Faculdade Anhanguera Educacional de Piracicaba

Engenharia de Controle e Automação (6º semestre)

ATPS Termodinâmica

Professor Mestre Reinaldo César

“Destilaria de Aguardente”

Piracicaba

Novembro de 2010

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ATPS (Atividade Prática Supervisionada)

da disciplina de Termodinâmica do Curso de Engenharia de Controle e Automação

da Faculdade Anhanguera de Piracicaba

“Destilaria de Aguardente”

Autores:

Alexandre José Ferrantin RA 0823820

André Gozetto RA 0808153361

Marcos Antonio Rissatto RA 0500058

Nelson Luís Marques RA 8837371

Paulo Sérgio Vitti RA 0824348

Wagner Alexandre Pires de Oliveira RA 0808164005

Piracicaba 2010

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Sumário

Lista de Figuras ......................................................................................................4

Resumo ..................................................................................................................... 5

Capítulo 1-Introdução ............................................................................................. 5

Figura 1......................................................................................................... 6

Capítulo 2- Destilação............................................................................................ 6

2.1-Processos de destilação........................................................................... 8

2.2-Destilação descontínua ............................................................................ 8

2.3-Alambique simples.................................................................................. 8

Figuras 2 e 3 ................................................................................................ 9

2.4-Alambique de três corpos..................................................................... 10

Figura 4....................................................................................................... 11

2.5-Destilação contínua.............................................................................. 12

Figura 5....................................................................................................... 13

2.6-Colunas de destilação.......................................................................... 13

Figura 6....................................................................................................... 14

2.7-Tipos de colunas................................................................................... 14

Figura 7....................................................................................................... 16

Capítulo 3- Melhoria de qualidade...................................................................... 16

3.1-Bidestilação.......................................................................................... 16

3.2-Envelhecimento.................................................................................... 17

Figura 8....................................................................................................... 17

Capítulo 4- Fontes de calor................................................................................. 19

Figura 9....................................................................................................... 19

Capítulo 5- Conclusão.......................................................................................... 20

Referências Bibliográficas.................................................................................. 21

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Lista de Figuras

Figura 1 - Diagrama do Processo produtivo do álcool e cachaça ........................................................6

Figura 2 - Esquema de Alambique Simples com alonga ou tubo de condensação .............................9

Figura 3 - Foto de pequeno Alambique com Termômetro .................................................................9

Figura 4 - Esquema de um alambique de três corpos.......................................................................11

Figura 5 - Foto de uma Destilaria artesanal ......................................................................................13

Figura 6 - Esquema de uma bandeja de destilação ..........................................................................14

Figura 7 - Foto aérea Destilaria Ypióca 3 ..........................................................................................16

Figura 8 - Foto de Barris de madeira para envelhecimento .............................................................17

Figura 9 - Esquema e Foto de caldeira à queima de bagaço .............................................................19

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Resumo

Neste trabalho pretende-se apresentar os fenômenos relacionados à

termodinâmica envolvidos no processo de destilação da aguardente de cana de

açúcar, pois dentro da gama de aguardentes existentes, é o mais popular do

Brasil. As mudanças de estado físico, os diversos componentes extraídos da

cana-de-açúcar e aproveitados na “cachaça” serão estudados aqui para que o

leitor entenda melhor os detalhes que atribuem qualidade ao produto. O processo

de destilação utilizado na separação da aguardente tem grande importância no

processo, pois para se retirar o produto é necessário uma grande quantidade de

energia, proveniente da queima de combustíveis como a lenha ou em destilarias

maiores, o próprio bagaço da cana. A elevação da temperatura faz evaporar os

produtos mais voláteis que após a condensação são retirados como produto final.

Os detalhes referentes às quantidades de combustível e o impacto ambiental

envolvidas no processo também serão abordadas.

Palavras chave: Cana de açúcar; Aguardente; Destilação; Alambique; Calor;

Energia; Mudanças de estado físico; Meio ambiente.

Capítulo 1 - Introdução:

Aguardente de cana é a bebida com graduação alcoólica de 38 a 54% em

volume, a 200 Celsius, obtida de destilado alcoólico simples de cana-de-açúcar ou

pela destilação do mosto fermentado de cana-de-açúcar, podendo ser adicionada

de açúcares até seis gramas por litro. Cachaça é a denominação típica e exclusiva

da aguardente de cana produzida no Brasil, com graduação alcoólica de 38 a 48%

em volume. A fabricação da aguardente abrange as seguintes operações

unitárias: extração do caldo, preparo do mosto, preparo do lêvedo alcoólico,

fermentação e destilação1.

Atualmente, a aguardente de cana é a segunda bebida alcoólica mais

consumida no Brasil, sendo a cerveja a primeira. Em nível de mercado interno,

constitui-se em importante agroindústria, cuja produção nas grandes destilarias é

de aproximadamente 20.000 litros por hora, 24 horas por dia durante 180 dias no

ano. Estima-se em cerca de 1,3 bilhões de litros anuais, sendo 70% desse total

consumida em “bares de esquina” ou “botecos”. Nas confraternizações sociais e

locais de exploração turística é bastante apreciado em coquetéis com frutas,

também chamadas de “Caipirinha”2.

Parte da produção nacional é realizada em pequenas destilarias ou

“alambiques” montados em pequenas propriedades rurais, onde variantes da

bebida são encontradas, como a adição de odores ou envelhecimento em barris

de madeiras diversas.

6

Há também um considerável aumento das exportações de cachaça,

tornando este mercado interessante economicamente.

Do ponto de vista da Engenharia, há preocupações com a melhoria da

qualidade do produto, a eficiência industrial e com o meio ambiente que tornam a

atividade um importante nicho de estudos e aperfeiçoamento. O uso de

combustíveis oriundos da própria cana (bagaço) na produção, portanto de fontes

renováveis, é interessante sob a ótica ecológica. A queima da palha da cana antes

da colheita está sendo combatida, substituindo o processo manual de corte por

mecanizado, contribuindo assim para o aspecto de impacto ambiental. A evolução

observada ao longo dos anos no processo produtivo demonstra que este tipo de

indústria representa um importante segmento a ser explorado em nossa área da

engenharia, pois há muitos detalhes a serem melhorados com o controle e a

automação de processos.

Figura 1 – Diagrama do Processo produtivo do álcool e cachaça

Capítulo 2 - Destilação:

O vinho, produto resultante da fermentação do mosto, contém um grande

número de componentes de natureza distinta, podendo ser gasosos, líquidos e

sólidos. Dos componentes de natureza gasosa, o gás carbônico é o principal

representante, uma vez que o mesmo se forma em grande quantidade no decorrer

do processo fermentativo. Entretanto, como este gás é fracamente solúvel no

vinho, encontra-se em proporção mínima, pelo fato de desprender-se na

atmosfera.

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O principal representante das substâncias líquidas é a água com

proporções variando entre 89 a 94% em volume. Em segundo lugar está o álcool

etílico que aparece numa proporção de 5 a 10% em volume, de acordo com a

natureza e a composição do mosto que lhe deu origem.

Além desses dois componentes, outras substâncias líquidas secundárias

estão presentes em menor proporção (1 a 3%), como conseqüência direta da

própria fermentação e das condições em que se processou a fermentação

alcoólica, tais como: os ácidos succínico e acético, glicerina, furfural, alcoóis

homólogos superiores (amílico, isoamílico, propílico, isopropílico, butílico,

isobutílico), aldeído acético, etc. Muitas dessas substâncias, mesmo em

proporções mínimas, conferem ou alteram as características de sabor e aroma,

portanto, extremamente importantes do ponto de vista de qualidade sensorial da

aguardente.

As substâncias sólidas encontram-se em suspensão (bagacilho, células de

leveduras e bactérias, além de outras substâncias não solúveis que acompanham

o mosto) e em solução (açúcares não fermentados, matérias albuminóides, sais

minerais, etc.).

Sob o ponto de vista da volatilidade, as substâncias constituintes de um

vinho podem ser divididas em substâncias voláteis e substâncias fixas. As voláteis

são representadas pela água, álcool etílico, aldeídos, ácido acético, alcoóis

homólogos superiores, gás carbônico, etc., enquanto que as fixas são o extrato do

mosto, as células de levedura e de bactérias.

Sendo as substâncias voláteis de propriedades físicas e químicas

diferentes, é possível sua separação e identificação através da diferença do ponto

de ebulição, sendo o processo conhecido como destilação. Portanto, pode-se

definir a destilação como um processo físico no qual os componentes de uma

mistura de duas ou mais substâncias miscíveis são separados mediante

evaporação de uma parte da mistura e sucessiva condensação do vapor obtido.

Quando uma mistura é submetida ao processo de destilação, pelo seu

aquecimento, dá-se a emissão de vapores, cuja composição difere daquela da

mistura e, à medida que a temperatura se eleva, a tensão dos vapores aumenta e,

quando ela se iguala ou supera a pressão atmosférica reinante, a mistura entra

em ebulição. Pela evaporação de uma parte da mistura, o vapor resultante conterá

os líquidos em proporções diversas, mas, em maior proporção o líquido mais

volátil, isto é, aquele cuja tensão é superior àquela dos outros componentes.

A concentração da mistura durante o processo de destilação não se

mantém constante, como conseqüência do arraste do composto mais volátil

através dos vapores e, como cada concentração corresponde a uma temperatura

de ebulição, esta aumenta durante a evaporação.

Pelo continuar do processo, a quantidade do mais volátil diminui

gradativamente no líquido sob destilação, até desaparecer por completo. Nestas

8

condições, a mistura encontra-se esgotada e a operação denomina-se

“esgotamento”, passando a atuar a temperatura do menos volátil.

Considerando-se um vapor hidroalcoólico, a sua temperatura cairá ao ser

resfriado até o momento em que um dado valor de temperatura seja alcançado,

ocorrendo a sua condensação, e a esta temperatura em que o vapor se

condensou é denominada temperatura de condensação ou ponto de

condensação.

Finalmente, durante a destilação de uma mistura de líquidos miscíveis, com

o aumento crescente da temperatura pode-se dividi-la em diferentes frações, mas,

como o intervalo de temperatura em que se obtêm determinadas frações é muito

amplo não se consegue acumular um só componente, mas sim, uma mistura de

dois ou mais componentes, na qual prevalece o componente de tensão de vapor

mais alto.

Quando o vinho é submetido ao processo de destilação, resultam duas

frações denominadas de flegma e vinhaça. A primeira, que é o produto principal

da destilação do vinho, é constituída por uma mistura hidroalcoólica impura, cuja

graduação depende do tipo de aparelho utilizado na destilação do vinho. A

vinhaça, que recebe diversas denominações regionais, tais como: vinhoto,

garapão, restilo, etc., é o resíduo da destilação do vinho. Sua riqueza alcoólica

deve ser nula, porém, nela se acumulam todas as substâncias fixas do vinho, bem

como uma parte das voláteis2.

2.1- Processos de destilação:

Na prática, a destilação do vinho para obtenção da aguardente pode ser

efetuada de duas maneiras: destilação simples ou descontínua e destilação

sistemática ou contínua. O desempenho destes processos depende

principalmente do desenho e da construção dos destiladores (com ou sem

eliminação de produtos de cabeça e cauda) e das condições operacionais (vazões

de vinho e de vapor, grau alcoólico e pressão de trabalho).

2.2- Destilação descontínua: É utilizada nas destilarias de aguardente de pequena

capacidade, resultando um flegma impuro, cuja riqueza alcoólica varia de 45 a

55°G.L.. Os aparelhos empregados nestas indústrias são o alambique simples e o

alambique de três corpos.

2.3 - Alambique simples:

Este aparelho (Fig. 1) pode ser fixo ou móvel, metálico (chapa de cobre ou

aço inoxidável), de barro ou de madeira, tendo como fonte de aquecimento o fogo

direto ou o vapor (serpentina). Consta de uma caldeira de forma variável

denominada cucúrbita (1) onde se introduz o vinho a ser destilado. Esta caldeira,

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quando fixa, como acontece na maioria das instalações, é assentada em uma

base de alvenaria. Em sua parte superior possui uma abertura ligada ao capitel,

domo ou elmo (2), também de forma variável. Em continuação a este, tem-se o

tubo de condensação ou alonga (3) o qual se prolonga em uma serpentina imersa

em um tanque de água fria e corrente, denominado refrigerante (4)2.

O alambique foi inventado por um alquimista, por volta do ano 800, de

nome Jabir Ibn Hayyan Geber.

Figura 2 - Esquema de Alambique Simples com alonga ou tubo de condensação

Neste modelo de destilaria, a fonte de calor usada para o aquecimento da

caldeira é geralmente a queima de madeira ou gás. Sua capacidade de produção

é pequena e por isso estas fontes de calor são suficientes e práticas. Há também

a possibilidade do aproveitamento do bagaço da cana que resulta em baixa do

gasto com combustíveis.

Figura 3 – Foto de pequeno Alambique com Termômetro

10

2.4 - Alambiques de três corpos

Este tipo de alambique (Fig. 3) representa um estágio de transição entre os

alambiques descontínuos e os aparelhos contínuos, pois apesar de trabalhar por

cargas intermitentes, seu funcionamento é praticamente contínuo.

A caldeira instalada no plano inferior recebe a denominação de caldeira de

esgotamento (1), sendo aquecida por uma serpentina, contida em seu interior,

ligada a uma tubulação de vapor. Em sua parte superior situa-se um capitel (2) do

qual parte uma alonga (3) que termina em uma serpentina perfurada, no interior da

caldeira seguinte. Esta, colocada em plano superior, recebe a denominação de

caldeira de destilação (4), que também possui um capitel e uma alonga. Deste

segundo corpo, a canalização em continuação a alonga é constituída por uma

serpentina não perfurada, situada no interior da caldeira seguinte. Esta terceira,

que se encontra em plano superior em relação à segunda, recebe a denominação

de aquecedor de vinho (5), possuindo em sua parte superior um capitel de parede

dupla que funciona como condensador (6) que impede perda dos vapores

alcoólicos oriundos do aquecimento do vinho. A alimentação é feita pela parte

central desse capitel de refrigeração (7).

Funcionamento: para este tipo de aparelho, a rapidez durante o processo

de destilação será inversamente proporcional à quantidade e qualidade de

aguardente. A marcha para operar este aparelho, em síntese, apresenta-se

abaixo:

• Inicia-se com a alimentação das três caldeiras, através do aquecedor de vinho,

até a carga das mesmas atingir cerca de 2/3 dos seus volumes totais.

• A água deve circular no condensador.

• Em seguida, é iniciado o aquecimento da caldeira mais inferior através da

entrada lenta de vapor (na serpentina) ou pelo aquecimento direto. O vinho,

quando recebe calor vagarosamente, começa a emitir vapores na caldeira de

esgotamento sendo que parte deles, encontrando uma região mais fria (capitel),

condensa-se e retorna à caldeira. As frações de vapores constituídas pelos

compostos mais voláteis conseguem alcançar a alonga e a serpentina perfurada,

indo borbulhar no vinho contido na segunda caldeira, ou seja, a caldeira de

destilação. Desta maneira, o vinho da primeira vai se esgotando, enquanto que o

da segunda, pelo borbulhamento de vapores, se enriquece em compostos mais

voláteis e se aquece. Ao aquecer-se, essa caldeira inicia a produção de vapores,

cuja composição em produtos mais voláteis é mais rica do que os provenientes da

caldeira de esgotamento. Esses vapores, ao alcançarem o capitel e a alonga,

chegam até a serpentina não perfurada do aquecedor de vinho, trocam calor com

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o vinho aí contido e condensam-se. O condensado e os vapores alcoólicos que

não foram condensados no aquecedor são encaminhados ao condensador, que

neste caso usa água fria como meio para a troca de calor.

• Terminada a destilação, deve-se cessar a fonte de aquecimento, abrem-se as

válvulas igualadoras das pressões e o registro de descarga de vinhaça, na

caldeira de esgotamento.

• A fase seguinte consiste em enviar o conteúdo da caldeira de destilação à de

esgotamento e, posteriormente, o do aquecedor de vinho a caldeira de destilação,

permitindo nova carga de vinho no aquecedor de vinho, iniciando um novo ciclo de

destilação.

A princípio, o destilado possui uma elevada graduação alcoólica em torno

de 65°G.L., porém, à medida que o vinho contido na caldeira de esgotamento vai

se empobrecendo de compostos mais voláteis, seus vapores serão também mais

pobres, ocorrendo o mesmo com os da caldeira de destilação. Em conseqüência,

o destilado vai se empobrecendo de maneira que, atingindo na caixa de recepção

a graduação de 50°G.L., interrompe-se a fonte de calor e o ciclo da destilação está

terminado2.

Figura 4- Esquema de um alambique de três corpos

12

Considerações do alambique de três corpos:

Este tipo de equipamento pode ser utilizado pelas destilarias de média

capacidade, com uma produção diária de 2400 a 5000 litros. A exemplo da

destilação no alambique simples, no de três corpos também se deve proceder a

separação das frações de cabeça, coração e cauda para se obter uma aguardente

de boa qualidade sensorial. Neste aparelho elimina-se totalmente a necessidade

de destilar água-fraca, o que propicia uma redução no gasto de vapor, de água e

de mão-de-obra, como também aumenta o rendimento da destilação2.

A queima do bagaço é a fonte de calor utilizada para se gerar vapor para

circular e aquecer as caldeiras e aquecedor do vinho. Nas destilarias que usam

este tipo de alambique só se usam lenha, gás ou eletricidade para iniciar um

processo, pois grandes quantidades de combustíveis são utilizadas para se

destilar toda a cachaça. Caldeiras de produção de vapor são dimensionadas

conforme a capacidade de produção e volume de vinho processados, obtendo-se

assim o melhor rendimento industrial possível, aliando-se aproveitamento total da

matéria prima e reduzindo-se o impacto ambiental.

A seguir veremos um processo de destilação em que as fontes de calor

também são geralmente o próprio bagaço da cana, salvo em destilarias como a

que vemos na figura 5, artesanais e de baixa produção.

2.5 - Destilação contínua:

É o processo de destilação empregado nas destilarias de média e de

grande capacidade. Com ela, é possível obter-se flegmas de baixo (35 – 65°GL) e

de alto grau (90 - 96°GL), de acordo com o tipo de aparelho empregado e com a

finalidade a que se destina (cachaça ou álcool). Atualmente, justifica-se para este

tipo de destilação somente o emprego das colunas de destilação contínua, a qual

é alimentada por um filete contínuo de vinho, obtendo-se, como conseqüência, um

fluxo metódico de aguardente e outro de vinhaça.

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Figura 5 – Foto de uma Destilaria artesanal

2.6 - Colunas de destilação:

São constituídas por uma série de caldeiras de destilação superpostas, as

quais recebem a denominação de pratos ou bandejas (Fig. 6). Cada bandeja se

constitui em uma unidade de destilação. Estas bandejas se superpõem, sendo

envoltas por uma chapa periférica que dá ao conjunto o aspecto de uma coluna

vertical que recebe o nome de tronco de destilação. As bandejas possuem orifícios

periféricos, dentro dos quais, passam tubos abertos nas duas extremidades,

denominados tubos de comunicação ou sifões de destilação, com a finalidade de

manter um equilíbrio de líquido em cada um dos pratos. Para isto, tais tubos, em

sua parte superior, sobressaem alguns centímetros, determinando assim o nível

da bandeja superior, enquanto que, em sua extremidade inferior, ficam

mergulhados no líquido aí contido. Além disso, cada bandeja possui uma série de

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aberturas contendo tubos denominados chaminés. Estes são munidos

lateralmente de janelas (fenestras), sobre as quais se assentam as calotas ou

chapéus construídos sob formas variadas (circular, retangular, liso ou ondulado,

de bordos lisos ou serrilhados, etc.) que ficam com seus bordos mergulhados no

líquido, oferecendo uma resistência à passagem dos vapores, provenientes da

bandeja inferior, formando verdadeira junta hidráulica. Quando isto acontece, o

vinho, ao mesmo tempo em que se enriquece de álcool, também tem sua

temperatura aumentada. Em síntese, o vinho a ser destilado que chega à coluna

pela parte superior (um pouco abaixo do topo) desce de bandeja em bandeja (por

intermédio dos respectivos sifões), desprendendo-se do álcool, enquanto que os

vapores caminham em sentido inverso, borbulhando em líquidos cada vez mais

alcoólicos, de menor ponto de ebulição, acumulando-se no topo.

Figura 6 - Esquema de uma bandeja de destilação

2.7 - Tipos de colunas:

As colunas de pratos podem ser classificadas de acordo com a riqueza

alcoólica do destilado obtido em: colunas de baixo grau e colunas de alto grau. As

colunas de baixo grau são aquelas que produzem destilados de baixa graduação

alcoólica, variando entre 35 e 65°G.L. Nesta coluna, o número de pratos varia de

15 a 20.

As colunas de alto grau são as que produzem destilados com teores

alcoólicos elevados, variando de 90 a 96°G.L. A diferença fundamental entre estes

tipos de colunas diz respeito a sua constituição. As colunas de alto grau possuem

15

duas zonas: uma inferior à alimentação do vinho, denominada de tronco de

esgotamento, constituída de cerca de 12 a 16 pratos e uma superior à alimentação

do vinho, denominada de tronco de concentração, variando o número de pratos de

18 a 22. Neste tipo de coluna, através de uma retro gradação, permite a retirada

de um destilado de maior concentração.

Na indústria moderna, as colunas de alto grau são as mais recomendadas,

mesmo quando o produto desejado seja um flegma de baixa graduação, como a

aguardente. Isso pode ser explicado pelo fato de, numa coluna de alto grau, além

de ter um funcionamento extremamente fácil, em conseqüência de sua

estabilidade (aqui, entende-se por estabilidade o fluxo de aguardente de igual

graduação), também o teor desejado de não alcoóis pode passar de maneira

harmônica ao destilado.

Coluna de baixo grau:

Uma vez conhecidos os principais componentes de uma coluna de

destilação, é possível compreender com mais clareza seu funcionamento. O vinho

a ser destilado, por meio de uma bomba de recalque, é enviado para a parte

superior da coluna, desce por ela de bandeja em bandeja através dos sifões, até

atingir a caldeira de aquecimento. Pelo aquecimento, o vinho contido na caldeira

inicia a emissão de vapores, que alcançam as chaminés da bandeja

imediatamente superior, e passando pelas fenestras acumulam-se nas calotas,

onde encontram uma resistência oferecida pela junta hidráulica, formada pelo

nível do líquido e a calota. Mas, à medida que o vinho aumenta de temperatura, a

tensão ou força expansiva dos seus vapores aumenta até que, vencida a

resistência imposta pela junta hidráulica, borbulham no vinho contido na bandeja.

Como conseqüência deste borbulhamento, haverá um aquecimento e um

enriquecimento em álcool do vinho contido na bandeja, que por sua vez, emitirá

vapores de teor alcoólico maior do que o emitido na bandeja inferior. Isto se repete

nas bandejas seguintes, de maneira que as temperaturas são decrescentes, da

base ao topo da coluna. A pressão da garrafa manométrica da base da coluna é

de 2,5 a 3,0 m e a temperatura é de 103 a 105°C, enquanto que, no topo da

coluna estes valores são de 1,8 m e 94°C, respectivamente.

Quando a coluna está em pleno funcionamento, o vinho entra na coluna em

fluxo contínuo e vai se desalcoolizando na medida em que desce de bandeja em

bandeja, sendo retirado da caldeira da coluna na forma de vinhaça. Os vapores

alcoólicos oriundos da coluna são encaminhados ao aquecedor de vinho

(condensador), onde trocam calor com o vinho, e daí ao condensador auxiliar,

ocorrendo em ambos retro gradações ao topo da coluna, pela condensação dos

vapores menos voláteis. A parte restante é encaminhada ao refrigerante para

16

diminuir a temperatura do destilado e daí, para a proveta que mede a vazão e,

portanto, a produtividade da coluna. Tanto no aquecedor de vinho como no

condensador ocorrem degasagem, saindo os incondensáveis através da trombeta.

A estabilização do grau do flegma e a perda na vinhaça são controladas pela

entrada de vapor, pelo fluxo de vinho e pela retirada de vinhaça.

Figura 7 - Foto aérea Destilaria Ypióca 3

É possível em uma única unidade fabril, produzir-se álcool (etanol para

combustível) ou cachaça, como é o caso da destilaria da foto acima (fig.7). Do

Grupo Ypióca, foi inaugurada em 23 de outubro de 2009 e é uma das mais

modernas indústrias com capacidade de produzir 90 milhões de litros de

aguardente por ano, ou 50 milhões de litros de etanol/ano.

Capítulo 3 – Melhoria da qualidade:

Alguns métodos são utilizados na busca de uma melhora qualitativa do

produto final, dentre eles destacamos a Bidestilação e o Envelhecimento em

tonéis e barris de madeiras.

3.1- Bidestilação:

Como o próprio nome diz, consiste em realizar, no mínimo, duas

destilações sucessivas, podendo esta ser efetuada tanto em alambiques

intermitentes como em colunas contínuas. Este processo permite a obtenção de

uma aguardente de qualidade superior a qualquer outra proveniente de uma única

destilação, apresentando teor alcoólico fino, baixa acidez, sabor e aroma

agradáveis. Esta melhoria na qualidade da aguardente bidestilada é possível pela

separação ou mesmo o bloqueio de certas frações indesejáveis, ricas em

compostos de maior toxidade, como é o caso dos aldeídos, metanol, ácido acético

e carbonato de etila (uretana), entre outros compostos voláteis prejudiciais ao

organismo humano. Atualmente, cerca de duas dezenas de marcas comerciais de

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aguardente bidestilada se encontram no mercado. Porém, de maneira geral, esta

prática não é adotada nas destilarias brasileiras, sendo a aguardente obtida

através de uma única destilação, na qual nenhuma fração volátil é descartada do

processo, visando a purificação do destilado2.

Nos pequenos alambiques, geralmente de cobre, a bidestilação é usada

para reduzir o teor de cobre na aguardente, pois pela legislação a tolerância

máxima é de 5mg por litro de cachaça.

3.2 - Envelhecimento:

Os cuidados com a aguardente de cana devem iniciar com a colheita da

cana e prosseguir até a destilação do vinho. Tendo sido bem conduzidas todas as

etapas do processamento, a aguardente apresentará suas características

químicas dentro das especificações legais. Porém, sensorialmente, pode não

corresponder às expectativas dos consumidores mais exigentes, em razão da

presença de substâncias de odor e sabor desagradáveis, devido à falta de tempo

necessário para o descanso. Deste modo, o contato da aguardente com madeira e

o envelhecimento são práticas extremamente importantes, pois a aguardente

envelhecida apresentará melhor aroma e sabor. Tal fato pode ser justificado por

uma série de reações químicas que ocorrem durante o envelhecimento e que

acarretam o surgimento de ácidos e aldeídos aromáticos, cor e leve decréscimo

no teor alcoólico.

Figura 8 – Foto de Barris de madeira para envelhecimento

Basicamente, as alterações químicas que ocorrem durante o

envelhecimento consistem em reações de esterificação e oxidação, nas quais:

Alcoóis + O2 → aldeídos

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Aldeídos + O2 → ácidos

Alcoóis + ácidos → ésteres

Embora os alcoóis sejam relativamente estáveis à oxidação, na presença

de fenóis e água, formam-se quantidades significativas de aldeídos. Estes são

altamente reativos, podendo oxidar formando os ácidos orgânicos

correspondentes. Através de reações de esterificação, os ácidos reagem com os

alcoóis formando acetais, que suavizam o odor pungente dos aldeídos, conferindo

à aguardente odor agradável. Além dos aldeídos, alguns compostos sulfurados

também diminuem durante a maturação, tais como sulfetos e dissulfetos. Quando

a aguardente é envelhecida em tonéis de madeira, o álcool e a água, através da

penetração capilar e osmose, passam pelos interstícios e células da parede

interna da madeira, iniciando a hidrólise da hemicelulose e da lignina. Os produtos

da hidrólise são extraídos, enriquecendo o destilado. Assim, a madeira dos tonéis

contribui qualitativamente e quantitativamente com congêneres presentes na

bebida, variando de acordo com a composição química da madeira, o tempo de

envelhecimento, a capacidade do barril, a porosidade e a espessura da madeira.

Alguns estudos mostraram que o envelhecimento da aguardente por

mistura, isto é, envelhecer certo volume e cortá-lo com aguardente comum, é

viável e racional, uma vez que o produto final apresenta boas características

organolépticas e comerciais.

Associando o envelhecimento e uma técnica apurada de fabricação, o

produtor assegura a qualidade necessária para o mercado interno e externo. Sem

esse aprimoramento, é difícil alinhar a aguardente típica do país com outras

bebidas destiladas, como o conhaque, uísque e rum.

Entretanto, no Brasil não há costume de envelhecer a aguardente. Os

grandes engarrafadores, que acondicionam milhões de litros anualmente para o

mercado, armazenam grandes volumes em tanques de aço-carbono, protegidos

internamente contra corrosão, por um tempo suficiente para aguardar o

engarrafamento. No momento de engarrafar, é feita uma mistura do conteúdo de

diversos continentes para homogeneizar um grande lote de aguardente, ao

mesmo tempo em que é feito um corte com água e adição de açúcar ou caramelo,

de acordo com o permitido pela legislação2.

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Capítulo 4 – Fontes de calor:

Como já foi citado anteriormente, na produção da aguardente precisa-se de

grandes quantidades de energia para elevar a temperatura e provocar a

evaporação dos componentes do produto. É evidente que para isso se encontre

alternativas economicamente viáveis e ecologicamente menos agressivas,

concomitantemente com medidas que minimizem perdas nos trocadores de calor,

ampliando assim o lucro obtido pela destilaria.

Desde as primeiras destilarias até hoje, a indústria sucro-alcooleira tem se

desenvolvido com a aplicação das novas tecnologias de automação e controle

disponíveis, seja no processo de destilação com uma melhor eficiência das

colunas pelo controle automático da vazão do vinho/vinhoto como no controle do

vapor utilizado para o aquecimento, nos sistemas com caldeiras de vapor. Tais

caldeiras funcionam com princípios da termodinâmica (realizando transferências

de calor) e são importantes máquinas no funcionamento de uma destilaria.

Mesmo nos pequenos alambiques que usam lenha, termômetros e válvulas

controladas eletronicamente podem aperfeiçoar os processos, além do uso de

tecnologia metalúrgica e de controle.

No processo de fermentação também é muito importante o controle térmico

para minimizar perdas e melhorar o rendimento. Nas dornas de fermentação o

controle biológico é imprescindível, daí o uso de aquecedores à vapor para

controlar o processo.

Até a produção de energia elétrica excedente é conseguida com a queima

do bagaço e é vendida às concessionárias, revertendo assim dividendos

importantes no balanço comercial das destilarias de médio e grande porte.

Figura 9 – Esquema e Foto de caldeira à queima de bagaço

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Capítulo 5 - Conclusão:

Diante de uma indústria tão complexa do ponto de vista tecnológico, por

envolver fenômenos físico, químico e biológicos entendemos a importância deste

tipo de empreendimento. Todo o investimento em implantação e manutenção de

uma destilaria é de grande monta, portanto é natural que proporcionem grandes

lucros aos seus proprietários. Mesmo num pequeno alambique, se relacionarmos

o investimento e a dedicação necessários para o bom andamento do “negócio”,

observa-se o potencial de exploração econômica.

A cachaça, acima de tudo, é uma bebida bastante apreciada no Brasil e tem

aberto novos mercados proporcionando assim um nicho industrial de expansão

interessante, além de aspectos atrativos para a engenharia, pelos dispositivos e

máquinas que emprega.

Quanto à atividade prática supervisionada que proporcionou este trabalho,

foi de suma importância para elucidar alguns entendimentos da matéria

Termodinâmica.

Trabalhos futuros:

Uma pesquisa de campo em alguma destilaria de pequeno porte poderia

trazer-nos elementos para implantação de projetos de automação e controle, com

análises de ordem econômica e quantização de eficiência. Fica como sugestão

para projetos vindouros.

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Referências Bibliográficas:

1-BRASIL. Decreto nº 4.851, de 02 de outubro de 2003. Altera dispositivos

do Regulamento aprovado pelo Decreto no 2.314, de 4 de setembro de 1997, que

dispõe sobre a padronização, a classificação, o registro, a inspeção, a produção e

a fiscalização de bebidas. Diário Oficial da República Federativa do Brasil,

Brasília, DF.

2-Nogueira, Andressa Milene Parente; Venturini Fº, Waldemar G.-

“Aguardente de cana”- Universidade Estadual Paulista-UNESP, Campus de

Botucatu, Faculdade de Ciências Agronômicas

Sites:

www.albinovieira.com/fotos.php?view=preview&category=3&image=112#

www.museudacachaca.com.br/produ.html

www.wikipedia.org

http://www.pt.wikipedia.org/wiki/Aguardente_de_cana (acesso em 19/11/2010)

http://www.tanoariareal.com.br/index.php?option=com_content&task=view&id=2&It

emid=3 (foto fig.8-acesso em 19/11/2010).

http://cesaradames.suamesa.com.br/2009/10/26/ypioca-3-a-maior-destilaria-de-

cachaca-do-mundo (foto fig.7-acesso em 20/11/2010).

http://www.fertron.com.br/siteFertron/home/produto.php?id_cat=22&id_subcat=41

(esquema e foto fig.9 – acesso em 20/11/2010)

“Como construir, montar e operar uma micro destilaria de álcool

combustível (etanol) de capacidade de 100 litros/dia” Apostila sobre mini

destilaria de álcool de Helder Vitor Terra (email: helderterra@ig.com.br) Campos

Gerais M.G., download de WWW.pdf4free.com (acesso em 08/2010).