Unidade 6

Acar e lcool

Acares

A sacarose um dos acares presentes na cana-de-acar. Junto com ele tambm so

encontrados os acares glicose e frutose. A diferena que a sacarose est presente em

grande concentrao e os outros dois em quantidades muito pequenas.

Os acares so compostos qumicos da famlia dos carboidratos ou hidratos de

carbono ou, mais corretamente, glicdios. A denominao carboidrato se deve sua formula

bruta ser Cn(H2O)m. Observe que aparentemente temos gua e carbono na molcula.

Os glicdios mais simples so sintetizados pelos vegetais. Eles possuem duas funes

orgnicas a funo lcool (-OH) em praticamente todos os carbonos, so polilcoois, e

possuem a carbonila como funo aldedo (=O em um carbono terminal), ou como funo

cetona (=O em um carbono intermedirio).

Observe estas funes nos acares glicose e frutose.

Glicose

Frutose

Os carboidratos podem ser classificados em Monossacardeos, que so as molculas

de monossacardeos menores possveis. Os monossacardeos no sofrem hidrolise, pois

somente um acar compe sua molcula. o caso da glicose, frutose, manose, galactose,

entre outros.

Quando temos carboidratos com dois acares em uma mesma molcula temos um

dissacardeo. O nosso principal exemplo de dissacardeo a sacarose, mas existem vrios

dissacardeos importantes em nossa alimentao como a rafinose e a lactose. Os dissacardeos

sofrem hidrlise separando-se nos seus monossacardeos fundamentais.

Os Oligossacardeos so carboidratos que sofrem hidrolise produzindo de trs a dez

monossacardeos, e os Polissacardeos so glicdios que sofrem hidrolise e produzindo um

nmero muito grande de monossacardeos. Por exemplo, o amido a celulose a dextrana entre

outros. etc.

Os acares possuem diversas funes que podem ser divididas em:

Nutricionais os acares so carboidratos, substncias fundamentais em nossa

alimentao e que fornecem energia (400 cal por grama). a matria prima para construo

das clulas em nosso organismo;

Sensoriais So os agentes do sabor doce. Alm disso, colaboram com a textura dos

alimentos.

Tecnolgicas so substancias qumicas que podem dar origem varias outras

substancias dependendo do processo tecnolgico empregado, que geralmente fermentativo.

Exemplos de produtos que tem origem no acar so, Etanol, glutamato monossdico, cido

actico, entre muitos outros. Os monossacardeos so agentes de escurecimento junto com

aminocidos participam das reaes de escurecimento chamadas reaes de Maillard, que

ocorrem em funo da presena das carbonilas.

Atividade tica

A luz branca comum possui naturalmente muitos planos de vibrao. Ao passar por um

polarizador ela emerge vibrando em um nico plano. Esta luz que vibra em um nico plano

chamada luz polarizada. Atividade tica a capacidade de girar o plano da luz polarizada.

Dessa forma, uma molcula oticamente ativa quando possui a capacidade de girar o

plano de uma luz polarizada. Os acares so compostos oticamente ativos.

Uma molcula orgnica possui atividade tica quando possui um carbono assimtrico,

que significa possuir um carbono onde esto ligados quatro grupos diferentes.

Uma luz polarizada ao passar por uma soluo de acar tem o ngulo de seu plano de

vibrao modificado.

A rotao tica depende da substncia, ou seja, o ngulo de rotao varia de produto

para produto. A sacarose desvia o plano da luz polarizada para a direita, ela dextro-rotatria,

e seu ngulo de rotao de 65,5o. A glicose dextro-giratria desvia a luz polarizada para a

direita em 52,5o. A frutose, no entanto, levo-giratria desviando o plano da luz polarizada

para a esquerda em 92o angulares.

Hidrlise da sacarose ou inverso da sacarose.

A sacarose em meio cido hidrolisada, ou seja, a molcula desdobrada em seus

acares fundamentais, que so a glicose e a frutose.

SACAROSE + GUA GLICOSE + FRUTOSE Meio cido

Uma soluo de gua com sacarose gira o plano da luz polarizada para a direita em

65,5. Esta soluo ao ser hidrolisada gera os acares glicose e frutose, que alteram o ngulo

de rotao do plano, invertendo-o. A soluo que antes era dextro-rotatria, passa a ser levo-

rotatria, como conseqncia da rotao proporcionada pela frutose que inversa e quase o

dobro da rotao proporcionada pela glicose. Da a denominao de soluo invertida.

Os produtos da reao de hidrolise da sacarose (glicose e frutose), so chamados de

acares invertidos. Por possurem caractersticas qumicas redutoras eles tambm so

denominados muitas vezes de acares redutores. Assim, os acares redutores ou acares

invertidos presentes na cana-de-acar so a glicose e a frutose.

Polarizao

Polarmetro um equipamento capaz de medir a rotao angular que solues de

substncias oticamente ativas causam no plano de uma luz polarizada. Esta medida chamada

de polarizao.

Um Sacarmetro um polarmetro calibrado para fornecer uma rotao de 100 quando

submetido a uma soluo de sacarose preparada com 26,00g em 100 mL de gua. Desta

forma quando medimos a polarizao de um caldo de cana, estamos medindo o teor de

sacarose atravs da rotao que ele provoca no plano da luz polarizada. Chamamos de POL

(oriunda de polarizao) o teor aparente de sacarose presente no caldo de cana j que a

quantidade de acares redutores pequena e a rotao de um acar neutraliza em parte a

rotao do outro causando uma diferena pequena ao final.

Produo de acar

A produo de acar a recuperao da sacarose presente na cana e que, na verdade,

quem produziu foi a natureza atravs da reao de fotossntese.

A cana pode ser vista como constituda de fibra, gua e substncias solveis em gua,

ou como, bagao e caldo.

Cana = fibra + gua + slidos solveis

ou

Cana = bagao + caldo

no caldo de cana que se encontra a sacarose e junto com ela outras substncias

dissolvidas alm de substncias no estado coloidal, tornando o caldo turvo e esverdeado. Essas

substncias somadas so os slidos solveis do caldo ou BRIX.

Brix , portanto a porcentagem de slidos totais solveis presentes no caldo, ou mais

precisamente a quantidade em gramas de slidos solveis presentes em 100 gramas de

caldo.

Apesar de existirem no caldo algumas dezenas de substncias qumicas os principais

constituintes so a gua e a sacarose observe:

Constituinte Quantidade mdia em 100g de caldo

gua 80

Sacarose 18

Glicose 0,6

Frutose 0,6

Sais Minerais 0,4

Outros Compostos Orgnicos No Acares Solveis

0,4

A produo de acar sob a forma de sacarose de cana-de-acar cristalizada

resultado de uma seqncia de operaes industriais como pode ser observado:

Estas operaes visam:

- Extrair a sacarose dos colmos de cana;

- Purificar o caldo extrado;

- Evaporar a gua;

- Cristalizar a sacarose e remover a frao que no cristalizou.

Essas operaes podem diferir em funo do tipo de acar que se deseja produzir. Por

exemplo, a etapa de sulfitao no efetuada quando se quer produzir acar VHP, que um

acar de colorao amarelada.

A limpeza ou purificao ou ainda clarificao do caldo a etapa onde est envolvido o

maior nmero de reaes qumicas. Nesta etapa provocamos reaes de oxirreduo com a

participao do enxofre (sulfitao), e as reaes de precipitao com a formao de sais

pouco solveis envolvendo o on clcio e o nion fosfato (Caleagem).

Ao caldo podem ser adicionadas substncias que auxiliam a limpeza. Estas substncias

participam de reaes de complexao e neutralizao de cargas seguidas de aglutinaes.

So chamadas de auxiliares de decantao. As reaes que ocorrem nesta etapa tornam o

caldo uma soluo de colorao amarela clara, e lmpida.

Na etapa de clarificao tambm esto envolvidas reaes de neutralizao. O caldo que

naturalmente apresenta um pH ao redor de 5,6 passa para a etapa de evaporao com um pH

ao redor de 7. Isto desejvel pois o caldo de cana com um pH baixo, ou seja cido, causa

perda de sacarose por hidrlise ou inverso.

O caldo, depois de limpo, segue para a etapa de evaporao. Durante a evaporao da

gua o aumento da concentrao dos constituintes e a temperatura elevada favorecem

algumas reaes indesejveis como: reaes de precipitao que causam incrustaes e

reaes de escurecimento, as reconhecidas reaes de Maillard, que ocorrem entre os

acares redutores presentes e aminocidos originrios da cana e que no foram eliminados

na etapa de clarificao. Os aminocidos e outros compostos nitrogenados esto presentes

mais abundantemente nas razes e folhas da cana, por isso as reaes de escurecimento so

intensificadas quando so processadas canas com pontas.

O lcool

lcoois como vimos uma famlia de compostos orgnicos que possui o grupamento

hidroxila (-OH) ligado a um tomo de carbono. O lcool combustvel, produzido no Brasil a

partir da cana-de-acar trata-se do etanol, um lcool contendo dois tomos de carbono.

etanol

Existem duas formas de se obter o etanol, por via sinttica, partindo de hidrocarbonetos

no saturados (eteno e etino), e por via fermentativa, partindo de matrias-primas ricas em

carboidratos como amido, celulose, mas especialmente acares.

O etanol ou lcool etlico obtido atravs da fermentao dos acares presentes no

caldo de cana. Na obteno do lcool por via fermentativa distinguem-se trs fases distintas o

preparo do substrato, a fermentao e a destilao.

O caldo extrado da cana tratado e diludo para receber o fermento que ir

transformar a sacarose principalmente em etanol durante a fermentao. O produto da

fermentao o vinho que apresenta de 8 a 10% de etanol e que dever ser destilado para

separao deste composto.

Na destilao do lcool obtm-se uma mistura hidroalcolica 96:4, ou seja, em cada

100mL da soluo temos 96mL de lcool e 4mL de gua.

Esta mistura no constituda somente de etanol e gua, existem outras substncias

que chamamos de contaminantes e que esto presentes em quantidades muito pequenas, mas

que so importantes do ponto de vista de especificaes do produto. Alguns dos

contaminantes so provenientes do caldo e permaneceram no vinho passando pela destilao.

Outros so produzidos na fermentao e outros ainda podem surgir de reaes que ocorrem

aps a destilao ou pode ser adicionado como o caso do sdio e do cloro. Quando o lcool

apresenta uma alta acidez alguns fabricantes adicionam hidrxido de sdio ao produto com a

inteno de provocar a neutralizao dos cidos presentes, conseguindo que seu produto fique

dentro das especificaes. Esta reao gera gua, mas tambm o sal que prejudicial aos

motores dos veculos.

A macro composio do lcool produzido a partir da cana-de-acar, segundo o

diagrama de blocos descrito anteriormente, onde o vinho sofre destilao e retificao, mas

no desidratao, 96% de etanol e 4% de gua, porm, outros componentes como, metanol,

lcoois de peso molecular maior que o etanol, aldedos, steres e cetonas so produzidos na

fermentao alcolica e no so removidos totalmente na destilao.

Observe os cromatogramas (resultado da anlise cromatogrfica), de duas amostras

diferentes de lcool hidratado, um de boa qualidade e um de m qualidade. Observe a

quantidade de componentes secundrios que podem estar presentes.

Padro para comparao confeccionado com lcool extra fino contaminado com quantidades conhecidas de: pico1 acetaldedo, pico2 acetona, pico3 metanol, pico4 acetato de etila, pico6 iso-propanol, pico7 acetal, pico8 1-propanol, pico9 iso-butanol, pico10 1-butanol, pico11 iso-amilico e pico12 n-amlico. Obsserve que o pico de numero 5 o etanol. Cromatograma de uma amostra contendo muitos contaminantes e em grande quantidade. Observe que esta amostra contm os picos: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, no contm o 8o pico, contm o 10o e o 11o e no contm o 12o pico. Cromatograma de uma amostra de lcool etlico extra fino. Observe que apresenta praticamente somente o metanol como contaminante.

O lcool hidratado pode ainda sofrer desidratao. A desidratao do azetropo, ou

seja, a remoo dos 4% de gua presentes no lcool hidratado pode ser conduzida de vrias

maneiras que sero tratadas nas aulas de produo de etanol. O lcool desidratado tambm

possui traos de contaminantes que podem estar presentes dentro de alguns limites.

A tabela abaixo apresenta algumas especificaes para diferentes classificaes de

lcool hidratado e anidro.

Parmetro Unidade ANIDRO (AEAC)

Hidratado (AEHC)

Industrial (AEHNC)

Neutro (AEHR)

Massa Especfica a 20 C Teor Alcolico Alcalinidade materiais no volteis 105 C Acidez Total (actica) Condutividade Eltrica pH

Kg/m3 INPM

- mg/l mg/l

microS/m -

max. 791,5 min 99,3 negativa max 30 max 30

max 500 -

809,3 +/- 1,7 93,2 +/- 0,6

negativa max 30 max 30 max 500 6,0 8,0

807,6 +/- 1,1 93,8 +/- 0,4

negativa max 50 max 30

- -

max 806,5 min 94,2 negativa max 30 max 15

- -

Metais Cobre Ferro Sdio

mg/kg mg/kg mg/kg

max 0,07 - -

- max 5 max 2

- - -

Anions Sulfato Cloreto

mg/kg mg/kg

- -

max 4 max 1

- -

Aspecto(*) Aldedos, em Aldedo Actico Esteres em Acetato Etila Alcois Superiores lcool Metlico

- mg/l mg/l mg/l mg/l

Lmpido e incolor- - -

Lmpido e incolor - - - -

Lmpido e incolor max 60 max 80 max 60

-

Lmpido e incolormax 10 max 20 max 10 max 40

Benzeno Cor APHA

mg/kg -

- max 2,5

- max 2,5

abaixo de 0,1 max 2,5

abaixo de 0,1 max 2,5

Para lcool etlico hidratado combustvel, por exemplo, o teor de contaminantes

orgnicos (lcoois superiores, steres, aldedos e outros), no especificado nem investigado

uma vez que estes compostos tambm so combustveis.

As especificaes so propostas geralmente com base nos produtos que so fabricados.

A avaliao dos parmetros de especificao so importantes pois composio muito diferente

das especificaes podem ser sinal de adulterao do produto que est sendo comercializado.