2.2.2.1. Dextrana
A dextrana pode ser inserida no processo, juntamente com a entrada da cana, devido à possibilidade de sua produção pela contaminação microbiana por Leuconostoc
mesenteroides no campo, pós-colheita, transporte e espera pré-processamento; ou ser
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Em relação a cana crua ou queimada, a cana queimada pode apresentar valores iniciais de dextrana superiores aos da cana crua, devido a presença de fissuras em sua casca e a inativação das polifenoloxidases. No entanto, a cana crua picada pode apresentar valores superiores de dextrana no caso da colheita mecanizada, o que gera uma maior área de exposição para contaminação (COSTA NEGRO, 1999).
A contaminação também pode ocorrer durante o processo de produção e/ou refino do açúcar, devido a condições precárias de higiene. Nesse caso, pode haver a formação de aglomerados ou grãos de dextrana (e outros polissacarídeos) e microorganismos, conhecidos como “canjica”, principalmente em trocadores de calor (COSTA NEGRO, 1999).
Na unidade industrial, os locais onde há uma maior possibilidade de contaminação são: na recepção da cana, haja vista que a água de lavagem pode conter uma pequena fração de sacarose lixiviada, e é, por questões ambientais, recirculada; na moagem, o tanque onde o caldo é coletado, bem como as bombas que o circulam e nas telas das peneiras. É válido destacar que qualquer equipamento, tubulação ou válvula que se encontre antes da etapa de calagem é passível de contaminação e produção de dextrana, dado que o caldo está em condição de baixo Brix e temperatura amena. Além disso, como o calor atua como agente inibidor do microrganismo, após a evaporação torna-se menor o desenvolvimento microbiano. Tal crescimento pode voltar a ocorrer apenas nas centrífugas, na água de lavagem do coletor de pó do secador ou em qualquer outro ponto onde haja uma solução com baixo Brix e temperatura (CLARKE, 2000).
O mapeamento de processo realizado pelo CTC (MERHEB et al, 2011) em uma das Usinas associadas, participantes do projeto para identificar o comportamento da dextrana, pode ser visto na Figura 2. 26. Foram realizados 5 dias de coletas de caldos, xaropes, méis e açúcares no decorrer da safra. Esses dias foram identificados pelas porcentagens de cana crua e queimada do processo.
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Figura 2. 26 - Comportamento da dextrana no processo de produção de açúcar. Legenda: 1º (caldo do 1º terno); 2º (caldo do 2º terno); Primário (tanque de caldo do 1º terno); Misto (caldo misto); Sulfitafo (caldo sulfitado); Caleado (caldo caleado); Filtrado (caldo filtrado); Clarificado (Caldo clarificado); Pre-evap (caldo pré-evaporado); Xarope B (Xarope bruto); Xarope F (xarope filtrado); Mel rico A (mel A); Mel B; Mel final (mel da caixa de mel para a destilaria) e Açúcar C (açúcar cristal) (MERHEB et al, 2011).
No processo de produção de açúcar, os efeitos deletérios causados pela presença de dextrana estão relacionados a viscosidade da solução, polarização e filtrabilidade. A presença de dextrana pode causar uma leitura errônea de polarização, pois é uma molécula dextrorotatória com rotação de +200°, cerca de três vezes a rotação da sacarose (+66,54°). Com isso, altas concentrações de dextrana podem alterar o valor da polarização, sendo que cada 1000 ppm de dextrana presente gera uma leitura 0,3º superior na polarização (KITCHEN, 1988).
A viscosidade resultante da presença de dextrana está diretamente ligada a sua polidispersividade, sendo que quanto mais linear a molécula, maior será sua influência sobre a viscosidade da solução. Além disso, a viscosidade aumenta proporcionalmente com a concentração de dextrana e seu peso molecular, sendo esse efeito observado sem a influência da temperatura. O aumento da viscosidade gera influência na fosfatação, clarificação, taxa de floculação e flotação dos coágulos. Também afeta a filtração, pois pela maior viscosidade
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 mg /k g Amostras
Comportamento da Dextrana no processo de fabricação de açúcar
68% de cana crua e 32% de cana queimada 53% de cana crua e 47% de cana queimada 60% de cana crua e 40% de cana queimada 48% de cana crua e 52% de cana queimada 100% de cana queimada
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torna-se necessário um maior esforço na etapa, o que pode prejudicar a estrutura do equipamento (KITCHEN, 1988).
Na etapa de cristalização a presença de dextrana causa uma diminuição na velocidade de deposição e uma alteração na forma do cristal. Ocorre um elongamento no eixo-C, o qual é diretamente relacionado a concentração e peso molecular da dextrana. Tal elongamento se deve a uma adsorção preferencial da dextrana nos eixos A e B, fazendo com que o crescimento destes seja inibido. Com isso, o eixo C tem um crescimento com maior velocidade, fazendo com que o cristal tenha a forma de agulha, prejudicando a centrifugação, gerando um mel com maior pureza e, consequentemente, um menor rendimento de produção (KITCHEN, 1988, KHADDOUR et al, 2012).
Além desses fatores, a presença do microorganismo Leuconostoc
mesenteroides é indesejável, pois além de consumir a sacarose e produzir a dextrana,
aumenta a acidez titulável do caldo, através da produção de ácido lático, acético e anidrido carbônico. Tal acidez titulável faz com que haja um maior consumo de cal na etapa de calagem para neutralização do caldo, implicando em um maior custo de produção (CUDDIHY et al, 2001).
De um modo geral, a presença de dextrana acarreta a queda do pol da cana (apesar de gerar um resultado fictício de maior polarização), da pureza, do pH e aumento do teor de açúcares redutores (principalmente frutose), pois a enzima quebra a molécula de sacarose, resultando em glicose – a qual é utilizada na produção de dextrana, e frutose- que permanece no caldo.
A quantidade de dextrana no açúcar apresenta-se como um parâmetro classificatório do produto. De acordo com as especificações para açúcar e etanol da COPERSUCAR (2014), para a safra 14/15, as quantidades máximas de dextrana nos açúcares tipos 3A, 3B são 150 mg/kg; tipos 1, 2A, 2AH, 2CF são de 100 mg/kg; e para os tipos VVHP A/B são 80 mg/kg. Os relatos de maior impacto da presença de dextrana no açúcar estão relacionados a viscosidade da solução e a cristalização da sacarose. Como exemplo, Vane (1981) cita o problema encontrado na produção de caramelos, na qual o açúcar com dextrana gera uma demora na fixação das “peças” de caramelo, o que, por sua vez, gera uma dificuldade do empacotamento. Apesar de não estar provado o mecanismo, acredita-se que a dextrana influência na microcristalização da sacarose nas balas duras em geral, o que faz com que se altere a reologia destas.
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Na indústria de refrigerantes, o xarope feito a partir de um açúcar contaminado com dextrana apresentará maior viscosidade e turbidez. A viscosidade causa uma diminuição notada na filtrabilidade e a turbidez é indesejável neste tipo de produto. Já na indústria de bebidas alcoólicas, em especial aguardente, pode-se adicionar uma pequena quantidade de açúcar ao fim do processo, por uma questão sensorial. Como as dextranas são insolúveis em álcool, precipitam-se, formando flocos no fundo da garrafa. Apesar de serem atóxicos, são indesejáveis e podem até mesmo levar ao descarte do produto (FILHO et al, 2007).
Ainda em gelatinas, mousses e geleias, a adição do açúcar está relacionada ao corpo do produto. Desse modo, o aumento de viscosidade causado pela presença de dextrana atua prejudicando a consistências destes (TSANG & CLARKE, 1988).
2.2.2.2. Amido
O amido é inserido no processo com a cana-de-açúcar, uma vez que é sintetizado durante seu desenvolvimento. Na moagem o amido é extraído no caldo, tornando- se componente deste, juntamente com sacarose, água, sais e outros compostos.
Como o amido está presente em maiores concentrações nas folhas, internódios e pontas da cana, dado as mesmas condições de plantio e variedade, o caldo extraído da cana crua picada apresentará maior porcentagem de amido, uma vez que esta é inserida no processo com uma maior quantidade de folhas e pontas (OLIVEIRA, 2007).
Durante a etapa de tratamento do caldo, também chamada de clarificação, o aquecimento permite que o amido presente no caldo seja solubilizado, gelatinizado e incorporado aos flocos contendo fosfato de cálcio e formados a partir da desestabilização coloidal e desnaturação das proteínas, a qual também ocorre pelo efeito da alta temperatura (EGGLESTON et al, 2002). Na etapa de pré-aquecimento do caldo, ocorre uma diminuição da concentração de amido, uma vez que a temperatura induz, através da gelificação dos grânulos, sua incrustação e floculação, mesmo sem a presença das moléculas de fosfato de cálcio. Também pode ocorrer a não gelificação de uma parcela do amido na etapa citada, o que faz com que essa impureza continue no processo, compondo o xarope e retardando a etapa de cristalização (FIGUEIRA, 2009).
No trabalho de mapeamento do processo realizado pelo CTC (MERHEB et al, 2011), pode-se acompanhar o comportamento do amido durante o processo de fabricação,
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onde verifica-se que a etapa de clarificação pouco ou nada diminuiu a presença da impureza no processo. É também verificado nesse estudo do CTC, que na cristalização o amido ainda presente é parcialmente removido dos cristais, além de permanecer no mel, após centrifugação, como pode ser visto na Figura 2. 27. Segundo Hamerski (2009), a presença de amido nos cristais pode não ser apenas na superfície, e acarretar problemas posteriores, se este estiver ocluído.
Figura 2. 27 - Comportamento do amido no processo de produção de açúcar. Legenda: 1º (caldo do 1º terno); 2º (caldo do 2º terno); Primário (tanque de caldo do 1º terno); Misto (caldo misto); Sulfitafo (caldo sulfitado); Caleado (caldo caleado); Filtrado (caldo filtrado); Clarificado (Caldo clarificado); Pre-evap (caldo pré-evaporado); Xarope B (xarope bruto); Xarope F (xarope filtrado); Mel rico A (mel A); Mel B; Mel final (mel da caixa de mel para a destilaria) e Açúcar C (açúcar cristal) (MERHEB et al, 2011).
Uma alternativa para a eliminação do amido do caldo durante o processo, no caso de concentrações muito elevadas é o emprego de alfa-amilase após a etapa de evaporação, através de sua adição no tanque de xarope (EGGLESTON et al, 2002).
O maior impacto da presença de amido em quantidades elevadas no açúcar bruto se relaciona com problemas no refino e filtrabilidade, além de atuar diminuindo sua pureza. Tanto na etapa de refino quanto na de preparo de xarope em indústrias de bebidas, faz-se uma solução de açúcar e água quente. Como o amido gelatiniza a 65 – 80°C (PARK et al,
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1985), caso a temperatura da água atinja tal faixa de temperatura o amido presente irá gelatinizar, aumentando a viscosidade da solução e dificultando sua filtração.
Nas indústrias de refrigerante, caso o amido não seja totalmente eliminado, sua presença no produto final pode levar a formação de flocos, os quais são indesejáveis e podem levar a rejeição do produto. Em balas de goma, em estudo realizado por WALLY et al (2006), a utilização de amido como agente geleificante levou a um aumento da viscosidade da mistura e, ao invés de haver formação de gel houve cristalização, descaracterizando o produto final.