Aplicação do hidrociclone ao processo de de produção da cachaça de alambique

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
ANA VALÉRIA DE OLIVEIRA
CHARLHIENE CALAIS TEIXEIRA
SABRINA JÉSSICA MAURA DE ANDRADE
APLICAÇÃO DO HIDROCICLONE AO PROCESSO DE PRODUÇÃO DA
CACHAÇA DE ALAMBIQUE
Coronel Fabriciano
2017

Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Curso de Engenharia
Química do Centro Universitário do Leste
de Minas Gerais como requisito parcial para
obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Química
Orientador: MSc. Ronaldo Neves Ribeiro
Coronel Fabriciano
2017

FICHACATALOGRÁFICA
O48a Oliveira, Ana Valéria de.
Aplicação do hidrociclone ao processo de produção da
cachaça de alambique / Ana Valéria de Oliveira, Charlhiene
Calais Teixeira, Sabrina Jéssica Maura de Andrade. ─ 2017.
43 f.
Trabalho de conclusão de curso (graduação) − Centro
Universitário do Leste de Minas Gerais, 2017.
Orientação: Ronaldo Neves Ribeiro.
1. Engenharia Química. 2. Cachaça. 3. Hidrociclone. I.
Teixeira, Charlhiene Calais. II. Andrade, Sabrina Jéssica Maura
de. III. Título.
CDU-66

Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Curso de Engenharia
Química do Centro Universitário do Leste
de Minas Gerais como requisito parcial para
obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Química
Aprovado em: 27 de junho de 2017. Por:
_________________________________________________________________________
Bruno Alves Resende, Me.
Prof. Engenharia Química/Unileste
_________________________________________________________________________
Marcus Vinícius Gomes Veloso, BEng.
Analista de Desenvolvimento/Cenibra
________________________________________________________________________
Ronaldo Neves Ribeiro, Me.
Prof. Engenharia Química/Unileste
Orientador

RESUMO
A cachaça é uma das bebidas destiladas mais consumida em todo mundo e tem extrema
importância econômica, social e cultural para o Brasil. A presença de partículas de bagaço de
cana no caldo a ser fermentado pode causar fermentação incompleta do caldo e incrustações
nos equipamentos, sendo assim, faz-se necessárias a separação dessas partículas. Atualmente
o processo de produção da cachaça adota decantadores como sistema de separação essas
partículas. Entretanto, o tempo demandado para a decantação do caldo pode favorecer o início
de uma fermentação não controlada do mesmo assim como pode facilitar a contaminação do
caldo, fenômenos esses que podem afetar a qualidade do produto final. O presente trabalho
teve como objetivo substituir do decantador pelo hidrociclone na separação das partículas de
cana e verificar a viabilidade e a eficiência do uso do hidrociclone nesse processo. Foram
produzidas duas amostras de cachaça através do método tradicional e do novo método
proposto utilizando hidrociclone. A partir dos experimentos realizados, verificou-se que o
produto obtido pelo método do hidrociclone apresentou melhor gosto e aroma em relação ao
produto obtido pelo método tradicional.
Palavras-chave: Cachaça. Hidrociclone.

ABSTRACT
Cachaça is one of the most consumed distilled beverages in the world and has extreme
economic, social and cultural importance for Brazil. The presence of sugarcane bagasse
particles in the broth to be fermented can cause incomplete fermentation of the broth and
incrustations in the equipment, thus, it is necessary to separate these particles. Currently, the
production process of cachaça adopts decanters as a separation system for these particles.
However, the time required for the decantation of the broth can favor the beginning of an
uncontrolled fermentation of the broth, as well as facilitate the contamination of the broth,
phenomena that can Affect the quality of the final product. The present work had as objective
to substitute of the decanter by the hydrocyclone in the separation of the particles of cane and
verify the viability and the efficiency of the use of the hydrocyclone in that process. Two
samples of cachaça were produced through the traditional method and the new method
proposed using hydrocyclone. From the experiments performed, it was verified that the
product obtained by the hydrocyclone method presented better taste and aroma in relation to
the product obtained by the traditional method.
Keywords: Cachaça. Hydrocyclone.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Maiores estados exportadores de cachaça em 2016.................................................11
Figura 2 – Fluxograma etapas da produção da cachaça ...........................................................12
Figura 3 – Visão geral da fermentação alcoolica .....................................................................15
Figura 4 – Molécula de Pectina................................................................................................18
Figura 5 – Esquema típico de um hidrociclone e suas dimensões de projeto ..........................22
Figura 6 – Relações geométricas entre dimensões dos hidrociclones......................................23
Figura 7 – Escoamento em um Ciclone....................................................................................24
Figura 8 - Fluxograma da etapas de produção de cachaça de acordo com a nova métodologia
proposto ....................................................................................................................................26
Figura 9 – Corte da cana-de-açucar..........................................................................................27
Figura 10 – Engenho de Cana Mod. C. 105 .............................................................................27
Figura 11 – Sacarimetro de Brix Incoterm 5707 ......................................................................28
Figura 12 - Hidrociclone GL&V 609745 00 - 01....................................................................31
Figura 13 - Sistema de destilação artesanal.............................................................................30
Figura 14 - Dorna de Fermentação............................................ Erro! Indicador não definido.
Figura 15 - Ficha de avaliação do teste sensorial.....................................................................33
Figura 16 - Representação gráfica do teste de aceitação das amostras de cachaça..................34

SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 7
2. OBJETIVO...................................................................................................................... 8
2.1. Objetivo Geral................................................................................................................. 8
2.2. Objetivos Específicos...................................................................................................... 8
3. JUSTIFICATIVA ........................................................................................................... 9
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 10
4.1. A Cachaça...................................................................................................................... 10
4.2. Os processos da produção da cachaça ........................................................................ 11
4.2.1. Agrícola.......................................................................................................................... 12
4.2.2. Industrial........................................................................................................................ 13
4.3. Composição da Cachaça .............................................................................................. 17
4.3.1. Compostos Primários..................................................................................................... 17
4.3.2. Compostos Secundários e a saúde humana.................................................................. 17
4.4. O hidrociclone............................................................................................................... 20
4.4.1. O uso do hidrociclone na indústria sucroalcooleira .................................................... 24
5. MATERIAIS E MÉTODOS........................................................................................ 26
5.1. Produção da Cachaça................................................................................................... 26
5.1.1. Preparo do Fermento..................................................................................................... 26
5.1.2. Produção a partir do novo método proposto................................................................. 29
5.1.3. Produção a partir do processo convencional.................... Erro! Indicador não definido.
5.2. Análise............................................................................................................................ 32
5.2.1. Análise Sensorial ........................................................................................................... 32
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................................. 34
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................................... 36
REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 37

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1. INTRODUÇÃO
De acordo com Souza et al. (2009), a cachaça é a segunda bebida mais consumida no Brasil,
com produção anual de 1,5 bilhão de litros sendo que, destes, 120 milhões são produzidos em
Minas Gerais, gerando cerca de 240 mil empregos diretos e indiretos. Souza e colaboradores
(2009) explicam ainda que o aumento do consumo da cachaça, associado à possibilidade de
exportação, exigem uma otimização do processo, visando a obtenção de um produto
padronizado e com boa qualidade físico-química e sensorial.
Para Aquarone et al. (1983) e Valesechi (1960), a cachaça é um produto de crescente
importância econômica, visto sua grande aceitação no mercado nacional e sua crescente
aceitação no mercado internacional fazendo assim necessário conhecer a sua composição
físico-química, tanto inorgânica (metais e outros) como orgânica (produtos secundários).
Esses compostos secundários, especialmente os ésteres e aldeídos, são responsáveis pelas
características sensoriais (sabor e aromas) dos destilados em geral.
De acordo com Soratto (2007) um caldo mais puro tende a ter uma melhor fermentação com
menores chances de contaminação. Sendo assim, faz-se necessários a separação das partículas
maiores por peneiração e das partículas menores e de maior densidade por decantação
Segundo Arruda (2008), hidrociclones são separadores de alta capacidade bastante indicados
na separação de misturas líquido-líquido. Seu uso é considerado viável e atrativo, levando em
conta o ponto de vista econômico, uma vez que apresenta inúmeras vantagens em relação a
outros equipamentos de sua categoria, por apresentar baixo custo de aquisição, instalação e
manutenção.
Arruda (2008) ainda explica que hidrociclones são agrupados em famílias, de acordo com as
relações entre suas dimensões, sendo bastante estudadas e utilizadas as famílias de Rietema e
de Bradley, sendo que cada família possui características próprias.
Em função da eficiência apresentada para separação de misturas sólido-líquido, pretendeu a
realizar-se de experimentos, com o objetivo de otimizar condições operacionais de um
hidrociclone, para a separação da mistura proveniente do caldo da cana de açúcar. Este tipo de
estudo faz parte de uma etapa de testes para definição de métodos de técnicas de separação
para a referida mistura, em uma unidade de purificação do caldo da cana de açúcar, voltado
para a redução de impurezas no processo de decantação do caldo, para a produção de cachaça.

8
2. OBJETIVO
2.1. Objetivo Geral
O presente trabalho tem como objetivo geral a aplicação dos conhecimentos de processos
industriais na fabricação da cachaça de alambique, a fim de melhorar a qualidade do produto.
O método escolhido foi a substituição dos decantadores por hidrociclones na separação do
caldo de cana das impurezas.
2.2. Objetivos Específicos
O presente trabalho tem como objetivos específicos:
• A fabricação e análise da cachaça produzida quanto à qualidade e à viabilidade de cada
processo;
• Testar a eficiência do hidrociclone no processo proposto;
• Produzir cachaça artesanal de qualidade usando o novo método de separação proposto.

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3. JUSTIFICATIVA
Oliveira et al. (2008) apresentam a cachaça como produto de extrema importância histórica,
econômica e sócio cultural para o Brasil, visto que é um setor significante para geração de
emprego e renda. De acordo com Oliveira et al. (2006), a produção anual de cachaça gera
cerca de U$600 milhões e mais de 400 mil empregos diretos, o que resulta em cerca de 76,5
milhões em impostos para o país.
A cachaça vem, ao longo do tempo, mostrando seu potencial de exportação. Ocupando o 3º
lugar como bebida destilada mais consumida no mundo, apresentou um crescimento de cerca
de 12% nas exportações entre 2011 e 2012, segundo o Serviço Nacional de Aprendizagem
Comercial (2014).
Buscando a melhoria da qualidade, desenvolveram-se pesquisas em produção de cachaça, que
vão desde o plantio ao envelhecimento, a fim de chegar a um produto de excelência, com
maior valor agregado e próprio para exportação.
O hidrociclone é amplamente utilizado em processos de fermentação alcoólica, para a
separação da levedura do mosto fermentado, como é possível verificar nas obras de Alves
(2006) e Habbian (2008). No entanto, sua utilização em substituição ao decantador na
separação do caldo de cana de suas impurezas ainda é pouco explorada.
O uso dessa operação pode trazer benefícios ao pequeno produtor, uma vez que tende a
diminuir o espaço demandado para a instalação do engenho e pode diminuir o tempo de pré-
produção da cachaça, evitando também riscos de contaminação do mosto e de que a
fermentação tenha início antes do desejado.

10
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1. A Cachaça
A cachaça é uma bebida com graduação alcoólica de 38 e 48 % v/v, a 20ºC. A obtenção do
produto pode ser dividida em quatro etapas principais: obtenção do mosto, fermentação,
destilação e envelhecimento. A cachaça também é conhecida como aguardente, pinga ou
caninha.
De acordo com Souza (2007), a cachaça é a segunda bebida alcoólica mais consumida no
Brasil, atrás apenas da cerveja. Mundialmente, é a terceira bebida destilada mais consumida,
atrás apenas da Vodca e do Soju, bebida oriental a base de arroz e batata doce comum muito
consumida na Ásia.
Souza (2004) conta que atualmente a cachaça é consumida em mais de sessenta países, entre
eles alguns cujas populações são consideradas as mais ricas e sofisticadas do mundo. A
Tabela 1 mostra os principais países importadores de cachaça de 2016 segundo a Agrostat –
Estatísticas de Comércio Exterior do Agronegócio Brasileiro.
Tabela 1 – Pincipais países importadores de cachaça em 2016
País %
Alemanha 17,64
EUA 16,15
Paraguai 11,59
Uruguai 8,36
França 7,86
Outros 61,6
Fonte: Agrostat (2017)
Dados da Agrostat (2017) também mostram que a região sudeste é principal exportadora da
bebida como é mostrado na Figura 1. Souza (2017) ressalta que a pesar de ser importante,
esses dados de exportação não diferem as cachaças artesanais das cachaças de coluna ou
industriais.
Dias (2010) conta que a descoberta da cachaça em meados do século XVI (entre 1532 e 1548)
foi por acaso. A fim de evitar punições, os escravos esconderam o melado que desandou do
feitor, mas no dia seguinte o encontram azedo (fermentado). Ao misturarem o melado azedo

11
ao novo e levarem ao fogo, o azedo do melado antigo (que era álcool) foi aos poucos
evaporando e formando goteiras no teto do engenho que pingava constantemente. Os escravos
apreciaram a cachaça que pingava do teto e passaram a repetir o processo constantemente.
Figura 1 - Maiores estados exportadores de cachaça em 2016
Fonte: Adaptado de Souza (2017)
Schmidell (2001) conta que até a segunda guerra mundial, a indústria de aguardente no Brasil
era rural e obtida de pequenos produtores artesanais que fabricavam pequenos volumes de
cachaça com técnicas rudimentares. Nessas pequenas fabricas as famílias plantavam, colhiam,
fabricavam e comercializavam suas próprias aguardentes. As aguardentes apresentavam
paladar e aromas diversos e algumas se tornaram mais conhecidas devido à qualidade obtida.
Não havia um envelhecimento propriamente dito, mas devido a comercialização lenta, a
armazenada em toneis de madeira adquiriam características organolépticas melhoradas.
4.2. Os Processos da Produção da Cachaça
Para Aquini et al. (2006), ainda que as primeiras etapas do processo tenham sido executadas
da melhor maneira, a cachaça recém-obtida apresentará sabor seco, ardente e metálico e um
aroma não muito agradável. Este sabor desagradável na destilação se deve à formação dos
chamados compostos secundários, durante a fermentação. Este processo ocorre devido à ação
42%
14%
13%
12%
8%
11% São Paulo
Minas Gerais
Pernambuco
Rio de Janeiro
Paraná
Outros

12
de enzimas provenientes de microrganismos que transformam os açúcares do mosto em
principalmente etanol, gás carbônico, glicerina e alguns outros compostos formados em
quantidades menos relevantes, tais como ácidos carboxílicos, metanol, ésteres, aldeídos e
álcoois superiores.
A produção da cachaça pode ser dividida em duas etapas, sendo elas a etapa agrícola e a
industrial. As etapas da produção da cachaça são apresentadas na Figura 2:
Figura 2 – Fluxograma etapas da produção da cachaça
Fonte: Autores (2017).
Agrícola
A fase agrícola consiste no plantio e na colheita da cana-de-açúcar, etapas que serão
abordadas a seguir.
Plantio
Segundo o Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas (SEBRAE, 2001), o
plantio da cana deve ser feito em solos leves, com pouca umidade e ricos em matéria
orgânica. Oliveira (2005) ressalta que a pesar de se desenvolver bem em solos arenosos, a
cana de açúcar prefere solos profundos e argilosos. Pode-se fazer o plantio em solos
desfavoráveis, desde que sejam previamente corrigidos.

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Colheita
De acordo com o SEBRAE (2001) e Oliveira (2005), o corte da cana deve ser efetuado rente
ao solo, para possibilitar uma rebrota sadia e resistente e aumentar a longevidade do canavial.
Segundo Cardoso (1999), apesar de a queima da palha da cana facilitar a colheita, não é
recomendável utilizar essa técnica, pois pode favorecer a produção de aldeídos, por provocar
a desidratação parcial de parte dos açúcares presentes.
Segundo o SEBRAE (2001), esta conduta pode também eliminar a microbiota responsável
pela fermentação natural do caldo de cana e acelerar sua deterioração pela inversão mais
rápida de sacarose em glicose e frutose.
Industrial
A fase industrial consiste na moagem, decantação, ajuste de Brix, fermentação, preparação do
fermento, destilação e envelhecimento.
Moagem
De acordo com Cardoso (2006), a moagem é a operação que nos permite extrair o caldo da
cana do bagaço e separar o colmo em uma fração rica em fibras (o bagaço) e uma rica em
água e açúcar (o caldo). Segundo Aquarone (1983) essa extração se dá por esmagamento
direto nas moendas, e a eficiência dessa extração está diretamente ligado ao rendimento da
cachaça.
Segundo o SEBRAE (2001), a moagem deve ser realizada em local aberto, com piso
resistente e impermeável que permita lavagem. A área deve ser coberta para proteger a cana
da ação da chuva e do sol. Deve haver também áreas de estocagem e manuseio de matéria-
prima, moenda, operação, filtração e decantação do caldo de cana, embora Cardoso et al.
(1999) não recomendem a estocagem, visto que, quando armazenada para depois ser moída,
essa cana favorece a produção de álcoois superiores.
Oliveira (2005) explica que a área de recepção estocagem da cana quando houver, deve ser

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limpa, seca, em terrenos elevados e isolado de criadouros de animais e demais fontes de mau
cheiro. Deve ser coberto, ter piso impermeável e pavimentado bem como as áreas adjacente
para evitar fontes de contaminação.
Decantação
De acordo com Cardoso (2006) e SEBRAE (2001), ainda que todos os cuidados necessários
sejam tomados desde a colheita à moagem da cana, é indispensável o uso de peneiras e
decantadores para a retirada de impurezas persistentes, visto que quanto mais limpo o caldo,
menores as chances de contaminações e reações paralelas durante a fermentação, além de
facilitar a limpeza e manutenção das dornas posteriormente.
SEBRAE (2001) ainda ressalta a importância do dimensionamento correto do decantador,
uma vez que o tempo de residência do caldo deve ser de no máximo 30 minutos para evitar a
ação de microrganismos.
Ajuste de Brix
Corazza (2001) explica que grau Brix indica o teor aproximado de açúcar no mosto. Assim,
um mosto com 10° Brix contém aproximadamente 10% de açúcar.
Segundo Cardoso (2006), a concentração ótima de açúcar para que a fermentação ideal
aconteça é entre 14º e 16º Brix. Para o SEBRAE (2001), para concentrações maiores é
necessário que o caldo seja diluído para garantir a estabilidade do fermento, visto que o alto
teor de açúcar acarreta numa fermentação mais lenta e frequentemente incompleta. Ocorrem
também incrustações nas paredes do alambique e a formação de furfural, que provoca aroma e
gosto indesejáveis.
Venturini Filho et al. (2003) afirmaram concentrações inferiores de açúcar promovem gostos
excessivos de água para a diluição do caldo e podem acarretar em mosto fermentado com
baixa concentração alcoólica. Tais concentrações ainda favorecem a respiração aeróbica da
levedura levando assim o microrganismo a consumir o açúcar para a produção de biomassa ao
invés de etanol.

15
Fermentação
Schmidell (2001) conta que a humanidade vem utilizando a fermentação a mais de 4000 anos,
onde egípcios já utilizavam essa técnica na produção de pães e bebidas alcoólicas a partir de
cereais e frutas, mas apenas recentemente pode-se relacionar a fermentação com a levedura.
A Figura 3 mostra a visão da reação de fermentação alcoólica.
Figura 3 – Visão geral da fermentação alcoolica
Fonte: Oliveira (2015)
Segundo Maia (2006), quando se começa a alimentar o fermento no pé-de-cuba, tem início a
fermentação.
De acordo com Cardoso (2006), o processo de fermentação divide-se em duas etapas, sendo a
primeira a fase aerada, onde a ocorre reprodução e multiplicação dos microrganismos
fermentadores e é feita em caldo diluído (cerca de 5º Brix). A segunda é a fermentação
propriamente dita e ocorre a conversão dos açúcares em álcool e dióxido de carbono. Deve ser
realizada sem aeração e o caldo deve ter concentração entre 14º e 16º Brix.
Preparação do Fermento
A Lei mineira nº 13.949 de 11 de julho de 2001, define que:
O fermento utilizado na transformação biológica da garapa em vinho destilável será:
I - fabricado com o caldo da cana-de-açúcar, acrescido de milho inteiro ou em forma

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de fubá, vedada a utilização de aditivo químico de qualquer natureza para acelerar
ou reforçar a fermentação natural;
II - obtido a partir das cepas de microorganismos (sic) presentes nos próprios
ingredientes descritos no inciso anterior e na região produtora, proibida a utilização
de fermento industrializado pensado, conhecido como fermento de padaria.
Destilação
Segundo Maia (2006), o vinho sai das dornas com cerca de 8,5% de etanol e, ao ser destilado,
obtém-se um produto com cerca de 5 ou 6 vezes mais álcool: a cachaça.
De acordo com o SEBRAE (2001), o emprego de alambiques de cobre na destilação ajuda na
qualidade da cachaça, visto que o metal catalisa a oxidação de compostos sulfurados que
concederiam aroma desagradável ao produto.
Ainda segundo o SEBRAE (2001), os produtos da destilação são divididos em três frações:
cabeça, coração e cauda. A cabeça é a primeira fração obtida e é onde se encontra a maior
parte das substâncias voláteis e pode atingir entre 65º e 70º GL. A cauda, que por vezes
também chamada de água fraca, é obtida ao final da destilação e apresenta baixo teor
alcoólico, sendo rica em compostos secundários pesados, como o furfural, ácido acético e
álcoois superiores. O coração é a parte interessante aos produtores de aguardente e apresenta
entre 45º e 50º GL. Os destilados de cabeça e calda conferem sabor indesejável e
comprometem a saúde de quem o consome, quando incorporados à cachaça.
Envelhecimento
De acordo com Almeida (1947) e Yokoya (1995), o processo de envelhecimento engloba
reações complexa que ocorrem naturalmente na cachaça, bem como as reações influenciadas
pelo material do tonel que transfere alguns compostos para a cachaça alterando assim suas
características química, física e sensoriais. Segundo o SEBRAE (2001), esse processo confere
aroma, sabor amadeirado de acordo com a madeira utilizada no tonel além de reduzir a
concentração alcoólica.

17
4.3. Composição da Cachaça
Compostos Primários
De acordo com Cardoso (2001) composição da cachaça apresenta mais de 300 substâncias,
sendo 98% compostos primários (água, etanol). O restante são substâncias de compostos
primários, que representam apenas 2%.
Água
Cardoso (2001) explica que em contato direto com o produto, a água deve ser potável, atender
os parâmetros microbiológicos, físico-químicos. Atender os requisitos de qualidade, por
conter cloro e flúor que podem ocasionar a morte de leveduras.
Etanol
De acordo com Cardoso (2001) é o segundo maior constituinte da cachaça, contribuindo para
o corpo da bebida, característica de um aroma leve e um sabor doce, além de apresentar uma
pequena quantidade ácida.
Compostos Secundários e a Saúde Humana
Cardoso (2001) conta que, no desenvolvimento da fermentação alcoólica, há o consumo dos
açúcares do caldo de cana, com formação de dois produtos principais: álcool etílico e dióxido
de carbono e de vários outros componentes em pequenas quantidades, chamados produtos
secundários. São esses produtos secundários que diferenciam a cachaça de uma solução
alcoólica e conferem sabor e aroma ao produto.

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Metanol
A presença do metanol é particularmente indesejável, por oxidar a ácido fórmico e
posteriormente a CO2, causando acidose grave, afetando o sistema respiratório, ocasionando
cegueira e podendo levar à morte, mesmo que ingerido em pequenas quantidades, a longo
prazo (CARDOSO, 1999; MAIA et al., 1994; WINDHOLZ, 1976).
Ainda segundo Cardoso (1999), o metanol é originado na degradação da pectina (Figura 4),
que é um polissacarídeo formado por centenas de moléculas de ácido galacturônico e que
possui fragmentos de metanol, os quais são liberados na fermentação.
Figura 4 – Molécula de Pectina
Fonte: Autores (2017)
Aldeídos
Segundo Cardoso (1999) os aldeídos podem originar-se na ação prematura das leveduras nos
estágios anteriores ao processo fermentativo, principalmente o acetaldeído, que tende a
desaparecer no final através de oxidação a ácido acético.
De acordo com Novaes et al. (1974), Piggott et al. (1989) e Potter (1980), aldeídos são
compostos voláteis intermediários da formação de álcool e se mantêm graças a fermentações
incompletas. Esses compostos de odor penetrante afetam o aroma da cachaça.
Cardoso (1998) explica que a ingestão de aldeídos pode causar intoxicação elevar a sérios
problemas relacionados com sistema nervoso central

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Acidez
De acordo com Lima (1964) e Nykamen L. e Nykamen I. (1983), dentre a fração ácida dos
componentes secundários da fermentação alcoólica, o de maior fração é o ácido acético que
tem sido expresso e acidez volátil
Segundo Maia et al. (1994) e Faria (1989), em presença de oxigênio, a levedura
Saccharomyces cerevisiae pode converter até 30% dos açúcares do mosto em ácido acético.
No período de aeração também são produzidos ácidos graxos altamente indesejáveis, pois seu
arraste na fase de destilação pode causar turvação e aroma desagradável na bebida.
Cardoso (1999) atribui a alta acidez da cachaça à contaminação da cana ou do mosto por
bactérias acéticas, na estocagem da cana ou do caldo, fazendo com que parte do mosto sofra
fermentação acética em detrimento da alcoólica, aumentando então a acidez do produto e
diminuindo a concentração alcoólica.
Cobre
Cardoso (1999) explica que o cobre é um dos metais indesejáveis na aguardente. Presente
apenas nas cachaças artesanais, o cobre provém do material que constitui o alambique.
O excesso de cobre pode ser tóxico e está associado a várias doenças, como melanoma,
epilepsia, artrite reumatoide e perda do paladar devido à sua afinidade com os grupos S-H
(SARGENTELLI, 1996).
Ésteres
Segundo Hart (1983), os ésteres são derivados dos ácidos e são substâncias que geralmente
tem odores agradáveis e são os principais responsáveis pelo sabor e aroma de diversas flores e
frutas. Entre os ésteres mais encontrados na cachaça estão o formato de etila (sabor artificial
de rum), acetato de octila (laranja), butilato de etila (abacaxi) e acetato de n-pentila (banana).

20
Winholz (1976) conta que o éster de maior concentração na cachaça é o acetato de etila, que
em pequenas quantidades confere sabor e aromas frutado agradável à aguardente, mas que em
grandes quantidades pode torná-la enjoativa.
Álcoois Superiores
Para Galhiane (1988) e Yokoya, são considerados álcoois superiores aqueles com mais de
dois átomos de carbono. Estes compostos também são conhecidos como óleo fusel ou óleo de
cana e são, em grande parte, formados durante a oxidação dos aminoácidos durante a
fermentação.
De acordo com Maia et al. (1994), os álcoois de até cinco carbonos apresentam aroma
característico que conferem o odor das bebidas alcoólica. Entre eles, destacam-se os álcoois
amílicos e propílico e seus isômeros. Aumentando a cadeia carbônica, o aroma torna-se floral
e os álcoois tornam-se oleosos. O excesso desses álcoois é conhecido como óleo fúsel e
diminui a qualidade e o valor comercial da cachaça.
Ainda segundo com Maia et al. (1994), assim como o etanol e o metanol, esses álcoois
também são depressores do sistema nervoso central. No entanto, não provocam acidose ou
lesão na retina.
4.4. O Hidrociclone
De acordo com Svarovsky (2000), hidrociclones são equipamento simples e baratos usados
pela primeira vez para processamento mineral, mas que vem ganhando espaço crescentemente
em várias indústrias como petroquímica, de engenharia química, farmacêutica, alimentícia
entre outras.
Rietma (1961) e Silva (1989) contam que a primeira patente de um hidrociclone data de 1981,
entretanto, apenas na segunda guerra mundial começou a ser usado industrialmente no
processamento de minério. Desde então vem sendo amplamente utilizado em áreas distintas.
Heiskanen, (1993) explica que os hidrociclones são equipamentos versáteis por poderem ser
utilizados como separadores tanto em suspensões diluídas quanto concentradas. Eles também

21
podem ser usados como clarificadores, concentradores e equipamento de lavagem, podendo
ainda funcionar como desgaseificadores e classificadores.
Outras vantagens na sua utilização são terem confecção, montagem, manutenção, fáceis e
baratos e não ter partes móveis, explica Ortega-Rivas (2002) Svarovsky (2000) ainda ressalta
sua facilidade de operação e versatilidade além do seu pequeno tamanho em relação a outros
separadores.
Svarovsky (2000) ainda fala das desvantagens do hidrociclone como a sua relativa
inflexibilidade, uma vez instalado, quanto à instabilidade na vazão e na concentração dos
sólidos alimentados. Outro ponto é a sua suscetibilidade à abrasão, além de sua alta taxa de
cisalhamento, fazendo assim com que não seja adequado para floculação, uma vez que os
flocos são quebrados no seu interior.
Sendo assim, Amaral (2008) ressalta que a alta eficiência de separação dos hidrociclones e
alta capacidade de processamento aliados ao pequeno espaço que requerem, faz dele o
equipamento ideal para operações em espaço crítico.
Segundo Castilho e Medronho (2000), Silva (1989) e Souza et al. (2000), os hidrociclones são
importantes equipamentos destinados principalmente à separação de suspensões sólido-
líquido e também são conhecidos como cones de separação, separadores centrífugos e
ciclones hidráulicos. Todavia, Klima e Kim (1998) mostraram que estes também podem ser
usados na separação sólido-sólido, enquanto de acordo com Smyth e Thew (1996), o
equipamento pode também separar líquido-líquido. Por fim, Marti (1996) mostrou que tem
sido usado na separação gás-líquido.

22
Figura 5 – Esquema típico de um hidrociclone e suas dimensões de projeto
Fonte: TAVARES, 2005
Na Figura 5 é apresentado um esquema típico de um hidrociclone e suas dimensões de
projeto.
De acordo com Melo (2010), os hidrociclones são classificados em grupos de separadores que
mantém entre si uma proporção constante e exclusiva de suas principais dimensões
geométrica, como o diâmetro de corte. Esses grupos são chamados de família e estão
representados na Figura 6.
Segundo Svarovsky (2000), os hidrociclones apresentam normalmente diâmetros da parte
cilíndrica variando de 1 a 250 cm, operando com vazões de alimentação que variam de 0,1 a
7.200 m3
/h e queda de pressão de 30 a 600 kPa.

23
Figura 6 – Relações geométricas entre dimensões dos hidrociclones
Fonte: SVAROVSKY (1984).
Cremasco (2012) explica que, na entrada do hidrociclone, a mistura a ser separada adquire
movimento espiral que se estende até a sua base (underflow). Em virtude da força centrífuga,
as partículas deslocam-se em direção à parede do ciclone. A parede age na direção radial,
impondo movimento circular à fase particulada, que escoa encostada na parede em direção ao
coletor de sólidos. A fase fluida ascende em movimento espiral, circundando o eixo central,
até a saída do fluído (overflow), como mostrado na Figura 7.

24
Figura 7 – Escoamento em um Ciclone
Fonte: CREMASCO (2012).
O Uso do Hidrociclone na Indústria Sucroalcooleira
O caldo vindo da moenda pode trazer consigo impurezas na faixa de 0,5 a 1%, sendo elas
bagaço, palha, terra e areia, cuja remoção através de processos físico-químicos é necessária,
visto que seu arraste pode causar incrustações e entupimento.
Fonseca (2014) explica que as peneiras têm a função de remover impurezas maiores e
insolúveis, enquanto os hidrociclones removem as partículas mais pesadas restantes, usando
separação centrifuga.
Ainda de acordo com Fonseca (2014), é comum que parte do açúcar sofra arraste no primeiro
hidrociclone. Sendo assim, faz-se uma lavagem do material e este é mandado para um
segundo hidrociclone, para a recuperação do açúcar.
Segundo a Copersucar (1988), os dois processos abaixo são muito utilizados em tratamento e

25
clarificação do caldo e levam à minimização da formação de espuma além de diminuírem
problemas de infecção.
Processo 1
“O caldo é levado às peneiras e hidrociclones para remoção de areia e bagacilhos. Como a
remoção não é de 100%, faz-se em seguida um aquecimento até 100°C seguido de uma
decantação. Faz-se o resfriamento do caldo até 32°C e leva-o à fermentação”
(COPERSUCAR, 1988).
Processo 2
“O caldo é levado às peneiras e hidrociclones para a remoção de areia e bagacilhos. Em
seguida, faz-se o aquecimento a 105°C, adiciona-se leite de cal até pH em torno de 7 seguido
de uma decantação. O caldo clarificado sofre um resfriamento e é levado à fermentação”
(COPERSUCAR, 1988)

26
5. MATERIAIS E MÉTODOS
5.1. Produção da Cachaça
Para analisar a eficiência da metodologia proposta, a Cachaça foi produzida de duas maneiras,
sendo primeiro de acordo com esta nova metodologia, substituindo o decantador por
hidrociclone conforme indicado na Figura 8 e segunda de maneira tradicional, utilizando
decantadores com a função de separar as impurezas do caldo recém extraído da cana a fim de
comparar suas eficiências. Em ambos os casos, os parâmetros já especificados durante o
trabalho foram seguidos, para assegurar a qualidade do produto.
Figura 8 - Fluxograma das Etapas de Produção de Cachaça de Acordo com a Nova
Metodologia proposta
Preparo do Fermento
A cana foi colhida manualmente sem haver a queima da palha e despalhada também
manualmente como indicado anteriormente (Figura 9). Após colhida a cana foi higienizada
utilizando bucha e água, sem o uso de químicos. Em seguida a cana foi encaminhada para o
engenho modelo C.105 da Camargo indicado na Fonte: Autores (2017)
Figura 10 para extração do caldo. A cana foi passada pela moenda duas vezes para garantir
maior eficiência da extração e posteriormente maior rendimento.

27
Figura 9 – Corte da cana-de-açucar
Figura 10 – Engenho de Cana Camargo Mod. C. 105
Após a fase de extração, o caldo passou por peneiras domésticas de abertura 1 e 0,5 mm
respectivamente, para a retirada das partículas sólidas provenientes do processo de moenda e,
em seguida teve sua concentração de sacarose aferida com o auxílio do sacarímetro de Brix

28
Incoterm 5707 (Figura 11) e foi diluído até a concentração desejada com água corrente
própria para consumo. Esse processo foi repetido para os demais caldos para alimentação do
fermento.
Figura 11 – Sacarimetro de Brix Incoterm 5707
Em uma balança foram pesados 660 g de fubá e 240 g de farelo de arroz. A mistura de
farinhas foi transferida para um recipiente inerte e em seguida alimentado com o caldo de
cana diluído.
A mistura foi mantida em lugar arejado à temperatura ambiente. Devido a indisponibilidade
para iniciar a etapa seguinte, foi necessário manter a alimentação do fermento por 3 dias além
do mínimo necessário, afim de que esse continuasse sua reprodução. Sendo assim, a mistura
foi alimentada durante mais 8 dias aumentando gradualmente a concentração do caldo
conforme Erro! Autoreferência de indicador não válida..
Tabela 2 - Concentração de Sacarose para alimentação do fermento por dia
Dia Concentração (°Brix)
1º 5°
2º 7°
3º 9°
4º 11°
5º 13°
6º 13°
7° 13°
8º 13°

29
9º 13°
Produção a Partir do Novo Método Proposto
5.1.2.1. Fermentação e recuperação do vinho
O fermento foi colocado no fundo da dorna (Figura 12) e alimentado novamente com caldo
purificado por decantação e diluído até atingir a concentração de açúcar desejada de 16°Brix.
Figura 12 - Dorna de Fermentação
A dorna foi fechada e coberta com uma manta para evitar correntes de ar e foi adicionada uma
lâmpada incandescente deixada acesa próximo à sua base para manter a temperatura por volta
de 30°C. A mistura foi deixada fermentar e ao final de 24 horas teve sua concentração de
açúcar aferida encontrando o valor de 14°Brix. Fechou-se novamente a dorna para continuar a
fermentação tampada e com aquecimento da lâmpada.

30
Ao final de 24 horas o brix foi novamente aferido sendo a fermentação até o momento
insatisfatória. Novamente a dorna foi fechada e mantida em fermentação por mais 24 horas
encontrando uma concentração de brix final de 5º Brix.
5.1.2.2. Destilação
A destilação ocorreu em alambique de cobre com de maneira artesanal. O alambique foi
montado em cima de um fogão a lenha e resfriado com água corrente como indicado na
Figura 13. Um termômetro foi inserido na entrada do capelo para a medição da temperatura
da cachaça que seria condensada.
Figura 13 - Sistema de destilação artesanal
As frações obtidas a temperaturas menores que 70°C e maiores que 90ºC (cabeça e cauda),
foram descartadas enquanto o coração (entre 70ºC e 90ºC) foi mantido para análise.

31
Produção a Partir do Novo método Proposto
5.1.3.1. Fermentação alcoólica e recuperação do vinho
Após extraído e purificado conforme os passos anteriores, o caldo de cana foi enviado para o
hidrociclone GL&V 609745 00 - 01 (Figura 14) para uma separação mais eficaz. A
concentração de açúcar foi aferida e o caldo diluído até a concentração desejada.
Figura 14 - Hidrociclone GL&V 609745 00 - 01
O caldo já clarificado e diluído foi adicionado à dorna de fermentação onde já estava o
fermento (pé de cuba) anteriormente preparado e foi mantido fechado para fermentação
anaeróbia por um período de 22 horas. Ao final deste período, mediu-se novamente a
concentração de açúcares e foi constatado que ouve pequena alteração desta, de 15º Brix para
14º Brix. A acidez do mosto também foi aferida com fita universal e foi encontrado o pH

32
igual a 5
A dorna foi novamente fechada e levada para local descoberto a fim de ser aquecida ao sol e
deixada fermentar por mais 21 horas, recebendo radiação solar por aproximadamente 7 horas,
sendo este período predominantemente fim de tarde e início da manhã. Ao fim deste segundo
período de fermentação o Brix foi novamente aferido e encontrado o valor de 13º.
Após 5 horas o Brix foi novamente aferido sendo encontrada a concentração de 11°. A dorna
foi envolta com papelão a fim de manter a temperatura por um tempo maior e evitar que fosse
muito resfriada durante o período noturno (Tabela 3).
Após o período de sete dias, não tendo o Brix chegado a 0, resolveu-se destilar o caldo. A
levedura foi separada do caldo por decantação e o caldo enviado para a destilação.
Tabela 3 - Concentração de açucar x tempo de fermentação
Tempo (horas) Concentração (°Brix)
0 15
22 14
43
48
13
11
5.1.3.2. Destilação
O mosto fermentado foi separado da levedura novamente por decantação e levado à dorna
para destilação conforme o processo anterior, tendo novamente sua cabeça e cauda
descartadas e o coração mantido para análise.
5.2. Análise
Análise Sensorial
Para avaliar a aceitação das cachaças produzidas, bem como se a mudança do processo surtiu
efeitos notáveis nas características sensoriais das mesmas, as amostras foram submetidas a

33
testes de suas características visuais, olfativas e gustativas.
Foram recrutados 20 julgadores maiores de 18 anos e declaradas consumidoras de cachaça
para a realização do teste sensorial e de aceitação global.
Seguindo o método proposto por Franco (2009), as amostras foram apresentadas aos
julgadores em cabinas individuais, de forma monádica (uma amostra por vez, acompanhadas
de biscoito tipo água e sal, para remoção de sabor residual, e água para lavagem do palato,
que devem ser consumidas entre cada amostra) e codificadas com algarismos de três dígitos,
em taças de vidro transparente, cobertas com vidros de relógio que eram retirados no
momento do teste.
Os julgadores avaliaram as duas amostras de cachaça usando a ficha apresentada na Figura
15, em relação aos atributos aparência, aroma, sabor e impressão global (combinação dos
atributos anteriores), indicando qual amostra causou uma melhor impressão e cada quesito ou
se foi indiferente à variação entre elas.
Figura 15 - Ficha de avaliação do teste sensorial

34
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os dados obtidos de aceitação quanto à aparência, aroma, sabor e impressões globais foram
organizados na Erro! Fonte de referência não encontrada. sendo a amostra A produzida p
elo novo método proposto e a B pelo método tradicional. Marcaram “Indiferente” aqueles que
não notaram diferença entres as amostras.
Pôde-se notar na Figura 16 que em relação à aparência das amostras não ouve grande variação
em relação ao número de julgadores que tiveram preferência entre uma das cachaças
prevalecendo então o número de julgadores indiferentes.
Figura 16 - Representação gráfica do teste de aceitação das amostras de cachaça
Em relação ao aroma notou-se um pequeno aumento na preferência em relação à amostra A e
uma pequena diminuição em relação à amostra B. O número de indiferentes também tiveram
uma pequena diminuição, mas ainda mantiveram a maior porcentagem.
Nos quesitos Sabor e Impressões globais houve uma unanimidade de opiniões apontando a
amostra A como a melhor amostra.
A temperatura ambiente no período em que o mosto foi deixado em fermentação não
ultrapassou os 26°C, o que ocasionou uma fermentação lenta não consumindo todo o açúcar
disponível. O uso da lâmpada incandescente fez a velocidade do processo fermentativo
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Aparência Aroma Sabor Impressões Globais
Amostra A Amostra B Indiferente

35
aumentar na primeira amostra, mas não foi o suficiente para a fermentação ocorrer como
desejado uma vez que tal método promove o aquecimento do produto, mas não permite um
bom controle da temperatura.
A fermentação incompleta de ambas as amostras pode ter ocorrido também devido a
qualidade do fermento. Uma vez que o fermento utilizado era caipira (não industrial) e não
foram realizados testes além da aferição do volume para saber a qualidade e a quantidade de
levedura ali presente, este pode ter tido uma quantidade de levedura insuficiente para
fermentar o volume de caldo desejado no tempo esperado.
A cachaça produzida a partir do método tradicional apresentou um sabor amargo não
característico do produto que pode ter origem na fermentação incompleta do mosto que a
originou. Essa amostra também passou por aquecimento constante através de uma lâmpada
incandescente, que por não permitir um melhor controle de temperatura pode ter
superaquecido a mistura nos períodos mais quente do dia.
O hidrociclone utilizado não era o ideal para o processo e promoveu grande perda de matéria
prima no underflow, não se mostrando viável para o processo. Isso ocorreu devido o
hidrociclone não ter sido projetado para essa função.

36
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nos resultados obtidos, pode-se afirmar que o novo método proposto é capaz de
produzir cachaça de qualidade.
O modelo de hidrociclone escolhido não foi o ideal para esta aplicação e promoveu grande
perda de matéria-prima, sendo assim inviável para o processo. Faz-se necessário o melhor
dimensionamento deste equipamento para uma maior eficiência do processo.
Devido o equipamento utilizado ser rudimentar, ouve dificuldade no controle da temperatura
interior do alambique que culminou numa imprecisão no controle da separação das frações do
destilado.
Devido às adversidades ocorridas durante a produção da cachaça, não foi possível afirmas se
o método realmente produz uma bebida de qualidade superior à produzida pelo método
tradicional, ainda que este tenha obtido resultado satisfatório quanto a aroma, aparência, sabor
e impressões globais.
Recomendações para trabalhos futuros
Dimensionar um hidrociclone de acordo com as necessidades do processo e utilizando
também outras geometrias. Construir um sistema de aquecimento e resfriamento para manter
a dorna de fermentação na temperatura ótima de fermentação da levedura alcoólica e garantir
uma melhor fermentação. Destilar o mosto em equipamento que possibilita melhor controle
da temperatura interna para uma melhor precisão da separação das frações.

37
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