Remoção de Cobre em Cachaça

O Brasil produz anualmente cerca de 1,6 bilhões de litros de cachaça, sendo 300 milhões referentes à produção artesanal. A maioria da cachaça artesanal é produzida em alambiques de cobre, processo tradicional que, apesar de conferir características sensoriais peculiares à bebida, apresenta o inconveniente da contaminação por cobre (Cu). A presença de cobre, em níveis adequados, contribui para o sabor característico da cachaça, mas o excesso é tóxico devido à afinidade do metal com grupos sulfidrilas (S-H) de proteínas e enzimas, podendo causar diversas doenças. A necessidade de aperfeiçoamento e padronização da cachaça para atender às exigências do mercado de exportação, impulsiona a busca por métodos de remoção de cobre sem comprometer as características sensoriais da bebida. A pesquisa se concentra na remoção parcial do cobre de cachaças artesanais para garantir a conformidade com a legislação e viabilizar a exportação. Cinco amostras de cachaça artesanal da região missioneira do noroeste do Rio Grande do Sul foram doadas para este estudo.

O objetivo principal do trabalho foi avaliar a eficiência de diferentes adsorventes — Luffa cylindrica, poliuretano e malte de cevada — na remoção de cobre (Cu) de cachaças artesanais. Buscou-se uma remoção parcial do metal que preservasse as características sensoriais da bebida e a adequasse aos teores de cobre permitidos pela legislação brasileira e internacional. A técnica de Espectrometria de Absorção Atômica com Chama (FAAS) foi empregada para a determinação precisa da concentração de cobre nas amostras. A análise por FAAS revelou que apenas uma das cinco amostras de cachaça artesanal analisadas não atendia à legislação brasileira (limite máximo de 5 mg/L de Cu), e apenas uma atendia aos padrões para exportação (2 mg/L de Cu). Os ensaios de adsorção investigaram a influência de diferentes parâmetros, como o tempo de agitação e a massa do adsorvente, na eficiência de remoção do cobre.

Entre os adsorventes testados, a Luffa cylindrica se mostrou a mais eficaz na remoção de cobre, sendo classificada como bioadsorvente devido à sua origem natural. Os ensaios de adsorção, realizados com variações na massa (0,125g, 0,250g, 0,500g, 0,750g e 1,000g) do bioadsorvente e no tempo de agitação, demonstraram que o tempo de agitação só influenciou significativamente em menores massas. A massa de 0,750g de Luffa cylindrica apresentou maior eficiência de remoção e menor desvio padrão, superando a eficiência obtida com a massa de 1,000g. Isso sugere que, após um determinado ponto, o aumento da massa do bioadsorvente não resulta em proporcional aumento da eficiência, possivelmente devido ao equilíbrio entre adsorção e dessorção. Os resultados indicam que a Luffa cylindrica permite a remoção parcial de íons Cu2+ de cachaças artesanais, oferecendo uma alternativa viável para melhorar a qualidade da bebida, mantendo suas propriedades sensoriais e respeitando a legislação.

O estudo concluiu que a Luffa cylindrica se mostrou um bioadsorvente eficiente na remoção parcial de íons Cu2+ de cachaças artesanais produzidas em alambiques de cobre. Este método se apresenta como uma alternativa viável para obter uma bebida de melhor qualidade, dentro dos padrões legais e com manutenção de suas características sensoriais. Como perspectiva futura, o trabalho sugere o desenvolvimento de um dispositivo contendo Luffa cylindrica para ser inserido diretamente no alambique durante o processo de destilação. Essa inovação visa melhorar a qualidade da cachaça produzida na região missioneira do Rio Grande do Sul e aumentar sua competitividade em relação a outras cachaças no mercado, especialmente no mercado de exportação. A pesquisa demonstra a importância de combinar métodos tradicionais de produção com tecnologias inovadoras para alcançar melhores resultados e agregar valor à cachaça artesanal.

A metodologia empregada para a determinação da concentração de cobre (Cu) nas amostras de cachaça artesanal foi a Espectrometria de Absorção Atômica com Chama (FAAS). Esta técnica foi escolhida pela sua precisão e capacidade de quantificar o cobre em matrizes complexas como a cachaça. A análise por FAAS permitiu determinar a concentração de cobre em cinco amostras de cachaça artesanal provenientes da região missioneira do Rio Grande do Sul. Os resultados mostraram que apenas uma das amostras não atendia à legislação brasileira, que estabelece um limite máximo de 5 mg/L de cobre em destilados alcoólicos. Ainda, apenas uma amostra atendeu ao limite para exportação, de 2 mg/L. Essa variação na concentração de cobre nas amostras reforça a necessidade de métodos de purificação para garantir a qualidade e a conformidade legal do produto, especialmente para atender às demandas do mercado de exportação. A escolha da FAAS se justifica pela sua capacidade de detecção e quantificação precisa de cobre em amostras complexas, como as de cachaça.

Além da análise por FAAS, o estudo investigou a eficiência de diferentes adsorventes na remoção de cobre das amostras de cachaça. Foram testados três adsorventes: Luffa cylindrica (bioadsorvente), poliuretano e malte de cevada. Os ensaios de adsorção foram conduzidos variando-se dois parâmetros principais: o tempo de agitação e a massa do adsorvente. A influência do tempo de agitação foi mais notável em massas menores de adsorvente (0,125 g e 0,250 g). Observou-se que 0,750 g de Luffa cylindrica apresentou maior eficiência na remoção de cobre que a massa de 1,000 g, com menor desvio padrão, indicando maior precisão. A escolha de diferentes adsorventes permitiu comparar a eficácia de materiais naturais (Luffa cylindrica) e sintéticos (poliuretano) na remoção do cobre, buscando uma solução eficiente e economicamente viável para os produtores de cachaça artesanal. A pesquisa também explorou o potencial de um subproduto agroindustrial (malte de cevada) como adsorvente.

A validação do método analítico empregado (FAAS) foi crucial para garantir a confiabilidade dos resultados. A validação incluiu a avaliação da linearidade, precisão (intradia e interdia), limite de detecção (LD), limite de quantificação (LQ) e exatidão. Foram construídas seis curvas de calibração, três em um mesmo dia (precisão intradia) e três em dias diferentes (precisão interdia), para avaliar a reprodutibilidade do método. A precisão do método foi confirmada pela obtenção de resultados com desvio padrão relativo (RSD) inferior a 5%. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) foram calculados com base nos parâmetros da curva analítica, e a exatidão foi verificada através de ensaios de recuperação. Para garantir a robustez do método, padrões de cobre foram preparados com diferentes concentrações de etanol, aproximando a solução padrão da matriz da amostra de cachaça. A validação completa garantiu a confiabilidade dos dados obtidos por FAAS, assegurando a precisão e a acurácia das determinações de cobre nas amostras de cachaça.

Os resultados demonstraram a superioridade da Luffa cylindrica como bioadsorvente na remoção de íons Cu²⁺ de cachaças artesanais. Em comparação com o poliuretano e o malte de cevada, a Luffa cylindrica apresentou a maior eficiência de remoção. A análise dos dados de adsorção, obtidos através de variações na massa do bioadsorvente (0,125g a 1,000g) e no tempo de agitação, mostrou que a massa de 0,750g proporcionou a melhor remoção do cobre, com o menor desvio padrão. O tempo de agitação teve influência significativa apenas nas menores massas testadas (0,125g e 0,250g). Em massas maiores, o aumento do tempo de agitação não impactou significativamente na eficiência de remoção, sugerindo a ocorrência de um equilíbrio entre os processos de adsorção e dessorção. A eficiência da Luffa cylindrica se manteve consistente mesmo para amostras de cachaça com diferentes concentrações iniciais de cobre, demonstrando sua aplicabilidade em diferentes cenários de contaminação.

A influência do tempo de agitação e da massa do bioadsorvente na eficiência da remoção de cobre foi analisada detalhadamente. Observou-se que para massas menores de Luffa cylindrica (0,125g e 0,250g), o aumento do tempo de agitação levou a um aumento na remoção de cobre. Já para massas maiores (0,500g, 0,750g e 1,000g), o aumento do tempo de agitação não gerou um aumento proporcional na remoção. Isso sugere que para massas maiores, o sistema rapidamente atinge um equilíbrio de adsorção, onde a quantidade de cobre adsorvida se estabiliza. A massa de 0,750g de Luffa cylindrica apresentou o melhor resultado, sugerindo uma otimização na relação entre a quantidade de sítios de adsorção disponíveis e a concentração de cobre na solução. O estudo compara brevemente a cinética de adsorção de cobre pela Luffa cylindrica com estudos anteriores sobre a adsorção de cromo pelo mesmo bioadsorvente, observando semelhanças na velocidade de adsorção nos primeiros minutos de contato, seguido de um platô após o tempo de equilíbrio.

A pesquisa comparou a Luffa cylindrica com outros adsorventes, como poliuretano e malte de cevada, demonstrando sua superioridade na remoção de cobre. Os resultados obtidos demonstram o potencial da Luffa cylindrica como uma alternativa viável para a remoção de cobre em cachaças artesanais. A eficácia da remoção foi considerável, mantendo as características sensoriais da cachaça, e respeitando os limites legais de cobre. A eficiência do bioadsorvente em diferentes concentrações de cobre nas amostras de cachaça reforça sua aplicabilidade prática. Observa-se que, em massas maiores de Luffa cylindrica, a remoção de cobre não aumenta proporcionalmente, possivelmente devido à saturação dos sítios de ligação do bioadsorvente. Resultados similares foram observados em outros estudos, como o de Souza Neto (2016) sobre a extração de cromo utilizando Luffa cylindrica, onde a melhor remoção ocorreu em massas menores do bioadsorvente, sugerindo uma relação entre a quantidade de bioadsorvente e a eficiência de adsorção. A discussão dos resultados considera o equilíbrio de adsorção e os fatores que podem afetar a eficiência do processo.

A região missioneira do noroeste do Rio Grande do Sul concentra um número significativo de produtores de cachaça artesanal. Esses produtores, muitas vezes leigos no processo, utilizam tradicionalmente alambiques de cobre para a destilação, método que, embora tradicional e conferidor de características sensoriais específicas, apresenta o desafio da contaminação por cobre. A produção artesanal muitas vezes se baseia em métodos empíricos e rudimentares, passados de geração em geração, sem o rigor técnico necessário para garantir a qualidade e a segurança do produto. A pesquisa destaca a importância de aprimorar as técnicas de produção na região, não apenas para garantir a qualidade da cachaça, mas também para atender às exigências do mercado, especialmente quanto aos limites de cobre para o consumo interno e para a exportação. A falta de conhecimento técnico por parte de muitos produtores representa um obstáculo para a melhoria da qualidade e da competitividade da cachaça artesanal produzida na região.

A produção artesanal de cachaça na região missioneira enfrenta o desafio da contaminação por cobre, que, embora contribua para o sabor característico da bebida em pequenas quantidades, torna-se um problema de saúde pública em concentrações elevadas. O uso de alambiques de cobre, embora tradicional, contribui para essa contaminação. A pesquisa ressalta a necessidade de os produtores terem maior conhecimento sobre as práticas de manutenção e limpeza dos alambiques para minimizar a contaminação por cobre. Além disso, a falta de padronização na produção artesanal dificulta a entrada no mercado de exportação, que exige padrões de qualidade mais rígidos. O estudo evidencia a necessidade de aliar a tradição da produção artesanal com técnicas modernas para garantir a qualidade, a segurança e a competitividade da cachaça missioneira no mercado nacional e internacional. A pesquisa contribui para o desenvolvimento de soluções que auxiliem os produtores a melhorar seus processos, garantindo a qualidade da cachaça e o cumprimento das normas sanitárias.