Análise térmica do processo de fermentação alcoólica não isotérmica em fermentadores cilíndricos de fundo plano

Abstract

O objetivo deste trabalho consiste em realizar a análise térmica do fenômeno de fermentação de cerveja, a partir do cálculo dos campos de temperaturas utilizando modelos térmicos difusivos que possuiam como dados de entrada a geração térmica estimada através de modelos cinéticos adaptados da literatura. Para realizar esta análise foi construída uma bancada capaz de medir as temperaturas no interior do volume ao longo do processo de fermentação, bem como permitir a retirada de amostras para análise das concentrações de açúcar. Esta análise permitiu calcular a taxa de produção de , que serviu de dado de entrada para determinar a taxa de geração de calor. A geração de calor serviu como dado de entrada para diferentes modelos térmicos a fim de determinar o campo de temperaturas e a temperatura máxima no interior do volume. Os perfis de temperatura obtidos a partir dos modelos térmicos foram representativos, porém as temperaturas calculadas apresentaram valores superiores em relação àquelas medidas experimentalmente. Desta forma foi possível conhecer a distribuição de temperaturas no interior do fermentador, o que viabiliza trabalhos futuros no desenvolvimento de sistemas de fermentação com retirada de calor em regiões com maior temperatura, aumentando a eficiência energética do processo e a garantia de maior qualidade do produto final.

The purpose of this work was to carry out a thermal analysis of beer fermentation process via evaluation of the temperature field using purely diffusive thermal models. For this analysis was built a workbench capable of collecting samples to the measure sugar concentration and measuring the temperatures inside of the wort during the fermentation process. The measured sugar concentration values were used to determine the production rate, which was used as input data to determine the heat generation. The heat generation was used in different thermal models to determinate the temperature field and the maximum wort’s temperature. The temperature profiles obtained were representative, however evaluated temperatures showed higher values in comparison with experimental temperatures. The knowledge of the wort’s temperature distribution is essential for the development of more efficient refrigeration systems prioritizing the extraction heat at regions with higher temperature, by this increasing the energy efficiency of the process and the assurance of the final product quality.