CAPACITATIVA NAS ETAPAS DE FERMENTAÇÃO E MATURAÇÃO

[001]- Refere-se o presente relatório a uma invenção para um aperfeiçoamento em processo de produção de vinhos e sidras, sejam tinto, branco e rosé, e mais especificamente refere-se esse aperfeiçoamento em melhorias aplicadas nas fases do processo de produção dessas bebidas alcoólicas .

[002] -Vinho é uma bebida alcoólica tradicional de alta importância comercial, obtida pela fermentação de mosto de uva. Com esse conceito, a qualidade do vinho está relacionada com a composição e variedade das uvas assim utilizadas. A localização geográfica dos vinhedos, variações no mesmo vinhedo, diferentes práticas viticulturais , vinificação e técnicas de envelhecimento, são fatores que distinguem os vinhos na amplitude da sua produção.

[003] -O vinho é uma mistura complexa de centena de substâncias componentes, muitas das quais em reduzida concentração. Isso, em essência, desempenha importante papel na sua evolução e qualidade. Em geral o maior constituinte do vinho é a água, com 80% a 90% massa; etanol, 8% a 15%; glicerol e polissacarideos , 0,3% a 1,8; ácidos, 0,4% a 1,1%; e componentes voláteis, até 0,8%.

[004] -Os vinhos podem ser classificados em tinto, branco, rosé, com base na doçura, teor alcoólico, conteúdo em dióxido de carbono, tipo e variedade da uva, cor, pelo processo de fermentação e maturação ou pela origem geográfica. Enquanto os vinhos tintos são obtidos a partir de uvas com pele escura, os vinhos brancos são produzidos a partir de uvas com pele clara ou a partir da polpa de uvas escuras. Como consequência direta da sua fermentação com peles e sementes, sabe-se o vinho tinto possuir concentração de compostos fenólicos, polifenóis, acima de 10 vezes à encontrada no vinho branco com fermentação a partir de fermentação de polpa de uvas.

[ 005] -Somem-se aos vinhos aqui cobertos, a sidra, que é uma bebida fermentada de baixa graduação alcoólica, de 4-8°GL, produzida pela fermentação de suco de maçã .

[ 006] -Incluindo-se a colheita, nas produções de vinho, incidem um total de 8 etapas de produção, sendo: Colheita, Desengace e Esmagamento, Prensagem, Fermentação, Trasfega, Clarificação e Estabilização, Envelhecimento e Engarrafamento. Essas etapas, segundo suas aplicações e condições, caracterizarão os vinhos segundo sua natureza como Branco, Tinto e Rosé.

[007] -Na produção de sidra têm-se as principais etapas de: colheita, lavagem, moagem, prensagem, fermentação, filtragem e engarrafamento.

[ 008 ] -Particularmente, nas etapas de fermentação do mosto dos vinhos e da fermentação da sidra, que o relatório presente dedica-se às melhorias de processo e aumento na produtividade na fabricação de vinhos e sidra.

[009] -Nessas etapas produtivas aplicam-se sistemas de energia capacitiva, especialmente concebidos e desenhados para as condições operacionais de cada uma dessas etapas do processo . Atuando como aceleradores e/ou atenuadores do processo objeto, esses acumuladores energéticos atuam sobre os sistemas químico e bioquímico, conferindo energia adicional à manifestação das transformações físico-químicas e bioquímicas das misturas em processo. Essas aplicações podem ser feitas em processos de regime de produção de vinhos e sidra na condição de batelada, semi-contínua e contínua, também empregando, nas fermentações, leveduras do gênero Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces uvarum, e nas demais variedades selvagens encontradas naturalmente no meio fermentativo , ou especialmente selecionadas ou adaptadas, ou de linhagens recombinantes , floculantes, em suspensão ou em leito imobilizado .

[010] -A produção de vinhos remonta a milhares de anos. Desde então, inovações, melhorias e inventos, têm trazido mudanças relacionadas a processos produtivos e tipos de vinhos produzidos. Essencialmente, no entanto, os vinhos continuam sendo produzidos sob os mesmos conceitos, os quais caracterizam: Preparação do mosto, Fermentação e Maturação. Aspectos relacionados a essas três fases, que dão origem a diferentes tipos e variedades de vinhos, envolvem transformações físico, químicas e bioquímicas da mistura em processo, que envolvem reações químicas, enzimáticas e bioquímicas pela ação de micro-organismos e substâncias interagentes .

[011] -Na fermentação, comumente realizada em vaso ou reator construído em madeira ou em aço inoxidável, podendo ser de vários tipos, processa-se a "fase-lag" com a presença de oxigénio dissolvido no mosto, no crescimento de microrganismo fermentativo e, em seguida, em ambiente anaeróbico, ocorre a fermentação propriamente dita. Os açúcares são consumidos por micro-organismos como leveduras, os quais produzirão o álcool etílico e dióxido de carbono e outros metabólitos em reduzida concentração. O tempo de fermentação, depende da temperatura, do pH e da concentração de açúcares e micro-organismos, sendo o mesmo controlado de acordo com o teor alcoólico, com o açúcar residual e com os níveis de concentração de outros metabólitos como glicerol, ácidos málico, lático, cítrico e tartárico, produtos fenólicos, entre outros encontrados em "traços" que, principalmente, caracterizam a natureza e qualidade do vinho produzido e desejado. Esse tempo pode variar de alguns dias, para mais de um mês, dependendo do tipo do vinho desejado.

[012] -Após a fermentação é processada a maturação, que é também conhecida como a segunda fermentação ou envelhecimento do vinho, em temperatura inferior ao da primeira fermentação. Dependendo do tipo, a maturação pode demandar de semana a meses ou anos. Nessa fase, além das ações químicas sobre o meio alcoólico, a ação da levedura, com baixa concentração de células vivas e evitando-se a presença de micro-organismo morto, destina-se ao processo de reabsorção de substâncias secundárias de produtos da primeira fermentação, como alguns compostos sulfurosos. [013] -Após a maturação e envelhecimento e filtragem adicional, o vinho pode ser engarrafado. O tempo e condições de maturação, são típicos do vinho em produção.

[ 014 ] -Diversos trabalhos têm sido desenvolvidos para melhorar a produtividade do processo de produção de vinho, sendo o exemplo do Pedido Publicado WO2013068999 Al, onde o principal efeito inventivo é proporcionado por um processo melhorado para o fabrico de uma bebida alcoólica, incluindo as etapas de proporcionar uma fonte de açúcar, sujeitando a fonte de açúcar a pelo menos uma instância de fermentação e adicionando simultaneamente material vegetal da família Fabaceae durante o passo de fermentação, potencializando assim a extração de compostos extraíveis do material vegetal, útil para conferir um sabor e aroma únicos à bebida alcoólica.

[ 015] -Embora, além da solução acima descrita, existir outras soluções que descrevam sobre processos fermentativos para melhorar a produtividade e qualidade da produção de vinhos, não se sabe no estado da técnica, qualquer tentativa ou busca na utilização, específica, da ação de campos energéticos, em regime capacitivo, em processos catalíticos e fermentativos , com o objetivo de aumentar a produtividade, a qualidade e o rendimento na produção de vinhos, sendo, portanto algo considerado novo e original.

[ 016 ] -Observando as condições do estado da técnica e as limitações para se obter alto rendimento e produtividade, foi desenvolvido um aperfeiçoamento compreendido pela aplicação de energia capacitiva nas duas importantes etapas da produção de vinhos e sidra, tais como: 1- na etapa da fermentação do mosto, onde ocorrem a fermentação de açúcares fermentáveis e a extração de compostos fenólicos e polifenóis, pela ação da levedura e de enzimas naturais, respectivamente, e 2- na etapa da maturação ou envelhecimento, para aumentar a fermentação residual, o estimulo do processo de absorção e eliminação de produtos secundários de fermentação pelo levedo e a indução à reações redox de produtos químicos indesejáveis, todos favorecidos pela aplicação de energia capacitiva, ao vinho em maturação.

[017] -A presente invenção se refere às aplicações dos processos aperfeiçoados tão somente na etapa de fermentação; tão somente na etapa de maturação ou nas duas etapas de fermentação e maturação.

[018] -No processo ou etapa de fermentação, a energia capacitiva entregue ao mosto em fermentação obedece a um controle de níveis energéticos característicos 1- da fase-lag, que é o crescimento da massa de levedura, 2- do ciclo de extração de produtos fenólicos das sementes e das peles das uvas e 3- da fermentação propriamente dita. Evidentemente que, mesmo ocorrendo fermentação nesses três níveis, ou rampa de processo, os mesmos são ajustados conforme os objetivos de maximização e otimização de resultados finais para o produto fermentado.

[ 019] -Durante a rampa de processo, em cada uma das suas três fases, os níveis energéticos são ajustados pelo "enólogo", na obtenção da qualidade desejada ao seu produto, consideradas as caracteristicas das uvas (maçã, para o caso de sidra) e levedura (cepa) utilizadas no processo.

[020] -Essa energia capacitiva atua como acelerador e/ou atenuador do processo de produção de vinhos e sidra, objeto da presente invenção, sendo que esses capacitores elétricos atuam sobre o sistema químico e bioquímico, conferindo energia adicional à manifestação das transformações físico-químicas, enzimáticas e bioquímicas das misturas em processo.

[021] -Essa energia capacitiva atua como acelerador e/ou atenuador do processo de produção de vinhos e sidra, capacitando o "enólogo" atuar sobre o processo, podendo modular, também, a presença de diferentes metabólicos secundários como glicerol, ácido lático e ácido málico.

[022] -Nas três fases da fermentação e na maturação do vinho ou sidra produzidos, os capacitores elétricos, também entendidos como conversores energéticos, necessariamente devem portar condições operacionais e construtivas diferenciadas, com relação aos objetivos funcionais e caracteristicas das misturas que caracterizam cada meio. Para a eficácia de suas funcionalidades, esses conversores são capazes de fornecer ao meio em reações a energia capacitiva por metro cúbico do conversor de 20J/h.m ³ a 250KJ/h.m ³ e, mais tipicamente, de 5KJ/h.m ³ a 200KJ/h.m ³ (na fase-lag) ; 5KJ/h.m ³ a 250KJ/h.m ³ (na extração de compostos fenólicos); 20J/h.m ³ a 100KJ/h.m ³ (na fermentação) e 20J/h.m ³ a 50KJ/h.m ³ (na maturação ou envelhecimento) . Essa energia é transferida a reações redox em cada fase na rampa de processo do processo fermentativo e na maturação. Esses valores são monitorados e adequados, automaticamente, ao respectivo conversor, mantendo em níveis especificamente adequados ao processo sobre o qual atua, seja na fermentação ou na maturação do vinho ou sidra.

[023] -A presente invenção é constituída por aperfeiçoamento no processo de produção de vinho ou sidra, genericamente estendido aos diferentes tipos e qualidades, com benefícios na produção e maximização de obtenção de compostos fenólicos ou polifenóis e dos açúcares desejados ao mosto, maximização na produção de etanol, controle sobre metabólitos secundários e redução no tempo de produção. A energia capacitiva, entregue ao sistema em reação, atua cataliticamente na permeação de membranas celulares, favorecendo a extração de açúcares fermentáveis e não fermentáveis e compostos fenólicos, maximizando a presença desses produtos, com a consequente redução do tempo de processo, impactando na produtividade dessa fase fermentativa .

[024]- E, completando o ciclo de melhorias propiciado pelo presente invento, a aplicação de energia capacitiva na fase de maturação do vinho, vem de forma a complementar alternativamente o conjunto de melhorias. Com a catalisação de reações redox, intra e extra celulares, na reabsorção de substancias oriundas da fermentação, como aldeídos e produtos sulfurosos. O conversor capacitivo nessa fase acompanha os mesmos padrões construtivos e operacionais ao utilizado na fase de fermentação. [025] -Uma realização preferida, a presente invenção tem como elemento novo e inovador nesse processo de fabricação de vinhos e sidra, a utilização de conversores de energia capacitiva que atuam em cada uma das etapas de fabricação, sendo dito conversor de energia constituído por unidades capacitivas, ou capacitores, que são imersos no interior dos reatores ou vasos onde se dão a fermentação e maturação dos produtos finais.

[026] -Esses capacitores são construídos na forma de par ou pares de armaduras especialmente projetadas e construídas com materiais adequados à etapa de fabricação e às características dos vasos ou fermentadores no processo produtivo, como forma, volume, diâmetro interno e altura.

[027] -Os materiais empregados na construção das armaduras devem ser condutores elétricos e podem ser de aço inoxidável austenítico, titânio (Ti) ou outros, com aplicação e acabamento sanitário. Armaduras dos capacitores podem, ainda, ser revestidas com materiais isolantes ou não.

[028] -Volume interno do conversor, volume entre armaduras, e espaçamento entre armaduras são funções e características operacionais do conversor, como função do volume de operação do fermentador e da constituição física do mosto .

[029] -Como função das dimensões do fermentador em processo, o volume interno do conversor situa-se na faixa de 1 a 10% do volume líquido total do fermentador.

[030] -O espaçamento entre armaduras situa-se entre 12mm a 100mm, de face a face. [031] -A tensão de operação da fonte de tensão situa-se entre 0,5V a 20V.

[032] -O regime de trabalho do conversor capacitivo pode ser adotado em uma de três condições de energização. Por meio de circuito em corrente continua (CC) , por corrente alternada (CA) ou por corrente continua pulsante (CCP) . Na condição de corrente alternada (CA) ou corrente continua pulsante (CCP) , pode-se operar com ciclos na faixa de 30Hz a l.OOOKHz.

[033] -Assim, o controle e regulação da energia capacitiva empregada em cada etapa do processo, seja na fermentação ou na maturação, tem uma importância significativa no controle do processo produtivo, pois é esse controle que determina as caracteristicas do produto a ser obtido (seja vinho ou sidra) .

[034] -O controle é feito por processo ativo integrado que tem por função o controle supervisório e aquisição de dados do conjunto de parâmetros envolvidos, por meio de sensores, processadores e atuadores instantâneos, capazes de conferir a maximização e potencialização das reações químicas, enzimáticas e bioquímicas, intervenientes no meio de fermentação ou maturação.

[035] -Esse controle objetiva a maximização de energia capacitiva transferida ao sistema em processamento, garantindo a eficácia da etapa produtiva. Sensores de pH, temperatura, oxigénio dissolvido, turbidez, teor em sólidos solúveis, condutividade elétrica, tensão e corrente elétrica são utilizados e os dados adquiridos são processados. [036] -Por meio de atuadores, o processamento dos dados adquiridos por esses sensores permitem a atuação instantânea sobre a energia capacitiva transferida ao conversor, pelo ajuste automático dos níveis de tensão elétrica aplicados, concomitantemente com ajustes nas características capacitivas do mesmo.

[037] -Apesar de ter sido descrita uma realização preferida para a presente invenção, alterações e adequações no processo são possíveis e realizáveis sem que se fuja do escopo da presente invenção.