A Química da produção de bebidas alcoólicas

A seção “Experimentação no ensino de química” descreve experimentos cuja implementação e interpretação contribuem para a construção de conceitos científicos por parte dos alunos. Os materiais e reagentes usados são facilmente encontráveis, permitindo a realização dos experimentos em qualquer escola. Este experimento constitui-se em uma demonstração do processo de fermentação alcoólica comumente utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas.
Introdução
Os processos de fermentação já eram utilizados pelo homem há cerca de dez mil anos. Muitas bebidas eram fabricadas pelos antigos egípicios, germanos e israelitas.
Embora as bebidas alcoólicas sejam diferenciados por suas propriedades, tais como suas matérias primas e diferentes teores alcoólicos, todas ela têm uma origem básica comum, isto é, todas derivam de um processo bioquímico denominado fermentação alcoólica. A fermentação alcoólica é um tipo de reação química realizada pela ação de microorganismos (leveduras) sobre açúcares, produzindo etanol e gás carbônico.
Neste experimento será demonstrado, de maneira simples, o processo de fermentação alcoólica, que é a base para a produção de bebidas diversas, embora a produção industrial exija tecnologia mais elaborada.
Materiais e reagentes

– 1 frasco kitassato de 500 mL
– 1 tudo de ensaio grande
– Açúcar (sacarose), maçã, caldo de cana
– Fermento de pão granulado ou em tabletes
– Água de cal (solução saturada de Ca(OH)₂)
– Rolha
– Mangueira de borracha
– Tubo de vidro
Procedimento
Para a execução do experimento deve-se proceder à montagem do sistema ilustrado.

No frasco kitassato deverão ser colocados aproximadamente 100 mL de solução aquosa de açúcar, suco de maçã ou caldo de cana e uma colher pequena de fermento granulado, ou 1/3 de tablete. O tubo de ensaio deve ter aproximadamente 2/3 de seu volume preenchido com a porção límpida de uma solução saturada de hidróxido de cálcio, Ca(OH)₂. O frasco kitassato deverá ser tampado com rolha, e mistura levemente agitada. A extremidade oposta do tubo de vidro, que se liga à saída lateral do frasco kitassato por meio de uma mangueira, deverá ser imersa na solução de Ca(OH)₂, de modo que o gás proveniente da fermentação seja borbulhado através dela.
O sistema deve permanecer em repouso por no mínimo quatro horas.
Resultados
As leveduras – ou seja, os fermentos – são microorganismos que atuam enzimaticamente (zimase) sobre os glicídios (açúcares, por exemplo: C₆H₁₂O₆), produzindo etanol (C₂H₅OH) e gás carbônico (CO₂):
C₆H₁₂O₆ →  2C₂H₅OH  +  2CO₂
Em geral os glicídios presentes nos alimentos não são monossacarídeos, como a glicose; portanto ocorre uma etapa anterior no processo, que consiste na quebra das moléculas dos glicídios em moléculas simples (monossacarídeos), por uma enzima denominada invertase. Esses monossacarídeos são em seguida submetidos à ação de outra enzima, denominada zimase, produzindo etanol, que é percebido pelo odor característico desprendido quando o frasco kitassato é aberto.
O gás carbônico obtido no processo indica o início da reação de fermentação e expulsa o oxigênio do ar presente, inicialmente, no interior do sistema, evitando dessa maneira a formação de ácido acético, o que daria à bebida um gosto ruim. O borbulhamento do gás na solução de Ca(OH)₂ provoca a formação de um precipitado branco de carbonato de cálcio, CaCO₃.
CO₂(g)  +  Ca(OH)₂(aq)  →  CaCO₃(s)  +  H₂O(l)

Comentário
O microorganismo do fermento, denominado Saccharomyces cerevisiae, é responsável pela produção das enzimas fundamentais para o processo de fermentação alcoólica. A intensidade da reação de fermentação depende do tipo de glicídio utilizado, o que faz com que bebidas diferentes, produzidas pela fermentação de matérias-primas específicas, apresentam diferentes teores alcoólicos, como por exemplo, a cerveja (3 a 5%) e o vinho (10 a 15%). A produção de alguns tipos de bebidas alcoólicas envolve um processo de destilação após o de fermentação, resultando em um aumento no teor alcoólico. São exemplos de bebidas destiladas a cachaça (45%) e o uísque (40 a 75%).

Questão para discussão:

– Além dos diferentes tipos de açúcares, qual outro fator pode afetar a intensidade da fermentação?
– Qual o gás que, em contato com a água de cal, produz um precipitado, turvando-a?
– Que composto orgânico é indispensável em uma matéria-prima para que ocorra a fermentação alcoólica?
– O sal de cozinha poderia substituir o açúcar na fermentação alcoólica? Faça um teste.

FERREIRA, Edilene Cristina; MONTES, Ronaldo. A química da produção de bebidas alcoólicas. Química nova na escola, nº 10, p. 50-51. Nov. 1999. Sociedade Brasileira de Química.