3. Determinação pH Mosto, Vinho e Levedo
A determinação do pH de uma solução, identificado pela expressão pH = - logH+ permite
conhecer a concentração de íons hidrogênio presentes na solução. O pH varia com a
temperatura, com a presença de substâncias dissolvidas e com a diluição e é medido
através de eletrodos adequados;
Teoria de Arrhenius.
Segundo Arrhenius, ácidos são substâncias que em meio aquoso se dissociam liberando
como cátions somente íons hidrogênio (H+). Já bases se dissociam produzindo como
ânions somente íons hidroxila (OH-). Essa teoria funciona perfeitamente para ácidos e
bases fortes como H2SO4, HCl, KOH e NaOH, pois esses se dissociam completamente em
solução aquosa.
Por outro lado, em situações em que a solução não é aquosa ou em que não há íons de
hidrogênio ou hidroxila a teoria não se aplica. Como exemplo, pode-se citar a amônia (NH3),
que mesmo não possuindo íons de hidroxila tem como produto de sua reação com a água
tais íons:
NH3(aq) + H2O -> NH3HOH -> NH4OH -> NH4
+ (aq) + OH - (aq)
4. Determinação pH Mosto, Vinho e Levedo
Para medir o quão ácida ou básica é uma solução, o químico dinamarquês Søren P. L.
Sörenson propôs, em 1909, que o grau de acidez deveria ser medido pela concentração de
íons de hidrogênio na solução. Ele também sugeriu o uso da escala de pH .Em uma solução
ideal, matematicamente o pH é definido pela equação:
pH= -log10[H+]
Onde [H+] é a concentração de íons de hidrogênio. Também foi definido o potencial
hidroxiloiônico (pOH) e o produto potencial da água (pK).
Matematicamente, esses se definem pelas equações abaixo:
pOH= -log10[OH-]
pK= pH+pOH =14
5. Determinação pH Mosto, Vinho e Levedo
pHmetro e Indicadores de pH
O pHmetro é um equipamento eletrônico que mede o pH através de eletrodos e de um
circuito de medição da diferença de potencial. O seu princípio de funcionamento se baseia
na diferença de potencial eletroquímico existente entre dois eletrodos com diferentes
concentrações iônicas. Um dos eletrodos é o de referência e o outro é o que efetivamente
mede o pH. Ambos devem ser colocados na mesma amostra. A equação que rege o pHmetro
a 25ºC é, segundo Prichard.
pHD = pHR - (ED – ER)/0,0592
Onde d (desconhecido) e r (referência).
8. Determinação Acidez Sulfúrica do Mosto
Cálculo:
Acidez sulfúrica (g H2SO4 / L) = V x 0,98 x f
Onde:
V = Volume gasto na titulação da solução de hidróxido de sódio 1mol/L
f = Fator de correção do hidróxido de sódio 1mol/L
Titular com Hidróxido de Sódio (base forte) até valor definido de pH (no
caso 8,7) sendo a neutralização da amostra.
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
98 mm 80mm 142mm 36mm
Logo, no cálculo eu utilizo o volume de hidróxido que foi necessário para
neutralizar o ácido sulfúrico, assim eu sei qual o volume de ácido
continha na amostra.
9. Determinação ART do Mosto e Caldos
MESMO PRINCÍPIO DO AR %, PORÉM COM A DIFERENÇA EM QUE
UTILIZAMOS O CALOR EM MEIO ÁCIDO COMO CATALISADORES
PARA QUEBRA DA MOLÉCULA DE SACAROSE.
10. Determinação ART do Mosto e Caldos
Exemplo: 1ª titulação: 23,0 ml 2ª titulação: 22,8 ml ou 23,2 ml.
Cálculo
O ART do caldo é obtido pela seguinte fórmula:
ART % = (397,152 / V) + 0,484) x F
Onde:
V= volume gasto
F= fator de padronização do Fehling
11. Determinação Eficiência da Fermentação
Eficiência de Fermentação Por Balanço de Massa
A eficiência da fermentação é dada pela divisão do rendimento obtido pelo rendimento estequiométrico.
Exemplo:
Utilizando um ART no valor de 14.974,36 kg, podem-se obter, no máximo, 10.147,01 litros de álcool
hidratado 93,2 INPM e sabe-se que 100% de eficiência é praticamente impossível levando em conta as
perdas que acontecem durante todo o processo. Considera-se então, que houve uma produção de 9.500
litros de álcool hidratado.
Utilizou-se 14.974,36 kg de ART, então o rendimento global da destilaria será de:
Para o álcool hidratado de graduação de 93,2 % INPM, o rendimento estequiométrico é de:
Rendeq = 1.000 x 1.000 x = 0, 6776 L/kg ART
RDg = = 0,6344 litros/kg ART
Então a eficiência da usina se dá por:
EFf = x 100 = 93% de eficiência de fermentação
12. Determinação Eficiência da Fermentação
Eficiência de Fermentação Por Balanço de Massa – Impacto ART %
EFBM = (Etanol Produzido Fermentação*100/Etanol Teórico))
ETFerm = ((Etanol Absoluto(m³)*100.000)/Eficiência de Destilação))
ETTeórico = (((Volume de Mosto (litros)*ART% Mosto*0,6475))*((0,004134*Brix Mosto)+ 0,996241 )) / 100
Dados:
Etanol Absoluto Produzido = 916.321 litros
Eficiência de Destilação = 99,71
Volume de Mosto = 9.145.962 litros
Brix Mosto = 17,36
ART % Mosto = 16,0523
EFBM = ?
Considerando ART % Mosto = 16,1523 ( +/- 0,62 %)
Etanol Absoluto 916.321
Eficiencia de Destilação 99,71
Volume de Mosto 9.145.962
Brix do Mosto 17,36
ART % Mosto 16,0523
Eficiência Fermentação 90,52
Etanol Absoluto 916.321
Eficiencia de Destilação 99,71
Volume de Mosto 9.145.962
Brix do Mosto 17,36
ART % Mosto 16,1523
Eficiência Fermentação 89,96
15. Determinação Nitrogênio Amoniacal
Cálculo
ppm de N amoniacal = 7 x (Va - Vb) x f
Onde:
Va = volume de H2SO4 0,01N gasto para titular a amostra
Vb = volume de H2SO4 0,01N gasto para titular o branco, água destilada
f = Fator de correção do H2SO4 0,01N
16. Determinação Nitrogênio Amoniacal
De acordo com CATANI, (1967) o nitrogênio amoniacal quando aquecido à ebulição em presença
de uma base forte é quantitativamente transformado em amoníaco gasoso.
Conforme metodologia descrita por Alvares da Silva, (1977) esse nitrogênio na forma de NH3
pode ser recebido numa solução de ácido bórico com mistura indicadora composta por
vermelho de metila e verde de bromocresol, as reações que ocorrem são as seguintes:
NH4
+ + OH- NaOH
Quando o NH3 é borbulhado na solução de ácido bórico temos a formação de tetraborato de
amônia.
NH3 +
Titulando-se a solução de tetraborato de amônio com ácido sulfúrico padronizado temos:
+ H2SO4 + 10H2O ⇌ (NH4)2 SO4 + 8H3BO3
sulfato de amônia ácido bórico
Portanto 28 g N --------- 98 g H2SO4
Ebulição NH3 + H2O
4H3BO3
Ácido bórico
→ NH4HB4O7
Tetraborato de amônia
+ 5H2O
2NH4HB4O7
Tetraborato de Amônia
20. Determinação do Glicerol pelo Método
Enzimático em Vinho e Levedo
Cálculo
Glicerol % m/v = a * L + b
Exemplo:
Seja 0,315 o valor de absorbância lido para a amostra, com auxílio da
curva de calibração, calcular o valor correspondente de glicerol presente
na amostra.
Glicerol % m/v = 1,218 * 0,315 + 0,003
Glicerol % m/v = 0,39
21. Determinação do Glicerol pelo Método
Enzimático em Vinho e Levedo
Determinação de Triglicerídeos após rompimento enzimático com a lipoproteína lipase . O
indicador é a Quinonimina (violácea) que é gerada a partir 4-Aminoantipirina e 4-Clorofenol
pelo peróxido de hidrogênio sob a ação catalítica da peroxidase.
Triglicerídeos
Glicerol + ATP
Glicerol-3-Fosfato + O2
2 H2O2 + Aminoantipirina + 4-Clorofenol
LPL
GK
GPO
POD
I
N
D
I
C
A
D
O
R
Glicerol + Ácidos Graxos
Glicerol-3-Fosfato + ADP
Dihidroxiacetona Fosfato + H2O2
+ HCl + 4 H2O
Lipoproteína
lipase
Gliceroquinase
Glicerol-3-
fosfato-
oxidase
PeroxidaseQuinonimina
26. Determinação de Potássio em Vinhaça –
Método do Condutivímetro
Cálculo:
% cinzas = K x (C-0,9 x Ca)
Onde:
K = 0,0018
C = condutividade da solução em µS/cm a 20°C
Ca = condutividade da água destilada utilizada na diluição (µS/cm) a 20°C
Conversão do teor de cinzas em potássio (K):
K (Kg/m3) = 2,2496 x % Cinzas – 0,26747
K2O (Kg/m3) = K x 1,21
29. Determinação de Acidez Total em Álcool
Etílico
MESMO PRINCÍPIO DA ACIDEZ DOS CALDOS, PORÉM COM A
DIFERENÇA EM QUE UTILIZAMOS UM INDICADOR NO LUGAR DO
PHMETRO PARA INDICAR O FINAL DA TITULAÇÃO.
30. Determinação de Acidez Total em Álcool
Etílico
Cálculo:
Acidez Total (mg/L) = [(60 x 1000 x CR)] x V2
V1
Onde:
60 = Massa Molecular do ácido acético (CH3COOH);
CR = Concentração Real do Hidróxido de sódio 0,02 mol/L;
V1 = Volume de álcool etílico utilizado, em ml;
V2 = Volume da solução de Hidróxido de sódio na titulação, em ml.
Acidez Total (mg/L) = 1200 x CR x V2 (sendo esta à equação encontrada no
sistema PIMS_PI)
32. Massa Específica
ME =
massa
volume
ME * Volume = Massa
ME = massa específica (kg/m3)
kg
m3
Por ser uma relação massa/volume, a massa específica depende da
temperatura de medição. Normalmente, a massa específica é expressa
a 20ºC.
1m
1m
1m3
20ºC 789,23 kg
ETANOL
4,4ºC 1.000,00 kg
ÁGUA
33. Massa Específica
EQUAÇÃO UTILIZADA
Onde:
ρLi = Massa específica do líquido indicado no densímetro digital , em g / cm³
ρα = Massa específica do ar indicada no densímetro digital, em g / cm³
Fv = valor indicado para determinação do Fator interno de calibração g/cm³
tvα = valor indicado diretamente proporcional ao período de oscilação do ar
tvL= valor indicado diretamente proporcional ao período de oscilação do líquido
δρα = Variação da massa específica do ar durante a medição da solução, em g/cm³
δρL (T) = Variação da massa específica do líquido
δR (ρL ) = Repetitividade das medições (aleatório)
δD = Correção devido ao amortecimento (oscilação) do fluido
35. Determinação de Aspecto Visual e Cor
Aparente em Álcool Etílico
Resultado para o Aspecto Visual
Expressar conforme segue:
LI - Límpido e isento de material em suspensão;
LP - Límpido e com presença de material em suspensão.
Resultado para Cor Aparente
Expressar conforme segue:
Incolor;
Amarelado.
36. Determinação Fermentação e Destilação
Caldo Mosto
°Brix
Determinante para o cálculo da eficiência de fermentação. Utilizado para o controle na
alimentação das dornas.
ART %
Aumentando-se a concentração de açúcares, aumenta-se a velocidade de fermentação, a
produtividade e, dentro de certos limites, acarreta-se menor crescimento do fermento e
menor formação de glicerol por unidade de substrato processado. Entretanto, elevados
teores de açúcar acarretam um estresse osmótico da levedura aumentando a taxa de
células mortas.
Acidez
Dado que indica a ação das bactérias e pode indicar baixo pH no mosto. Acidez alta
indica, também a inversão da sacarose.
Impureza %
Causa aumentos de contaminação na fermentação. Dificulta a centrifugação e a
concentração do levedo nas centrífugas. Aumenta consumo de ácido tratamento levedo.
Diminuição viabilidade. Queda no Rendimento Fermentativo.
Nitrogênio Amoniacal
> 50 mg/l muita multiplicação do fermento abaixa o rendimento em álcool. < 50 mg/l
diminui velocidade da fermentação e a multiplicação do fermento.
37. Determinação Fermentação e Destilação
Fermento Centrifugado
Fermento %
Concentração maior indica boa centrifugação (separação vinho/fermento), menor gasto
de ácido sulfúrico, menor recirculação de vinho (mais vinho para o aparelho), etc.
Concentração baixa indica falha na centrifugação indicando perdas de fermento
arrastado junto ao vinho, bicos com abertura excessiva, baixa vazão de alimentação, baixa
concentração de fermento no vinho levedurado, etc.
Perdas Fermento no Vinho
Concentração maior indica bicos com abertura excessiva, baixa vazão de alimentação.
Concentração baixa indica uma boa centrifugação.
38. Determinação Fermentação e Destilação
Fermento Tratado (Cuba)
pH
Indica como está o meio em que as leveduras vivem. Um pH muito baixo (ácido) restringe
o brotamento da levedura diminuindo sua viabilidade e restringe a proliferação de
bactérias. Um pH muito alto (alcalino) acelera o brotamento da levedura e acelera a
proliferação das bactérias.
Álcool (°GL)
Indica o teor alcoólico na levedura que possivelmente tenha sido carregado durante a
centrifugação. O teor alcoólico deve ser baixo para não prejudicar a levedura.
Fermento %
Indica a porcentagem de levedura contida na cuba. Alta concentração indica um bom
funcionamento das centrífugas.
Acidez
Dado que indica a ação das bactérias e pode indicar baixo pH no fermento ocasionado
pelo excesso de dosagem de ácido sulfúrico para tratamento, ou até mesmo pode ocorrer
acidez alta provocada por °GL alto nas cubas por falha na centrifugação.
Glicerol
Formado pelas leveduras durante o processo de fermentação. Quanto maior a produção
de glicerol, menor a produção de etanol e menor o rendimento fermentativo. São
produzidos em decorrência de fatores que podem estressar a levedura, como: brix alto do
mosto, altos teores de sulfito ou potássio no mosto, biótipo de levedura, etc.
39. Determinação Fermentação e Destilação
Vinho Bruto (Dorna)
°Brix
Controle eficiência da fermentação. Valores altos indicam que a fermentação não foi
finalizada.
ARRT %
Controle de eficiência da fermentação. Valores altos indicam perdas durante a
fermentação.
Álcool (°GL)
A porcentagem de álcool no vinho indica se a eficiência da fermentação foi boa. Uma boa
fermentação gera índices em torno de 6,5 – 8,0 % de etanol porém em níveis maiores do
que 8% acelera o processo já que a destilação nas colunas será mais rápida além de
causar um certo estresse na levedura pois o etanol formado se torna prejudicial.
pH
Fermentações conduzidas em meios mais ácidos resultam em maiores rendimentos em
etanol, pelo fato de restringir o crescimento do fermento, com a consequente redução da
produção de glicerol, o mesmo tempo que reduz a contaminação bacteriana mas, diminui
a viabilidade celular prejudicando a levedura através do esforço imposto a ela.
40. Determinação Fermentação e Destilação
Vinho Bruto (Dorna)
Fermento %
Maiores concentrações de levedura na dorna permitem fermentações mais rápidas, com
maior produtividade e com maior controle sobre as bactérias contaminantes, além de
restringir o crescimento da própria levedura. Por outro lado, elevado teor de levedura
exige energia de manutenção e maior volume de mosto já que haverá muita levedura
para pouca sacarose. Uma baixa concentração de levedura diminui a eficiência da
fermentação alcoólica.
Acidez
É a quantidade, em gramas, de ácidos totais dissolvidos. A acidez no vinho inicial
determina como será o controle nas dornas de fermentação. Uma acidez muito alta
prejudica a levedura apesar de manter um nível baixo de bactérias. Se tiver um nível de
acidez baixo, pode provocar a proliferação de bactérias.
Nitrogênio Amoniacal
> 50 mg/l muita multiplicação do fermento abaixa o rendimento em álcool. < 50 mg/l
diminui velocidade da fermentação e a multiplicação do fermento.
Glicerol
Elevadas concentrações de açúcar, sais no mosto, contaminação bacteriana e presença de
sulfito no mosto faz com que a levedura sinta os choques osmóticos induzindo a levedura
a produzir o glicerol como proteção do meio inadequado. A alta produção de glicerol
indica o baixo rendimento de fermentação.
41. Determinação Fermentação e Destilação
Vinho Centrifugado (Dorna Volante)
Álcool (° GL)
Utilizado no calculo de etanol em processo. Indica o resultado da fermentação.
pH
Baixos valores indicam meio ácido que pode prejudicar os aparelhos de destilação e gerar
um produto (etanol) com baixo pH, sendo necessário sua correção. Valores altos também
partem para o mesmo raciocínio.
Acidez
Altos valores indicam meio ácido que pode prejudicar os aparelhos de destilação e gerar
um produto (etanol) com acidez alta, sendo necessário sua correção. Valores baixos
também partem para o mesmo raciocínio.
Fermento %
Indicam as perdas totais das centrífugas.
Água da Torre de CO2
Álcool (° GL)
Indicam a eficiência da torre de recuperação de etanol carregado com o CO2 gerado na
fermentação.
42. Determinação Fermentação e Destilação
Vinhaça
Álcool (° GL)
Indica a perda sofrida durante a destilação do vinho. Valores altos indicam:
Excesso de vinho, falta de vapor na coluna, contrapressão da coluna “B1, incrustações nas
bandejas, etc.
Potássio
Dado utilizado para o controle de fertirrigação.
Flegmaça
Álcool (° GL)
Indica a perda sofrida durante a destilação do flegma. Valores altos indicam:
Excesso de flegma, falta de vapor na coluna, etc.
pH
Dado utilizado pelo processo em geral, onde a flegmaça é utilizada como agente de
limpeza. Valores anormais podem prejudicar o funcionamento dos equipamentos.
43. Determinação Fermentação e Destilação
Álcool Hidratado e Anidro
°INPM
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP.
Valores acima do estabelecido indicam perda de vapor e eficiência da produção:
Valores abaixo do estabelecido indicam:
Excesso de retirada de álcool no topo da coluna, vazamento nos condensadores, pré-
aquecedores de vinho, resfriadeira, etc.
pH (Hidratado)
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
Acidez
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
Condutividade
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
Massa Específica
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
44. Determinação Fermentação e Destilação
Álcool Hidratado e Anidro
Cor
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Resultados anormais
indicam possíveis contaminantes durante destilação e linha.
Aspecto Visual
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Resultados anormais
indicam possíveis contaminantes durante destilação e linha.
Cloreto (externo)
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
Sulfato (externo)
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
Ferro (externo)
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
Sódio (externo)
Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormais
podem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.
