Bacharelado em Ciência e Tecnologia de Alimentos. Ciência e Tecnologia do Açúcar e Bebidas AÇÚCARES. Angelita Machado Leitão 2º/ 2017

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1 Bacharelado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Ciência e Tecnologia do Açúcar e Bebidas AÇÚCARES Angelita Machado Leitão 2º/ 2017

2 Unidade I: Açúcar Mercado: produção e consumo Química do açúcar Matérias-primas Processamento do açúcar de cana Processamento do açúcar de beterraba Processamento da glicose

3 Mercado Produção e Consumo Brasil Período colonial Maior produtor de cana-de-açúcar (665,6 milhões de toneladas cana-de-açúcar 2015/2016) 20% produção mundial Maior exportador de açúcar 40% da exportação mundial Terceiro maior consumidor

4 Mercado Produção e Consumo REGIÃO NORTE NORDESTE Região Centro Sul 90% Condições edafo-climaticas SETOR AÇUCAREIRO 2% PIB

5 Mercado Produção e Consumo Centro Sul Norte nordeste Brasil Produtos / Safra 2015/ / / / / /2017 Cana-de-açúcar (mil ton) Açúcar (mil ton) Etanol total (mil m3) Fonte: UNICA, ALCOPAR, BIOSUL, SIAMIG, SINDALCOOL, SIFAEG, SINDAAF, SUDES e MAPA. 1ton= 125kg de açúcar

6 O que é Açúcar? Resolução CNNPA nº 12 de 1978 define: Açúcar é a sacarose obtida de Saccharum officinarum L., ou de Beta alba L., por processos industriais adequados Resolução RDC nº 271, de 22/09/2005 define: Açúcar é a sacarose obtida a partir do caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) ou de beterraba (Beta alba L.) açúcares os monossacarídeos e demais dissacarídeos, diversas granulometrias e formas de apresentação

7 Açúcar MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO SECRETARIA DE DEFESA AGROPECUÁRIA PORTARIA Nº 152, DE 6 DE DEZEMBRO DE 2013 Açúcar: o produto obtido a partir da cana-de-açúcar pertencente às cultivares provenientes da espécie Saccharum officinarum L. através de processos adequados Classificação do açúcar segundo a legislação Very Very High Polarization

8 Classificação do açúcar segundo a legislação

9 Formação do açúcar na cana-de-açúcar Figura: Fases do desenvolvimento da cana. Fonte: EMBRAPA,2012

10 Classificação dos carboidratos Classes Subgrupos Componentes Açúcares Oligossacarídeos Polissacarídeos Monossacarídeos Dissacarídeos Polióis Maltoligossacarídeos Outros oligossacarídeos Amido Polissacarídeo que não tem amido Glicose, Galactose, Frutose Sacarose, Lactose, Trealose Sorbitol, Manitol Maltodextrinas Rafinose, Estaquiose, Frutoligossacarídeos Amilose, Amilopectina, Amidos modificados Celulose, Hemicelulose, Pectinas, Hidrocolóides Açúcares são carboidratos com fórmula molecular (CH 2 O)n

11 Açúcar- Sacarose Monossacarídeos C6H12O6 Dissacarídeo C12 H22 O11 CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES Dissolve (1g / 0,2mL a 100ºC) Funde (185 C), Carameliza (200 C) e Carboniza

12 Propriedades da sacarose Agentes de sabor (Doçura) Sabor doce: ligação intermolecular entre o componente do sabor doce e o sitio receptor do sabor na molécula Fatores afetam a doçura: Sinergismo, concentração, T Todos os açúcares são doce? Exceção β-d- Manose % de doçura relativa ao açúcar Lactose 40 Glicose Sacarose 100 Frutose

13 Propriedades da sacarose Controladores da atividade de água (umectantes) Modificadores de textura (Espessante) Conservante (elevado poder osmótico) Agentes de escurecimento (reações das carbonilas)

14 Processo de produção de açúcar Matérias-primas Regiões tropicais e subtropicais 14-20% de sacarose em peso Regiões tropicais 14 a 18% de sacarose em peso Beta alba L. Saccharum officinarum

15 Composição da cana e do caldo de cana-de-açúcar

16 Quantidade e Composição de açúcar na cana-de-açúcar e na beterraba variedade da cultura; idade fisiológica (ciclo produtivo 6 anos com 5 cortes), condições climáticas durante o desenvolvimento e maturação, propriedades físicas, químicas e microbiológicas do solo, tipo de cultivo... 1ton= 125kg de açúcar

17 Fluxograma de produção da cana-de-açúcar 7 a 8 perfilhos dias 18 Brix -Controle agrícola; -pagamento de transporte; -controle da moagem; -calculo do rendimento Realizada com a cana inteira

18 Moendas de extração do caldo da canade-açúcar Água de lavagem da cana (entrada) Embebição Embebição Embebição Água de embebição (70ºC) Bagaço Água de lavagem da cana (saída) Caldo extraído Caldo misto extraído 1ton= 125kg de açúcar 30% bagaço 70% de caldo

19 Fluxograma de produção da cana-de-açúcar Subst. Coloidais, Sulfitos e fosfatos de cálcio SO2 ozônio 100 a 500ppm PENEIRAS CLARIFICAÇÃO 60 C 105 C 14-18ºBrix CaO 6 a 12mL/L Brix a vácuo T60 C Brix supersaturação Melaço AÇÚCAR

20 Fluxograma de produção da cana-de-açúcar Lavagem com vapor

21 Controle de qualidade CLARIFICAÇÃO Polarização é a porcentagem em massa da sacarose aparente contida em uma solução açucarada, determinada pelo desvio da luz polarizada ao atravessar esta solução. Sólidos Solúveis (ºBrix) Açúcares redutores Açúcares totais Umidade Sulfitos Turbidez AÇÚCAR Cor Resíduo insolúvel Umidade Dextrana (polissacarídeos de elevado PM) deterioração da sacarose por MO Polarização Cinzas Pontos pretos Sulfitos (Máximo 15mg.Kg-1) Granulometria Partículas magnéticas

22 COLHEITA Set/nov PROCESSAMENTO DO AÇÚCAR DE BETERRABA DIFUSÃO PRENSAGEM BETERRABA LAVAGEM CORTE EXTRAÇÃO Ca(OH)2 PURIFICAÇÃO NEUTRALIZAÇÃO T= 80ºC CARBONATAÇÃO CO2 FILTRAÇÃO CONCENTRAÇÃO CRISTALIZAÇÃO/ CENTRIFUGAÇÃO AÇÚCAR MELAÇO

23 GLICOSE, GLUCOSE OU DEXTROSE - Monossacarídeos - Encontrados na forma livre - Solubilidade aumenta com o aumento da T. - Utilizada para evitar cristalização

24 PROCESSO DE OBTENÇÃO DO XAROPE DE GLICOSE SÓLIDA MOAGEM GRÃO milho enzimas -amilase Teste de iodo AMIDO DE MILHO GOMIFICAÇÃO E/OU GELATINIZAÇÃO SACARIFICAÇÃO CENTRIFUGAÇÃO 10 Bé= 18 Brix T=62-71ºC DEXTROSE 85% ATOMIZADOR CONCENTRAÇÃO FILTRAÇÃO Á VACUO T >100C CRISTALIZAÇÃO CENTRIFUGAÇÃO SECAGEM MOAGEM T< 146ºC DEXTROSE 99,8%

25 Enzimas utilizadas na sacarificação do amido Enzimas Atividade Microrganismos Produtores β-amilases Hidrolisam as ligações α-1,4 do amido a partir de uma extremidade não redutora, produzindo apenas maltose. Bacillus subtilis B. amyloliquefaciens B. liqueniformis Amiloglucosidases α-amilases Hidrolisam as ligações α-1,4 do amido a partir de uma extremidade não redutora formando glucose Hidrolisam especificamente e ao acaso as ligações α-1,4 do amido formando glucose, maltose, maltotriose e outros polissacáridos. Aspergillus niger A. awamori A. orysae B. cereus B. megaterium B. polymyxa A. niger A. awamori A. orysae Pululanases Hidrolisam as ligações α-1,6 do amido B. cereus B. macerans B. amiloliquefaciens Enzimas ciclizantes Hidrolisam o amido formando compostos cíclicos de D- glucose B. macerans

26 PROCESSO DE OBTENÇÃO DO XAROPE DE GLICOSE LÍQUIDA 21ºBé LEITE DE AMIDO Acido clorídrico a 1% ACIDIFICAÇÃO T= 160ºC/30min SACARIFICAÇÃO CaOH - CARVÃO ATIVADO NEUTRALIZAÇÃO CLARIFICAÇÃO 30ºBé CONCENTRAÇÃO FILTRAÇÃO FILTRAÇÃO CENTRIFUGAÇÃO 42ºBé 75 Brix REFRIGERAÇÃO EMBALAGEM XAROPE DE GLICOSE 42 Bé Dextrose, maltose, polissacarídeos Não há sacarificação total (dextrina)

27 PROCESSAMENTO ÁGUA CANA-DE-AÇÚCAR CORTE RECEPÇÃO / LIMPEZA MOAGEM BAGAÇO DECANTAÇÃO / FILTRAÇÃO MELADO RAPADURA MASCAVO ACIDIFICAÇÃO PURIFICAÇÃO PURIFICAÇÃO A quente espuma PURIFICAÇÃO CONCENTRAÇÃO (82 84 B) CONCENTRAÇÃO (90 B) CONCENTRAÇÃO (65 75 B) CRISTALIZAÇÃO CRISTALIZAÇÃO Agitação/ batedura RESFRIAMENTO (90ºC) FORMA TRITURAÇÃO EMBALAGEM EMBALAGEM EMBALAGEM

28 COMPARAÇÀO DO AÇÚCAR REFINADO COM AÇÚCAR MASCAVO E RAPADURA Comparação

29 Açúcar invertido C 12 H 22 O 11 (sacarose) + H 2 O (água) = C 6 H 12 O 6 (glicose) + C 6 H 12 O 6 (frutose)

30 Referências Imagens GOOGLE FERNANDES, M.S.; GARCIA, R.K. A. (orgs). Princípios e inovações em Ciência e Tecnologia de Alimentos. Rio de Janeiro: Editora AMCGuedes, OETTERER, M., BISMARA, M.A., D'ARCE, R. E SPOTO, M. H. F. Fundamentos de ciência e tecnologia de alimentos. Editora Manole, FELLOWS, P. J. Tecnologia do processamento de alimentos- Princípios e prática. Porto Alegre, Artmed, 2006