UNIDADE I- Indstria de Acar e lcool

I.1- Matria- Prima: CANA-DE- ACAR

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Fluxograma da Produo de Acar e lcool

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I.1.1- Origem

De origem asitica, a cana-de-acar foi trazida para o Brasil

pelos portugueses na primeira dcada do sculo XVI.

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A cultura da cana-de-acar no Brasil

programa Prolcool (1975)

avano nas tcnicas de cultivo

+

lanamento de variedades com maior potencial de produo

de biomassa e de acar.

a expanso da cultura para regies tradicionais em pecuria

e de produo de gros.

I.1.2- Desenvolvimento da Cana-de-Acar no Brasil

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Em 1975 a produtividade agrcola mdia girava em torno de

45 toneladas de cana por hectare (t/ha).

Na dcada passada, esse valor esteve em torno de 75 t/ha,

chegando a mais de 80 t/ha em alguns anos.

Ex: nos dez primeiros anos de Prolcool, eram produzidos, em

mdia, 6.400 kg de ATR/ha plantado com cana. De 2005 at

2012, o valor mdio para esse indicador foi de cerca de 10.509

kg de ATR/ha.

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A Tabela 1 exibe os ganhos de produtividade, desde a criao

do Prolcool, em 1975.

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Observao: Comparativo entre safras empregando a cana-de-acar.

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Observao: Evoluo histrica do destino da cana-de-acar.

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Observao: Histrico das unidades de processamento.

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Observao: Mercado de exportao de acar.

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Observao: Exportaes de etanol e acar.

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I.1.3- Caractersticas

I.1.3.1- Caractersticas Gerais

Perene= vida longa, podendo viver at 2 anos.

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O crescimento em altura continua at a ocorrncia de alguma

limitao no suprimento de gua, ocorrncia de baixas

temperaturas ou ainda devido ao florescimento, sendo este

processo indesejvel em culturas comerciais.

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78% do peso dos colmos composto por gua

(incio do desenvolvimento vegetativo)

68% de gua

(mximo de maturao)

TEOR DE GUA NOS COLMOS

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As caractersticas varietais definem:

o nmero de colmos por planta;

a altura e o dimetro do colmo;

o comprimento;

a largura das folhas;

a arquitetura da parte area, sendo a expresso destes

caracteres muito influenciados pelo clima, pelo manejo e pelas

prticas culturais utilizadas.

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O rendimento econmico da cana-de-acar dado pela

produo de sacarose (o componente mais valioso), alm de

acares no redutores utilizados para formar o melao e tambm

a fibra, que pode ser utilizada como fonte de energia para a

prpria usina.

O processamento industrial da cana pode tambm ser dirigido

para a produo de lcool, para utilizao como combustvel e a

partir da, toda a lcoolqumica.

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Diversos pases produtores calculam o rendimento da cana-de-

acar, atravs dos pesos dos colmos por rea de terreno, sendo a

produtividade mundial de 53 ton./ha, tendendo a elevar-se com o

emprego de novas tecnologias.

Outros pases, estabelecem como rendimento econmico da

cultura, a quantidade de acar obtida por hectare, contendo os

colmos de 7 a 13% de sacarose, alm de 11 a 16% de fibra.

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A temperatura, dos fatores climticos, o mais importante

para a produo de cana-de-acar.

A planta, geralmente, tolerante a altas temperaturas,

produzindo em regies com temperatura mdia de vero de

47 C, desde que empregada irrigao.

Temperaturas mais baixas (menos de 21 c), diminuem o

crescimento dos colmos e promovem o acmulo de sacarose.

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A cana-de-acar apresenta denominaes:

cana planta - perodo de crescimento

12 ou 18 meses

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Se for plantada - setembro a outubro

colhida com cerca de 12 meses

e denominada cana de ano

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Se for plantada - janeiro a maro

colhida com cerca de 18 meses

e denominada cana de ano e meio

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As principais caractersticas agronmicas em

relao a cana-de-acar que regulam o seu

desenvolvimento so:

Clima;

Solo;

Cultivares (espcies);

Nutrientes.

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I.1.3.2- A Importncia da Matria-Prima

Para uma produo estvel na qualidade e eficincia (acar ou

lcool) a qualidade da cana-de-acar se resume nos seguintes

aspectos:

- Contedo de sacarose;

- Presena de matrias estranhas;

- Tempo de corte;

- Tempo de queima.

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Qualidades de uma Boa Variedade de Cana-De-Acar:

Bom rendimento por hectare;

Alta riqueza de sacarose;

Contedo de fibra entre 12 a 14%;

Brix (portacentagem em massa de slidos solveis contidos em

uma soluo de sacarose quimicamente pura) maior de 16o;

Boa e rpida germinao;

Resistncia s enfermidades e pragas;

Escassa ou nenhuma florao;

Facilidade para a mecanizao da colheita;

Mnimas dificuldades na fbrica.

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I.1.3.3- Mercado

O Brasil o maior produtor mundial de cana-de-acar;

Com mais de:

7 milhes de hectares plantados;

produzindo mais de 480 milhes de toneladas de cana.

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Alm de matria-prima para a produo de acar e lcool,

seus subprodutos e resduos so utilizados:

para co-gerao de energia eltrica;

fabricao de rao animal;

fertilizante para as lavouras.

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I.1.3.4- Composio da Cana-de-Acar

CANA= SLIDOS INSOLVEIS + CALDO

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O caldo da cana que flui das moendas, destinado clarificao,

pode ser descrito como um lquido opaco, variando da cor

parda ao verde escuro, espumoso e viscoso.

O pH do caldo de cana tambm apresenta variao, situado-se

na faixa entre 4,7 e 5,6.

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A classificao das partculas suspensas, em sua maioria,

consiste de:

fragmentos de celulose (bagacilho);

terra;

areia;

argila;

Entre os componentes solveis do caldo encontram-se:

a sacarose;

glicose;

frutose;

protenas;

ceras; gorduras;

amido;

gomas.

oligossacardeos,

Polissacardeos;

cidos orgnicos;

aminocidos e sais.

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A) Propriedades Dos Principais Componentes Do Caldo De Cana

a.1- Sacarose

A sacarose, componente de maior interesse no processamento

da cana, a qual se deseja obter na forma cristalizada,

susceptvel a reaes importantes:

de decomposio em meio cido e bsico, por efeito da

temperatura, enzimas e microrganismos.

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Em meio cido, a sacarose sofre reao de inverso, resultando

em acares redutores: glicose + frutose.

A inverso ocorre em condies cidas (pH < 7,0), e o grau de

inverso da sacarose, em um determinado pH, favorecido por:

altas temperaturas;

longos tempos de exposio;

baixa concentrao de sacarose na soluo.

Influncia do pH

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Em meio alcalino, a degradao da sacarose sob aquecimento

pode levar a formao de furfural, acetona, gliceraldedos, cido

lctico, cido actico, cido frmico e dixido de carbono entre

outras substncias.

Para minimizar as perdas de sacarose, por inverso e degradao

alcalina as condies de trabalho durante o processamento do

caldo de cana-de-acar so monitoradas, de maneira que o pH

permanea o maior tempo possvel prximo da neutralidade.

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O aquecimento da sacarose, a temperaturas elevadas (>140C),

desencadeia um grupo complexo de reaes qumicas originando

produtos fortemente coloridos- caramelo.

O caramelo uma mistura complexa de anidridos, com

composio diferenciada dependente de tempo, temperatura e

valor de pH no qual a reao ocorre.

Influncia do aquecimento

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Influncia dos microrganismos

Outro fator relacionado s perdas de sacarose a presena

de microrganismos.

Estes metabolizam a sacarose em cido ltico, cido actico,

etanol, manitol, polissacardeos (dextranas e levanas) e

produzem enzimas que catalisam as reaes de degradao

da sacarose.

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O microrganismo Leuconostoc mesenteroides um dos mais

relevantes por sintetizar a dextransucrase.

Esta enzima polimeriza a sacarose em dextrana,

polissacardeo altamente viscoso, constitudo de mais de 50%

de molculas de glicose ligadas linearmente na posio

(1 6).

A incidncia deste fenmeno tem grande impacto na etapa

de filtrao da sacarose alm de reduzir o grau de pureza no

produto final.

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a.2- Acares Redutores

No caldo de cana, so representados principalmente por glicose

(dextrose) e frutose (levulose), naturalmente presentes, ou

formados a partir da hidrlise da sacarose.

A principal influncia dos acares redutores no processamento

do caldo de cana-de-acar devido aos efeitos dos produtos de

sua decomposio (formam compostos altamente coloridos -

complexos de condensao coloidal, e substncias

melassignicas cido asprtico) alm da interferncia negativa

na morfologia final dos cristais de sacarose.

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a.3- cidos Orgnicos

Os cidos orgnicos esto presentes na prpria cana-de-acar,

embora, alguns sejam produzidos durante o processamento do

caldo, por degradao alcalina da glicose e frutose, ou ainda por

degradao microbiolgica.

No caldo de cana entre os cidos orgnicos identificados

encontram-se o ctrico, mlico, oxlico, actico, mesacnico,

succnico, fumrico, serngico e acontico.

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O cido acontico se destaca por sua maior concentrao, trs

vezes maior que os outros cidos.

A presena destes cidos influencia negativamente no processo

de clarificao do caldo de cana-de-acar, devido ao aumento

da quantidade de cal requerida para o ajuste do pH.

Os sais dos cidos orgnicos, de alta solubilidade, competem

com os ons fosfato por ons clcio, prejudicando a precipitao

do fosfato de clcio.

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a.4- Compostos nitrogenados

O caldo de cana-de-acar contm, em mdia 200-600 ppm

de nitrognio, do qual cerca de 60% est presente como

amnia e amino-compostos.

Os compostos nitrogenados compreendem amidas de

aminocidos (asparagina e glutamina), compostos de alta

massa molecular (protenas) e aminocidos (cido asprtico e

glutmico).

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Do ponto de vista tecnolgico, a presena dos compostos

nitrogenados, exerce influncia na:

clarificao;

na formao de compostos coloridos;

na centrifugao;

na formao do cristal;

na quantidade de acar recupervel.

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Os aminocidos, produzidos durante o processamento e

aqueles originados da prpria cana-de-acar, no so

removidos durante a clarificao e combinam-se com os

acares redutores para formar compostos coloridos (reao

de Maillard).

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A reao de Maillard uma das mais importantes reaes de

formao de cor no processamento dos alimentos.

constituda por um conjunto de reaes especficas, que

ocorrem na presena de aminas ou aminocidos e acares

redutores, resultando em uma mistura complexa de compostos

escuros.

A formao de cor influenciada, principalmente, pela

temperatura, relao exponencial, tempo e meio alcalino.

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a.5- Ceras e lipdeos

Na cana-de-acar estes compostos esto presentes, em

maior quantidade, na casca e na regio dos colmos.

As ceras so incorporadas ao caldo de cana durante o

processo de extrao, em maior ou menor quantidade,

dependendo da temperatura da gua.

As ceras e gorduras por serem produtos de baixa densidade,

tendem a acumular na parte superior do decantador em

forma de espuma.

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a.6- Corantes

Certos componentes do caldo de cana-de-acar apresentam-

se em pequenas quantidades, porm, seu impacto no

processamento e na qualidade do produto final de extrema

significncia.

Neste sentido, destacam-se os corantes, os quais representam

apenas 17% de 1% dos no acares contidos no caldo de

cana.

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Dentre os principais corantes da cana-de-acar que

aparecem no caldo misto, destacam-se as clorofilas

(pigmentos fotossintticos verdes), caroteno (amarelo),

xantofilas (amarelo) e os flavonides (flavonas, flavonis,

chalconas, catequinas e antocianinas).

Do ponto de vista do processamento do acar o grupo dos

flavonides o mais crtico, sendo responsvel por 30%, em

pH 7,0, da cor no acar mascavo.

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A cor ou os corantes presentes no acar tambm podem derivar de

certos no acares da cana, que em condies normais, so incolores,

porm, ao reagirem com outras substncias formam matria colorida.

Trs grupos principais de precursores de cor, a saber:

polifenis (reagem com o oxignio e ons ferro);

aminocidos (reao de Maillard);

compostos ferrosos (reagem com compostos orgnicos).

Durante o processamento do acar, determinadas condies

(enzimtica, alcalinidade, temperatura), podem levar a formao de

compostos coloridos.

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a.7- Polissacardeos

Os polissacardeos so compostos de alta massa molecular e tm

efeitodireto na qualidade do acar.

Aumentam a viscosidade das solues de acar, reduzem a taxa de

filtrao, retardam o crescimento do cristal e causam a

distoro do cristal de acar.

Os principais polissacardeos presentes no processamento da cana-de-

acar compreendem amido, dextranas, polissacardeos nativos da cana

ISP (Indigenous Sugarcane Polysaccharides, polmero de arabinose,

galactose e cido glucurnico) e sarkaran (polmero de glicose).

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Amido:

A remoo do amido, durante o processo de clarificao, se deve,

principalmente, ao efeito da temperatura sobre a solubilidade deste

composto.

Embora, o amido seja pouco solvel em gua fria, solvel em gua

quente. Desta maneira, grande parte removida com o aquecimento.

No entanto, a quantidade que permanece no xarope, pode ser suficiente

para retardar a cristalizao nos cozedores e as taxas de filtrao nas

refinarias.

freqente o uso da enzima -amilase nos evaporadores a fim de evitar

transtornos durante a cristalizao e filtrao.

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Dextrana:

A dextrana um produto da degradao microbiolgica da

cana-de-acar, provocada por determinado microrganismo

contaminante, o Leuconostoc mesenteroides.

Este polissacardeo forma uma massa gelatinosa que pode

bloquear as peneiras, juntamente com o bagacilho, assim

como, retardar a cristalizao da sacarose e tornar os mis mais

viscosos.

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Pectinas:

Estas substncias, devido interao pectina acar, possuem a

caracterstica de aumentar a viscosidade das solues, alm de,

elevar o coeficiente de solubilidade da sacarose, dificultando a sua

recuperao.

Em condies de caleagem, as pectinas so, em sua maior

parte, removidas em forma de pectato de clcio

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Compostos Inorgnicos:

Os constituintes inorgnicos da cana-de-acar ocorrem na

forma de ons, sais, integrantes de complexos moleculares

orgnicos ou como compostos insolveis.

Os principais ctions so o potssio, elemento que aparece em

maior quantidade (60% das cinzas presentes no caldo), clcio,

ferro, alumnio, sdio, magnsio, mangans, cobre, zinco e

boro.

Entre os nions destacam-se os fosfatos, cloretos, sulfatos,

nitratos, silicatos e oxalatos

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Estes no-acares inorgnicos, de natureza insolvel ou que se

tornam insolveis durante a operao de concentrao e

cristalizao contaminando o acar elaborado, exercem

grande influncia no processo de purificao do caldo.

No tratamento qumico participam de reaes alterando o

ponto isoeltrico do caldo, removendo ou formando compostos

coloridos e nas etapas posteriores exercem influncia na

solubilidade da sacarose, na velocidade de crescimento dos

cristais e na esgotabilidade dos mis.

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Parmetros de qualidade da cana-de-acar

Os parmetros importantes de qualidade da cana de acar

para verificar maturao so:

Brix (slidos solveis aparente);

pol ou porcentagem (;

pureza da sacarose.

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Partes integrantes da cana

CANA= SLIDOS INSOLVEIS + CALDO

CALDO= SLIDOS SOLVEIS + GUA

100%= FIBRA+BRIX+UMIDADE

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Durante o processo de extrao do caldo:

Caldo Misto

as diversas impurezas externas:

terra;

uma variedade de compostos constituintes da

cana;

iro ser incorporados ao caldo extrado.

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Composio qumica do caldo misto pode variar em funo de uma srie de fatores como:

variedade da cana;

estado de maturao;

clima;

regio;

idade;

tipo de solo;

adubao, etc.

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COMPARAO ENTRE DUAS VARIEDADES DE CANA

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APLICAES DO SORGO SACARINA

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Comparativo da composio entre sorgo sacarino e cana-de-acar.

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Sorgo Sacarina

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