Produção de Cachaça

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Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico

Departamento de Engenharia Química e de Alimentos

Engenharia Bioquímica

Professor: Agenor Furijo Junior

 

Aluna:Caroline Becker

Diana Treml

Elis Marília Maus

Kenia Bosco

Florianópolis, maio de 2009.

Introdução

A cachaça é obtida através do mosto fermentado e destilado da cana-de-açúcar. Neste trabalho apresentaremos as etapas, equipamentos e condições necessárias para produção desta bebida.

Daremos mais enfoque na parte de fermentação e destilação, onde os processos bioquímicos estão mais presentes, dando melhor foco na área da disciplina.

Dados históricos Ásia relatam que , através da fermentação da cana-de-açúcar,obtem-se vários tipos de álcool, entre eles o etílico, onde teve registrado seu cultivo desde os tempos mais remotos da História. Porém os primeiros relatos sobra a fermentação são dos egípicios.

Apesar dos primeiros relatos sobre a fermentação do vinho serem dos egípcios o primeiro registro de processo de obtenção da bebida, na época denominada de água ardente, foi dos gregos.

Com a expansão do império Romano a aguardente, até então mais difunidada na Europa, passa a circular pelo Oriente Médio.Foram os árabes que descobriram os equipamentos para a destilação do vinho, semelhante aos que hoje são conhecidos.

Com a era das navegações os portugueses chegam a nova terra a oeste da Europa, tempo depois denominada Brasil. A vontade de exploração e tentativa de tomar posse, Portugal traz ao Brasil a cana de açúcar, vinda do sul da Ásia. Assim surgindo as novas colônias portuguesas e os primeiros núcleos de povoamento agrícola.

Os primeiros colonizadores que vieram para o Brasil apreciavam a Bagaceira Portuguesa e o Vinho d'Oporto. Assim como a alimentação, toda a bebida era trazida da Corte.Em 1532 na capitania de São Vicente surgiu o vinho de cana-de-açúcar que ficava ao relento em cochos de madeiras para os animais, vinda dos tachos de rapadura. Os Senhores de Engenho passam a servir o tal caldo, denominado Cagaça, para os escravos. Daí é um pulo para destilar a Cagaça, nascendo aí a Cachaça.

Dos meados do Século XVI até metade do Século XVII a Cachaça torna-se moeda corrente para compra de escravos na África. Alguns engenhos passam a dividir a atenção entre o açúcar e a Cachaça.  Incomodada com a queda do comércio da Bagaceira e do vinho portugueses na colônia a Corte proíbe várias vezes a produção, comercialização e até o consumo da Cachaça. Como a proibição não deu certo, a metrópole portuguesa resolve taxar o destilado.

Com o passar dos tempos melhoram-se as técnicas de produção, porém no século XVIII instala-se, com a economia cafeeira, a abolição da escravatura e o início da república, um grande e largo preconceito a tudo que fosse relativo ao Brasil, sendo assim a cachaça foi deixada de lado.

Hoje, várias marcas de alta qualidade figuram no comércio nacional e internacional e estão presentes nos melhores restaurantes e adegas residenciais pelo Brasil e pelo mundo.

Características da Bebida

A cachaça tem que possuir um teor alcoólico de 38 a 54% (v/v) a 20°C, podendo ser adicionado no máximo 6g/L de açúcares. Este álcool tem que ser proveniente do destilado alcoólico simples de cana de açúcar, ou pela destilação do mosto fermentado de cana-de-açúcar. Por isso, é enquadrada como bebida destilo-retificada ou fermento-destilada. Difere dos destilados alcoólicos simples que são os destilados com 55 - 85% V/V em álcool, obtidos pela destilação de mostos fermentados e constituem aguardentes fortes, não potáveis, usados na preparação de diversas bebidas.

O produto denominado “aguardente de cana envelhecida” ou “caninha envelhecida” deve conter no mínimo 50% de aguardente de cana envelhecida, por um período não inferior a um ano, podendo ter adição de caramelo para correção da cor. A adição de açúcar superior a 6 g e inferior a 30 g/L requer a denominação “adocicada”.

Padrão de Qualidade

ü Ingredientes Básicos: Um dos ingredientes básicos de mais importância é a água empregada no processo. Essa água deve ser potável e deve atender as seguintes exigências:

Elemento

Quantidade (mg/L)

Teor máximo de ferro

0,3

Teor máximo de manganês

0,1

Dureza total (Max de carbono)

100

Oxigênio necessário

2

ü Ingredientes Opcionais: O mais importância nesse quesito é o açúcar, que pode ser substituído total ou parcialmente por açúcar invertido na quantidade de no máximo 6g/L)

A tabela abaixo fornece a quantidade de diversos componentes que são permitidos na aguardente de cana natural. (TABELA)

Etapas do Processo

1. Moagem

A moagem tem como objetivo final extrair o caldo e recuperar o açúcar que está dissolvido nos tecidos de reserva ou células parenquimatosas dos colmos de cana de açúcar. O processo de extração do caldo é um dos fatores mais importantes que governam o rendimento do processo produtivo.

A extração é feita através de moendas, que são constituídas por cilindros ou rolos e a bagaceira que é colocada entre os rolos para conduzir o bagaço entre o primeiro e o segundo esmagamento. Esse maquinário pode ser movido por motores elétricos, diesel, vapor ou otimizada. É importante que a máquina tenha um dispositivo para controlar a pressão, caso contrario, haverá ruptura do cilindro, ocorrendo um excesso de alimentação ou ainda a presença de metais e pedras que acompanham a matéria-prima.

Para que o processo de extração tenha a sua maior eficiência é necessário que se tenha um preparo da cana, uma embebição e um coamento e decantação do caldo.

ü Preparação da Cana

A finalidade desta etapa é destruir a resistência das partes duras dos colmos de cana,aumentando a capacidade de trabalho. Ela consiste na desintegração dos colmos,objetivando romper o maior número de feixes fibrovasculares, onde estão as células de armazenamento.

ü Embebição

Para conseguir uma maior quantidade de caldo extraído o bagaço é passado várias vezes pelas moendas. Após certo limite, a extração de caldo seco torna-se nula. Então faz-se necessário a realização de lavagem deste resíduo em processo com água ou uma mistura de água mais caldo,com a finalidade de diluir o caldo remanescente. Esse processo de lavagem é chamado de embebição.

Quando a extração possui esta etapa a extração de sacarose que seria de 85% no máximo chega a 92% em muitos casos.

A embebição pode ser simples, dupla, tripla, etc, dependendo do número de vezes que é realizada. Considerando-se o líquido empregado para a lavagem do bagaço ela pode ser simples quando é utilizado apenas água e composto quando é utilizada a mistura água+caldo.

Essa etapa da é feita através de tubos perfurados (pressurizados) ou calhas localizadas sobre os condutores intermediários, logo após a saída das moendas, quando bagaço comprimido está iniciando sua expansão.

ü Coamento e decantação do caldo

Esta etapa é a responsável pela retirada das impurezas ou bagacilho provenientes da extração do caldo. A sua separação é importante porque é uma fonte de contanimação e pode promover reações indesejadas que degradem a qualidade do produto final.

A separação pode ser realizada através de peneiras fixas, rotativas ou vibratórias. Em alguns estabelecimentos há também a utilização de coadores fixos, normalmente de náilon.

Após a passagem do caldo pelas peneiras, o mesmo vai para um decantador. Este decantador é constituído por um tanque inclinado, para facilitar a drenagem da água de lavagem, e deve ser dimensionado para que o tempo de passagem do caldo seja curto para que se evite ponto de inoculação ou multiplicadores de contaminantes.

2. Preparo e Correção do Mosto

O caldo puro extraído da cana de açúcar está numa concentração tão elevada de teor de açúcar, que não atende as exigências das leveduras alcoólicas (concentração de açúcar na faixa de 14 a 16 Brix). Para que as leveduras possam atuar é necessário que haja a diluição desse caldo, conhecido como mosto. O Mosto, então, é o caldo açucarado diluído que está apto a sofrer fermentação .

2.1 Diluição

Estudos de Oliveira et al (1987), mostram que mostos muito diluídos geram fermentações mais fáceis, porém de baixo teor alcoólico, maior consumo de água ( diluição, volume e potência de equipamentos) e facilidade de contaminação do mosto. Já mostos muito concentrados levam a fermentações incompletas e demoradas, levando a perda do açúcar e incrustrações dos equipamentos.

Para se obter a concentração de açúcar compatível com o tipo de levedura pode-se usar o Diagrama de Cobenze, que relaciona pesos e brix do caldo e água de diluição necessários para um melhor aproveitamento da fermentação.

clip_image003clip_image004a m-b=A

m

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b a-b=B

a = Brix do caldo (ex. 88° Brix)

b = Brix da água (ex. 0)

M = Brix do mosto (Ex. 22° Brix)

A= massa de caldo

B=massa de água

Exemplo:

Tendo como base a densidade do caldo=1,468 kg/L

clip_image003[1]clip_image004[1] 88 16-0=A = 16*1.468= 23,4L

16

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0 88-16=B =72L

Logo para cada litro de caldo, necesita de aproximadamente 3 litros de água para obter a diluição desejada.

Vale ressaltar que água a ser utilizada deve ser potável, não conter sais mineias em excesso e livre de contaminantes. E deve ser realizada em ambientes limpos normalmente em tanques metálicos e com sistema de agitação.

O caldo é um excelente meio para desenvolvimento das leveduras pois de modo geral possui acidez e nutrientes suficientes para fermentação. Porém algumas correções nesses valores podem aumentar o rendimento e assegurar um melhor qualidade do produto final tanto nos aspectos nutricionais, microbiológicos e sensoriais .

2.1.1 pH

Sabe-se que as leveduras fermentativas crescem melhor quando pH varia entre 4 – 5, já num pH 5 – 6 é favorecida a respiração celular e pH muito baixos podem destruir leveduras. Por isso deve-se corrigir o pH para faixa de 4 – 5 com adição de solução de ácido sulfúrico 10%.

2.1.2 Nutrientes e Sais minerais

Fósforo, nitrogênio , potássio entre outros nutrientes devem estar presentes em quantidades necessárias para metabolismo ótimo da ação do fermento. Logo , também podem ser adicionados ao mosto quando suas quantidades forem detectadas como insuficientes para melhor produção de álcool.

O sais minerais como magnésio, manganês e cobalto favorecem as reações enzimáticas da fermentação alcoólica. O caldo de cana já possui quantidades suficientes sendo dispensável sua adição.

2.1.3 Temperatura

As leveduras mais utilizadas na produção de cachaça, trabalham na faixa de 20ºC a 35ºC, sendo a temperatura ótima entre 26 e 32ºC. Considerando que a safra encontra-se num período de grande variação de temperatura (maio a outubro) haverá períodos ( 15-20ºC) que será necessário prévio aquecimento do caldo antes da inoculação do fermento. E resfriamento ou utilização de leveduras termotolerantes ( 30 – 35ºC).

3. Fermentos

Conhecido também como pé-de-cuba, pé-de-fermentação ou levedo alcoólico, o fermento é a suspensão de células de leveduras, suficientemente concentradas (2-5 cel/mL), de modo a garantir a fermentação de um volume de mosto economicamente rentável. Ou seja , a transformação do açúcar em álcool , o principal componente da cachaça.

Portanto, o fermento escolhido deverá apresentar alta velocidade de fermentação, tolerância ao álcool produzido, resistência a acidez e temperatura elevada.

3.1 Tipos de Fermentos

Os mais utilizados na prática são Naturais ou selvagens, Prensados, Mistos e Secos.

3.1.1 Naturais

São leveduras que estão na superfície dos colmos da cana-de-açúcar e portanto já estão naturalmente adaptadas ao ambiente. Por conter uma flora mista de microrganismos, durante a fermentação produz compostos favorecem o aroma e sabor da cachaça produzida.

O fermento é preparado a partir das leveduras que se encontram tanto nos colmos como no mosto e se não houver contaminantes durante a fermentação pode ser reutilizado várias vezes.

3.1.2 Prensados

É um produto comercial constituído de células da espécie Saccharomyces cerevisiae que pode ser conservado em geladeira por até 1 semana.

Em média se utiliza 20-50g de fermento para cada litro de mosto - com concentração de açúcar baixa, 15 Brix para facilitar a multiplicação do fermento. Quando estiver bem diluído, colocar em uma dorna de fermentação e acrescentar mais 20% desse volume em mosto. Deixar fermentar normalmente até que o Brix seja igual a zero e assim o mosto estará pronto para ser destilado.

Deve-se estar atento ao volume dos equipamentos que devem ser superiores o volume dos líquidos devido a formação de espuma durante o processo, evitando assim que transborde produtos.

3.1.3 Mistos

Usa mistura dos fermentos prensados , de 10-20g, para cada litro de mosto de fermento natural.

3.1.4 Secos

Dispensam refrigeração a sua concentração é 3 vezes maior que o fermento prensado.

3.2 Tratamento

Independentemente do tipo de fermento, após termino do ciclo fermentativo deve-se eliminar os contaminantes e revigorar as células. Esse tratamento é feito com lavagem do fermento com água potável (sem cloro) , ácido e ar. O processo visa a desintoxicação do fermento de etanol, ácidos entre outros compostos formados.

Com 2 horas de repouso pode-se retirar fração sobrenadante. Avalia-se há 90% de células vivas no mosto , e assim adiciona-se o mosto para novo ciclo fermentativo.

4. Fermentação

Fermentação é todo fenômeno causado por microrganismos vivos, sejam bactérias, fungos ou leveduras, que decompõem e transformam o substrato. Este desdobramento resulta em produtos variados, dependendo da composição do substrato e dos microrganismos presentes.

No caso específico da conversão da sacarose em etanol pela levedura é realizada por uma via denominada cientificamente Embden-Meyerhoff-Parnas, na qual se observa:

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ü Fases da fermentação alcoólica mosto

A fermentação alcoólica é um processo constituído basicamente por três etapas importantes, conhecidas como: fermentação preliminar (pré-fermentação); fermentação principal (tumultuosa); e fermentação complementar (pós-fermentação).

Na fermentação preliminar, observa-se que o consumo de açúcares resulta na predominante multiplicação de leveduras. Não há produção de álcool, liberação de CO2, sendo que a elevação da temperatura é muito pequena. Esta etapa deve ser curta, para adaptação das leveduras ao meio.

Durante a fermentação principal, já se observa significativo desprendimento de CO2, com intensa produção de álcool, elevação rápida da temperatura e dos teores de ácidos, formação de espumas e redução significativa da densidade do mosto em fermentação, pela transformação dos açúcares em álcool e outros compostos líquidos.

Finalizando o processo, na fermentação complementar há o consumo dos açúcares que ainda estão disponíveis no meio. Verifica-se aumento da acidez, redução da temperatura e do desprendimento de CO2, em virtude da menor formação de etanol, devido ao esgotamento do meio. Completa-se a fermentação alcoólica, a superfície do vinho fica tranqüila e limpa de espumas, sendo então considerada concluída.

ü Condução da fermentação alcoólica

De acordo com relato de diversos autores, a fermentação alcoólica pode ser conduzida por sistemas intermitentes, semicontínuos ou contínuos. Entretanto, a grande maioria das unidades de produção emprega os sistemas intermitentes, sendo que os mais empregados na indústria de aguardente de cana são os seguintes: processo de cortes, processo de decantação, processo de Melle-Boinot e processo de Melle-Boinot-Almeida.

Durante o período de multiplicação das células, a alimentação deve ser lenta e gradual em filete continuo, mantendo-se o Brix do mosto em fermentação, no máximo a metade do Brix de alimentação, para facilitar a manutenção desta etapa, enquanto for conveniente. A adição rápida do mosto poderá inibir a multiplicação do fermento (afogamento), facilitando o aparecimento de infecções.

· Processos de cortes: é um dos processos mais empregados nos engenhos de produção de cachaça, especialmente no início da safra, visando a multiplicação do fermento. Nesse caso, prepara-se inicialmente o inoculo para uma dorna, aproximadamente 20% do volume útil da dorna. Alimenta-se a dorna com mosto em filete contínuo até o seu enchimento. Com a fermentação em plena atividade, quando o Brix cair à metade do valor do mosto de alimentação, divide-se o volume a metade com outra dorna. Realimenta-se a dorna que cedeu o pé-de-fermento com o mosto de alimentação ate completar o volume, deixando-se fermentar o final, quando o vinho será encaminhado para destilação. À dorna que recebeu o pé-de-fermento acrescenta-se também mosto até completar o volume. O Brix final, após a mistura, terá um valor inferior ao de alimentação. Quando cair à metade do valor do mosto de alimentação, terá seu volume cortado para outra dorna, segundo o processo já descrito anteriormente. Deve-se cuidar para que dornas contaminadas não sejam cortadas.

· Processo de decantação: esse processo propõe a reutilização do fermento, separado de uma fermentação anterior, por decantação das células que se depositam no fundo da dorna. De moco idêntico ao processo de cortes, é um dos proferidos pelos produtores de cachaça.

A fermentação tem início através do preparo do fermento, seguindo as recomendações técnicas, com alimentação posterior do mosto em filete contínuo, ate que as dornas estejam cheias. A partir deste ponto, aguarda-se que as fermentações terminem, a superfície do vinho fique tranqüila e o fermento deposite-se no fundo das dornas. A seguir, separa-se o vinho para destilação através de canalização lateral. Com o fermento recuperado, reinicia-se nova fermentação.

Segundo Novaes ET al. (1947), a decantação é um processo que requer instalações simples, de fácil execução e supervisão, porem, para se conseguir bons resultados é necessário que se observe uma serie de recomendações, tais como utilizar linhagem de levedura adequada, usar volume correto de lêvedo inicial, e controlar a temperatura do mosto em fermentação.

Após determinados intervalos, deve-se realizar a reativação ou revigoramento do fermento, através do abaixamento do pH, para reduzir a quantidade de bactérias contaminantes. Recomenda-se também a adição de farelos e/ou fubá, antes da adição de novo mosto. Estes contribuem com a liberação de componentes favoráveis para o meio, alem de auxiliar a decantação mais rápida e eficiente das células de levedura depois de concluída a fermentação, otimizando o processo.

· Processo de Melle-Boinot: Fundamenta-se no reaproveitamento das células de leveduras provenientes de uma fermentação anterior e que são separadas do vinho por centrifugação. A seguir, as células obtidas são tratadas com acido até pH 2,5 a 3,0 por 3 horas, em dornas menores, denominadas cubas de tratamento, onde também recebem nutrientes, água e agitação, revigorando-se antes de uma nova fermentação.

Considerando-se a necessidade do emprego da centrifuga e o seu custo elevado, normalmente é utilizada em unidades de médio e grande porte.

De acordo com Novaes e Oliveira, este processo resulta em maior rendimento em etanol, pois possibilita fermentações mais rápidas, necessitando de menor volume de dornas e, portanto, de menor custo de instalação, garante pureza das fermentações, diminuindo os riscos de contaminações; propicia economia de nutrientes; permite parada da destilaria e reinício do trabalho, sem prejuízos acentuados para o fermento; conduz a um aumento do rendimento em álcool, em virtude do consumo mínimo de açúcar na multiplicação das células; e economia de mão-de-obra.

Deve-se considerar ainda que o tratamento do fermento possibilite a obtenção de um inoculo bastante uniforme, que, estando presente em maior quantidade no meio, poderá promover a degradação dos açúcares, transformando-os nos compostos desejados, tendo ao Inal um vinho de melhor qualidade.

· Processo de Melle-Boinot-Almeida: este processo é resultante de uma combinação entre o processo de decantação e o Melle-Boinot. Propõem a recuperação das células através da decantação da maior parte das leveduras da dorna, após o termino da fermentação, enquanto o vinho sobrenadante, retirado por uma canalização lateral, é enviado às turbinas ou centrifugas. As células obtidas desta operação são tratadas conforme descrito no processo Melle-Boinoit, retornando em seguida ao processo.

Entre muitas vantagens, pode-se destacar a possibilidade de se trabalhar com mostos um pouco mais concentrados, resultando em vinhos com maiores teores alcoólicos, melhorando a capacidade de destilação.

ü Controles do processo fermentativo

Considerando-se que o tempo ideal para a realização de uma fermentação seja variável de 12 a 24 horas, dependendo do microrganismo empregado, concentração de açúcares do mosto de alimentação, sistema de condução do processo, etc.

Quando esta é realizada com a predominância de leveduras no meio, resultará em fermentação conhecida como pura, apresentando cheiro agradável, lembrando o aroma de frutas. Verifica-se também a formação de espumas leves, com bolhas pequenas e regulares que se rompem com facilidade. A conclusão da fermentação ocorrerá no intervalo de tempo previsto.

Entretanto, quando o processo ocorre na presença de contaminantes, geralmente bactérias, o tempo de fermentação é maior, o cheiro exalado é desagradável, normalmente característico do metabolismo que está ocorrendo em paralelo. Assim, o cheiro o vinagre indica que está havendo uma fermentação acética, enquanto o de ranço é característico da fermentação butírica. A espuma que se forma é persistente, formando bolhas grandes que não se rompem, provocando o derramamento de material até mesmo o transbordamento do mosto em fermentação.

As fermentações indesejáveis mais comuns de ocorrer são: fermentação acética, lática, butírica, dextrânica e levânica.

Quando o fermento está infeccionado, deve ser descartado do processo, lavando-se a dorna com água quente, preparando-se novo pé-de-cuba para o próximo ciclo de fermentação. Pode-se dizer que as contaminações ou acidentes da fermentação fazem parte da rotina das unidades de produção, independentemente do seu tamanho, capacidade ou mesmo técnica de condução empregada, em maior ou menor proporção. Entre os fatores facilitadores, pode-se destacar a qualidade da matéria-prima processada, higiene e limpeza dos equipamentos e do ambiente de trabalho, emprego do fermento adequado, preparo correto do mosto, inoculação da quantidade adequada de fermento, condução e controles da fermentação.

· Parâmetros de controle da fermentação

o Concentração de açúcares: avaliada através da medida do Brix do mosto, durante toda a fermentação, em intervalos regulares, do inicio ao final do processo. Os valores obtidos devem indicar a queda continua dos mesmos, revelando que as leveduras estão transformando os açúcares em álcool. A paralisação precoce ou queda lenta do Brix pode indicar que esta acontecendo algum desequilíbrio (matéria prima deteriorada, fermento ou concentração de açúcar inadequada, refrigeração excessiva, fermento debilitado) favorecendo a ocorrência das contaminações.

o Temperatura do mosto em fermentação: o ideal é que a temperatura permanecesse entre 26-32oC. Na prática, os valores observados na fase principal poderão apresentar-se superiores, alcançando até 35-36°C, dependendo da região e da época do ano que se trabalha, exigindo refrigeração das dornas. Quando a temperatura estiver muito baixa no inicio da safra, recomenda-se o aquecimento do mosto antecedendo a inoculação do fermento.

o Tempo de fermentação: a fermentação regular deve se processar num período de 12 a 24 horas. O aumento exagerado deste tempo pode indicar irregularidades do processo.

o Cheiro: deve ser agradável, penetrante, característico, frutado, variando com a matéria-prima e natureza do mosto. Se desagradável, indica possíveis contaminações.

o Aspectos de espuma: normalmente leve, rompe-se com facilidade quando a fermentação é pura ou regular. Quando ocorrem contaminações, apresentam-se pesadas, dificultando o desprendimento do CO2 formado durante a produção do etanol. Pode haver agrupamento das menores, formando grandes bolhas na superfície da dorna, que não se rompem.

o Acidez e pH: o pH do caldo de cana em estágio adequado de maturação é da ordem de 5,0-5,5. Como as leveduras são microrganismos acidófilos, o pH ótimo para a fermentação é da ordem de 4,5, enquanto para a multiplicação do fermento, entre 5,0 e 6,0. Com relação aos teores de ácidos no meio, devem estar entre 2,5 e 3,0 g H2SO4/L de mosto. Valores inferiores favorecem o estabelecimento das infecções, enquanto valores muito elevados promovem a debilidade e morte do fermento.

o Açúcares residuais: ao final da fermentação, esperam-se valores inferiores a 0,5%.

ü Dornas de Fermentação

São os recipientes nos quais os mostos são submetidos ao processo fermentativo, sendo transformados em vinhos para, em seguida, serem destilados. Recebem também outras denominações como cocho, cuba, etc. Suas dimensões, formas e tipos são os mais variados.

Vários são os tipos de materiais de construção, entre eles, alvenaria, madeira, chapas. Este último tipo tem sido o mais adotado em razão de inúmeras vantagens que oferece sobre os demais, pois permite uma limpeza completa, fácil e rápida, não é poroso, possui alta durabilidade e é bom condutor de calor. Em questões de higiene, melhores são as dornas de aço inoxidável, porém o custo é alto se comparado às dornas de chapa de aço de carbono.

As dornas de chapas de aço-carbono são constituídas geralmente de forma cilíndrica, com o fundo cônico, de maneira a facilitar o escoamento total do líquido. A relação mais comum entre a altura e diâmetro é 2 x 1. Quando o diâmetro é maior do que a altura, há maiores possibilidades de contaminação e mais espuma.

Apesar de ser comum o uso de dornas de alvenaria e madeira, esses materiais apresentam grandes facilidades para o alojamento de focos de contaminação, tornando-se difícil o seu combate. Por serem porosos, permitem com certa facilidade o alojamento de bactérias nesses orifícios, onde é difícil fazer uma esterilização. Em hipótese alguma se deve fazer uso de caixas de amianto para fermentação. O amianto é cancerígeno, e, sofrendo o ataque do caldo de cana, que tem natureza ácida, vai comprometer a qualidade da aguardente. As mais higiênicas são de aço inoxidável, porém apresentam custo aproximadamente três vezes superior às de aço-carbono.

A necessidade de refrigerar as dornas é conseqüência do próprio processo fermentativo que, sendo exotérmico, vai provocando, cada vez mais, condições desfavoráveis à levedura e favoráveis aos microrganismos indesejáveis. Pode ser feita por sistema interno ou externo.

O sistema interno é feito por meio de serpentinas. É mais eficiente quando empregada.

O sistema externo é obtido pela instalação de uma canalização perfurada em forma de coroa, colocada na borda superior externa da dorna. A água de refrigeração sai pelos furos e escorre pelas paredes da dorna, sendo coletada na parece inferior através de uma calha. Como nas pequenas instalações não existe um pré-aquecimento do mosto e a alimentação é bem lenta, a refrigeração quase sempre é dispensada. Muitos produtores também desconhecem a importância do controle de temperatura na fermentação.

5. Destilação

A destilação consiste em separar uma mistura de duas ou mais substancias com volatilidades diferentes através do seu aquecimento, de forma que permita a purificação ou formação de novos produtos por decomposição das frações.

No caso da produção da cachaça deve-se levar em consideração a formação de componentes devido àas reações que ocorrem nos alambiques.

O produto da fermentação do mosto é o vinho, que apresenta constituintes gasosos, liquidos e sólidos.

Para ser submetido ao processo de destilação o vinho deve ter sido adequadamente decantado e apresentar a seguinte composição: 5-10% de etanol, 89-94% de água e 2-4% de outros componentes.

A destilação permite a separação de componentes voláteis (água, etanol, aldeídos, etc) dos componenes não voláteis (células de leveduras, bactérias, sólidos em suspensão, etc), obtendo as frações flegma e vinhaça.

O flegma é o produto principal da destilação sendo constituida por uma mistura hidroalcoolica impura. A vinhaça é o resíduo da destilação sendo composta por agua, sais, leveduras, bacterias, etc.

As substâncias soltas presentes no vinho podem estar em suspensão ou em solução. As substâncias que estão em suspensão são células de leveduras e bactérias, e substâncias que não solúveis que acompanham o mosto (bagacilho). As substâncias em solução sãos açúcares não fermentáveis, substâncias infermentescíveis, sais minerais, etc. Essas substâncias devem ser eliminadas antes da destilção, pois são prejudiciais a ela. Os açúcares não fermentados e o bagacilho podem formar o furfural, que tem efeito negativo sobre o aroma e o paladar.

As substâncias líquidas são representadas pelo álcool etílico (5 a 10% em volume), pela água (89 a 94% em volume); além dos ácidos succinico e acetico, glicarina, furfural, etc.

Entre os componetes gasoso destaca-se a presença de gás carbônico, que é formado durante a transformação de ácido pirúvico em acetaldeido.

A destilação deve ser lenta e gradual para que ocorra a formação e separação dos compostos aromáticos no destilador, permitindo ao destilado atender aos padrões de identidade e qualidade, onde busca-se uma composiçãod de não-alcoois totais (aldeídos, acidos voláteis, ésteres, furfural e alcoois superiores) entre 200 e 650 mg/100 ml de alcool.

5.1 PROCESSO DE DESTILAÇÃO

Na produção artesanal de cachaça a destilação é realizada em alambiques de cobre; já na produção industrial a destilação é feita em colunas de destilação. A seguir serão explicadas as diferenças entre essas linhas de destilação.

· Destilação Intermitente

Essa destilação pode ser realizada em alambique simples ou em alambique de três corpos.

1. Alambique simples:

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É empregado em pequenas e médias destilarias e obtem-se um flegma com teor alcoolico de 45 a 55ºGL.

O processo parte do carregamento de vinho na caldeira de destilação. É preciso fechar a canalização e abrir uma válvula para igualar as pressoes, para que o vinho atinja a altura adequada para o trabalho, na sequencia a valvula é fechada e inicia-se o aquecimento gradual. O aquecimento deve ser gradual para possibilitar a produção de vapores que alcançam o capitel, onde condensam-se parcialmente e voltam a caldeira. Os vapores que não condensaram alcançam a alonga (superficie mais fria) onde condensam-se parcialmente e seguem para a superfifie refrigerante, onde se completa a condensação.

A principio o destilado apresenta elevada graduação alcoolica (65-70% V/V) e com o decorrer da destilação esse quantidade é reduzida. É recomendado a separação e 5 a 10% do volume da cachaça da destilação inicial, conhecida com fração cabeça e que é rica em ésteres, aldeídos, , acetaldeidos, metanol, acetato de etila e outros componentes volateis.

A seguir é separada a fração coração, que é rica em etanol além da alcoois superiores, acidos volateis e outros produtos da fermentação ou dentro do alambique. Representa 80% do destilado e é a cachaça. Na pratica é comum efetuar o ‘corte’ quando a graduação do flegam estiver em torno de 45-50% V/V

A última fração retirada é a fração cauda ou água-fraca, correspondente a 10% do destilado e contituida por produto mais pesados, menos voláteis que o etanol e com maior afinidade pela água. É a fração rica em componentes indesejáveis (furfural, acido acetico, alcoois superiores,etc) com graduação alcoolica de 38% V/V a 10%V/V. Essa fração pode ser adiciona ao vinho a ser destilado para aumentar seu rendimento.

Recomenda-se ainda adicionar a cabeça e a cauda ao vinho que sera destilado para que ocorram reações entre os componentes da cabeça e da cauda com o alcool do vinho e produzir compostos aromaticos importantes para a qualidade da cachaça, mas é necessario tomar cuidado com a destilação para possibilitar a separação dos componentes indesejáveis e prejudiciais a saude.

A vinhaça, que é a fração residual que sobra dentro do alambique deve ser recolhida e aplicada na lavoura.

2. Alambique de três corpos

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Bastante utilizado nas destiladoras de cachaça e neles elimina-se a necessidade de destilar a agua fraca. A diferença é que o processo inicia-se em tres caldeiras, por meio de vlavulas de segurança igula-se as pressoes dessas caldeiras e o vinho que está na caldeira 1 é aquecido. Os compostos mais volateis são entao emitidos para o capitel e alonga e acabam borbulhando na segunda caldeira, chamada de caldeira de destilação. Aumentando o teor alcoolico , a temperatura de ebulição do vinho diminui e vapores são formados do vinho enriquecido. Esse vapores vao para o capitel e para a alonga até atingirem a terceira caldeira, chamada de aquecedora de vinho onde são condensados formando a cachaça.

· Destilação sistemática

Utilizada em destilarias de grande e média capacidade.

1. Colunas de Destilação

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Figura 1:

São constituidas por uma série de caldeiras de destilação superpostas (pratos ou bandejas), onde cada bandeja constitui-se de uma unidade de destilação. Essas bandejas apresentam orificios, nos quais, em geral, estao acoplados tudos que as sustentam. A comunicação das bandejas é feita por sifões.

O processo consiste em alimentar a coluna com o vinho líquido e o liquido começa a descer bandeja por bandeja . e. Ao atingir a base da coluna de bandejas base vai ser aquecido por um refervedor e parte do liquido vaporiza e esse vapor vai vaporiza o liquido descendente na bandeja superior e assim sucessivamente, até que o vapor atinja o topo da coluna. Nesse percurso os compostos com maiores pontos de ebulição vao condensar e os mais leves irão vaporizar, já que existe um fluxo contra-corrente liquido-vapor no liquido (figura 2 ).

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Figura 2: esquema de fluxo contra-corrente em colunas de destilação.

Ao atingirem o topo esses vapores sao ricos em alcool e serão condensados, parte será recirculada para enriquecer o vinho descendente e o restante será a cachaça.

5.2 Controle Da Destilação

Segundo Ribeiro (1997) a destilação é cpnsiderada boa quando a fração conhecida como coração representa ao menos 85% do destilado e apresenta teor alcolico em torno de 50%(V/V). Para isso é importante controlar o tempo da destilação, volume e grau alcoolico das frações cabeça, cauda e coração ; etc.

5.3 Bidestilação Da Cachaça

Uma segunda destilação pode ser realizada na cachaça com o objetivo de reduzir a quantidade de compostos secundários, atuando na melhoia da qualidade sensorial e aumentando o teor alcoolico. Este produto e entao submetido ao envelhecimento resultando na modificação da composição e caracteristicas.

Nessa segunda destilação há redução no volume de armazenamento, já que há nova eliminação de frações de cabeça e cauda; e elevação do teor alcoolico, muitas vezes acima do recomendado para comercialização, sendo necessario sua correção pela adição de agua destilada

6.Operações Finais Da Produção De Cachaça

6.1Envelhecimento

O envelhecimento da cachaça consiste num conjunto de reações que ocorrem com o decorrer do tempo e causa alterações de cor e melhoria do aroma e sabor.

Após a destilação o produto obtido é constituido de agua (59%), alcool (40%) e aldeidos, acidos, cetonas, esteres, etc (1%). A cachaça recem destilada não é recomendada para consumo, por isso ela sofre o envelhecimento.

Essa etapa ocorre em tonéis de madeira para o descando da bebida, e para que ocorram reações de oxidação e esterificação entre os componentes da madeira e o destilado, originando compostos aromaticos que lhe conferem agradaveis caracteristicas sensoriais.

Só é considerado envelhecimento, quando o recipiente no qual a bebida é armazenada é de madeira.

A madeira utilizada nos barris de envelhecimento podem ser de jequitibá ou amendoim, que nao alteram a cor da cachaça; o carvalho, a umburana, ocedro e o bálsamo conferem uma coloração amrelada e mudam o aroma do produto; etc.

Durante o armazenamento em madeira ocorrem trocas entre o destilado e o ambiente, já que a madeira é semipermeável.

Os tonéis devem ser mantidos em locais frescos e limpos. O armazenamento em locais com ar seco provoca evaporação da agua e consequentemente, aumento do teor alcoolico. Se o ar for úmido ocorre saida de alcool e como consequencia redução do teor alcoolico.

Antes do envelhecimento a cachaça se apresenta como um liquido incolor, com gosto ardente, agressivo e sabor repugnante. Após o envelhecimento o aspecto, cheiro, cor, gosto e sabor apresentam melhor qualidade.

O período de envelhecimento depende da demanda do produto e do poder econômico do proprietário do alambique.

6.2 Filtração

A filtração é realizada para a remoção de possiveis impurezas, produzindo um destilado ainda mais limpido, transarente e brilhante, ou diminuir os teores de cobre. É realizada por filtro e membranas .

6.3 Engarrafamento

É o acondicionamento da cachaça em embalagens , normalmente de vidro. Pode ser feito manualmente ou mecanicamente, seguindo para o fechamento da garrafa e sua rotulagem.

6.4 Padronização

O produtor deve estabelecer um padrão uniforme para a bebida produzida durante toda a safra, isso deve ser feito através de um projeto que determine todos os parâmetros desejados, para que a bebida esteja de acordo com os padrões de qualidade.

Conclusão

Conhecendo cada etapa do processo, vemos que todas elas visam criar ambiente apropriado para maior eficiência da ação das leveduras. Exigências essas que já haviamos visto em sala de aula, mas na forma de equações , como fatores de conversão de subtrato(açúcar) em produto (etanol), velocidades de crescimento e consumo dos componentes.

Logo podemos fixar mais esses conceitos e a importância que as condições do meio de produção levam para o rendimento final da produção de cachaça.

Foi importante conhecermos os equipamentos e tecnologias utilizadas para esse processo específico, já que em sala de aula normalmente analisamos casos genéricos. Pudemos observar que esses tecnologias foram avançando da fabricação artesanal para a escala industrial sempre no sentido de maior rendimento e qualidade do produto final de acordo com o comportamento da reação de fermentação, que também foi melhor desvendada com passar dos anos de estudos e pesquisas.

Bibliografia

1. ALVES, José Guilherme. Mini-Curso De Produção De Cachaça Artesanal, Iii Jornada Acadêmica De Engenharia De Alimentos, Departamento De Ciências Exatas E Tecnologia Centro Universitário De Belo Horizonte – Unibh, 31/08/04 (www.ea.unibh.br/cachaca.pdf)

2. MARQUES,Marcos Omis. Material de aula: Preparo do mosto,

(ww.fcav.unesp.br/omir/aulastaa/aulasalcool/preparodomostoshow.pdf )

3. VARNAM, A. SUTHERLAND, J. Bebidas, tecnologia, química, microbiologia. Zaragoza: Editorial Acribia, 1997.

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