CLARIFICAÇÃO DO CALDO DE CANA DE AÇÚCAR UTILIZANDO POLICLORETO DE ALUMÍNIO COMO AGENTE COAGULANTE.

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1 CLARIFICAÇÃO DO CALDO DE CANA DE AÇÚCAR UTILIZANDO POLICLORETO DE ALUMÍNIO COMO AGENTE COAGULANTE. C. S. SILVA 1, J. E.S. LOURENÇO 1, E.S.SILVA 1, F. D. S. BARBOSA 1, S. H. V. CARVALHO 1 e J. I. SOLETTI 1. 1 Universidade Federal de Alagoas, Laboratório de Sistema de Separação e Otimização de Processos, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Química. para contato: c.s.ufal@gmail.com RESUMO No processo industrial de produção de açúcar, a etapa de tratamento do caldo é fundamental para remoção de materiais que influenciam sua cor, sejam de origem inorgânica ou orgânica. Com o propósito de produzir um açúcar de melhor qualidade, vários métodos de clarificação são estudados visando a substituição do enxofre que pode ser prejudicial à saúde humana. Os compostos inorgânicos, a base de alumínio, são utilizados para o tratamento de água em diferentes tipos de indústrias. Este trabalho visa a aplicação do policloreto de alumínio(pac) como agente coagulante na clarificação do caldo da variedade RB Foi utilizado um planejamento experimental 3 2 completo, sendo analisados os seguintes os fatores: temperatura e concentração do PAC; e variáveis respostas: Pol e cor ICUMSA. A análise de dados foi realizada no STATISTICA 9.0. Os resultados demonstram que a Pol manteve-se constante com percentuais de remoção de até 49% de cor ICUMSA. 1. INTRODUÇÃO No nordeste brasileiro, a plantação de cana de açúcar abrange aproximadamente uma área de um milhão de hectares, seu cultivo pode ser distribuído no litoral, zona da mata e parte do agreste correspondendo aproximadamente 10,14% da produção nacional de cana, esta cultura é classificada como uma das mais produtiva em território nacional, estima-se que a safra 2015/16 seja de 658,7 milhões de toneladas e a produção de açúcar deve atingir 34,6 milhões de toneladas (Conab, 2015). A escolha das variedades da cana para produção de açúcar é um fator muito importante para a indústria, pois a cana de açúcar em geral possui uma composição complexa sujeita a variação quando

2 submetidas a diferentes condições ambientais e conforme o tipo da variedade, segundo a literatura, existem inúmeros precursores como clorofila, carotenos, xantofila, antocianina, sacaretina, polifenóis e íons de ferro presentes, assim como, atuação de enzimas como polifenaxase e peroxidase, os quais são alguns dos responsáveis ao aumento da coloração do caldo de cana, dificultando assim, o processo de clarificação do caldo. A clarificação tem como intuito a remoção das partículas inorgânicas e orgânicas que estão dispersas ou solubilizadas no caldo de cana de açúcar que não agregam valor no produto final. Segundo Koblitz (1998) mencionado em Prati e Moretti (2010), no Brasil destacam-se dois métodos para clarificação do caldo de cana são: a defecação simples e sulfo-defecação, Hamersky (2009) constata que a sulfitação apresenta alguns aspectos que têm restringido o seu uso, principalmente as normas de segurança alimentar devido a presença de resíduos como sais de enxofre que são prejudiciais à saúde. Existem coagulantes Policloreto de alumínio(pac) é um coagulante inorgânico muito utilizado para o tratamento de água, devido ao estado pré-polimerizado e à sua estrutura molecular condensada com pontes de oxigênio entre os átomos de alumínio, este coagulante apresenta vantagens na floculação devido à grande quantidade de elementos ativos de alumina (PAVANELLI, 2001). Segundo a portaria do ministério da Saúde n 518/2004 a água potável deve estar dentro do padrão de aceitação de consumo de 0,2 mg/l de alumínio, desta forma, este trabalho procurou avaliar a eficiência/viabilidade do policloreto de alumínio na redução da cor ICUMSA durante o tratamento do caldo de cana de açúcar da variedade RB O principal objeto deste trabalho é a problemática da utilização da variedade RB que apresenta o caldo com maior cor ICUMSA e difícil tratamento, sendo necessário um custo maior para o clareamento do açúcar em função da cor avermelhada da planta, a ponto de não ser processada em grandes quantidades. Esta variedade de cana de açúcar foi desenvolvida pelo Programa de Melhoramento Genético da Cana de açúcar- PMGCA, do Centro de Ciências Agrárias-CECA-UFAL, Universidade Federal de Alagoas sendo liberada em A variedade de cana de açúcar mais utilizada no plantio do estado da Bahia segundo RIDESA (2015) é a RB , devido seus elevados rendimentos de até 60% em sua produtividade agrícola quando comparada com outras, detendo um percentual expressivo da plantação também em Alagoas. 2. METODOLOGIA 2.1 Soluções e Coagulante A pol é uma parâmetro importante para industria de produção de açúcar, ela indica o percentual de sacarose aparente presente na amostra de caldo de cana, logo, seu controle é necessário para estimar a quantidade de açúcar a ser produzida. A cor ICUMSA verifica se a coloração do produto está de acordo com a classificação utilizada pelo fabricante no rótulo do produto, para o termo ICUMSA(International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis), quanto mais baixo esse índice, mais claro, ou mais branco, é o açúcar. À medida que esse índice aumenta, o açúcar vai adquirindo uma coloração mais escura(inmetro, 2015).

3 Foram utilizadas soluções de hidróxido de sódio e ácido clorídrico 0,1M para a correção do ph das amostras durante as análise de cor ICUMSA. Solução de hidróxido de cálcio também conhecida industrialmente como leite de cal ou cal hidratada para os ensaios de coagulação e o policloreto de alumínio PAC 23% (v/v); sendo o ultimo trabalhado em forma de soluções. 2.3 Método O método de condução dos ensaios foi baseado de forma similar as etapas do processo convencional, os experimentos foram realizados a diferentes níveis de temperaturas e concentração do coagulante, tendo como variáveis de resposta, Pol e cor ICUMSA. Foi utilizado o software STATISTICA 9.0 para esta análise de dados, sendo assim, foi elaborado um planejamento 3 2 completo no total de 9 ensaios exibidos na Tabela 1 a seguir: Tabela 1 Fatores e Níveis do planejamento experimental. Níveis Fatores Temperatura( C) Concentração(mg/L) De acordo com Mantelatto (2005), em meio básico acima 80ºC temperatura a sacarose se degrada formando vários compostos prejudiciais ao processo de fabricação do açúcar, e em meio ácido a sacarose sofre um processo de hidrólise formando açúcares invertidos, como, glicose e frutose, assim, para o delineamento do experimentos houve a correção do ph para padrões parcialmente básicos no intervalo de 7,2 a 7,4. Todos os ensaios de coagulação foram realizados utilizando metodologias usualmente aplicadas no setor sucroalcooleiro, foram analisadas segundo metodologia ICUMSA : POL: determinado em polarímetro a 20 C (SCHMIDT + HAENSCH); Leitura do ph do caldo: determinada em medidor digital (Marconi PA 200); Cor do caldo: leitura da absorbância em espectrofotômetro (Shimadzu- UV mini 1240).

4 Tabela 2 Resultados físico-químicos iniciais do caldo in natura da cana Variedade RB Caldo de cana ph Pol (%) Cor (ICUMSA) 1 lote 5,2 17, lote 5,1 18, Os dados inicias do caldo da cana antes dos ensaios estão na Tabela 2. Para os testes de coagulação foram utilizados 500 g de caldo de cana, o ph foi ajusta para uma um intervalo 7,2 a 7,4 a temperatura ambiente(caleagem a frio), em seguida houve a adição do coagulante e posteriormente elevação da temperatura até o valor adequado do planejamento presente na Tabela 1. Após o tempo de 30 minutos destinados a sedimentação dos coágulos, o líquido clarificado foi removido com uma pipeta graduada e realizadas as análises finais para comparação de dados: Pol, ph, cor e ICUMSA. O procedimento é mostrado na Figura 1 abaixo. ANÁLISES INICIAIS CALDO DE CANA DE AÇUCAR(500g) AJUSTE DO ph (Caleagem a frio) ADIÇÃO DO POLICLORETO DE ALUMÍNIO(PAC) AQUECIMENTO (Conforme o experimento) SEDIMENTAÇÃO(30 min) ANÁLISES FINAIS Figura 1 Fluxograma do procedimento adotado para realização dos ensaios.

5 3. RESULTADOS E DISCURSÕES 3.1 Pol A partir dos dados encontrados, observou-se uma moderada tendência crescente da POL em função da temperatura, esse processo pode ser explicado devido à evaporação da água contida na amostra implicando na concentração dos açúcares como observado na Figura 2, considerando que existem inúmeros fatores que influenciam na variação do parâmetro POL, é possível identificar que o Policloreto de Alumínio não possui influência significativa neste variável, uma vez que todos os resultados não demonstram interação com a concentração deste coagulante. Figura 2 - Gráfico de área para interação da variável POL em função da temperatura e concentração do policloreto de alumínio. Segundo o diagrama do pareto nenhum dos fatores estudado é significativo, esse resultado é considerado promissor para o processo, pois comprova que o coagulante utilizado não reduz ou influencia a quantidade de sacarose aparente, logo não haveria perdas geradas pela diminuição no percentual da POL o que implicaria negativamente no rendimento da produção de açúcar.

6 3.2 Cor ICUMSA Na Figura 3, observa-se que para o parâmetro analisado, concentrações empregada do coagulante, houve diferença moderada na redução da cor. Enquanto, é possível observar também que o efeito do aumento da temperatura provocou uma redução maior de cor, isso pode está relacionado ao fato de a temperatura de ±100ºC provocar maior aglutinação dos coágulos, formando flocos e resultando na decantação dos compostos que conferem cor ao caldo (ALBUQUERQUE, 2011). Baseado nesta análise, a cor ICUMSA apresentou a maior proporção de remoção em ensaios nas condições de limite superior da variável temperatura e condições intermediárias da concentração do policloreto de alumínio. Figura 3 Gráfico de área para interação das variável cor ICUMSA em função da temperatura e concentração do policloreto de alumínio. O processo de clarificação é influenciado conforme Eggleston et al (2002) constata em seu trabalho, a partir da adição de cal e pequenos aquecimentos, devido a promoção de reações de neutralização de ácidos orgânicos presentes no caldo, este procedimento pode possibilitar a formação de precipitados mais densos que a solução, esses precipitados decantam arrastando outras impurezas e substâncias no caldo. Os menores valores de cor ICUMSA encontrados foram registrados em condições de maiores temperaturas no intervalo de estudo e concentração de PAC aproximadamente 65 mg/l.

7 Figura 5 Diagrama do pareto dos efeitos da temperatura e concentração de coagulante. Segundo o diagrama do pareto a temperatura e concentração dos fatores estudado é significativo. A temperatura é o parâmetro que influencia na reduçãoda cor ICUMSA, a concentração do coagulante demonstra-se significativa e importante para o processo de clarificação do caldo. Baseado nos ensaios realizados com PAC e resultados obtidos constata-se que a remoção de partículas presentes dispersas e solubilizadas em solução durante o processo de clarificação do caldo de cana da variedade RB foi eficiente, pois houve uma redução na cor ICUMSA com percentuais de 49% de remoção, não influenciando significativamente sobre a variável resposta POL. 5. CONCLUSÃO A partir dos dados obtidos nos experimentos de coagulação, identificamos que o coagulante inorgânico Policloreto de Alumínio (PAC) usualmente utilizado em tratamentos de água, demonstra bom desempenho quando utilizado no tratamento do caldo de cana RB 92579, apresentando resultados bons na redução da cor ICUMSA. Os parâmetros concentração e temperatura apresentaram ser significativos alcançando resultados promissores uma vez que os dados encontrados correspondem apenas ao caldo da cana com 100% da variedade RB 92579, perfazendo de reduções de até 49% de cor ICUMSA, os mesmo parâmetro não foram significativos em relação a variável POL. O conjunto de dados pontuados encontrados neste trabalho sustenta a hipótese da possibilidade do uso do coagulante para clarificação do caldo de cana, no entanto, outros estudos como por exemplo análises quantitativas do alumínio residual no caldo clarificado são necessárias à comprovação desta possibilidade.

8 Powered by TCPDF ( 6. REFERÊNCIAS ALBUQUERQUE, L. M. Processo de Fabricação de Açúcar. UFPE. 2ª Edição. Recife, ARAÚJO, F.A.D.; Processo de clarificação do caldo de cana pelo método da bicarbonatação.revista Ciências e Tecnologia. Ano 1, n. 1, p. 1-5, BRASIL. Portaria Ministério da Saúde n 518, de 25 de março de Diário da União. Brasilía, 26 março. 2004, Seção 1. CONAMA 430/11, 2011, Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente, CONAMA Nº 430. EGGLESTON, G.; MONGE, A. PEPPERMAN, A. Preheating and incubation of cane juice to liming: a comparison of intermediate and cold lime clarification. Journal of Agricultural and Food Chemistry, Easton, v. 50, p , HAMERSKI, F. Estudo de variáveis no processo de carbonatação do caldo de cana-deaçúcar f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia dos Alimentos) Universidade Federal do Paraná, Curitiba, INMETRO: Informação ao Consumidor. Publicação disponível em: < > acesso em 04/08/2015 MANTELATTO, P. E. Estudo de processo de cristalização de soluções impuras de sacarose de cana de açúcar por resfriamento f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) Universidade Federal de São Carlos, SP, 2005). PAVANELLI, G., Eficiência de diferentes tipos de coagulantes na coagulação, floculação e sedimentação de água com cor e turbidez elevada. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade de São Paulo. São Carlos, PRATI, P., MORETTI, R. H., Study of clarification process of sugar cane juice for consumption. Ciência e Tecnologia dos Alimentos. v. 30, n. 3, 2010 Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor Sucroalcooleiro (RIDESA). Liberação Nacional de Novas variedades Rb de cana de açúcar acesso : junho de 2015.