QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA ENTREGUE NAS UNIDADES INDUSTRIAIS 16/11/2015. Antes exclusivamente pela POL (sacarose aparente).

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1 QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA ENTREGUE NAS UNIDADES INDUSTRIAIS QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA Antes exclusivamente pela POL (sacarose aparente). Atualmente, há uma definição mais completa, que engloba as características físico-químicas e microbiológicas dessa matéria-prima, que podem afetar, significativamente, a recuperação deste açúcar na fábrica e a qualidade do produto final. Indicadores de Qualidade índice de Honig-Bogstra, que é um indicador da performance da decantação do caldo 1

2 QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA 2 tipos de fatores afetam a qualidade da matéria-prima destinada à indústria: Fatores Intrínsecos Composição da cana (teores de sacarose, açúcares redutores, fibras, compostos fenólicos, amido, ácido aconítico e minerais afetados de acordo com a variedade da cana, variações de clima (temperatura, umidade relativa do ar, chuva), solo e tratos culturais Fatores Extrínsecos Materiais estranhos ao colmo (terra, pedra, restos de cultura, plantas invasoras) ou compostos produzidos por microrganismos devido à sua ação sobre os açúcares do colmo. FATORES que interferem na Matéria Prima Variedade de cana O principal fator, não pode ter sua qualidade definida apenas pela pol Conteúdo de pontas e palha Não contém sacarose Estágio de maturação Predomina a formação de sacarose sobre o crescimento vegetativo Bom fator que influencia no rendimento industrial. FATORES que interferem na Matéria Prima Clima (umidade e temperatura) Tem alta influência sobre a maturação. Alta umidade no solo e alta temperatura atmosféricas tem seu crescimento intensificado. Baixa umidade no solo e baixa temperatura atmosféricas aumenta concentração de sacarose e diminui o teor de açúcares redutores. Pragas e Doenças Tem importante participação na qualidade Complexo broca-podridões (infecção de moendas e compromete fermentação) FATORES que interferem na Matéria Prima Solo e Adubação solos porosos e secos maturação é mais rápida solos compactos e úmidos maturação mais lenta adubação pode retardar a maturação por aumentar o crescimento Excesso de fertilizantes visando a aumentar a produção retarda a maturação O excesso de nitrogênio disponível na colheita, é a primeira causa do baixo conteúdo de sacarose. 2

3 FATORES que interferem na Matéria Prima Planejamento agrícola O controle da maturação, de queima, da colheita e da deterioração é fundamental para o bom desempenho da unidade agroindustrial Queima Objetivo: necessidade de limpeza parcial da matéria prima, facilitando as operações de corte (manual e mecânico) Tipo de Colheita Manual mecanizada Queima -Importante: queima presença de altas temperaturas exsudação de caldo possibilidade de aderência de matéria estranha perda de sacarose durante a lavagem na indústria substrato para a proliferação de microrganismos OBS.: após queima corte, carregamento e transporte, no máximo até 24 a 36 horas. Ocorrência de chuvas, agrava o problema de perda de qualidade 3

4 FATORES QUE INFLUENCIAM A QUALIDADE TECNOLÓGICA DA CANA Considera-se uma cana madura quando esta atinge seu máximo teor de sacarose. É verificado através de análises laboratoriais de amostras retiradas da lavoura, que é periodicamente monitorada. - O acúmulo máximo de sacarose só ocorre, quando a planta encontra condições restritivas ao seu crescimento, sendo o processo de acúmulo total de açúcares, comumente descrito como amadurecimento. Maturação é a última fase dos processos fisiológicos da planta. A primeira fase, a síntese de açúcares e sua translocação, termina na ocasião em que ocorre queda da folha; A segunda, envolve todos os processos relacionados com o acúmulo de açúcares nos entrenós expandidos. 4

5 Assim que a planta deixa o estágio vegetativo, iniciando o processo de maturação, o teor de sacarose na planta aumenta progressivamente até determinado valor (ponto máximo). Em seguida, inicia-se um processo de hidrólise ou inversão da sacarose por enzimas da própria planta, fazendo com que o teor total do açúcar na planta decresça progressivamente (curva de maturação). Cada cultivar ao alcançar a maturação máxima deve ser colhida, caso contrário seu teor de sacarose declinará. - Brasil: 2 regiões canavieiras: - Centro Sul (PR, SP, MG, RJ, MS, MT, GO) - Nordeste: AL, PE e SE - Autorização para o início de corte: - NE (1º de setembro para fabricação do açúcar); - Centro Sul (1º de maio para fabricação do álcool e 1º de junho para fabricação do açúcar) - Datas podem ser antecipadas ou retardadas em função das condições climáticas e demanda por açúcar e/ou álcool. - Estabelecimento dessas épocas é função direta da maturação da cana-de-açúcar. - Matéria prima ideal: cana madura, com elevado teor de sacarose e rendimento agrícola e industrial - Importante: a sacarose é sintetizada no campo: a indústria apenas recupera (extrai) a quantidade de sacarose presente no colmo da cana-de-açúcar. - Fatores que influenciam na maturação: - Variedade: função do ciclo (mesmo local) e das condições climáticas (mesma variedade e locais diferentes) 5

6 Devido aos diferentes comportamentos de maturação, as cultivares de cana-de-açúcar são agrupadas em (teor de Pol acima de 13%, ou Brix > 18º): - Ciclo: - Precoces (para colheita em maio, junho e julho) - Médias (para colheita em junho, julho, agosto e setembro) - Tardias (para colheita em outubro e novembro) - Fatores que influenciam na maturação: - Curvas de maturação: mostram o comportamento da variedade (teor de sacarose) em função do tempo. - É específico de cada variedade e pode sofrer influência das condições climáticas, manejo fitossanitário e utilização de regulador de crescimento. - Fatores que influenciam na maturação: - Curvas de maturação: - PUI: perído útil de industrialização (período em que a matéria prima apresenta características ideais para industrialização pol% cana acima de 13%. - Longo: mais de 150 dias - Médio: de 120 a 150 dias - Curto: 70 a 100 dias 6

7 - Fatores que influenciam na maturação: - Clima: época do ano com temperaturas mais amenas e menor disponibilidade hídrica há paralisação do desenvolvimento vegetativo, aumento do teor de sacarose e redução do teor de açúcares redutores maturação - Na fase de maturação, a cana-de-açúcar é exigente em temperaturas baixas (abaixo de 20º C) e/ou déficit hídrico para que haja repouso fisiológico e acúmulo de sacarose nos colmos. - Região centro-sul: essas condições são características do período de maio a setembro - Fatores que influenciam na maturação: - Outros fatores: tratos culturais, idade da cultura, sanidade, fertilidade do solo e adubação, exposição do terreno e presença de umidade. DETERMINAÇÃO DO ESTÁGIO DE MATURAÇÃO A maturação ocorre da base para o ápice. IM = brix da ponta do colmo / brix da base do colmo IM < 0,60 Cana verde Estágio de Maturação Conhecendo-se essa curva e definindo-se os teores mínimos de sacarose, que permitam às canas serem industrializadas, é possível definirse a época da safra e a duração do período em que as mesmas podem ser cortadas. 0,60 0,85 Cana em maturação 0,85 1,00 Cana madura > 1,00 Cana em declínio de maturação 7

8 Esse período varia para as diferentes variedades e é definido como Período Útil de Industrialização (PUI). Variedades podem ser classificadas em: PUI curto: (70 a 110 dias) PUI médio: (110 a 150 dias) PUI longo: (>150 dias) 8

9 Matéria Prima IMPUREZAS são elementos indesejáveis ao processo de origem mineral ou vegetal. Mineral Causam prejuízos à industria por provocarem desgastes em equipamentos (Bombas, tubulações, desgaste de moendas). Geralmente removida na mesa de Alimentação (lavagem de cana). Vegetal São fibras que não contém sacarose. Geralmente palha resultante de mal queima da cana devido umidade do canavial ou do desponte alto. Aumenta o volume de cana reduzindo o rendimento da extração. Consome potencia desnecessária das turbinas e motores. 9

10 DETERIORAÇÃO Fator determinante: Tempo entre corte e processamento, HORA QUEIMA. Ocorre inversão de Sacarose para Glicose e Frutose. Causada pela ação de Fungos e Bactérias. Perdas consideráreis de produção (sacarose). Fermentação colheita extração 10

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13 CONTAMINAÇÕES MICROBIOLÓGICAS - IMPACTOS Produção de Álcool (metabólicos produzidos) Perdas de rendimento e inibição da levedura; Reduz a viabilidade do fermento (diminui a % fermento no vinho); Floculação do fermento relação cél. levedura/célula de bactérias Produção de Açúcar velocidade de cristalização; qualidade do açúcar; granulometria do açúcar (agulha); maiores perdas de açúcar; incrustações de elementos de aquecimento. clarificação do caldo (temp. 100 a 105 C) elimina células vegetativas, esporuladas e bactérias formadoras de dextrana (50% remoção). 13

14 DEXTRANA - Qual o impacto da dextrana no processo? Redução do rendimento na fábrica de açúcar Aumento da viscosidade do caldo Afeta a cristalização do açúcar Prejudica a qualidade do açúcar Eleva as perdas industriais 14

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16 AMIDO Tamanho médio dos grãos: 5 m a 1 m Concentração (Cana): 2000 ppm a 50 ppm Gelatinização no aquecimento e caleagem Recristalização durante a evaporação O QUE FAZER SE O PROBLEMA PERSISTE? Prevenção: AMIDO ; Através de manutenção de baixos índices de Impurezas vegetais (pontas e folhas) Dextrana ; Manter baixa a infecção da cana ( Bastonetes no PCTS abaixo de 10e4/mL), emprego de Bactericidas ou Antisepticos no caldo da moenda. 16

17 O QUE FAZER SE O PROBLEMA PERSISTE? Aplicação de enzimas ( Curativo): Alfa-amilase: aplicar no último e penúltimo corpo da evaporação Dextranase: difícil aplicação, é cara CONTAMINAÇÃO = PERDAS Sacarose Glicose + Frutose Bactérias sequestram Glicose Produzem ácido lático Consequência direta: queda do ph 17

18 OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA Operações importantes entre a liberação para o corte e a industrialização da matéria prima (produção de açúcar e álcool) objetivo: matéria prima de melhor qualidade e melhor rendimento industrial. 1. Determinação da maturação 2. Liberação ou autorização (cana madura e alta produtividade) OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA 3. Queima? Objetivo: necessidade de limpeza parcial da matéria prima, facilitando as operações de corte (manual e mecânico). OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA 3. Queima? presença de fuligem emissão de CO 2 e gases de S e N (chuva ácida) necessidade de equipes especializadas 18

19 OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA 3. Queima? - Conceito de cana integral ou cana crua ou cana energia possibilidade de aproveitamento da biomassa produzida. -Lei de regulamentação de queimadas em canaviais. OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA 4. Corte: manual (necessidade de cana queimada) e mecânico (necessidade de cana e área adequada para a operação) 5. Carregamento - Operação distinta do corte operação de importância quanto a quantidade de matéria estranha na carga - Operação simultânea ao corte colheita mecanizada OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA 4. Transporte: rodoviário, ferroviário, hidroviário e animal 5. Sistema de recepção Caminhão balança laboratório descarga Descarga páteo de estoque ou direto na Mesa de alimentação OPERAÇÕES DE PREPARO DA MATÉRIA PRIMA 5. Sistema de recepção Balança registra a quantidade de matéria prima (kg ou t) que a indústria está recebendo. Importante: ficha de identificação da carga (local de origem da carga, número do caminhão e da carreta, nome do carregador, horário de carregamento, etc.) Laboratório: avalia a qualidade da matéria prima recebida (avaliar etapas entre a liberação e a recepção da matéria prima e pagamento da matéria prima em termos de qualidade) 19