbiológico. Porém, a acidez da bebida
energética é elevada para evitar qualquer ação microbiológica e também a
carbonatação ajuda nesse processo de descontaminação. O CO2 presente na
bebida elimina todo o oxigênio do processamento e, assim, elimina um possível
crescimento de microrganismos patogênicos.
Figura 7 Acidez do xarope composto em relação as tachadas de fabricação.
A acidez depende muito da concentração do xarope composto.
Portanto, a acidez da tachada 275 que apresentou-se abaixo do padrão mínimo
é devido ao baixo °Brix do xarope composto. Essa baixa concentração foi
provocada pelo excesso de adição de água durante o preparo da tachada,
provocando assim uma diluição do xarope composto. Também existe um fator
de erro na formulação, que é a pesagem do ácido utilizado na formulação, pois
a balança não é de precisão. Interferindo assim na acidez na bebida final.
Os outros pontos que mantiveram a acidez dentro do padrão,
mesmo não mantendo nenhuma correlação, também são influenciados pelo
preparo do xarope composto. Onde não mantiveram o mesmo padrão de °Brix
do xarope composto, oscilando assim na acidez da bebida energética. Essa
diferença na concentração de sólidos solúveis do xarope composto foi
ocasionada pela mudança na formulação do xarope simples. Onde o xarope
36
simples, diluição do açúcar em água, estão sendo realizados ajustes na
quantidade de açúcar a ser diluído. Interferindo assim na formulação da bebida
energética.
A acidez realizada nas tachadas é uma simulação do que deveria
sair na linha de envase. Porém, o °Brix da simulação pode não ser o mesmo
usado na linha de envase, onde essa variação da linha de envase pode ser pra
mais ou pra menos. Consequentemente a acidez real da bebida energética
pode variar. Mas não interfere na qualidade e na vida de prateleira do produto
acabado. Sendo que essa variação no °Brix da bebida energética envasada é
pequena quando comparada com a simulação para realizar a acidez. Pois
durante o processamento o °Brix é regulado para estar de acordo com o
padrão.
Portanto, a acidez é um importante parâmetro no controle de
qualidade em uma bebida energética. Indicando se a bebida possui uma boa
qualidade ou não durante todas as etapas do processamento.
37
5 CONCLUSÃO
Os principais parâmetros no controle de qualidade na fabricação de
bebida energética atestam a qualidade do produto. Os parâmetros devem ser
seguidos
para
assegurar
as
características
sensoriais
da
bebida,
principalmente, os parâmetros de volume de CO2 e °Brix.
Através dos resultados obtidos pode-se observar a importância da
qualidade da água como matéria-prima e a importância de cada parâmetro. O
volume de CO2 nas três medições, das amostras analisadas quando retiradas
da linha e após 48 horas, tiveram uma variação considerável no volume de gás
sendo influenciado pela temperatura, pela pressão do gás dentro da garrafa e
por pequenas paradas da enchedora. O °Brix de uma tachada altera devido ao
tempo de envase e ao aumento da concentração de sacarose no xarope
composto. A acidez da bebida energética é elevada para garantir que não
ocorra uma contaminação microbiológica, assim como a carbonatação ajuda
nessa questão. Pois sendo uma bebida não alcoólica e de alto teor de açúcar
esta seria de fácil crescimento microbiológica.
A avaliação desses parâmetros indica realmente a qualidade durante
a fabricação e envase da bebida energética. Atingindo assim o objetivo do
trabalho, atestando a importância de realizar essas análises sistematicamente
durante a produção, e procedendo aos registros necessários para cumprir as
normas da empresa e fiscalização dos órgãos competentes.
38
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