Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Campo Mourão Fabricação do açúcar

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1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Campo Mourão Fabricação do açúcar Profª Camila O. Martinez

2 2 Consumo O consumo no Brasil cresceu mto nos últimos 60 anos, alterações no padrão de consumo e no crescimento da população. 1930: 15 Kg/habitante/ano. 1940: : : : : 50 HOJE: 61 Brasil x média mundial: 21 O mercado brasileiro ainda pode se expandir: aumento do consumo de produtos

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9 9 Os diferentes tipos de açúcares e suas utilizações

10 10 Os diferentes tipos de açúcares e suas utilizações + comum: refinado (mesa) Outros tipos de açúcares no mercado A diferença entre eles está... (cor, sabor, textura, composição nutricional, teor calórico, e forma de utilização) Quanto mais escuro é o açúcar... (bruto) A cor branca = aditivos químicos no refinamento Ex: 100 gramas de açúcar mascavo: 85 mg de cálcio, 29 mg de magnésio, 22 mg de fósforo e 346 mg de potássio X Açúcar refinado: 2 mg de cada um desses nutrientes

11 11 Açúcar Cristal Branco: refinamento (cor e sabor) Remoção: 90% das vitaminas e sais minerais Cristais grandes e transparentes (dissolução) Uso culinário: compotas e geleias. adoçar bebidas preparar bolos e sobremesas

12 12 Açúcar Refinado Fragmentação do cristal (caract) porção + fina = açúcar de confeiteiro + comum: grãos finos e irregulares (dissolução) Todos os tipos de receitas: bolos a tortas e pudins, quase todas as sobremesas e bebidas

13 13 Açúcar de Confeiteiro Glaçucar Cristais homogêneos: peneiragem + comum: grãos finos e irregulares (dissolução) Amido de arroz, milho ou fosfato de Ca Uso: Decorar biscoitos e tortas, Glacês, coberturas, chantilly.

14 14 Açúcar Light Açúcar refinado + sucralose (poder adoçante = reduz ½ ) Aspartame, ciclamato e sacarina: quadruplicam Qualquer receita Café: 2 g x 6 g

15 15 Açúcar Líquido Xarope simples: indústria alimentícia Dissolução do açúcar refinado Uso: bebidas gasosas, balas e doces

16 16 Açúcar Mascavo Cor caramelo, úmido, sabor Caldo não clarificado, sem refino Qualidade nutricional (cálcio, ferro e os sais minerais) Uso bolos, pães e tortas biscoitos integrais e granolas.

17 17 Açúcar Demerara Cristalização, leve refinação (sem aditivo químico) Cor, sabor, dissolução Valor nutricional Levemente mais úmido (melaço) Um dos mais caros Uso doces mais sofisticados

18 18 Açúcar orgânico Definição Processos apoiados na sustentabilidade (plantio até a etapa final) Características nutricionais: semelhante açúcar mascavo + caro

19 19 Açúcar Very High Polarization (VHP) + exportado pelo Brasil É mais claro que o demerara Na clarificação não há a utilização de anidrido sulfuroso

20 20 Xarope invertido 1/3 de glicose, 1/3 de frutose e 1/3 de sacarose Solução aquosa, fácil de ser armazenada Também é muito utilizado na indústria alimentícia por agir contra a cristalização nos alimentos já preparados Uso: Frutas em calda, sorvetes, balas e caramelos, licores, geleias, biscoitos levam o ingrediente em sua composição.

21 21 Tipos de açucares Forma + bruta de extração: mascavo (cálcio e ferro) Leve refinamento: demerara, conserva todos os nutrientes O açúcar light: menos caloria, mas substâncias químicas Cristal e o açúcar refinado: branco mas saúde Excesso de açúcar: aumenta os índices de triglicérides aumenta a probabilidade de diabetes, de obesidade, e entupimento das artérias

22 22 Qualidade - legislação Resolução nº 12, de março de 1978, da Comissão Nacional de Normas e Padrões para Alimentos do Ministério da Saúde (estabelece os padrões de identidade e qualidade para açúcar refinado) Resolução nº 04, de 24 de novembro de 1988, do Conselho Nacional de Saúde (estabelece os limites máximos de concentração para aditivos intencionais adicionados a alimentos) Portaria nº 451, de 19 de setembro de 1997, da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde (estabelece os critérios e padrões microbiológicos para alimentos)

23 23 Avaliação da qualidade de diferentes marcas de açúcar.

24 24 Análise do açúcar Cor ICUMSA (Comissão Internacional para Métodos Uniformes de Análise de Açúcar): + baixo + claro (impurezas e tamanho). Afeta Resíduo insolúvel (mineral): sólidos insolúveis, colheita, sensorial, cor Umidade: grumos nos cristais (qualidade) Dextrana: leva o açúcar a formar grumos e goma (qualidade), Afeta pol, bebidas, balas e geleias. Pol: pureza do açúcar Pontos pretos: sujeiras, bagacilho, fuligem, etc. Sulfito: enxofre Umidade, e Ferro (solo, equipamentos) Caract. Microbiológicas: contagem de bolores e leveduras: máximo de 103 UFG/g e salmonela: ausência em 25 g

25 25 Análise do açúcar CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS Matérias estranhas no alimento, nocivas ou não originadas de contaminação (colheita, produção, processamento, armazenamento, transporte e distribuição). ANÁLISE SENSORIAL As propriedades verificadas são: Aspecto próprio do tipo de açúcar. Cor própria do tipo de açúcar. Odor próprio. Sabor doce.

26 26 Açúcar sem enxofre APLICAÇÃO DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA NO PROCESSO DE CLARIFICAÇÃO DO CALDO DE CANA PARA PRODUÇÃO DE AÇÚCAR: 08_TN_STP_077_542_11704_000fxga1q2g02wyiv80soht9h b4z0hqy.pdf

27 27 Determinação da cor O termo ICUMSA é a sigla da International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis (Comissão Internacional para Métodos Uniformes de Análise de Açúcar) Abs: Leitura de absorbância a 420nm da solução b: Comprimento interno da cubeta (cm) c: Concentração de sacarose açucarada (g/l) 20 C

28 28 Especificação para Açúcar Cristal de acordo com a Cor Tipo 1: máximo 100 UI Tipo 2: máximo 150 UI Tipo 3: máximo 200 UI Tipo 4: acima de 200 UI

29 29 VHP x VVHP < 99,3 x > 99,5 º

30 30 Classificação do açúcar refinado Amorfo, de primeira Sacarose, mínimo 99,0% p/p Resíduo mineral fixo, máximo 0,2% p/p Cor "ICUMSA" (420nm), máximo 80 Umidade, máximo 0,3% p/p Amorfo, de segunda Granulado Sacarose, mínimo 98,5% p/p Resíduo mineral fixo, máximo 0,2% p/p Cor "ICUMSA" (420nm), máximo 120 Umidade, máximo 0,4% p/p Sacarose, mínimo 99,8% p/p Resíduo mineral fixo, máximo 0,04% p/p Cor "ICUMSA" (420nm), máximo 45 Umidade, máximo 0,04% p/p

31 31 Tipos de açúcar refinado existentes Classificação Ensaios Teor de Sacarose (superior a) Resíduo Mineral Fixo (inferior a) Amorfo,d e primeira Amorfo,de segunda Granulado Extra, Especial ou Superior 99,0% 98,5% 99,8% 99,0% 0,2% 0,2% 0,04% 0,2% Cor "ICUMSA" (inferior a) Umidade (inferior a) 0,3% 0,4% 0,04% 0,3% Ferro (máximo, em mg/kg) 10

32 32 Açúcar refinado ROTULAGEM O rótulo deve trazer a denominação "Açúcar refinado", seguida do tipo

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34 34 Fluxograma de produção

35 35 Caldo clarificado

36 36 Concentração do caldo 1) Evaporadores de múltiplos efeitos aquecidos a vapor, produzindo xarope (60 70º brix) 2) Evaporadores de simples efeito, aquecidos a vapor: cozedores massa cozida (sacarose parcialmente cristalizada)

37 EVAPORAÇÃO DO CALDO

38 38 Evaporação o Brix 65 o Brix Remoção: 80% em peso do caldo Evaporação em múltiplo efeito em correntes paralelas (econômico) Vapor necessário > do que o advindo da queima do bagaço se usa vapor de escape das turbinas no primeiro efeito Evaporador: tubos verticais, de fluxo ascendente 5 efeitos Pré-evaporador (dobro da área) Pressão abaixo da atmosférica, que diminui O limite superior de temperatura ( o C perda e cor) e o limite inferior pela qualidade do vácuo obtido no último efeito (50-60 o C - 64 cm de Hg ). Temperatura do caldo = 115 o C

39 Evaporador Tipo Roberts 39

40 40 Vapor vegetal Pressão e temp. decrescentes

41 41 Evaporação Material de construção: aço carbono, latão ou aço inox Comprimento: 1,60 a 4,5 m Diâmetro interno: 27 a 46 mm Espessura: 1,0 a 2,65 mm Descoberto por Rillieux na Louisiania em 1840

42 Transmissão de Calor em Tubo de Evaporação 42

43 43 Estrutura Calandra: duas placas perfuradas, uma superior e uma inferior denominadas espelhos, interligados pelos tubos Corrente ascendente nos tubos periféricos e descendente pelo tubo central As águas condensadas depositam-se sobre o espelho inferior e devem ser retiradas da calandras Gases incondensáveis se acumulam sob o espelho superior (zonas inativas) Removidos através de tubos (tubos amoniacais)

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45 Evaporadores

46 46 Estrutura Altura de tubo< 3 m: uma entrada de vapor Altura de tubo >3 m: duas entradas de vapor Altura de tubo >>3 m: quatro entradas

47 47 Exemplo de um evaporador de quádruplo efeito 1º Efeito Pressão na calandra: 1,63 kgf/cm 2 Temperatura na calandra: 114ºC Pressão na câmara de gases: 1,24 kgf/cm 2 Temperatura na câmara de gases: 106ºC Brix de entrada: 16 Brix de saida: 19,3 2º Efeito Pressão na calandra: 1,24 kgf/cm 2 Temperatura na calandra: 106ºC Vácuo na câmara de gases: 10,16 cm Hg Temperatura na câmara de gases: 96ºC Brix de entrada: 19,3 Brix de saida: 25 3º Efeito Vácuo na calandra: 10,16 cm Hg Temperatura na calandra: 86ºC Vácuo na câmara de gases: 38,5 cm Hg Temperatura na câmara de gases: 80,5ºC Brix de entrada: 25 Brix de saída: 36,5 4º Efeito Vácuo na calandra: 38,5 cm Hg Temperatura na calandra: 80,5ºC Vácuo na câmara de gases: 66 cm Hg Temperatura na câmara de gases: 52ºC Brix de entrada: 36,5 Brix de saida: 60

48 48 Causas de uma Evaporação Deficiente Temperatura baixa caldo clarificado alimentando os pré-evaporadores Tubos incrustados,furados ou soltos Remoção de condensados e gases incondensáveis deficiente Tubos operando com nível incorreto de caldo Baixo vácuo no último efeito Baixa pressão do vapor de escape das turbinas Partidas e paradas freqüentes Variações na vazão de caldo Vazão de caldo acima do projetado (embebição)

49 49 Consequências de Falhas na Evaporação Redução na produção Água desmineralizada insuficiente, devido à falta de condensado de escape Filtro rotativo com perdas na torta devido volume baixo de água para embebição

50 50 Limpeza > formação de incrustação (definição) = sintoma de má circulação do caldo É muito importante que o nível do caldo seja mantido em aproximadamente um terço da altura dos tubos Nível do Caldo muito Baixo: O caldo tende a ferver e não consegue chegar à parte superior dos tubos, concentrando Nível do Caldo demasiadamente Alto: Os tubos ficam submersos e a evaporação é prejudicada Limpa e superfície lisa = difícil/ete ocorrerá depósitos de sujeira

51 51 Quantidade de incrustrações depende também a) Composição do Caldo Variedade de cana Tipo de solo cultivado Sistema de colheita de cana Estado de limpeza da cana (terra) Sistema de lavagem de cana Grau de extração pela moenda

52 52 Quantidade de incrustrações depende também b) Peneiramento do Caldo c) Qualidade da Cal, do Enxofre e dos Aditivos da Clarificação d) Processos de Clarificação: sulfitos formam 30% das incrustações e) Velocidade de Circulação de Caldo nos Diversos Vasos; f) Condição de Vácuo nos Evaporadores j) Pressão e Temperatura do Vapor de Alimentação

53 53 Limpeza Limpeza com Jato de Água sob Alta Pressão Limpeza Química Encher os tubos com solução 2 a 3% de NaOH, ferver por várias horas e lavar em seguida com água Limpeza mecânica: Efetuada com rasquete ou roseta rotativa

54 54 Alguns cuidados quanto à extração são: Brix acima de 72% pode iniciar o processo de cristalização Brix baixo aumenta o consumo de vapor e tempo de cozimento Deve-se checar a bomba regularmente para evitar vazamento de xarope, evitando perdas, pois o produto está concentrado. Manter o vácuo da última caixa acima de 24 pol Hg (61 cm Hg), pois influência diretamente na evaporação.

55 55 Separadores de Arraste Objetivo Ebulição lança finas gotículas de caldo muito leves q são arrastadas Quanto maior for o vácuo maior é a incidência de arraste (perdas): último corpo

56 56 SEPARADOR DE ARRASTE SAÍDA DE VAPOR SEPARADOR DE ARRASTE FACE SUPERIOR DO ESPELHO

57 57 Arraste Como diminuir o Arraste Evitar vácuo exagerado (24 26 cm de Hg); Instalar a chegada do caldo no fundo do corpo do evaporador e não por cima do espelho; Evitar operar o múltiplo efeito além de sua capacidade normal; Evitar deixar subir o nível do caldo; Munir a tubulação de vácuo dum separador de arraste eficiente; O corpo do evaporador acima do espelho superior da calandra deve ser no mínimo 2 vezes a altura da calandra. Perdas de Açúcar: 20 ppm no vapor e 0,5 ppm na água.

58 58 Extração de Águas Condensadas Vapor usado = água condensada Esta retirada de água efetua-se por meio de drenos colocados na parte inferior da calandra, por várias maneiras, conforme a pressão na calandra: purgador, caixa de sifão, bomba

59 59 Resfriamento de Águas Condensadas

60 60 Transformações Físico-químicas no Caldo durante a Evaporação Formação da Cor > primeiro corpo Causada por deficiente circulação do caldo na calandra e altos tempos de retenção. Quando o vácuo é baixo, a temperatura de sistema sofre uma elevação Diminuição do ph Comum: decréscimo no ph = 0,3 Não deve ultrapassar uma queda de 0,5. Como exemplo, cita-se: ph do caldo clarificado 6,9 e do xarope 6,5 Inversão na evaporação < 0,2%(glicose) Tempo de retenção na evaporação Pureza do xarope Inversão: temp

61 61 Flotador de Xarope Objetivo: Remoção: substâncias que dão cor ao açúcar materiais insolúveis em suspensão e de macromoléculas (dextrana) - Adesão a bolhas de ar - Acido fosfórico: microfloculação - O lodo flotado é removido por meio de raspadores de superfície e recolhido na calha de lodo, onde seguirá para caixa de caldo misto

62 62 - Aquecimento: 85ºC (visc. e reação) - Polímero floculante

63 63 Xa rope da evaporação Agita ção de ba ixa velocida de Ar Ta nque de xarope (capacidade de 1,5 h de produçã o) Lodo Aera dor Polieletrólito (10 a 15 ppm dos sólidos) Flotador (20 a 30 min. de retençã o)

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65 Evaporadores