2.5 Destilación
2.5.3 Descripción del proceso de destilación
104
105
En la destilación tradicional, que comprende dos etapas, la primera, también llamada destrozamiento, tiene por objetivo separar el etanol y otros compuestos químicos volátiles de los otros componentes del mosto fermentado como agua, levaduras y debris o residuos celulares, azúcares residuales, fibra o bagazo y sales minerales. Usualmente en esta primera etapa no se recurre a realizar cortes de cabezas o colas debido a que lo que interesa es recuperar la fracción alcohólica y desechar el residuo o vinazas y bagazo de agave (véase Figura 8).
Destilación (Destrozamiento)
Destilación (Rectificación)
Mezcal Mosto Fermentado
Ordinario
Flemazas (desechos) Colas
Cabezas
Figura 8. Proceso de destilación tradicional.
El proceso de destilación en las fábricas se inicia una vez que se realiza la carga de la olla del alambique en forma manual empleando cubetas (caldo del mosto) y con carretilla (bagazo de agave). Se inicia el calentamiento de la olla llena de mosto fermentado y una vez que se inicia la ebullición, se desprenden los vapores alcohólicos y el destilado se recibe usualmente en garrafas de 20 L de polietileno después de su condensación. En la primera destilación se logra llenar de 4 a 6 garrafas de distinto grado alcohólico cada una, el cual oscila entre 48 y 15 % alcohol volumen, teniendo la primera el grado alcohólico más alto.
106
La segunda destilación o rectificación, conocida también como "refinada" entre los productores, tiene como objetivo alcanzar un grado alcohólico superior al 40% alcoholen volumen en el destilado y se inicia vaciando a la olla o hervidor las garrafas obtenidas en la primera destilación para enseguida tapar la olla y sellarla, colocar el cuello de cisne e iniciar el calentamiento. Al inicio de la destilación se tiene en el chorro un grado alcohólico que va de 70 a 55° de alcohol (un grado alcohólico o grado Gay-Lussac equivale al 1.0% alcohol volumen) y como en la primera etapa, se recibe en garrafas de plástico de 20 L. Cuando en el chorro se aprecia con un grado alcohólico bajo, medido con el dispositivo rústico llamado "venencia", se deja de recibir.
Para finalizar el proceso, el mezcal contenido en las garrafas de mayor grado alcohólico se mezcla con el destilado de las garrafas que presentan menor grado alcohólico, en otras palabras, el mezcal se diluye con colas.
Como consecuencia de esta dilución, el destilado incorpora notas de carácter no agradables sensorialmente y concentraciones altas de metanol y ácido acético, compuestos químicos críticos que afectan en el cumplimiento de la norma oficial.
Cuando se pretende certificar un lote ante la instancia certificadora oficial (COMERCAM), en la segunda destilación (cuyo nombre técnico más adecuado es la rectificación, de acuerdo a la norma oficial del mezcal) se separa un volumen de 10 L de puntas y se mide con alcoholímetro el grado alcohólico en el chorro de destilado, cuando se llega a 30% etanol en el chorro, se realiza el corte a colas. El producto resultante, es el mezcal que se destinará al procesamiento en alguna envasadora autorizada por el COMERCAM. En resumen, cuando se pretende certificar el lote y el mezcal se va a destinar a la envasadora, durante la rectificación se realizan los cortes de acuerdo a lo que les indica por parte del técnico responsable.
Técnica de calentamiento de los alambiques
El calentamiento de la olla de los alambiques se realiza con madera que usualmente los mismos productores recogen del campo. El calentamiento mediante leña se observa que ocasiona un suministro de calor muy irregular, que afecta de manera evidente el tiempo de destilación, a manera de ejemplo se puede observar la Figura 9, que presenta tiempo de duración de dos
107
corridas de la primera etapa de destilación o destrozamiento de 120 minutos y de 80 minutos, el perfil de grado alcohólico en el chorro de destilado para cada corrida.
El calentamiento irregular no es conveniente sólo por la diferencia de tiempos de destilación sino también por el perfil de grado alcohólico durante la destilación, lo cual nos indica una separación de compuestos químicos del mezcal diferente entre lotes. En este punto cabe recordar que existen compuestos cuya separación o desprendimiento del mosto fermentado se produce en función de su afinidad por agua o por etanol. Entonces, al tenerse un perfil de grado alcohólico en la corriente o chorro que destila, diferente entre lote y lote, es de esperarse una separación de los compuestos químicos aromáticos diferente, lo cual no es un factor que apoye al objetivo de reducir la variabilidad en la calidad química y sensorial del mezcal producido.
Figura 9. Perfil de grado alcohólico del destilado y tiempo de duración de la destilación.
Los tiempos en que se lleva a cabo la destilación son en general muy variables, lo cual indica que no existe algún promedio o tendencia y confirma la diversidad en la forma de llevarla a cabo en las prácticas operativas de los productores del estado de Guerrero.
Se ha encontrado lotes que van de 2.5 h hasta 8 h, esto indica que existen factores que no permiten lograr n estandarizar la duración de la destilación. Entre otros factores, podemos
0.
7.5 15.
22.5 30.
0 30 60 90 120
Lote 1 Lote 2
108
mencionar el volumen de la carga en la olla del alambique, la riqueza alcohólica del mosto fermentado o del ordinario y de la cantidad de calor suministrado a la hornilla u hogar situado debajo de la olla del alambique.
La combustión de la madera en las fábricas de mezcal presenta también un área de oportunidad que consiste en instalar una salida de los gases de combustión. Tal salida sería en forma de chimenea (“chacuaco”) a fin de mejorar la combustión de la leña y para no generar condiciones de trabajo inadecuadas a los trabajadores, esto es, evitar que respiren todo el tiempo los gases de la combustión. Esta situación a mejorar se observa en la Figura 10.
Figura 10. Salida de gases de combustión al área de trabajo.
Control de la destilación.
En las fábricas de mezcal que se visitaron, la primera destilación se realizó sin cortes de puntas y esta destilación se detiene ya que en la corriente de destilado que se recibe en garrafas prácticamente no tiene etanol. En este punto no se hace medición sino que se realiza oliendo el
109
chorro de destilado. En la segunda destilación se realizaron cortes de 1 a 2 L de puntas, con mediciones aproximadas, sin tener un recipiente graduado.
Por otra parte, el grado alcohólico en la primera y segunda destilación se midió con la venencia o de manera sensorial (oliendo una muestra de destilado).
De lo anterior se puede señalar que el control de la destilación no se realiza con instrumentos de medición ni con criterios similares o estandarizados u homologados entre las diferentes fábricas de mezcal, razón por la que puede señalarse que el control de la destilación es en realidad bajo, rudimentario, por lo que no puede esperarse un mezcal con calidad similar entre lotes.
Condensación de vapores alcohólicos y disponibilidad de agua para el proceso de condensación.
La condensación de vapores alcohólicos generados en la olla del alambique se realiza mediante una manzana o lenteja y un serpentín que están sumergidos en agua (Figura 4). Cabe señalar que la disponibilidad de agua que se reporta entre los productores es limitada, lo que provoca que no se tenga agua disponible de manera inmediata en el momento que se requiera, por lo que se ha visto que la mayoría de productores acarrea el agua en tinacos, pipas, etc., para poder solventar sus necesidades.
En la mayoría de las fábricas el agua no se suministra de manera constante a la pila donde se encuentra la manzana y el serpentín, lo cual hace que el agua aumente su temperatura conforme avanza la destilación. El agua en la pila llega a alcanzar temperaturas de hasta 53°C, lo que se considera no adecuado para el proceso de condensación. Por lo anterior, el agua es un factor crítico en la operación de las fábricas de mezcal, esto lleva a obtener destilados con la consiguiente pérdida de compuestos sensoriales altamente volátiles. Por ejemplo, el acetaldehído, compuesto sensorial importante en las bebidas destiladas, con una temperatura de ebullición de 21°C, es expuesto a pérdidas inconvenientes en el producto. Adicionalmente, no se cuenta con instrumentos (termómetro, por ejemplo) en la zona fría del alambique que midan de manera constante la temperatura del agua.
110
Adicionalmente, la baja o nula limpieza exterior de la manzana y del serpentín, origina que se tenga en consecuencia una baja eficiencia de condensación, ya que la costra de minerales (incrustación) que se forma en la manzana y en el serpentín actúa como una barrera física para una adecuada transferencia de calor. Véase la Figura 11.
Figura 11. Manzana o lenteja del alambique incrustada.
Cabe señalar también, que la falta de agua de proceso ocasiona que en la zona fría el agua de enfriamiento llegue a ser turbia y maloliente debido a que no se cambia constantemente para reemplazar el agua sucia (Figura 12).
111
Figura 12. Pila de agua de manzana-serpentín con agua sucia.
En general es evidente la falta de una técnica o plan de acopio y uso del agua corriente necesaria para el proceso de fermentación y para la condensación de vapores alcohólicos.
Separación de puntas y colas en la destilación.
Con base en la información obtenida se puede señalar que no está claro el uso de las fracciones de cabezas y colas ni queda claro cuál debe ser el tamaño o volumen de cada fracción.
Uno de los puntos más críticos es el uso de volúmenes de colas de la destilación en la reducción del grado alcohólico del producto. Por tanto, el establecimiento de los cortes en las fábricas de mezcal y el uso de las fracciones de cabezas y colas, con fines de cumplir la normatividad oficial y de cuidar los aspectos sensoriales del producto, es un área de oportunidad en la que se tiene que trabajar de manera prioritaria en la estandarización del proceso de elaboración de mezcal en el estado.
112
El etanol, el metanol, los alcoholes superiores y el ácido acético integran el grupo de compuestos químicos que son regulados por la norma oficial del mezcal. Durante el diagnóstico técnico realizado en las fábricas de mezcal del estado de Guerrero, se realizó una toma de muestras durante las dos etapas destilación (destrozamiento y rectificación) con la finalidad de determinar las concentraciones de los compuestos mencionados a lo largo de la destilación. Este muestreo se realizó en cada una de las garrafas de destilado que se iban llenando conforme avanzaba la destilación. Las siguientes figuras muestran el comportamiento de los compuestos regulados durante el destrozamiento y las Figuras 17 a 23 muestran el comportamiento de las concentraciones de los compuestos regulados durante la rectificación.
La concentración de etanol, como sucede típicamente en la destilación tradicional (llamada también diferencial), genera en un inicio un grado alcohólico en el chorro de destilado que se va reduciendo conforme avanza hasta un punto en que ya es prácticamente agua. Este comportamiento se muestra en la Figura 13, en la que se observan diferentes fracciones que se separaron a solicitud de CIATEJ ya que aunque esto no se hace de forma rutinaria.
Figura 13. Comportamiento del etanol en el chorro de destilado.
46.8 36.2
30.2 24.6
18.8 21.2 68.1
55.2
14.1
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Etanol, % Vol
113
La fracción de cabezas mostró un grado alcohólico de 46.8% alcohol volumen y el ordinario un grado alcohólico de 21.2% alcohol volumen una vez que se mezclaron las 4 garrafas resultantes.
Este ordinario produjo en la segunda destilación un grado alcohólico en las cabezas o puntas de 68.1% alcohol volumen, un producto o corazón de 55.2 y una fracción de colas de 14.1% alcohol volumen.
Con respecto a las concentraciones de alcoholes superiores en el chorro de destilado durante el destrozamiento y la rectificación, en la Figura 14 se pueden observar los valores obtenidos en las cabezas de destrozamiento (muestra “Cabezas D”) y de rectificación (muestra “Cabezas R”). Es evidente en esta Figura que los alcoholes superiores están principalmente en las cabezas del destrozamiento y la rectificación y que su concentración en el chorro de destilado va reduciéndose conforme progresa la destilación.
Figura 14. Alcoholes superiores en destrozamiento y rectificación de mezcal.
En la Figura 15 se observa el perfil de la concentración de metanol en las garrafas de un lote típico de destrozamiento. En la Figura citada puede verse claramente que la concentración de metanol en el chorro de destilado aumenta conforme va progresando la destilación. Es de notarse también que el metanol se concentra en la fracción de colas no así en la fracción de cabezas, que muestran concentraciones bajas respecto a las garrafas tercera y cuarta, por ejemplo.
958
634.7
428.66 282.83
165.35 479.33
629.33 448.8
51.18 0
500 1000 1500
Alcoholes Superiores, mg/100 mL a.a.
114
Figura 15. Metanol en destrozamiento (garrafas 1 a 4) y rectificación de mezcal (D es Destrozamiento y R es Rectificación).
El comportamiento de la concentraciónde ácido acético en las diferentes fracciones destiladas es muy similar al del metanol ya que su concentración más alta se encuentra en las colas (Figura 16).
Esto es, si se pretende reducir el contenido de ácido acético y acidez del mezcal, se debe aumentar el volumen de colas que se obtenga en la destilación.
Figura 16. Ácido acético en destrozamiento (garrafas 1 a 4) y rectificación de mezcal (D es destrozamiento y R es Rectificación).
215.66 214.82 242.4 275.04 322.39 321.6
215.61 254.62
558.63
0 500 1000
Metanol, mg/100 mL a.a.
323.22 655.97
917.49 1224.6
1765.09 1406.65
92.88 192.99 1600.85
0 500 1000 1500 2000
Ácido Acético, mg/100 mL a.a.
115
En la segunda destilación o rectificación el comportamiento de los compuestos regulados por la norma oficial es similar al que se tiene en el destrozamiento, esto es, el etanol reduce su concentración conforme avanza la destilación (Figura 17).
Figura 17. Etanol en rectificación: cortes, y corazón o producto.
Los alcoholes superiores, al igual que el etanol, presentan mayor concentración al inicio de la destilación, esto significa que si se pretende reducir el contenido de ellos en el producto, conviene separar mayor volumen de puntas o cabezas (Figura 18).
Figura 18. Alcoholes superiores en rectificación: cortes, y corazón o producto.
68 67
63.5
47.8
30
52.7
0 20 40 60 80
Cabezas Garrafa
R1 Garrafa
R2 Garrafa
R3 Colas Corazón Etano, % Vol
658.24
581.93
247.47
46.65
496.20
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00
Garrafa R1Garrafa R2Garrafa R3 Colas Corazón Alcoholes superiores, mg/100 mL a.a.
116
El metanol y el ácido acético por su parte, muestran que su concentración va aumentando conforme avanza la destilación (Figura 19 y 20), o sea, se va a encontrar en mayores concentraciones en la segunda mitad de la destilación y principalmente en las colas, ya sea del destrozamiento o de la rectificación.
Figura 19. Metanol en rectificación: cortes, y corazón o producto.
Figura 20. Ácido acético en rectificación: cortes, y corazón o producto.
224.09 235.69 282.54
439.32
265.00
0.00 200.00 400.00 600.00
Garrafa R1 Garrafa R2 Garrafa R3 Colas Corazón Metanol, mg/100 mL a.a.
17.49 24.14
55.93
270.31
56.20 0.00
100.00 200.00 300.00
Garrafa R1Garrafa R2Garrafa R3 Colas Corazón Ácido acético, mg/100 mL a.a.
117
El acetato de etilo y el acetaldehído, de la familia de los ésteres y de los aldehídos, respectivamente, son compuestos que tienen una importancia desde el punto de vista sensorial o de olor y aroma del producto. Estos dos compuestos debido a su alta volatilidad, se destilan principalmente en el inicio del destrozamiento y de la rectificación y prácticamente ya no aparecen en la segunda garrafa de destilado que se recibe. El corte de puntas o cabezas determina el contenido de estos dos compuestos en el producto con carácter sensorial frutal.
Figura 21. Aldehídos (acetaldehído) en rectificación: cortes, y corazón o producto.
Figura 22. Esteres, como acetato de etilo en rectificación: cortes, y corazón o producto.
78.14
45.16
1.10 0.10
27.37
0.00 50.00 100.00
Garrafa R1Garrafa R2Garrafa R3 Colas Corazón Aldehídos, mg/100 mL a.a.
36.36
26.21
2.07 4.97
20.88
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00
Garrafa R1Garrafa R2Garrafa R3 Colas Corazón Esteres, mg/100 mL a.a.
118
Por su parte, el furfural, compuesto regulado por la norma oficial NOM-142-SSA1-1995, muestra un comportamiento similar al que exhibe el metanol y el ácido acético y es un “producto de colas”.
Los productos de colas como metanol, ácido acético y furfural pueden reducirse en el producto realizando el corte de colas arriba de los 30° de alcohol en volumen medidos en el chorro de destilado, durante la rectificación.
Figura 23. Furfural en rectificación: cortes, y corazón o producto.