Texto Completo - Ministério da Agricultura

Transcrição

UFRJ
Tese de Doutorado
ADEQUAÇÃO DOS PROCESSOS DE DESTILAÇÃO E DE
TROCA IÔNICA NA REDUÇÃO DOS TEORES DE
CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS PRODUZIDAS NO
ESTADO DO RIO DE JANEIRO
Sergio Nicolau Freire Bruno
Orientador: Prof. Dr. Delmo Santiago Vaitsman
Rio de Janeiro
Dezembro/2006
UFRJ
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DE ALIMENTOS
Tese de Doutorado
Orientador: Prof. Dr. Delmo Santiago Vaitsman
Rio de Janeiro
Dezembro/2006
i
UFRJ
1(um) volume
Tese de Doutorado apresentada ao Programa
de Pós-graduação em Ciência de Alimentos,
da Universidade Federal do Rio de Janeiro,
como parte dos requisitos necessários à
obtenção do grau de Doutor em Ciências.
Orientador : Prof. Dr. Delmo Santiago Vaitsman
Rio de Janeiro
Dezembro/2006
ii
Ficha Catalográfica
BRUNO, Sergio Nicolau Freire
Adequação dos Processos de Destilação e de Troca Iônica na Redução
dos Teores de Carbamato de Etila em Cachaças Produzidas no Estado do
Rio de Janeiro. –2006
238 f. : il.
Tese (Doutorado em Ciência de Alimentos) – Universidade Federal do
Rio de Janeiro, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em
Ciência de Alimentos, Rio de Janeiro, 2006.
Referências : f. 202 -219
1. Cachaça. 2. Carbamato de etila. 3. Redução de contaminantes.
4. Resinas catiônicas. 5. GC-MS. 6. Análise sensorial 7. Análise
físico-química. I. Vaitsman, Delmo Santiago (orientador). II. Universidade
Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química, Programa de PósGraduação em Ciência de Alimentos. III. Título.
iii
SERGIO NICOLAU FREIRE BRUNO
Tese de Doutorado submetida ao Programa de de Pós-Graduação em Ciência de
Alimentos, do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências.
Aprovada em:
Comissão Julgadora:
______________________________________________
Delmo Santiago Vaitsman, D. Sc.(IQ/UFRJ) (Orientador)
______________________________________________
Jari Nóbrega Cardoso, D. Sc. (IQ/UFRJ)
______________________________________________
Ailton de Souza Gomes, Ph.D. (IMA/UFRJ)
______________________________________________
Joab Trajano da Silva, D. Sc.(IQ/UFRJ)
______________________________________________
Ricardo Moreira Chaloub , D. Sc.(IQ/UFRJ)
Rio de Janeiro
Dezembro/2006
iv
AGRADECIMENTOS
____________________________________________________
Este trabalho foi realizado por contar com o apoio de muitas pessoas. Muitas já
conhecia antes do seu início, sobretudo pela sua riqueza humana, empatia e
dedicação. Outras, que considero da mesma forma, em etapa crucial, vieram a se
incorporar ao meu dia a dia e, mesmo nos momentos mais difíceis, quando a alta
ansiedade em nada contribuía para o desenvolvimento da presente tese, tiveram
a compreensão suficiente para continuar sempre me apoiando e incentivando.
- Ao meu orientador, Delmo Santiago Vaitsman, Professor Doutor do Instituto de
Química da UFRJ, pela amizade, cultivada ao longo dos últimos anos, paciência e
suporte imprescindível no planejamento, elaboração e revisão desta tese.
- Ao apoio fundamental dos técnicos do LANOI/ INT:
Mirian, Claudete (sempre
“criando” um tempo adicional) e Marcos (sempre solícito e dedicado).
- Ao imprescindível apoio dos técnicos do DQUIM/INMETRO: Wanderléa, Janaína
e Walnei - pelo crédito, confiança e interesse depositado nos resultados deste
trabalho - Tânia, sempre paciente, solícita e interessada, Sandra , Laura, Marcos,
Rachel, Thiago e Vinícius.
- Ao Dr. Fernando Valadares Novaes, pelo incentivo, apoio e sugestões às
propostas desta Tese de Doutorado.
- Ao Professor Doutor Paulo Bechara, do IQ-UFRJ, pelo auxílio no tratamento
estatístico do Capítulo 6.
- À Dra Mônica Queiroz de Freitas (Faculdade de Veterinária - UFF), pelo suporte
fundamental no planejamento e desenvolvimento da análise sensorial.
- À Lidmila Vokac (INT), pelo suporte, dedicação, serenidade e amizade.
- Ao Superintendente da SFA/RJ, Pedro Cabral e ao Alfredo Morandini, Chefe do
Laboratório Nacional Agropecuário (LANAGRO-RJ).
v
- Aos técnicos do LANAGRO : Márcia (sempre atenciosa e dedicada), Leitão e
Hércules.
- Aos funcionários do LaDa : Luciana, Flávia, Rafael e Cláudia.
- Ao Ricardo Zaratini, engenheiro químico, pelo suporte técnico nos alambiques
de Paraty.
- Ao Prof. Joacy Macarini, pelo apoio da Central Analítica (UFF).
- Ao Robson e à Mônica, pelas determinações de certos contaminantes
inorgânicos realizadas na FIRJAN/RJ.
- Ao Dr. João Alfredo de Medeiros, do IQ-UFRJ.
- À Isabel Vasconcelos, pela paciência e compentência na revisão da tradução de
textos.
- Aos produtores de cachaça (participantes), cuja colaboração foi fundamental
para o desenvolvimento deste trabalho.
- Ao meu sobrinho Guilherme, pelo lay-out do trocador catiônico industrial.
- À minha esposa Jovina, pelo apoio, incentivo, sugestões, compreeensão,
paciência (novamente), amor e carinho.
- Aos meus filhos Saulo e Sergio Vitor, pelo carinho e suporte computacional.
- A todos amigos que sempre me incentivaram.
vi
RESUMO
____________________________________________________
O carbamato de etila é uma substância potencialmente carcinogênica
encontrada, principalmente, em certas bebidas fermento-destiladas, nas quais se
incluem a aguardente de cana e a cachaça. Nestes produtos, o teor desse
contaminante têm, freqüentemente, alcançado valor superior a 150 g/L, limite
estabelecido pela legislação nacional, o qual constitui a barreira técnica de maior
relevância na exportação de cachaça. Nesta tese, utilizando experimentos inéditos
de coleta “in loco”, a partir de recém-destilados de cana-de-açúcar produzidos por
10 sistemas de destilação existentes em 9 estabelecimentos produtores do Estado
do Rio de Janeiro, demonstrou-se que a utilização de resina catiônica comercial
reduziu em cerca de 60% os níveis do carbamato de etila em cachaças.
Para quantificação do carbamato de etila e análise dos congêneres utilizou-se
a cromatografia em fase gasosa com detecção por espectrometria de massas (GCMS) e com detecção por ionização de chama (GC-FID).
Quanto à avaliação sensorial dos destilados tratados e não tratados pela resina
catiônica selecionada optou-se pela Análise Descritiva Quantitativa (QDA).
Os teores de cobre e outros contaminantes metálicos foram determinados por
Absorção Atômica com Chama (FAAS) e Espectrometria de Emissão Ótica com
Plasma Indutivamente Acoplado (ICP- OES).
Nesta tese, foram estudados recém-destilados suplementares, recoletados nos
sistemas selecionados, e amostras de cachaças ou recém-destilados provenientes
de 21 estabelecimentos produtores fluminenses, perfazendo um total de 32 sistemas
de destilação, os quais permitiram estabelecer a eficiência do refluxo como principal
fator de influência nos teores do carbamato de etila em cachaças.
Os estudos de adequação dos processos de destilação e da utilização da
resina Dowex-Marathon C permitiram reduzir drasticamente os principais
contaminantes em cachaças, sem prejuízo da sua qualidade sensorial,
representando significativa contribuição para a melhoria de sua qualidade.
vii
ABSTRACT
__________________________________________
Ethyl carbamate is a potentially carcinogenic compound found mainly in certain
fermented-distilled beverages, such as sugar cane spirits. Frequently, the levels of
the contaminant in these products are higher than 150 g/L, the limit value
established by the Brazilian law, which represents the greatest technical barrier to
export cachaça. In this thesis work, new in situ collecting methods of sugar cane
fresh distillates produced by 10 distillation systems from nine producers in the Rio de
Janeiro State were used. The use of a commercial cationic resin promoted a
reduction of about 60% in ethyl carbamates levels in the cachaças.
Ethyl carbamate levels and congeners were measured by gas chromatography
and mass spectrometry (GC-MS) with a flame ionization detector (GC-FID).
Quantitative descriptive analysis (QDA) was used for the sensorial evaluation of
the distillates treated or not with the cationic resin.
Levels of copper and other metallic contaminants were analyzed by flame
atomic absorption spectroscopy (FAAS) and by inductively coupled plasma – optical
emission spectroscopy (ICP- OES).
In this research, supplementary fresh distillates recollected at the selected
systems and the cachaças or fresh distillates samples of 21 producers from the Rio
de Janeiro State were analyzed, adding up to 32 distillation systems. The reflux
efficiency was established as the main factor of influence on the ethyl carbamate
levels in the samples.
These studies allowed the adjustment of the distillation processes and the
optimum use of the Dowex-Marathon C resin to drastically reduce the levels of the
main contaminants in the cachaças, without affecting the sensorial quality, and
making a significant contribution to the improvement of the quality.
viii
LISTA DE SÍMBOLOS
____________________________________________________
m/m - massa/ massa
v/v - volume/volume
ppm - parte por milhão
ppb - parte por bilhão
°C - graus Celsius
x = média aritmética da população
µg - micrograma
M+ - íon molecular
m/z - massa/carga
µ - micra
gpm –galões por min
s - desvio padrão
- desvio padrão de uma população
- soma
ft -pé
L - litro
mL - mililitro
µL – microlitro
mV – milivolt
min – minutos
N - nº de pratos teóricos
> - maior
< - menor
- maior ou igual
- menor ou igual
r - coeficiente de correlação
- raiz quadrada
t - t de Student
eq/L – equivalente-grama por litro
meq/L - miliequivalente-grama por litro
mM - milimolar
R - coeficiente de correlação
ix
LISTA DE ABREVIATURAS
____________________________________________________
ABRABE- Associação Brasileira de Bebidas
AMPAQ - Associação Mineira de Produtores de Aguardente de Qualidade
ANOVA - análise de variância
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária
AOAC- Association Of Official Agricultural Chemists
APACERJ - Associação dos Produtores e Amigos de Cachaça do Estado do Rio de
Janeiro
APHA - American Public Health Association
ATP -trifosfato de adenosina
BATF - Bureau of Alcohol, Tobacco and Fire Arms
CEE - Comunidade Econômica Européia
CV-AAS - Espectrometria de Absorção Atômica com Vapor a Frio
CE - carbamato de etila
DMS - dimetil sulfeto
DQUIM - Divisão de Metrologia Química/INMETRO
DVB - divinil-benzeno
EPA - Environment Protection Agency
EPH - epieterodendrina
FAAS - Espectrometria de Absorção Atômica com Chama
FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations
FDA - Food and Drug Administration
FENACA - Federação Nacional de Cachaça de Alambique
GC-FID - Cromatografia a Gás com Detecção por Ionização de Chama
GC-MS - Cromatografia a Gás acoplada à Espectrometria de Massas
GC-O - Cromatografia a Gás-Olfatometria
HG-AAS - Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Hidretos
HPLC-FD - Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detecção por Fluorescência
ICP OES - Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado
IPCS - International Programme on Chemical Safety
IARC - International Agency for Research on Cancer
INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial
IN - Instrução Normativa
INT - Instituto Nacional de Tecnologia
LD - limite de detecção
LD50 - dose letal
x
LQ - limite de quantificação
MAPA -Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
n-CP – carbamato de n-propila.
NPD - detector de nitrogênio e fósforo
OIV - Organização Internacional da Vinha e do Vinho.
PBDAC - Programa Brasileiro de Desenvolvimento da Cachaça
PCA - Análise de Componentes Principais
PEAD - polietileno de alta densidade
PI - padrão interno
PIQs - Padrões de Identidade e Qualidade
QDA - Análise Descritiva Quantitativa
SCAN - espectro de massas total
SEBRAE - Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas
SIM - Monitoramento Seletivo de Íons
S/N - sinal/ruído
SPE - Extração em Fase Sólida.
SPME - Microextração em Fase Sólida
STD (ou CV) - desvio padrão relativo ou coeficiente de variação
TCD -detector de condutividade térmica
Tr - tempo de retenção
TSD detector termiônico
VC - vinil carbamato
VCE - vinil carbamato epóxido
WHO- World Health Organization
xi
LISTA DE FIGURAS
____________________________________________________
Figura 1. Estrutura do carbamato de etila.
Figura 2. Produção da uréia durante a fermentação de mosto de uva.
Figura 3. Formação do cianeto a partir da amidalina.
2+
Figura 4. Estrutura do complexo cianato – Cu
.
Figura 5. Sistema de destilação de brandies de frutas.
Figura 6. Alambique de rum provido de coluna com pratos.
Figura 7. Vias metabólicas do carbamato de etila.
Figura 8. Formação da xantiluretana pela reação do 9-xantidrol e a uretana em meio ácido.
Figura 9. Detector de massas com quadrupolo.
Figura 10. Síntese polimérica de uma resina catiônica estireno-sulfônica ácida.
Figura 11. Principais vias de formação de flavors durante a fermentação.
Figura 12. Esquema de um alambique simples.
Figura 13. Alambique de dois corpos (Duas Barras/RJ).
Figura 14. Alambique de 3 corpos.
Figura 15. Coluna de destilação de cachaça.
Figura 16. Esquema de duas bandejas sobrepostas em uma coluna de destilação.
Figura 17. Diagrama de fases do sistema etanol-água.
Figura 18. Componentes do cerne do carvalho.
Figura 19. Trocadores catiônicos experimentais.
Figura 20. Trocadores catiônicos industriais.
Figura 21. Cromatógrafo a gás acoplado a detector de massas.
Figura 22. Ficha de avaliação das amostras para registro das intensidades de percepção
dos atributos (QDA).
Figura 23. Ficha de teste de preferência.
Figura 24. Ficha de teste de aceitação.
Figura 25. Mapeamento dos sistemas de destilação de cachaça do Estado do Rio de Janeiro.
Figura 26. Curva de calibração do carbamato de etila (CE) pelo método de padronização
externa empregando o procedimento A.
externa empregando o procedimento B.
Figura 28. Curvas analítica e de adição de padrão em cachaça armazenada em tonel de ipê
pelo método de padronização externa empregando o procedimento A.
Figura 29. Cromatograma parcial de frações do recém-destilado VMC tratado e não tratado
pela resina Dowex Marathon C.
Figura 30. Teores de carbamato de etila em função de concentrações crescentes de cobre, em
frações obtidas pela eluição do recém-destilado PCA em leitos de resina de diversas
profundidades.
xii
Figura 31. Vista frontal e em corte do sistema industrial para redução do carbamato de etila e
do cobre em cachaças.
Figura 32. Sistema industrial para redução de carbamato de etila e cobre acoplado a filtro de
polipropileno.
Figura 33. Distribuição dos teores de carbamato de etila nos diferentes sistemas de destilação.
Figura 34. Média dos teores de carbamato de etila em sistemas de destilação diferenciados
(± intervalo de confiança da média).
Figura 35. Alambique sem deflegmador EDF ( Paraty/RJ).
Figura 36. Concentrações do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre, determinados
do carbamato de etila ao longo de processos de destilação diferenciados.
Figura 37. Representação esquemática de uma coluna de um alambique equipada com
deflegmador apropriado a promover um refluxo eficiente.
Figura 38. Coluna (à esquerda) com controle de temperatura no deflegmador (alambique JLG;
Bemposta-RJ).
Figura 39. Alambique SRV (Valença-RJ).
Figura 40. Alambique de três corpos (CHV) com sistema de refrigeração na coluna tipo capelo.
Figura 41. Detalhe do sistema de resfriamento no topo da coluna tipo capelo (CRD B, ParatyRJ).
Figura 42. Dois alambiques de dois corpos com aquecimento por fogo direto (CQE A e CQE B,
Paraty-RJ).
Figura 43. Alambique com panela e serpentina em aço inox (Resende-RJ).
Figura 44. Coluna de destilação VMC.
Figura 45. Destilação em CQE (B) a partir de “vinho” obtido com cana-de-açúcar armazenada
por 12 dias (“cana velha”).
Figura 46. Cromatograma do destilado alcoólico de cana-de-açúcar BTB, usando 3-pentanol
como padrão interno e detecção por ionização de chama (FID).
Figura 47. Resultados da Análise de Componentes Principais (PCA) obtidos dos dados da QDA
e da análise físico-química (A) dos seis destilados de cana-de-açúcar antes do
tratamento (B).
Figura 48. Resultados da Análise de Componentes Principais (PCA) obtidos dos dados da QDA
e da análise físico-química (A) dos seis destilados de cana-de-açúcar depois do
tratamento (B).
xiii
LISTA DE QUADROS
____________________________________________________
Quadro 1. PIQs para a graduação alcoólica e os componentes do coficiente de congêneres da
cachaça e da aguardente de cana-de-acúcar.
Quadro 2. Limites máximos para contaminantes em cachaça e aguardente de cana.
Quadro 3 . Valores médios para as intensidades de percepção dos atributos sensoriais (QDA)
e testes de aceitação dos destilados alcoólicos de cana-de-açúcar.
xiv
LISTA DE TABELAS
____________________________________________________
Tabela 1. Teores de carbamato de etila em vinhos consumidos nos EUA.
Tabela 2. Teores de carbamato de etila em algumas bebidas consumidas nos EUA.
Tabela 3. Propriedades da resina catiônica DOWEX MARATHON C.
Tabela 4. Atributos, definições e referências de intensidades da análise descritiva quantitativa
em destilados alcoólicos de cana-de-açúcar, antes e após tratamento para remoção
de contaminantes.
Tabela 5. Concentração de carbamato de etila (µg/L) em cachaça “in natura”, armazenada em
tonel de madeira; ± desvio-padrão, n=3; e o teste da recuperação.
Tabela 6. Comparação entre as médias dos teores de carbamato de etila (µg/L) obtidaspelos
métodos A e B através do teste t em 3 amostras de destilados de cana-de-açúcar.
Tabela 7. Teores de carbamato de etila e cobre em amostras de destilados alcoólicos de canade-açúcar tratados e não tratados com a resina Dowex Marathon C (± desvio padrão
e RSD).
Tabela 8. Redução dos teores de carbamato de etila (CE) e cobre em cachaça (SFJ) submetida
à bidestilação (± desvio padrão ).
Tabela 9. Teores de cobre ao fundo (“pé”) e na superfície (“cabeça”) de tonéis de madeira.
Tabela 10. Teores de carbamato de etila e cobre e principais características dos sistemas de
destilação avaliados.
Tabela 11. Teores de congêneres e de contaminantes inorgânicos em destilados de cana-deaçúcar antes e após o tratamento por resina Dowex Marathon C.
Tabela 12. Teores dos componentes do coeficiente de congêneres (n=5) e de cobre em
cachaça armazenada em tonel de madeira, antes e após tratatamento por troca
iônica.
xv
SUMÁRIO
____________________________________________________
1
INTRODUÇÃO
1
2
REVISÃO DA LITERATURA
9
2.1
AS BEBIDAS FERMENTO-DESTILADAS
10
2.2
CACHAÇA E AGUARDENTE DE CANA
11
2.3
CACHAÇA, AGUARDENTE DE CANA E RUM: SIMILARIDADES E DIFERENÇAS
14
2.4
PERFIL DA PRODUÇÃO DE CACHAÇA
17
2.5
CONSUMO E EXPORTAÇÃO DA CACHAÇA
18
2.6
A PRESENÇA DE METAIS EM CACHAÇAS
19
2.6.1 Aspectos Gerais
19
2.6.2 Cobre: importância na qualidade da cachaça, essencialidade, fontes de
20
contaminação, medidas preventivas e toxicidade
2.6.3 Chumbo: fontes de contaminação e toxicidade
23
2.7
24
CARBAMATO DE ETILA
2.7.1 Estrutura, propriedades e aplicações
24
2.7.2 Ocorrência em bebidas e alimentos
25
2.7.3 Formação em vinhos e medidas preventivas
27
2.7.4 Formação em destilados alcoólicos: precursores, promotores e mecanismos propostos
29
2.7.5 Teores de carbamato de etila em cachaça e outras bebidas destiladas: influência dos
38
sistemas de produção e medidas preventivas
2.7.6 Toxicodinâmica, toxocinética e risco
45
2.7.7 Métodos para a determinação do carbamato de etila em bebidas alcoólicas
49
2.7.8 A determinação do carbamato de etila por GC-MS
52
2.8
55
RESINAS DE TROCA IÔNICA: SÍNTESE, ESTRUTURA, PROPRIEDADES E
APLICAÇÕES EM BEBIDAS ALCOÓLICAS
2.8.1 Síntese e estrutura
55
2.8.2 Propriedades Físicas e Químicas: capacidade, seletividade e cinética
56
2.8.3 Utilização de resinas de troca iônica em bebidas alcoólicas
58
3
PRODUÇÃO E QUALIDADE DE CACHAÇAS: O ESTADO DA ARTE
61
3.1
A CANA-DE- AÇÚCAR COMO MATÉRIA-PRIMA
62
3.2
EXTRAÇÃO DO CALDO DE CANA
62
3.3
CRESCIMENTO DO INÓCULO, FERMENTAÇÃO E FORMAÇÃO DE FLAVORS
63
E OFF-FLAVORS
3.3.1 Crescimento do Inóculo e Fermentação
63
3.3.2 Formação de flavors e off-flavors na fermentação
66
3.4
71
DESTILAÇÃO
3.4.1 Teoria da Destilação
71
3.4.2 Sistemas e Práticas de Destilação
73
xvi
3.4.3 Destilação Por Batelada ou Intermitente: Alambiques
74
3.4.4 Destilação Sistemática ou Contínua
79
3.4.5 Refluxo, Razão de Refluxo, Geometria da Coluna e Efeito sobre a Composição da
82
Cachaça.
3.4.6 Bidestilação ou Dupla Destilação
85
3.5
MATURAÇÃO E ENVELHECIMENTO
87
3.6
PADRÕES DE IDENTIDADE E QUALIDADE PARA A CACHAÇA:A LEGISLAÇÃO
89
ATUAL
3.7
LEGISLAÇÃO, COMPOSIÇÃO E QUALIDADE EM CACHAÇA
91
3.8. AVALIAÇÃO SENSORIAL: ANÁLISE DESCRITIVA QUANTITATIVA
94
3.9
AVANÇOS E PERSPECTIVAS NA PESQUISA EM QUALIDADE
94
4
MATERIAL E MÉTODOS
98
4.1
ESTABELECIMENTOS PRODUTORES DE CACHAÇA
99
4.2
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DA RESINA CATIÔNICA UTILIZADA
99
4.3
TROCADORES CATIÔNICOS EXPERIMENTAIS E INDUSTRIAIS
100
4.4
AMOSTRAS E TRATAMENTO COM A RESINA CATIÔNICA SELECIONADA
102
4.5
DETERMINAÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA
103
4.5.1 Parâmetros analíticos em (A)
104
4.5.2 Parâmetros analíticos em (B)
106
4.6
DETERMINAÇÃO DO GRAU ALCOÓLICO E DO pH
109
4.7
ANÁLISE DOS CONGÊNERES
109
4.8
ANÁLISE DE CONTAMINANTES METÁLICOS E OUTROS CÁTIONS
111
4.8.1 Métodos analíticos
111
4.8.2 Tratamentos prévios das amostras e curvas analíticas
112
4.9
113
TESTES ESTATÍSTICOS UTILIZADOS NOS ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS
4.10 CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO
114
4. 11 ANÁLISE SENSORIAL DESCRITIVA
114
4.11.1 Pré-seleção da equipe
114
4.11.2 Treinamento da equipe
115
4.11.3 Seleção dos julgadores
118
4.11.4 Avaliação das amostras
118
4.11.5 Teste de preferência sensorial
119
4.11.6 Teste de aceitação sensorial
119
4.11.7 Análises estatísticas
120
5 REDUÇÃO DOS TEORES DE CARBAMATO DE ETILA E COBRE EM
CACHAÇAS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO UTILIZANDO RESINAS
CATIÔNICAS
122
5.1 A PRODUÇÃO DA CACHAÇA NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
124
5.2 O PROGRAMA DE EXCELÊNCIA DA CACHAÇA E A AVALIAÇÃO DOS TEORES
126
DE CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
5.3 SELEÇÃO DA RESINA CATIÔNICA
128
xvii
5.4 SELEÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS PRODUTORES
128
5.5 FUNDAMENTAÇÃO DA VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE RESINAS CATIÔNICAS
129
PARA REMOÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA E DO COBRE EM CACHAÇAS
5.6 CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO E CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO: CURVAS
130
ANALÍTICAS E DE ADIÇÃO PADRÃO
5.6.1 Linearidade
130
5.6.2 Sensibilidade
132
5.6.3 Seletividade e Exatidão
133
5.6.4 Precisão e Repetitividade
136
5.6.5 Estimativa dos limites de detecção e quantificação
138
5.7
139
A REDUÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA E DO COBRE EM CACHAÇAS
UTILIZANDO A RESINA CATIÔNICA SELECIONADA
5.7.1 Eficiência do processo experimental
139
5.7.2 Influência dos teores de cobre na formação do carbamato de etila
142
5.7.3 O sistema de troca iônica industrial
146
5.7.4 Comparação do processo proposto com a bidestilação
149
5.8
152
INFLUÊNCIA DO TEMPO DE ARMAZENAMENTO SOBRE OS TEORES
DE CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS
5.9
EFEITO DO ARMAZENAMENTO EM TONÉIS DE MADEIRA SOBRE OS
153
TEORES DE COBRE EM CACHAÇAS
6
INFLUÊNCIA DOS PROCESSOS DE DESTILAÇÃO DO ESTADO DO RIO
DE JANEIRO NA FORMAÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS
156
6.1
INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS E PROCESSOS DE DESTILAÇÃO NOS TEORES DE
157
CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS
6.2
POSSÍVEIS INFLUÊNCIAS DA MATÉRIA-PRIMA E DA FERMENTAÇÃO
175
6.3
MEDIDAS PREVENTIVAS E CORRETIVAS
178
7
AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E SENSORIAL DE DESTILADOS DE
CANA-DE-AÇÚCAR PRODUZIDOS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
TRATADOS E NÃO TRATADOS POR RESINA CATIÔNICA COMERCIAL
180
7.1
ANÁLISE SENSORIAL
181
7.2
ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA
184
7.3
OS TROCADORES CATIÔNICOS INDUSTRIAIS E OUTROS MÉTODOS PARA A
188
REDUÇÃO DO COBRE EM CACHAÇAS
7.4
ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS
191
8
CONCLUSÃO
197
9
REFERÊNCIAS
202
ANEXO : TRABALHOS
220
1
1 INTRODUÇÃO
____________________________________________________
2
O carbamato de etila, também chamado de uretana, é o éster etílico do ácido
carbâmico (C2H5OCONH2), substância potencialmente carcinogênica encontrada em
produtos fermentados e fermento-destilados, como a cachaça. Nesses últimos, os
níveis do carbamato de etila chegam a atingir valores na ordem de dezenas e até
centenas de vezes dos produtos fermentados, como os vinhos, esses numa faixa de
10-30 ppb.
Em 1985, baseado em padrões de consumo, o Canadá estabeleceu um limite
máximo de 150 ppb para o carbamato de etila em bebidas destiladas.
Ao lado das possíveis conseqüências oriundas da sua ingestão acima da dose
diária tolerável, a presença do carbamato de etila, encontrada muito freqüentemente
nas cachaças em níveis muito superiores ao limite de 150 ppb, tem-se constituído na
principal barreira técnica às exportações desses produtos.
No ano de 2000, com o objetivo de agregar valor à cachaça fluminense e
incentivar o acesso à formalidade, o Serviço de Inspeção Vegetal do Ministério da
Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA) instituiu o Programa de Excelência da
Cachaça, que já contemplava limites para o carbamato de etila e outros
contaminantes. Entretanto, a infra-estrutura do MAPA no Rio de janeiro não permitia
a implementação adequada do controle desses contaminantes, restringindo-se,
inicialmente, aos teores de cobre e outros parâmetros constantes na legislação
anterior.
A importância econômico-estratégica do estudo e controle de contaminantes
em cachaça, em especial o carbamato de etila, tem sido verificada pelos altos
esforços e investimentos do governo e empresas privadas em infra-estrutura e
programas de validação, acreditação e certificação. Esses programas começaram a
ser implementados, no ano de 2004, pelo Instituto Nacional de Metrologia
3
(INMETRO, 2005, 2006a). A certificação de diversas entidades, proposta por essa
instituição, visava suprimir as citadas barreiras técnicas à exportação, atribuídas à
presença do carbamato de etila, cobre e metanol em cachaças (INMETRO, 2006b).
No ano de 2005, a legislação brasileira passou a adotar o mesmo padrão do
Canadá para controlar os teores de carbamato de etila em cachaças e aguardentes
de cana-de-açúcar, estabelecendo um prazo de cinco anos para o setor produtivo se
adequar (BRASIL, 2005a). Para o chumbo e o arsênio, contaminantes também não
contemplados anteriormente, foram estabelecidos limites máximos de 200 e
100 µg/L, respectivamente, a serem atendidos num prazo de três anos. Nesse
mesmo ano, os limites para os contaminantes e outros parâmetros de conformidade
estabelecidos pelo MAPA foram imediatamente incorporados no Regulamento de
Avaliação da Conformidade (RAC) do INMETRO (SEBRAE- SP, 2006).
Haja vista a importância econômico-estratégica do controle dos teores do
carbamato de etila em cachaças, um significativo número de trabalhos tem sido
publicado. Contudo, como descrito por Andrade-Sobrinho et al. (2002), somente
estudos a partir da coleta de amostras in loco assegurariam sua rastreabilidade e
tornariam possível relacionar os teores de carbamato de etila com o processo de
produção.
Hoje, de um total estimado de 1,8 bilhão de litros de cachaça e aguardente-decana produzidos no Brasil, apenas cerca de 1% desse volume é exportado. A
taxação excessiva e a falta de uma organização mais eficiente do setor produtivo
são alguns dos vários fatores que contribuem para seu alto grau de informalidade,
acompanhada pelo seu baixo valor agregado e a não conformidade de
estabelecimentos e da própria cachaça produzida em face à legislação que regula o
setor.
4
Um significativo volume de cachaça é obtido em colunas de destilação de
médio porte, capazes de produzir diariamente de 10 a 20 vezes mais que um
alambique de médio porte. Neste aspecto, o Estado do Rio de Janeiro é o sexto
produtor nacional, à frente de Estados de maior extensão, como a Bahia, onde a
produção de cachaça é praticamente toda proveniente de alambiques em cobre.
Embora disponha de capacidade instalada para produzir em torno de 60
milhões de litros anuais, a produção atual no Rio de janeiro é de cerca de 30 milhões
de litros, sendo que o consumo atinge 120 milhões de litros por ano. Segundo dados
do Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas (SEBRAE), o Rio de
Janeiro possuía, no ano de 2000, cerca de duzentas unidades produtoras de
cachaça e aguardente.
Como não há escritórios do SEBRAE em todos os municípios fluminenses,
estima-se que hoje existam cerca de 300 estabelecimentos produtores. Desse total,
somente um quinto possui registro oficial no MAPA, sem contar os cerca de 40
estandardizadores, que utilizam parte da produção de destilados de cana-de-açúcar
do
Estado
para
maturação,
retificação,
mistura
ou
diluição,
e
posterior
engarrafamento.
O processo mais utilizado para reduzir os teores de carbamato de etila e de
cobre em cachaças tem sido a bidestilação ou dupla destilação (NOVAES, 1999).
Contudo, este tipo de retificação geralmente pode provocar uma redução
significativa do flavor, sem contar os custos adicionais de tempo e mão-de-obra.
-
Baseado no fato de o íon cianeto (CN ) ser considerado precursor do
carbamato de etila, Andrade-Sobrinho et al. (2002), propuseram o enchimento da
coluna dos alambiques com dispositivos em cobre (discos, anéis, etc.). Neste
processo, seriam formados complexos cobre-cianeto nas partes ascendentes dos
5
aparelhos de destilação, o que evitaria a formação do carbamato de etila em suas
partes descendentes.
Os possíveis mecanismos de formação do carbamato de etila ainda não se
encontram claramente estabelecidos, dificultando propostas de práticas alternativas
na produção de cachaça, que evitem ou diminuam os seus níveis.
Outro procedimento, o tratamento com resinas catiônicas, é baseado na
supressão da ação catalítica do cobre na formação do carbamato de etila, em sua
maior parte formada entre 1h e 48 h no recém pós-destilado (ARESTA et al.;
BOSCOLO, 2001). Este processo não foi estudado e desenvolvido sob a alegação
de altos custos e redução nos componentes do flavor, verificada por OLIVEIRA
(1970), visando a redução dos teores de cobre em cachaças. O referido trabalho não
apresentou nenhuma avaliação sensorial das cachaças estudadas, sempre
provenientes de um único processo produtivo. Outros fatores a serem considerados
são a maior estabilidade e uniformidade das microesferas
das resinas hoje
produzidas.
Contudo, certas resinas catiônicas, geralmente de origem não declarada, vêm
sendo utilizadas por vários estabelecimentos, especialmente em Minas Gerais, com
o único de diminuir os teores de cobre em cachaças e o efeito desse tratamento não
foi estudado até a presente tese.
Numa primeira etapa do desenvolvimento deste trabalho de tese, as amostras
iniciais consistiram de 10 recém-destilados coletados na saída do resfriador de
distintos sistemas de destilação. Uma meia fração dessas amostras foi percolada
numa resina catiônica Dowex Marathon C. As duas frações foram submetidas a
análise físico-química, que abrangeu, primeiramente, as determinações do
carbamato de etila, do cobre e do grau alcoólico. Estes procedimentos foram
6
necessários para estabelecer relações entre estes parâmetros, e verificar a redução
dos níveis do carbamato de etila obtido pelo tratamento proposto nesta tese. A
supressão do cobre, catalisador da formação do carbamato de etila, pode ser
realizada, em escala de produção, através de um trocador catiônico acoplado à
saída do resfriador do aparelho de destilação.
De modo a melhor comprovar a eficácia do processo proposto e avaliar a
qualidade dos respectivos produtos, as amostras tratadas (percoladas) e não
tratadas de 6 estabelecimentos, foram, ainda, submetidas à Análise Descritiva
Quantitativa (QDA) e a análise físico-química, que envolveu a determinação dos
congêneres (acidez volátil, ésteres, álcoois superiores, etc.) e dos contaminantes
metálicos.
Numa segunda etapa, foram coletadas 24 amostras de cachaças ou
aguardentes comerciais engarrafadas de 22 produtores, em sua maioria no local de
produção. Dessas, uma cachaça envelhecida e uma bidestilada foram utilizadas em
experimentos relativos à complementação da validação do método usado na
determinação do carbamato de etila, empregando a técnica de Cromatografia a Gás
acoplada à Espectrometria de Massas (GC-MS).
A avaliação dos resultados das duas etapas permitiu estabelecer relações dos
processos de destilação com os níveis de carbamato de etila formados. De modo
inédito, comprovou-se que a eficiência do refluxo é o parâmetro crítico relacionado à
presença desse contaminante em cachaças.
7
OBJETIVOS
GERAL
- Estudar e avaliar processos e propor procedimentos inovadores para reduzir
os teores de carbamato de etila nas cachaças e aguardentes de cana produzidas no
Estado do Rio de Janeiro.
ESPECÍFICOS
- Estabelecer relações dos processos de produção com os níveis de carbamato
de etila formados.
- Determinar os teores de carbamato de etila e
outros contaminantes em
cachaças, como o cobre e o chumbo.
- Mostrar a viabilidade da redução dos níveis de carbamato de etila e
contaminantes inorgânicos em cachaças e aguardentes de cana através de uma
resina catiônica comercial específica, em sistemas de destilação diferenciados.
- Projetar um filtro (ou trocador catiônico), a ser utilizado em escala de
produção.
- Avaliar a qualidade sensorial dos produtos percolados (tratados) na resina
catiônica, utilizando destilados de cana-de-açúcar produzidos em 3 alambiques em
cobre e 3 colunas de destilação.
- Diagnosticar e avaliar o perfil dos teores de carbamato de etila em cachaças
de diferentes regiões do Estado do Rio de Janeiro.
- Ampliar o universo de dados e informações que possibilitem relacionar os
teores de carbamato de etila com os sistemas e práticas de produção dos
estabelecimentos de relevância comercial selecionados.
8
Os reflexos técnico-econômicos do presente trabalho de tese são evidentes,
pois a adequação de determinados processos de produção tornam factível a seleção
mais criteriosa de equipamentos e adoção de procedimentos eficazes que permitam
reduzir os teores de carbamato de etila em cachaças a níveis que atendam a
legislação nacional e internacional, contribuindo para a qualidade das cachaças
produzidas no país.
9
2 REVISÃO DA LITERATURA
____________________________________________________
10
2.1 AS BEBIDAS FERMENTO-DESTILADAS
Embora, na Antigüidade, os chineses (3000 AC) e egípcios (2500 AC)
conhecessem a destilação de certos líquidos fermentados (LÉAUTÉ, 1990,
CACHAÇA, 2006a), apenas no século X Avicena - médico, astrônomo e filósofo
árabe – reintroduziu, então, esse processo, obtendo um líquido composto em sua
maior parte por álcool etílico. A palavra árabe Al Kuhul, que significa fina poeira,
referindo-se ao sulfeto de antimônio, cosmético muito usado pelos egípcios, passou
a
designar
qualquer
essência
alcoólica
(CACHAÇA,
2006b).
A
posterior
denominação álcool é atribuída a Paracelso, famoso alquimista (DISTILLED
BEVERAGE, 2005).
Foram os árabes que projetaram os primeiros aparelhos de destilação
semelhantes aos que conhecemos hoje. Sua bebida mais popular, o Arac, é uma
aguardente misturada com licores de anis (CACHAÇA, 2006b). No século XI (DC),
eles invadem Europa, difundindo a técnica de destilação. Os alquimistas e os
monges então aperfeiçoam essa técnica e equipamentos. Do grego Ambix, que os
árabes transformaram em Al Ambic, originou a palavra alambique (LÉAUTÉ, 1990).
A palavra aguardente tem origem na Grécia antiga, onde a história registra a
obtenção da acqua ardens a partir do vapor resina de cedro, recolhido num
pedaço de lã, assim extraindo um líquido ardente: acqua ardens, água ardente.
Mais tarde, os alquimistas levaram a fórmula para a Europa, passando a
prescrevê-la como elixir da longevidade por força da ação terapêutica do álcool:
um cálice diário prolongaria a vida (CACHAÇA, 2006b, IBCA,2006).
Posteriormente a acqua ardens foi obtida com um maior teor alcoólico e
chamada de acqua vitae, do latim, eau de vie em francês, oriunda do vinho, e uisqe
11
beatha em irlandês, da cevada germinada (malte). A eau de vie passou a ser
receitada como elixir da longevidade (CACHAÇA, 2006b).
Na Europa, a maior parte das principais bebidas destiladas conhecidas, como
o uísque e o conhaque, começaram a ser produzidas entre os séculos XV e XVI. Na
América do Norte, a produção dos bourbons e uísques, a partir de cerais, teve início
em torno de 1750 (LÉAUTÉ,1990).
Como as diferenças encontradas na composição das bebidas destiladas e, por
conseqüência, em sua qualidade, resultam de processos de produção bem
diversificados, o conhecimento desses processos torna-se uma ferramenta
imprescindível à sua associação com os teores de vários componentes presentes
nessas bebidas, onde se incluem o carbamato de etila e os contaminantes minerais.
Mais numerosos, aqueles responsáveis pelo seu flavor estão relacionados,
primeiramente, à matéria-prima, incluindo a variedade selecionada, o seu grau de
maturação, sua sanidade (MUTTON e MUTTON, 2005) e os inúmeros tratamentos
prévios à fermentação (aquecimento, filtração, malteação, etc.).
A composição e qualidade das bebidas destiladas estão, ainda, atreladas aos
processos de fermentação, destilação, armazenamento, envelhecimento e, ainda, às
práticas relacionadas à estandardização, como a adição de água potável, aromas,
álcool potável de origem agrícola e caramelo.
2.2 CACHAÇA E AGUARDENTE DE CANA
Datam de 1516 as primeiras iniciativas para o estabelecimento da indústria do
açúcar no Brasil, na forma de "engenhos reais". No entanto, somente em 1532 foi
noticiada a existência de engenhos estabelecidos em terras brasileiras, sendo o mais
famoso deles o Engenho dos Erasmus, na Capitania de São Vicente, próximo a
12
Santos (SP) (PDBAC,2000). Num engenho dessa Capitania, entre 1532 e 1548,
descobriu-se que o resíduo da borra do melaço fermentada, que ficava ao relento em
cochos de madeiras para consumo dos escravos e animais, vinda dos tachos de
rapadura, era uma bebida de qualidade razoável. Relata-se que, quando essa
mistura era fervida, aparecia um “pescoço” ou “cachaço” no tacho, daí a origem do
nome cachaça (CACHAÇA, 2006b). Contudo, muitos creditam a origem da palavra
cachaça ao castelhano cachanza, nome dado, séculos atrás, a um tipo de vinho feito
da borra de uva (COSTA; LAUS, 2006). Somente depois da metade do século XVI é
que a cachaça passou a ser produzida em alambique de barro, posteriormente de
cobre, sob o nome de aguardente. Nos engenhos do nordeste era costume dar
cachaça aos escravos, a fim de que pudessem suportar melhor o trabalho árduo dos
canaviais.
Nos primeiros engenhos, o caldo de cana-de-açúcar era cozido em tachos de
cobre para fabricação de melado, parte do qual era fermentado em cochos de
madeira e destilado. A cachaça assim produzida era transferida para o nível mais
baixo do engenho, para ser armazenada em tonéis de madeira. O alambique
compunha-se da cucúrbita ou caldeira, um vaso bojudo de cobre com capacidade de
104 litros e uma boca com 70 cm de diâmetro, e do capitel ou capacete, feito em
barro, de forma esférica inteiriça e ajustada na boca da caldeira. Na parte lateral do
capitel era instalada a serpentina, um grosso tubo de barro. Sobre a serpentina e o
capitel era lançada água para condensação da cachaça (CACHAÇA, 2006b).
A cultura canavieira exigia cada vez mais mão de obra. A bebida, que já
ganhava espaço na Europa e na África, foi usada como uma das principais moedas
do tráfico de escravos, intensificando-se essa prática com a ocupação holandesa em
Pernambuco por volta de 1630 (PDBAC, 2000). A popularização da cachaça fazia
13
concorrência com os vinhos e a bagaceira. Várias tentativas de proibir a produção
foram feitas sem sucesso pela coroa portuguesa. O fracasso dessas medidas
resultou em elevados tributos criados sobre o produto que, no século XVIII,
ajudaram a reconstruir Lisboa, devastada pelo terremoto de 1755. As investidas da
metrópole contra a bebida a tornaram um símbolo da resistência anticolonial
(PDBAC, 2000; TONÉIS & CIA, 2006).
Já depois da Segunda Guerra Mundial, o uísque começa a ter penetração nas
camadas mais abastadas e a originalidade dos rótulos foi, em parte, substituída por
lay-outs similares aos dos uísques (CARVALHO, 2000).
Embora a cachaça fosse fabricada em todo o Brasil, Paraty, no litoral sul do Rio
de Janeiro, tornou-se sinônimo de boa cachaça, pela qualidade de seus produtos e
dos mais de cem alambiques que chegaram lá a existir no século XVII (TONÉIS &
CIA, 2006; CARVALHO, 2000). Contudo, no princípio da década passada sua
produção ficou restrita a menos de 10 alambiques, alguns desses em processo de
extinção. Os processos extremamente rudimentares de produção geravam produtos
fora dos padrões e sem apelo comercial, exigindo uma mudança de mentalidade e
iniciativas concretas. Para tal, de grande importância tem sido as iniciativas do
SEBRAE que, juntamente ao MAPA-RJ e o engajamento de alguns produtores, vêm
promovendo uma melhoria substancial na qualidade das cachaças de Paraty.
Quanto à identidade e tipicidade, até 1997, a legislação brasileira diferenciava
a cachaça da aguardente de cana ou caninha pelo tipo de matéria-prima utilizada na
fermentação (BRASIL,1974). Assim, a cachaça ou aguardente de melaço era a
bebida destilada obtida do destilado alcoólico simples do melaço ou da destilação do
mosto fermentado de melaço originado da cana-de-açúcar (Saccharum oficinarum
L.), sendo reservada à aguardente de cana ou caninha a cana-de-açúcar como
14
matéria-prima. A partir de 1997, todas essas matérias-primas passaram a
contemplar, indiscriminadamente, a aguardente de cana, a cachaça e a caninha
(BRASIL, 1997).
Possivelmente, a postura oficial de valorizar a denominação cachaça,
associando-a a um produto nobre, acompanhou sua progressiva aceitação popular
ocorrida na última década, incrementada por expressivas estratégias de marketing,
direcionadas a vários segmentos sociais. Apesar disso, os estigmas associados ao
vocábulo cachaça perduram até hoje no linguajar corriqueiro.
Com o propósito principal de proteger direitos de propriedade Intelectual
relacionados ao Comércio, o Decreto Nº 4.062 definiu as expressões "cachaça",
"Brasil" e "cachaça do Brasil" como indicações geográficas exclusivamente
brasileiras (BRASIL, 2001). Contudo, entre os problemas decorrentes de embates
comerciais (retaliações, etc.), o maior entrave se constituiu no governo dos Estados
Unidos, que passou a classificar a cachaça como rum para efeitos de taxação e
comercialização (OLIVEIRA et al., 2006; CACHAÇA, 2006a).
2.3 CACHAÇA, AGUARDENTE DE CANA E RUM: DEFINIÇÃO, SIMILARIDADES
E DIFERENÇAS
No ano de 2003, de modo a estabelecer maiores diferenças entre a cachaça, a
aguardente de cana e o rum, o Decreto 4851 (BRASIL, 2003a) viria a definir esses
produtos e diferenciar alguns aspectos de sua produção. Conforme esse Decreto
Presidencial, cachaça é a denominação típica e exclusiva da aguardente de cana
produzida no Brasil, com graduação alcoólica de 38 a 48% vol, a 20°C, obtida pela
destilação do mosto fermentado de cana-de-açúcar com características sensoriais
peculiares, podendo ser adicionada de açúcares até 6 g/L . Aguardente de cana é a
15
bebida com graduação alcoólica de 38 a 54% vol, a 20°C, 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 6g/L. Rum é a bebida
com a graduação alcoólica de 35 a 54% vol, a 20°C, obtida do destilado alcoólico
simples de melaço, ou da mistura dos destilados de caldo de cana-de-açúcar e de
melaço envelhecidos, total ou parcialmente, em recipiente de carvalho ou madeira
equivalente, conservando suas características sensoriais peculiares.
De modo a padronizar os textos seguintes, a denominação cachaça será
utilizada, indiscriminadamente, para todo tipo de aguardente de cana produzida no
Brasil.
Os sistemas de produção do rum são mais diversificados que os da cachaça e
característicos dos muitos países onde são fabricados, principalmente, a partir do
melaço (rums industriais). Dependendo da matéria-prima, do “vinho”, do grau de
retificação, das culturas de fermentos e das leveduras nativas, são produzidos desde
os light rums, quando a fermentação dura cerca de 24 h, até heavy rums, cuja
fermentação pode levar dias. Muito utilizado na obtenção desses últimos rums é o
dunder, resíduo de uma fermentação anterior onde se desenvolveu uma elevada
contaminação bacteriana. Além do tipo de fermentação, o sabor do produto final
será influenciado pelo tipo de alambique usado na destilação (DIKTY, 2005;
MURTAGH, 1999a; ALMEIDA LIMA, 2001).
A característica do aroma da maioria dos rums provém da atuação de certas
linhagens de leveduras na fermentação (Schizosaccharomyces pombe, etc.), bem
como
da
atividade
adicional
de certas
bactérias,
saccharobutyricum (PAPINI, 1995; MURTAGH, 1999a).
tais
como
Clostridium
16
Tradicionalmente, os países de língua francesa, como é o caso do Haiti e
Martinica, usam o suco da cana-de-açúcar, às vezes adicionando o dunder, em
alambiques do tipo pot, produzindo um rum mediamente encorpado considerado de
alta qualidade (rums agrícolas).
Entre os países do Caribe de língua inglesa, a Jamaica tem a tradição de
produzir um bom rum, a partir do melaço de cana, bastante encorpado, utilizando o
dunder, em alambiques do tipo pot (DIKTY, 2005; ALMEIDA LIMA, 2001), onde é
baixo o grau de retificação. Desta forma, são produzidos os rums com os mais altos
teores em congêneres. O conteúdo em ésteres dos rums da Jamaica e da Martinica
grands aromes chegam a ser em torno de 10 a 20 vezes maiores que os dos rums
de outros países (NYKÄNEN e SUOMALEINEN, 1983). Alguns rums são
provenientes da mistura da produção em alambiques do tipo pot com rums
produzidos em colunas de destilação, de modo similar à produção do Armagnac
(DIKTY, 2005). Os rums mais encorpados são envelhecidos em tonéis de carvalho
escuro por um período de dois a quinze anos (RUM, 2006).
A Guiana produz seu próprio tipo de rum, chamado demerara, não muito
encorpado, utilizando o melaço de cana e colunas de destilação; Barbados usa os
dois sistemas de destilação e faz um rum suave; Trinidad produz um rum mais ou
menos leve, em sistemas contínuos. Os países de idioma espanhol produzem rums
leves, com o melaço (RUM, 2006) . Alguns desses rums são altamente retificados
em colunas, ”cortados” e amadurecidos por poucos meses, ou filtrados em carvão
ativo. Outros são produtos da infusão com especiarias e flavors de fruta (DIKTY,
2005). O corte com álcool potável, prática muito comum nesses produtos, não é
permitido para a cachaça e caracteriza fraude.
17
2.4 PERFIL DA PRODUÇÃO DE CACHAÇA
Devido à dinâmica do setor produtivo da cachaça, sua alta informalidade e
extensão territorial da Federação, torna-se complexa a atualização dos dados
sobre a produção em cada Estado.
Tendo uma economia mais dinâmica, o Estado líder na produção de cachaça é
São Paulo, respondendo por cerca de 44%. Em seguida vêm Minas Gerais, com 13 15 % ; Pernambuco, 12% ; Ceará , 12% ; Goiás e Rio de Janeiro, 11 - 12%, em
proporção similar ; Paraná, 4%; Paraíba, 2%, e Bahia, 1,5% (JANZANTTI, 2004;
FOLHA ON LINE, 2005; COOCACHAÇA, 2006; GONTIJO, 2002).
Com mais de 5 mil marcas e 30 mil produtores no Brasil, gerando 400.000
empregos (ABRABE, 2005), estimativas atuais mais otimistas apontam para uma
produção anual de 1,8 bilhão de litros (CAMPILLO, 2005; ELVAS e RIZZO, 2002).
Deste volume, 1,3 bilhão de litros são produzidas em colunas de destilação, por
processo contínuo, e 500 milhões de litros em alambiques, por processo em batelada
(CAMPILLO, 2005).
As colunas de destilação, geralmente, são capazes de produzir anualmente, em
média, cerca de 30 vezes ou mais que os alambiques, o que explica a menor
produção em certos Estados com grande dimensão territorial, como é o caso da
Bahia, onde, praticamente, toda a cachaça é proveniente de alambiques.
O Estado de Minas Gerais possui tradição como produtor de boa cachaça. A
crença de que a maior parte de sua produção é elaborada de forma artesanal
também é geral, embora sejam usadas várias colunas de destilação em algumas
regiões. De fato, a tradição de produzir cachaças numa grande diversidade de
alambiques inteiramente em cobre, aliada a uma estrutura razoável de fornecimento
de equipamentos e tecnologia, resulta num expressivo número de cachaças de boa
18
qualidade. Entretanto, Minas Gerais tem o problema de possuir áreas com bolsões
de isolamento técnico-científico, econômico e cultural, que geram um sem número
de produtos de qualidade inferior, fato comprovado pelo seu alto índice de não
conformidades (LABANCA, 2004). São Paulo, Pernambuco, Ceará e Rio de Janeiro
produzem um considerável volume de cachaça usando colunas de destilação, que
coexiste com uma produção bem inferior em alambiques,
2.5 CONSUMO E EXPORTAÇÃO DA CACHAÇA
Para organizar e resgatar o valor histórico e cultural da cachaça foi criado, em
1997, o Programa Brasileiro de Desenvolvimento da Cachaça (PBDAC, 2000). Com
isso, tem-se concentrado esforços para criar condições de inseri-la no mercado
internacional e disputar um espaço com destilados tradicionais consagrados
mundialmente.
A cachaça é a terceira bebida destilada mais consumida no mundo. Contudo,
em um mercado de bebidas destiladas que movimenta mundialmente cerca de 15
bilhões de dólares (ELVAS e RIZZO, 2002), menos de 1% da produção de cachaça
segue para o exterior. O Paraguai e a Alemanha, juntos, consomem cerca de 46%
das exportações brasileiras, seguidos de Itália (9%), Portugal (6%), Bolívia (5%) e
Chile (5%). Esta pequena fatia do mercado equivale a pouco mais de 15 milhões de
litros ou US$ 16 milhões ao ano (NUNES, 2006), valores pouco significativos se
comparados aos US$ 250 milhões da Tequila e aos cerca de US$ 4 bilhões do
Scotch Whisky (COPPELO, 2004; CAMPILLO, 2005).
Estimativas mais otimistas foram relatadas pela Federação Nacional de
Cachaça de Alambique (FENACA), que estimou em 20 milhões de litros o volume de
19
cachaça exportado no ano de 2003, quando os produtos “artesanais” representaram
apenas 2,5% desse total (CACHAÇA, 2006b).
A princípio os números não parecem animadores, mas representam um
crescimento de médio de 10% a partir dos US$ 7,3 milhões de 1999, quando o
governo
começou
a
promover
a
cachaça
nos
mercados
estrangeiros
(ABRABE,2005).
2.6 A PRESENÇA DE METAIS EM CACHAÇAS
2.6.1 Aspectos Gerais
A presença dos íons metálicos Li, Na, K, Mg, Ca, Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,
Zn, Pb, Cd e Hg em 74 cachaças de diversas regiões do Brasil foi investigada por
Nascimento et al. (1999). As cachaças foram classificadas em 3 grupos: exportação
(A), comerciais (B) e “artesanais” (C). Com exceção do cobre e chumbo (Pb), os
teores desses metais encontraram-se em conformidade com os limites estabelecidos
por padrões nacionais e internacionais. A legislação de alguns países não tolera
mais que 2 mg/L de cobre nos destilados alcoólicos (CARDOSO et al., 2003a;
NASCIMENTO et al.,1998a).
Para a maioria das cachaças estudadas, o teor de cobre oscilou em torno de
4,70 mg/L, com uma média geral
pouco menor que 4 mg/L. Os casos mais
freqüentes de contaminações acima do limite permitido pela legislação brasileira
(5 mg/L) foram oriundos das cachaças tipo A, com média de 5,01 mg/L.
De modo distinto, em menor número, as contaminações causadas pelo
chumbo, em níveis acima do limite máximo (200 µg/L), foram encontradas sempre
em cachaças tipo A (<LD - 421µg/L) e B (< LD - 342 µg/L), muitas produzidas em
escala industrial.
20
Labanca (2004) determinou os teores de cobre em 71 amostras de cachaças
de várias macrorregiões de Minas Gerais, relatando uma média de 2,3 mg/L. Em
torno de 7% dos produtos encontravam-se acima da concentração limite (5 mg/L),
percentual similar ao descrito por Azevedo et al. (2003), utilizando 45 cachaças do
mesmo Estado.
2.6.2 Cobre: importância na qualidade da cachaça, essencialidade, fontes de
contaminação, medidas preventivas e toxicidade
Os alambiques, em sua grande maioria, são construídos em cobre e as colunas
de destilação em aço inoxidável. A escolha desse material para a construção das
colunas de destilação deve-se à sua alta resistência à corrosão, o que evita
problemas de manutenção (NOVAES,1993). Entretanto, os destilados provenientes
de
aparelhos
construídos
exclusivamente
em
aço
inoxidável
apresentam
características sensoriais desagradáveis, principalmente devido aos teores de dimetil
sulfeto (DMS), acima de 4,0-5,0 mg/L, liberado no processo, e que permanece no
produto final.
Com o de emprego de dispositivos em cobre no aparelho destilador, como a
introdução de anéis desse metal na coluna do alambique, as propriedades
organolépticas negativas são notadamente diminuídas (FARIA et al., 2003;
ANDRADE-SOBRINHO et al., 2002).
A contaminação pelo cobre ocorre durante o processo de destilação, no qual
se forma o “azinhavre”, o carbonato básico de cobre [CuCO3Cu(OH)2] (AZEVEDO et
al., 2003, BIZELLI et al., 2000), nas partes descendentes internas dos aparelhos de
destilação, especialmente na serpentina. Esse composto é dissolvido pelos vapores
alcoólicos ácidos, contaminando o destilado, principalmente com acetatos de cobre
(LIMA NETO e FRANCO, 1994; AZEVEDO et al., 2003; BOZA e HORII, 2002a,b).
21
Além dos efeitos tóxicos, o cobre contribui para ressaltar o sabor ácido (CARDOSO
et al., 2003a), adstringente e amargo na bebida (LAWLESS et al., 2004).
Contrariamente aos polifenóis, substâncias de caráter redutor, os íons do cobre
facilitam os processos oxidativos (CARDOSO et al., 2003a).
Segundo Boza e Horii (2000a,b), a presença de cobre no “domo” do alambique
favorece a oxidação do gás sulfídrico e das mercaptanas a sulfetos e dissulfetos,
2+
compostos de baixa solubilidade, catalisada pelo íon Cu
(do azinhavre), reduzindo
a concentração de compostos sulfurados nos destilados, conforme indicado a seguir:
2+
Cu
+ H2S → CuS + 2 H
2+
4 R-SH + 2 Cu
+
+
→ 2Cu-SR + RS-SR + 4 H
Conforme os mesmos autores, os sais de cobre durante a destilação mudam o
perfil do destilado, pois alteram a composição de equilíbrio líquido-vapor, obtendo-se
maior separação entre os componentes e através de seu efeito catalítico, aumenta a
concentração de acetato de etila, com correspondente redução na concentração de
acetaldeído. O cobre também reage com ácidos de odor desagradável, como o ácido
butírico (suor, queijo), caprílico (ácido graxo, óleo vegetal) cáprico (cera, ranço,
sabão) e láurico, formando compostos organo-cúpricos, insolúveis na fase líquida
em destilação (BOZA e HORII, 2000a; OLIVEIRA, 2000).
Já Cardoso et al. (2003a) atribuíram a menor presença do DMS em aparelhos
em cobre à provável oxidação desse composto sulfurado a metil sulfeto e metanol
.
em meio aquoso por meio de radicais OH , gerados por fotólise. A análise de
produtos provenientes de “vinhos” destilados a partir de alambiques com colunas
experimentais recheadas com aço inoxidável, ao lado dos altos níveis de DMS (odor
22
a repolho), apresentou teores de acetato e caprilato de etila bem mais elevados do
que aqueles provenientes de colunas recheadas com cobre.
A medida preventiva mais utilizada para evitar a contaminação das cachaças
pelo cobre consiste em “afogar” a serpentina com água durante a entressafra. Outras
medidas para reduzir os teores de cobre consistem, principalmente, da bidestilação
(NOVAES,1993,1999; BIZELLI et al., 2000), da utilização de resinas catiônicas
(OLIVEIRA, 1970; BOSCOLO, 2001) e do emprego do carvão ativado (BOARI LIMA
et al., 2006).
Cavalheiro et al. (2003) constataram que o envelhecimento promoveu
significativa redução no teor de cobre em cachaças submetidas ao armazenamento
em pequenos tonéis de carvalho durante 6 meses.
Estuda-se, ainda, a viabilidade de remoção do cobre a partir de filtro de
briófitas (VIEIRA, 2005).
O cobre é um dos principais metais presentes no corpo humano. Encontra-se
distribuído praticamente em todo o organismo, mas em diferentes concentrações, o
que indica seu papel funcional. As atividades protéicas, como a tirosinase, a
citocromo oxidase e a ceruloplasmina, são basicamente regidas pelo cobre
(AZEVEDO et al., 2003). Estima-se que, na dieta, são necessários de 2 a 5 mg de
cobre por dia (SARGENTELLI et al., 1996).
Apesar da sua essencialidade, o excesso de cobre no organismo é nocivo, pela
interferência nas atividades catalíticas normais de algumas enzimas, devida à sua
afinidade por grupos S-H (SARGENTELLI et al., 1996).
Alterações excessivas
podem provocar graves distúrbios e até doenças, que podem ser decorrentes tanto
do excesso como também da falta de cobre, causando a hiper e hipocupremia,
respectivamente. A mais conhecida enfermidade decorrente de distúrbios do
23
metabolismo do cobre é a degeneração hepato-lenticular ou doença de Wilson que,
à primeira vista, parece tratar-se de um caso de hipercupremia (AZEVEDO et al.,
2003). Segundo Bezerra (apud Azevedo et al., 2003), os sintomas da doença de
Wilson caracterizam-se pela precipitação do metal nas córneas e pela destruição do
fígado e do tecido nervoso.
2.6.3 Chumbo: fontes de contaminação e toxicidade
As origens da contaminação em cachaças pelo chumbo ainda não se
encontram devidamente estabelecidas. De fato, só recentemente a legislação
nacional (BRASIL, 2005a) passou a incluir um limite máximo para o teor desse
contaminante, o que poderia, parcialmente, explicar e escassez de dados sobre o
tema.
Em certos aspectos, as fontes de contaminação por chumbo em cachaça são
semelhantes às relatadas para os vinhos, incluindo: material suspenso a partir do
solo que se deposita nas plantas (BRUNO, 1993; CANUTO et al., 2004); tonéis de
fermentação, onde devem ser considerados o desgaste mecânico, corrosão e
superfícies ásperas (cimento, metal); tanques e plásticos contendo estearato de
chumbo; encanamentos de chumbo; tintas; rolhas; tampas manufaturadas com ligas
contendo chumbo; coadjuvantes utilizados na fermentação (BRUNO, 1993); soldas
nos alambiques e em outros equipamentos e utensílios, como os frisos das moendas
(CANUTO et
al., 2004; CASIMIRO et al.,1998). Outra possível fonte de
contaminação por chumbo é água usada na produção da cachaça (CANUTO et al.,
2004).
24
O chumbo tem metabolismo semelhante ao cálcio, acumulando-se nos ossos e
tecidos moles, particularmente no cérebro.
Um efeito de grande importância toxicológica, produzido pela presença de
chumbo nos tecidos moles, é a inibição de enzimas que atuam por intermédio dos
grupos S-H, o que provoca inibição no processo de incorporação do ferro (Fe) na
síntese da hemoglobina, que pode levar à anemia. O chumbo pode atuar causando
perdas de aminoácidos, glicose e fosfatos, pela urina, em decorrência da danificação
das células renais. Estes efeitos são característicos da intoxicação aguda por
chumbo. São conhecidos também os efeitos fisiológicos crônicos como a nefrite,
causada pela alteração do tecido renal; encefalopatia, mudanças subclínicas tóxicas
na percepção sensorial e psicomotora; fadiga; insônia; síndromes hepáticas e do
trato gastrintestinal; cólica, anorexia, diarréia e outros distúrbios dos órgãos
endócrinos (tireóide, glândulas) (BRUNO, 1993).
Estudos recentes indicam ainda o chumbo como um fator importante no
aumento da tensão arterial e, conseqüentemente, responsável por doenças
cardíacas em homens de meia idade (CHUMBO, 2006).
2.7 CARBAMATO DE ETILA
2.7.1 Estrutura, propriedades e aplicações
O carbamato de etila (C2H5OCONH2) ocorre na forma de um cristal colunar
incolor, inodoro, de sabor salino refrescante e levemente amargo, ou na forma de um
pó branco granular (LABANCA, 2004; ETHYL carbamate, 2006a). Possui uma
massa molecular de 89,09 u, ponto de fusão entre 48 e 50°C e ponto de ebulição
entre 182 e 184°C (LABANCA, 2004). É solúvel em água, etanol, éter etílico e
clorofórmio (URETHANE, 2006).
25
Figura 1 . Estrutura do carbamato de etila.
Tratando-se de um composto biologicamente ativo, o carbamato de etila tem
sido utilizado em seres humanos e animais de laboratório como hipnótico e
anestésico (BOSCOLO, 2001; HOFFLER et al., 2003; VCU, 2005). Outros usos
medicinais abrangem o tratamento de varicoses, leucemia crônica e mieloma
múltiplo (HOFFLER et al., 2003), um câncer que se desenvolve na medula óssea
(ABRALE, 2006). Ultimamente, a utilização do carbamato de etila com propósitos
medicinais vem sendo limitada, devido aos efeitos pós-operativos adversos
observados em animais e suspeita de risco à saúde em seres humanos (VCU,
2005).
Comercialmente, o carbamato de etila tem sido empregado como intermediário
em síntese orgânica, na produção de amino-resinas, como co-solvente para
pesticidas e fumigantes, como intermediário na indústria farmacêutica (ETHYL
CARBAMATE, 2006a) e em limpeza e secagem de peças de vestuário (HOFFLER
et al., 2003).
2.7.2 Ocorrência em bebidas e alimentos
A presença do carbamato de etila, em níveis traço (<10 ppb), é comum em
diversos alimentos e bebidas onde ocorrem processos fermentativos, como os
vinhos, iogurtes, queijos e cervejas (NOVAES,1997 ; RIFFKIN et al.,1989), pães e
derivados da soja (ETHYL CARBAMATE, 2006a). Sua ocorrência nesses produtos
dificilmente ultrapassa 10-20 ppb (NOVAES, 1997; RIFFKIN et al., 1989; ETHYL
CARBAMATE, 2006b).
26
Em 1985, no Canadá, o Liquor Control Board of Ontario encontrou grandes
quantidades (até acima de 13.400 mg/L) de carbamato de etila em sherries, vinhos
licorosos e bebidas destiladas. Esse fato despertou atenção mundial em relação ao
risco à saúde ocasionado pelo consumo dessas bebidas (ZIETSMAN, 2006). Em
novembro do mesmo ano, o Health Protection Branch, do Departament of Health
and Welfare Canada publicou os seguintes limites máximos para os teores de
carbamato de etila em bebidas fermentadas e fermento-destiladas (ppb): vinhos
(30); vinhos fortificados (liquorosos) (100); maior parte das bebidas destiladas (150);
e liquores e brandies (aguardentes) de frutas (400). Esses valores foram baseados
em padrões de consumo diferenciados conhecidos, e calculados considerando uma
“Dose Diária Aceitável" (IDA) de 0,3 mg por kg de massa corpórea (humanos), que
se tornaram referências utilizadas por todos os Liquor Boards desse país (RIFFKIN
et al., 1989a).
Nos Estados Unidos, a partir de 1989, a Food and Drug Administration (FDA) e
o Bureau of Alcohol, Tobacco and Fire Arms (BATF) estabeleceram um acordo com
os organismos representantes dos produtores de vinhos e bebidas destiladas,
implementando programas voluntários, visando uma redução gradativa dos níveis
do carbamato de etila, ocasião em que foram estabelecidos os seguintes limites
máximos (ppb): uísques (125); vinhos de mesa (15); vinhos licorosos (60) (CANAS
et al.,1994; ETHYL CARBAMATE, 2006b). Na Europa, a Suíça propôs, na mesma
época, um limite máximo de 400 ppb para esse contaminante em bebidas destiladas
(NOVAES,199- ; RIFFKIN et al.,1989).
27
2.7.3 Formação em vinhos e medidas preventivas
Acredita-se que o precursor mais importante do carbamato de etila em vinhos
seja a uréia, formada durante o metabolismo da arginina pela levedura
Saccharomyces cerevisiae. A l-arginina é um dos aminoácidos predominantes no
suco de uva, sendo degradada pelas leveduras gerando ornitina, NH3 e CO2 durante
a fermentação, por meio da enzima arginase. A uréia é um produto intermediário que
se acumula na célula da levedura e, sendo um agente desnaturante, seu excesso é
excretado para o mosto. O etanol produzido na fermentação reage com a uréia,
formando o carbamato de etila (ZIETSMAN, 2006 ; ETHYL CARBAMATE, 2006b).
Figura 2. Produção da uréia durante a fermentação de mosto de uva (Fonte: ZIETSMAN,
2006).
NH2CONH2 + C2H5OH → C2H5OCONH2
A uréia é freqüentemente formada durante o inicio ou no meio da fermentação,
e a subseqüente geração de leveduras provoca sua metabolização durante os
períodos finais. Os vinhos fortificados ou licorosos são, geralmente, produzidos pela
interrupção da fermentação com álcool vínico. Altas concentrações de uréia serão
formadas se a fermentação cessa no auge de sua extração máxima que, para
muitas leveduras, ocorre na faixa de 12 to 16 °Brix; seguido da metabolização da
arginina
remanescente
CARBAMATE, 2006b).
e
reabsorção
da
uréia
(BUTZKE,
2006;
ETHYL
28
Pelo exposto, como mostra a Tabela 1, os níveis do carbamato de etila em
vinhos licorosos, de modo geral, atingem valores médios mais altos que os vinhos
de mesa.
Tabela 1. Teores de carbamato de etila em vinhos consumidos nos EUA.
PRODUTO
Carbamato de etila (ppb)
Faixa
Média
Medi Vinhos norte-americanos
Mesa
Licorosos
Sherry
0 – 102
7 – 254
18 – 209
10
93
82
Vinhos de outros países
Mesa
Porto
Sherry
0 – 80
17 – 108
23 – 82
12
55
62
Mais recentemente,15 amostras de vinhos fortificados analisados apresentaram
um teor médio de 32 µg/kg (FOOD STANDARDS AGENCY, 2005).
Muitas linhagens de S. cerevisiae contêm um gene que codifica a enzima uréia
amidolase, que degrada a uréia em NH2 e CO2. Entretanto, certas linhagens não
metabolizam completamente a uréia durante a fermentação, o que resulta no
aumento dos níveis de uréia no mosto, com conseqüente formação adicional de
carbamato de etila. A deficiência da metabolização da uréia é, provavelmente,
resultado da repressão do gene da uréia amidolase na presença de altos teores de
fontes de nitrogênio, encontradas no suco de uva. Como resultado, a uréia
amidolase não é produzida em quantidades suficientes para degradar a uréia
(ETHYL CARBAMATE, 2006a).
Outros precursores menos importantes do carbamato de etila são a citrulina e o
carbamil fosfato e n-carbamil aminoácidos (ZIETSMAN, 2006; ETHYL CARBAMATE,
29
2006b). Certas bactérias láticas também podem se constituir em fonte de citrulina
sob certas condições de vinificação (BUTZKE e BISSON, 1997).
Considerando-se que altas concentrações de uréia e arginina, assim como
elevadas temperaturas estão diretamente correlacionadas a altos teores de
carbamato de etila em vinhos (ETHYL CARBAMATE, 2006a,b; FOULKE, 1993),
várias ações preventivas foram propostas para sua redução, como: evitar excessivos
teores de nitrogênio nos solos das vinhas e no mosto (uréia); atentar ao fato de que
o uso de preparações a base de ureases não eliminam completamente a formação
do carbamato de etila, pois não tem efeito sobre vários outros precursores
nitrogenados e é limitado pela composição do mosto (pH, etc.) (ZIETSMAN,2006);
evitar teores de arginina no suco de uva maiores que 1000 mg/L; selecionar
linhagens de leveduras com baixa excreção de uréia; evitar exposição do vinho a
temperaturas elevadas durante a armazenagem e transporte.
No caso de vinhos fortificados recomenda-se realizar testes de fortificação em
laboratório e analisar as concentrações de uréia nos produtos, assim como do
carbamato de etila no álcool vínico ou outra bebida destilada de vinho utilizada
(BUTZKE e BISSON, 1997).
2.7.4
Formação em destilados
mecanismos propostos
alcoólicos:
precursores,
promotores
e
Segundo Novaes (1997), quando as misturas resultantes da fermentação são
destiladas, dão origem a produtos cujos teores em carbamato de etila variam de
cerca de 20 a mais de 1500 ppb. Sua formação pode ocorrer antes, durante e depois
do processo de destilação (BOSCOLO, 2001).
Como o carbamato de etila tem baixa volatilidade em soluções hidroalcoólicas,
a contribuição do vinho para as quantidades presentes em bebidas destiladas não é
30
significativa (RIFFKIN et al.,1989; NOVAES, 1997; LYONS,1999). Por isso, os níveis
de carbamato de etila nesses produtos foram associados a precursores
nitrogenados que aparecem durante a destilação (MACKENZIE et al., 1990;
BUJAKE; TAKI et al., 1992; NOVAES, 199-, 1997; ARESTA et al., 2001).
Segundo MCkenzie et al. (1990), a posterior formação do carbamato de etila
em destilados foi, primeiramente, observada em brandies de frutas e atribuída a
reações induzidas pela luz envolvendo o cianeto de hidrogênio, derivado da
degradação da amidalina, um glicosídeo cianogênico, por ação da enzima
-
glicosidase e compostos dicarbonílicos, como o diacetil e o metil glioxal, como é
mostrado a seguir:
Figura 3. Formação do cianeto a partir da amidalina (Fonte: IPCS, 2004).
Contudo, Riffkin et al. (1989), utilizando pequenos alambiques experimentais,
um deles totalmente em cobre, mostraram que a formação do carbamato de etila em
recém-destilados só ocorria na presença do cobre, numa reação tempo dependente,
que se completa após cerca de 48 h. Em temperaturas elevadas sua formação era
independente do tempo.
Ao serem recolhidas outras frações dos recém-destilados no alambique em
cobre verificou-se um decréscimo nos níveis de carbamato de etila ao longo da
primeira destilação (low wines). As últimas frações (5ª a 8ª), de baixo grau alcoólico
31
(cerca de 10% vol), apresentaram teores cerca de 8 -10 vezes menores que a inicial
(cerca de 50% vol), esta contendo em torno de 160 µg/L de carbamato de etila.
Esse decréscimo foi acompanhado por uma redução do teor de cobre inicial,
cerca de 4,5 - 5 ppm, para valores em torno de 1-1,5 ppm. Ao final de uma
destilação, foram separadas 10 subamostras de um recém-destilado, cujo pH foi
ajustado em vários valores com soluções de NaOH e HCl. A formação máxima do
carbamato de etila ocorreu numa faixa de pH entre 4 e 6.
Na mesma época, em outro estudo, Riffkin et al. (1989b) propuseram o
envolvimento de complexos Cu
2+
– peptídeos/protéicos que, possivelmente, seriam
formados no topo da coluna do alambique e em suas partes posteriores
descendentes. A albumina de soro bovino foi utilizada para a complexação do cobre.
A sua substituição por uma solução de aminoácidos não resultou em nenhuma
formação de carbamato de etila adicional (pós-destilação).
Por outro aspecto, segundo os autores, para que o aparecimento do carbamato
de etila se tornasse possível a partir desses complexos, era requerida uma etapa de
oxidação, que poderia explicar o grande tempo despendido para a sua formação
“completa” após a destilação (RIFFKIN et al., 1989a).
Estudos de Aylott et al. (1990) mostraram a formação adicional (pós-destilação)
de carbamato de etila em amostras de recém-destilados de grain whisky escocês,
produzidos
em
quatro
diferentes
destilarias.
Quando
36
amostras
foram
armazenadas em barris de madeira de 500 litros por um período de 3 meses, os
níveis de carbamato de etila aumentaram, em média, de 10 ppb para 32 ppb, com
um máximo de 80 ppb.
Contudo, as concentrações de carbamato de etila nas amostras armazenadas
em ambientes escuros e analisadas num período de 24 h após a destilação,
32
apresentaram, geralmente, menores teores (cerca de 5 ppb ou menos até 20 ppb)
que aquelas maturadas.
Os níveis de carbamato de etila nos
destilados expostos à luz natural e
temperatura ambiente, variaram desde 5-20 ppb, quando analisados até 24 h depois
da destilação, até 85-120 ppb, ao final de 21 dias. Algumas amostras sofreram
acréscimos considerados relevantes após os primeiros 7 dias. Das amostras
utilizadas, uma menor parte permaneceu com os níveis desse contaminante
estáveis.
A exposição em condições padronizadas de luz fluorescente intensa e
aquecimento (43°C), por 3 dias, resultaram em teores de carbamato de etila acima
de 160 ppb para algumas amostras, enquanto outras pouco aumentaram seus níveis
iniciais (< 20 ppb).
Simultaneamente, ao longo dos experimentos, o acréscimo nos teores de
carbamato de etila foi relacionado ao decréscimo nos teores iniciais de possíveis
precursores que incluíam o cianeto, cianeto de cobre, outros complexos Cu-cianeto
aniônicos e isobutiraldeído cianoidrina, conjuntamente determinados como “cianeto
mensurável” ou “MC” e, ainda, a lactonitrila e os ânions cianato e tiocianato.
Dessa forma, quando os métodos desenvolvidos para a análise do “MC” foram
utilizados nas amostras de recém-destilados, armazenados sob luz ambiente, por
um período de 3 semanas, teores baixos e estáveis do “MC” foram detectados nas
amostras em que os níveis de carbamato de etila continuaram estáveis. Os casos de
elevadas concentrações iniciais do “MC” que, subseqüentemente, decresceram
substancialmente, foram detectados em amostras que apresentaram um aumento
nos níveis de carbamato de etila.
33
Nessa época, MacKenzie (AYLOTT et al.,1990), durante o desenvolvimento de
metodologia para determinação do carbamil fosfato, postulou que o ácido ciânico era
o precursor ativo, sendo formado pela decomposição térmica do primeiro e
convertido em carbamato de etila. Por outro lado, os recém-destilados continham
apenas traços de cianato (< 5ppb).
Quando armazenados por uma semana em garrafas de vidro, os níveis
chegaram a atingir 40 ppb. Portanto, a formação do cianato era dependente de
precursor(es). A análise dos pratos da coluna mostrou a presença de uma gama de
sais de cobre que incorporaram cianeto, cianato e tiocianato.
É importante citar que os scotch grain whiskys são produzidos a partir da
fermentação de vários cereais (geralmente trigo ou milho), junto com uma pequena
quantidade de cevada malteada, seguida pela destilação em aparelhos contínuos
(coffey ou patent stills) (BUJAKE,1992). Os aparelhos utilizados nos estudos de
Aylott et al. (1990) consistiam de 2 colunas de destilação retangulares. A segunda
coluna tem o papel de retificar o etanol produzido na primeira coluna (64% vol) para,
aproximadamente, 94% vol. O destilado retificado é diluído com água até cerca de
64% vol e maturado em barris de carvalho por um período mínimo de 3 anos.
O papel do cianeto como um importante precursor do carbamato de etila foi
também demonstrado através da adição de 10 ppm de cianeto a um Scotch Whisky
(40% vol), em seguida armazenado por 8 semanas em laboratório. Os resultados
mostraram que o cianeto adicionado foi, parcialmente, convertido a carbamato de
etila e íon amônio, com o prosseguimento da reação sob influência da luz e calor.
Foi, então, postulado que o cianeto era, primeiramente, convertido a cianato,
que então reagiria com água para formar o íon amônio, e etanol para formar o
carbamato de etila (AYLOTT et al., 1990).
34
Baumann e Zimmerli (apud MCKENZIE et al., 1990) propuseram um
mecanismo de formação do carbamato de etila também com base no cianeto e
compostos dicarbonílicos, só que envolvendo a oxidação do ácido cianídrico a ácido
ciânico (HOC N) pelo peróxido de diacetila. Uma vez formado, o ácido isociânico
reagiria com o etanol, formando o carbamato de etila. Posteriormente, Beattie e
Polyblank (1995) concluíram que essa oxidação é catalisada por complexos cobrecianeto. O mecanismo implica na formação inicial de cianogênio, através da redução
do
2+
Cu
a
+
Cu .
O
cianogênio
é,
então,
hidrolisado,
seguido
de
seu
desproporcionamento a cianato e cianeto:
2Cu
2+
+ 2CN
-
-
(CN)2 + 2OH
+
2 Cu + (CN)2
-
-
NCO + CN + H2O
Os íons cianato por reação com etanol produzem o carbamato de etila (TAKI et
al.,1992; ARESTA et al., 2001):
-
+
NCO + C2H5OH + H
C2H5OCONH2
Outro mecanismo é baseado na auto-oxidação de compostos insaturados
presentes em bebidas alcoólicas pela ação da luz UV, gerando radicais livres que
catalisam a oxidação do cianeto a cianato:
Período de iniciação:
–CH2CH CH– + O2
– CHCH CH– + HOO
Período de propagação:
CHCH CH– + O2
– ( OO)CHCH CH–
Período de auto-oxidação:
– ( OO)CHCH CH– + –CH2CH CH–
– (HOO)CHCH CH + CHCH CH–
35
– (HOO)CHCH CH
– ( O)CHCH CH + HO
Hipótese para formação do carbamato de etila:
HC N + HO
– C N + H 2O
HC N + HOO
– C N + H2O2
H2O2
2 HO (3)
– C N + HO
HOC N
HN=C=O + C2H5OH
HN=C=O (cianato e isocianato)
C2H5OCONH2
Tendo o cianeto como precursor, os fatores que influem na formação do
carbamato de etila em bebidas destiladas são: pH, conteúdo em etanol (RIFFKIN et
al.,1989; ARESTA et al., 2001), temperatura, proximidade de grupos carbonila em
moléculas orgânicas, concentração dos íons Cu(II) (ARESTA et al., 2001) e
incidência de luz UV (SCHEHL; LACHENMEIER et al., 2005).
Outro mecanismo proposto envolve ácido ciânico diretamente liberado da
decomposição térmica da uréia presente no “vinho” (BOURTON,1992). De fato, tanto
o cianato quanto sua forma tautomérica, o isocianato, podem ser intermediários na
formação do carbamato de etila, em reações do etanol com a uréia, ou originados do
cianeto ou do carbamil fosfato. Entretanto, a hidrólise do isocianato em NH3 e CO2 e
a formação paralela do carbamato de etila são reações cujas cinéticas foram
descritas como de primeira ordem e ordem zero, respectivamente, indicando a
ocorrência de uma reação intermediária na conversão do cianato em carbamato de
etila. Além disso, praticamente “todo” o carbamato de etila é formado 24 - 48 h após
a destilação. Aresta et al. (2001), com base nessas considerações e em vários
experimentos, que incluíam a identificação de espécies no IV, verificaram que o
36
oxigênio dissolvido não contribuía significantemente para a oxidação do cianeto. Foi,
então, proposto o seguinte mecanismo:
-
-
2+
-
CN + 2OH + 2Cu
-
2 N=CO + Cu(II)
+
CNO + 2Cu + H2O
Cu(N=C=O)2
Cu(N=C=O)2 + 2 H2O
Cu(OOCNH2)2 + 2 H2O
(2)
Cu(OOCNH2)2
Cu(OOCNH2)2 + C2H5 -OH
(1)
2 C2H5OCONH2
Cu(OH)2 + NH3 + 2CO2
(3)
(4)
(5)
A evolução de CO2 foi confirmada por cromatografia em fase gasosa com
detecção por condutividade térmica (GC-TCD), num experimento em que
quantidades crescentes de sulfato de cobre II (CuSO4) foram adicionadas a uma
solução 6,7 mM de cianato de potássio (KOCN) . Essa mistura foi aquecida durante
4 h a 80°C. As concentrações de carbamato de etila formadas apresentaram uma
relação linear com o Cu
2+
até cerca de 5 mM CuSO4 (pouco mais de 300 mg/L de
cobre).
Conforme estudos de Boscolo (2001), em trabalho de tese que gerou a maior
parte desses resultados, adições de quantidades crescentes de CuSO4 não influíram
na formação posterior do carbamato de etila, que se manteve estável mesmo em
concentrações como 40 mM CuSO4. A estabilização ocorreu quando a relação
-
[Cu(II)] / [NCO ] tornou-se, aproximadamente, igual a 2. Para explicar esse efeito,
considerou-se a coordenação do Cu
2+
pelo átomo de nitrogênio do cianato, formando
uma estrutura bi-nuclear, conforme mostra a Figura 4, que favorece o ataque
nucleofílico, em função de o carbono do cianato assumir uma carga parcial positiva
mais intensa.
37
2+
Figura 4 . Estrutura do complexo cianato – Cu
.
POLASTRO et al. (2001), analisando 51 cachaças procedentes de vários
Estados e 9 tiquiras (aguardentes de mandioca), encontraram um teor médio de
0,316 mmol/L de uréia, 0,093 mmol/L de aminoácidos e 0,013 mmol/L de amônia,
o que foi associado a falhas no processo de produção, como o arraste durante a
destilação ou contaminação posterior dos destilados.
A presença de altas concentrações de uréia em tiquiras (1,447 mmol/L) foi
relacionada aos altos teores de carbamato de etila freqüentemente encontrados
nesses destilados de mandioca, em média 2,4 mg/L (ANDRADE-SOBRINHO et al.,
2002). Contudo, utilizando 32 cachaças comerciais analisadas por Polastro et al.
(1999), Boscolo (2001) não verificou a existência de correlações lineares aceitáveis
entre os teores de carbamato de etila e os da uréia, aminoácidos e amônia. De outra
forma, verificaram uma tendência a uma melhor correlação para os teores de
carbamato de etila e os dos íons cianeto (R=0,5968) numa ampla faixa de
concentrações desse ânion. Esses resultados os levaram a considerar o cianeto
38
como o principal precursor do carbamato de etila envolvido na etapa de pósdestilação. Em contraste, em estudos com brandies de frutas, Schehl (2005)
encontrou uma correlação muito baixa entre o cianeto e o carbamato de etila.
Apesar de a cana-de-açúcar ser considerada um vegetal cianogênico (ARESTA
et al., 2001), a formação do cianeto, assim como outros possíveis precursores
nitrogenados do carbamato de etila em cachaças não estão bem estabelecidos.
Contudo, o papel central do cianato, independentemente da sua origem (uréia,
cianeto ou compostos carbamílicos), tem sido proposto desde o inicio da década
passada (MCKENZIE et al.,1990; BUJAKE,1992; FOULKE,1993) e enfatizado por
estudos e relatos mais recentes (ARESTA et al., 2001).
2.7.5 Teores de carbamato de etila em cachaça e outras bebidas destiladas:
influência dos sistemas de produção e medidas preventivas
Como descrito em 2.7.4, os teores de carbamato de etila em bebidas destiladas
dependem, principalmente, da matéria-prima de origem, das condições da
fermentação, destilação (SEGAL, 1988) e armazenamento (LACHENMEIER et al.,
2005). A Tabela 2 mostra o teor médio de carbamato de etila em algumas bebidas
alcoólicas consumidas nos EUA.
Segal (1988) cita a temperatura como um dos prováveis fatores que estão
relacionados ao aumento dos níveis da carbamato de etila em bebidas destiladas.
Relata, ainda, que os bourbons, “uísques” provenientes da fermentação de uma
mistura de milho (60 ou 80%) a porções menores de cevada e centeio (RUM, 2006;
RALPH, 1999), geralmente destilados em altas temperaturas, são os produtos norteamericanos que apresentam os maiores níveis desse contaminante. Seus teores
39
podem variar, significantemente, mesmo entre diferentes garrafas da mesma matéria
prima ou do mesmo brandy (FOULKE,1993).
Tabela 2 . Teores de carbamato de etila em algumas bebidas consumidas nos EUA.
Produto
Teor médio de carbamato de etila (ppb)
1991
Interno
Importado
brandye (uva)
40
10
45
brandies(frutas)
1200
5
255
bourbons
150
70
55
rums
20
2
5
licores
100
10
25
scotch whiskies
50
(*)
55
saquê(**)
300
55
60
* whisky escocês ; ** fermentado de arroz ; (Fonte: FOULKE, 1993)
1987
Todavia, as bebidas destiladas onde glicosídeos cianogênicos estão presentes,
característicos da matéria-prima utilizada, são aquelas cujos teores de carbamato de
etila atingem os valores mais elevados, como é o caso dos brandies de frutas com
caroço (pêssego, ameixa, cereja, etc.) e da tiquira. Embora menos abrangentes,
estudos mais recentes relataram variação desde níveis não detectáveis (2 amostras)
até 6,13 mg/kg, encontrado num kirsch (destilado de cereja), num total de 6 amostras
de brandies (FOOD STANDARDS AGENCY, 2005; ANDRADE-SOBRINHO et al.,
2002).
Segundo SCHEHL (2005), a grande faixa de concentrações do carbamato de
etila em destilados de frutas refletem a influência da indução luminosa e da formação
tempo-dependente subseqüente à destilação e ao armazenamento.
As principais medidas preventivas para reduzir os níveis de carbamato de etila
nesses produtos consistem em selecionar frutos sadios e sem contaminações
bacterianas, e manter condições de higiene apropriadas durante a fermentação,
destilação e armazenamento.
40
Figura 5. Sistema de destilação de brandies de frutas (Fonte: SCHEHL, 2005).
O conteúdo em cianeto é maior em mostos de frutos infectados e danificados.
Este fato foi confirmado em amostras cujos altos teores de carbamato de etila eram
freqüentemente acompanhados por altas concentrações de n-propanol e secbutanol, indicativos de fermentações contaminadas por microrganismos indesejáveis
(SCHEHL, 2005). Uma medida preventiva muito usual consiste em remover os
caroços das frutas antes da fermentação. Contudo, este procedimento suprime o
flavor amargo característico do benzaldeído. Outra medida consiste em usar
catalisadores de cobre (Figura 5), que devem ser regularmente limpos.
Os malt whiskys e os cognacs dificilmente apresentam teores de carbamato de
etila superiores a 20 - 40 ppb. Esses baixos teores são devidos aos sistemas de
destilação empregados em sua elaboração.
41
Assim, inicialmente destila-se o “vinho” em aparelhos tipo alambique (pot still).
A formação do carbamato de etila ocorre, então, no decorrer e após a destilação, em
função da ação catalítica do cobre sobre seus precursores nitrogenados
(NOVAES,199- ; RIFFKIN et al.,1989).
O produto resultante da primeira destilação (low wines para o whisky e broullis
para o cognac) consiste de um destilado cujo teor alcoólico varia entre 19 a 27% vol
que, ao ser redestilado também em alambique de cobre, sofrerá um fracionamento
(cabeça, coração e cauda) durante o processo. A fração “coração” (65 a 68% vol),
que dará origem ao whisky, será então envelhecida em barris de carvalho e, após
alguns anos, padronizada e comercializada com um grau alcoólico em torno de
43% vol (NOVAES, 199-).
Durante a segunda destilação apenas 1-2% do carbamato de etila será
transferido para a fração “coração”. Cerca de 84% permanecerá no resíduo dessa
destilação e cerca de 15% na “cauda” (NOVAES,199- ; RIFFKIN et al.,1989). Os
raros teores de carbamato de etila encontrados em alguns uísques escoceses acima
do limite máximo de 150 µg/L são, em muitos casos, atribuídos à presença da
epieterodendrina (EPH), um glicosídeo cianogênico.
Os Scotch whiskies, em sua maior parte, são blendeds dos Malt whiskies com
os Grain whiskies. Estes últimos, a exemplo dos bourbons (América do Norte), são
produtos da retificação em colunas de destilação. Nesses destilados, as principais
medidas preventivas para evitar a formação do carbamato de etila consistem em:
utilizar variedades de cevada com baixos teores de EPH; utilizar estratégias
baseadas na baixa volatilidade do carbamato de etila (LYONS, 1999); controlar as
condições da destilação, de modo a suprimir os precursores pela formação de
compostos com o cobre nas partes ascendentes do aparelho de destilação; evitar o
42
arraste do carbamato de etila durante a destilação (FOULKE,1993); utilizar solução
de soda caustica (5%) para limpeza dos aparatos de destilação, pelo menos duas
vezes por semana (BUJAKE,1992); armazenar as garrafas em baixas temperaturas
e na ausência de luz (ARESTA et al., 2001).
Estudos realizados durante os anos de 1990 a 1999 com 205 amostras de
Scotch whiskys mostraram que a média inicial, no início da pesquisa, de
45 - 54 µg/L, decresceu para 30 µg/L, ao seu final (FOOD STANDARDS AGENCY,
2000).
Os rums mais pungentes (heavy rums) são produzidos em alambiques
tradicionais. Já os aparelhos providos de colunas com cerca de 5 a 6 pratos,
contendo um borbulhador em cada prato (column still, Figura 6), e as colunas de
destilação com alto grau retificação são empregados na produção dos light rums
(MURTAGH,1999a).
Figura 6 . Alambique de rum provido de coluna com pratos (Fonte: Murtagh, 1999a).
43
Embora a literatura sobre o tema seja escassa, os alambiques column still
têm sido considerados adequados à redução de precursores dos cianetos e
do carbamato de etila (DISTILLING, 2006). Em estudo supracitado (FOOD
STANDARDS AGENCY, 2005), duas amostras de rum apresentaram teores de
carbamato de etila de 16 µg/kg e 72 µg/kg.
Ainda mais retificados são os sistemas de produção de álcool potável,
matéria-prima para a produção de gim e vodca (BRASIL,1997 ; MURTAGH, 1999b).
Aylott et al. (1987) não detectaram a presença a de carbamato de etila (LD = 5 ppb)
quando analisaram um total de 10 amostras dessas bebidas destiladas e matériasprimas.
Embora os precursores do carbamato de etila em cachaças não estejam ainda
bem definidos, seus níveis, na maior parte desses produtos, tem-se encontrado
acima do limite máximo de 150 µg/L.
Boscolo (2001) determinou os teores de carbamato de etila em 84 amostras
de cachaças comerciais, coletadas em várias regiões do país, sendo relatada uma
variação de 42 a 5689 µg/L, com valor médio de 904 µg/L. Apenas 13% das
amostras apresentaram teores inferiores a 150 µg/L.
Andrade-Sobrinho et al. (2002) relataram uma média nacional de 770 µg/L
para 126 amostras, com teores de carbamato de etila variando de 13 a 5700 µg/L, e
média 550 µg/L para seis cachaças fluminenses estudadas. Para as amostras de
cachaças produzidas em colunas de destilação a média foi de 930 µg/L, e em
alambiques de 630 µg/L. Os menores teores foram provenientes do Ceará (média
de 440 µg/L) e os maiores de alambiques de Minas Gerais (média de 1000 µg/L). Do
total de 71 amostras desse último Estado estudadas por LABANCA (2004), citadas
em 2.6.1, somente 5 amostras (7%) encontraram-se abaixo da concentração limite,
44
sendo a média 893 µg/L. Não foram observadas diferenças significativas entre as
macrorregiões estudadas.
Segundo Novaes (199-, 2005), grande parte dos sistemas de destilação
contínuos utilizados na produção de cachaça operam com capacidades nominais
baseadas em L/h, acima daquelas para quais foram programadas, tendo como base
as dimensões da coluna e um grau alcoólico do “vinho” em torno de 7,5% vol.
Como os processos de embebição nesses sistemas de produção geralmente
reduzem de modo significativo o teor de açúcares do mosto, o “vinho” resultante terá
um grau alcoólico em torno de 5-6% vol, e não apresentará a quantidade de álcool
suficiente para produzir, a cada hora, aquele volume de cachaça, a 47,5% vol, para o
qual o aparelho foi dimensionado.
Contudo, a fim de contornar esse problema, é prática comum aumentar
significativamente o volume de “vinho” sendo introduzido, próximo ao topo da coluna,
compensando assim aquele “déficit” alcoólico em seu interior. Por outro lado, esse
maior volume de líquido introduzido na unidade de tempo irá exigir maior quantidade
de vapor de água destinado ao seu aquecimento, o que é atingido com o aumento
da vazão de vapor que alimenta a coluna em sua base. Em conseqüência, ocorrerá
também um aumento na velocidade dos vapores hidroalcoólicos gerados, o que irá
provocar arraste de precursores do carbamato de etila para as partes descendentes
do sistema que, em contato com o cobre, irão formar maiores quantidades desse
contaminante.
Na produção de cachaça, as medidas preventivas mais recomendadas para
evitar a interação do Cu
2+
com precursores do carbamato de etila, especialmente o
cianeto, consistem em trocar as partes descendentes dos aparelhos de destilação,
45
em cobre, para aço inoxidável (ARESTA et al.; BOSCOLO, 2001; ANDRADESOBRINHO et al., 2002), e empacotar a coluna de destilação dos alambiques com
dispositivos em cobre, cujos orifícios estejam fixados paralelamente à coluna, de
modo a conferir um menor grau de retificação (ARESTA et al.,2001).
A utilização de resinas catiônicas como alternativa para suprimir o efeito
catalítico do cobre na formação do carbamato de etila em cachaças, embora citada
(ARESTA et al., 2001; BOSCOLO, 2001), somente agora, na presente tese, foi
implementada, conforme Pedido de Patente PI0307861-2 (BRUNO E VAITSMAN,
2003).
2.7.6 Toxicodinâmica, toxocinética e risco
Nettleship et al. (apud HOFFLER et al.,2003) observaram a carcinogenicidade
do carbamato de etila em 1943, quando detectaram tumores, em sua maior parte
adenomas, nos pulmões de fêmeas de camundongos, num período de 2 a 3 meses,
após 2 ou 3 injeções intraperitoniais de uma dose anestésica mínima (1mL/100 g).
A dose letal (LD50) é a dose necessária para provocar a morte da metade dos
membros de uma população. A LD50 do carbamato de etila em roedores é,
aproximadamente, 2000 mg/kg.
Após doses repetidas, administradas via água de beber por 13 semanas,
ocorreu um aumento na mortalidade de ratos e camundongos que receberam doses
de cerca de 500–600 mg/kg por dia. Nesses roedores, o carbamato de etila
fornecido em doses
150 mg/kg por dia provocou redução no ganho de peso e
efeitos nos pulmões, fígado, rim, coração, baço, nódulos linfáticos, timo, medula
óssea e ovários. Tais efeitos não foram observados com doses de 50 mg/kg por dia
(JOINT FAO/WHO, 2005).
46
Tratamentos similares produziram variados tumores em hamsters, porcos da
Guiné e sapos (HOFFLER et al., 2003). Além disso, primatas não humanos
submetidos a doses diárias (orais) de 250 mg/kg por 5 anos, durante um período de
observação de até 22 anos, desenvolveram uma variedade de tumores semelhantes
àqueles observados em roedores (incluindo adenocarcinoma do pulmão, adenoma
e carcinoma hepatocelular, e hemangiosarcoma hepático). Quanto a observações
em humanos, poucos dados foram disponibilizados e não reuniram qualificação
suficiente para serem usados como parâmetros para avaliação de risco (JOINT
FAO/WHO, 2005).
Em função de várias pesquisas mostrarem a carcinogenicidade do carbamato
de etila, recentemente, essa substância recebeu a classificação de possível
carcinogênico para humanos, enquadrando-se no Grupo 2B pela International
Agency for Research on Cancer (IARC), após análise de estudos de longo-prazo
(ETHYL CARBAMATE, 2006a; JOINT FAO/WHO, 2005).
Sob condições normais de dieta, excluindo o consumo de bebidas alcoólicas,
a ingestão diária do carbamato de etila em adultos tem sido, aproximadamente,
20 ng/kg de massa corpórea, sendo o pão a principal fonte, dentre os alimentos
fermentescíveis que geram teores ínfimos desse contaminante (JOINT FAO/ WHO,
2005).
O carbamato de etila, sendo prontamente absorvido pelo trato gastrintestinal e
pela pele, é rápido e uniformemente distribuído pelo organismo. Sua eliminação,
acima de 90%, como CO2, também é rápida e ocorreu num período entre 6 e 24 h
em camundongos e ratos, conforme relatado em diferentes estudos (JOINT
FAO/WHO, 2005; HOFFLER et al., 2003).
47
A ativação metabólica é um pré-requisito para o desenvolvimento de tumores.
Estudos recentes sugeriram que seu metabolismo ocorre através de duas vias
principais. A primeira envolveria o metabolismo oxidativo, catalisado pelos
citocromos
P450
2E1,
levando
à
formação
do
vinil
carbamato
(VC).
Subseqüentemente, o VC pode sofrer oxidação, formando o vinil carbamato epóxido
(VCE) (Figura 7). O VCE é considerado o principal agente carcinogênico, tendo em
vista a formação de derivados resultantes de sua ligação a ácidos nucléicos, a
proteínas, ao RNA (HOFFLER et al., 2003), e ao DNA, cujos compostos formados
por substituições em seus pares de base tem sido relatados como os responsáveis
pela formação de tumores (JOINT FAO/WHO, 2005).
Figura 7. Vias metabólicas do carbamato de etila (Fonte: HOFFLER et al., 2003).
48
A segunda via metabólica do carbamato de etila envolve a catálise pela
esterase e leva à formação de CO2, etanol e NH3 (Figura 7). O metabólito final,
comum às duas vias, é o CO2 (HOFFLER et al., 2003).
Diferentes quantidades de carbamato de etila e etanol, correspondentes a 0,
200, 500 e 1000 ppm, e 0,5 , 10 e 20% (v/v), respectivamente, foram adicionados à
água consumida por fêmeas de camundongo por 12 semanas, ao final das quais
os animais foram sacrificados (KRISTIANSEN et al., 1990). Todas possíveis
combinações dessas concentrações de carbamato de etila e etanol foram testadas.
O carbamato de etila induziu a formação adenomas primários nos pulmões de todos
os camundongos tratados em função da dose administrada. Uma média de 71 ± 15
tumores/camundongo se formou após tratamento com 1000 ppm de carbamato de
etila durante 2 semanas. A incidência de tumores foi reduzida em cerca de dois
terços e pela metade, aproximadamente, quando do tratamento simultâneo com
etanol a 20% e 10% v/v, respectivamente. Nesses casos, o efeito foi independente
da dose de carbamato de etila. Contudo, em 5% de etanol, não houve redução de
tumores estatisticamente significante.
Já Stowensand et al. (1991) avaliaram a incidência de tumores em
camundongos a partir duas diferentes dosagens de carbamato de etila (10 e 20 mg
por kg de massa corpórea), adicionadas à água, a vinhos e a etanol em água
(12% v/v). Verificou-se que os tratamentos com vinho e álcool provocaram uma
menor incidência de tumores, quando comparados à solução aquosa. Uma hipótese
para explicar esse fato sugere que a co-administração do carbamato de etila com
etanol poderia inibir a ativação do Citocromo P45 2E1 e incrementar a eliminação
pela esterase.
49
2.7.7 Métodos para a determinação do carbamato de etila em bebidas
alcoólicas
Vários métodos analíticos têm sido descritos para a determinação do
carbamato de etila em bebidas alcoólicas. A sua maior parte envolve a técnica de
cromatografia em fase gasosa (GC), associada a um número significativo de
sistemas de detecção (ANDRADE-SOBRINHO et al., 2002; LABANCA, 2004)
Dennis et al. (1986, 1990) determinaram os teores de carbamato de etila
nessas matrizes, empregando diferentes padrões internos, processos de extração,
purificação, separação e detecção. As separações foram realizadas em diversas
colunas capilares, em sua maior parte contendo filme de polietilenoglicol
estabilizado. Os detectores utilizados e comparados quanto à sua performance
foram: detector de nitrogênio e fósforo (NPD); detector de condutividade térmica
(TCD); detector termiônico (TSD); e detector de massas (MS). Os seis distintos
métodos analíticos desenvolvidos, a partir de diferentes pré-tratamentos e
detectores, não apresentaram diferenças significativas nos resultados e em suas
sensibilidades (DENNIS e al.,1990).
A pré-extração com solventes envolve, principalmente, a utilização do
diclorometano. Éter de petróleo, n-hexano, n-pentano e acetona são, ainda, usados
isoladamente ou em misturas com o diclorometano. Muitas vezes, soluções
concentradas de NaCl ou KCl são previamente adicionadas às amostras para tornar
mais efetiva a extração através da fase orgânica (DENNIS et al., 1990, LABANCA,
2004; AYLOTT et al.,1987). Materiais com alta capacidade de absorção de água
(Extrelut, Celite 545) também têm sido muito utilizados na extração. Os
procedimentos imediatamente anteriores à detecção consistem, basicamente, em
purificar o extrato obtido por extração em fase sólida (DENNIS et al.,1990), e ou
50
concentra-lo em evaporador rotatório ou em fluxo de nitrogênio (AYLOTT et al.,1987,
NAGATO et al., 2000).
Aylott et al. (1987), utilizando 181 amostras de blended Scotch whiskies, 48 de
Malt whiskies e outras bebidas com maior grau de retificação, relataram a viabilidade
da determinação do carbamato de etila sem qualquer tratamento prévio em recémdestilados de malte e grain, assim como nos produtos maturados, com um LD em
torno de 5 ppb, similar aos obtidos quando eram usados procedimentos de préextração. O carbamato de n-propila (n-CP) foi selecionado como padrão interno
devido à sua eluição em um tempo de retenção onde o pico foi obtido livre de
interferentes nos dois sistemas de detecção utilizados (TSD e MS). AndradeSobrinho (2002) relataram uma possível hidrólise desse éster em soluções
alcoólicas.
Dyer (1994), em estudo colaborativo, recomendou a utilização de método por
cromatografia em fase gasosa com detecção por análise de energia térmica
(GC-TEA) para a determinação do carbamato de etila em bebidas alcoólicas. Esse
método passou a integrar o compêndio de métodos da Association Of Official
Agricultural Chemists (AOAC, 1995) para bebidas destiladas, e indicado para teores
na faixa de 57-407 ppb.
Em outro estudo no mesmo ano, Canas et al. (1994), com a participação de 17
laboratórios e seguindo procedimentos descritos em manual da AOAC, procedeu à
validação de método por GC-MS em modo seletivo de detecção de massas (MSD).
A padronização interna, a partir de adições de quantidades conhecidas de n-CP a
soluções analíticas e amostras foi utilizada, em conjunto com tratamento prévio em
dispositivo ou coluna para extração em fase sólida (SPE) de terras diatomáceas
(Chem Elut), separação em diclorometano e concentração em evaporador rotatório.
51
Segundo estudos descritos por vários autores (AYLOTT et al.,1987; NAGATO
et al., 2000; ANDRADE-SOBRINHO et al., 2002), o carbamato de etila, salvo
algumas exceções, pode ser determinado a partir das amostras in natura de uísques
e cachaças.
Hesford e Schneider (2001), em estudo colaborativo, mostraram ser possível a
utilização das amostras in natura na determinação do carbamato de etila em
brandies de frutas. Basicamente, esse método suprimia as etapas de pré-tratamento
descritas por Canas et al. (1994).
Entretanto, procedimentos de pré-tratamento são necessários em matrizes
mais complexas, como vinhos, de modo a separar pigmentos e outros possíveis
interferentes da matriz (OIV,1998, 2006; CANAS et al., 1994).
A microextração em fase sólida (SPME) no headspace, com fibra de
Carbowax-divinil benzeno, seguida de dessorção térmica e detecção por GC-MS
(LD = 9,6
g/L), foi utilizada na determinação do carbamato de etila em vinhos
(WHITON e ZOECKLEIN, 2002). Recentemente, o mesmo procedimento de
microextração, seguido pela detecção por GC/MS/MS, usando um padrão interno
deuterado, foi utilizado para quantificar o carbamato de etila em amostras de
brandies de frutas (LACHENMEIER et al., 2006).
Finalmente, Herbert et al. (2002) validaram um método por cromatografia
líquida de alta eficiência com detecção por fluorescência (HPLC-FD), a partir da
derivatização do carbamato de etila, que reage com 9-xantidrol para formar um
composto fluorescente (Figura 8). A detecção se
excitação e 600 nm para emissão.
processou em 233 nm para
52
Figura 8. Formação da xantiluretana pela reação do 9-xantidrol e a uretana em meio ácido
(Fonte: Herbert et al., 2002).
O LD do método (4,2 µg/L) foi similar ao método oficial da Organização
Internacional da Vinha e do Vinho (OIV,1994) por GC-MS.
2.7.8 A determinação do carbamato de etila por GC-MS
O espectrômetro de massas é um instrumento projetado para separar íons em
fase gasosa de acordo com sua relação massa/carga, a partir da aplicação de um
campo magnético (LABANCA, 2004). O “coração” desse instrumento é o analisador
de massas, cuja função é separar esses íons de modo adequado. O analisador de
quadrupolo é o mais usado, devido à facilidade de operação, ao intervalo de massas
abrangido, a boa linearidade na calibração, a resolução e a qualidade do espectro de
massas, aliados a um custo relativamente acessível.
O quadrupolo é composto de 2 pares de barras metálicas, que atuam como
filtros de massas. Um par apresenta um potencial elétrico negativo e o outro um
potencial negativo. Uma combinação de uma voltagem contínua (DC) e de corrente
alternada ou rádio freqüência (RF) é aplicada em cada par A aplicação destas duas
voltagens afeta a trajetória centralizada dos íons. Para uma dada amplitude dessas
voltagens, somente íons com uma razão m/z determinada (íons ressonantes) irão
atravessar o centro do quadrupolo, enquanto que os outros íons serão
desestabilizados e desviados da trajetória central. O espectro de massas é obtido
53
em se fazendo variar as voltagens do quadrupolo, de maneira a se realizar uma
varredura em toda a faixa de m/ z desejada (WATERS, 2006).
.
Figura 9. Detector de massas com quadrupolo (Fonte: WATERS, 2006).
A eficiência do quadrupolo, uma medida da sua capacidade em separar duas
massas adjacentes através do intervalo aplicável, depende da geometria das barras
metálicas, da eletrônica, da capacidade de ajustar as voltagens e da qualidade de
sua fabricação. O aumento da resolução significa que uma menor gama de íons
alcançarão o detector, com conseqüente impacto na sensibilidade.
O quadrupolo pode ser usado em dois modos: SIM (selected ion monitoring) ou
SCAN (espectro de massas total ou em determinada faixa de massas). Em função
de o sinal do analito ser distribuído através de uma série de diferentes canais de
íons, a sensibilidade em cada um desses canais é menor em modo SCAN que no
modo SIM. Neste último, as amplitudes das voltagens são ajustadas para monitorar
54
somente uma massa especificada ou uma seleção de massas. Isso resulta num
drástico aumento da sensibilidade, quando são selecionados íons específicos, já que
um menor tempo é gasto para processar cada massa. Assim, o aumento da
sensibilidade, em cerca de duas ordens de magnitude, é conseqüência do ajuste do
tempo de processamento (WATERS, 2006; LASATER, 2005; BARKER,1999).
Na determinação do carbamato de etila, o fragmento de massa
m/z 62,
+
(M – C2H3 ) , mais abundante é, quase sempre, o íon seletivo para a quantificação
(CANAS et al., 1994; NAGATO et al., 2000). Esse íon é proveniente do rearranjo
“Mac Lafferty + 1”, característico dos ésteres (LABANCA, 2004). A presença do
carbamato de etila é confirmada quando os outros dois fragmentos, o íon molecular
+
(M) e (M – CH3 ) se encontram em uma abundãcia relativa em torno de 20% do
sinal do padrão analítico do carbamato de etila (CANAS et al., 1994).
O emprego da padronização interna é especialmente aconselhável quando alta
precisão é necessária porque o padrão interno sofre as mesmas condições da
substância de interesse durante a corrida cromatográfica. Pequenos desvios do
tempo de retenção e na sensibilidade do detector que ocorrem entre corridas
diferentes em um mesmo dia de trabalho são corrigidos. Reduz ainda os erros
devido às variações no volume de injeção, o que representa um problema maior em
cromatografia em fase gasosa (BONATO,1995; SOARES, 2001; RIBANI et al.,
2004), pois poderia também diminuir a exatidão do ensaio (RIBANI et al., 2004).
A seleção do padrão interno deve levar em consideração sua estabilidade nas
condições de análise, a sua eluição da coluna adequadamente separado de todos os
componentes da amostra e o mais próximo possível dos analitos de interesse. Esses
55
requisitos têm levado à utilização de isótopo deuterado do carbamato de etila como
padrão interno (LACHENMEIER et al., 2006).
2.8 RESINAS DE TROCA IÔNICA: SÍNTESE, ESTRUTURA, PROPRIEDADES E
APLICAÇÕES EM BEBIDAS ALCOÓLICAS
2.8.1 Síntese e estrutura
Baseada na copolimerização do estireno com o divinil benzeno (DVB), a
primeira resina de troca iônica, na forma catiônica, foi sintetizada por D’Alelio, um
pesquisador norte-americano, no ano de 1944. As resinas aniônicas só começaram
a ser desenvolvidas em 1948. No caso da síntese dessa resina catiônica, o estireno
e o DVB, inicialmente líquidos, são introduzidos em reator químico contendo uma
mesma quantidade de água. Um surfactante ainda se faz necessário para evitar a
dispersão. Com a agitação mecânica, a mistura começa a formar grandes glóbulos
do material que, quando aumentada a velocidade de agitação, desdobram-se em
pequenas esferas, até atingir um tamanho de cerca de 1 mm. Neste ponto, a reação
de polimerização inicia-se pela adição de peróxido de benzoila, o que resulta em
microesferas de propriedades plásticas (DeSILVA,1999).
As resinas catiônicas fortemente ácidas são aquelas cuja dissociação do grupo
funcional ocorre em quaisquer formas iônicas e pH (HARLAND,1994). Sua ativação
química é realizada pelo tratamento com ácido sulfúrico (Figura 10), de modo a
formar os grupos sulfônicos aniônicos através do interior das microesferas que
constituem a resina.
56
Figura 10. Síntese polimérica de uma resina catiônica estireno-sulfônica ácida
(Fonte: HARLAND,1994).
2.8.2 Propriedades Físicas e Químicas: capacidade, seletividade e cinética
Geralmente na forma de géis, as resinas devem ser insolúveis nas condições
de operação e resistentes a fraturas. As microesferas devem possuir dimensão
uniforme. A proporção de divinil-benzeno (DVB) usada na síntese das microesferas
determina a força relativa do leito de microesferas. Resinas padrão, fortemente
ácidas, usadas na redução de constituintes metálicos (abrandamento) quase sempre
contém 8% de DVB. Esta proporção de DVB tem-se mostrado a mais econômica,
57
em termos do valor da resina, eficiência e expectativa de tempo de operação
(DeSILVA,1999).
Hoje, conteúdos em DVB na faixa de 2 a 20% (m/m) ou mais são disponíveis.
Altas proporções em DVB conferem à resina maior e resistência à oxidação e ao
desgaste (DeSILVA,1999).
A proporção de ligações cruzadas (crosslinking) também governa a extensão
da dilatação da resina seca no processo de troca iônica. A excessiva polimerização
diminui sua dilatação e absorção d’água (HARLAND,1994). Como resultado, a
cinética é retardada, devido às microesferas do leito, mais rígidas, tornarem-se mais
resistentes à contração e dilatação que ocorre durante a troca de íons de diferentes
dimensões (DeSILVA ; LEINONEN,1999).
Uma resina de troca iônica é um material insolúvel (R) que possui grupos
ionogênicos, aos quais os íons trocáveis (contra-íons) da resina (A) podem estar
ligados. Sendo C os íons na solução líquida, ocorre o equilíbrio:
zc RA
Za
Zc
+ za C
za RC
Zc
+ zc A
Za
Cada resina de troca iônica possui uma quantidade máxima de sítios com
carga por grama; este valor é chamado de Capacidade Específica Teórica(Q) [meq/g
ou eq/L] (ION EXCHANGE, 2006; LEINONEN,1999).
A capacidade tem valor idêntico ao da densidade de carga devida aos grupos
+
ionogênicos. Os ions Na podem ser trocados por uma carga equivalente de outros
+
íons para manter a neutralidade do polímero. Por exemplo, dois íons H por um íon
2+
Ca . O líquido cujos íons estão sendo trocados contém outros íons de carga oposta
chamados de co-íons, tais como o Cl
trocado (ION EXCHANGE, 2006).
-
+
para uma solução de KCl, onde o K é
58
A seletividade ou afinidade das resinas de troca iônica define a preferência da
resina por determinado íon em relação a outro, e é expressa pelo coeficiente de
seletividade (KC/A ) :
KC/A =
[RC]Za [A]Zc
[C]Za [RA]Zc
Nas resinas catiônicas fortemente ácidas, para um determinado cátion, KC/A
aumenta com: a carga e tamanho do cátion; o inverso do raio iônico hidratado; o
grau de polarização; e inversamente com o grau de complexação em solução (ION
EXCHANGE, 2006 ; LEINONEN; DeSILVA,1999).
A velocidade de troca iônica, ou cinética, é governada por uma série de fatores
e aumenta com: a concentração dos íons em solução; a porosidade das
microesferas (menor proporção em DVB); o inverso do diâmetro das microesferas,
em função da diminuição do percurso para ativar os sítios ativos em seu interior; a
carga e a força do sítio ativo, dentre outros (DeSILVA,1999).
A necessidade de preservar a eletroneutralidade durante a troca iônica exige a
presença de um fluxo igual e oposto ao dos contra-íons. Portanto, o controle da
velocidade pela transferência de massa na solução “externa” tem tratamento de uma
“transferência de massa conjugada” através de uma camada de Nernst, circundante
às partículas da resina, isto é, um mecanismo de difusão através de uma membrana
(HARLAND,1994).
2.8.3 Utilização de resinas de troca iônica em bebidas alcoólicas
O emprego de resinas para abrandamento de águas e outras matrizes de
diversas áreas como a de alimentos, farmacêutica, petroquímica e ambiental, dentre
59
outras, tem sido uma prática muito difundida (ROHM AND HAAS, 2006; DOWEX
resins, 2005).
Na indústria de bebidas, a utilização de certas resinas catiônicas para redução
dos constituintes metálicos de mostos de vinhos, anteriormente permitida na Itália e
EUA, só foi regulamentada na Comunidade Econômica Européia (CEE,1984) na
década de 80. Hoje, conforme normatização que pouco alterou a anterior (CEE,
2000), as resinas permutadoras de íons que podem ser utilizadas no setor
vitivinícola da União Européia são copolímeros do estireno ou do DVB, contendo
grupos ácido-sulfônico ou amônio.
No Brasil, OLIVEIRA (1970) relatou pela primeira vez o emprego de resinas
catiônicas para promover a redução dos teores de cobre em três amostras de
cachaças oriundas de um produtor do Estado de São Paulo. Das seis resinas
utilizadas, quatro (ácido forte) eram constituídas por copolímeros do estireno-DVB
+
+
ligados a grupos sulfônicos nas formas sódica (Na ) e hidrogeniônica (H ),
fabricadas pela Dow Chemical (Dowex 50W-X8) e pela Rohm and Haas (Amberlite
+
+
IR-120, formas Na e H ) . As outras duas resinas (ácido fraco) eram constituídas
por moléculas de DVB, polimerizadas com grupos carboxílicos (Amberlite IRC-50),
+
+
também nas formas (Na ) e (H ).
As quatro primeiras resinas foram eficientes para reduzir os teores de cobre
para níveis não detectáveis pelo método colorimétrico do dietilditiocarbamato de
sódio (ZOECKLEIN et al., 2001). OLIVEIRA (1970) verificou, ainda, ocorrer um
decréscimo de cerca de 30% nas concentrações de álcoois superiores e ésteres
quando as amostras foram percoladas nas resinas utilizadas. Em certas condições
constatou, ainda, uma diminuição nos teores de acidez volátil, já observada em
estudo anterior, relacionado com o tratamento de mostos de vinhos.
60
Estudos mais recentes com vinhos utilizaram uma resina quelante, em que
iminodiacetato é o grupo ativo, e uma resina catiônica Dowex, na forma ácida. Essas
resinas foram extremamente efetivas em reduzir o conteúdo metálico dos vinhos.
Contudo, sua utilização alterou as características organolépticas dos vinhos, em
função dos produtos tratados apresentarem menores perfis em seus conteúdos
aromáticos e de componentes polifenólicos do que os vinhos não tratados (BENÍTEZ
et al., 2002)
Segundo Dharmadhikari (2002), os trocadores catiônicos usados no tratamento
+
+
de vinhos podem conter a resina na forma Na ou H , ou uma mistura dessas duas
+
formas. Quando o vinho é tratado com a resina na forma Na , esses cátions são
+
2+
trocados por K e outros cátions do vinho, como Ca
e Mg
2+
. Isso resulta na
formação do bitartarato de sódio, que é mais solúvel. Ocorre, então, uma ligeira
redução na acidez. Quando o aumento no conteúdo em sódio nos vinhos torna-se
+
+
indesejável, a forma mista Na e H pode ser usada, limitando os níveis desse metal.
+
Contudo, a acidez do vinho pode aumentar, a partir da troca do H da resina pelo K
+
do vinho. Esse fato, benéfico quando no tratamento de vinhos com baixa acidez foi
estudado por Walker et al. (2003). O uso de uma resina catiônica Amberlite®
IR120H (Rohm and Haas, Philadelphia, PA), com composição conforme Figura 10,
não afetou de modo significativo o conteúdo em compostos fenólicos e a cor
vermelha dos pigmentos dos vinhos tratados.
61
3 PRODUÇÃO E QUALIDADE DE CACHAÇAS : O ESTADO
DA ARTE
____________________________________________________
62
Embora a produção de cachaça envolva uma vasta gama de processos e
procedimentos, muitos deles diferenciados, foram descritos, a seguir, aqueles mais
utilizados. Devido à abordagem e aos objetivos deste trabalho de tese, um maior
detalhamento foi reservado aos processos de destilação.
3.1 A CANA-DE- AÇÚCAR COMO MATÉRIA-PRIMA
A cana-de-açúcar utilizada na produção de cachaça e aguardente de cana
deve atingir o grau de maturação ideal, se encontrar em condições fitossanitárias
adequadas e não apresentar nenhuma espécie de deterioração (FARIA et al., 2003).
Deve ser moída num período ideal de até 24 h pós-colheita (MUTTON e MUTTON,
2005).
3.2 EXTRAÇÃO DO CALDO DE CANA
O principal objetivo desta etapa é recuperar o açúcar contido no caldo que se
acha nos tecidos de reserva dos colmos da cana-de-açúcar. Nas grandes unidades
produtoras, a extração do caldo é feita por moenda de ternos múltiplos com
embebição do bagaço para maior extração do açúcar. O rendimento na extração por
essa técnica chega a 96% ou mais. Em unidades pequenas, onde a extração é
efetuada a partir de um único terno, um bom rendimento está em torno de 75%
(CASIMIRO et al.,1998).
63
3.3 CRESCIMENTO DO INÓCULO, FERMENTAÇÃO
FLAVORS E OFF-FLAVORS
E
FORMAÇÃO
DE
3.3.1 Crescimento do Inóculo e Fermentação
As leveduras são fungos unicelulares de interesse industrial pertencentes à
classe dos Ascomicetos, sendo a Saccharomyces cerevisae, sob o ponto de vista
industrial, uma das espécies mais importantes.
Nas regiões onde se desenvolvem processos fermentativos a presença de
leveduras nativas ou selvagens é comum. Elas sobrevivem nas superfícies dos
colmos da cana, nas folhas, no solo, nos maquinários e equipamentos utilizados
durante o preparo do mosto e até no ar (MUTTON e MUTTON, 2005; ROSA, 2000).
Por estarem ecologicamente adaptadas, são capazes de fermentar naturalmente.
Entretanto, esta fermentação não controlada é inadequada, lenta e de baixo
rendimento (MUTTON e MUTTON, 2005).
Em adição à importância da formação do etanol, a fermentação é a maior
responsável pelo elevado número de componentes presentes na cachaça. Por isso,
além dos cuidados com seu controle, esta é a principal etapa do processo de
produção da cachaça e de outras bebidas destiladas (JANZANTTI, 2004).
A fermentação alcoólica é um processo bioquímico anaeróbico que consiste de
reações em que o açúcar e outros compostos presentes no “vinho” (mosto
fermentado) são transformados em etanol, CO2 e outros produtos que serão
decisivos para a qualidade do produto. É um processo exotérmico e produz apenas 2
moléculas de ATP.
Portanto, não é eficaz para a multiplicação celular, mas
essencial para a produção de etanol. Ao seu final
ocorre redução da atividade
fermentativa, pela deficiência de açúcares, com conseqüente diminuição da
temperatura (JANZANTTI, 2004; NOGUEIRA e VENTURINI FILHO, 2005; FARIA et
al., 2003).
64
Ao lado da fermentação, a respiração também é um processo bioquímico no
qual o açúcar é completamente oxidado a CO2 e H2O, produzindo 38 moléculas de
trifosfato de adenosina (ATP). Dada sua elevada eficiência energética, o processo
respiratório é imprescindível para a multiplicação celular no início da safra.
Como a glicose e a frutose, em concentração elevada, reprimem a respiração
da levedura, esta passa, preferencialmente, a fermentar. Portanto, a multiplicação
celular (aeróbica) requer a presença de oxigênio e baixa concentração de açúcar
(NOGUEIRA e VENTURINI FILHO, 2005).
Na produção de cachaça são utilizados cinco tipos de fermento: natural,
prensado, misto, seco e selecionado, sendo os dois primeiros de uso mais extensivo
(JANZANTTI, 2004).
Durante o processo conhecido como “artesanal”, os produtores preparam
receitas próprias do fermento (natural) iniciador ou “pé-de-cuba”, principalmente
adicionando ao caldo de cana, fubá de milho, farelo de arroz e caldo de limão ou
laranja, de modo a acidificar o substrato. Essa mistura é deixada fermentar por 5 a
20 dias em recipientes separados, ou na própria dorna, com posterior adição do
caldo de cana (14 °Brix) para o desenvolvimento da microbiota fermentadora (ROSA,
2000; PATARO, 2003). O processo fermentativo normalmente ocorre entre 20 e
36 h. Após este período, as leveduras sedimentam no fundo da dorna e o vinho é
recolhido e destilado (PATARO, 2003).
O fermento seco é constituído por um aglomerado de células de
Saccharomyces cerevisae no estado sólido. Dispensa refrigeração e apresenta uma
concentração em células três vezes maior que fermento prensado (MUTTON e
MUTTON, 2005; NOVAES,1993).
65
O inóculo é preparado a partir da diluição de 20 a 50 g de fermento/L de mosto.
No início do processo a concentração de açúcares deve ser baixa para favorecer a
multiplicação do fermento. Normalmente, quando o °Brix do mosto em fermentação
cai à metade do mosto de alimentação, dobra-se o volume, alimentando com mosto
em concentrações crescentes, adotando-se procedimento semelhante até obter o
volume final do “pé-de-cuba” desejado. Este, a seguir, é transferido para as dornas,
as quais são alimentadas com mosto para prosseguir à fermentação.
O processo fermentativo pode ser conduzido por várias linhagens de
Saccharomyces cerevisae. Contudo, já foi observada a predominância da levedura
Schizosaccharomyces pombe em algumas destilarias, embora outras espécies de
leveduras tenham sido encontradas, em baixas concentrações.
Assim, a cachaça produzida apresenta variações de qualidade ao longo da
safra e entre safras diferentes. Para tentar evitar este problema têm sido utilizadas
linhagens selecionadas de Saccharomyces cerevisae, isoladas da fermentação da
cachaça, na preparação do fermento iniciador. Estas linhagens têm conseguido
dominar a fermentação por um período de 20 a 30 dias (PATARO, 2003).
As dornas mais comuns são geralmente de chapa de ferro, aduelas de
madeira, aço inoxidável e alvenaria (ACESITA, 2006; CASIMIRO et al., 1998;
NOVAES, 1993).
A condução da fermentação pode ser realizada por sistemas contínuos,
semicontínuos ou contínuos. A grande maioria dos produtores emprega sistemas
descontínuos, que são os seguintes: processo de cortes, processo de decantação,
processo Melle-Boinot e processo Melle-Boinot-Almeida (MUTTON e MUTTON,
2005; CASIMIRO et al., 1998).
66
No processo de cortes, o inóculo é adicionado a uma dorna (20% do volume
útil) que é, então, alimentada com mosto em filete contínuo até o seu enchimento
(MUTTON e MUTTON, 2005). Com o andamento da fermentação, quando o açúcar é
reduzido em 50%, transfere-se a metade do líquido para uma segunda dorna vazia.
A seguir ambas as dornas são “completadas” com o mosto a fermentar. A primeira
dorna que sofreu o “corte” é deixada fermentar até o fim, enviando-se, em seguida,
seu vinho para destilar. A segunda dorna é deixada fermentar até atingir 50% do
açúcar inicial e, em seguida, feito o “corte” para uma terceira dorna. A adição de
mosto para prosseguir a fermentação será efetuada na segunda e na terceira dorna
e, assim sucessivamente. Esse ciclo é interrompido quando se observa o
enfraquecimento do fermento ou contaminação bacteriana (CASIMIRO et al, 1998,
MUTTON e MUTTON, 2005).
A fermentação deve se processar num período de 12 a 24 h e numa faixa de
temperatura
entre
26
e
32°C.
Temperaturas
acima
de
35°C
favorecem
contaminações bacterianas (MUTTON e MUTTON, 2005; NOGUEIRA e VENTURINI
FILHO, 2005).
3.3.2 Formação de flavors e off-flavors na fermentação
As sensações olfativas percebidas diretamente pela via nasal constituem o
que conhecemos como aroma ou bouquet (PEYNAUD e BLOUIN, 1997).
Duas espécies de quimioreceptores na boca produzem as percepções do gosto
e das sensações tácteis. Neurônios receptores especializados, agrupados nas
cavidades
dentro de gomos
gustativos, geram as percepções gustativas,
notadamente os gostos doce, ácido, salgado e amargo. Terminações nervosas
espalhadas através da cavidade oral geram as percepções táteis na boca de
67
adstringência, viscosidade, ardência, temperatura, corpo, “agulha” e dor (JACKSON,
2002).
A liberação de compostos aromáticos que ingerimos pela boca penetram nas
cavidades nasais até atingir o epitélio sensível, no topo do nariz. Ele contém células
sensíveis dotadas de pêlos, que são as terminações dos neurônios olfativos, cuja
conexão com o cérebro, através do bulbo olfativo, produz o que é conhecido como
“olfação retronasal” ou “aroma de boca” (JACKSON, 2002; MELLO et al., 2004;
PEYNAUD e BLOUIN,1997). A combinação da olfação retronasal com o gosto e as
sensações táteis gera a percepção chamada flavor (JACKSON, 2002) ou sabor
(MELLO et al.; JANZANTTI, 2004). Trata-se, assim, de uma sensação mais
complexa que o gosto ou o aroma.
De modo inverso, os off-flavors provocam defeitos (JACKSON, 2002), que
podem chegar a descaracterizar completamente a cachaça. A maior parte dos
ácidos, aldeídos, ésteres e álcoois superiores, de grande importância na formação
do flavor, quando em concentrações acima dos thresholds, podem contribuir para a
qualidade final e, dependendo dos seus teores, provocar sérios defeitos na cachaça.
As principais vias de formação do maior grupo de flavors ao longo da
fermentação são mostradas na Figura 11.
A maior parte dos aldeídos é formada a partir de cetoácidos. Originariamente,
a via de formação dos álcoois superiores era atribuída, primariamente, ao
mecanismo de Ehrlich: oxidação dos aminoácidos a cetoácidos, descarboxilação e,
finalmente, redução do aldeído ao correspondente álcool. Entretanto, depois se
verificou que a via de Ehrlich é responsável por apenas uma fração dos álcoois
superiores, sendo que sua maior parte provém da rota dos carboidratos.
68
Figura 11. Principais vias de formação de flavors durante a fermentação
(Fonte: CASIMIRO et al., 1998).
Outro mecanismo para a formação de álcoois superiores envolve a
condensação dos alfa-cetoácidos com a acetyl-CoA para formar cetoácidos com um
radical –CH2 na posição C-3 (OUGH e AMERINE,1988): o álcool isobutílico é
formado em conexão com a
valina, o n-propanol
com a treonina e os álcoois
isoamílicos com leucina e isoleucina (KORHOLA e LEHTONEN, 1988). Um terceiro
mecanismo consiste na condensação com o piruvato ou o “aldeído ativo” (OUGH e
AMERINE,1988).
69
O aumento dos teores dos álcoois superiores na fermentação pode ter origem,
primariamente, em altos níveis do inóculo (KORHOLA e LEHTONEN, 1988) e na
idade avançada do fermento (CASIMIRO et al., 1998). Em menor proporção
(20 - 30%), o conteúdo em álcoois superiores tende a aumentar com a elevação da
temperatura de fermentação (RANKINE,1967; GUTIERREZ, 1993).
Diferentes linhagens de Saccharomyces cerevisae ocasionaram variações
muito significativas nos níveis de n-propanol (RANKINE, 1967). O aumento de seus
teores em cachaças foi atribuído a altas concentrações de treonina contidas em
canjica utilizada no preparo do “pé-de-cuba” (BOZA e HORII, 1988).
A formação dos ésteres nas células das leveduras pode tanto ser iniciada pela
ativação de ácidos monocarboxilícos, quanto pela descarboxilação oxidativa de 2oxoácidos, quando a acil-CoA é formada. Em adição a essas reações, um
mecanismo muito provável envolve uma fase similar intermediária, denominada
síntese de ácidos graxos.
O grau de esterificação do ácido acético com os álcoois superiores é favorecido
pela alta concentração desses álcoois no mosto.
Os níveis de alguns ésteres importantes para a formação do aroma são
dependentes da presença de oxigênio. Como exemplo, foram obtidos níveis de
hexanoato de etila cerca de 5 vezes maiores em vinhos resultantes de fermentações
estritamente anaeróbicas (NYKÄNEN e NYKÄNEN, 1991).
Quando a fermentação se desenvolve com predominância de leveduras do
meio ou selecionadas, em condições adequadas de temperatura, higiene,
concentração de açúcares e de outros nutrientes, os produtos finais são o etanol, o
CO2 e os componentes secundários em proporções adequadas (MUTTON e
70
MUTTON, 2005, 2002; CASIMIRO et al, 1998). O resultado é uma fermentação
conhecida como pura, apresentando odor agradável, lembrando o aroma de frutas.
Entretanto, quando o processo ocorre na presença de infectantes, geralmente
bactérias, estas características não são mantidas As condições adversas podem
surgir da maturação incompleta da cana-de-açúcar, má conservação da matériaprima, deficiência na limpeza de moendas, tanques, tubulações e dornas, deficiência
no preparo do inóculo e controle ineficiente da temperatura nas dornas de
fermentação (CASIMIRO et al., 1998). O tempo de fermentação é maior, o cheiro
exalado é desagradável, normalmente característico do metabolismo que está
ocorrendo em paralelo. Assim, o cheiro de vinagre indica que está havendo uma
fermentação acética (bactérias acéticas), enquanto que o de ranço é característico
da fermentação butírica, causada por bactérias do gênero Clostridium.
Também muito comuns são as fermentações lática (Lactobacillus) e dextrânica,
cujo agente são as bactérias Leuconostoc mesenteroides. Esta infecção é
caracterizada pela formação de aglomerados gelatinosos conhecidos como
“cangica”, e tem como principal causa a cana queimada e ou armazenada por longos
períodos (MUTTON e MUTTON, 2002).
A acroleína (2-propenal) pode provocar gosto amargo e odor desagradável,
sendo formada, provavelmente pela desidratação do glicerol, produto da fase inicial
da fermentação, na presença de ácidos nas superfícies metálicas das colunas de
destilação (NYKÄNEN e NYKÄNEN 1991). Também pode ser formada a partir de
lactobacilus que podem converter o glicerol do mosto em ß-hidroxipropionaldeído,
que é convertido à acroleína pelo aquecimento na destilação (KORHOLA e
LEHTONEN, 1988).
71
O aumento dos teores dos álcoois n-butílico e sec-butílico, causados por
bactérias, podem comprometer a qualidade da cachaça. O n-butanol pode ser
produzido como co-produto da acetona e do etanol, pela fermentação de certos
carboidratos pela bactéria anaeróbica Clostridium acetobutylicum (MURTAGH,
2006).
O diacetil (2,3-butanodiona) é formado a partir da atividade de certas leveduras
e bactérias, principalmente em altas temperaturas. Possui baixo threshold e aroma
amanteigado agradável em baixas concentrações (0,02 mg/L). Em concentrações
mais elevadas possui odor a ranço desagradável (NYKÄNEN e SUOMALEINEN,
1983; OUGH e AMERINE, 1988).
O dimetil sulfeto (DMS), um off-flavor de importância em cachaça é,
normalmente, produzido pela degradação da S-metil-metionina, induzida pelo calor
(BJCP, 2006).
3.4 DESTILAÇÃO
3.4.1 Teoria da Destilação
Destilação é a técnica utilizada para separar, selecionar e concentrar, pelo
aquecimento, componentes voláteis específicos de uma “mistura líquida” (BOZA e
HORII, 1988; LÉAUTÉ, 1990). Depois da fermentação, a destilação é o ponto
determinante de maior importância na qualidade da bebida destilada (JANZANTTI,
2004; BOZA e HORII, 1988).
A destilação também promove algumas reações químicas induzidas pelo calor
(BOZA e HORII,1988), como a formação de acroleína (NYKÄNEN e NYKÄNEN,
1991) e outros compostos aromáticos heterocíclicos provenientes da reação de
Maillard, como os furanos (furfural, etc.), pirazinas e piridinas (JANZANTTI, 2004);
72
LÉAUTÉ, 1990). Além disso, a destilação provoca a extração de certos ésteres de
cadeia longa retidas nas células das leveduras ao final da fermentação, transferindoos aos destilados (NYKÄNEN e NYKÄNEN, 1991).
O
“vinho”
possui
uma composição bastante complexa,
apresentando
substâncias de natureza líquida, sólida e gasosa. Das líquidas, o etanol é o seu
principal componente, representando 5 a 8% v/v, sendo a água o presente em maior
quantidade, em torno de 89 a 92% v/v. Outros componentes líquidos se fazem
presentes em menor proporção, como o glicerol, os ácidos lático e butírico, os
componentes voláteis como ésteres, ácidos acético e propiônico , aldeídos, álcoois
superiores, entre outros (NOVAES, 1999; CASIMIRO et al., 1998 ; NASCIMENTO et
al., 1998b,c).
Cada componente volátil será mais facilmente destilado de acordo com três
critérios: solubilidade em álcool ou água, ponto de ebulição e variação do grau
alcoólico no vapor durante a destilação (LÉAUTÉ,1990; JANZANTTI, 2004).
No caso de uma mistura binária etanol - água, ao entrar em ebulição, contém
uma maior proporção de etanol na fase vapor do que na fração líquida que lhe deu
origem, pois o álcool é mais volátil que a água. Esta relação pode ser
matematicamente expressa pela relação:
P/Q < p/q
Onde: P= quantidade de álcool no líquido; Q= quantidade de água no líquido; p=
quantidade de álcool no vapor; q= quantidade de água no vapor.
Para cada relação P/Q existe um ponto fixo de ebulição. A função do
condensador é remover a parte gasosa (p/q) do sistema pela condensação em uma
superfície fria. Para compensar esta retirada, mais componentes da parte líquida vão
passar para a fase gasosa. Mas, como a quantidade de P que passa para a fase
73
gasosa é relativamente maior que Q para atender a demanda p/q, a concentração de
P vai se tornado cada vez menor em relação a Q. À medida que a fração P vai
diminuindo, o ponto de ebulição vai se aproximando cada vez mais do ponto de
ebulição do componente Q puro. Isso representa o final do processo de destilação.
O processo, dessa forma, nunca permite a obtenção de etanol em
concentração acima de 97,2% vol, pois no sistema “álcool – água” forma-se uma
mistura azeotrópica (97,2% vol), onde a temperatura de ebulição da mistura
(78,15°C) é menor que a da água e do etanol puros (NOVAES, 1999; CASIMIRO et
al., 1998).
Com base no conhecimento da volatilidade das substâncias, pode-se separar
aquelas voláteis (água, álcool etílico, congêneres, etc.), das não voláteis (sólidos em
suspensão, sais minerais, células de leveduras, açúcares não fermentescíveis,
proteínas, etc.), obtendo-se duas frações, a flegma e a vinhaça, resíduo da
destilação do “vinho”. A flegma, produto principal da destilação, é uma mistura
hidroalcoólica impura, cuja graduação depende do tipo de aparelho utilizado
(MUTTON e MUTTON, 2005).
3.4.2 Sistemas e Práticas de Destilação
Coexistem na produção de cachaça dois sistemas bem diferenciados:
“contínuo” e “por bateladas”. No sistema contínuo tradicional emprega-se uma
coluna de destilação, alimentada pelo “vinho” de forma ininterrupta. No sistema “por
bateladas”, típico dos alambiques, todo o volume do “vinho” a ser destilado é
transferido para a panela antes de ser iniciada a destilação (MAIA, 2000a).
Os distintos sistemas de destilação são, freqüentemente, utilizados para
diferenciar o tipo de cachaça e sua forma de produção. Assim, a cachaça industrial
74
seria aquela produzida a partir de colunas de destilação, de qualquer porte, por
processo contínuo, e a cachaça de alambique a elaborada
em alambiques em
cobre, com volume limitado. Dentre as práticas não “enquadradas” nesse último
processo, podem ser citadas a queima da cana-de-açúcar e a utilização de
coadjuvantes químicos na fermentação (TONÉIS & CIA, 2005; AMPAQ, 2006).
Verificou-se que, pela modificação da forma de destilar, “vinhos” iguais,
destilados num mesmo aparelho, produzem destilados de qualidade diferente. A
destilação mais lenta resulta num maior rendimento e no aumento dos teores de
compostos aromáticos, como os ésteres. A destilação rápida, além de diminuir o
rendimento, leva à obtenção de destilados mais ácidos e com excessivos teores em
álcoois superiores (ALMEIDA LIMA, 2001; MUTTON e MUTTON, 2005).
3.4.3 Destilação Por Batelada ou Intermitente: Alambiques
Como mostrado na Figura 12, o alambique simples emprega apenas uma
panela, geralmente em cobre ou aço inox, onde o “vinho” é aquecido até a fervura e
destilado. Esse equipamento, também chamado aparelho de destilação, comporta
inúmeras variações quanto às características geométricas externas e retificadoras
internas (existência de pratos, borbulhadores, etc.) da coluna, da alonga e do
sistema de refrigeração (MAIA, 2000a,b ; PINTO, 1986).
O aquecimento da caldeira (ou panela) de destilação pode ser realizado de
modo direto ou a vapor. Esta operação deverá ser lenta e gradual, pois o
aquecimento brusco do “vinho” poderá fazer com que o aparelho “vomite”.
75
Figura 12. Esquema de um alambique simples (Fonte : NOGUEIRA e VENTURINI
FILHO, 2005).
Além disto, o aumento gradativo da temperatura possibilita a produção de
vapores que, alcançando o capitel, condensam-se parcialmente, retornando a
cucúrbita. A parcela de vapores não condensada alcança a alonga e, encontrando
uma superfície mais fria condensa-se parcialmente, atingindo neste estado a
superfície do resfriador, onde a condensação é completada.
O destilado apresenta elevada graduação alcoólica (65 - 70% vol) no início do
processo, sendo recomendada a separação de 5 -10% do volume teórico total da
aguardente a ser obtida pela destilação inicial. Esta é conhecida como destilado de
“cabeça”, rica em aldeídos, acetato de etila, ácidos graxos, caprato e caprilato de
etila (LÉAUTÉ, 1990; MUTTON e MUTTON, 2002; MAIA, 2000a), e outros
compostos voláteis que tenham maior afinidade pelo etanol do que a água, fator de
maior relevância que as temperaturas de ebulição individuais (MAIA, 2000b).
76
A seguir, separa-se a fração conhecida como “destilado de coração”, contendo
menor proporção dos componentes da “cabeça”, como os ésteres, aldeídos, álcoois
superiores, além do lactato de etila e da fração dos ácidos voláteis de cadeia longa e
demais produtos secundários indesejáveis em concentrações mais elevadas que as
preconizadas, formados
na fermentação
ou dentro do
próprio
alambique
(JANZANTTI, 2004; LÉAUTÉ, 1990; MUTTON e MUTTON, 2005). O “coração”
representa cerca de 80% do volume do destilado. Por apresentar menor quantidade
de substâncias indesejáveis, constitui-se na sua melhor fração.
Na prática, costuma-se controlar a graduação da flegma em torno de 45 - 50%
vol na caixa de recepção, quando então se efetua o “corte”.
Por último, são retirados os componentes com ponto de ebulição mais altos e
com maior afinidade pela água. Esta fração (“cauda”) possui altos teores em furfural
e outros menos desejados como o ácido acético e a fração mais “pesada” dos
álcoois superiores, conhecida como “óleo fúsel” (MUTTON e MUTTON, 2005,
NYKÄNEN e NYKÄNEN,1991). A “cauda”, também chamada de “água-fraca”,
corresponde a 10% do volume total do destilado, sendo coletada desde a graduação
alcoólica de 38% vol até, aproximadamente, 10% vol.
As práticas de misturar a “cabeça” e ou “cauda” com o novo vinho (MUTTON e
MUTTON, 2005; NOVAES, 1999) são extensivamente utilizadas, seja para
recuperação do álcool, ou para possibilitar as reações entre os compostos das
frações de “cabeça” (acetaldeído, acetato de etila) e “cauda” (ácido acético e lático)
com o álcool do vinho, produzindo componentes aromáticos importantes para a
qualidade da cachaça. Para tanto, a destilação deve ser bem conduzida,
possibilitando a separação dos componentes indesejáveis e prejudiciais à saúde
(MUTTON e MUTTON, 2002).
77
No Estado do Rio de Janeiro, além do alambique mostrado na Figura 12, são
também encontrados os alambiques de dois e três corpos, que consistem de ajustes
no alambique simples, de modo a economizar combustível, facilitar e acelerar o
processo de destilação (MAIA, 2002a,b).
A Figura 13 mostra uma versão do alambique com duas panelas. A panela à
direita funciona como um trocador de calor, tanto para pré-aquecer o “vinho” (até
cerca de 60°C) que vai ser destilado na segunda panela, como para o préresfriamento simultâneo dos vapores condensados emergentes da alonga.
Figura 13. Alambique de dois corpos (Duas Barras/RJ).
O sistema pode ser acrescido de mais uma caldeira ou panela, resultando no
alambique de três corpos, mostrado na Figura 14. Nesse, a panela superior funciona
como trocador de calor, como no alambique de dois corpos. O carregamento do
aparelho é realizado através do aquecedor de “vinho” (5); sendo os três corpos
interligados por canalizações e registros e, encontrando-se em níveis diferentes, o
“vinho” desce por gravidade, indo se acumular no corpo mais inferior, a panela ou
78
caldeira de esgotamento (1). Atingido o seu nível de trabalho (75% do volume total),
passa-se a acumular o vinho na panela de destilação (4). Completada sua carga
operacional (75%), carrega-se, igualmente, o aquecedor de “vinho”.
Figura 14. Alambique de 3 corpos (Fonte: MUTTON E MUTTON, 2005).
Fechadas as válvulas dos três corpos, aquece-se com vapor ou fogo direto o
vinho contido na panela de esgotamento. Os vapores hidroalcoólicos, contendo os
componentes mais voláteis, gerados com seu aquecimento progressivo são, então,
injetados dentro do “vinho” da panela central. Este, por sua vez, enriquecido e
aquecido, vai gerar vapores hidroalcoólicos, cuja composição em álcool é mais rica
do que aqueles vapores por ele recebidos na caldeira de esgotamento (NOVAES,
1999). Parte dos vapores, mais ricas em água, condensa-se na coluna e retorna ao
“vinho” de onde se originou, ao passo que a fração mais rica em álcool atravessa
essa zona de condensação sob a forma de vapor, alcançando a serpentina dentro do
aquecedor de “vinho”, onde se condensa. O destilado recém-condensado segue,
então, para a serpentina do resfriador (15), sendo coletado na caixa de recepção.
79
Quando o teor alcoólico do destilado coletado na caixa de recepção atinge
valores entre 45 a 48% vol, interrompe-se o aquecimento e o ciclo da destilação.
Esgota-se a vinhaça do terceiro corpo, que estará suprimida do álcool, e completa-se
a mesma com o “vinho” da caldeira de destilação. Esta, por sua vez, é enchida com
o “vinho” do pré-aquecedor, que será, em seguida, alimentado com novo “vinho”.
Um novo ciclo de destilação é, então, iniciado com a introdução de vapor na caldeira
de esgotamento (NOVAES, 1999 ; CASIMIRO et al., 1998).
Com o prosseguimento da destilação, já poderá ser efetuada tanto a remoção
dos gases não condensáveis bem como da futura fração “cabeça”, oriundos do
“vinho” contido no aquecedor. Nesse caso, no próximo ciclo, não haverá mais
necessidade de retirá-los. Também não existe a retirada da fração “cauda”, pois os
vapores que iam produzi-la são aqueles gerados na caldeira de esgotamento, que
irão se juntar ao “vinho” da panela de destilação (NOVAES, 1999).
3.4.4 Destilação Sistemática ou Contínua
Muitas colunas de destilação foram simplesmente adaptadas das empregadas
na produção de álcool etílico e produziam flegmas com alto grau alcoólico, gerando
produtos pobres em aromas. Os aparelhos de destilação, que eram em cobre,
passaram a ser fabricados em aço inoxidável, mais baratos. Os destilados passaram
a apresentar odores estranhos, que desapareciam no tonel. Mas nem sempre o
tempo de armazenamento (e de tonéis) era suficiente.
Para eliminar esses
inconvenientes as
colunas
de destilação foram
redesenhadas para produzir flegmas de baixo grau, menos retificadas, contendo teor
em congêneres suficiente para produzir um flavor mais propício à sua
comercialização (ALMEIDA LIMA, 2001).
80
Como mostra a Figura 15, a coluna consiste de uma série de “pratos” ou
”bandejas” superpostas, que formam seu tronco. A reunião de dois pratos resulta
num “gomo”. A comunicação entre duas bandejas é feita por intermédio de um sifão.
Este, conforme a Figura 16, possui sua parte superior saliente, condicionando a
formação de uma camada de líquido sobre a bandeja superior.
água
vinho
R
R1
Figura 15. Coluna de destilação de cachaça (Fonte: STUPIELLO,1992).
A- Coluna de destilação; R - Aquecedor de “vinho”; R1 - Condensador Auxiliar;
J - Resfriadeira ; V – Vinhaça; P - Proveta ; B - Registro de vapor, E - Prova de
Esgotamento.
Além do sifão, a bandeja apresenta um certo número de chaminés, munidas
lateralmente de janelas ou fenestras, sobre as quais se assentam as calotas ou
81
chapéus. Estas calotas permanecem com seus bordos mergulhados no líquido,
oferecendo resistência à passagem do vapor através do sifão.
A introdução do “vinho” na coluna (15 a 20 pratos) é feita a partir do gomo
superior, sendo que a serpentina de vapor, para o aquecimento, é introduzida no
gomo inferior. Para começar o processo, introduz-se o “vinho” na coluna até atingir o
nível desejado no gomo inferior. Inicia-se a refrigeração com água e a introdução do
vapor na serpentina. O vapor formado no prato inferior alcança as chaminés do prato
imediatamente superior, que o acumula em suas calotas.
Com o aumento da pressão, o vapor começa a borbulhar no líquido do prato,
causando o aquecimento e o enriquecimento do “vinho” desse último. Após certo
tempo, o “vinho” do prato superior também entra em ebulição, passando a aquecer o
prato seguinte e, em seguida, o “vinho” aí presente e, assim, sucessivamente, até
atingir o último prato.
Com a retirada da flegma, ocorrerá o empobrecimento alcoólico gradual nos
pratos, com conseqüente aumento da temperatura no prato superior. Quando esta
atinge cerca de 92°C, reinicia-se a alimentação da coluna com novo “vinho”,
estabelecendo uma vazão contínua. O vapor formado neste prato será, então,
condensado.
A estabilidade do sistema é mantida pelo controle da entrada do vapor, do fluxo
de “vinho” e da retirada da vinhaça. O uso de “vinho” de grau alcoólico baixo pode
ser contornado, eficientemente, pelo controle da retrogradação dos condensadores e
estabelecimento de condição seletiva mais adequada para o condensador final, de
modo a ser obter uma cachaça de melhor qualidade. Algumas colunas de destilação
compactas, com aquecedor de “vinho” instalado no topo da coluna, tornam o controle
82
da seletividade muito difícil, além de causar o arraste de ”vinho” para o destilado
(NOVAES,1993 ; CASIMIRO et al., 1998).
Figura 16. Esquema de duas bandejas sobrepostas em uma coluna de destilação (Fonte:
NOVAES, 1993).
3.4.5 Refluxo, Razão de Refluxo, Geometria da Coluna e Efeito sobre a
Composição da Cachaça
A eficiência da destilação é controlada pelo detalhamento adequado da coluna.
O projeto da coluna é fator determinante para o ajuste do refluxo, o qual consiste na
ocorrência de recondensações e revaporizações sucessivas ao longo da coluna do
alambique. Cada vez que os vapores condensam, formam um líquido com um teor
alcoólico mais elevado e capaz, por sua vez, de gerar novos vapores, ainda mais
ricos em etanol.
Ao nível do mar, a água ferve a 100°C e o etanol a 78,5°C. A temperatura de
ebulição resultante da mistura dos líquidos será mais próxima de 100°C quanto
83
menor for a proporção de etanol e, obviamente, mais próxima de 78,5°C quanto
maior o teor de etanol.
Um “vinho” contendo 8% v/v de etanol começa a ferver em torno de 94°C e,
como o etanol é mais volátil que a água, os vapores formados serão mais ricos em
etanol (45% v/v) do que a mistura do que lhe deu origem, conforme o diagrama de
fases do sistema etanol-água, mostrado na Figura 17. Uma vez retornando ao
estado líquido, a proporção de etanol será a mesma (45% v/v), mas a temperatura
necessária para que evapore novamente será reduzida para cerca de 83,5°C.
Este fenômeno permite que os vapores condensados dentro da coluna
retornem à fase gasosa, mesmo que permaneçam numa posição, na coluna, na qual
a temperatura seja permanentemente inferior a do líquido na panela. Este é o refluxo
útil. Se os vapores condensados na coluna retornarem à panela, o refluxo terá sido
inútil : seu efeito será apenas retardar a destilação (MAIA, 2000b).
Além disso, junto a outros fatores, as colunas são mais eficientes em baixas
vazões. Em tais circunstâncias, o tempo de residência na coluna é maior, resultando
num melhor equilíbrio (PETERS et al.,1974).
Portanto, a eficiência do alambique é, primariamente, uma função de seu
desenho, da operação da coluna e do aparelho de refluxo associado em seu topo
(MAIA, 2000b). Nesta parte, uma porção do condensado é retirada como pósdestilado (P), e a remanescente (L), que retorna à coluna como líquido de refluxo. A
fração L/P é chamada Razão de Refluxo (RR) (PETERS et al., 1974; THAM, 2006).
84
Figura 17. Diagrama de fases do sistema etanol-água (Fonte: EVAPORATION & LIFE
SCIENCE , 2002).
Na destilação em alambique, o refluxo reflete o efeito conjugado de vários
fatores: a) temperatura dos vapores, desde o momento em que entram em ebulição,
até atingirem o ponto de acesso à alonga (gradiente de temperatura); b) geometria e
comprimento da coluna; c) número e geometria dos pratos na coluna (MAIA, 2002b,
CLAUS e BERGLUND, 2005; THAM, 2006); d) tipo de borbulhadores (THAM, 2006);
e) presença e geometria do sistema de resfriamento no topo da coluna (deflegmador
ou capelo); f) diâmetro e geometria da alonga; g) condução do processo (MAIA,
2002b).
A eficiência da separação em colunas de destilação compreende um conjunto
de variáveis, cuja complexidade torna o controle adequado do processo pouco
acessível a maior parte dos médios produtores de cachaça. Vazões muito altas de
vapor ou líquido podem provocar problemas como: arraste de líquido (entrainment),
85
inundação (flooding), formação de cones de vapor ou de excesso de espuma
(foaming), dentre outros (KALID, 2002; THAM, 2006).
O fluxo de vapor de entrada (Vin) é gerado na seção de esgotamento. Para
controlar a qualidade do destilado podemos manipular a vazão de refluxo,
equivalente a L, pois com o aumento do refluxo o destilado tende a ficar mais rico
nos produtos mais leves. Analogamente, a composição do produto de fundo pode
ficar mais rica em substâncias mais pesadas se for aumentada a vazão do fluido
(vapor d’água) de aquecimento. Portanto, a vazão de refluxo é uma variável
manipulada que controla a qualidade do destilado (variável controlada), enquanto
Vin é outra variável manipulada associada com a qualidade do produto de fundo.
Porém, a medição em linha da composição é uma tarefa complexa e cara. Como
solução alternativa utiliza-se a temperatura para inferir a composição. Nestes casos,
a variável controlada é a temperatura ou a diferença de temperatura entre dois
pratos da coluna (KALID, 2002).
3.4.6 Bidestilação ou Dupla Destilação
A bidestilação foi introduzida efetivamente no Brasil no ano de 1991, por
Novaes (1996, 199-), com o objetivo de suprimir o carbamato de etila da cachaça
produzida em uma unidade produtora em Nova Friburgo (RJ).
O processo de dupla destilação em cachaça é baseado naqueles empregados
na produção de uísque e de conhaque, através da destilação em alambiques em
cobre (NOVAES, 199-). O encerramento da primeira etapa ocorre no momento em
que o destilado no interior da caixa coletora atingir 27% vol, sendo similar a “água
fraca”. A vinhaça é descartada. Esta destilação do “vinho” será realizada por três a
86
quatro vezes, até que o volume total de “água fraca” obtido seja igual àquele da
carga de trabalho do alambique.
Todas as frações desses destilados de baixa graduação alcoólica são
armazenadas em recipiente de volume mínimo igual ao da carga do alambique, ali
permanecendo até o momento de destilação posterior.
Ao final da última destilação do “vinho” o alambique receberá a “água fraca”
para sua destilação. O seu aquecimento deve ser lento e, inicialmente, serão
liberados por uma canalização, existente no resfriador, os gases não passíveis de
condensação, indesejáveis, que se perderão na atmosfera. Logo após, será
recolhido um destilado a 77% vol, quando é aberto o registro de água do resfriador,
assim mantido até o final do processo.
Dessa destilação resultarão três frações: “cabeça”, 1,5% do volume de “água
fraca” posto a destilar (72 a 75% vol); “coração”, recolhido em outro recipiente até a
graduação alcoólica atingir 66-68% vol; e “cauda”, produzida até que seu volume na
caixa receptora corresponda a 30% daquele da carga inicial da “água fraca”.
“Cabeça” e “cauda” serão, por sua vez, misturadas, sendo o volume dessa
mistura dividido em três partes, cada qual misturada a uma nova carga de “vinho”, e
assim sucessivamente. O “coração” será armazenado em recipientes de acordo com
o tipo de bebida desejada. Pode se destinar ao envelhecimento, “descansar” em
tonéis apropriados por um período ou, simplesmente ser consumido in natura.
O carbamato de etila é muito pouco volátil em soluções alcoólicas, devido à
sua alta afinidade pela água e álcool. Uma vez que é formado pelo processo de
destilação, ao ser realizada uma nova destilação, o produto obtido estará pobre em
carbamato de etila que, em sua maior parte, fica retido no resíduo proveniente da
primeira destilação (RIFFKIN et al., 1989; NOVAES., 1996, 199-). De forma similar,
87
as quantidades dos compostos responsáveis pelo arraste do cobre no interior das
serpentinas (ácidos orgânicos) são muito diminuídas, o que resulta, ainda, na
produção de cachaças com baixos teores de cobre e acidez volátil (BIZELLI et al.,
2000).
3.5 MATURAÇÃO E ENVELHECIMENTO
Durante a maturação da cachaça, em barris de madeira, uma série de
interações físicas e químicas acontecem entre o barril, a atmosfera circundante e a
cachaça em maturação, que transformam, sensivelmente, tanto o flavor quanto a
composição da cachaça (MOSEDALE e PUECH, 1998).
O tempo requerido para a maturação e os seus resultados são muito variados
e influenciados por uma extensa gama de fatores, particularmente o tipo e a idade do
barril usado (MOSEDALE e PUECH, 1998 ; BUJAKE, 1992). Uma vez que a madeira
é semipermeável, ocorrem trocas com o meio ambiente, tais como a entrada de
oxigênio e saída de álcool, água e outros compostos. Quando o armazenamento
ocorre em ambiente cujo ar é seco, haverá tendência de perda d’água. Caso
contrário, em alta umidade do ar, haverá perda de álcool, com conseqüente redução
do grau alcoólico da cachaça (MUTTON e MUTTON , 2005; CASIMIRO et al., 1998).
Maturação e envelhecimento são, freqüentemente, usados como sinônimos.
No caso da cachaça, Maia (1994) atribui ao termo maturação o estágio, durante 1-2
meses, em tonel de madeira ou de aço. Segundo a legislação brasileira (BRASIL,
2005a), a cachaça envelhecida deve conter, no mínimo, 50% de cachaça
envelhecida em recipiente de madeira apropriado, com capacidade máxima de 700
litros, por um período não inferior a um ano. É permitido o uso de caramelo para
padronização da cor da cachaça envelhecida. O armazenamento em tóneis de
88
volume superior não caracteriza envelhecimento, mas é necessário para o
amaciamento da cachaça que, recém-destilada, apresenta sabor ardente e seco,
devido à pungência de certos compostos, como os aldeídos (NYKÄNEN e
NYKÄNEN, 1991; ALDEHYDES, 2006), que se transformarão em acetais, dentre
outros, com características bem menos agressivas. Conseqüentemente, a
maturação e o envelhecimento, se bem efetuados, constituem etapas de grande
importância na produção da cachaça.
Com o decorrer do envelhecimento, novas características sensoriais se
desenvolvem, como flavor e aroma de madeira, doçura, aroma de baunilha,
coloração âmbar e atenuação do impacto agressivo (CARDELLO e FARIA, 2000;
JANZANTTI, 2004). Os aldeídos e ésteres aumentam linearmente com o processo
de maturação, sendo que os ácidos aumentam mais rapidamente no início do
processo (CASIMIRO et al., 1998).
A Figura 18 mostra as vias pelas quais os compostos liberados pelo carvalho
são incorporados às bebidas destiladas.
Figura 18. Componentes do cerne do carvalho (Fonte: MOSEDALE e PUECH,1998).
89
A acroleína desaparece após 2 a 3 anos de envelhecimento, dando origem a
um componente não agressivo. Os compostos sulfurados desaparecem ou têm sua
concentração reduzida (CASIMIRO et al., 1998 ; NYKÄNEN e NYKÄNEN, 1991).
De maior significância são aqueles relacionados com a degradação da lignina,
pelo seu estreito relacionamento com o flavor. A queima dos barris é necessária
para
uma
adequada
extração
da
vanilina,
siringaldeído,
coniferaldeído,
sinapaldeído, dentre outros compostos fenólicos originados da degradação da
lignina. (CASIMIRO et al., 1998). A queima também é responsável pela produção
de compostos da Reação de Maillard, tais como as piridinas (MOSEDALE e
PUECH, 1998).
As madeiras brasileiras amburana, jequitibá, bálsamo e ipê incorporaram à
cachaça armazenada por seis meses em barris de 20 litros os mesmos compostos
fenólicos presentes em bebidas envelhecidas em barris de carvalho, variando seus
teores individuais (ácidos elágico e vanílico, sinapaldeído, coniferaldeído, ácido
gálico, etc.) de acordo com o tipo de madeira utilizada (DIAS et al., 1998;
JANZANTTI, 2004).
Cachaças envelhecidas acima de 24 meses em tonel de carvalho de 200 litros
obtiveram a preferência dos consumidores, em detrimento de aguardentes sem
envelhecer, ou de
aguardentes comerciais envelhecidas, que poderiam ser
"cortadas" e ou ter sua cor corrigida (CARDELLO e FARIA, 2000).
3.6 PADRÕES DE IDENTIDADE E QUALIDADE PARA A CACHAÇA: A
LEGISLAÇÃO ATUAL
Ao compararmos os Padrões de Identidade e Qualidade (PIQs) para a cachaça
estabelecidos em 1974 com aqueles constantes na mesma publicação oficial para os
90
uísques (BRASIL, 1974) nota-se uma estreita semelhança, o que poderia levar a
supor que os padrões internacionais para uísque foram, na época, adaptados para a
cachaça.
Bem mais recente que os PIQs de 1974, o Decreto 2314 (BRASIL, 1997)
pouco acrescentou aos padrões de identidade e praticamente nada aos de
qualidade da cachaça. De todo modo, esse Decreto já previa a regulamentação dos
PIQs da Aguardente de Cana. Recentemente, após consulta pública, foi publicada a
Instrução Normativa N° 13 (BRASIL, 2005a), cujos requisitos de qualidade para a
cachaça são mostrados nas Quadros 1 e 2.
Quadro 1. PIQs para a graduação alcoólica e os componentes do coeficiente de
congêneres da cachaça e da aguardente de cana-de-açúcar (Fonte: BRASIL, 2005a).
Parâmetro/ unidade
Limite(s)
Grau alcoólico da cachaça (% vol)
Grau alcoólico da aguardente de cana (% vol)
Acidez volátil 1 (mg/100 mL aa)
Ésteres totais, expressos em acetato de etíla2 (mg/100 mL aa)
Aldeídos totais3 (mg/100 mL aa)
Soma de Furfural e Hidroximetilfurfural 4(mg/100 mL aa)
Soma dos álcoois isobutílico (2-metil propanol),
isoamílicos (2-metil -1- butanol +3 metil-1-butanol) e npropílico (1-propanol) 5
Coeficiente de congêneres ( mg/100 mL aa)
38 e 48
38 e 54
150
200
30
5
200
O Coeficiente de Congêneres é a soma de 1, 2, 3 , 4 e 5; aa = álcool anidro.
360
e 650
Quadro 2. Limites máximos para contaminantes em cachaça e aguardente de cana
(Fonte: BRASIL, 2005a).
Contaminantes/unidade
Limite
Máximo
Cobre (Cu), em mg/L
5
Chumbo (Pb), em µg/L
200
Arsênio ( As), em µg/L
100
Acroleína (2-propenal), em mg/100 mL de álcool anidro
5
Álcool metílico ( metanol) , em mg/100 mL de álcool anidro
20
Álcool sec- butílico (2-butanol), em mg / 100 mL de álcool anidro
10
Álcool n-butílico (1-butanol), em mg / 100 mL de álcool anidro
3
Carbamato de etila, em µg/L
150
* Os teores dos contaminantes têm prazo de 3 anos para adequação, com exceção do carbamato de
etila, cujo prazo é de 5 anos.
91
Essa Instrução Normativa também estabeleceu designações para a cachaça:
envelhecida (premium, extra etc.), conforme o tempo de envelhecimento; a
armazenada em tonéis de madeiras apropriadas (ouro); armazenada ou não sem
agregar cor (prata), dentre outras normatizações para as práticas de produção e o
envelhecimento. Foi vedado, ainda, o uso da expressão “Artesanal” como
designação, tipificação ou qualificação da cachaça, até que sejam fixados os
critérios e procedimentos para produção e comercialização das cachaça artesanais.
3.7 LEGISLAÇÃO, COMPOSIÇÃO E QUALIDADE EM CACHAÇA
Na maior parte dos blocos econômicos (CEE, Mercosul, etc.) ou países, onde
se inclui o Brasil, os PIQs definidos pela legislação refletem o resultado de um
consenso técnico-científico e político-econômico. Neste último aspecto, são
decisivos para definir os parâmetros de qualquer regulamentação o poder de
influência de setores corporativistas estruturados e sua abrangência com relação aos
distintos processos de produção.
Dentre os fatores científicos e técnicos limitantes podemos destacar a carência
de dados para definir limites ainda não devidamente estabelecidos em estudos
toxicológicos e sensoriais. Outros se relacionam à precariedade de boas práticas
agrícolas industriais e analíticas, levando em conta as possibilidades tecnológicas
das regiões (BRASIL, 1998).
Uma
maior
abrangência
para
a
qualidade
da
cachaça
incluiria
o
estabelecimento de limites máximos para os seguintes componentes: dimetil sulfeto,
off-flavor em concentrações acima de 5 mg/L (FARIA et al., 2003); diacetil e
compostos aromáticos policíclicos (NOVAES, 199-); formaldeído, pois é nocivo à
saúde em níveis superiores a 5 mg/L (NASCIMENTO et al., 1998b). A acroleína,
92
outro aldeído tóxico (ACROLEIN monitoring recommendation, 2005) e off-flavor
(NYKÄNEN e NYKÄNEN, 1991), está com um limite máximo superestimado, tendo
em vista que seus teores médios em cachaças estão abaixo de 1 mg/100 mL álcool
anidro (FARIA et al., 2003). Por constituírem o flavor da grande maioria das bebidas
destiladas (NYKÄNEN e SUOMALEINEN, 1983; MAIA, 1994) os ésteres poderiam
ser contemplados com um limite mínimo.
No relativo aos álcoois superiores, embora possa ser interpretado como uma
flexibilização da conformidade da cachaça (MIRANDA, 2005), o limite máximo de
360 mg/100 mL aa, estabelecido pela legislação, é
bem mais restritivo que o
anterior, de 300 mg/100 mL aa, que não incluía o álcool n-propílico na soma dos
álcoois superiores, o que hoje está previsto nos PIQs e na metodologia analítica por
CG-FID, publicada recentemente pelo MAPA (2005). A quantificação pelo método
anterior, colorimétrica (AOAC,1995), só é sensível aos álcoois superiores
ramificados, no caso o álcool isobutílico e os isoamílicos que, somados, resultava
num conteúdo em álcoois superiores excluindo o álcoon n-propílico.
São conhecidos diversos ésteres e álcoois que contribuem para a formação do
aroma das cachaças. Há que se considerar ainda que determinados componentes
destas funções químicas quase sempre contribuem para gerar certos flavors,
enquanto outros, dependendo de suas concentrações, podem constituir off-flavours,
(MAIA, 1994; PEYNAUD e BLOUIN, 1997).
O aroma dos ésteres é mais acentuado quando formado a partir de álcoois de
menor massa molecular (MAIA, 1994). Vários ésteres estão relacionados com os
aromas frutados (ESTERS, 2004; MAIA, 1994), como é o caso do acetato de etila,
quando em baixas concentrações, e do acetato de butila (PEYNAUD e BLOUIN,
1997; MAIA, 1994; JACKSON, 2002). O butirato de amila e o acetato de isoamila
93
têm aroma de banana. Segundo Maia (1994), os acetatos de álcoois maiores têm
aroma cítrico, porém menos intenso que os de álcoois menores. Lilly et al. (2000)
relatam que os flavors frutados característicos da fermentação de mostos de vinhos
são, primariamente, devidos a uma mistura de acetato de hexila, caproato de etila,
caprilato de etila (aroma de maçã), acetato de isoamila e 2-feniletil acetato (frutado,
flavor floral com nota de mel).
Em concentrações mais elevadas, o acetato de etila, em conjunção com o ácido
acético, provoca um odor irritante, que penetra pela garganta e nariz, denominado
“pico acético” (PEYNAUD e BLOUIN, 1997).
Nas bebidas destiladas, os álcoois constituem o maior grupo de compostos
voláteis sob o aspecto quantitativo e influem, decisivamente, no flavor das bebidas
alcoólicas (JANZANTTI, 2004; NYKÄNEN e NYKÄNEN, 1991). São, ainda,
importantes devido à ação solvente sobre outras substâncias aromáticas, interferindo
no grau de volatilidade e, por conseqüência, em seus thresholds. Conferem corpo à
bebida, além de alguns esterificarem durante o envelhecimento, formando ésteres de
aroma mais agradável (JANZANTTI, 2004).
Teores de n-propanol em cachaças acima de cerca de 100 mg/100 mL podem
causar um odor irritante ou “queimante” (BOZA e HORII, 1988). Citados em 3.3.2
como produtos de contaminações bacterianas, o sec-butanol e o n-butanol podem
constituir off flavours. Esse último possui um threshold em torno de 0,17 mg/L ou
mais e, em baixas concentrações, pode contribuir para a formação do flavor (frutado,
ranço doce). Valores acima de cerca de 30 mg/L não são permitidos pela
Comunidade Econômica Européia CEE em bebidas destiladas, pois conferem odor
irritante (BUTANOLS; N-BUTYL ALCOHOL, 2006). Numa cachaça estudada por
94
Janzantti (2004), juntamente à ardência, odores irritantes também foram atribuídos a
determinados fenóis e a presença de um alto teor de aldeído acético.
Apesar de não ter contemplado a qualidade da cachaça em todos os seu
aspectos, a legislação atual (BRASIL, 2005a) é mais restritiva e abrangente em
relação a vários parâmetros da CEE (1989, 1990) para bebidas destiladas. A
inclusão de limites para álcoois indesejáveis, como o álcool sec-butílico, e
contaminantes como o Pb, a acroleína e o carbamato de etila, também representa
um grande avanço em relação aos PIQs anteriores (BRASIL,1997, 1974).
3.8. AVALIAÇÃO SENSORIAL: ANÁLISE DESCRITIVA QUANTITATIVA
A Análise Descritiva Quantitativa (QDA) é de grande aplicação na avaliação
sensorial, pois permite traçar o perfil sensorial dos produtos a partir da descrição e
quantificação de descritores sensoriais diferenciados. As etapas que envolvem a
QDA são: pré-seleção dos provadores, levantamento dos termos descritores,
treinamento e seleção dos provadores e avaliação das amostras. Os perfis
sensoriais das diferentes amostras são estabelecidos após os dados obtidos serem
submetidos à análise de variância (ANOVA), teste de Tukey e Análise de
Componentes Principais (PCA). Esta é, particularmente, efetiva em visualizar
correlações entre atributos. A disposição vetorial dos atributos nos quadrantes
definidos pelas componentes principais I e II permite, por exemplo, mostrar que
aromas cítricos, de pêssego e florais de um vinho branco são intimamente
relacionados
(percebidos
similarmente),
mas
negativamente
(raramente associados) a aromas de pimentão (JACKSON, 2002).
correlacionados
95
3.9 AVANÇOS E PERSPECTIVAS NA PESQUISA EM QUALIDADE
Embora certas diferenças no aroma de bebidas destiladas possam ser, ainda
hoje, facilmente identificadas por meio de testes sensoriais, até meados da década
passada, em muitos poucos casos a análise química discriminava essas diferenças.
Um dos principais motivos era a limitação analítica de identificação e quantificação
de certos componentes com grande influência na formação do flavor, de baixo
threshold, alguns percebidos na faixa de unidades a dezenas de ppt, abaixo dos
limites de detecção dos métodos analíticos disponíveis (SNIFFER 9000, 2006).
Certamente, diferenças entre flavors são sempre causadas por diferenças em
composições qualitativas ou alteradas pelas inter-relações dos componentes nas
frações que constituem o flavor. A presença de um componente, excepcionalmente,
em grandes quantidades, ou o aparecimento de um outro não comum, geralmente
produz um off-flavor (NYKÄNEN e SUOMAILENEN, 1983).
Embora alguns compostos sejam peculiares de uma bebida particular ou tipo
de bebida, em geral, aqueles responsáveis pelos flavors característicos são bastante
similares, independentemente do tipo de bebida. As diferenças, geralmente, resultam
de suas variadas concentrações (JANZANTTI, 2004).
Apesar de os estudos do aroma, inicialmente centrados na identificação
exaustiva dos compostos químicos voláteis presentes nos alimentos, tenham
conduzido, há pouco mais de duas décadas, à identificação de centenas de
compostos em vinhos e várias bebidas destiladas (NYKÄNEN e SUOMALAINEN,
1983), até um passado recente, os ésteres, álcoois superiores, aldeídos e ácidos
majoritários eram descritos, em vários artigos, como os principais componentes
responsáveis pelo flavor das cachaças. Os congêneres majoritários, em níveis quase
96
sempre acima de 1-2 ppm, predominavam nas escassas associações estatísticas das
análises físico-química e sensorial (BOZA e HORII,1988).
Em estágio mais avançado, os estudos disponíveis na literatura de vinhos,
uísques e brandies muitas vezes serviram como referencial (LÉAUTÉ, 1990,
NYKÄNEN e SUOMAILENEN, 1983 ; WANIKAWA et al.; FITZGERALD et al., 2000).
Em cachaças, a partir do final da década passada, verificou-se a identificação e
quantificação de um grande número de componentes minoritários de importância
para o flavor, como ésteres, álcoois (BOSCOLO et al., 2000, NÓBREGA, 2003),
aldeídos, ácidos (NASCIMENTO et al.,1998a,b,c); cetonas, compostos fenólicos
(BETTIN, 2001; CARDOSO et al., 2003b), terpenos, lactonas, furanos e pirazinas
(JANZANTTI ,2004).
Portanto, os componentes majoritários do coeficiente de congêneres não são
suficientes para explicar a qualidade das bebidas destiladas, assim como a
quantificação dos compostos voláteis não permite conhecer a sua efetiva
contribuição para o aroma final (CALDEIRA et al., JANZANTTI, 2004).
O recente desenvolvimento da conjugação de técnicas de análise química e
sensorial tem permitido associar o os componentes presentes em uma extensa faixa
de concentração a determinados flavors e off-flavors, assim como ao aroma final.
Dentre outras ferramentas hoje disponíveis, a Cromatografia em Fase GasosaOlfatometria (GC-O) no qual o olfato humano assume o papel de detector, tem sido
de grande utilidade no conhecimento dos aromas-chave que eluem de uma coluna
cromatográfica. A associação desta técnica com a GC-MS tem permitido verificar a
respectiva contribuição odorante individual para o aroma destas bebidas alcoólicas,
em especial o importante papel de componentes com baixos limiares de percepção
97
olfativa (thresholds) encontrados em nível traço (ppb) e ultratraço (ppt) (JANZANTTI;
CALDEIRA et al., 2004; WANIKAWA, et al., 2002).
Estas técnicas diferem fundamentalmente na forma de avaliar o aroma, isto é,
quanto ao número de provadores, no tipo de escala e no tipo de extratos utilizados,
existindo métodos de diluição (Charm analysis, AEDA), métodos de freqüência de
detecção, e métodos de tempo-intensidade (CALDEIRA et al., 2004).
Todas as considerações apresentadas até o presente Capítulo são importantes
para o conhecimento dos processos de produção da cachaça e outras bebidas
destiladas, necessário a melhor compreensão da contribuição inédita deste trabalho
de tese, que envolve, principalmente, a adequação de práticas de produção para a
reduzir os teores de carbamato de etila e contaminantes inorgânicos em cachaças,
sem prejuízo de sua qualidade sensorial.
98
4 MATERIAL E MÉTODOS
____________________________________________________
99
Neste Capítulo, os equipamentos e outros materiais utilizados, assim como as
condições de operação ou trabalho são discriminados de acordo com a
determinação ou o procedimento experimental realizado.
4.1 ESTABELECIMENTOS PRODUTORES DE CACHAÇA.
Os 30 estabelecimentos produtores de cachaça selecionados, perfazendo um
total de 32 sistemas de destilação, foram sub-divididos em 5 grupos : I) com 7
colunas de destilação; II) abrangendo 18 alambiques inteiramente em cobre (2
produtores possuem 2 alambiques); III) 5 alambiques em aço inoxidável com as
partes ascendentes em cobre; IV) 1 alambique em cobre, para produção de cachaça
bidestilada; e V) 1 alambique totalmente em aço inoxidável.
4.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DA RESINA CATIÔNICA UTILIZADA
Na Tabela 3 são mostradas as propriedades da resina catiônica utilizada nos
experimentos discriminados nos itens 4.3 e 4.4.
Tabela 3. Propriedades da resina catiônica DOWEX MARATHON C
Tipo
Matriz
Grupo Funcional/ Forma
+
Catiônica Fortemente
Estireno-DVB, gel
Ácido sulfônico / Na
Ácida
Especificações
Capacidade total de troca, min.
2 eq/L
Teor de Água (%)
42-48
Tamanho médio da partícula (µm)
Esferas totalmente perfeitas (%)
Variação do pH
Total de lavagem requisitada
Regenerante
585 ± 50
95-100
0-14
2-5 volumes de leito
8-12% NaCl
100
4.3 TROCADORES CATIÔNICOS EXPERIMENTAIS E INDUSTRIAIS
Como mostrado na Figura 19, os experimentos de percolação dos recémdestilados alcoólicos foram efetuados através de uma ou duas colunas de vidro com
75 cm de leito (resina) e 2,5 cm de diâmetro interno, contendo, em sua parte inferior,
uma placa de vidro sinterizado de alta porosidade para suporte da resina.
A configuração destas colunas foi resultado da observação das condições
típicas de operação para testes com resinas, descritos em manual da “Rohm and
Haas”. Os experimentos, discriminados a seguir (ver 4.4), foram realizados,
primeiramente, com finalidade de estudar o efeito da redução dos teores de cobre,
utilizando essa resina catiônica, na formação do carbamato de etila.
Figura 19. Trocadores catiônicos experimentais.
101
Foi, ainda, desenvolvida a avaliação sensorial e físico-química dos destilados
tratados e não tratados pela resina.
A remoção de excesso de componentes das resinas, necessária ao seu
condicionamento adequado, foi efetuada através da percolação de cerca 15 litros de
solução de etanol a 50% (v/v).
Os trocadores catiônicos industriais são mostrados na Figura 20. As
carcaças desses dispositivos ou “filtros” foram manufaturadas em polietileno de alta
densidade (PEAD), com 2 cm de espessura e 80 cm de altura do leito, onde a
fixação da resina catiônica (cerca de 4 litros em cada trocador) em seu interior foi
efetuada através de rosqueamento de idênticas tampas, fabricadas com o mesmo
material, sobre as partes superiores e inferiores dos cilindros.
Figura 20. Trocadores catiônicos industriais (parte interna da tampa à direita).
102
A resina encontra-se recoberta, em cada uma das extremidades, por uma tela
em aço inoxidável . Estes estão fixados, em um dos lados, pela tela e, no outro, pela
superfície interna inferior da tampa, que possui um duto central cilíndrico inteiriço, e
que possibilita a passagem do destilado através da resina.
4.4 AMOSTRAS E TRATAMENTO COM A RESINA CATIÔNICA SELECIONADA
Para a avaliação do efeito do tratamento proposto nos teores de carbamato de
etila, as amostras “não tratadas” (in natura), foram coletadas em frascos de vidro,
imediatamente após à saída dos resfriadores dos sistemas de destilação. No mesmo
instante, parte de cada uma destas amostras (cerca de 1 L) foi percolada na coluna
descrita em 4.2 (Figura 19).
As amostras percoladas (tratadas) também foram recolhidas em frascos de
vidro sob refrigeração, num intervalo de tempo não superior a cerca de 1 h. Parte
dessas amostras foi posteriormente dividida em duas frações, uma destinada à
determinação do carbamato de etila e outra para a análise físico-química
complementar (grau alcoólico, cobre, acidez, etc.), de modo a evitar possíveis
contaminações pelo excessivo manuseio dos frascos. A vazão média nas duas
colunas foi em torno de 17-20 mL/min.
A descontaminação dos frascos utilizados consistiu de tratamento com solução
de HNO3 com a 50% v/v, seguida de lavagem com água tridestilada e posterior
rinsagem com os próprios recém-destilados durante sua coleta.
As 12 amostras destinadas à avaliação sensorial e físico-química dos
congêneres (capítulo 7), provenientes de 6 destilados de cana-de-açúcar, foram
coletadas de modo similar e simultâneo ao procedimento anterior. Neste caso, três
destilados foram provenientes da fração “coração” de alambiques inteiramente em
103
cobre, sendo dois da Região Sul e um do Centro-Sul do Estado do Rio de Janeiro.
Os outros três destilados foram produzidos em colunas de destilação da Região
Noroeste. Do volume total de cada destilado (cerca de 9 L), cerca da metade (4,5 L)
foi mantidas] intacta. A outra metade foi percolada na resina e coletada como
supracitado, num intervalo de tempo proporcional ao volume utilizado (cerca de
2,5 h), perfazendo um total de 6 pares de amostras para cada produto, também
designadas por “tratadas” e “não tratadas”.
Na pré-seleção dos panelistas (julgadores) para a análise sensorial foi utilizada
uma amostra de cachaça a 39% vol. Outra amostra foi obtida pela adição de glicose
anidra (3% m/v) à metade do volume deste destilado.
4.5 DETERMINAÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA
As determinações do carbamato de etila foram realizadas a partir de
adaptações do método de Hesford e Schneider (2001). Neste, as amostras não
sofrem qualquer tratamento prévio, no que se distingue, basicamente, do método de
Canas et al. (1994).
Foram utilizados 2 procedimentos em equipamentos distintos. O primeiro
procedimento (A), desenvolvido com base no planejamento da presente tese,
relaciona-se, de modo geral, com os resultados descritos no Capítulo 5. O segundo
(B), desenvolvido posteriormente pela Divisão de Metrologia Química (DQUIM) do
INMETRO (2004), está relacionado, em sua maior parte, com os resultados
constantes no Capítulo 6.
Os dois procedimentos são similares. Sua principal diferença é a utilização de
diluições das soluções-estoque e amostras com micropipetas, em (A); enquanto em
(B) o fracionamento das amostras e diluições se processam gravimetricamente.
104
Neste caso, o resultado obtido, em µg/kg, deve ser multiplicado pela densidade
absoluta da amostra a 20°C (ALKOHOLTABELLE, 1991), de modo a ser obtido um
resultado em µg/L, conforme norma vigente (BRASIL, 2005a).
4.5.1 Parâmetros analíticos em (A)
Equipamento:
Cromatógrafo a gás marca HP mod. 6890, acoplado a um espectrômetro de massas
HP mod. 5973 (Figura 21).
Figura 21. Cromatógrafo a gás acoplado a detector de massas (LANOI/ INT/RJ).
Condições de Operação:
Coluna capilar:
HP INNOWax ; 30 m de comrprimento x 0,25 mm de diâmetro
interno, recoberta com filme de polietileno glicol (PEG) de alta polaridade (0,25 µm
de espessura).
Modo de injeção: Split 5:1.
Vazão (He) : 1,0 mL/min.
Programação de temperatura do forno: 40°C até 185°C , em 10°C/min; 185°C até
230°C, em 30°C/min; 230°C durante 4 min.
Injetor: 230°C.
Detector (MS): 260°C.
105
Modo de aquisição : Monitoramento seletivo de íons (SIM) para os íons m/z 62 e 74,
em baixa resolução.
Solvent delay : 2,0 min ; TR (tempo de retenção) = 11,19 min carbamato de etila /
12,3 min carbamato de n-propila (padrão interno).
Procedimento:
a) Solução-estoque de carbamato de etila (CE); cerca de 250 mg/L: preparada a
partir da dissolução de 12,5 mg de CE, pesados com resolução de 0,1mg, em etanol
a 45% (v/v). A solução resultante foi transferida, quantitativamente, para balão
volumétrico calibrado de 50 mL, avolumado com etanol a 45% vol.
b) Solução-estoque de carbamato de n-propila (n-CP); cerca de 400 mg/L:
preparada a partir da dissolução de 10 mg de n-CP, pesados com resolução de
0,1mg, em etanol a 45% (v/v). A solução resultante foi transferida, quantitativamente,
para balão volumétrico calibrado de 25 mL, avolumado com etanol 45% (v/v).
c) Soluções analíticas: Contendo cerca de 25; 50; 100; 150 e 200 µg/L de CE e 400
µg/L de n-CP. Preparadas, convenientemente, por diluição das solução-estoque (a)
e solução-estoque (b) em etanol a 45% v/v .
d) Preparação das amostras: transferiu-se 45 µL da solução estoque de n-CP para
balão volumétrico de 50 mL, contendo cerca de 30 mL da amostra in natura.
Completou-se o volume (50 mL) com cerca de 20 mL de amostra, misturando-se
adequadamente.
e) Injeção: injetou-se 1 µL de cada uma das amostras e soluções analíticas no
cromatógrafo, em triplicata, depois de transferidas para distintos vials.
106
Determinação do CE:
Efetuada a partir da inserção da razão dos sinais integrados medidos para a amostra
e respectivo padrão interno na curva de regressão, relativa ao método por
padronização interna (BONATO, 1995 ; RIBANI et al., 2004).
Reagentes:
- carbamato de etila Sigma Aldrich, mínimo 99% m/m (CAS: 51-79-6).
- carbamato de n-propila (CAS: 627-12-3 .
- etanol: Merck p.a.
- diclorometano p.a. (Merck).
- cloreto de sódio (Merck).
Outros materiais:
- balança analítica Sartorius CP 244 S, com resolução de 0,1 mg.
- balões volumétricos de 10, 25, 50, 100, 200 e 250 mL.
- vials de 1 e 2 mL.
- micropipetas.
4.5.2 Parâmetros analíticos em (B)
Equipamento:
Cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massas Shimadzu, mod. GCMSQP2010.
Condições de Operação:
Coluna capilar: HP-FFAP; 50 m de comrprimento x 0,25 mm de diâmetro interno,
recoberta filme polar de PEG esterificado (0,3 µm espessura).
Modo de injeção: sem divisão de fluxo(splitless).
Vazão (He): 1,2 mL/min.
107
Injetor: 250ºC.
Programação de temperatura do forno: 90°C durante 1min; 90°C até 150°C, em
10°C /min; 150°C até 220°C em 30°C /min.
Fonte: 220°C.
Interface : 220°C.
Modo de aquisição: SIM.
Íons monitorados : m/z = 62 e 74.
Tempo de aquisição dos íons: em intervalos de 0,2 s.
Procedimento:
a) Solução-estoque de CE (cerca de 7,0 mg/kg): preparada a partir da dissolução de
7,0 mg de CE em cerca de 1000 g de solução de etanol/H2O 40% (m/m),
exatamente pesados.
b) Solução-estoque de n-CP (cerca de 50 mg/kg): preparada a partir da dissolução
de
5,0 mg de n-CP 1000 g de solução de etanol/H2O 40% (m/m), exatamente
pesados.
c) Soluções analíticas: contendo, aproximadamente, 10 ; 20; 50; 100; 200; 300;
400; 500 e 600 µg/kg de CE e cerca de 250 µg/kg de n-CP em cada solução.
Preparadas a partir de diluições das soluções estoque (a) e (b) com a solução de
etanol/H2O 40% (m/m), utilizando pipeta graduada de 5 mL.
d) Preparação das Amostras: Adicionou-se 1g de cachaça a 1g da solução de
padrão interno. A mistura foi homogeneizada em agitador tipo vórtex por 10
segundos e, a seguir, transferida para o vial.
e) Injeção e determinação do CE: procedeu-se da mesma forma que em (A).
108
Obs: Quando se utilizou o carbamato de etila deuterado como padrão interno
(cerca de 20 amostras), a solução-estoque foi preparada numa concentração de
cerca de 5212 µg/kg. Aproximadamente 0,0053 g de carbamato de etila deuterado
foi pesado e diluído em 101,310 g da solução de etanol 40% v/v. A seguir, esta
solução foi diluída para obter a solução-trabalho cuja concentração final foi cerca de
407 µg/kg.
Esta solução-trabalho do PI foi adicionada aos pontos da curva de calibração e as
amostras de cachaça na proporção de 1g :1g.
Reagentes:
Com exceção da utilização adicional do carbamato de etila deuterado (ETHYL-D5,
98%, Cambridge Isotope Laboratories ; CAS:73962-07-9) os outros reagentes são
os mesmos especificados no procedimento(A).
Outros materiais:
- frascos de 250 mL e 500 mL, com tampa.
- frascos de vidro de 2, 10 e 125 mL.
- balança METTLER TOLEDO XS 205.
- balança METTLER TOLEDO PR 1203 (para pesagem dos frascos de 250 e
500 mL.
- vials de 1 e 2 mL.
- repipetador automático.
- pipeta Pasteur.
- pipeta graduada de 5 mL.
- luvas próprias para pesagem.
Observação: Nos dois procedimentos, reagentes e padrões foram dissolvidos em
água proveniente de sistema Milli-Q.
109
4.6 DETERMINAÇÃO DO GRAU ALCOÓLICO E DO pH
O grau alcoólico foi determinado pelo método densitométrico da AOAC 982.10
(1995), utilizando um densímetro ANTON PAAR DMA 48, em 20°C. Uma tabela
oficial foi usada para transformar os resultados em densidade (20°C /20°C) para
grau alcoólico (% vol) a 20°C (MAPA, 1986). As medidas do pH dos destilados foram
efetuadas de acordo com método da OIV (1994).
4.7 ANÁLISE DOS CONGÊNERES
O furfural foi determinado a partir do método 960.16 da AOAC (1995) por
espectrofotometria no UV, em 277 nm, por meio de um espectrofotômetro de UVVIS VARIAN mod. 634. Os teores de acidez volátil foram medidos conforme método
volumétrico oficial (neutralização com NaOH 0,1M) do MAPA (BRASIL, 2005b,
1986).
A análise dos congêneres suplementares foi realizada de acordo com o
método 968.09 da AOAC (1995), utilizando um cromatógrafo a gás HP 6890, com
detecção por ionização de chama (FID). Transferiu-se 50 mL do destilado para um
balão volumétrico de 50 mL, onde foi adicionado 25 mg de 3-pentanol (em triplicata).
Do mesmo modo, este padrão interno foi também adicionado às soluções contendo
concentrações conhecidas de aldeído acético, acetato de etila, álcoois n-propílico,
isobutílico e isoamílicos. Estes analitos foram separados usando uma coluna capilar
Carbowax 20M (50 m x 0.2 mm diâmetro interno x 0.2 m de espessura do filme).
Condições de operação:
- Vazão
do hidrogênio (gás de arraste) na coluna: 0,7 mL/min.
- Quantidade injetada: 1 µL.
- Divisão: 1:10.
110
- Forno: A coluna foi mantida a 50°C por 10 min e, então, elevada em 5°C/min, até
130°C, onde foi mantida nesta temperatura por 15 min.
- Detector de ionização de chama (FID): 160°C.
- Injetor: 120°C.
- Detector de ionização de chama (FID): 160°C.
Soluções analíticas:
Contendo 40 mg/L ou 80 mg/L de aldeído acético, acetato de etila, metanol, álcool
n-propílico, álcool isoamílico e álcool isobutílico.
- Padrão Interno: 3-pentanol.
Obs. : Todos os padrões utilizados foram de grau analítico.
As concentrações de acetato de etila, determinadas por GC-FID, foram ainda
comparadas com o teor em ésteres totais, calculados pelo método colorimétrico
972.07 da AOAC (1995), de modo a verificar se o coeficiente de congêneres poderia
ser significantemente alterado pela presença de outros ésteres. Neste método, os
ésteres reagem quantitativamente com o cloridrato de hidroxilamina para formar o
ácido hidroxâmico em solução alcalina que, após acidificação, forma um complexo
3+,
colorido com os íons Fe
cuja absorvância é medida em 525 nm.
- Reagentes de grau analítico utilizados: cloreto férrico hexaidratado (FeCl3.6H2O);
ácido clorídridrico (HCl); hidróxido de sódio (NaOH); cloridrato de hidroxilamina
(H2NOH).
111
4.8 ANÁLISE DE CONTAMINANTES METÁLICOS E OUTROS CÁTIONS
4.8.1 Métodos analíticos
Para a análise de Zn, Pb, Cd, Fe e Cu nas 12 amostras relativas à avaliação
sensorial e físico-química dos destilados tratados e não tratados (seção 7), foi
empregado o método 200.7 da Environment Protection Agency (EPA, 1994), por
Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP- OES),
adaptado para a análise de matrizes alcoólicas, a partir de um instrumento Perkin
Elmer Optima 4300 DV.
Nas amostras suplementares, a determinação do cobre foi realizada,
principalmente, conforme método da AOAC (1995), por Espectrometria de Absorção
Atômica com Chama (FAAS), através de dois espectrômetros de absorção atômica
(VARIAN modelo 1475 e PERKIN-ELMER modelo 3300). Em alguns casos, de
modo a reduzir o LQ do cobre na cachaça, as amostras foram tratadas conforme
descrito em 4.8.2.
Um fotômetro de chama Micronal B262 foi usado na determinação do sódio
(Na), de acordo com o método 26.1.16 da AOAC (1995), adaptado para o grau
alcoólico e conteúdo em sódio das amostras.
Os métodos da American Public Health Association (APHA,1995) por
Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Hidretos (HG-AAS) foram
empregados para a determinação de As e Se. Na determinação de Hg foi utilizado o
método da APHA (1995) por Espectrometria de Absorção Atômica com Vapor a Frio
(CV-AAS).
112
4.8.2 Tratamentos prévios das amostras e curvas analíticas
Para as análises por ICP-OES foi utilizado um condensador de refluxo tipo
“dedo-frio” para evaporar 20 mL das amostras de destilados alcoólicos de cana-deaçúcar até um volume de cerca de 3 mL, de modo a eliminar o efeito do etanol no
plasma. Os extratos resultantes foram rediluídos a 20 mL com solução de HNO3 a
5% (v/v).
Nos métodos por HG-AAS e CV-AAS, 50 mL das amostras e um branco,
consistindo de 50 mL água desionizada, foram transferidos para frascos de digestão
por microondas. A seguir, a cada um desses frascos foram adicionados 3 mL de
HNO3 e 2 mL of HCl. A digestão processou-se conforme programa previamente
selecionado.
No método por Fotometria de Chama as amostras não sofreram nenhum
tratamento prévio, e as soluções analíticas utilizadas na determinação de Na foram
dissolvidas em solução de etanol (45% v/v) contendo 1; 5; 10; 15 e 20 mg Na/L .
O método da AOAC (1995) para a determinação do cobre também não utilizou
nenhum tratamento prévio, corrigindo-se o efeito da matriz através de soluções
analíticas dissolvidas em etanol a 45% (v/v). Em alguns casos, este analito foi
concentrado por vaporização, com o objetivo de eliminar a maior parte do etanol. O
concentrado foi subseqüentemente tratado com HNO3 : H2O (1:1 v/v) and HCl: H2O
(1:1 v/v), e o cobre determinado a partir de curvas analíticas preparadas a partir de
soluções-padrão contendo 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; e 4,0 mg/L de cobre, dissolvidos em
HCl 0,5 M.
Nos métodos por ICP-OES, HG-AAS e CV-AAS, as curvas analíticas foram
construídas a partir de 5 concentrações conhecidas, num intervalo de concentrações
113
adequadas, preparadas através de diluições de uma solução-estoque contendo os
analitos.
Para todos os métodos descritos, os resultados foram obtidos através das
respectivas equações de regressão e os coeficientes de correlação da curvas de
calibração foram sempre superiores a 0,997.
Obs: Todos os reagentes utilizados foram de grau analítico e os padrões de
grau cromatográfico, espectrofotométrico ou analítico.
4.9 TESTES ESTATÍSTICOS UTILIZADOS NOS ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS
As curvas de calibração foram submetidas ao teste de Cochran para avaliar a
homogeneidade das variâncias a um nível de significância de 5%. Quando o valor de
Cochran calculado (Ccalc.) é menor que o valor tabelado (Ctab.), as variâncias
permanecem homogêneas na faixa de concentrações utilizadas, caracterizando um
comportamento homocedástico, pré-condição para construir a curva analítica
através de um modelo de regressão linear (MASSART et al.,1997).
Quando necessário, o teste de Grubbs foi utilizado para verificar a existência de
valores aberrantes (outliers), principalmente nos ensaios relativos ao carbamato de
etila (n
3). O teste F de Snedecor para comparação de desvios-padrão foi
empregado para avaliar a homogeneidade das variâncias de resultados de diferentes
métodos ou grupo de resultados. Esse teste determina a forma de calcular o valor de
t quando duas médias são comparadas (MILLER e MILLER, 1993; INMETRO,
2003).
O teste t pareado foi utilizado para avaliar os resultados obtidos a partir de
amostras com composições diferentes ou para verificar a existência de diferença
significativa entre 2 (dois) métodos (VOGEL, 2002).
114
4.10 CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO
As características de desempenho utilizadas para verificar a qualidade dos
resutados obtidos foram a Exatidão, a Precisão, a Sensibilidade, a Seletividade e os
Limites de Detecção e Quantificação. Com o objetivo de melhor apresentar sua
discussão, essas características e os critérios de aceitação foram definidos e
discutidos no Capítulo 5.
4. 11 ANÁLISE SENSORIAL DESCRITIVA
A Análise Descritiva Quantitativa (QDA) foi realizada de acordo com STONE et
al. (1974).
4.11.1 Pré-seleção da equipe
A etapa de pré-seleção foi realizada com 30 indivíduos, consumidores do
produto e com disponibilidade de tempo, por meio da análise seqüencial de Wald
(AMERINE et al., 1965). Foram utilizados testes triangulares de diferença com
amostras de cachaça na sua formulação original e manipulada laboratorialmente
com adição de glicose D, as quais apresentavam diferença significativa entre si ao
nível de 0,01%.
Para determinar o limiar de percepção da glicose D na cachaça comercial, 30
indivíduos testaram várias concentrações em teste pareado de diferença quanto ao
gosto doce. Os testes estabeleceram em 3% m/v a menor concentração de glicose
em que foi estabelecida diferença significativa de 0,01%.
Na análise seqüencial de Wald (AMERINE et al., 1965), aplicada na pré-seleção
dos julgadores, a amostra original e a contendo 3% de glicose foram empregados
nos testes triangulares. Para aferir a
habilidade
foram utilizados os seguintes
115
valores : p0 = 0,45 (máxima inabilidade aceitável) e þ = 0,70 (mínima inabilidade
aceitável). Para os riscos alfa e beta foi utilizado o valor de 0,05.
4.11.2 Treinamento da equipe
Doze julgadores pré-selecionados foram utilizados para o levantamento dos
atributos sensoriais, por meio do método de rede de Kelly, descrito por MOSKOWITZ
(1983), em que os provadores receberam as amostras aos pares, envolvendo todas
as combinações possíveis, e listaram em ficha apropriada as similaridades e as
diferenças entre as amostras apresentadas, com relação à aparência, aroma, sabor
e textura. Esta etapa requereu várias sessões de degustações individuais,
familiarizando os julgadores potenciais com as amostras em estudo.
Após o levantamento dos termos a equipe se reuniu e, por meio de debate
aberto, foram escolhidos os termos apropriados para descrever as amostras,
discriminados na Tabela 4, eliminando-se os termos redundantes e correlatos. Cada
atributo foi colocado em escala de 15 cm, ancorada na extremidade esquerda pelo
termo que correspondia a intensidade mínima e na direita pela intensidade máxima.
Desta forma, foi produzida a ficha de avaliação das amostras.
Foram realizadas doze sessões de treinamento em grupo até que o líder do
painel considerasse as notas dos provadores coerentes. Nessas sessões foram
apresentadas, além das amostras, os materiais de referência dos extremos das
escalas contidos na ficha de avaliação, mostrada na Figura 22.
Para o registro das intensidades de percepção dos atributos empregou-se a
mesma ficha de avaliação das amostras, produzida na etapa de treinamento.
116
Tabela 4. Atributos, definições e referências de intensidades da análise descritiva quantitativa
em destilados alcoólicos de cana-de-açúcar, antes e após tratamento para remoção de
contaminantes.
Atributo
Aparência
Cor âmbar
Aroma
Alcoólico inicial
De melaço de cana
Definição
Coloração característica de aguardente
envelhecida por pouco tempo, amarela
translúcida.
Referência
Ausente: água destilada
Intenso: 0,01g de amarelo de
metacromo em 200mL de água
destilada.
Aroma característico de etanol.
Fraco: etanol 35% (v/v)
Intenso: etanol 70% (v/v)
Aroma característico de melaço de cana
ou de caldo de cana concentrado.
Ausente: etanol a 40% (v/v)
Intenso: 1g melado de cana-de-açúcar
em 100mL etanol a 40% (v/v)
Sabor Alcoólico
inicial
Sabor de álcool percebido no instante
que a amostra entra em contado com a
mucosa bucal.
Fraco: etanol a 35% (v/v).
Intenso: etanol a 70% (v/v).
Melaço de cana
Sabor característico de melaço de cana
ou gosto doce percebido no caldo de
cana concentrado.
Ausente: etanol a 40% (v/v).
Intenso: 1g de melado de cana-de-açúcar
em 100mL de etanol a 40% (v/v).
Agressividade
Impacto inicial agressivo ou abrasivo,
com sensação de pungência.
Pouca: fermentado destilado, graduação
alcoólica de 42% (v/v).
Muita: etanol 45% (v/v)
Alcoólico residual
Sabor alcoólico percebido após a
deglutição da amostra.
Fraco: etanol 35% (v/v).
Forte : etanol 70% (v/v).
Sensação de secura na mucosa oral,
semelhante àquela causada de forma
intensa por certas frutas verdes, como o
caqui e a banana.
Pouca: etanol 40% (v/v)
Resistência ao deslocamento de um
líquido, percebido pelo grau de
escorrimento da amostra no copo após
ligeiro movimento circular do mesmo.
Ausente: Água destilada.
Intenso: 0,01g de amarelo de
metacromo em 200 mL de água
destilada
Adstringência
Textura
Viscosidade visual
Muita: 0,4 g de ácido tânico em 100mL
de etanol a 40% (v/v).
Nota: todos os reagentes utilizados no preparo das soluções de referência
foram de grau analítico.
117
Nome: ___________________________________________
Código da Amostra: ________________
Por favor, faça um traço vertical na escala no ponto que melhor descreve a intensidade de cada característica da amostra.
AROMA:
1)
ALCOÓLICO
|_________________________________________________________________________________________________________|
FRACO
FORTE
2)
MELAÇO DE CANA
|_________________________________________________________________________________________________________|
FRACO
FORTE
SABOR:
1)
ALCOÓLICO INICIAL
|_________________________________________________________________________________________________________|
FRACO
FORTE
2)
DE MELAÇO DE CANA
|_________________________________________________________________________________________________________|
AUSENTE
INTENSO
3)
AGRESSIVIDADE
|_________________________________________________________________________________________________________|
POUCA
MUITA
4)
ALCOÓLICO RESIDUAL
|_________________________________________________________________________________________________________|
FRACO
FORTE
5)
ADSTRINGÊNCIA
|_________________________________________________________________________________________________________|
POUCA
MUITA
TEXTURA:
1)
VISCOSIDADE
|_________________________________________________________________________________________________________|
POUCA
MUITA
APARÊNCIA:
“ESSA PARTE VOCE FAZ FORA DA CABINE”
1) COR ÂMBAR:
|_________________________________________________________________________________________________________|
AUSENTE
INTENSO
Observações:
________________________________________________________________________________________________
Figura 22. Ficha de avaliação das amostras para registro das intensidades de percepção dos
atributos (QDA).
118
4.11.3 Seleção dos julgadores
Os doze julgadores potenciais que participaram do treinamento foram testados
quanto ao desempenho durante a etapa de seleção da equipe sensorial. As doze
amostras
foram
aleatorizadas, em
apresentadas
de
forma monádica,
em
quatro repetições
laboratório com cabines individuais, servidas em cálices
codificados e cobertos com vidro de relógio. Para o registro das intensidades de
percepção dos atributos empregou-se a ficha de avaliação das amostras produzida
na etapa de treinamento.
Os julgadores foram selecionados com base no poder de discriminação entre
amostras, reprodutibilidade e concordância entre provadores (DAMÁSIO e COSTEL,
1991). Para tanto, em cada atributo, foi realizada a análise de variância (ANOVA),
com duas fontes de variação (amostra e repetição) por julgador.
Foram selecionados os julgadores com base nos valores de Famostra
significativo para p
0,30 e Frepetição significativo para p
0,05 e concordância das
médias com as da equipe, em que os valores médios de cada provador se
apresentavam na mesma ordem e próximos à média da equipe para cada atributo
avaliado.
4.11.4 Avaliação das amostras
Seis julgadores aprovados na etapa de seleção, três homens e três mulheres
com idades variando entre 22 e 43 anos, participaram das avaliações das 12
amostras de destilados alcoólicos de cana-de-açúcar. As amostras foram servidas
sob condições laboratoriais, em cabines individuais, em cálices incolores codificados
com números de três dígitos e cobertos com vidros de relógio.
119
Todas as amostras foram apresentadas de forma monádica, com quatro
repetições aleatorizadas por julgador, num total de 48 sessões distribuídas em 24
dias (STONE e SIDEL, 1993).
4.11.5 Teste de preferência sensorial
Cada par de amostras, antes e após tratamento, foi testado quanto à
preferência por 30 consumidores, totalizando 180 consumidores com idades
variando entre 18 e 63 anos, sendo 59% do sexo masculino. Os testes foram
realizados sob condições laboratoriais, empregando-se o método de comparação
pareada conforme descrito por STONE e SIDEL (1993) e mostrado na Figura 23.
Nome: _____________________________________
Sexo: _______
Idade:______
Por favor, prove as amostras da esquerda para direita e circule o código da amostra de sua PREFERÊNCIA.
Coma o pão, enxágüe a boca entre as degustações e espere trinta segundos.
321
737
Comentários:____________________________________________________________
Figura 23. Ficha de teste de preferência
4.11.6 Teste de aceitação sensorial
As cachaças antes e após tratamento foram testadas quanto à aceitação
sensorial
por 360 consumidores, 30 consumidores por amostra, com idades
variando entre 20 e 56 anos, sendo 63% do sexo masculino. Os testes foram
realizados sob condições laboratoriais, empregando-se a escala hedônica verbal
120
estruturada e a escala de atitude (FACT), ambas de nove pontos, preconizadas por
STONE e SIDEL (1993) e mostradas na Figura 24.
Nome: ......................................... ..............................Idade:.......... ....Sexo: M ( ) F ( )
Por favor, avalie a amostra e use a escala abaixo para indicar o quanto você gostou ou desgostou do
produto.
CÓDIGO DA AMOSTRA:....................
9 - gostei muitíssimo
8 - gostei muito
7 - gostei moderadamente
6 - gostei ligeiramente
5 - nem gostei/nem desgostei
4 - desgostei ligeiramente
3 - desgostei moderadamente
2 - desgostei muito
1 - desgostei muitíssimo
Por favor, avalie a amostra e use a escala abaixo para indicar o quanto você estaria disposto a
consumir esse produto.
9 - beberia sempre que tivesse oportunidade
8 - beberia muito freqüentemente
7 - beberia freqüentemente
6 - gostei e beberia de vez em quando
5 - beberia se estivesse acessível, não me esforçaria para consegui-lo
4 - não gostei, mas beberia ocasionalmente
3 - raramente beberia
2 - só beberia se não pudesse escolher outra bebida
1 - só beberia se fosse forçado
Comentários:
Figura 24. Ficha de tese de aceitação
4.11.7 Análises estatísticas
Os resultados obtidos na QDA, em cada par de amostras, antes e após
tratamento, foram tratados estatisticamente pelo teste F da análise de variância ao
121
nível de 5% de significância. Empregou-se o modelo de delineamento em blocos
casualizados com as seguintes fontes de variação: julgador (com cinco graus de
liberdade); amostras (com um grau de liberdade); e interação julgador e amostra
(com dez graus de liberdade). Os resultados do teste de aceitação foram avaliados
com as amostras aos pares, antes e após tratamento, empregando-se o modelo de
delineamento em blocos casualizados (julgadores), ao nível de 5% de significância.
Os resultados do teste de preferência pareada das amostras, antes e após
tratamento, foram avaliados segundo a tabela de ROESSLER et al. (1978) ao nível
de 5% de significância. Os valores médios obtidos na QDA e nas análises físicoquímicas, exceto nas análises de íons metálicos, foram tratadas pela análise de
componentes principais em matriz de correlação. Todas as análises estatísticas
foram realizadas no programa estatístico SAS (1989).
122
5 REDUÇÃO DOS TEORES DE CARBAMATO DE ETILA E
COBRE EM CACHAÇAS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
UTILIZANDO RESINAS CATIÔNICAS
____________________________________________________
123
Até a publicação da Instrução Normativa N° 13 (BRASIL, 2005a), o controle e
levantamento dos teores de carbamato de etila em cachaças vinham sendo restritos
a determinadas regiões produtoras, principalmente, dos Estados de São Paulo,
Minas Gerais, Pernambuco, Ceará, Paraíba e Rio de Janeiro. De modo geral, esse
controle destinava-se, unicamente, à adequação desses produtos para atender o
limite máximo de 150 µg/L, exigência
de um grande número de importadores.
Exceção expressiva, os Estados Unidos estabeleceram um teor máximo de 125 µg/L
para esse contaminante nas bebidas destiladas procedentes de outros países.
Como relatado detalhadamente em 2.7.5, as principais medidas preventivas
para redução dos teores de carbamato de etila em cachaças vêm se consistindo na
bidestilação e na utilização de artefatos em cobre nas partes ascendentes das
colunas, com finalidade de retenção do cianeto, considerado um dos precursores do
carbamato de etila.
Este trabalho teve como objetivos:
- Mostrar a viabilidade técnico-econômica da redução dos teores de carbamato
de etila e cobre em cachaças, a partir de uma resina catiônica Dowex Marathon C,
de modo a atender exigências do mercado externo e interno.
-
Otimizar/avaliar
parâmetros
analíticos
que
assegurem
o
adequado
desempenho do método analítico utilizado na determinação do carbamato de etila
em cachaças, incluindo experimentos suplementares relativos à revalidação da
metodologia analítica por GC-MS nessas matrizes.
- Estabelecer relação entre os teores de cobre (catalisador) e os de carbamato
de etila em cachaças a partir de experimentos in loco.
124
5.1 A PRODUÇÃO DA CACHAÇA NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
Conforme dados disponibilizados pelo SEBRAE-RJ e por técnicos do MAPA,
estima-se que o Estado do Rio de Janeiro possua cerca de 350 estabelecimentos
produtores de cachaça e mais de 50 de estandardizadores dos mais variados perfis,
considerando o aspecto legal, as práticas e os processos de produção. Como
produtores são considerados apenas os que fermentam o caldo de cana e destilam.
Desses, cerca de 20 - 25% encontram-se registrados no MAPA, os quais são
denominados legais ou formais. Devido à fiscalização, os produtores informais
encontram maiores dificuldades de comercializar sua produção, mas muitos optam
por permanecer nessa condição, seja pela desinformação ou para evitar o aumento
de encargos financeiros, como o pagamento de impostos e contratação de
responsável técnico.
A Figura 25 mostra o perfil dos sistemas de destilação fluminenses. Os
sistemas em batelada (alambiques) estão distribuídos por todo o Estado. Contudo,
os alambiques em cobre predominam nas regiões centro e sul, onde os alambiques
em aço inoxidável ocorrem em menor número. As colunas de destilação estão
localizadas, em sua grande maioria, nas regiões norte e noroeste, sendo
responsáveis pela maior parte da produção total, estimada em cerca de 60 milhões
de litros/ano.
Como resultado da diversidade dos sistemas de produção, as cachaças
apresentam aspectos sensoriais e de qualidade bem diferenciados.
125
126
5.2 O PROGRAMA DE EXCELÊNCIA DA CACHAÇA E A AVALIAÇÃO DOS
TEORES DE CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS NO ESTADO DO RIO
DE JANEIRO
As primeiras iniciativas para promover a avaliação dos teores de carbamato de
etila em cachaças produzidas no Estado do Rio de Janeiro resultaram de iniciativas
da
Delegacia Federal de Agricultura no Rio de Janeiro (DFA/RJ/MAPA), hoje
Superintendência Federal de Agricultura (SFA/RJ) que, em conjunto com a
Associação dos Produtores e Amigos de Cachaça do Estado do Rio de Janeiro
(APACERJ) e o SEBRAE, instituíram, no ano de 2000, o Programa de Excelência da
Cachaça (APRESENTAÇÃO DFA/ RJ, 2000). Esse “Programa” foi criado com o
objetivo principal de implementar um núcleo de conhecimento científico/tecnológico,
dispondo de meios para promover o desenvolvimento de atividades propagadoras
imprescindíveis à melhoria da qualidade das cachaças no Estado do Rio de Janeiro,
de modo a atender padrões de qualidade internacional, objetivando o aumento da
exportação e do consumo interno.
Essas atividades incluíam a orientação e treinamento dos técnicos e
produtores envolvidos, assim como o estabelecimento de uma base sólida entre
produtores e entidades participantes, de modo a garantir a sua continuidade.
Outro objetivo foi instituir um Selo de Qualidade, a exemplo de parâmetros de
conformidade estabelecidos pela Associação Mineira de Produtores de Aguardente
de Qualidade (AMPAQ).
Quinze estabelecimentos produtores registrados participaram, efetivamente, do
programa. Com o desenvolvimento do mesmo gerou-se, com base em dados
decorrentes de visitas e de certificados de análise, um Relatório Preliminar que,
principalmente, a exemplo de um trabalho realizado em Minas Gerais (VARGAS,
E.A. e GLORIA, M.B, 1995), associou os teores em acidez volátil e cobre acima dos
127
limites estabelecidos, principais não conformidades com a legislação da época
(BRASIL, 1974,1997), com deficiências na assepsia dos processos de fermentação
e de falta de regularidade na limpeza das serpentinas dos alambiques.
Devido a problemas de operacionalização, em parte decorrentes da não
disponibilização de recursos suficientes, o Programa sofreu certa descontinuidade
no ano de 2002. Contudo, já no final desse ano verificou-se uma razoável evolução
das instalações dos estabelecimentos envolvidos, assim como do processo de
produção das cachaças, o que resultou em significativa redução dos teores de
acidez volátil e cobre. Conseqüentemente, ocorreu uma melhoria na qualidade dos
produtos. Para atingir este ponto foi fundamental o maior acúmulo de conhecimentos
técnicos adquiridos pela maioria dos produtores envolvidos.
A adequação dos teores de carbamato de etila ao limite de 150 µg/L, assim
como dos níveis de certos contaminantes metálicos a limites internacionais, foi uma
das metas a serem alcançadas pelas cachaças a serem certificadas, as “Cachaças
de Excelência”.
Como não havia equipamentos disponíveis no MAPA/RJ para a adequada
avaliação dos teores do carbamato de etila, suas determinações iniciais, realizadas
em 2003, só se tornaram possíveis com o desenvolvimento do presente trabalho de
tese no Instituto de Química da UFRJ, através do Laboratório de Desenvolvimento
Analítico (Lada/IQ/UFRJ) e cooperação técnica do Laboratório de Análise Orgânica
Instrumental, do Instituto Nacional de Tecnologia (LANOI/INT/RJ).
Em 2004, o INMETRO (2005, 2006a,b) passou a concentrar esforços e
investimentos altamente significativos em infra-estrutura, validação e acreditação e
certificação de diversas entidades com o de objetivo de suprimir barreiras técnicas à
exportação da cachaça. Essas barreiras se constituíam, principalmente, nos altos
128
teores de carbamato de etila e cobre. Na área laboratorial, incluindo o planejamento
e implementação dos chamados “Ensaios de Proficiência da Cachaça”, esses
trabalhos tiveram início e continuaram a ser desenvolvidos na Divisão de Metrologia
Química (DQUIM). Nesse mesmo ano, durante o desenvolvimento de metodologia
para determinação do carbamato de etila e, em função de problemas operacionais
com o espectrômetro de massas do INT, a DQUIM também passou a colaborar na
realização de ensaios complementares relativos ao carbamato de etila da presente
tese, que se tornaram fundamentais para o seu desenvolvimento e conclusões.
Após a publicação da IN 13, do MAPA, em 2005, o INMETRO passou, numa
primeira fase, a produzir materiais de referência (cachaças) para cobre, carbamato
de etila e metanol, assim como implementar a certificação de laboratórios para a
realização dos ensaios relativos a esses analitos.
5.3 SELEÇÃO DA RESINA CATIÔNICA
A escolha da resina catiônica Dowex Marathon C, um copolímero do estireno–
DVB, grupo sulfônico (gel), na forma sódica, abrangeu as seguintes características:
a) alta seletividade para o cobre; b) distribuição uniforme do tamanho das esferas, o
que resulta numa rápida cinética de troca e regeneração mais eficaz; c) alta
capacidade (DOWEX MARATHON C, 2006) ; d) alta relação custo/benefício; e)
disponibilidade comercial .
5.4 SELEÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS PRODUTORES
O principal critério para a seleção dos 11 estabelecimentos produtores
fluminenses consistiu dos sistemas de destilação diferenciados. Foi, ainda, levado
129
em conta o interesse dos produtores, a relevância comercial, a tradição das
cachaças e sua situação legal (registro no MAPA).
5.5 FUNDAMENTAÇÃO DA VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE RESINAS
CATIÔNICAS PARA REMOÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA E DO COBRE
EM CACHAÇAS
Descritos em 2.8.3, os estudos de Oliveira (1970), empregando resinas
catiônicas para promover a redução do cobre em cachaças, mostraram um
decréscimo em torno de 30%
nos teores de ésteres e álcoois superiores, de
importância fundamental no flavour das cachaças. Esse fato veio a desestimular os
estudos relativos às aplicações dessas resinas nesses destilados, tanto para
promover a redução de contaminantes metálicos, como para verificar o efeito da
supressão catalítica do cobre na formação do carbamato de etila.
Contudo, hoje são comercializadas, com alto valor agregado, inúmeras
cachaças, envelhecidas ou não, com variados graus de retificação (bidestiladas,
tridestiladas, multidestiladas, etc.). Algumas alcançaram uma notoriedade superior a
tradicionais produtos “artesanais”.
Por outro aspecto, os estudos de RIFFKIN et al. (1989), utilizando uma resina
catiônica quelante de ácido fraco (carboxílico) e seu sal, de nome comercial
Amberlite IRC 718, com razoável especificidade para a retenção do cobre,
demonstraram, experimentalmente, a ocorrência da redução dos teores de
carbamato de etila em recém-destilados de malt whiskies (low wines) percolados
numa coluna contendo essa resina. O efeito da remoção do cobre a níveis não
detectáveis tornava a formação do carbamato de etila independente do tempo.
Desse modo, não ocorria aumento posterior dos níveis de carbamato de etila nos
recém-destilados a partir da supressão do cobre.
130
Quando obtido na presença de 0,88 mg/L de cobre sem percolação na resina,
este destilado, após 24 h, aumentou sua concentração inicial de carbamato de etila,
de 15 µg/L, para 47 µg/L. Em outro experimento similar constatou-se que na
presença de cobre e imediatamente após a destilação 1/6 (10 µg/L, cerca de 17%)
do carbamato de etila total foi formado; 20% após 2h; 30% após 4 h; 57% após
8 h; 82% após 24 h; e após 48 h, 100% ( 60 µg/L).
Embora não fosse estabelecida, experimentalmente, uma relação entre os
teores de cobre e do carbamato de etila, cerca de 0,88 ppm de cobre, provenientes
do sistema de destilação experimental utilizado, foram considerados suficientes para
catalisar a completa formação do carbamato de etila.
Quanto às aplicações na indústria de alimentos, como mencionado em 2.8.3, o
emprego de resinas vem se constituindo em prática cada vez mais difundida. Além
do mais, a resina selecionada no presente trabalho se apresenta como uma das
duas estruturas químicas poliméricas autorizadas pela CEE (1984) para utilização no
setor vitivinícola.
5.6 CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO E CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO:
CURVAS ANALÍTICAS E DE ADIÇÃO PADRÃO
5.6.1 Linearidade
As regressões lineares foram expressas, conforme equações mostradas, a
seguir, na Figuras 26, 27 e 28.
A Figura 26 mostra os valores obtidos pelo método de padronização externa,
relativa ao procedimento (A), e que apresentou um fator de correlação (R) igual a
0.99967. Todas as curvas analíticas utilizadas apresentaram um fator de correlação
131
superior a 0,9900. O valor de R2 (0,9986) revela que 99,86% dos pontos da curva
estão alinhados.
25000
Área (CE)
20000
15000
10000
5000
y = 98,491x + 589,85
R2 = 0,9986
0
0
50
100
150
200
250
Carbamato de Etila ( g/L)
Figura 26. Curva de calibração do carbamato de etila (CE) pelo método de
padronização externa empregando o procedimento A.
O cálculo das concentrações do carbamato de etila nas amostras utilizadas foi
sempre realizado pelo método de padronização interna. Neste método, no eixo das
ordenadas (y) estão dispostos os valores das razões entre as áreas dos picos
medidas nas soluções analíticas contendo o carbamato de etila e o carbamato de npropila (padrão interno), sendo x a concentração (C) do carbamato de etila.
A homocedasticidade das curvas de calibração por padronização externa e
interna (curvas analíticas), uma premissa para o emprego da regressão linear, foi
132
confirmada pelo teste de Cochran, o que retrata a homogeneidade das variâncias na
faixa de concentrações utilizada em sua construção.
externa empregando o procedimento B.
5.6.2 Sensibilidade
A sensibilidade corresponde à mudança na resposta do sinal analítico dividida
pela correspondente variação na concentração da inclinação da curva analítica (ou
curva de calibração), representada pela sua inclinação (JOINT FAO/WHO, 2004).
Como mostram a Figuras 26 e 27 , apesar de a sensibilidade aumentar com a
utilização adicional do fragmento m/z 74 ao íon de m/z 62, este procedimento não
resultou em diferenças significativas nos limites de quantificação calculados na
presença ou na ausência desse íon adicional, como é descrito em 5.6.6.
133
5.6.3 Seletividade e Exatidão
Um método é dito seletivo quando, sob condições estabelecidas do ensaio,
produz resposta para vários analitos, sendo capaz de distinguir a resposta de um
analito daquelas de outros componentes de comportamento (ou estrutura) similar,
(JOINT FAO/WHO, 2004; EURACHEM Guide, 1998).
Quanto à constatação da identidade do analito, como citado em 2.7.8, constitui
processo de rotina verificar se os fragmentos de massa m/z 74 e 89 estão aparecem
no tempo de retenção do carbamato de etila, sendo sua presença confirmada
quando as percentagens relativas desses íons (m/z 74 e 79) constituem cerca de
20 % das frações de massas do padrão do carbamato de etila (CANAS et al.,1994).
Uma alternativa para verificar a seletividade consiste traçar uma curva para
cada grupo de amostras teste e comparar suas inclinações. A constatação de suas
similaridades comprova que o método analítico é seletivo.
Devido à limitação relativa ao elevado custo dos ensaios utilizando a GC-MS,
para verificar a ausência de interferências da matriz foi utilizado o método de adição
padrão em uma amostra de cachaça armazenada em tonel de ipê (5 m de altura),
que foi filtrada antes das adições de 25,2 ; 50,4; 100,8 e 151,2 g/L de carbamato de
etila, e 407
g/L de carbamato de n-propila. Como mostra a Figura 28, os
coeficientes angulares similares da curva de adição padrão (b) (0,00153) e da curva
analítica (a) (0,00151), indicam que o método é seletivo e adequado à quantificação
do carbamato de etila nas amostras in natura, mesmo quando a cachaça é
submetida ao armazenamento em tonéis de madeira.
A exatidão expressa o grau de concordância entre o resultado obtido e o valor
aceito como referência (JOINT FAO/WHO, 2004). Os processos mais utilizados para
avaliar a exatidão de um método são: materiais de referência, comparação de
134
métodos; ensaios de recuperação; e adição padrão (RIBANI et al., 2004) como
procedido neste trabalho e mostrado na Figura 28.
Na ausência de amostras certificadas, a exatidão de um método analítico foi,
ainda, avaliada pelo teste da recuperação (BRUNO, 1993; RIBANI et al., 2004).
0,7
y = 0,00153x + 0,41438
R = 0,9981
Razão de áreas (CE/CP)
0,6
0,5
Curva Analítica
0,4
Curva de adição
0,3
0,2
0,1
y = 0,00151x + 0,00615
R = 0,9996
0
0
50
100
150
200
250
CE (µg/L)
Figura 28. Curvas analítica e de adição de padrão em cachaça armazenada em tonel de ipê
pelo método de padronização interna empregando o procedimento A.
Como quantidades conhecidas do analito foram adicionadas a uma cachaça “in
natura” (Figura 28), o experimento utilizado para a construção da curva de adição
padrão também permite estabelecer as porcentagens de recuperação (n=3) em
diferentes níveis, a partir da extensão da curva analítica até 800 µg CE/L, sendo que
a faixa linear alcança valores acima de 1500 µg/L (CANAS et al., 1994; OIV,1998).
Como mostra a Tabela 5, as recuperações obtidas situaram-se na faixa de
100%.
135
Tabela 5 . Concentração de carbamato de etila (µg/L) em cachaça “in natura”, armazenada
em tonel de madeira; ± desvio-padrão, n=3; e o teste da recuperação.
Concentração
inicial
Concentração
adicionada
Concentração Recuperação (%)
encontrada
269 ± 5
50
322 ± 5
106
269 ± 5
101
376 ± 4
106
269 ± 5
151
420 ± 6
100
A princípio, devido ao seu número significativo de diferenças, os procedimentos
descritos como A e B possam caracterizar diferentes metodologias, consideramos
que as mesmas resultam de adaptações do método de Hesford e Schneider (2001),
pois todas são fundamentadas na determinação do carbamato de etila por GC-MS,
em modo SIM, sem nenhum tratamento prévio das amostras. Dessa forma, para
verificar se existem diferenças entre as médias dos teores de carbamato de etila,
calculadas pelos 2 procedimentos, foi aplicado o teste t, de Student (MILLER e
MILLER,1993), utilizando 3 amostras. Os resultados obtidos são mostrados na
Tabela 6.
Tabela 6. Comparação entre as médias dos teores de carbamato de etila (µg/L) obtidas
pelos métodos A e B através do teste t em 3 amostras de destilados de cana-de-açúcar.
Amostra
Método A
x
n
Método B
sA*
s B*
2,65
tcalculado
tcrítico
0.67
2,31
2,78
(nA= nB)
CRD(B)
tratadaa
62
66
3
VMC não
tratadaa
351
355
3
9,70
3,05
0,21
3,1
VMC tratada a
122
119
9
2,30
4,15
2,0
2,1
*desvios-padrão. x = média (CE)
136
A Aplicação do teste G, de Grubbs, resultou na remoção de um total de 3
valores aberrantes. O teste F, de Snedecor, revelou que as variâncias não são
homogêneas somente quando comparadas nas duas determinações relativas à
segunda amostra (VMC não tratada).
Como tcalculado
foi menor que tcrítico
nas 3 avaliações, podemos considerar
que a hipótese nula (H0) é aceita, isto é, que as respostas (ou médias) dos dois
procedimentos são iguais.
Embora o teste t tenha sido utilizado para verificar a exatidão do método
proposto, este teste é freqüentemente utilizado para avaliação da seletividade. Neste
caso, recomenda-se que o número de amostras paralelas em cada nível de
concentração seja maior ou igual a 7 (sete) para permitir o uso adequado dos
modelos estatísticos (INMETRO, 2003).
5.6.4 Precisão e Repetitividade
A precisão de um método analítico mede o grau de concordância entre os
resultados individuais do ensaio quando o mesmo procedimento é aplicado
repetitivamente a uma amostra homogênea. É geralmente expressa em termos do
desvio padrão relativo (RSD), também chamado coeficiente de variação (CV). É,
geralmente, dependente da concentração do analito, e pode ser estabelecida em
função das condições em que é calculada:
A Repetitividade é um tipo de precisão relacionada com condições repetitivas,
como: mesmo analista; mesmo equipamento e laboratório em um curto espaço de
tempo.
137
O critério de aceitação de resultados para a precisão varia com o nível de
concentração do analito na amostra (SOARES, 2001). No caso dos teores de
carbamato de etila em cachaças, seus teores se situam numa faixa muito variada, o
que deve ser levado em conta.
Segundo
protocolo
da
ANVISA
(BRASIL,
2003b)
para
avaliações
intralaboratoriais, a repetitividade do método é verificada por, no mínimo, 9 (nove)
determinações, contemplando o intervalo linear do método, ou seja, 3 (três)
concentrações, baixa, média e alta, com 3 (três) réplicas cada ou mínimo de 6 (seis)
determinações a 100% da concentração do teste. A repetitividade também pode ser
calculada utilizando 10 replicatas de uma mesma amostra, depois de excluir os
valores aberrantes (E. I. du PONT, 2005, AQUINO et al., 2006).
Em muitos métodos cromatográficos, incluindo a análise de resíduos de
pesticidas, cujas faixas de concentrações medidas para os analitos são similares ou
até pouco mais elevadas que a faixa de concentração abrangida no presente
trabalho, RSDs até 20% são considerados satisfatórios (RIBANI et al., 2004; BRITO
et al., 2002).
No procedimento A, na faixa de 15 - 30 µg/L, os RSDs (n=3, 5 e 10) variaram
de cerca de 2 até 15%. Em concentrações acima dessa faixa os RSDs variaram de
0,5 até cerca de 7%. Esses resultados revelam uma melhor precisão do que os
obtidos pelos três laboratórios envolvidos nas avaliações de Hesford e Schneider
(2001), cujos RSDs variaram, individualmente, de 3,5 até em torno de 7 (n=8 ou
n=9), relativos a uma faixa de concentrações de cerca de 500 e 100 µg/L,
respectivamente.
Considerado como referência, o procedimento do INMETRO (B), usado em
mais de 40 amostras do presente trabalho, resultou, com algumas exceções, nos
138
menores RSDs para todas as faixas de concentrações abrangidas. Somente uma
amostra, de concentração equivalente ao LQ, apresentou um RSD de 10%. De cerca
de 15 até por volta de 30 µg/L, os RSDs (n=3 ou n=6) apresentaram uma média de
3,5% e, acima dessa concentração, em mais de 95% dos casos, foram inferiores a
3%. Em mais de cerca de 60% do total de resultados os RSDs foram menores que
cerca de 1%. Quando calculados utilizando nove replicatas, excluídos os valores
aberrantes, os procedimentos (A) e (B) apresentaram RSDs de 1,9 e 3,5,
respectivamente.
5.6.5 Estimativa dos limites de detecção e quantificação
O limite de detecção, de 3 µg/L, relativo ao procedimento (A), quando se
utilizou um instrumento da Hewlett Packard, foi calculado om base em 3 vezes o
desvio padrão (s) de 6 determinações independentes do carbamato de etila em uma
amostra de cachaça bidestilada com concentração média de 13 µg/L (RSD = 8%), na
faixa do limite de quantificação (11 µg/L). O teste de Cochran não revelou a presença
de valores aberrantes (outliers). No mesmo instrumento, a estimativa do LD e do LQ
com base na medida da concentração do analito que gerou uma relação sinal/ruído
igual a 3.s e 10.s, respectivamente, resultou num mesmo LQ (11 µg/L).
A coincidência das estimativas dos limites de detecção (LDs) por duas
avaliações diferenciadas pode resultar da utilização de parâmetros que incluem a
precisão do método utilizado, como é o caso dos áreas ou sinais corrigidos por
padrão interno, não computados quando as avaliações dos LDs são baseadas,
simplesmente, em desvios dos sinais ou concentrações oriundos de curvas de
calibração por padrão externo, cujos maiores valores resultam de sua menor
precisão e, ainda, são dependentes da seleção da menor concentração do analito
139
utilizada na construção da curva de calibração. Quando os LDs foram calculados a
partir de avaliações que não incluíram essas correções ou eram dependentes dos
valores e desvios de pontos da curva analítica pelo método do padrão externo, os
resultados foram cerca de 2 a 3 vezes superiores aos primeiros.
Por adição de quantidade suficiente de carbamato de etila a uma solução de
etanol a 40% vol, de modo a gerar no instrumento GC-MS Shimadzu um sinal igual
a 10.s, foi estimado um LQ similar, de 10 g/L.
Esses resultados são similares ao de outros métodos por GC-MS encontrados
na literatura (Riffkin et al., 1989).
5.7 REDUÇÃO DO CARBAMATO DE ETILA E DO COBRE EM CACHAÇAS
UTILIZANDO A RESINA CATIÔNICA SELECIONADA
5.7.1 Eficiência do processo experimental
Como mostra a Tabela 7, o tratamento com a resina catiônica Dowex Marathon
C permitiu uma drástica remoção do cobre. Reduções dos teores do carbamato de
etila na faixa 60 - 80% foram obtidas quando seus níveis nas amostras não tratadas
foram superiores a cerca de 80
g/L. Para esses casos, se considerarmos uma
redução média da ordem de 65 - 70% , pode-se considerar que o tratamento é eficaz
para reduzir os níveis de carbamato de etila a valores inferiores à concentração
limite (150 µg/L) para amostras (cachaças) que atingiriam valores de até cerca de
350 µg/L, na ausência do tratamento.
Para teores originais menores que cerca de 60 g/L, as reduções foram menos
significativas. Em média, as amostras foram analisadas após cerca de 45 dias de
efetuada sua coleta.
140
Tabela 7. Teores de carbamato de etila e cobre em amostras de destilados
alcoólicos de cana-de-açúcar tratados e não tratados com a resina Dowex
Marathon C (± desvio padrão e RSD).
Amostra/
Sistema de destilação
CE
(µg/L)
PCA não tratada (1) CD
PCA tratada(1)
PCA bitratada(1)
714 ± 7
300 ± 5
239 ± 4
PCA não tratada (2)
PCA bitratada(2)
RSD
(%)
Redução
estimada (%)
Cu
(mg/L)
0,93
1,58
1,74
58
67
5,00
0,18
0,16
456 ± 5
209 ± 4
1,54
1,89
54
2,01
0,22
BTB não tratada (1) CD
BTB tratada (1)
39 ± 2
24 ± 2
7,15
10,07
38
2,50
0,01
BTB não tratada (2) CD
BTB tratada (2)
61 ± 2
41 ± 2
3,39
3,76
34
2,40
0,01
VMC não tratada (CD)
VMC tratada
VMC bitratada
262 ± 6
42 ± 4
76 ± 2
2,13
9,55
2,28
84
71
5,04
0,02
0,01
CRD (A) não tratada 1(AC)
CRD (A) não tratada 1(AC)
95 ± 6
26 ± 4
6,79
15,01
73
1,64
<LQ
CRD (B) não tratada 1(AC)
CRD (B) tratada 1(AC)
195 ± 6
50 ± 5
3,74
9,65
74
3,82
<LQ
CQE (A) não tratada (AC)
CQE (B) tratada
142 ± 1
48 ± 0
0,91
0,48
66
8,31
0,01
JLG não tratada (AC)
JLG bitratada
73 ± 1
19 ± 3
1,43
11,40
75
1,54
<LQ
PTJ não tratada - AC
PTJ tratada
45 ± 3
33 ± 2
6,67
6,24
27
2,40
0,02
141
continuação:
SBH não tratada (AIC)
SBH tratada
SBH bitratada
79 ± 2
36 ± 1
25 ± 3
2,08
1,15
10,58
54
68
7,55
0,01
< LQ
PRI não tratada (AIC)
PRI tratada
PRI bitratada
35 ± 1
24 ± 1
24 ± 1
2,86
4,17
2,37
31
31
4,46
0,01
< LQ
CD: coluna de destilação AC: alambique em cobre; AIC : alambique com panela em aço inox,
parte ascendente interna e serpentina em cobre; (A) e (B): 1º e 2º alambiques de um mesmo
produtor; (1) e (2) : 1ª e 2ª coletas num mesmo sistema de destilação em datas diferentes.
O recém-destilado do alambique EDF (CE < LQ), não incluso na tabela anterior,
ao ser eluído na resina permaneceu com um teor de carbamato de etila não
detectável.
Em alguns casos, o duplo tratamento em vazões mais baixas não provocou
uma maior supressão do cobre. Em outros, como é o caso do primeiro destilado
obtido em CQE, que possui alta acidez volátil (220 mg/ 100 mL de álcool absoluto),
mesmo contendo alto teor de cobre (8,3 mg/L), verificou-se ser mais significativa a
sua redução (0,01 mg/L) que em destilados como PCA (0,18 mg L), com teor inicial
de cobre de 5 mg/L.
Uma acidez relativamente mais alta (baixo pH) diminui a concentração do
n-
ligante L
em solução,
predominantemente
íons acetato, o que evitaria sua
2+
complexação com o Cu , segundo o mecanismo:
2+
R-Cu + Cu
n-
+2L
n
R-Cu + CuL
n-
Em valores de pH mais elevados, aumenta a concentração dos ligantes L ,
como o acetato, ânions de espécies contendo nitrogênio e enxofre, dentre outros,
142
deslocando o equilíbrio para a direita e suprimindo a troca iônica, o que poderia
explicar as diferenças entre os teores de cobre encontradas nos destilados tratados.
Obviamente, há um limite para que a acidez favoreça a retenção do Cu
2+
na
resina, pois concentrações ainda mais altas de ácidos acarretam uma competição
+
dos íons H com os íons Cu
2+
+
durante troca iônica com o Na da resina.
Outros fatores também podem resultar em diferenças na concentração do
cobre nos destilados tratados, como a vazão, que se mostrou mais elevada em um
dos trocadores experimentais, possivelmente em função de porosidades desiguais
das placas de vidro sinterizado que fixam a resina.
Adicionalmente, altos teores de cobre no destilado ocasionam uma redução
mais prematura da capacidade, o que pode ser compensado pelo aumento da
profundidade do leito, acoplando-se mais de um módulo (trocador catiônico
industrial) à saída do resfriador. Neste caso, deve ser levada em consideração a
maior perda de carga.
5.7.2 Influência dos teores de cobre na formação do carbamato de etila
Sob determinadas condições de operação, a remoção do cobre é altamente
dependente da profundidade do leito até cerca de 75 cm (DOWEX MARATHON C,
2006) que, nessa condição, mostrou-se adequado à redução do cobre a níveis
abaixo de 0,1- 0,2 mg/L e, muitas vezes, abaixo de 0,01mg/L.
A Figura 29 mostra o decréscimo na área do pico do carbamato de etila
quando uma fração do recém-destilado de cana-de-açúcar do sistema VMC foi
coletado na saída do resfriador e imediatamente tratado com a resina selecionada.
Parte da amostra foi percolada por cerca de uma hora, de modo a ser obtido cerca
de 1 litro do destilado tratado. Os teores de carbamato de etila nas duas frações
143
obtidas foram medidos e corresponderam a 262 e 42
g/L para a amostra não
tratada e tratada, respectivamente, o que representou uma redução de cerca de
80%, a mais elevada obtida com a adequada supressão do cobre. Essa redução foi
equivalente à descrita por Riffkin et al., (1989) em recém-destilados de uísques (low
wines), obtida em alambique experimental, onde cerca de 20% do total do
carbamato de etila foi produzido na primeira hora após a destilação, quando sua
reação de formação foi igualmente interrompida pela remoção do cobre.
Figura 29. Cromatograma parcial de frações do recém-destilado VMC tratado e não
tratado pela resina Dowex Marathon C.
A Figura 30 mostra a posterior formação do carbamato de etila, ocorrida após a
destilação da cachaça, em função da concentração do cobre. Os valores foram
obtidos pela análise das amostras resultantes da imediata percolação de um recém-
144
destilado coletado no condensador do sistema chamado PCA em leitos da resina de
variadas profundidades, até o máximo de 75 cm. Desse modo, cada amostra
corresponde a uma fração (aproximadamente 150 mL) obtida através da percolação
de cerca de 1000 mL do recém-destilado PCA, em sucessivos aumentos da
profundidade do leito, pela adição de quantidades crescentes da resina dentro da
coluna de vidro. Nesse experimento, devido a fatores já discutidos em 5.7.1, não foi
possível reduzir os teores de cobre a valores abaixo de 0,2 mg/L.
Figura 30. Teores de carbamato de etila em função de concentrações crescentes
de cobre, em frações obtidas pela eluição do recém-destilado PCA em leitos de resina
de diversas profundidades.
Como relatado em 5.7.1, reduções dos teores do carbamato de etila na faixa de
70% foram obtidas quando seus níveis nas amostras não tratadas foram superiores
a cerca de 80
g/L. Desse modo, considerando a supressão do cobre a valores
próximos ao LQ, pouco mais de 450
g/L de carbamato de etila do sistema PCA
145
poderiam ser reduzidos até cerca de 150 g/L, o menor valor disposto no eixo das
ordenadas.
Portanto, torna-se necessário reduzir os teores de cobre a valores em torno de
0,15 mg/L para suprimir adequadamente sua ação catalítica na formação do
carbamato de etila. Concentrações de cobre acima de cerca de 0,7 mg/L foram
suficientes para promover a completa formação do carbamato de etila e
concentrações de cobre mais elevadas não mostraram nenhum efeito adicional.
O progressivo decréscimo em seus teores, observado por Riffkin et al. (1989)
em frações de destilados coletados ao longo de destilação em alambique
experimental em cobre, que coincidiam com a diminuição do grau alcoólico e dos
teores de cobre, medidos até cerca de 4,5 até 0,9 - 1 mg/L, de acordo com os
experimentos aqui descritos, não pode ser atribuído à redução dos teores de cobre
nessa faixa de concentração. Quantidades de cobre equivalentes ao teor mínimo
gerado pelo alambique experimental utilizado por Riffkin et al. (1989), cerca de
0,86 mg/L, foram suficientes para catalisar a formação completa do carbamato de
etila.
Como descrito em 2.7.4, Boscolo (2001) mostrou uma dependência linear do
cobre com o íon cianato na formação do carbamato de etila, que atingiu um máximo
de cerca de 1,2 mM, na presença de pouco mais de 300 mg/L de Cu(II), quando
uma solução hidroalcoólica de KOCN 6,7 mM foi aquecida com quantidades
crescentes de CuSO4. Segundo Riffkin et al. (1989), a alta temperatura de
aquecimento torna a reação independente do tempo e provoca acréscimo nos teores
de carbamato de etila. No presente trabalho, em escala de produção, verificou-se
também uma tendência similar na faixa de cerca de 0,2 a 0,7 mg/L de cobre,
considerando-se a quantidade do carbamato de etila formado como função das
146
concentrações do íon cianato (precursor chave) e do cobre, numa reação tempo
dependente pós-destilação. Acima desse limite superior, os níveis de carbamato de
etila atingiram um máximo.
5.7.3 O sistema de troca iônica industrial
A Figura 31 detalha o sistema industrial proposto para redução do carbamato
de etila e do cobre em cachaças.
Figura 31. Vista frontal e em corte do sistema industrial para redução do carbamato de
etila e do cobre em cachaças.
147
Os módulos (trocadores), providos de carcaça em PEAD, têm se mostrado
robustos, eficientes e adequados à redução do cobre aos níveis desejados
(< 0,2 mg/L). Cerca de dez cachaças já estocadas em tonéis foram “filtradas” nesses
trocadores, independente de sua concentração inicial, os teores de cobre iniciais
foram reduzidos a valores sempre menores que 0,1 mg/L.
A vantagem de serem utilizadas carcaças em PEAD reside na grande
resistência à rupturas
e estabilidade,
ausência de contaminação química e
facilidade de limpeza (PEAD, 2003), o que possibilita a garantia da inocuidade do
tratamento.
A geometria do sistema de troca iônica afeta a capacidade e a qualidade do
destilado produzido, em termos do seu conteúdo em contaminantes metálicos. Um
leito com 1 m profundidade é considerado ideal, mas pouca diferença ocorre na faixa
2
de 0,75 m a 2 m. Uma vazão de até 20-30 m/h (8-12 gpm/ft ) resulta numa melhor
eficiência (DOWEX MARATHON C, 2006).
Encontram-se em fase inicial os testes para comprovação de reduções dos
teores de carbamato de etila, já obtidas com os trocadores experimentais.
As partes superior e inferior do tubo (em PEAD) são fixadas por
rosqueamento de tampas (2) idênticas, fabricadas com o mesmo material inerte. Nas
tampas, pela parte interna, introduz-se uma tela em aço inox (3) para sustentação
da resina e, sobre ela, dois feltros circulares (4), que ficarão comprimidos pelas
tampas (5), para retenção de eventuais impurezas. Tais feltros e telas, para cada
filtro, são fixados, em um dos lados pela tela (3) e, no outro, pela superfície interna
do fundo da tampa (5), que possui um tubo central cilíndrico inteiriço (1),
possibilitando a percolação do destilado através da resina (7), que preenche todo o
148
tubo. Quando se efetua o rosqueamento das tampas para vedação, a resina é
imobilizada pelas telas fixadas sob as extremidades internas das mesmas tampa.
O conduto (6), fixado sobre tampa (2) na extremidade externa do primeiro tubo
(1), é acoplado ao resfriador através de uma mangueira (8) em material inerte (PVC,
silicone, etc.). Nos sistemas de destilação contínuos é necessária a utilização de
uma bomba de circulação (9), de modo a equiparar a vazão ao final dos trocadores
com a vazão de saída do resfriador (10).
A matéria-prima tratada (12) pelo conjunto de trocadores catiônicos é
transferida para o armazenamento logo após passar pelo último filtro. De modo
vantajoso, verificou-se que os feltros podem ser substuídos, por um filtro de
polipropileno ou celulose acoplado à entrada do trocador, como mostra a Figura 32.
Figura 32. Sistema industrial para redução de carbamato de etila e cobre acoplado a
filtro de polipropileno.
Nos alambiques, a vazão pode ser equiparada (ou regulada), simplesmente,
por gravidade. O acoplamento dos módulos (filtros) pode, opcionalmente, ser feito
por uma conexão rosqueada (11), também em PEAD.
149
Desse modo, a definição do número de módulos deve, principalmente, levar em
consideração o teor de cobre do destilado, sua vazão e o efeito da matriz. De um
modo mais prático, pode-se avaliar em que condições e em que período de tempo a
redução do cobre permanece em níveis adequados para evitar o seu efeito catalítico
na formação do carbamato de etila.
Embora existam no mercado sistemas de remoção do cobre com resinas
catiônicas, esses trocadores, geralmente, foram conectados a tanques de
armazenamento ou a barris de madeira, quando o carbamato de etila já,
praticamente, completou sua formação nas matérias-primas das cachaças. Esses
sistemas não são configurados para promover uma redução drástica do cobre,
necessária à supressão do(s) mecanismo(s) de formação do carbamato de etila em
cachaças.
No caso de maiores produções, como é o caso das colunas de
destilação, pode-se dividir a vazão de saída do resfriador por intermédio de uma
válvula com conexão em “T” e, desse modo, tratar o destilado em duas vias, através
de um conjunto de dois ou mais filtros.
A eficiência do processo pode ser verificada através de medidas regulares dos
teores de cobre no produto obtido, que não devem ultrapassar cerca de 0,15 mg/L,
como já discutido.
5.7.4 Comparação do processo proposto com a bidestilação
Para efeito de comparação com o processo proposto, a Tabela 8 mostra a
redução dos teores de carbamato de etila e cobre em uma cachaça de coluna (SFJ)
submetida à bidestilação, freqüentemente monitorado e efetuado em alambique de
uísque de grande dimensão, de modo a otimizar todo o processo. O produto
150
resultante, a cachaça denominada NFX, apresentou um teor de carbamato de etila
(17 g/L) na faixa dos uísques com níveis mais baixos.
Tabela 8. Redução dos teores de carbamato de etila (CE) e cobre em cachaça (SFJ)
submetida à bidestilação (± desvio padrão).
Amostra / Sistema de
destilação
CE
( g/L)
Redução
estimada (%)
Cu
(mg/L)
SFJ (CD )
234 ± 2
-
1.34
NFX(DC)
17 ± 3
93
0.02
Como já relatado, a baixa volatilidade do carbamato de etila em soluções
hidroalcoólicas e o processo de bidestilação apropriado, o que inclui a constante
remoção dos resíduos da destilação, permite que os teores desse contaminante
sejam adequadamente reduzidos (cerca de 93%) e pouco variem produto final. Ao
contrário de Estados como Minas Gerais e, principalmente, São Paulo, onde um
número significativo de estabelecimentos emprega a bidestilação, esse processo
não é difundido no Rio de Janeiro, sendo o sistema NFX uma exceção. Suas
cachaças bidestiladas, envelhecidas ou não, têm alto valor agregado no mercado
interno e a maior parte de sua significativa produção é exportada.
Com relação à redução dos teores de cobre, o processo de bidestilação pode
chegar a atingir valores tão significativamente baixos quanto os obtidos pelo
tratamento proposto, desde que não sejam formados vapores ácidos que desloquem
o cobre presente na serpentina, como é o caso do processo em NFX. A limpeza
sistemática das partes descendentes dos aparelhos de destilação, principalmente da
serpentina, também se faz necessária. Um recém-destilado de um pequeno produtor
chegou a apresentar 60 mg/L de cobre na primeira destilação após a entressafra,
quando uma quantidade significativa de azinhavre foi formada. Teores de cobre na
151
faixa de 0,5 - 1 mg/L foram encontrados em algumas cachaças bidestiladas do
Estado de São Paulo analisadas durante o presente trabalho. Esses resultados são
similares ao obtidos pelo tratamento em leitos de resinas comerciais com leito de
baixa profundidade (cerca de 30 cm), também determinados após tratamento em
“filtros” com essa característica dos estabelecimentos PCA e BTB.
Em relação à bidestilação, as vantagens da utilização das resinas catiônicas
são:
Os reduzidos custos de aquisição e instalação do sistema, cerca de US$ 500,00 .
A manutenção da resina de troca iônica, cuja regeneração é realizada
simplesmente através da percolação com solução de cloreto de sódio a cerca de
10% (m/v), o que pode ser efetuado concomitantemente com a sanitização/limpeza
de dornas,alambiques e/ou serpentinas.
A troca da resina, devido à perda gradual de eficiência por processo de oxidação,
tem custo muito baixo (cerca de US$ 30), e pode ocorrer somente após 5 anos de
operação.
A redução de gastos de tempo, mão de obra e energia.
Uma menor retificação, o que se traduz em maior preservação de componentes
que influem no flavour.
Uma melhor garantia de supressão de outros contaminantes inorgânicos, como é
o caso do cobre, do chumbo e do cádmio(Cd).
Utilização apropriada para eliminação do cobre em destilados armazenados em
barris ou envelhecidos, como é descrito no Capítulo 7.
Já as vantagens da bidestilação, quando comparada ao processo proposto,
consistem de:
152
Redução mais acentuada dos teores de carbamato de etila.
Não há necessidade de constante monitoramento dos teores de cobre, necessário
à redução do carbamato de etila em cachaças empregando resinas.
Quando o processo é bem conduzido, uma redução expressiva da acidez volátil.
5.8 INFLUÊNCIA DO TEMPO DE ARMAZENAMENTO SOBRE OS TEORES DE
Com o objetivo de verificar o efeito do tempo de armazenamento sobre os
teores de carbamato de etila, as amostras dos destilados CRD (B) não tratado, CRD
(B) tratado, VMC não tratado e VMC bitratado foram mantidas em garrafas de vidro
“transparente” durante cerca de 33 meses após serem calculados os primeiros
teores (Tabela 6) . Verificou-se que os níveis do carbamato de etila no destilado
CRD (B) tratado aumentaram de 50 para 62 µg/L; no CRD (B) não tratado de 195
para 300 µg/L; no VMC bitratado de 76 para 122 µg/L; e no VMC não tratado de 262
para 351 µg/L. Outras amostras, que foram reanalisadas após cerca de 8 meses,
consistiram de 2 cachaças comerciais (SRV e BVS), discriminadas no Capítulo 6,
cujos teores inicialmente medidos encontravam-se abaixo do LQ. Nesses casos,
não foi observada nenhuma formação posterior do carbamato de etila.
Apesar do reduzido número de amostras utilizadas, esses resultados mostram,
primeiramente, que a formação adicional de carbamato de etila pode ocorrer mesmo
após 1-2 meses de exposição à luz natural e temperaturas ambientes, observada
nos estudos de Aylott et al. (1990) em amostras de grain whiskies durante 21 dias, e
aumentada significativamente quando expostas à luz fluorescente e temperaturas
mais elevadas (43°C), como descrito em 2.7.4.
153
De forma similar ao verificado por Aylott et al. (1990), os acréscimos nos níveis de
carbamato de etila observados no presente estudo podem ser relacionados com a
presença de precursores, isto é, são “precursores dependentes”. Adicionalmente,
considerando que os teores de cobre presentes no destilado VMC bitratado não
seriam suficientes para promover sua ação catalítica, condições mais severas de
exposição à luz e ao calor poderiam, ainda, explicar a maior formação posterior de
carbamato de etila em relação ao destilado CRD (B) tratado.
5.9
EFEITO DO ARMAZENAMENTO EM TONÉIS DE MADEIRA SOBRE OS
TEORES DE COBRE EM CACHAÇAS
O armazenamento de cachaças em barris de várias profundidades e volumes
pode diminuir os teores de cobre em cachaças. Em análises efetuadas para fins de
controle de qualidade, principalmente quando esses recipientes são novos, esse fato
tem sido observado em análises de cachaças coletadas em barris de madeira e em
tonéis de maior capacidade, ao longo do processo de envelhecimento e maturação.
Na condição de serem usados barris novos ou devidamente tratados, essas
considerações estão de acordo com o relatado por Cavalheiro et al. (2003) (ver
2.6.2).
Contudo, recém-destilados com teores de cobre em torno de 3 - 4 mg/L podem
atingir valores em torno de 10 mg/L ou mais quando os tonéis não são
periodicamente tratados, o que foi verificado no presente trabalho. Desse modo, o
cobre depositado nas paredes dos barris, ao atingir um limite definido pela diferença
de potencial em relação ao cobre na fase líquida, passa a contaminar o destilado
novo, aumentando os teores de cobre no produto final.
154
A Tabela 9 mostra os teores de cobre em amostras de cachaças armazenadas
em tonéis de madeira, coletadas ao fundo e na sua parte superior, com profundidade
superior a 4 m (tonéis PHM e VMC) e a 7 m (tonéis MAG).
Tabela 9. Teores de cobre ao fundo (“pé”) e na superfície (“cabeça”) de tonéis de madeira.
Amostra/ Sistema de
produção
Cobre (mg/L )
Pé
Cabeça
PHM 2002
11,49
11,10
PHM 2003
11,48
11,45
VMC tonel 1
3,88
3.96
VMC tonel tonel 2
11,43
11,74
VMC tonel 3
15,41
15,64
MAG tonel 1
8,19
7,54
MAG tonel 3
12,72
7,13
MAG tonel 4
13,18
9,08
MAG tonel 5
12,32
8,05
O teste t pareado (MILLER e MILLER, 1993) aplicado aos teores de cobre nas
5 primeiras amostras da Tabela 9, ausentes de floculação, não revelou diferenças
significativas nos teores de cobre nas amostras coletadas no fundo (“pé”) dos e na
parte superior de tonéis de madeira.
Quando os produtos em maturação apresentavam floculação, verificada nas
quatro amostras MAG/pé, coletadas no fundo dos barris de ipê (“pé”), as
concentrações de cobre foram, em média, 1,5 vez maiores que aquelas coletadas
parte superior (MAG/cabeça), onde não ocorreu nenhum tipo de precipitação. Esse
fato poderia resultar da formação de compostos insolúveis ou quelatos do cobre, a
partir de sua reação sua com tartaratos e oxalatos, ou complexação com compostos
155
polifenólicos ou polifenólicos-proteicos (ISIQUE et al., 1999), que poderiam flocular a
partir de interações (atração iônica, etc.) que provocariam seu crescimento (MELLO,
1999).
156
6 INFLUÊNCIA DOS PROCESSOS DE DESTILAÇÃO DO
ESTADO DO RIO DE JANEIRO NA FORMAÇÃO DO
____________________________________________________
157
No presente trabalho, os teores de carbamato de etila foram avaliados em
amostras
de
recém-destilados
e
produtos
acabados,
coletadas
em
30
estabelecimentos produtores com sistemas de destilação diferenciados, em diversas
regiões do Estado do Rio de Janeiro.
Os resultados obtidos, usando a técnica de GC-MS, em modo SIM, mostraram
que cerca de 40% dos produtos e matérias-primas encontravam-se acima do limite
máximo permitido de 150 µg/L para o carbamato de etila, com uma média de
155 µg/L. Os menores níveis foram provenientes de alambiques que destilam em
baixas temperaturas e com alta razão de refluxo. O presente estudo também
evidencia o papel crítico do refluxo e das temperaturas de destilação na formação do
carbamato de etila.
6.1 INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS E PROCESSOS DE DESTILAÇÃO NOS
TEORES DE CARBAMATO DE ETILA EM CACHAÇAS
Como descrito em 3.4.5, a eficiência do sistema de destilação é,
primariamente, uma função de seu design e da condução do processo, o que inclui
as operações na caldeira, na panela ou na base das colunas de destilação
(aquecimento) e na coluna dos sistemas em batelada ou contínuos, tão bem como
no aparelho de refluxo associado ao seu topo.
Devido às limitações operacionais dos sistemas de destilação, alguns valores
numéricos de parâmetros críticos, como a razão de refluxo, não foram medidos.
Contudo, a observação e avaliação in loco de vários fatores de influência (arraste,
temperatura,
etc.),
em
associação
aos
resultados
experimentais,
permitiu
estabelecer relações entre os processos de destilação e os teores de carbamato de
etila nas cachaças estudadas.
158
Como mostram a Tabela 10 e a Figura 33, somente uma das sete “colunas de
destilação” de médio porte gerou teores de carbamato de etila abaixo do limite
máximo de 150 g/L. Já 12 (doze) dos 18 (dezoito) alambiques em cobre (de 16
estabelecimentos) atenderam esse limite, e somente um único alambique de um
total de cinco (5) alambiques em aço inoxidável com serpentina em cobre
apresentou um teor acima do tolerado.
Cerca 40% do total de cachaças e destilados de cana-de-açúcar excederam o
limite máximo 150 g/L, com uma média de 155 ± 65 g/L.
Tabela 10. Teores de carbamato de etila e cobre e principais características dos sistemas
de destilação avaliados.
Produtor
/ Tipo de
amostra
Sistema de
destilação/
Aquecimento
Carbamato de
etila
(µg/L)
Cu
(mg/L)
Aparelhos
adicionais
acoplados
Tipo de
deflegmador
EDF
D
AC/FD
< LQ
2,82
*
*
PTJ
D
AC/FD
45 ± 3
2,40
*
*
PLK
C
AC/FD
214 ± 4
6,30
*
*
BRV
C
AC/FD
70 ± 1
1,70
*
*
JLG (1)
D
AC/FD
73 ± 1
1,52
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
JLG (2)
D
AC/FD
298 ± 4
5,54
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
CQE (A)
D
AC/FD
142 ± 1
8,31
Pré-aquecedor
Capelo
CQE (B)
D
AC/FD
156 ± 3
5,88
Pré-aquecedor
Capelo
CRD (A)
D
AC/FD
95 ± 6
1,64
Pré-aquecedor
Capelo
CRD (B)
D
AC/FD
195 ± 6
3,82
Pré-aquecedor
Capelo
PHM
C
AC/GV
89 ± 2
11,3
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
SLS
C
AC/GV
58 ± 1
1,12
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
BVS
C
AC/GV
< LQ
5,77
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
SRV(1)
C
AC/GV
< LQ
1,30
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
SRV (2)
C
AC/GV
< LQ
0,39
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
159
continuação
RCL
C
AC/GV
30 ± 1
3,44
Pré-aquecedor
Tubular (Cu)
BAV
C
AC/GV
27 ± 2
2,30
Pré- aquecedor
Tubular (Cu)
RPN
C
AC/GV
30 ± 1
10,9
Pré- aquecedor
*
CHV
C
AC/GV
595 ± 4
6,23
Três corpos
Capelo
MAG
C
AC/GV
232 ± 5
12,72
Três corpos
*
SBH
D
AIC/GV
79 ± 2
4,46
Pré-aquecedor
Tubular (AI)
PRI
C
AIC/GV
35 ± 1
7,55
Pré-aquecedor
Tubular (AI)
CTS
D
AIC/GV
17 ± 2
1,78
Pré-aquecedor
Tubular (AI)
DNC
D
AIC/GV
215 ± 1
3,93
Pré-aquecedor
Tubular (AI)
CPT
C
AIC/GV
106 ± 3
3,56
Pré-aquecedor
Tubular (AI)
PCA (1)
D
CD/GV
714 ± 7
5,0
*
*
PCA (2)
D
CD/GV
456 ± 5
3,50
*
*
VMC (1) D
CD/GV
262 ± 2
5,04
*
*
VMC (2) D
CD/GV
155 ± 2
8,21
*
*
BTB (1)
D
CD/GV
40 ± 3
2,50
*
*
BTB (2)
D
CD/GV
61 ± 2
2,40
*
*
CAC (1)
D
CD/GV
323 ± 4
3,91
*
*
CAC (2)
D
CD/GV
529 ± 12
4,62
*
*
SFC
C
CD/GV
252 ± 2
1,34
*
*
VRI
C
CD/GV
216 ± 6
2,70
*
*
CAM
C
CD/GV
577 ± 2
3,74
*
*
SRR
D
AAI
11 ± 2
0,01
NFB
C
ACB
17 ± 3
0,02
Pré-aquecedor
*
*
*
AC : alambique em cobre; CD : coluna de destilação; AIC : Alambique em aço inox com
serpentina em cobre AAI: Alambique inteiramente em aço inox; ACB: bidestilação em
cobre; FD : aquecimento por fogo direto; GV: aquecimento através de vapor gerado por
caldeira; 1 e 2: primeira e segunda coletas em datas diferentes; (A) e (B) : primeiro e
segundo alambique de um mesmo produtor.
160
6
Freqüência
5
AAI
AIC
AC
CD
ACB
4
3
2
1
0
<11
11-50
51-100
101-150
151-300
301-600
Distribuição dos Teores de Carbamato de Etila ( g/L)
Figura 33. Distribuição dos teores de carbamato de etila nos diferentes sistemas de
destilação.
Quanto aos teores de cobre, cerca de 30% das amostras analisadas
encontraram-se acima da concentração limite (5 mg/L), com um valor médio de
3,94 mg/L, similar ao descrito por Nascimento et al. (1999) para cachaças de várias
regiões do país.
Conforme mostrado na Figura 34, a média dos teores de carbamato de etila
em cachaças de alambiques foi significativamente menor que a média para as
cachaças produzidas em colunas de destilação. Assim como para a média geral
(155 ± 65 g/L), o desvio para os sistemas AC e CD foi expresso pelo intervalo de
confiança da média (MILLER e MILLER,1993).
Esses dados encontram-se, parcialmente, em acordo com aqueles relatados
por Andrade-Sobrinho et al. (2002) para cachaças de vários Estados do Brasil.
Entretanto, no presente trabalho, a média dos teores de carbamato de etila em
161
cachaças do Rio de Janeiro foi 5 (cinco) a 6 (seis) vezes menor que a descrita por
Boscolo (2001) para 84 cachaças comerciais de vários Estados e cerca de 5 vezes
menor que a média de 126 cachaças de várias regiões do Brasil. Em relação às
cachaças fluminenses analisadas por Andrade-Sobrinho et al., (2002) a média obtida
foi em torno de 3 vezes menor .
Concentração Média de Carbamato de Etila ( g/L)
350
331± 254
300
250
200
150
9 0 **
100
115 ± 86
50
11*
17*
0
AAI
ACB
A IC
AC
CD
S is t e m a d e D e s t ila ç ã o
Figura 34. Média dos teores de carbamato de etila em sistemas de destilação
diferenciados (± intervalo de confiança da média); * uma amostra; ** distribuição não
paramétrica.
A princípio, os baixos níveis de carbamato de etila encontrados nos alambiques
em cobre ou contendo dispositivos em cobre nas colunas, caso dos alambiques em
aço inoxidável, poderia ser explicado pelas possíveis reações do cianeto com o
cobre presente em suas partes ascendentes, produzindo complexos cobre-cianeto
162
não voláteis (Andrade-Sobrinho et al., 2002; Aresta et al. ; Boscolo, 2001). Todavia,
dois (2) alambiques desprovidos de qualquer aparelho ou dispositivo fabricado em
cobre no interior das colunas (EDF e PTJ), produziram quantidades de carbamato de
etila consideradas muito baixas em cachaças (< 10 e 45 g/L). Esses alambiques se
caracterizam pelo pequeno porte (“panela” com volume menor que 500 litros),
condução da destilação em baixas temperaturas e vazões muito inferiores às obtidas
nos outros sistemas. Outro alambique com características similares é BRV. Os
alambiques restantes, por possuírem “panela” com volume igual ou superior a 500
litros, foram considerados como de médio porte.
Figura 35. Alambique sem deflegmador EDF ( Paraty/RJ).
163
Adicionalmente, o aumento do refluxo pode ser favorecido pelas configurações
dos alambiques ou design apropriados, o que depende de relações entre o volume
da panela e o comprimento e diâmetro da coluna (MAIA, 2000a).
Como descrito em 3.4.5, um “vinho” com um conteúdo em etanol de 8% (v/v)
entra em ebulição por volta de 94°C. Nos processos em batelada (alambiques), com
o decorrer da destilação, aumentam a temperatura do “vinho” e da fase vapor, mais
rica em álcool, pelo progressivo decréscimo da concentração de álcool nas 2 fases.
Contudo, é possível manter a temperatura do vapor em valores menores que
80°C no deflegmador aumentando-se a vazão de água de refrigeração que circula
dentro deste dispositivo durante o processo de destilação. As Figuras 36 A e 36 B
mostram que, em relação à primeira destilação (não controlada), os níveis do
carbamato de etila foram drasticamente reduzidos, por meio desse método de
controle, nas frações dos recém-destilados coletadas ao longo de uma segunda
destilação em alambique em cobre denominado JLG. Nesse sistema, a inexistência
do controle do refluxo resultava em temperaturas de destilação sempre acima de
90°C e um teor de carbamato de etila médio de 270 µg/L (Figura 36 A).
Quando o processo de destilação foi conduzido controlando -se a vazão d’ água
de refrigeração, de modo a manter a temperatura de destilação em valores em torno
de 78°C, as quantidades de carbamato de etila formadas ao longo da destilação
foram reduzidas cerca de 8-9 vezes (Figura 36 B).
164
JLG (1)
400
Concentração
350
300
250
200
150
100
50
0
0,6
1,2
2,4
Tempo de destilação (h)
Figura 36 A. Concentração do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre,
determinados em frações do destilado coletadas ao longo de destilação em JLG sem controle
do refluxo.
JLG (2)
70
Concentração
60
50
40
30
20
10
0
0,5
1
1,5
2
Figura 36 B Concentração do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre,
determinados em frações do destilado coletadas ao longo de destilação em JLG com controle
do refluxo apropriado.
165
CQE
250
Concentração
200
150
100
50
0
0,8
2
2,5
3
Figura 36 C. Concentração do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre,
determinados em frações do destilado coletadas ao longo de destilação em alambique de CQE.
CRD
140
Concentração
120
100
80
60
40
20
0
0,8
1,5
2
3
Figura 36 D. Concentração do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre,
determinados em frações do destilado coletadas ao longo de destilação em alambique de CRD.
166
PCA
450
400
Concentração
350
300
250
200
150
100
50
0
1
2
3
Figura 36 E. Concentração do carbamato de etila grau alcoólico e teor de cobre,
determinados em frações do destilado coletadas ao longo de destilação em coluna de PCA.
VMC
160
Concentração
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
Figura 36 F. Concentração do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre, determinados
em frações do destilado coletadas ao longo de destilação em coluna de PCA.
167
Figura 36. Concentrações do carbamato de etila, grau alcoólico e teor de cobre, determinados
em frações do destilado coletadas de destilação diferenciados.
Carbamato de etila ( g/L)
Grau alcoólico (% vol)
Cobre (mg/L x 10)
Ao lado de EDF e PTJ, que são desprovidos de deflegmadores, os outros
cinco alambiques que produziram os menores teores de carbamato de etila (< LQ até
cerca de 60 g/L) possuem o mesmo deflegmador tubular em cobre de JLG na parte
interna superior interna da coluna. Como é mostrado na Figura 37, esses alambiques
possuem, geralmente, dois pratos abaixo do deflegmador, com borbulhadores em
aço inoxidável ou cobre, o que resulta em altas eficiências na separação
(retificação).
Figura 37. Representação esquemática de uma coluna de um alambique equipada com
deflegmador apropriado a promover um refluxo eficiente (Fonte: desconhecida).
168
Figura 38. Coluna (à esquerda) com controle de temperatura por meio de deflegmador
tubular (alambique JLG ; Bemposta-RJ).
Desses sistemas, como mostrado na Figura 39, SRV se destaca como o de
maior possibilidade de retificação, possuindo três pratos com quatro borbulhadores
em cada prato, em aço inox, e um sistema razoável de controle do refluxo no
deflegmador. Neste sistema, também não foi detectada a formação do carbamato de
etila (< LQ), mesmo quando duas amostras de diferentes lotes foram analisadas (ver
Tabela 10), o que é um indicativo da ausência de precursores nitrogenados em
sistemas mais retificados.
169
Figura 39. Alambique SRV (Valença-RJ).
Conforme mostram as Figuras 40, 41 e 42, nos alambiques onde o aparato de
refluxo consiste na circulação d’ água numa jaqueta externa no topo da coluna, em
forma de cuba, comumente chamada de capelo (CHV, CRD e CQE), geralmente, o
controle do refluxo é menos apropriado, o que pode resultar em temperaturas dos
vapores superiores a 90°C e ou acelerar o processo de destilação.
170
Figura 40. Alambique de três corpos (CHV) com sistema de refrigeração na coluna tipo
capelo.
Os mais elevados teores de carbamato de etila entre os alambiques foram
encontrados em sistemas com três corpos, como é o caso da unidade CHV
(595 µg/L), provida de um alambique de esgotamento do “vinho” na sua parte
inferior, produzindo vapores alcoólicos que aquecem a caldeira de destilação. Esta
última produz o destilado final.
171
Figura 41. Detalhe do sistema de resfriamento no topo da coluna tipo capelo
(CRD B, Paraty-RJ).
Figura 42. Dois alambiques de dois corpos com aquecimento por fogo direto (CQE A e
CQE B, Paraty-RJ).
172
Observou-se que a presença de turvação era muito comum quando as
temperaturas no
topo das colunas ultrapassavam cerca 80 - 82°C. Como
resultado do arraste (APV, 2005; NOVAES, 199-; THAM, 2006), ocorreu um
enriquecimento dos vapores com componentes menos voláteis, tais como os
compostos nitrogenados, para as partes descendentes dos alambiques (alonga,
serpentina e resfriador), que, na
presença do Cu
2+
e em temperaturas mais
elevadas, poderia eventualmente promover as reações de decomposição ou
oxidação responsáveis pelos níveis relativamente altos de carbamato de etila
formados nesses sistemas.
Essas considerações poderiam explicar os maiores teores de carbamato de
etila encontrados no final do “coração” e na “cauda” dos alambiques em cobre do
descrito como segundo alambique de CQE, chamado de CQE (B) (Figura 36 C) e
de CRD (A) (Figura 36 D), respectivamente.
A destilação em CRD (A) ocorre por volta de 77 – 78°C, enquanto em CRD
(B), em temperaturas acima de 85°C. Observou-se que o capelo de CRD (B) tem
um volume significativamente maior que o de CRD (A), o que resulta maior
capacidade de refrigeração dos vapores. Como a excessiva vazão de água no
interior do capelo de CRD (B) não é controlada durante a destilação, a
capacidade
de
promover
conseqüentemente,
inconveniente,
o
refluxo
inviabilizaria
a
aumenta
destilação.
demasiadamente
Para
o
que,
compensar
este
o aquecimento da “panela” é aumentado significativamente,
provocando um desequilíbrio, o que provoca um maior arraste de precursores do
carbamato de etila.
A elevada formação de carbamato de etila no começo da destilação em
JLG, quando o processo de destilação não foi devidamente controlado (Figura
173
36 A) poderia estar relacionada às altas temperaturas iniciais de destilação
medidas (> 90°C), que também promoveriam o arraste e esgotamento precoce
dos precursores nitrogenados do “vinho”. Este experimento, em parte, é similar ao
reportado por Riffkin et al. (1989), quando níveis de carbamato de etila
decrescentes foram observados nas frações recolhidas ao longo de destilação em
alambique experimental, acompanhados pela diminuição do grau alcoólico e dos
teores de cobre.
Os resultados obtidos, associados às observações descritas, indicam que
menores níveis de carbamato de etila foram provenientes de alambiques
operando em altas razões de refluxo, baixas vazões e temperaturas de destilação
não superiores a cerca de 80°C. Os mais altos teores desse contaminante foram
medidos em alambiques com controle de refluxo inapropriado, enfatizando o
papel crítico da razão do refluxo na sua formação.
Portanto, a redução dos teores de carbamato de etila em cachaças
verificada em sistemas onde foram inseridos dispositivos em cobre na coluna,
como em RPN, é causada, principalmente, pelo efeito de aumentar o refluxo e
não pela promoção de reações de complexação com o cianeto ou outros
precursores, verificada em destilados produzidos a partir de matérias-primas que
geram esses precursores.
O baixo teor de carbamato de etila encontrado na amostra cachaça
bidestilada (11 µg/L) foi discutido em 3.5.4.
O único alambique fabricado
inteiramente em aço inoxidável, mostrado na Figura 43, também produziu uma
quantidade muito baixa (11 µg/L), encontrando-se em acordo com os resultados
relatados por Boscolo (2001) e enfatizando a importância do cobre na formação
do carbamato de etila.
174
Figura 43. Alambique com panela e serpentina em aço inox (Resende-RJ).
Diferenças significativas nos teores de carbamato de etila foram também
observadas em diferentes colunas de destilação. Retificações mal conduzidas,
usualmente devido ao excesso de vapor e do “vinho” que alimentam as colunas (em
vazões acima de sua capacidade nominal), com o objetivo de obter destilados com
alto grau alcoólico (acima 45% vol) (NOVAES, 1994; KALID, 2002), podem explicar
as altas concentrações de carbamato de etila encontradas na maior parte desses
sistemas. Nesses casos, a “inundação” ou flooding (nos pratos) e o arraste
(entrainment) podem ocorrer ao mesmo tempo (KALID, 2002; THAM, 2006; APV,
2005).
175
Figura 44. Coluna de destilação VMC (Bom Jesus do Itabapoana).
Por outro lado, se comparados aos sistemas em batelada quanto à
uniformidade dos teores de carbamato de etila nas frações dos destilados ao longo
dos processos de destilação, foram observadas menores alterações nos sistemas
contínuos (Figura 44), quando as temperaturas de destilação pouco variam.
6.2 POSSÍVEIS INFLUÊNCIAS DA MATÉRIA-PRIMA E DA FERMENTAÇÃO
Andrade-Sobrinho et al. (2001) relacionaram a presença de altas quantidades
de uréia aos altos teores de carbamato de etila freqüentemente encontrados em
tiquiras pelos mesmos autores e por Polastro et al. (2001). Entretanto, as tiquiras
utilizam como matéria-prima diferentes variedades de mandioca e essas tuberosas
contém níveis significativos de glicosídeos cianogênicos, como a linamarina -1 e a
lotaustralina -2 (CAGNON et al., 2002; MUTTON e MUTTON, 2005), cuja existência
pode explicar, nessas bebidas, a formação do carbamato de etila via cianeto.
176
Contudo, não há estudos suficientes para concluir como e quais compostos
nitrogenados presentes no “vinho” podem contribuir, predominantemente pósdestilação, para a formação do carbamato de etila em cachaças. Pelo descrito ao
longo desse trabalho, possivelmente esses compostos, ou sua maior parte, gerariam
o íon cianato, precursor chave desse contaminante nos mecanismos
viáveis
propostos.
Embora a formação do carbamato de etila em cachaças possa ser considerada
uma função da configuração do sistema de destilação e da condução do próprio
processo de destilação, o enriquecimento do “vinho” pela adição de matérias
nitrogenadas fermentescíveis, dentre outros, pode resultar num
excesso
de
compostos nitrogenados no meio e do inóculo. O aumento da lise celular por
diferentes linhagens de leveduras (MARTÍNEZ-RODRIGUEZ et al., 2000) em vinhos
não devidamente decantados, assim como infecções causadas por bactérias
(SCHEHL, 2005), poderiam também contribuir para aumentar os níveis do
carbamato de etila.
A destilação em CQE (B) de um mosto fermentado a partir de cana-de-açúcar
armazenada durante 15 dias, de modo a favorecer infecções por bactérias e fungos,
resultou num acréscimo nos níveis de carbamato de etila. Todavia, conforme mostra
a Figura 45, a dimensão desse acréscimo em relação à destilação anterior usual
(cerca de 210
g/L) não pode ser considerada suficiente para concluir que uma
matéria-prima sujeita a infecções influi na formação dos precursores do carbamato
de etila em cachaças.
Nesse experimento, as temperaturas de destilação aumentaram de 77°C, no
início, até cerca de 87- 88°C, ao final do processo. O progressivo aumento da
177
acidez foi acompanhado pelo conseqüente aumento dos teores de cobre, conforme
descrito em 2.6.2.
0
50
10
0
15
0
20
0
25
0
30
0
Concentração
CQE 2
0,5
1
1,5
Carbamato de etila (µg/L)
2
2,5
3
Cobre (mg/L) x 10
3,5
3,7
Grau alcoólico (%vol)
Figura 45. Destilação em CQE (B) a partir de “ vinho” obtido com cana-de-açúcar
armazenada por 12 dias (“ cana velha” ).
Além disso, a cachaça RPN, que apresentou um alto teor em acidez volátil (330
mg/100 mL aa), resultante de uma fermentação conduzida em condições precárias e
provavelmente contaminada por bactérias acéticas, apresentou um baixo teor de
carbamato de etila (30 µg/L). Em destilação de certas aguardentes de frutas
(brandies), “vinhos” muito ácidos, oriundos de frutas danificadas, contribuem para a
hidrólise acida de glicosídeos cianogênicos, favorecendo a formação do HCN
(SCHEHL, 2005). Entretanto, não há nenhuma constatação ou evidência
evolução do cianeto a partir do “vinho” de cana-de-açúcar.
da
178
Adicionalmente, a destilação da cachaça RPN é processada em uma coluna
recheada com artefatos em cobre, o que aumenta o grau de retificação, realçando
também o papel crítico da destilação.
6.3 MEDIDAS PREVENTIVAS E CORRETIVAS
O tratamento com resinas catiônicas poderia ser considerado uma medida
preventiva, pois evita a formação do carbamato de etila. Por outro lado, como se
processa após a destilação, também poderia ser associado a uma medida corretiva.
Como discutido em 5.7.1, em destilados que atingiriam valores de até cerca de
350 µg/L, na ausência do tratamento, esse processo se mostrou eficaz em reduzir
os níveis de carbamato de etila a valores inferiores a 150 µg/L. Considerando-se
apenas este aspecto, somente 14 -15% do total de produtos (Tabela 10) não se
adequariam.
Adicionalmente, medidas preventivas adicionais, discutidas neste Capítulo
podem ser implementadas, tendo em vista que
durante e após a destilação, a
formação carbamato de etila em destilados de cana-de-açúcar parece ser favorecida
pela presença de precursores nitrogenados, bem como pelas altas temperaturas,
resultado de sistemas e procedimentos de destilação inadequados, que abrangem o
design do alambique e sua operação em razões de refluxo inapropriadas. Após a
destilação, pode ainda ocorrer um posterior incremento em seus níveis, favorecido
pela exposição à radiação luminosa e temperaturas mais elevadas.
Desse modo, as medidas preventivas consistem em evitar o arraste de
precursores nitrogenados para os destilados. Nos sistemas equipados com
deflegmadores tubulares, caso de muitos alambiques, deve-se manter a destilação
em temperaturas inferiores a 80°C, controlando o refluxo pelo ajuste da vazão
179
d’água nestes aparelhos. O aquecimento da caldeira deve ser controlado e o
equilíbrio do sistema deve observar as relações entre as dimensões das partes dos
alambiques descritas na literatura (MAIA, 2002b; NOVAES, 1999). Em alambiques
pequenos desprovidos de sistemas de refrigeração, mas com design apropriado, a
destilação deve ser lenta, mantendo-se as temperaturas sempre abaixo de 80°C.
No caso das colunas de destilação, uma solução seria acoplar um sistema de
condensação (refluxo) ao topo da coluna, a exemplo dos sistemas de produção de
álcool.
Como a exposição à radiação luminosa pode aumentar os níveis de carbamato
de etila nas cachaças, uma outra medida seria engarrafar esses produtos em frascos
de porcelana, muito utilizados no mercado.
180
7 AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E SENSORIAL DE
DESTILADOS DE CANA-DE-AÇÚCAR PRODUZIDOS NO
ESTADO DO RIO DE JANEIRO TRATADOS E NÃO
TRATADOS POR RESINA CATIÔNICA COMERCIAL
_________________________________________________
181
O presente trabalho teve como objetivo demonstrar o efeito do tratamento
para supressão de contaminantes, através da resina catiônica Dowex Marathon
C, na qualidade de destilados alcoólicos de cana-de-açúcar, com base em
avaliações sensoriais e físico-químicas.
7.1 ANÁLISE SENSORIAL
Com finalidade de melhor adequação aos textos deste Capítulo, os termos “não
tratado”, “tratado” e correlatos passaram a ser denominados como “antes” e “após
tratamento”.
Os valores médios das intensidades de percepção dos atributos sensoriais
registrados pela equipe de seis julgadores nos seis pares de destilados alcoólicos de
cana-de-açúcar, antes e após tratamento, estão discriminados no Quadro 3.
A análise das variâncias (ANOVA) dos resultados da QDA revelou não terem
ocorrido modificações significativas (p>0,05), em função do tratamento, dos atributos
sabor de caldo de cana, adstringência e cor nos seis pares de amostras estudados.
Em todos os pares de amostras ocorreu a redução da viscosidade, em 5 pares a
redução do sabor alcoólico inicial, em quatro pares a redução da agressividade, em
três pares a redução do sabor alcoólico residual e do aroma alcoólico, em somente
uma amostra observou-se a redução do aroma de melaço de cana (p<0,05).
A amostra 1 se destacou pelo aroma alcoólico, sabor alcoólico inicial, residual e
agressividade altos que, após o tratamento para supressão de contaminantes, foram
percebidos em intensidades mais baixas. A amostra 2 se destacou principalmente
pelo aroma e sabor de melaço de cana, e pela cor mais escurecida, os quais não se
modificaram após o tratamento, tendo sido observada a redução das intensidades de
percepção do sabor alcoólico inicial e da agressividade.
182
Quadro 3. Valores médios para as intensidades de percepção dos atributos sensoriais (QDA) e
testes de aceitação dos destilados alcoólicos de cana-de-açúcar.
Amostras
1
Tratamento
Antes
Atributo
pela QDA
Cor Âmbar 1,50a
(CA)
Aroma
11,17a
Alcoólico
(AA)
Aroma a
4,27a
melaço de
cana ( AMC)
Sabor
alcoólico
inicial (SAI)
Sabor de
melaço
cana (SMC)
Agressividade
(AGR)
Alcoólico
Residual
(AR)
Adstringência
(ADST)
Viscosidade
(VISC)
Testes de
aceitação
Escala
Hedônica
2
Após
Antes
Após Antes
2,35a
9,27a
9,37a
7,68b
7,03a
1,38b
11,83a
3
Após
Antes
2,15a
1,80a
6,43a
3,73a
8,00a
6,92a
4,20b
8,60a
2,27a
1,87a
11,63a
4
Após
Antes
4,92a
5,02a
4,42a
10,55a
2,00a
2,05a
3,20b
8,65a
6,12a
5,78a
3,13b
7,48a
10,68a
4,28b
4,03a
5
6
Após
Antes
1,90a
1,53a
4,10a
5,38b
6,90a
6,28a 10,95a 10,63a
1,61a
1,38a
0,72a
0,95a
2,43a
2,67a
6,83b
9,92a
4,20b
4,83a
4,22a 11,48a
9,15b
2,02a
1,72a
2,07a
1,73a
1,25a
1,47a
4,96a
4,87a
1,83b
2,75a
1,47a
4,05a
4,30a
8,87a
4,58b
9,68a
7,18b
8,13a
7,23a
7,96a
6,20b
8,75a
7,13b
4,15a
4,08a
11,12a 10,38a
3,53a
3,92a
3,45a
1,78a
2,40a
6,32a
6,05a
3,07a
2,93a 10,02a
9,93a
9,93a
2,92b
9,20a
5,62b 10,38a
4,43b
10,32a
9,15b 12,40a 10,53b 11,35a
9,58b
5,3a
5,9a
6,6a
6,1a
5,8a
6,2a
6,6a
5,8a
5,5a
6,5a
5,9a
4,7a
Após
4,08a
Escalas de
4,8a
4,9a
5,8a
5,5a
4,7a
5,2
5,1a
5,6a
5,6a
4,8a
3,8a
5,1a
Atitude
1=VMC; 2=PCA; 3=CQE; 4=CRD; 5=BTB; 6=JLG.
* Médias seguida pela mesma letra, para cada par de amostra, não diferiram significantemente ao nível de 5%
pela ANOVA.
A amostra 3 apresentou
baixos valores (intensidades) de aroma alcoólico,
agressividade e adstringência, tendo sido observado a redução do sabor alcoólico
inicial e residual após o tratamento.
A amostra 4 se destacou pelo aroma alcoólico, sabor alcoólico inicial e residual
altos que, após o tratamento, se tornaram mais brandos. A amostra 5 se destacou
pelos baixos valores de sabor alcoólico inicial e residual, que se mantiveram
183
constantes, porém com redução significativa da agressividade e viscosidade após o
tratamento.
A amostra 6 se destacou principalmente pelo aroma alcoólico, sabor alcoólico
residual e adstringência altos, que não se modificaram após o tratamento, tendo sido
observada a redução do sabor alcoólico inicial e agressividade.
Tais resultados indicam que, de maneira geral o tratamento para supressão de
contaminantes melhorou a qualidade sensorial das amostras estudadas.
No teste de preferência realizado nos seis pares de amostras, antes e após
tratamento, não se observou diferença significativa (p>0,05). Da mesma forma como
ocorrido no teste de aceitação, os consumidores não treinados não foram capazes
de perceber modificações na qualidade sensorial das amostras antes e após o
tratamento para supressão de contaminantes nos seis pares de amostras, antes e
após tratamento, não se observou diferença significativa (p>0,05).
No teste de aceitação, a análise de variância (ANOVA) demonstrou não ocorrer
modificação significativa (p>0,05) do status afetivo e da atitude em relação ao
consumo das amostras antes e após o tratamento. A aceitação variou entre os
termos hedônicos gostei moderadamente (7) e indiferente (5), e a atitude entre os
termos gostei e beberia de vez em quando (6) e não gostei mas beberia
ocasionalmente (4).
A ANOVA dos resultados descritivos revelou não ocorrer modificação
significativa (p>0,05) dos atributos sabor de melaço de cana, gosto amargo e cor,
em todos os pares. Em 83% dos pares ocorreu redução do sabor alcoólico inicial,
em 65% redução da agressividade, e em 33% redução do sabor alcoólico residual e
do aroma alcoólico (p<0,05).
184
7.2 ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA
A Figura 46 mostra o cromatograma, típico de uma cachaça, utilizado na
determinação dos componentes secundários no destilado alcoólico de cana-deaçúcar BTB, conforme descrito em 4.7.
Figura 46. Cromatograma do destilado alcoólico de cana-de-açúcar BTB, usando 3-pentanol
como padrão interno e detecção por ionização de chama (FID).
*Álcoois isoamílicos.
185
A Tabela 11 mostra os teores dos principais congêneres e contaminantes
minerais, estes últimos determinados conforme descrito em
encontrados nas
amostras antes e após o tratamento proposto. Estes últimos forma determinados
Observa-se que, com exceção da pouco expressiva redução verificada nos teores
de aldeído acético e acetato de etila, não houve variação nos teores dos demais
congêneres quando as amostras foram percoladas na resina catiônica. Isto pode,
em parte, ser atribuído a perdas por volatilização.
No geral, a ANOVA dos resultados físico-químicos não indicou mudança
significativa (p>0,05) no grau alcoólico e nos componentes do coeficiente de
congêneres das amostras antes e após o tratamento.
Com um limite de quantificação (LQ) próximo a 1 g/L, não foram detectados os
metais arsênio (As), selênio (Se), mercúrio (Hg ) e Ferro
(Fe) nos destilados
estudados. Por tal, esses analitos não foram incluídos na Tabela 11. Apenas uma
amostra apresentou o cobre acima do limite máximo de 5 mg/L.
Os contaminantes inorgânicos chumbo e cádmio encontraram-se em níveis
menores que 19 e 2
g/L, respectivamente. Os baixos níveis de cádmio nos
destilados alcoólicos analisados no presente trabalho encontram-se em acordo com
os resultados relatados nas cachaças analisadas por Nascimento et al. (1999).
Esses autores, em estudo para caracterizar o perfil mineral de vários tipos de
bebidas destiladas do Brasil, relataram valores menores que 0,01 até 0,401 ppm
para o chumbo em cachaças, sendo freqüentes valores na faixa 0,030 a 0,120 ppm,
o que pode ser considerado como risco. Os resultados desse estudo justificaram a
inclusão de uma concentração limite para o chumbo em cachaças na legislação
brasileira.
186
Tabela 11. Teores de congêneres e de contaminantes inorgânicos em destilados de cana-deaçúcar antes e após o tratamento por resina Dowex Marathon C.
Amostra/
1
Tratamento
Ensaio
Antes Após
Grau
alcoólico 52,5
52,4
± 0,1*
Acidez
volátil
± SD
36
0
31
1
2
3
4
5
6
Antes
A pós
Antes
Após
Antes
Após
Antes Após
Antes
Após
47,0
47,1
45,7
45,6
48,4
48,2
47,6
47,6
57,8
57,6
17
15
105
113
23
22
141
148
10
12
1
0
1
0
1
1
1
1
0
2
< 0,2
14,4
13,5
53,2
51,6
Aldeído < 0,2
acético
± SD
-
< 0,2
1,7
1,5
12,4
11,7
-
0,1
0,1
0,9
0,6
-
-
0,4
0,3
0,5
0,6
Acetato
de etila
± SD
11,9
10,4
9,9
8,9
54,1
52,2
3,4
2,8
34,6
31,0
48,0
48,1
0,1
0,6
0,1
0,2
1,5
0,3
0,3
0,1
0,5
0,6
0,4
0,5
Álcool npropílico
± SD
34,1
31,4
45,0
44,8
21,4
21,6
38,1
38,3
46,5
45,6
51,6
51,6
0,1
0,7
0,0
0,0
0,1
0,1
0,1
1,5
0,1
0,5
0,0
0,3
Álcool
isobutílico
± SD
68,2
64,1
45,4
45,2
41,7
43,4
14,5
14,5
37,2
37,3
88,1
87,9
0,1
0,4
0,0
0,2
0,1
0,2
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
178,2
199,7
199,3
125,7
128,4
100,3
101,9
99,2
99,6
348,4
345,6
2,1
0,3
0,3
0,2
0,1
0,4
1,7
0,2
0,5
0,8
0,4
Álcoois 190,1
isoamílicos
± SD
1,2
< 0,2
Furfural
0,83
0,84
0,89
0,94
1,34
1,33
1,94
2,01
0,47
0,45
0,47
0,49
± SD
0,03
0,02
0,02
0,03
0,01
0,02
0,04
0,03
0,02
0,01
0,02
0,01
pH
4,5
4,72
4,25
4,42
3,81
4,27
4,18
4,50
3,26
3,72
4,32
4,89
Cu
7,66
0,047
2,87
<0,01
4,62
<0,01
0,81
<0,01
1,48
0,94
0,056
Zn
721
<2
12
<2
15
<2
43
<2
21
<0,0
1
20
490
<2
Pb
10
8
10
23
18
<2
16
10
18
19
3
<2
Cd
<1
<1
1
1
1
<1
1
1
2
<1
<1
<1
Na
2
13,2
2
5,5
0,36
4,96
<0,1
6,72
<0,1
17,26
1,35
4,28
1=VMC; 2=PCA; 3=CQE; 4=CRD; 5=BTB; 6=JLG.
Grau alcoólico : em % vol. ; * = incerteza prevista para a determinação.
Componentes do coeficiente de congêneres: em mg/100 mL álcool anidro( n=3) ; SD: desvio padrão .
Cu e Na ( mg/L) ; Zn, Pb, Cd, ( g/L) : RSDs < 15%.
187
Em relação ao tratamento com a resina Dowex Marathon C, observa-se uma
extrema mudança no perfil mineral das cachaças, e os resultados indicam que, além
do cobre, teores como os de zinco e cádmio podem ser adequadamente reduzidos.
Constatou-se, também, uma diminuição nos teores de chumbo em 4 das 6 amostras
analisadas.
Os teores de sódio encontrados nos destilados alcoólicos de cana-de-açúcar
tratados estão abaixo dos limites estabelecidos para sódio em água potável (SALT
INSTITUTE, 2002; ZIMBRES, 2005) e bebidas como vinhos (OUGH e AMERINE,
1988), sendo também um indicativo da estabilidade da resina utilizada e do grau de
troca iônica.
Peynaud e Blouin (1997) atribuem ao ácido acético na sua forma não
dissociada a percepção do seu gosto ácido. Em adição, os íons H
+
constituem um
parâmetro de importância na percepção da acidez e, para concentrações
equivalentes de ácido acético, uma solução será menos ácida ao palato quanto mais
+
alto for o seu pH. Devido à retenção de parte dos íons H durante a percolação na
resina (Tabela 11), ocorre ainda uma diminuição do número de moléculas de ácido
acético não dissociadas.
Em relação ao efeito da presença de certos contaminantes metálicos sobre a
qualidade sensorial da cachaça, como descrito em 2.6.2, deve-se considerar que o
cobre ressalta o seu sabor metálico. Adicionalmente, este metal e, em menor grau, o
zinco, mesmo em soluções muito diluídas (0,3 mM), conferem sabor adstringente e
amargo (LAWLESS et al., 2004).
A redução na agressividade percebida nas amostras 1, 2, 5 e 6 após o
tratamento podem, em parte, ser atribuídas às considerações supracitadas,
188
tornando evidente que o processo de troca iônica provocou um abrandamento
sensorial dos destilados de cana-de-açúcar .
A posterior determinação dos ésteres totais pelo método colorimétrico
da hidroxilamina (AOAC, 1995) não mostrou diferenças significativas em relação ao
teor de acetato de etila das amostras analisadas quando foi utilizado o teste t
pareado, o que demonstra que a possível presença de outros ésteres, no caso das
amostras estudadas, pouco alterou o coeficiente de congêneres.
A equação de regressão, obtida em 525 nm, utilizando 50% etanol (v/v) como
2
solvente (y = 0,0176 x + 0,0252; R = 0,9998) foi similar à regressão calculada
2
quando se usou etanol 60% (v/v) (y = 0,0176x + 0,0259; R = 0,9994), e apresentou
uma sensibilidade pouco inferior em graus alcoólicos mais baixos, como em solução
2
de etanol a 40% v/v (y = 0,0165x + 0,0379; R = 0,9996).
7.3
OS TROCADORES CATIÔNICOS INDUSTRIAIS E OUTROS MÉTODOS
PARA A REDUÇÃO DO COBRE EM CACHAÇAS
Mostrado em 5.7.3 (Figura 32), um trocador catiônico industrial foi utilizado
com o propósito de suprimir o cobre da cachaça JLG (armazenada em tonéis de
madeira). O resultados antes e após o tratamento para os teores de cobre e de
componentes do coeficiente de congêneres encontram-se na Tabela 12.
Como
pode
ser
observado
nesta
tabela,
não
ocorreram
diferenças
significativas nos teores dos componentes majoritários do coeficiente de congêneres
quando essa cachaça in natura, com alto teor de cobre, foi tratada pelo trocador
iônico industrial, de modo similar ao ocorrido com as colunas experimentais (Tabela
11).
189
Tabela 12. Teores dos componentes do coeficiente de congêneres (n=5) e de cobre em
cachaça armazenada em tonel de madeira, antes e após tratatamento por troca iônica.
Amostra/ Tratamento
Ensaio
Grau alcoólico
± 0,1*
Antes
47,3
JLG-3A
Após
47,1
Acidez volátil
± SD
108
3
104
2
Aldeído acético
± SD
14,9
1,5
14,6
1,3
Acetato de etila
± SD
48,8
1,6
49,2
3,2
Álcool n-propílico
± SD
33,1
3,2
32,6
0,7
Álcool isobutílico
± SD
54,3
1,9
52,8
2,8
182,5
2,8
184,1
2,4
9,21
< 0,1
Álcoois isoamílicos
± SD
Cobre (mg/L)
Componentes do coficiente de congêneres: em mg/100 mL aa.
Do mesmo modo, mesmo quando percolada através do trocador
industrial, numa vazão superior a 300 L/h, os teores de cobre foram drasticamente
reduzidos.
As vantagens e desvantagens da bidestilação, em relação ao tratamento
proposto nesta tese, foram discutidas no Capítulo 5. Além da bidestilação e da troca
iônica, os processos (pós-destilação) para remoção do cobre em cachaças citados
na literatura, discutidos a seguir, têm sido o tratamento com carvão ativado, o
emprego de plantas aquática da família das briófitas, a utilização de derivados da
190
quitosana e, mais recente, a filtração em carbonato de cálcio ou magnésio, também
um processo de troca iônica.
Desses últimos processos, o tratamento com carvão ativado vem sendo
utilizado para a remoção do cobre com alguma freqüência. Segundo BOARI LIMA
et al. (2006), esse processo mostrou uma eficiência em torno de 80%. Contudo, a
necessidade da agitação por um período de tempo prolongado o torna relativamente
lento. Outras desvantagens são a expressiva redução no conteúdo em ésteres e
álcoois superiores, em torno de 40 a 50%, e a quantidade de carvão ativado
necessária.
Segundo periódico da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG),
pesquisadores dessa instituição vêm desenvolvendo um filtro de briófitas dentro a
uma carcaça de policarbonato como alternativa ao “filtro” de troca iônica disponível
no mercado, que teria custo proibitivo para produtores “artesanais” (VIEIRA, 2005).
Hoje, contudo, esta afirmativa não retrata a realidade dos produtores formais do
Estado do Rio de Janeiro e da maior parte de Minas Gerais.
A utilização de derivados da quitosana (CARDENAS et al., 2003) e de
compostos a base de carbonato de cálcio e magnésio são outras possíveis
alternativas para a redução dos teores de cobre em cachaças (ANALYTICA, 2006).
Todavia, a eficiência e praticidade desses processos são menores que o tratamento
por resinas catiônicas e não há, ainda, um estudo sensorial publicado dos seus
efeitos sobre as cachaças.
O tratamento proposto neste trabalho de tese mostrou-se seletivo para os
cátions metálicos, não interferindo significativamente no coeficiente de congêneres.
Todavia, devem ser realizados estudos envolvendo possíveis alterações nos teores
191
de outros componentes responsáveis pelo flavor das cachaças, como álcoois e
ésteres minoritários, terpenos e lactonas.
7.4 ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS
O resultado da Análise de Componentes Principais (PCA), a partir dos dados
da QDA e das análises físico-químicas das seis amostras de destilados alcoólicos
de cana-de-açúcar, antes e pós tratamento, com exceção dos íons metálicos, estão
apresentados graficamente, respectivamente, nas Figuras 47 e 48.
Na PCA das amostras antes do tratamento o primeiro componente principal
(PC1) demonstrou 49% e o segundo componente (PC2) 23% das variações
ocorridas entre as amostras.
Na Figura 47A estão apresentadas as correlações dos parâmetros sensoriais e
físico-químicos com o PC1 e o PC2. Tais parâmetros são responsáveis pela
discriminação das amostras demonstrada na Figura 47B.
Destacaram-se no PC1 os parâmetros viscosidade sensorial, pH, aldeído
acético, furfural e acetato de etila, com correlações positivas e negativas
significativas e cargas com valores acima de 0,90.
Os parâmetros grau alcoólico e aroma de melaço de cana se correlacionaram
significativamente com o PC1, com cargas respectivas de 0,84 e 0,81.
Correlacionaram-se significativamente com o PC2 somente os parâmetros sensoriais
agressividade e adstringência com cargas, em ambos, de 0,77. Os demais
parâmetros não se correlacionaram significativamente com os dois componentes
principais 1 e 2.
A configuração espacial das amostras no PC1 e no PC2 sugere que as
mesmas se agruparam de acordo com as semelhanças entre elas em quatro grupos.
192
O primeiro grupo contendo as amostras 1 e 2, o segundo contendo as amostras 3 e
4, o terceiro com a amostra 5 e o quarto com a amostra 6.
A
B
PC2 (23%)
5
6
-5
5
1
0
4
0
2
5
3
-5
PC1 (49%)
Figura 47. Resultados da Análise de Componentes Principais (PCA) obtidos dos dados da
QDA e da análise físico-química (A) dos seis destilados de cana-de-açúcar antes do
tratamento (B).
193
AA: aroma alcoólico; ADS: adstringência; AMC: aroma a melaço de cana-de-açúcar ; AV: acidez
volátil; CA: cor âmbar; SAI: sabor alcoólico inicial; SMC: sabor de melaço de cana-de-açúcar;
AGR: agressividade; AR: alcoólico residual ; VISC : viscosidade ; GA: grau alcoólico ; ALDAC:
aldeído acético; AE: acetato de etila , ANP : álcool n-propílico ; AIB : álcool isobutílico; AIA:
álcool isoamílico; pH : potencial hidrogeniônico ; F : furfural.
A
B
5
PC2 (26%)
2
6
1
-5
0
3
4
0
5
5
-5
PC1 (51%)
Figura 48. Resultados da Análise de Componentes Principais (PCA) obtidos dos dados da
QDA e da análise físico-química (A) dos seis destilados de cana-de-açúcar depois do
tratamento (B).
Nota: Os atributos sensoriais e parâmetros físico-químicos estão representados pelas mesmos
caracteres da Figura anterior (47).
194
As amostras do primeiro (1 e 2) e segundo grupo (3 e 4) se destacaram das
amostras 5 e 6 principalmente pelos parâmetros viscosidade sensorial, pH, aldeído
acético, furfural e acetato de etila. As amostras 5 e 6 apresentaram-se com os
valores mais altos de viscosidade, aldeído acético e acetato de etila, e mais baixos
de furfural quando comparadas com as demais amostras. A amostra 5 se destacou,
principalmente, pelos altos valores de aldeído acético, furfural e acetato de etila, e a
amostra 6 pela alta agressividade e adstringência.
Na PCA das amostras depois do tratamento o primeiro componente principal
(PC1) demonstrou 51% e o segundo componente (PC2) 26% da variação ocorrida
entre as amostras.
Na Figura 48A estão apresentadas as correlações dos parâmetros sensoriais e
físico-químicos com o PC1 e o PC2. Tais parâmetros são responsáveis pela
discriminação das amostras demonstrada na Figura 48B.
Destacaram-se no PC1 os
parâmetros álcool isobutílico, aldeído acético,
álcoois isoamílicos, grau alcoólico, álcool n-propílico e agressividade sensorial com
correlações positivas significativas e cargas com valores iguaia ou superiores a 0,90.
Os parâmetros acetato de etila e viscosidade sensorial também se correlacionaram
significativamente com o PC1, com cargas no valor, respectivamente, de 0,87 e
0,80.
Correlacionaram-se significativamente com o PC2 somente os parâmetros
sabor de melaço de cana e pH, com cargas, respectivamente, de 0,93 e 0,80. Os
demais parâmetros não se correlacionaram significativamente com os componentes
principais 1 e 2.
195
A configuração espacial das amostras no PC1 e no PC2 sugere que as
mesmas se agruparam de acordo com as semelhanças entre elas em quatro grupos
iguais aos observados antes do tratamento.
Porém, as amostras do primeiro e segundo grupo (amostras 1, 2, 3 e 4) se
destacaram das amostras 5 e 6 principalmente pelos parâmetros álcool isobutílico,
aldeído acético, álcoois isoamílicos, grau alcoólico, álcool n-propílico, acetato de
etila, agressividade e viscosidade. De modo geral, as amostras 5 e 6 apresentaram
maiores valores em tais parâmetros. As amostras 1, 2 e 6 se destacaram das
amostras 3, 4 e 5, principalmente, por apresentarem maiores valores dos parâmetros
sabor de melaço de cana e pH.
Das amostras 1, 2 e 6, posicionadas espacialmente nos quadrantes superiores,
as duas primeiras foram produzidas em colunas de destilação e oriundas da região
noroeste do Estado do Rio de Janeiro. A discriminação da amostra 5 em relação às
amostras 1 e 2 pode ser atribuída, em parte, à alta acidez apresentada pela primeira.
As amostras 3 e 4 foram produzidas em alambiques em cobre e oriundas da
região Sul do Estado. A amostra 6 foi oriunda de um alambique em cobre da região
centro-sul, e se diferenciou das demais amostras pelos altos teores de álcoois
superiores e pelo maior grau alcoólico.
Os resultados dessas análises sugerem que o tratamento imposto para a
supressão de contaminantes metálicos, de maneira geral, não alterou as
características sensoriais e físico-químicas dos destilados alcoólicos de cana-deaçúcar estudados a ponto de modificar sua separação espacial sobre o PC1 e PC2.
Observou-se que no grupo de amostras tratadas os parâmetros físico-químicos
se destacaram sobre os atributos sensoriais na dispersão das amostras, sugerindo
que, neste caso, os parâmeros sensoriais não foram significativos para discriminar
196
as amostras, exceção feita aos atributos agressividade, viscosidade e sabor de
melaço de cana.
As avaliações realizadas, a partir das análises sensoriais e físico-químicas,
comprovam que o processo de troca iônica, utilizado para supressão de
contaminantes
nos
destilados
alcoólicos
de
cana-de-açúcar,
não
reduziu
significativamente o coeficiente de congêneres e a qualidade sensorial desses
destilados, o que corrobora a viabilidade desse processo.
197
8 CONCLUSÃO
_____________________________________________
198
Os estudos teórico-experimentais, alguns inéditos, desenvolvidos na presente
tese, comprovaram a viabilidade de se reduzir os teores de carbamato de etila em
cachaças, na ordem de 60%, utilizando-se a troca iônica em resina catiônica
comercial DOWEX MARATHON C. Para que o processo fosse eficaz, usou-se um
leito de resina em torno de 75 cm, de modo a reduzir a concentração do cobre
arrastado das partes descendentes para o destilado a valores inferiores a 0,2 mg/L,
suprimindo sua ação catalítica na reação tempo dependente de formação do
carbamato de etila. No mesmo experimento demonstrou-se, também, que teores de
cobre superiores a 0,7 mg/L foram suficientes para a formação completa do
carbamato de etila, não proporcionando efeito catalítico adicional.
Os resultados dos experimentos utilizando a troca iônica mostraram que esse
processo foi adequado para enquadrar os teores de carbamato de etila na
concentração limite de 150 µg/L da maior parte dos destilados alcoólicos de cana-deaçúcar estudados, coletados em 10 sistemas de destilação de 9 estabelecimentos
produtores fluminenses.
Portanto, os resultados obtidos comprovaram que a utilização da resina
selecionada constitui uma excelente alternativa, de baixo custo e alta eficiência para
a redução do carbamato de etila e contaminantes metálicos, tais como o cobre, o
chumbo e o zinco.
Para a determinação do carbamato de etila nos destilados alcoólicos e
produtos acabados (cachaças) utilizou-se a cromatografia em fase gasosa acoplada
à detecção de massas, em modo SIM, sem nenhum tratamento prévio das amostras,
que se mostrou rápida, eficiente, seletiva e adequada, permitindo a quantificação
desse contaminante orgânico carcinogênico em concentrações pelo menos 10 vezes
abaixo da concentração limite, de 150 µg/L.
199
Os resultados obtidos mostraram que cerca de 40% dos produtos e matériasprimas in natura apresentaram teores de carbamato de etila acima do limite máximo
permitido, com uma média de 155 µg/L para os 30 estabelecimentos envolvidos. Os
níveis menores foram provenientes de alambiques que destilam em baixas
temperaturas e com alta razão de refluxo.
Estes estudos são relevantes para o setor, pelo fato de ter sido, pela primeira
vez, mostrado que a média dos teores de carbamato de etila das cachaças
fluminenses é de 5 a 6 vezes menor que a média brasileira descrita na literatura.
Durante processos distintos de destilação em alguns alambiques em cobre de
diferentes regiões Estado do Rio de Janeiro, foi comprovado o papel crítico do
refluxo e das temperaturas de destilação na formação do carbamato de etila em
cachaças. Concluiu-se que o grau de arraste de precursores nitrogenados para os
destilados correlacionou-se à configuração do sistema de destilação e à condução
do próprio processo, sendo favorecido por temperaturas de destilação superiores a
cerca de 80°C.
A exposição dos destilados alcoólicos à luz natural e temperatura ambiente por
um período de tempo acima de 33 meses após a primeira determinação, realizada
cerca de 1-2 meses após a coleta no resfriador, provocou uma formação adicional do
carbamato de etila, que variou significativamente entre os destilados, mesmo na
ausência do cobre. Esses resultados também indicam que os precursores
nitrogenados foram formados durante e após a destilação.
Como medida preventiva prioritária para evitar a formação do carbamato de
etila em cachaças é recomendável otimizar o refluxo nos sistemas de destilação.
Neste aspecto, nos alambiques de médio porte, a utilização de deflegmadores
tubulares mostrou-se mais adequada para controlar o refluxo, devendo-se manter a
200
destilação em temperaturas inferiores a 80°C, pelo ajuste da vazão d’água dentro
desses aparelhos durante a destilação. Além disso, o aquecimento da “panela” deve
ser controlado e o equilíbrio do sistema deve obedecer as relações entre as
dimensões das partes dos alambiques descritas na literatura. Em alambiques de
menor porte (volume da “panela” inferior a 500 litros), com design apropriado, mas
desprovidos de sistemas de refrigeração na coluna, a destilação deve ser lenta,
mantendo-se as temperaturas sempre abaixo de 80°C.
Outra recomendação para a redução desse contaminante orgânico em
cachaças, no caso das colunas de destilação, seria acoplar um sistema de
condensação (refluxo) ao topo da coluna, a exemplo dos sistemas de produção de
álcool.
Como medida corretiva (pós-destilação), o trocador catiônico industrial
desenvolvido mostrou várias vantagens em relação a outros processos para redução
do carbamato de etila e supressão do cobre em cachaças. Dentre elas, sua
praticidade, eficiência, baixo custo e, praticamente, nenhum acréscimo de tempo ao
processo de produção. Apenas 4 produtos ou destilados, com teores acima de cerca
350 µg/L, correspondentes a 14 -15% do total estudado (relativo aos 30
estabelecimentos) exigiriam medidas preventivas ou corretivas adicionais para
enquadrar os teores carbamato de etila no limite estabelecido .
Foi também observado que o tratamento de seis destilados de cana-de-açúcar,
empregando
a
resina
catiônica
Dowex-Marathon
C
para
supressão
de
contaminantes não alterou a qualidade sensorial desses destilados nem reduziu, de
modo significativo, os componentes do coeficiente de congêneres.
Portanto, os estudos desenvolvidos na presente tese, tais como a revisão do
estado da arte, a utilização de resinas catiônicas, as avaliações sensoriais e físico-
201
químicas e a comprovação do papel crítico do controle do refluxo na destilação
representam uma significativa contribuição para a redução de contaminantes em
cachaças, especialmente do carbamato de etila e do cobre, tornando possível a
melhoria efetiva de sua qualidade e a adequação da maior parte das cachaças
produzidas do Estado do Rio de Janeiro a parâmetros de conformidade nacionais e
internacionais.
202
9 REFERÊNCIAS
_________________________________________________
203
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ALIMENTARIUS
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220
ANEXO:TRABALHOS
__________________________________________________
221
1. Avaliação Sensorial e Físico-Química de Destilados Alcoólicos de Cana-de-Açúcar
Produzidos no Estado do Rio de Janeiro Antes e Após Tratamento por Resina
Catiônica Comercial . In: XIV ENAAL (12 a 16/7/2005, Gioânia). Agraciado com
Menção Honrosa por avaliação como melhor trabalho de Análise Sensorial.
2. Redução dos Teores de Carbamato de Etila (uretana) em Cachaças Fluminenses
Empregando Resinas Catiônicas, durante o V Simpósio Latino Americano
de
Ciência de Alimentos , Campinas. Anais do V Slaca, 2003.
2. Utilização da Técnica de CG-EM para Monitorar os Teores de Carbamato de Etila
em Cachaças do Rio de Janeiro. In: X Congesso Latino-Americano de
Cromatografia e Técnicas Afins (COLACRO), Campos do Jordão; out. 2004
4, 5. Avaliação do Perfil dos Teores de Carbamato de Etila em Cachaças e
Aguardentes de Cana Produzidas no Estado do Rio de Janeiro por CG-EM e
Avaliação dos Teores de Contaminantes Metálicos em Cachaças Produzidas no
Estado do Rio de Janeiro Tratadas e Não Tratadas por Resina Catiônica,
apresentados no XIII Encontro Nacional de Química Analítica (ENQA). UFF, RJ, de
12 a 16/9/2005.
Nota: O autor da presente tese participou sempre como primero autor em todos trabalhos
supracitados. O Prof. Dr. Delmo Santigo Vaitsman (orientador) participou como segundo autor,
exceção feita ao trabalho 1, que teve a colaboração valiosa da Dra Mônica Queiroz de Freitas, da
UFF.

Texto Completo - Ministério da Agricultura

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