As concentrações de 39 compostos orgânicos foram determinadas em três frações (cabeça, coração e cauda) obtidas da destilação em alambique do caldo de cana fermentado. Os resultados foram avaliados utilizando-se análise de variância (ANOVA), teste de Tukey, análise de componentes principais (PCA), agrupamento hierárquico (HCA) e análise discriminante linear (LDA). De acordo com PCA e HCA, os dados experimentais conduzem à formação de três agrupamentos. As frações de cabeça deram origem a um grupo mais definido. As frações coração e cauda apresentaram alguma sobreposição coerente com sua composição em ácidos. As habilidades preditivas de calibração e validação dos modelos gerados pela LDA para a classificação das três frações foram de 90,5 e 100%, respectivamente. Este modelo reconheceu como coração doze de treze cachaças comerciais (92,3%) com boas características sensoriais, apresentando potencial para a orientação do processo de cortes.Concentrations of 39 organic compounds were determined in three fractions (head, heart and tail) obtained from the pot still distillation of fermented sugarcane juice. The results were evaluated using analysis of variance (ANOVA), Tukey's test, principal component analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA) and linear discriminant analysis (LDA). According to PCA and HCA, the experimental data lead to the formation of three clusters. The head fractions give rise to a more defined group. The heart and tail fractions showed some overlap consistent with its acid composition. The predictive ability of calibration and validation of the model generated by LDA for the three fractions classification were 90.5 and 100%, respectively. This model recognized as the heart twelve of the thirteen commercial cachaças (92.3%) with good sensory characteristics, thus showing potential for guiding the process of cuts.