UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA. Produção de aguardente utilizando bagaço de malte como suplemento.

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA MATEUS VINÍCIUS CASAGRANDE DA SILVA Produção de aguardente utilizando bagaço de malte como suplemento. LORENA 2014

2 MATEUS VINÍCIUS CASAGRANDE DA SILVA Produção de aguardente utilizando bagaço de malte como suplemento Trabalho de conclusão de curso apresentado à Escola de Engenharia de Lorena - Universidade de São Paulo como requisito para a conclusão do Curso de Engenharia Química. Orientador: Prof. Dr. João Batista de Almeida e Silva. LORENA 2014

3 AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizado da Escola de Engenharia de Lorena, com os dados fornecidos pelo(a) autor(a) Silva, Mateus Vinicius Casagrande Produção de aguardente utilizando bagaço de malte como suplemento / Mateus Vinicius Casagrande Silva; orientador João Batista de Almeida Silva. - Lorena, p. Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia Química - Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo Orientador: João Batista de Almeida Silva 1. Aguardente. 2. Bagaço de malte. 3. Análise sensorial. 4. Fermentação. 5. Suplemento. I. Título. II. Silva, João Batista de Almeida, orient.

4 SUMÁRIO RESUMO... 7 OBJETIVOS INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA AGUARDENTE CANA-DE-AÇÚCAR BAGAÇO DE MALTE FERMENTAÇÃO DESTILAÇÃO METODOLOGIA EXPERIMENTOS PREPARO DO MOSTO CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR LEVEDURA BAGAÇO DE MALTE FERMENTAÇÃO DESTILAÇÃO... 19

5 3.6 ANÁLISE SENSORIAL RESULTADOS E DISCUSSÃO PARÂMETROS DO CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR MASSA DE LEVEDURA ANTES E APÓS A FERMENTAÇÃO BAGAÇO DE MALTE FERMENTAÇÃO ECONOMIA DE SUBSTRATO UTILIZADO ANALISE SENSORIAL DA AGUARDENTE DE BAGAÇO DE MALTE CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO I FICHA DE AVALIAÇÃO... 41

6 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Condições do mosto dos experimentos que foram realizados Tabela 2 Parâmetros do caldo de cana-de-açúcar utilizados nos experimentos Tabela 3 - Massas e Concentrações de leveduras obtidas nos experimentos Tabela 4 Parâmetros do bagaço de malte utilizados nos experimentos Tabela 5 Dados da Fermentação do Experimento I (100% caldo de cana-de-açúcar) Tabela 6 Dados da Fermentação do Experimento II (10% bagaço de malte) Tabela 7 Dados da Fermentação do Experimento III (20% bagaço de malte) Tabela 8 Dados da Fermentação do Experimento IV (30% bagaço de malte) Tabela 9 Fator de Conversão de substrato em massa de levedura média Tabela 10 Produção alcoólica dos experimentos Tabela 11 Economia de substrato utilizado Tabela 12 Notas dos avaliadores para cachaça comercial Sagatiba Tabela 13 Notas dos avaliadores para cachaça controle (100% caldo de cana) Tabela 14 Nota dos avaliadores para aguardente de bagaço de malte (10%) Tabela 15 Nota dos avaliadores para cachaça comercial Sagatiba Tabela 16 Nota doas avaliadores para cachaça controle (100% caldo de cana) Tabela 17 Notas dos avaliadores para aguardente de bagaço de malte (20%) Tabela 18 Dados da cachaça comercial Sagatiba Tabela 19 Dados da cachaça controle (100% caldo de cana) Tabela 20 Dados da aguardente de bagaço de malte (10%) Tabela 21 Dados da cachaça comercial Sagatiba... 36

7 Tabela 22 Dados da cachaça controle (100% caldo de cana) Tabela 23 Dados da aguardente de bagaço de malte (20%) LISTRA DE ILUSTRAÇÕES Ilustração 1 Método da Câmara de Neubauer Ilustração 2 Fator de conversão, em função da proporção de bagaço de malte... 26

8 RESUMO SILVA, M. V. C. Produção de aguardente utilizando bagaço de malte como suplemento p. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena Neste trabalho serão apresentados os resultados da produção de aguardente utilizando bagaço de malte como suplemento. Os estudos da produção da bebida foram realizados em um biorreator de 5 litros e foram medidos o consumo de substrato e a formação de álcool durante a fermentação do mosto de caldo de cana-de-açúcar suplementado com diferentes proporções de bagaço de malte. A proposta do trabalho foi poder utilizar este subproduto do processo cervejeiro, e avaliar a sua contribuição para melhorar a velocidade do consumo de substrato, e consequentemente a de produção alcoólica mais rápida, pois este possui proteínas e aminoácidos que podem favorecer o metabolismo das leveduras, além de obter uma bebida que tenha uma qualidade sensorial diferenciada da aguardente tradicional, devido a contribuição do bagaço de malte sobre o aroma da bebida. PALAVRAS-CHAVE: BAGAÇO DE MALTE, AGUARDENTE, CACHAÇA, ANÁLISE SENSORIAL, SUPLEMENTO, FERMENTAÇÃO. 7

9 OBJETIVOS Produzir aguardente empregando diferentes proporções de bagaço de malte e caldo de cana. Avaliar os parâmetros do processo fermentativo, produção alcoólica, consumo de substrato de mosto e produção mássica de leveduras, fermentando caldo de canade-açúcar suplementado com bagaço de malte em diversas proporções. Avaliar sensorialmente as características da aguardente de bagaço de malte produzida, aroma, sabor e impressão global, e verificar a sua aceitação no mercado. 8

10 1 INTRODUÇÃO No Brasil a aguardente é uma bebida de importância socioeconômica, estima-se que seu consumo esteja em 11,5 litros de cachaça per capita por ano, e a bebida é o terceiro destilado mais consumido no mundo (SILVA, GUIMARÃES, LIMA, 2005). O bagaço de malte é o subproduto do processo cervejeiro, cuja produção é estimada em 2 bilhões de toneladas por ano, normalmente é reaproveitado como ração animal devido seus carboidratos e proteínas residuais, porém quando descartado inadequadamente pode causar sérios problemas ambientais. Buscando uma solução para este problema, neste trabalho será apresentado um projeto de produção de aguardente que utilizará o bagaço de malte como suplemento do caldo de cana-de-açúcar, reaproveitando os seus carboidratos e proteínas resíduas, para melhorar o metabolismo das leveduras na fermentação e aumentar a produção alcoólica, além disso, reutilizar este bagaço e tentar agregar valor a este subproduto. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 AGUARDENTE A aguardente é uma bebida alcoólica que possui de trinta e oito a cinquenta e quatro por cento de álcool em volume, a vinte graus Celsius, produzida por meio da destilação de mosto fermentado de caldo de cana-de-açúcar, podendo ser adicionados até seis gramas por litro de açúcares. A diferença de cachaça e aguardente, é que a primeira é a bebida típica e produzida exclusivamente no Brasil e, possui graduação alcoólica entre trinta e oito a quarenta e oito por cento em volume. 9

11 2.2 CANA-DE-AÇÚCAR A cana de açúcar é uma planta que pertence à família das gramíneas, é de origem asiática e foi introduzida no Brasil por volta do ano de 1530, e atualmente tem uma grande contribuição econômica para o país sendo responsável por 2,4% do PIB (ALBINO, 2006). Sua composição química é de 65% a 75% de umidade, 11% a 18% de sacarose, 8% a 14% de fibras e os restantes são componentes em menores proporções (SANTANA, 1995). É a principal matéria-prima para obtenção do açúcar, etanol combustível e algumas bebidas alcoólicas, tais como a aguardente e a cachaça. Para a obtenção destes produtos é necessário a extração do caldo de cana-de-açúcar, este caldo possui composição química de 78% a 86% de umidade, 10% a 20% de sacarose, 0,1% a 0,2% de açúcares redutores, 0,3% a 0,5% de cinza, 0,5% a 1,0% de compostos nitrogenados e com ph entre 5,2 e 6,8 (LIMA, 2001). 2.3 BAGAÇO DE MALTE O bagaço de malte é um subproduto da indústria cervejeira, gerado em maior quantidade estima-se que para cada cem litros de cerveja produzidos são gerados de 14 a 20 quilos de bagaço de malte. Consiste basicamente da casca do grão de cevada obtida após a elaboração do mosto cervejeiro. Por esta razão, sua composição química pode variar de acordo com o tipo de cevada utilizada e o seu tempo de coheita, as condições de malteação e mosturação a que esta foi submetida e também com a qualidade e o tipo de adjuntos adicionados ao processo cervejeiro. (HUIGE, 1994; SANTOS et al., 2003). Sua composição química consiste basicamente em umidade de 75,45%, Carboidratos 15,46%, Proteínas totais 5,37%, fibra bruta 3,98%, entre outros componentes em menor proporção (CORDEIRO, 2012). Deve ser adequadamente descartado ou reutilizado para não causa problemas ambientais. 10

12 Na mosturação o malte é submetido em diferentes temperaturas em distintos tempos para que a enzimas do malte possa hidrolisar alguns de seus componentes importantes para a fermentação como o amido e as proteínas. Geralmente nesta etapa o malte submerso em água é aquecido até a temperatura próxima de 50 C, esta temperatura é ótima para a ação das proteases, enzimas que hidrolisam as proteínas, em seguida o malte é aquecido até uma faixa de 60 C - 65 C para a sacarificação do amido pela β-amilase, e por último o malte passa pela faixa de temperatura de 70 C - 75 C para a dextrinização do amido pela α-amilase (OETTERER, 2011). Apesar de ser obtido em grandes quantidades durante o ano todo e apresentar uma composição química rica em carboidratos e proteínas, entre outros compostos, o bagaço de malte é pouco reaproveitado sendo seu principal emprego (úmido ou seco) como ração para animais (REINOLD, 1997). Em algumas cervejarias o bagaço de malte não possui valor comercial de venda, basta o cliente ir buscá-lo na fabrica e arcar com os custos de transporte, por isso atualmente estão sendo realizados vários trabalhos para tentar agregar valor e utilidades para este subproduto. 2.4 FERMENTAÇÃO A fermentação é um processo metabólico realizado principalmente por microrganismos, fungos e bactérias, que consomem fonte de carbono, geralmente glicose ou etanol, a fim de obter energia e biomassa para suas atividades vitais, gerando como principais produtos compostos orgânicos, tais como etanol (fermentação alcoólica), ácido lático (fermentação lática), ácido acético (fermentação acética), entre outros. Para a fermentação alcoólica geralmente é empregado um fungo, a levedura Saccharomyces cerevisiae, que metaboliza a glicose e a frutose em condições anaeróbias pela via Embden-Meyerhoff-Parma (EMP). Para cada molécula de glicose ou frutose utilizada neste processo são obtidas duas moléculas de etanol, duas moléculas de gás carbônico e dois ATP, sendo assim para cada grama de glicose se obtêm 0,511 gramas de etanol, porém na prática este processo possui no máximo 90% a 93% de rendimento, pois parte dos açúcares são consumidos para biossíntese de material celular de reposição e 11

13 reações de manutenção das células vivas, além disso, ainda ocorrem reações paralelas como formação de glicerol, ácido succínico, butanodiol e outros compostos (YOKOYA, 1995). A matéria-prima empregada na fermentação alcoólica é a sacarose, que é hidrolisada pelas leveduras por meio da enzima invertase, transformando esta molécula em uma molécula de frutose e uma de glicose. As leveduras possuem dois tipos de matabolismo celular: oxidativo e fermentativo (TORTORA et al., 2002). O metabolismo oxidativo (respiração) ocorre na presença de oxigênio, havendo a multiplicação intensa da levedura. Na ausência de oxigênio, o metabolismo passa a ser fermentativo ocorrendo produção de etanol e gás carbônico. Os alcoóis superiores, um dos produtos secundários da fermentação, fezem parte das substâncias que conferem qualidade e são responsáveis pelo aroma da cachaça. Eles podem ser formados a partir do desvio dos aminoácidos pelas leveduras No caso de contaminação bacteriana, os açúcares podem ser desviados para outras vias metabólicas, resultando na formação de diversos compostos como os ácidos lático, acético, fórmico e butírico, os aldeídos e os ésteres. A formação deste composto pela contaminação, além de causar redução no rendimento alcoólico, provoca alterações nas propriedades sensorias da cachaça, com consequente depreciação do produto. A aguardente é obtida a partir de uma fermentação natural do caldo de cana-deaçúcar recém cortada e moída. Na extração do caldo, muitos microrganismos são capazes de passar para a parte líquida, formando a microbiota natura do mosto, estes microrganismos selvagens estão presentes na matéria prima, além daqueles existentes no meio ambiente, nas superfícies de recipientes, utensílios e também de substratos utilizados para o preparo do inóculo ou pé de cuba (YOKOYA, 1995). O termo pé de cuba, geralmente é utilizado para designar o volume inicial ou massa de fermento que é adicionado ao mosto, para que ocorra a fermentação. Leveduras fermentativas proporcionam características típicas em relação à tolerância às condições do meio durante todo o processo fermentativo, que vai desde a etapa do pé de cuba até o final da fermentação alcoolíca. Nessas condições, esses microrganismos são capazes de tolerar altas concentrações de açúcares, baixos valores de ph e altas concentrações de etanol (PATARO et al., 1998). 12

14 O uso e cepas selecionadas de S. Cerevisiae na produção de cachaça tem contribuído para o aumento da produtividade e melhorado a qualidade da bebida em muitos alambiques, principalmente em relação aos teores de acidez e concntrações de álcoois superiores (PATRO et al., 2002). 2.5 DESTILAÇÃO A destilação é o processo utilizado para a separação de compostos baseado na diferença dos pontos de ebulição, objetivando a purificação ou formação de novos produtos por decomposição de fração. Para a produção da aguardente é utilizado na destilação caldo de cana-de-açúcar fermentado, denominado vinho, cuja composição química é umidade de 80% a 90%, álcool etílico (6% a 10%). Além destes compostos existem outros presentes em menor quantidade, tais como ácidos (acético, succínico e lático), alcoóis superiores (amílico, isoamílico, propílico, isopropílico, butílico e isobutílico), glicerol, furfural, aldeídos e ésteres. Também estão presentes sólidos em suspensão que são bactérias, leveduras, bagacilhos e minerais insolúveis (YOKOYA, 1995). Para a produção de aguardente normalmente são utilizados processos de destilação em batelada em alambique simples. Pelo aquecimento do vinho em alambique de cobre, formam-se vapores mais ricos em etanol e demais substâncias voláteis, que são condensadas pelo resfriamento, retornando à forma líquida. De um vinho com 7% a 8% de álcool em volume, chega-se a um destilado com 38% a 54%, a temperatura de ebulição deve estar entre 92,6 C a 95,9 C, sendo que à medida que diminui o teor álcoolico do vinho no alambique, o ponto de ebulição aumenta (BOZA E HORII, 1999; YOKOYA, 1995). A primeira fração obtida é denominada cabeça e corresponde de 5% a 10% do volume teórico a ser destilado, possui graduação alcoólica entre 65 a 75 GL e é rica em compostos mais voláteis que o etanol, como aldeídos, metanol, e ésteres e por isso deve ser separada. A segunda fração, denominada coração, é a aguardente e possui graduação alcoólica entre 38 a 54 GL, é composta de álcool etílico, a maior parte dos aldeídos, ésteres, álcoois superiores e ácidos voláteis. A ultima fração, denominada cauda, possui graduação alcoólica muito baixa e é rica em compostos menos voláteis que o etanol, ácidos voláteis e furfural, e por isso também deve ser separada (BOZA E HORII, 1999; 13

15 YOKOYA, 1995). Para a produção de cachaça de alambique simples recomenda-se separar entre 5% a 10% do volume total teórico do destilado como fração cabeça, 80% como fração coração e entre 5% a 10% como fração cauda. Tem-se observado que o alambique de cobre é essencial para evitar a formação de odores desagradáveis na aguardente (YOKOYA, 1995). A destilação altera as características sensoriais das bebidas álcoolicas, uma vez que as quantidades dos compostos voláteis absolutas e relativas são resultantes e influencias pela mesma, tendo sua composição determinada por muitos fatores, incluindo o tipo de destilar, o grau de purificação e a seleção das frações tomadas para inclusão na bebida destilada (OLIVEIRA, 2001). Os compostos secundários da cachaça constituem um grupo de produtos minoritários oriundos da fermentação do mosto, Esses são os principais responsáveis pelo aroma e sabor dos destilados, e em geral, são principalmente os ésteres e áldeídos, porém, estes podem comprometer a qualidade da cachaça e ser prejudicial à saúde quando encontrados acima dos limites estabelecidos pelo MAPA, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento ( PEREIRA et al, 2003). 3 METODOLOGIA 3.1 EXPERIMENTOS A Tabela a seguir mostra as condições do mosto dos experimentos que foram realizados, cada um foi feito em duplicata. Tabela 1 Condições do mosto dos experimentos que foram realizados. Experimentos Brix Bagaço de malte (g) Proporção de bagaço de malte (% m/v) Volume total de Solução (L) I II

16 III IV Fonte: o próprio autor. 3.2 PREPARO DO MOSTO O mosto foi preparado utilizando caldo de cana-de-açúcar, bagaço de malte e água destilada para diluição, a seguir será apresentado como cada uma dessas matérias-primas foram obtidas e utilizadas nos experimentos CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR O caldo de cana-de-açúcar foi comprado de um garapeiro da cidade de Lorena, que fica na Pastelaria São José no centro da cidade, os colmos de cana-de-açúcar foram introduzidos em uma moenda simples de três rolos para a extração do caldo, posteriormente o caldo obtido foi filtrado por uma peneira simples a fim de retirar sólidos grosseiros e bagacilhos. Em seguida, o caldo foi homogeneizado e foram separados 20 ml deste em um tubo de centrífuga, posteriormente esta amostra foi centrifugada a 5400 RPM por 5 minutos em uma centrífuga comum, foi retirado o sobrenadante do tubo de centrífuga e então foram analisados o seu grau Brix (teor de sólidos solúveis) por meio de um refratômetro e a sua densidade em um densímetro digital do tipo Beer Analyser, além disso, foi calculada a quantidade de sólidos insolúveis presentes no caldo a partir da diferença de peso do tubo de centrífuga de quando ele está vazio e após a centrifugação retirado o sobrenadante. Esta medida é de suma importância, pois calcula a quantidade de sólidos em suspensão e sólidos insolúveis contidos no caldo de cana, esta quantidade será descontada do total de sólidos não solúveis dos experimentos para obter a massa de levedura produzida na fermentação, foi chamado de a concentração de sólidos insolúveis da solução. 15

17 3.2.2 LEVEDURA Foi utilizada a levedura Saccharomyces cerevisiae CA 11, cedida pela Universidade Federal de Lavras, levedura selecionada pela Instituição, própria para a produção de aguardente. A concentração de células vivas foi determinada em Câmara de Neubauer com azul de metileno 0,1%. Foram misturados 1 ml de creme de levedura e 1 ml de azul de metileno em um cadinho pequeno, e foi esperado 15 minutos para a reação deste reagente com as células mortas de leveduras, em seguida o liquido foi retirado com um conta gostas e foi colocado uma gota na câmara e então ela foi coberta com a lamínula. Foram contados em um microscópio a quantidade de células vivas presentes em 5 dos 25 quadrados da câmara, e então o número de células contadas foi multiplicado por 5x10 4.mL -1 para determinar a concentração de células presentes no creme. A Ilustração 1 abaixo exemplifica este método. 16

18 Ilustração 1 Método da Câmara de Neubauer. Fonte: < acessado em 18 de Outubro de 2014 Para cada experimento foi retirado uma quantidade de células deste creme concentrado e colocado no mosto para iniciar a fermentação com 10 7 células.ml -1. A quantidade de massa inicial de leveduras, chamada de X i, utilizada na fermentação foi determinada a partir da diferença de peso do tubo de centrífuga, quando vazio e após a centrifugação do creme de levedura retirado o sobrenadante, a quantidade de massa final de levedura, chamada de X f também foi obtida por este mesmo procedimento. A quantidade X f foi a média obtida pela duplicata de cada experimento, a partir destes dados foi possível calcular a concentração de células inicial e final produzidas pela fermentação, chamada de X i e X f, respectivamente. 17

19 3.2.3 BAGAÇO DE MALTE O bagaço de malte foi obtido por meio do processo de produção de cerveja pilsen puro malte da Planta Piloto de Bebidas da Escola de Engenharia de Lorena, primeiramente o malte do tipo Pilsen foi moído em uma moenda comum de dois rolos, depois o malte moído foi dissolvido em água e passado pela etapa de mosturação, onde foi tratado por diversas temperaturas e tempos diferentes: 52 C por 30 minutos, temperatura ótima para hidrolisar as proteínas, 62 C e 72 C por 1 hora cada, temperaturas adequadas para hidrolisar o amido e algumas proteínas, em seguida o mosto foi fervido e depois filtrado, onde o bagaço de malte foi separado do mosto. Uma amostra deste bagaço de malte foi prensada em um cadinho com um pilão para retirar parte de sua fração líquida, esta foi centrifugada a 5400 RPM por 5 minutos em uma centrífuga comum a fim de retirar seus sólidos insolúveis, e então o sobrenadante foi analisado para saber o Brix e a densidade foi determinada em um densímetro do tipo Beer Analyser. A umidade do bagaço de malte também foi determinada por meio de um analisador de umidade, esta análise foi feita em triplicata. A partir destes dados foi conhecido o teor de sólidos solúveis e a massa de umidade que o bagaço de malte possui. 3.3 FERMENTAÇÃO O caldo de cana-de-açúcar, bagaço de malte, creme de levedura e água destilada foram adicionados em Erlenmeyers de Vidro de 5 litros de capacidade total, de modo que a solução final contivesse, aproximadamente, 16 Brix inicial, 10 7 células.ml -1, e 2 litros de volume de líquido. A fermentação foi conduzida na temperatura ambiente por aproximadamente 38 horas. Durante a fermentação foram coletadas amostras do mosto cada 2 horas a começar depois de 8 horas da inoculação das leveduras no mosto e a terminar 24 horas depois da 18

20 inoculação, as amostras foram centrifugadas e analisadas o seu Brix em um refratômetro e a densidade no densímetro Beer Analyser do mesmo modo que foi analisado o caldo de cana-de-açúcar, este procedimento foi feito para cada duplicata dos experimentos. Após a fermentação, foi feita a homogeneização do vinho e foi retirada uma amostra que foi centrifugada e analisada a fim de obter a quantidade total de sólidos insolúveis, por meio da diferença de peso do tubo da centrifuga vazio e depois de centrifugado sem o sobrenadante, os dados obtidos com essa análise já foram mostrados anteriormente, porém estes dados foram usados para calcular o fator de conversão de substrato em massa de levedura, dividindo a quantidade total de massa de levedura produzida por quantidade de substrato consumido, por meio da equação (1) abaixo: Y x = (X f X i )/(S i -S f ) (1) Onde Y x é o fator de conversão de substrato em massa de levedura, X i e X f já foram apresentados anteriormente, S i é a quantidade de substrato antes da fermentação e S f é a quantidade de substrato após a fermentação. A produção alcoólica foi calculada pela relação quantidade de álcool produzido dividido pelo tempo de fermentação multiplicado pela quantidade de substrato consumido, por meio da equação (2) abaixo: Q p = P/T (2) Onde Q p é a produção alcoólica, T é o tempo total da fermentação e P é a massa de etanol produzida na fermentação. 3.4 DESTILAÇÃO 19

21 O vinho foi destilado em um alambique simples com capacidade total de 20 litros, e este foi colocado em um fogão industrial em fogo baixo para conseguir uma boa eficiência na separação das frações destiladas. O bagaço de malte também foi colocado dentro do alambique e destilado juntamente com o vinho, a fim de aproveitar os aromas que este resíduo contém. A primeira fração do destilado coletada, denominada cabeça, foi estimada em um valor de 1% do volume vinho que entrou no alambique, esta fração foi descartada por ser rica em aldeídos, metanol e ésteres que prejudicam a qualidade da bebida (BOZA e HORII, 1999; YOKOYA, 1995). Posteriormente a segunda fração, denominada de coração, estipulada em torno de 20% do valor do volume do vinho inicial, foi coletada e engarrafada em garrafas de vidro comuns de 670 ml. A terceira fração, denominada cauda, que detêm o restante do vinho inicial também foi descartada por ter componentes que também interferem na qualidade da bebida, principalmente furfural. O teor alcoólico do destilado foi medido por meio de um alcoômetro, o coração foi coletado até o destilado possuir 40 GL, e então foi engarrafado e armazenado. 3.5 ANÁLISE SENSORIAL A análise sensorial foi realizada na Escola de Engenharia de Química de Lorena USP, utilizando avaliadores não treinados, dentre eles alunos, funcionários e docentes da instituição. Foram necessários dois dias para a avaliação, em cada dia foi avaliada um tipo de aguardente de bagaço de malte comparando-a com uma cachaça comercial marca Sagatiba e uma cachaça controle (100% caldo de cana) produzidas identicamente como no Experimento I. Foram analisadas as aguardentes obtidas com 10% de bagaço de malte e a quantidade de avaliadores foi de 42 pessoas, e a aguardente com 20% de bagaço de malte e a quantidade de avaliadores foi com 41 pessoas. A aguardente com 30% de bagaço de malte não foi avaliada, pois a partir desta proporção, estima-se que o meio se tornaria muito viscoso e impediria a fermentação em uma escala piloto ou industrial. Cada avaliador recebeu as três amostras em copos de plástico transparente, estes copos estavam nomeados por códigos totalmente aleatórios, além disso, a ordem dos copos 20

22 também era aleatória para evitar análises tendenciosas. Foram avaliados o aroma, sabor, impressão global e intenção de compra de cada amostra, a avaliação de cada um destes parâmetros foi feita por meio de uma nota que variava de 1 a 9, e para a intenção de compra a nota variava de 1 a 5, as informações do que correspondia cada nota desta, para o avaliador preencher corretamente, estava na ficha de avaliação conforme mostrado no Anexo I. 4 RESULTADO E DISCUSSÃO 4.1 PARÂMETROS DO CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR. A Tabela 2 mostra esses dados com maiores detalhes, para a composição de cada caldo de cana-de-açúcar utilizado em cada experimento, a quantidade de sólidos insolúveis e o Brix que continha no caldo. Tabela 2 Parâmetros do caldo de cana-de-açúcar utilizados nos experimentos. Experimento C i (g / ml) Brix inicial I 0, ,57 II 0, ,7 III 0,009 21,9 IV 0, ,8 Fonte: o próprio autor. Apesar da baixa concentração de sólidos insolúveis no caldo de cana-de-açúcar, a concentração mássica de levedura utilizada também é pequena, logo este valor influência diretamente nas análises feitas. 4.2 MASSA DE LEVEDURA ANTES E APÓS A FERMENTAÇÃO 21

23 . A Tabela 3 mostra os dados das massas de levedura obtidas nos experimentos antes e após a fermentação. Tabela 3 - Massas de levedura obtidas no experimento. Experimento X i média (g) X f média (g) I 4,28 8,93 II 5,51 10,69 III 4,57 10,05 IV 4,08 9,72 Fonte: o próprio autor. A partir destes dados conclui-se que a produção de massa de levedura na fermentação para cada experimento aproximadamente duplicou após a fermentação. 4.3 BAGAÇO DE MALTE. A Tabela 4 mostra os parâmetros do bagaço de malte utilizado nos experimentos. Tabela 4 Parâmetros do bagaço de malte utilizados nos experimentos. Brix Densidade (g.ml -1 ) Umidade (%) Desvio padrão da umidade 7,4 1, ,81 2,9 Fonte: o próprio autor. O Brix do bagaço de malte obtido ficou um pouco acima do esperado, isso pode ter ocorrido pelo uso de pouca água de lavagem na filtração do mosto. O bagaço de malte utilizado nos experimentos foi congelado antes de ser usado a fim de conservar suas propriedades químicas, e antes de ser usado no preparo do mosto foi descongelado por 8 horas. 22

24 4.4 FERMENTAÇÃO. Foram calculados a quantidade de substrato presente no vinho, o consumo de substrato, a formação de etanol e o teor alcoólico de cada experimento, estes dois últimos foram estimados considerando um rendimento de fermentação de 85%. As Tabelas 5, 6, 7 e 8 mostram os resultados obtidos durante as fermentações. Tabela 5 Dados da Fermentação do Experimento I (100% caldo de cana-de-açúcar). Experimento I Tempo de Brix Densidade Quantidade de Consumo de Massa de GL fermentação (h) médio média (g/ml) Substrato (g) Substrato (g) Etanol (g) 0 16,72 1, ,71 0,00 0,00 0, ,62 1, ,00 1, ,04 1, ,73 1, ,49 1, ,80 1, ,45 1, ,62 0, ,09 115,62 52,87 3,35 206,08 151,63 69,34 4,39 185,65 172,06 78,68 4,99 178,79 178,92 81,82 5,18 152,39 205,32 93,89 5,95 138,09 219,61 100,43 6,36 130,33 227,38 103,98 6,59 72,15 285,55 130,58 8,28 Fonte: o próprio autor. 23

25 Tabela 6 Dados da Fermentação do Experimento II (10% bagaço de malte). Experimento II Tempo de Brix Densidade Quantidade de Consumo de Massa de GL fermentação (h) médio média (g/ml) Substrato (g) Substrato (g) Etanol (g) 0 16,26 1, ,97 0,00 0,00 0, ,62 1, ,4 1, ,75 1, ,5 1, ,45 1, ,84 1, ,68 0, ,14 104,83 47,94 3,04 214,99 131,98 60,35 3,82 200,40 146,56 67,02 4,25 173,55 173,41 79,30 5,03 151,74 195,22 89,28 5,66 139,22 207,74 95,00 6,02 73,50 273,47 125,06 7,93 Fonte: o próprio autor. Tabela 7 Dados da Fermentação do Experimento III (20% bagaço de malte). Experimento III Tempo de Brix Densidade Quantidade de Consumo de Massa de GL fermentação (h) médio média (g/ml) Substrato (g) Substrato (g) Etanol (g) 0 16,32 1, ,46 0,00 0,00 0, ,92 1, ,08 1, ,32 1, ,10 1, ,71 1, ,28 1, ,73 1, ,35 144,11 65,90 4,18 186,07 162,40 74,26 4,71 169,94 178,52 81,64 5,17 144,17 204,29 93,42 5,92 136,00 212,47 97,16 6,16 126,82 221,65 101,36 6,42 74,61 273,86 125,23 7,94 Fonte: o próprio autor. 24

26 Tabela 8 Dados da Fermentação do Experimento IV (30% bagaço de malte). Experimento IV Tempo de Brix Densidade Quantidade de Consumo de Massa de GL fermentação (h) médio média (g/ml) Substrato (g) Substrato (g) Etanol (g) 0 16,41 1, ,55 0,00 0,00 0, ,45 1, ,11 1, ,01 1, ,47 1, ,25 1, ,73 1, ,22 1, ,53 0, ,43 112,12 51,27 3,25 208,51 142,04 64,96 4,12 184,78 165,77 75,81 4,80 173,31 177,24 81,05 5,14 147,38 203,17 92,91 5,89 136,52 214,03 97,87 6,20 125,43 225,12 102,95 6,52 70,47 280,08 128,08 8,12 Fonte: o próprio autor Analisando as tabelas acima se percebe que nem todo o substrato foi consumido, este substrato residual podem ser sais minerais e açúcares não fermentescíveis oriundos do bagaço em que as leveduras não conseguiram metabolizar. O teor alcoólico do vinho ficou em torno de 8 GL para todos os experimentos. A Tabela 9 apresenta os dados referentes ao fator de conversão de massa de substrato em leveduras, consumo de substrato e produção de massa de levedura. Tabela 9 Fator de Conversão de substrato em massa de levedura média. Experimento Consumo de substrato (g) Produção de massa de levedura (g) Yx (g/g) I 285,55 4,65 0,0163 II 273,47 5,18 0,0189 III 273,86 5,48 0,0200 IV 280,08 5,64 0,0201 Fonte: o próprio autor 25

27 O fator de conversão de conversão de substrato em massa aumentou conforme foi aumentada a quantidade de bagaço de malte utilizada, isso possivelmente ocorreu devido ao aumento de nutrientes disponíveis para as leveduras com a adição do bagaço de malte, principalmente aminoácidos, que pode ter aumentado a síntese proteica das leveduras. A Ilustração 2 é um gráfico do fator de conversão de substrato em massa de leveduras em função da proporção de bagaço de malte. Ilustração 2 Fator de conversão, em função da proporção de bagaço de malte. Fonte: o próprio autor. Observa-se que o aumento do fator de conversão de substrato em massa de leveduras ocorre até aproximadamente a proporção de 20% de bagaço de malte, a partir deste valor o aumento no fator de conversão é muito pouco, portanto a condição ótima para este parâmetro ocorreu na proporção de 20% de bagaço de malte. 26

28 Como não se sabe a hora exata em que terminaram as fermentações, a produção alcoólica foi calculado utilizando o tempo mais próximo do fim da fermentação, 22 horas, este tempo foi escolhido pois nem todos os experimentos foram medidos até as 24 horas. A Tabela 10 mostra esses dados..tabela 10 Produção alcoólica dos experimentos. Experimento Tempo de Fermentação (h) Massa de etanol produzida (g) Produção alcoólica (g.h -1 ) I ,43 0,2191 II ,2316 III 22 97,16 0,2264 IV 22 97,87 0,2248 Fonte: o próprio autor. Analisando a tabela acima se percebe que a produção de álcool não varia significamente em função da proporção de bagaço de malte utilizada, não dá para estabelecer uma relação com esta proporção, portanto a utilização deste como suplemento não influenciou a produção alcoólica. 4.5 ECONÔMIA DE SUBSTRATO UTILIZADO. Como parte do substrato do caldo de cana-de-açúcar utilizado foi substituído pelo bagaço de malte houve a economia de substratos (sólido solúveis) utilizados nos experimento, foram analisadas as quantidades totais de sólidos solúveis para o preparo do mosto e a quantidade referente a bagaço de malte, a Tabela 11 abaixo ilustra esses dados. 27

29 Tabela 11 Econômia de substrato utilizado. Experimento Substrato total (g) Substrato de bagaço de malte (g) Economia de substrato (%) I 350,55 0 0,00 II 348,46 11,94 3,43 III 346,97 23,88 6,88 IV 357,71 35,81 10,01 Fonte: o próprio autor Observando a tabela acima conclui-se que a medida que aumenta a proporção de bagaço de malte utilizada, aumenta a economia de subtrato de caldo de cana-de-açúcar, ou seja, quanto maior for a proporção de bagaço de malte menos substratos de caldo de canade-açúcar serão necessários. 4.6 ANÁLISE SENSORIAL DA AGUARDENTE DE BAGAÇO DE MALTE. Com base nas análises sensoriais realizadas foram elaboradas tabelas contendo as notas dos avaliadores que avaliaram cada amostra de cachaça e aguardente, nestas tabelas foram avaliadas a impressão global, aroma, e intenção de compra de cada avaliador. Essas tabelas estão apresentadas a seguir. 28

30 Tabela 12 Notas dos avaliadores para cachaça comercial Sagatiba. Códigos das amostras: 724/139/431/433/914 Comercial (Sagatiba) Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Fonte: o próprio autor. 29

31 Tabela 13 Notas dos avaliadores para cachaça controle (100% caldo de cana). Códigos das amostras: 926/421/423/416/513 Controle (100% caldo de cana) Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Fonte: o próprio autor 30

32 Tabela 14 Nota dos avaliadores para aguardente de bagaço de malte (10%). Código das amostras: 935/435/635/527/214 Aguardente de bagaço de malte (10%) Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Fonte: o próprio autor. 31

33 A seguir são apresentadas as tabelas com as notas dos avaliadores referentes as análises sensorial que avaliava a aguardente de bagaço de malte 20%. Tabela 15 Nota dos avaliadores para cachaça comercial Sagatiba. Códigos das amostras: 724/139/431/433/914 Comercial (Sagatiba) Impressão global Aroma Sabor Intenção de Compra Fonte: o próprio autor. 32

34 Tabela 16 Nota doas avaliadores para cachaça controle (100% caldo de cana). Códigos das amostras: 926/421/423/416/513 Controle (100% caldo de cana) Impressão global Aroma Sabor Intenção de Compra Fonte: o próprio autor. 33

35 Tabela 17 Notas dos avaliadores para aguardente de bagaço de malte (20%). Códigos das amostras: 935/435/635/527/214 Aguardente de bagaço de malte (20%) Impressão global Aroma Sabor Intenção de Compra Fonte: o próprio autor. 34

36 A partir destes dados foram calculadas as médias, as modas e a percentagem do tamanho de amostra que a moda corresponde das notas de cada parâmetro para cada tipo de amostra avaliada, as tabelas a seguir mostram os dados da análise sensorial que avalia a aguardente de bagaço de malte 10%. Tabela 18 Dados da cachaça comercial (Sagatiba). Comercial (Sagatiba) Parâmetros Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Média 6,4 6,36 5,98 3,48 Moda % Moda 23,81 28,57 23,81 30,95 Fonte: o próprio autor. Tabela 19 Dados da cachaça controle (100% caldo de cana). Controle (100% caldo de cana) Parâmetros Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Média 5,93 6,14 5,24 3,07 Moda % Moda 26,19 26,83 26,19 45,23 Fonte: o próprio autor. Tabela 20 Dados da aguardente de bagaço de malte (10%). Aguardente de bagaço de malte 10% Parâmetros Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Média 6,12 6,21 5,76 3,07 Moda % Moda 23,81 30,95 26,19 33,33 Fonte: o próprio autor. Comparando os dados destas tabelas, a impressão global, aroma, sabor e intenção de compra da comercial (Sagatiba) foram superiores as outras duas amostras avaliadas, em 35

37 seguida a segunda melhor avaliada foi a aguardente suplementada de bagaço de malte 10%, e por último ficou a cachaça 100% caldo de cana, ou seja, os avaliadores preferiram a cachaça comercial. As tabelas a seguir mostram os mesmos dados, porém da análise sensorial que avalia a aguardente obtida com 20% de bagaço de malte. Tabela 21 Dados da cachaça comercial (Sagatiba). Comercial (Sagatiba) Parâmetros Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Média 6,34 6,37 5,93 3,24 Moda % Moda 29,27 26,83 26,83 39,02 Fonte: o próprio autor. Tabela 22 Dados da cachaça controle (100% caldo de cana). Controle (100% caldo de cana) Parâmetros Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Média 6,41 6,22 5,66 3,20 Moda % Moda 29,27 31,71 19,51 43,90 Fonte: o próprio autor. Tabela 23 Dados da aguardente de bagaço de malte (20%). Aguardente de bagaço de malte 20% Parâmetros Impressão global Aroma Sabor Intenção de compra Média 5,97 6,12 5,58 3,10 Moda % Moda 29,27 26,83 21,95 39,02 Fonte: o próprio autor. Já nesta avaliação, a cachaça controle 100% caldo de cana foi a melhor avaliada em quesito impressão global, mas no restante a cachaça comercial foi a melhor avaliada em 36

38 todas as comparações, a segunda melhor avaliada ficou a cachaça comercial e por último a aguardente suplementada com 10 % bagaço de malte. Comparando as duas análises sensoriais, na primeira análise sensorial a aguardente de bagaço de malte 10% superou a cachaça controle, já na segunda análise sensorial a cachaça controle superou a aguardente de bagaço de malte 20%, conclui-se que a melhor proporção de bagaço de malte utilizada foi de 10% em relação ao gosto dos avaliadores. A seguir são apresentados alguns comentários dos avaliadores em relação à análise sensorial. No dia em que foi avaliada a aguardente de bagaço de malte 10%: Minha opinião baixo teor alcoólico. Muito agradável a 139 (Comercial Sagatiba). No dia em que foi avaliada a aguardente de bagaço de malte 20%: O sabor da terceira amostra queima demais, apesar do bom sabor (Comercial Sagatiba). Não bebo rotineiramente, então pode não ser tão preciso. Primeira vez que experimento cachaça, portanto não estou acostumada com o gosto forte. 5 CONCLUSÃO A massa de leveduras quase que duplicou após a fermentação em todos os experimentos, quanto maior a proporção de bagaço de malte utilizada maior o fator de conversão de massa de substrato em célula, e a melhor proporção encontrada foi a 20%. A produção alcoólica não variou nos diferentes procedimentos, ou seja, a adição de bagaço de malte não altera este parâmetro. Quanto maior a proporção de bagaço de malte, maior será a economia de substratos oriundos do caldo de cana-de-açúcar, isto ocorre devido aos açúcares que o bagaço de malte contém poderem ser reaproveitados na fermentação. 37

39 Comparando as análises sensorial de três amostras, uma de cachaça comercial Sagatiba, uma de aguardente de bagaço de malte 10% e uma de cachaça controle 100% caldo de cana-de-açúcar, a cachaça comercial teve a melhor média nos 4 parâmetros avaliados, aroma, sabor, impressão global e intenção de compra. Comparando as análises sensorial de três amostras, uma de cachaça comercial Sagatiba, uma de aguardente de bagaço de malte 20% e uma de cachaça controle 100% caldo de cana-de-açúcar, a cachaça controle teve a melhor média impressão global, porém nos outros três parâmetros, aroma, sabor e intenção de compra, a cachaça comercial teve a melhor média, seguida da cachaça controle e por último a aguardente de bagaço de malte 20%. A proporção de bagaço de malte de 10% foi a melhor avaliada em relação a outra de proporção 20%, portanto esta é a melhor proporção analisada neste estudo. 38

40 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALBINO, J. de C. Mapeamento genético da cana-de-açúcar. São Paulo: Centro de Energia Nuclear na Agricultura USP, p. 1, Julho BOZA,Y. E. A. G.; HORII, J.A destilação na obtenção de aguardente de cana-deaçúcar. Boletim da Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia dos Alimentos, Campinas, v. 33, n. 1, p , jan./jun CORDEIRO, L. M.; EL-AOUAR, A. A.; GUSMÃO, R. P. Caracterização de bagaço de malte oriundos de cervejarias. Mossoró: Revista Verde, p , Julho HUIGE, N.J.. Brewery by-products and effluents. In: HARDWICK, W.A. (ed.). Handbook of Brewing. New York: Marcel Dekker, p LIMA, U. A.; BASSO, L. C.; AMORIM, H. V. Processos fermentativos e enzimáticos. São Paulo: Edgard Blücher, V.3, cap. 1.(Série Biotecnologia Industrial). OETTERER, M. Tecnologia de obtenção de cervja. Piracicaba:Fundação Estudos Agrários Luiz de Queiroz, p. 11, OLIVEIRA, E. S. Características fermentativas, formação de compostos voláteis e qualidade da aguardente de cana por linhagens de leveduras isoladas de destilarias artesanais p Tese (Doutorado em Tecnologia de Alimentos) Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP. PATARO, C.; SANTOS, A.; CORREA, S. R.; MORAIS, P.B.; LINARDI, V. R.; ROSA, C. A. Physiological characterization of yeasts isolated from artisanal fermentation in an aguardente distillery. Revista de Microbiologia. São Paulo, v.29, n. 1, p , jan./mar

41 PEREIRA, N. E.; CARDOSO, M. das G.; AZEVEDO, S. M; A. R.; FERNANDES, W.; AGUIAR, P. M. Compostos secundários em cachaças produzidas no Estado de Minas Gerais. Ciência e agrotecnologia, Lavras, v. 27, n.5, p , set./out., REINOLD, M.R. Manual prático de cervejaria, 1ª ed. São Paulo: ADEN Editora e Comunicações LTDA, p.214, SANTANA, D. M. N. Controle de qualidade de produtos agropecuários. Seropédica: UFRJ - Imprensa Universitária, Apostila, p. 157, SANTOS, M.; JIMÉNEZ, J.J; BARTOLOMÉ, B.; GÓMEZ-CORDOVÉS, C.; DEL NOZAL, M.J. Variability of brewer s spent grain within a brewery. v.80. p.17-21, SILVA, C. B.; GUIMARÃES, D. D.; LIMA J. E. Caracterização e análise da cadeia produtiva da cachaça brasileira. Ribeirão Preto: Sociedade Brasileira de Economia e Sociologia Rural, p. 3, Julho TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 6ª ed. Porto Alegre: Artemed, p. 827, YOKOYA, F. Fabricação da aguardente de cana. Campinas: Fundação Tropical de Pesquisa e Tecnologias André Tosello, p. 92,

42 ANEXO I Ficha de Avaliação Nome: Data: Anote o código das amostras neste papel e avalie cada item de cada amostra: 9 Gostei extremamente Código da amostra: 8 Gostei muito Notas: 7 Gostei moderadamente Impressão Global 6 Gostei Ligeiramente Aroma 5 Nem gostei / nem desgostei Sabor 4 Desgostei ligeiramente 3 Desgostei moderadamente 2 Desgostei muito 1 Desgostei extremamente Avalie qual seria sua atitude em relação a compra dos produtos: 5 Eu certamente compraria este produto Código da amostra: ( ) 4 Eu provavelmente compraria este produto ( ) 3 Eu tenho dúvidas se compraria ou não este produto ( ) 2 Eu provavelmente não compraria este produto 1 Eu certamente não compraria este produto Comentários: 41