APROVEITAMENTO DO CALDO DO SORGO SACARINO PARA PRODUÇÃO DE AGUARDENTE
Normando Mendes Ribeiro Filho1, Isanna Menezes Florêncio2, Aleksandra Silva Rocha2, José Pires Dantas3, Eliane Rolim Florentino3, Flávio Luís Honorato da Silva4
RESUMO
O sorgo é uma gramínea cultivada em várias regiões do mundo objetivando a produção de grãos. Recentemente, maior importância vem sendo dada ao sorgo sacarino (Sorghum bicolor (L.) Moench) como uma alternativa para obtenção de açúcar em seus colmos. Planta semelhante ao milho e à cana-de-açúcar, apresenta uma série de vantagens que elegem o sorgo como de grande potencial energético, a saber: planta de ciclo curto, proporcionando um bom rendimento em colmos ricos em açúcares; é bem tolerante a períodos de seca; pode ser cultivada em todo o centro sul bem como na maioria das regiões do Brasil; além dos colmos, permite a produção de grãos, que poderão ser utilizados na alimentação animal e com outras finalidades. O presente trabalho teve por objetivo estudar a utilização do caldo do sorgo na produção de aguardente, ampliando as possibilidades do uso desta gramínea, criando oportunidades e meios de sobrevivência em regiões carentes de empregos como o nordeste brasileiro, além da diversificação da matéria prima na produção desta bebida.
Palavras-chave: Semi-árido, sorgo sacarino, álcool.
USE OF SACCHARINE SORGHUM BROTH FOR PRODUCTION OF LIQUOR ABSTRACT
Sorghum is a grasses cultivated in several areas of the world aiming to the production of grains.
Recently, larger importance has been given to the saccharine Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) as an alternative for obtaining sugar in their stems. It’s similar to the corn and to the sugar-cane and it presents a series of advantages that becomes the Sorghum a great energy potential source. Plant of short cycle, providing a good revenue in rich in sugars stems; it is very tolerant to drought periods; it can be cultivated in whole the south center as well as in most of the Brazil areas; besides the stems, it allows the production of grains, that can be used in the animal feeding and with other purposes. The present work had the objective of studying the use of the Sorghum broth in the production of liquor, enlarging the possibilities of the use of this grasses, creating opportunities and survival means in employments lacking areas as the Brazilian northeast, besides the diversification of the raw material in the production of this drink.
Keywords: Semi-arid, saccharine sorghum, alcohol
1 Químico Industrial. Universidade Estadual da Paraíba
2 Mestrado de Engenharia Agrícola – Universidade Federal de Campina Grande
3 Professor Titular do Departamento de Química – Universidade Estadual da Paraíba
4 Professor Titular do Departamento de Engenharia Agrícola – Universidade Federal de Campina Grande. E-mail:
ribeironf@hotmail.com
INTRODUÇÃO
Dentre as diversas matérias-primas renováveis disponíveis para produção de etanol, especial destaque vem sendo dado ao sorgo sacarino. A rapidez do ciclo de produção, as facilidades de mecanização da cultura, o teor relativamente alto de açúcares diretamente fermentáveis contidos no colmo e a antecipação da colheita em 4 meses com relação à cana justificam esta posição de destaque (Embrapa, 2004). Estado entre as culturas de grande potencial energético as de maior destaque como: a cana-de-açúcar e a beterraba açucareira. Estas culturas, segundo Lipinski &
Kresovich (1992), a cana-de-açúcar se desenvolve bem no trópico úmido, enquanto a beterraba açucareira se desenvolve em clima temperado.
O sorgo é cultivado principalmente em zonas áridas e semi-áridas, tornando-se um alimento básico, visto que apresenta: elevado potencial de produção, reconhecida qualificação como fonte de energia para alimentação animal, grande versatilidade (silagem, feno e pastejo direto) e potencial de adaptação a regiões mais secas, (Neumann et al., 2002), com boa produtividade de grãos e altos teores de açúcares no caldo do colmo (Teixeira et al., 1997). É o quinto cereal mais plantado no mundo, vindo logo depois do trigo, arroz, milho e cevada. No Brasil, o sorgo tem despontado como excelente alternativa para as diversas regiões brasileiras.
Segundo Rasper (1991), o cultivo do sorgo, na região Nordeste, poderá diminuir a importação do trigo, possibilitando assim uma grande contribuição à economia.
De acordo com Oliveira (1986), o sorgo sacarino embora ainda seja pouco conhecido na América e na Europa, é uma opção economicamente viável na alimentação animal sendo ele uma das culturas líderes do mundo agrícola, assemelhando-se à cana-de-açúcar, uma vez que o armazenamento do açúcar ocorre no colmo, além de fornecer bagaço para a indústria. Entretanto, ele difere de maneira acentuada da cana-de-açúcar pelo fato de ser cultivado a partir de sementes e apresentar um ciclo vegetativo bem mais curto, de 120 a 130 dias. Adicionalmente, o sorgo sacarino produz grãos, que podem ser utilizados na alimentação humana (Teixeira et al., 1997), além de elevada saturação lumínica e maior tolerância ao déficit
hídrico e à salinidade, caracterizando-se com as especificidades do bioma caatinga.
A cachaça/aguardente é a segunda bebida alcoólica mais consumida no Brasil, sendo o primeiro lugar ocupado pela cerveja (Cachaça, 2007). A tecnologia de produção de aguardente está sendo cada vez mais estudada, buscando melhor qualidade e maior produtividade. Tal empenho abriu o comércio internacional e a nossa cachaça ganhou o mundo, destacando-se em alguns países como Alemanha, Itália, França, Estados Unidos e Japão. Em nível de mercado interno, é fonte geradora de empregos e constitui-se em importante agroindústria, cuja produção nas grandes destilarias é de aproximadamente 20.000 litros por hora operando 24 horas por dia durante 180 dias ou mais, em função da safra anual da cana-de-açúcar. Como resultado estima-se uma produção de 1,3 bilhões de litros por ano.
Baseado no exposto o presente trabalho partiu da necessidade de estudar a utilização do caldo do sorgo na produção de aguardente, ampliando as possibilidades do uso desta graminea, criando oportunidades e meios de sobrevivência em regiões carentes de empregos como o nordeste brasileiro, além da diversificação da matéria prima na produção desta bebida.
METERIAL E METODOS
Este estudo foi realizado no Laboratório de Microbiologia do Departamento de Química da Universidade Estadual da Paraíba.
Matéria - prima
A matéria prima utilizada na primeira etapa do trabalho foi o sorgo obtido em experimento montado na Escola Agrícola Assis Chateaubriand/UEPB, situada no município de Lagoa Seca – PB, com o auxilio de plantadeira, à tração motorizada (trator), devidamente regulada e deixando cair 20 sementes em cada metro de sulco. Em seguida, coletado em período de 110 dias de semeadura, realizando extração de caldo, a colmo limpo (CL) e colmo com folhas (CF), onde foi determinado o rendimento do caldo.
Caracterização do Caldo
O caldo foi obtido a partir da moagem do colmo em moenda comum, após extração, o
caldo foi filtrado em peneira plástica comum de malha fina. em seguida, foi feita a caracterização do caldo realizando-se as seguintes determinações:
• Rendimento de Caldo (%)
• Teor açúcares redutores totais (ART);
• Teor de sacarose [°Brix] - determinado com uso do refratômetro de campo e sacarímetro;
• pH - determinado diretamente pelo método eletrométrico;
• Álcool Etílico em ebuliômetro fazendo uso das recomendações de Maia &
Campelo (2006).
Microrganismo utilizado
O Microrganismo utilizado foi a levedura Saccharomyces cerevisiae isolada do Fermento Fleischmann Royal adquirida em supermercados da cidade de Campina Grande- PB.
Isolamento da Saccharomyces cerevisiae Dois tabletes do Fermento Fleischmann Royal em frascos de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL do meio de fermentação, incubados em estufa a 30ºC por 24 horas, em seguida realizou-se um repique de 10% do meio ativo em um novo meio de fermentação nas mesmas condições da primeira inoculação.
Preparo do inóculo
Os cultivos da Saccharomyces cerevisiae foi inicialmente inoculados com 2 tabletes do Fermento Fleischmann Royal em frascos de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL do meio de fermentação, incubados em estufa a 30ºC por 48 horas, sendo as 24 horas realizado um repique para um novo meio de fermentação.
Condições de análises
Amostras foram coletadas no tempo inicial (T0) e após 30 horas de fermentação (T1) e controlados em duplicata, para determinação dos parâmetros:
pH - determinado diretamente pelo método eletrométrico;
TSS – Teor de Sólidos Solúveis (°Brix);
NCL – Número de Células de Levedura;
TA – Teor Alcoólico (Gay Lussac - °GL).
Planejamento Experimental
A partir do planejamento experimental foram realizados 6 ensaios visando avaliar as influencias das variáveis estudadas na produção do etanol. Para isso utilizou-se o programa Statistica for Windows, versão 5.5, constituindo em um planejamento experimental 22 com duplicata no ponto central. Para cada experimento determinou-se a produção de etanol como variável resposta.
A Tabela 1 mostra os níveis das variáveis do planejamento fatorial 22 para fermentação alcoólica.
Tabela 1: Níveis das variáveis do planejamento fatorial 22 para fermentação alcoólica
Variáveis Nível (-1) Ponto central
Nível (+1) Inoculo
(%)
8,0 10 12 Teor de
sólidos (ºBrix)
8,0 10 12
A Tabela 2 apresenta a matriz do planejamento utilizada nesse trabalho.
Tabela 2: Matriz do planejamento fatorial 22 da fermentação alcoólica
Ensaios Inóculo (1) TSS (2)
1 -1 -1
2 +1 -1
3 -1 +1
4 +1 +1
5 0 0
6 0 0
TSS – Teor de Sólidos Solúveis (°Brix)
Processo de produção
Todo o processo de produção de aguardente foi realizado em condições adequadas no laboratório de Bioquímica da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).
Moagem
A moagem foi realizada em moenda apropriada, sendo avaliada produtividade de
caldo e inoculação das células de leveduras imediatamente para o início da fermentação.
Fermentação
A fermentação foi realizada em condição de batelada em mosto fermentado por um período de 72 horas, até atingir teor de sólidos solúveis de 0°Brix, para obtenção do vinho de sorgo.
Destilação
A destilação foi realizada em alambique de cobre com capacidade de 40 Litros.
Inicialmente adicionado 16 litros do vinho ao alambique e destilado em período de 3 horas e 30 minutos, sendo realizada coletas a cada 100ml de destilado para formação do estudo cinético e separações das frações: cabeça (10%), coração (80%) e cauda (10%) do destilado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A primeira etapa do trabalho envolveu a
caracterização do caldo do sorgo para definição dos componentes físico-químicos do caldo do sorgo a fim de avaliar seu potencial e viabilidade para ser utilizado como meio para produção de aguardente. A segunda etapa envolveu ensaios de fermentação alcoólica utilizando o caldo do sorgo como fonte de carbono, para produção de etanol em processo descontinuo e a utilização de um planejamento estatístico para definição das condições mais adequadas para produção de etanol. A terceira etapa envolveu a produção da aguardente.
Caracterização do caldo do sorgo
O sorgo sacarino tem estrutura de porte idêntica a cana de açúcar possuindo colmos e nós. A extração do seu caldo é por prensagem.
Este caldo possui coloração esverdeada, idêntica a coloração da cana-de-açúcar.
Na Tabela 3 encontram-se os resultados da caracterização do caldo do sorgo sacarino.
Tabela 3: Caracterização do caldo do sorgo sacarino
Rendimento (%) pH TSS (°Brix) ART (%)
Colmo Limpo 32,91 5,31 12,1 9,66
Colmo com Folhas 27,20 5,46 11,6 9,81
TSS – Teor de Sólidos Solúveis; ART – Açúcares Redutores Totais.
Analisando os resultados da caracterização do caldo do sorgo observa-se que o teor de sólidos solúveis (°Brix) encontrado em colmo limpo (CL) e em colmo com folhas, é de 12,4 e 11,6 respectivamente. O caldo extraído do sorgo após a limpeza de seus colmos apresentou valores mais elevados. O pH em ambas as extrações apresentaram-se dentro da faixa de crescimento ótima para leveduras, que fica entre, 4,5 a 6,5.
De acordo com os resultados observa-se rendimento de caldo de sorgo em colmo limpo (CL) de 32,91% e em colmo com folhas (CF) de 27,20%, dessa forma, o colmo limpo apresenta um aumento de 5,71% de rendimento de caldo, isso explica o fato de muitas destilarias utilizarem o processo chamado “cana
limpa”, que além de um maior rendimento preserva o maquinário. Também um aumento no teor de sacarose apresentado em CL uma média de 12,1°Brix e em CF uma média de 11,6ºBrix. Os teores de ART (%) observados foram 9,81% e 9,66%, em CF e CL, respectivamente, apresentando-se pouco acima dos padrões descritos pela Embrapa (2004) e aproximados dos descritos por Teixeira et. al.
(1997).
Fermentação Alcoólica
Na Tabela 4 estão as condições dos ensaios utilizando o caldo do sorgo adicionado de diferentes porcentagens de inóculo e de açucares.
Tabela 4: Condições dos ensaios utilizando o caldo do sorgo adicionado de diferentes porcentagens de inóculo e de açucares
Ensaios
Concentração celular UFC/g
Concentração de açucares
(ºBrix)
1 8 10
2 12 10
3 8 12
4 12 12
5 10 8
6 10 8
Na Tabela 5 encontra-se o controle dos padrões para preparo do inoculo em período de 48 horas, com repique às 24 horas.
Tabela 5: Preparo do Inoculo Análises/
Tempo (h)
0 24 48
pH 5,31 4,84 5,03
TSS 10 4 2,9
NCL 1,4x1010 3,2x1010 3,4x1011
TA 0 5,9 7,4
TSS – Teor de Sólidos Solúveis (°Brix);
NCL – Número de Células de Levedura;
TA – Teor Alcoólico (Gay Lussac - °GL).
Na Tabela 6 estão apresentados os resultados dos ensaios experimentais, utilizando o caldo do sorgo sacarino adicionado de diferentes porcentagens de inoculo e de sacarose conforme a Tabela 3, onde foram monitorados o pH, Concentração de açúcares, Concentração celular e Teor alcoólico.
Tabela 6: Resultados dos Ensaios Experimentais em períodos: inicial (T0) e final (T1–30 horas)
T0 T1
Ensaios pH TSS
(ºBrix)
NCL (UFC/g)
TA (ºGL)
pH TSS (ºBrix)
NCL (UFC/g)
TA (ºGL)
1 5,31 10 1,3x1010 0 5,24 6,2 1,5x1011 7,4
2 4,96 10 3,1x109 0 3,22 1,9 3,3x109 10,7
3 4,96 12 3,2x1010 0 4,32 6,1 3,4x1010 5,9
4 2,83 12 1,4x1010 0 2,36 10,8 2,5x1010 2,1
5 5,46 8 5,5x1010 0 2,9 6,9 1,2x1011 3,3
6 2,86 8 1,1x109 0 2,39 7,1 4,4x1010 1,1
TSS – Teor de Sólidos Solúveis (°Brix);
NCL – Número de Células de Levedura;
TA – Teor Alcoólico (Gay Lussac - °GL).
Os ensaios 1 e 2 foram os mais expressivo no que diz respeito a produção de álcool, apenas o ensaio 2 apresentou um consumo mais elevado do brix, dessa forma, foram consumidos 8,1°Brix e produzidos 10,7°GL de etanol pelas leveduras.
Os ensaios 4 e 6 foram prejudicados pela ação ácida do meio, que embora tenha desenvolvido as células no meio, entretanto não houve rendimento nenhum quanto ao produto final, ocasionando uma grande perda de sacarose.
O ensaio 3 apresentou uma boa evolução, apesar das células terem consumido apenas 50% da sacarose inicial, converteram um bom valor alcoólico final. Segundo Melo & Campelo (2006), o teor alcoólico determinado em ebuliômetro multiplicado o resultado por 6, obtém-se o valor alcoólico provável na
produção. Os valores obtidos no presente trabalho foram: Ensaio 1: 7,4°GL (Ebuliômetro) – 44,4°GL (Produção); Ensaio 2: 10,7°GL (Ebuliômetro) – 64,2°GL (Produção); Ensaio 3:
5,9°GL (Ebuliômetro) – 35,4°GL (Produção).
Os ensaios 4, 5 e 6 ficaram com teores alcoólicos prévios em produção em: 12,2°GL;
19,8°GL e 6,6°GL, respectivamente. O ensaio 5 apesar do bom desenvolvimento das células de leveduras, apresentou baixa produção de álcool, isso pode ter sido ocasionada por formação de ácido acético por contaminação ou pela acidificação do meio pelas próprias leveduras, que produzem ácido acético a partir do etanol (Maia & Campelo, 2006). Todos os ensaios apresentaram uma acidificação no meio identificada pelo abaixamento do pH após encubação, que se deve ao desenvolvimento das leveduras e formação natural de ácido acético.
O gráfico 1 mostra o monitoramento do pH e do °Brix na produção do álcool carburante, a
uma temperatura de 30ºC.
Gráfico 1: Monitoramento do pH e do Brix, para preparo do inóculo.
De acordo com os resultados apresentados no Gráfico 1, observou-se a existência de um pH inicial de 5,31, estando este dentro da faixa de crescimento ótimo de leveduras, que fica entre, 4,5 a 6,5. Após as primeiras 24 horas de inoculação observou-se um aumento da acidez do meio. A partir das 48 horas até atingir 72 horas foram realizadas leituras periódicas de sacarose (°Brix), em brix inicial (T0) e final (T1) e registrados os tempos em que o
refratômetro aproximou-se de Brix 3, observando-se que em aproximadamente 72 horas o valor do Brix era de aproximado de 0°, portanto concluída a fermentação.
Produção de aguardente
No Gráfico 2 estão os resultados da destilação do vinho de sorgo para produção de aguardente, em período de 4 horas.
0 10 20 30 40 50 60 70
0 21 ,8 43 ,6 65 ,4 87 ,2 10 9 13 1 15 3 17 4 19 6 21 8
Tempo (Minutos)
Te or A lc o ól ic o (° G L ) Teor Alcoólico (°GL)
Gráfico 2: Destilação de vinho de sorgo para produção de aguardente, em período de 4 horas.
A destilação durou cerca de 3 horas e 38 minutos (Gráfico 2.), realizando a separação das frações (cabeça, coração e cauda) com os respectivos teores alcoólicos (%v/v) 38°GL, 42°GL e 8,2°GL. Obtendo-se aguardente de sorgo com teor alcoólico de 42°GL, dentro dos padrões da Instrução Normativa Nº 13, de 29
de Junho de 2005, do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, Brasília – DF, tópico 2.3.2. “Aguardente, bebida com graduação alcoólica de 38% a 54%
em volume, a 20°C, obtida do destilado alcoólico simples, ou pela destilação do mosto fermentado do caldo, podendo ser adicionada
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0 24 48 53 57 63 68 72
Tempo (h)
Leitura
°Brix (T0)
°Brix (T1) pH
de açúcares até 6 gramas por litro, expressos em sacarose”.
A aguardente apresentou aspecto incolor e odor característico de aguardentes e cachaças.
Sendo esta acondicionada de maneira apropriada para análises posteriores de coeficientes de congêneres e contaminantes, exigidas na Instrução Normativa de 2005.
Os resultados obtidos no presente trabalho mostram que o uso do sorgo sacarino é visivelmente promissor na produção de aguardente, podendo ser aproveitado em períodos de entre safra de micro-destilarias.
CONCLUSÕES
O presente trabalho avaliou o potencial do Caldo do Sorgo Sacarino no processo de fermentação alcoólica, como matéria prima para produção de aguardente. Após esse estudo pode-se concluir que:
Quanto à caracterização do caldo do sorgo
• O Sorgo Sacarino em sua estrutura física tem grande aparência com a cana de açúcar, por possuir colmos e nós.
• Difere no modo de plantação, que é através de sementes, que são localizadas na parte superior de sua estrutura.
• Tem Caldo adocicado, que é extraído por prensagem, possuindo este uma coloração esverdeada idêntica ao caldo de cana de açúcar.
• Possui teor de sacarose um pouco acima de 11,5ºBrix, sendo assim propícia para produção de álcool combustível.
• Melhor rendimento de caldo e de sacarose na extração em colmo limpo.
• O colmo limpo apresentou certa superioridade no rendimento em caldo com relação ao colmo com folhas, onde poderá ser exigida uma menor área de lavoura para uma mesma produção de caldo.
Quanto à fermentação alcoólica
• Os melhores resultados na produção de etanol foram obtidos ao utilizar as condições dos ensaios 1, 2 e 3;
• O melhor desenvolvimento de células de leveduras ocorreu nas condições de pH 5,46 e a baixo consumo de sacarose;
• O teor de álcool produzido foi bastante considerável, que poderá ser acrescido de um desidratante para concentrar ainda mais o teor alcoólico, isso se empregado o sorgo sacarino para a produção de álcool carburante.
• O sorgo sacarino pode substituir a cana de açúcar nos períodos de entre safra em micro destilarias e ainda auxiliar em demais períodos do ano, principalmente em micro destilarias no Norte e Nordeste do Brasil, por ser o sorgo oriundo de regiões Áridas e Semi-Áridas e com alta resistência à seca.
Quanto à produção de aguardente
• A produção foi realizada em condições adequadas de mosto fermentado em período de 72 horas e destilação em período de 3 horas e 30 minutos;
• Frações cabeça, coração e cauda, com teores alcoólicos de 38, 42 e 8,26%
(v/v);
• O valore encontrado para a fração cabeça encontrou-se abaixo do normal, isso pode ter ocorrido por perda de etanol através do suspiro de alambique no início da destilação;
• Aguardente de sorgo com teor alcoólico de 42% (v/v), atende os padrões da legislação vigente, ficando esta aguardente armazenada de forma adequada para posteriores análises qualitativas e quantitativas.
• Os resultados obtidos no presente trabalho mostram que o uso do sorgo sacarino é visivelmente promissor na produção de aguardente, podendo ser aproveitado em períodos de entre safra de micro-destilarias.
REFERÊNCIAS BILBIOGRÁFICAS Embrapa, Centro Nacional de Milho e Sorgo.
Boletim agrometeorologico ano agrícola.
Sete Lagoas, 2004.
Cachaça Disponível em: http:www.desvendar com/especiais/cachaça. Acesso em: 25/02/
2007.
Museu da cachaça. Disponível em: http:www.
museudacachaça.com.br/produ.html.Acesso em: 29/02/2007.
Lipinski, E.S.; Kresovich, S. Sugar crops as a solar energy converters. Experimentia, v.38, p.13-17, 1992.
Maia, Amazile Biagioni R. A.; CAMPELO, Eduardo Antônio Pinto. Tecnologia da Cachaça de Alambique. 128p. Belo Horizonte - MG, 2006.
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regulamento técnico para fixação dos padrões de identidade e qualidade para aguardente de cana e para cachaça. Instrução Normativa nº 13, de 29 de junho de 2005. Brasília – DF.
Neumann, M.; Restle, J.; Alves Filho, D.C.;
Brondani, I.L.; Menezes, L.F.G. Resposta econômica da terminação de novilhos em
confinamento, alimentados com silagem de diferentes híbridos de sorgo (Sorghum bicolor, L. Moench). Ciência Rural, v. 32, n.5., p. 123-133, 2002.
Oliveira, F. M. Consumo Humano do Sorgo na Propriedade Agrícola. Sorgo, Uma Opção Agrícola Informe Agropecuário, n. 144, p.
11 13, 1986.
Rasper, V. F. Quality evaluation of cereal and cereal products. In: Lorenz, K. J.; Kulp, K.
(ed). Handbook of cereal science and technology. New York: Marcel Dekker, 1991, p. 592-638.
Teixeira, C.G.; Jardine, J. G.; Beisman, D.A.
Utilização do sorgo sacarino como matéria- prima complementar à cana-de-açúcar para obtenção de etanol em microdestilaria.
Ciênc. Tecnol. Aliment., v. 17, n.3, p. 221- 229, 1997.
