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PROCESSO PRODUTIVO DA CACHAÇA
SANTOS, Daniela dos; KOCK, Fernando J; CUNHA, Heloize C; ...,Marcio
Sociedade Educacional de Santa Catarina - SOCIESC Instituto Superior Tupy – IST – Engenharia Química – Projeto Integrado I
INTRODUÇÃO
A Cachaça trata-se de um destilado feito à base de cana-de-açúcar fermentado, leveduras e água. Uma solução contendo várias substâncias químicas. É uma bebida tipicamente brasileira com teor de etanol entre 38% e 54% em volume. A industrialização da cana - de - açúcar no Brasil tem grande importância econômica, gera mais de um milhão e meio de trabalhadores envolvidos nas atividades de produção da cachaça, cerca de 40 mil produtores e cinco mil marcas disponíveis para a o consumo.
1. PROCESSO PRODUTIVO
O processo de fabricação da cachaça tem seu inicio com diversos processos unitarios desde o momento do corte da cana na lavoura, seguida por uma pré- limpeza (lavagem) para depois ser picada e passar pela moagem afim de se extrair dela o suco de cana, também conhecido por guarapá, caldo ou caldo de cana O caldo extraído é então encaminhado para os tanques de fermentação, o caldo adicionado de fermento é então denominado mosto. Existem três tipos de fermentação, a caipira a artesanal e a industrial. Após a fermentação o mosto passa pelo processo de destilação que pode ser artesanal ou industrial seguindo então para o envelhecimento
1.1- O CORTE
Após o plantio o primeiro passo é o corte da cana e a extração da garapa ou caldo da cana que precisa ser bastante limpa para obter um produto de qualidade. No Brasil, a cana-de-açúcar atinge o ponto máximo de sacarose entre junho e julho e o solo ideal deve ter o pH entre 4,5 e 6. Outro fator importante sobre o corte é que a cana verde vai produzir metanol, o que é indesejável em uma boa pinga, para a fabricação da aguardente a cana deve estar madura, limpa e com menos de 24 horas de corte, para evitar a sua fermentação (azedamento) ainda no campo.
1 .2- PRÉ-LIMPEZA
Para conseguir cachaça de boa qualidade, cuidados fundamentais devem ser observados em todo processo de fabricação. Cana muito suja é igual à cachaça de baixa qualidade, para isso a cana passa por uma lavagem antes de ser levada ao moedor.
1.3- PICAGEM
Para um bom rendimento da cana na produção do caldo, aconselha-se que a cana seja picada antes de sua entrada na moenda. Esse processo permitirá uma maior extração de sacarose.
1.4- MOAGEM
Essa etapa deve ser realizada em no máximo 24 horas após o corte da cana. Com a utilização de um único terno de moenda e com cana picada a extração pode chegar a 65% do caldo. Para pequenas unidades a alternativa é utilizar- se do processo de embevecimento do bagaço com água limpa para submete-ló a novo processo de compressão. Para garantir a qualidade do produto final, após a moagem o caldo deve passar por um coador para a retirada de todas as impurezas como bagacilhos, antes de entrar nas dornas de fermentação, pois caso o bagacilho vá para o destilador junto com o mosto fermentado, haverá a formação de furfural um aldeído tóxico que se encontra nos álcoois, uma substância indesejada na cachaça.
1.5- FERMENTAÇÃO
É a transformação química de substância orgânica, provocada pela presença de um fermento. No caso da fabricação da cachaça, chama-se de “mosto” a mistura do caldo com o fermento que é a matéria prima essencial para o processo. A substância mais importante no mosto é o açúcar, que transformado em álcool durante a fermentação. Para que o fermento funcione bem, a concentração inicial de açúcar do mosto deve estar entre 14 e 16° Brix e se faz necessário adicionar água em quantidade suficiente para a equalização da concentração de açúcar. Após a obtenção do caldo com o grau Brix desejado, deve-se medir o pH utilizando um peagametro ou um papel indicador de pH. O fermento atua melhor quando o pH está entre 4,0 e 5,0. Para se obter esse nível desejado de pH recomenda-se agregar uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) á 10% até o limite de 250ml para cada 100 litros de caldo. O fermento é o responsável pela transformação do açúcar em álcool e tem como base os microorganismos chamados de leveduras. Existem três tipos de fermento:
- Fermento Caipira: Um preparado com caldo de cana e fubá. Fermento prensado: É produto comercial contendo células de levedura, mais específica para caldo de cana. Fermento Misto; que é uma dos dois outros fermentos.
O tempo completo da fermentação do caldo colocado dentro das dornas com fermento, deve ser aproximadamente 24 horas.
incorporadas em um novo vinho a ser destilado, enquanto o coração corresponde à cachaça propriamente dita, contendo ao redor de 47,5% v/v de etanol, a 20 oC. O teor de etanol no destilado é medido utilizando um densímetro que o expressa em Ogl (1o GL é aproximadamente igual a 1% v/v) ou em unidades Cartier. A limpeza dos equipamentos usados na produção de cachaça influi sobremaneira na qualidade da bebida. Durante o processo de destilação, forma-se uma substância esverdeada nas paredes dos alambiques de cobre, o “azinhavre” [CuCO 3 .Cu(OH) 2 ], resultante de sua oxidação, que é dissolvido por vapores ácidos, contaminando o destilado. Por isso, o alambique tem de ser lavado com água e caldo de limão, que por sua natureza ácida contribui para a dissolução do composto: CuCO 3 .Cu(OH) 2 (s) + 4H+(aq) → 2Cu2+ (aq) + 3H 2 O(l) + CO 2 (g)
Destilação Industrial: Nesse processo a destilação é conduzida nas colunas de destilação. Um cilindro de aço inoxidável, com diâmetro variável em função de sua produtividade horária, e altura que varia entre quatro e cinco metros, provido internamente com bandejas contendo as chaminés, as calotas e os sifões. Coloca- se o vinho da cana em sua parte superior, de modo contínuo, de onde vai descendo de bandeja a bandeja, nas quais ocorre a vaporização do álcool devido ao aquecimento do sistema por vapor de água ou outras fontes. Na base da coluna sai o vinhoto, resíduo praticamente isento de álcool. No topo emanam os vapores contendo álcool e outras substâncias voláteis, que são conduzidos através de um condensador, onde sofrem uma condensação parcial, de modo que uma fração do condensado constitui parte do destilado final, enquanto a outra retorna ao interior da coluna. O sistema dispõe de um condensador auxiliar para liquefazer os vapores que não se condensaram anteriormente. Os destilados alcoólicos provenientes dos dois condensadores passam juntos pela resfriadeira e saem do equipamento. Após ser armazenado em um tanque de ferro revestido com asfalto, o destilado é diluído com água, adoçado com xarope de açúcar, filtrado e engarrafado. A cachaça recém destilada é de difícil degustação, apresentando sabor ardente e seco. Para a sua melhor qualidade sensorial, convém deixá-la envelhecer em recipientes de madeira como tonéis de carvalho.
Envelhecimento: Depois de destilada a cachaça ainda não está pronta para o
consumo.
Para o envelhecimento da cachaça ela é armazenada em tonéis de madeira por período de tempo suficiente para que o destilado perca alguns componentes, para que seus constituintes se estabilizem ou reajam entre si e para que a aguardente adquira pigmentos, sabor e aroma das madeiras em que é armazenada. Assim outras reações químicas ocorrem até a obtenção de um equilíbrio entre as quantidades destes diversos componentes, além da perda de água e etanol por e v a p o r a ç ã o, correm as seguintes reações:
Oxidação e Esterificação: são reações de álcoois e aldeídos com oxigênio e entre álcoois e ácidos produzindo ésteres.
álcool + O 2 → aldeído aldeído + O 2 → ácido álcool + ácido → éster Extração, decomposição, oxidação e esterificação da lignina da madeira: em contato com o etanol, a lignina da madeira forma um complexo etanol-lignina que se degrada nos álcoois coniferílico e o sinápico. Estes álcoois são oxidados produzindo aldeídos, ácidos e ésteres, que atribuirão. Aroma, sabor e cor à bebida. Polifenóis também são formados na degradação da lignina.
álcool coniferílico + O 2 → coniferaldeído + O 2 → vanilina + O 2 → ácido vanílico
álcool sinápico + O 2 → sinapaldeído + O 2 → siringaldeído + O 2 → ácido siríngico
Eliminação de compostos contendo enxofre: tióis e mercaptanas presentes em pequena concentração são eliminados devido à sua elevada volatilidade.
1. EBULIOMETRIA
Mediu-se 100 mL de água destilada com a bureta; enquanto isto ligou-se
a chapa de aquecimento; com o balão volumétrico em mãos, adicionou-se os
100 ml de água juntamente com 4 pérolas de vidro. Fixou-se o termômetro na
rolha de borracha; para não quebrá-lo durante o encaixe na rolha, passou-se
vaselina no termômetro; então colocou-se a rolha junto do termômetro no
balão, deixando-o totalmente vedado e sem contato com o fundo. Passou-se o
balão preparado para a chapa de aquecimento. Esperou-se até a água entrar
em ebulição, (quando as pedras começaram a pular) isto ocorreu a 97°C.
Durante o aquecimento o termômetro apresentou alguns pequenos
pontos vermelhos acima da temperatura no momento. Exemplo estava a 45°C,
com pequenos pontos a 90°C.
Em 97°C começou-se a ebulição, chegando a 100°C, então ocorre um
abaixamento da temperatura para 99,5°C, porém houve a estabilização a
100°C; então retirou-se o balão da chapa colocando-o sobre um papel toalha
na bancada, a fim de esfriar o sistema até aproximadamente 25°C; após isto,
acrescentou-se ao balão 22,5 mL de etileno glicol (1,1 g/ml); onde colocou-se o
sistema para aquecer novamente.
A ebulição ocorreu a 100,5°C estabilizando em 102°C; com isto colocou-
se novamente a solução para resfriamento, concluindo assim o experimento.
2. CRIOSCOPIA
Colocou-se 200 mL de água destilada no béquer e ligou-se a chapa de
aquecimento. Pesou-se na balança analítica 4,01g de naftaleno através do
auxílio do vidro de relógio. Com auxílio do filtro sob o tubo de ensaio, transferiu-
se o naftaleno do vidro de relógio para o tubo de ensaio, acoplou-se o
Δte = i.K (^) e .W MM = i.K (^) e.m 1 /(t (^) f-ti )m (^2) MM = 1.0,5121. 24,75/ (102-100)0. MM = 63,37 g/mol
Erro Experimental Massa molecular teórica do etileno glicol: 62 g/mol E% = (valor prático-valor teórico/valor teórico). 100 E% = (63,37-62/62). 100 E% = 2,21%
O valor encontrado para a massa molecular do etileno glicol através da ebuliometria teve um erro de 2,21%. Para este erro podemos apontar inúmeras situações não ideais na realização da pratica como: o aparecimento de ponto do liquido vermelho do termômetro dispersos no bulbo do termômetro (o qual apresentamos o primeiro para professora e depois surgindo mais dois pontos), erro de leitura da temperatura por parte do aluno que executava a tarefa, a rolha não tinha perfeito encaixe ao tubo de ensaio, não havendo assim completa vedação do tudo, a realização do ensaio não ser em ambiente adiabatido podendo assim sofrer interferência do meio externo.
2.2 CRIOSCOPIA
A partir das temperaturas obtidas durante a prática de crioscopia, utilizou-se as seguintes equações para o cálculo dos resultados:
Dados: Te da água pura (t (^) i): 78,5 °C Te da solução (t (^) f): 72,5°C Fator de Vant’Hoff (i): 1 Constante criométrica do naftaleno (Kc): 6,9 °C/molal Massa de naftaleno (m 2 ): 0,004 kg Massa de enxofre (m 1 ): 1 g
Δt (^) e = i. K (^) c.W W = m 1 /MM.m (^2)
Δte = i.K (^) e .W MM = i.K (^) c.m 1 /(tf -ti )m (^2) MM = 1.6,9. 1/(78,5 -72,5 )0. MM = 287,5 g/mol
Erro Percentual Massa molecular teórica do enxofre sólido: 256 g/mol E% = (valor prático-valor teórico/valor teórico). E% = (287,5-256/256). 100
E% = 12,30%
O valor para a massa molar do enxofre através da crioscopia, teve uma variação superior a 10% o que aponta um erro significativo na realização da pratica podemos justificar este índice com as mesmas causas citadas para o E% da ebuliometria, o aparecimento de ponto do liquido vermelho do termômetro dispersos no bulbo do termômetro (o qual apresentamos o primeiro para professora e depois surgindo mais dois pontos), erro de leitura da temperatura por parte do aluno que executava a tarefa, a rolha não tinha perfeito encaixe ao tubo de ensaio, não havendo assim completa vedação do tudo, a realização do ensaio não ser em ambiente adiabático podendo assim sofrer interferência do meio externo.acrescido da dificuldade de se trabalhar com o termômetro encostando ao sólido a partir do momento que o mesmo foi iniciando o processo de fusão, tendo que retirar varias vezes o tubo de ensaio do banho maria para arrumar o termômetro e retorná-lo então para a solução, e a cada vez que realizava-se este procedimento o material iniciava a solidificação pelas paredes do tubo de ensaio.
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LEMBO, Antônio. Química. SÃO PAULO: Ática, 2001. FELTRE, Ricardo. Fundamentos da química. 2.ed. SÃO PAULO: Moderna, 1996.
