EFEITO DE DIFERENTES TEMPERATURAS DE FERMENTAÇÃO NA QUALIDADE DA CACHAÇA

Capítulo de livro publicado no livro do VIII ENAG E CITAG. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/9786585062046-46

Este trabalho foi escrito por:

Kelson Carvalho Lopes^*; Paula Eleonora da Silva Quirino ; Gessica Moraes Pereira; Victor Nunes Santana; Gilberto Pedro dos Santos Terceiro; Joaquim Daniel de Azevedo Roma; Mayne Ivila Pereira Vieira

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo:

Cachaça é a denominação típica e exclusiva da Aguardente de Cana produzida no Brasil, com graduação alcoólica de 38 a 48 (^oG.L.) a 20 ^oC, obtida pela destilação do mosto fermentado do caldo de cana-de-açúcar. Esse trabalho teve como objetivo observar e avaliar a influência de diferentes temperaturas (26, 28 a 34 e 36 ^oC) na fermentação alcoólica na qualidade da cachaça. O controle da temperatura na fermentação foi feito através de controladores automáticos. De um modo geral as fermentações a ^oBRIX 6 até o 15, nos mostra que as temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, tiveram os maiores valores de graduação alcoólica (^oG.L.). Se levarmos em conta apenas a fermentação a ^oBRIX15, a temperatura de 36 ^oC, obteve o maior valor de ^oG.L.. As temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, que foram as melhores em termos dos valores de ^oG.L., apresentaram valores de acidez total, na fração coração, de 31,4 (+11,9%), 28,8 (+9,2%) e 38,4 (+22,9%), respectivamente. Valores de acidez se encontram bem abaixo do limite permitido pela legislação (ácido acético 150 mg /100 ml da amostra). Podemos concluir pelos resultados apresentados no trabalho que devemos escolher entre a temperatura de 29 ^oC ou a de 32 ^oC, para uma fermentação alcoólica que produza uma maior ^oG.L. e também por estarem dentro do intervalo sugerido pela literatura, razão pela qual a temperatura de 36 ^oC ter ficado de fora.

Palavras-chave: Cachaça; Cana de Açúcar; Destilação; Fermentação alcoólica; Temperatura de Fermentação

Abstract

Cachaça is the typical and exclusive denomination of the sugarcane spirit produced in Brazil, with an alcohol content of 38 to 48 (^oG.L.) at 20 ^oC, obtained by the distillation of the fermented must from the sugar cane juice. This work aimed to observe and evaluate the influence of different temperatures (26, 28 to 34 and 36 ^oC ) on alcoholic fermentation on cachaça quality. The temperature control in the fermentation was done through automatic controllers. In general, fermentations at ^oBRIX 6 to 15 show us that temperatures of 29 ^oC, 32 ^oC and 36 ^oC had the highest alcohol content (^oG.L.) values. If we consider only fermentation at ^oBRIX 15, at a temperature of 36 ^oC, the highest value of ^oG.L. was obtained. The temperatures of 29 ^oC, 32 ^oC and 36 ^oC, which were the best in terms of ^oG values .L., showed total acidity values, in the heart fraction, of 31.4 (+11.9%), 28.8 (+9.2%) and 38.4 (+22.9%), respectively. Acidity values are well below the limit allowed by legislation (acetic acid 150 mg /100 ml of sample). We can conclude from the results presented in the work that we must choose between a temperature of 29 ^oC or 32 ^oC, for an alcoholic fermentation that produces a higher ^oG.L. and also because they are within the range suggested by the literature, which is why the temperature of 36 ^oC was left out.

Keywords: Alcoholic fermentation; Cachaça; Distillation; Fermentation Temperature; Sugar cane;

INTRODUÇÃO

Falar da cachaça não é simplesmente descrever sobre qualquer bebida, mas sim descrever um produto que nasceu com as cores da bandeira do nosso país, produto que está difundido não só no Brasil, mas no mundo. A bebida carrega consigo fatos históricos que só ela presenciou, talvez seja por isso que é considerado um produto autêntico e genuinamente brasileiro, esse título não foi conquistado por acaso, mas simplesmente por sua história que está presente desde os primórdios da colonização do Brasil. Desta forma Cachaça é a denominação típica e exclusiva da Aguardente de Cana produzida no Brasil com graduação alcoólica que varia entre 38-48 % a 20 °C (1)

De acordo com informações da Associação Paraibana dos Engenhos de Cachaça de Alambique (Aspeca), o Estado hoje é o maior fabricante de cachaça de alambique do país, possui 80 engenhos que juntos fazem 12 milhões de litros por ano. No Brasil, existem cerca de 40 mil produtores de cachaça artesanal. (2)

Na elaboração da cachaça existe alguns fatores que interferem diretamente na sua produção. São elas: pH, temperatura, matéria prima, contaminações bacterianas e graduação alcoólica.

            Fermentação é definida bioquimicamente, como um processo de transformação de compostos orgânicos complexos em meio facultativo de oxigênio em substâncias simples formando álcoois e ácidos orgânicos. (3)

            Segundo (4), para iniciar a fermentação são necessários microrganismos que consigam transformar esses açúcares em álcool, podendo ser obtidos naturalmente, denominado de fermento caipira, que vem com a cana presente no colmo e bainha da planta. 

            As leveduras são responsáveis pela obtenção do álcool, muitas vezes esse processo é conduzido com leveduras selvagens, ocasionando oscilação na bebida por falta de padronização. (5)

            O metabolismo das leveduras é responsável por produzir compostos secundários, dando a bebida aroma e sabor, em quantidades menores são fatores que agregam valor ao produto. (6).

De acordo com (7) a temperatura está intrinsicamente ligada ao processo de fermentação alcoólica, no qual temperaturas elevadas fazem com que cause uma desnaturação, provocando uma diminuição nas suas reações catabólicas. As leveduras têm uma faixa de temperatura ótima que varia de 25 °C a 35 °C para se desenvolverem, temperaturas acima dessas inibe o seu metabolismo e facilita a contaminação do mosto devido ao aumento do tempo de fermentação.

As temperaturas escolhidas 26, 28, 29, 30, 31, 32, 33 e 34 fazem parte deste intervalo e a de 36 ^oC não. Os objetivos do trabalho eram; realizar a etapa de fermentação alcoólica, simultânea; analisar o andamento da fermentação através das medidas de ^oBRIX e graduação alcoólica do mosto fermentado; destilar os vinhos obtidos a partir das fermentações e determinar a acidez das cachaças produzidas nas diferentes temperaturas de fermentação.

            A destilação acontece após a fermentação alcoólica. O principal objetivo é a separação do álcool e água através da diferença dos pontos de ebulição de 100 °C para água e 78,4 °C para álcool, podendo variar com o grau alcoólico da solução. (8)

            Normalmente a produção de cachaça é feita em alambiques de cobre largamente utilizado devido conseguirem retirar componentes indesejáveis da bebida, mas sua produção pode ser feita em alambiques de inox complementado com cobre normalmente realizada para processos industriais. (9) 

            A produção de cachaça em alambique de cobre não é por acaso, esse material faz com que ocorra uma maior facilidade na troca térmica, e consiga agregar sabores e odores por meio da destilação que em materiais diferentes não obteriam essas características sensoriais. A escolha do cobre como matéria prima para fabricação do alambique é por ser um ótimo condutor térmico, diminuir o tempo de destilação da bebida. reagir quimicamente com a cachaça e auxiliar na remoção de algumas substâncias indesejáveis no processo. (10)

              Na produção de cachaça de forma descontinua são realizadas separações de frações, no qual são separados compostos de acordo com seu grau de evaporação facilitando sua quantificação. Na destilação por batelada pode ser retirada três frações denominadas de cabeça, coração e cauda. (11)

            A separação das frações da bebida é iniciada pela CABEÇA. Sua graduação alcoólica chegando a teores alcoólicos altos entre 65 e 70 ^oG.L. O volume desse álcool corresponde ao recolhimento de cerca de 10% do volume total do vinho a ser destilado. (12)

            Logo após a retirada da cabeça, inicia-se a fração CORAÇÃO que é considerada a parte nobre da cachaça, amplamente apreciada devido aos seus sabores e odores característicos. Sua separação é iniciada quando sua graduação fica estabelecida em 60 ^oG.L. e retira-se até 38 ^oG.L., que corresponde cerca de 80 % do volume total destilado. (13)

            CAUDA é a parte final da destilação onde é esgotada praticamente toda graduação alcoólica, nessa etapa deve ser observado o ponto correto de separação entre coração e cauda devido a sua turvação. Sua separação é iniciada quando sua graduação fica estabelecida em 38 ^oG.L. e retira-se até 14 ^oG.L. Normalmente são retirados cerca de 10% do volume do vinho colocado no alambique. (14)

MATERIAIS E MÉTODOS

O estudo foi realizado nos laboratórios de Tecnologias Sucroalcooleira e Operações Unitárias, localizado no Centro de Tecnologia e Desenvolvimento Regional (CTDR), no qual faz parte da Universidade Federal da Paraíba. Foram realizadas as etapas de operações unitárias, que são empregadas no processo de produção da cachaça, que foi desde a etapa de peneiramento do caldo doado até a destilação. No decorrer das etapas foram realizadas análises de teor alcoólico, monitoramento da temperatura das dornas e verificado o índice de sólidos solúveis (^oBRIX), que são fatores fundamentais para produção de uma cachaça de boa qualidade. A matéria prima (caldo de cana), 148,5 litros, foi doada pelas usinas Monte Alegre e Olho D’agua.

Foi realizado o processamento da matéria prima, seguindo rigorosamente o procedimento e as etapas que foi repassada visando diminuir interferência do meio e com isso obter resultados reais das possíveis interferências sofrida no decorrer do processo. 

A matéria prima passou por um processo de limpeza, pesagem e peneiramento do caldo.

A Limpeza foi realizada com o intuito de diminuir as impurezas que vem do plantio decorrente do carregamento e passam pelas moendas.

O caldo passou por uma peneira para retirada de materiais grosseiros e bagacilhos, decorrente da extração e dos processos anteriores. Logo após a limpeza, foi realizada a medição do ^oBRIX referente aos sólidos solúveis totais e pH, fatores que são preponderantes para desenvolver a fermentação alcoólica.

Na realização da análise do caldo de cana através de um pHmetro e um refratômetro foi verificado que sua concentração de sólidos solúveis inicial (^oBRIX) era de 19,4 ^oBRIX, já o seu pH ficava estabelecido em torno de 5,28. O do caldo de cana foi corrigido para um pH 4,0 com HCl. A Figura 11, detalha os componentes da dorna com controlador automático de temperatura.

Os detalhes do procedimento do pé de cuba, realizados na fermentação alcoólica são mostrados na Figura 12

Na Figura 13, podemos verificar o processo de destilação da cachaça realizado através das separações das frações composta por uma solução pseudo binária de álcool e água. Na medida que o álcool vai evaporando o vapor é enviado ao condensador com serpentina de cobre onde é consequentemente condensado.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Aqui vamos mostrar os resultados obtidos nas etapas de fermentação e destilação.

Na Figura 14, vemos que o controlador de temperatura, desenvolvido para este trabalho, cumpriu muito bem sua função de manter as temperaturas das dornas de fermentação nas temperaturas programadas, durante o tempo necessário em que ela transcorreu (5 dias)

O desenvolvimento da fermentação alcoólica está ligado diretamente há fatores intrínsecos e extrínsecos do meio, no qual variações de substrato, ph e temperaturas interferem diretamente na realização da fermentação.

Na Tabela 14, na Tabela 15, na Tabela 16, na Tabela 17 e Tabela 18 estão dispostos os parâmetros físico-químicos acompanhados durantes a realização deste trabalho.

No 1º dia de fermentação

Os sólidos solúveis (^oBRIX) inicial era de 19,4 ^oBRIX no caldo doado. No primeiro dia de fermentação o ^oBRIX foi diluído de 19,4 para 6,0. Em cada um dos 5 dias de fermentação, foi feito a análise do ^oBRIX para a diluição para os ^oBRIX 6, 9, 12 e 15.

            A levedura utilizada no trabalho, foi a levedura especialmente desenvolvida para a produção da cachaça CA11.

            No dia seguinte ao primeiro dia de fermentação com ^oBRIX 6, era analisado novamente o ^oBRIX para saber se a fermentação estava ocorrendo e retirando uma amostra de 50 ml do vinho para fazer a graduação alcoólica (^oG.L.), utilizando-se para isso o ebuliometro, disponível no laboratório de tecnologia sucroalcooleira.

            O mesmo procedimento foi realizado nos três dias seguintes, os resultados da fermentação, são apresentados a seguir na Tabela 15, na Tabela 16 e na Tabela 17.

            A temperatura de 32 ^O C, em relação a graduação alcoólica (^oG.L.) foi a temperatura que produziu o MAIOR ^OG.L. com um valor de 1,4 a ^oBRIX 6.

            Não temos o ^oBRIX final após 24h de fermentação, por um esquecimento do meu orientador.

            Na coluna “colocação”, demos colocações as temperaturas que produziram os maiores valores da graduação alcoólica (^oG.L.), demos a mesma colocação em caso de empate. Esta coluna será importante na discussão dos resultados apresentados na Tabela 18

No 2º dia de fermentação

A temperatura de 32 ^O C foi a que produziu o maior teor alcoólico, com um valor de 4,1 a ^oBRIX 9.

            Na coluna “^oBRIX Médio no início do 2º dia^”, temos os valores médios medidos por um refratômetro digital de quanto o ^oBRIXbaixou (5,2 a 2,9)coluna “^oBRIX Final do 2º dia“, o mesmo ocorreu nas fermentações dos dias seguintes, nos indicando que a fermentação, após 24h, está ocorrendo como deveria.

No 3º dia de fermentação

As temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, em relação a graduação alcoólica (^oG.L.) foram as temperaturas que produziram o MAIOR ^oG.L. com um valor de 4,5 a ^oBRIX 12.

No 4º dia de fermentação

A temperatura de 36 ^oC, em relação a graduação alcoólica (^oG.L.) foi a temperatura que produziu o MAIOR ^oG.L. com um valor de 5,5 a ^oBRIX 15.

De um modo geral ao considerarmos a fermentação desde o ^oBRIX 6 até o 15, considerando as colocações que as temperaturas tiveram nas fermentações a ^oBRIX 6, 9, 12 e 15, na Tabela 18 a coluna (∑ Colocação), nos mostra que as temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, tiveram os maiores valores de graduação alcoólica (^oG.L.) e consequentemente as melhores colocações, resultando em um menor (∑).

Se levarmos em conta apenas a fermentação a ^oBRIX 15, a temperatura de 36 ^oC, tive o maior valor de graduação alcoólica (^oG.L.), ficando as temperaturas de 29 ^oC e 32 ^oC, na segunda colocação.

Na Tabela 19 e na Tabela 20 são apresentados os valores da acidez total das cachaças produzidas neste trabalho.

Um dos parâmetros que medem a qualidade da cachaça é a acidez total, que a legislação vigente estabelece um limite máximo de 150 mg/100 ml de amostra.

            Na Tabela 19 e na Tabela 20 são apresentados, os valores da acidez total das cachaças produzidas, tanto da fração coração, a mais importante (Tabela 19), quanto da fração cauda (Tabela 20), o alambique utilizado não nos permite, extrair a fração cabeça da cachaça.

            Podemos observar nas duas tabelas que os valores de acidez se encontram bem abaixo do limite permitido pela legislação (ácido acético 150 mg /100 ml da amostra).

As temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, em desta em amarelo, que foram as melhores em termos dosvalores de graduação alcoólica (^oG.L.), apresentaram valores de acidez total, na fração CORAÇÃO, de 31,4 (+11,9%), 28,8 (+9,2%) e 38,4 (+22,9%), respectivamente.

As temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, em destaque em amarelo, que foram as melhores em termos dosvalores de graduação alcoólica (^oG.L.), apresentaram valores de acidez total, na fração CAUDA, de 40,8 (+26,3%), 42,0 (+29,9%) e 50,0 (+54,7%), respectivamente.

CONCLUSÕES

De um modo geral ao considerarmos a fermentação desde o ^oBRIX 6 até o 15, considerando as colocações que as temperaturas tiveram nas fermentações a ^oBRIX 6, 9, 12 e 15, a Tabela 18, nos mostra que as temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, tiveram os maiores valores de graduação alcoólica (^oG.L.) e consequentemente as melhores colocações, resultando em um menor (∑).

Se levarmos em conta apenas a fermentação a ^oBRIX 15, a temperatura de 36 ^oC, tive o maior valor de graduação alcoólica (^oG.L.), ficando as temperaturas de 29 ^oC e 32 ^oC, na segunda colocação,

As temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, que foram as melhores em termos dos valores de graduação alcoólica (^oG.L.), apresentaram valores de acidez total, na fração CORAÇÃO, de 31,4 (+11,9%), 28,8 (+9,2%) e 38,4 (+22,9%), respectivamente.

As temperaturas de 29 ^oC, 32 ^oC e 36 ^oC, que foram as melhores em termos dos valores de graduação alcoólica (^oG.L.), apresentaram valores de acidez total, na fração CAUDA, de 40,8 (+26,3%), 42,0 (+29,9%) e 50,0 (+54,7%), respectivamente.

Podemos concluir pelos resultados apresentados no trabalho que devemos escolher entre a temperatura de 29 ^oC ou a de 32 ^oC para uma fermentação alcoólica que produza uma maior graduação alcoólica (^oG.L.) e também por estarem dentro do intervalo sugerido pela literatura, razão pela qual a temperatura de 36 ^oC ter ficado de fora.

REFERÊNCIAS

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