1 1 Fatores de qualidade e produtividade (matéria prima) (3)

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1.1Fatores de qualidade e produtividade da matéria prima
Prof. Guilherme Soares Lopes
Engenheiro de Alimentos
Pós graduando em Eng. de Produção
Produtividade média de cana de açúcar (ton./ha)
2
Matéria-prima (requisitos)
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Teor de açúcar fermentescível
Preço de produção de açúcar fermentescível
Preço da sua transformação
Disponibilidade da MP
Facilidade de aquisição e transporte
Balanço energético
1. MATÉRIA-PRIMA: Cana-de-açúcar
ASPECTOS GERAIS
Cana-de-açúcar  família gramíneas Poaceae (5000 espécies de plantas)
Gênero: Saccharum
Espécies: Saccharum barberi J.
 S. edule H.
 S. officinarum L .
 S. robustum J.
 S. sinensis (Roxb) J.
 S. spontaneum L.
Em nível comercial  Saccharum spp.
Numeração das cultivares
Cana de açúcar
Alta produtividade (100 t / ha)
Constituição do caldo (sacarose)
Geração de bagaço
Clima e solo favoráveis
Facilidade de cultivo e de colheita
Tradição na cultura da cana
Fixador de CO2
“Características”
2. COMPOSIÇÃO DA CANA: 
Constituição morfológica e anatômica
raízes
 rizoma
Partes subterrâneas
Colmo
Folhas Inflorescência
Partes Aérea
Cana de açúcar
Desenvolvimento radicular da cana-de- açúcar
Regiões componentes do colmo
Raízes
Colmo
Nó
Gema
Anel de crescimento
Cicatriz foliar
Zona radicular
Internódio ou entrenó
Folha
Lâmina foliar
Bainha
Inflorescência
Flor
Frutos
Fonte
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Rizomas
Gemas  perfilhos – touceiras
• Rizomas  brotação (cana-planta)
 rebrota (cana-soca)
Rizomas de cana-de-açúcar
- nódios
- internódios
- gemas
Morfologia - Sistema radicular
Colmo
- parte acima do solo
- sustentação de folhas e panícula
- nódios e internódios
- porte:
*ereto
*semi-ereto
*decumbente
Rico em açúcar
Entouceiramento:
Capitel: 
*fraco
*médio 
*forte 
*ralo 
* médio
*fechado
Detalhe do capitel.
Nódio (nó ou região nodal)
- descrição de variedades
- constituição: gema, anel de crescimento, cicatriz foliar e a zona Radicular
Internódio (entrenó)
- situada entre dois nódios
- forma: cilíndrica, carretel, conoidal, obconoidal, tumescente ou em barril
Ø: fino ( 3 cm)
polpa: branca, verde creme ou castanha
casca: amarelo ao vermelho
Algumas formas de nódios
Tipos de internódios
Folhas
- ligadas ao colmo
- duas fileiras alternadas
- lâmina foliar, bainha e colar (identificação botânica)
Fonte:
Beauclair/
ESALQ
Inflorescência
- gema apical do colmo  gema floral  panícula
- panícula aberta (flor, bandeira ou flecha)
- ramificações  espiguetas (flor)
Flor
 - hermafrodita
Fruto
- cariopse (maioria das gramíneas)
- dimensões: 1,5 x 0,5 mm
Gema Apical do Colmo: Crescimento da planta e desenvolvimento de folhas.Gema Floral: Formação de flores a partir da gema apical ou lateral.Panícula: Estrutura que abriga e organiza as flores para a polinização.
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Inflorescência da cana-de-açúcar.
Pêlos encontrados nas folhas
Antera
espigueta
Espigueta: Unidade de inflorescência que abriga flores e permite a polinização e a formação de sementes.
Antera: Parte do estame que produz e libera os grãos de pólen, essenciais para a fertilização.
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Fibra
9 - 16%
Caldo 84-91%
Celulose
Pentosanas (xilana, arabana, etc.)
Lignina
Água
75-82%
Sólidos Solúveis
18-25%
Açúcares
15,5 - 24%
não-açúcares
1 - 2,5%
sacarose 14,5 - 24%
glicose 0,2 - 1,0%
frutose 0,0 - 0,5%
orgânicos 0,8 - 1,8%
inorgânicos
0,2 - 0,7%
Aminoácidos gorduras ceras
matérias corantes
ácidos, etc.
SiO2	K20
P205	CaO
MgO	Na2O
Fe2O3	SO3
Cl
Colmo 100%
COMPONENTES QUÍMICOS E TECNOLÓGICOS
SiO₂ (Dióxido de Silício)
K₂O (Óxido de Potássio)
P₂O₅ (Óxido de Fósforo)
CaO (Óxido de Cálcio)
Cl (Cloreto)
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Composição da Matéria-Prima (varia conforme):
 Variedades de cana
 Tipos de solos
Pragas (brocas)
 Condições climáticas (secas e geadas) 
 Prática de corte (manual/mecanizada)
Tamanho dos toletes
 Tempo de queima
 Tempo de estoque
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PRAGAS (broca)
PROVOCA RACHADURAS NOS COLMOS, ABERTURA PARA CONTAMINAÇÃO
 – MEIO DE CONTAMINAÇÃO DIRETA
TEMPO DE QUEIMA / ESTOCAGEM / TRANSPORTE
Quanto menor o tempo entre a queima/corte/transporte da cana e a moagem, menor será o efeito de atividades microbianas nos colmos e melhor será a qualidade da matéria-prima entregue na unidade de processamento (VASCONCELOS, 2010).
O tempo entre o corte da cana-de-açúcar e o seu processamento é o período em que os níveis de dextrana alcançam os valores mais altos (ALBUQUERQUE, 2011).
Essa taxa também se altera com a umidade e a temperatura, sendo mais rápidas em períodos secos e quentes. (ALBUQUERQUE, 2011)
3. QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA (MP)
Sacarose
Fibra
▫	↑ teor – dificulta a extração
▫	↓ teor – diminui quantidade de bagaço
AR – Açúcares Redutores
Cinzas
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Fatores responsáveis pela qualidade tecnológica da cana
(a) Maturação
(b) Matéria Estranha
(c) Deteriorações (alterações)
(d) Sanidade (Armazenamento)
Qualidade da MP vs..
Fatores
(a) Maturação da cana-de-açúcar
Produção de biomassa
Teor de açúcar
Crescimento vegetativo
maturação
Comportamento das variedades de cana
Pol e PUI são indicadores importantes na avaliação da maturação da cana-de-açúcar:
Pol (Polarização): Refere-se ao teor de sacarose aparente no caldo da cana, expresso como uma porcentagem da massa. Quanto maior o valor de Pol, mais madura e rica em sacarose está a cana. É utilizado para medir a pureza do açúcar extraível.
Potencial de Uso de Ingredientes (PUI)
Definição: O PUI é uma medida que avalia o rendimento total de açúcar que pode ser extraído da cana, levando em consideração não apenas o teor de sacarose, mas também outros fatores como fibra e umidade.
pol 13: Indica uma cana com aproximadamente 13% de açúcar recuperável no caldo. É uma medida de maturação da cana, onde a concentração de sacarose está começando a atingir níveis interessantes para a colheita, mas ainda abaixo do ideal.
Pol 16: Refere-se a uma cana mais madura, com cerca de 16% de açúcar recuperável no caldo. Esse valor indica uma cana mais rica em sacarose e, portanto, mais eficiente para a produção de açúcar. Quanto maior o Pol, maior é a maturação e o rendimento esperado da cana.
Essas numerações são utilizadas para monitorar o desenvolvimento da cana e decidir o melhor momento de colheita, visando otimizar a produção de açúcar.
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(b) Matéria Estranha
Fases corte-carregamento
Impurezas
(trash)
5 a 14%
Fatores
Perdas
1 a 2% de pol
Orgânico (vegetal) 3 a 7%
Mineral 5 a 8%
chuvas
umidade e textura do solo tipo de colheita e queima
equipamentos/carregamento/ colhedora declividade do terreno
lavagem
moagem
purificação
Pontas
Folhas
Raízes (arrancadas) Pedaços de madeira
Solo (aderido às raízes/solto) Pedras/ areia/ poeira
pedaços de metal
Mat. prima + trash
fermentação
destilação
álcool
 Fibra
 umid % bagaço
 Poder C. do bagaço e vapor
 Preparo
 área evaporante
evaporação
cristalização
açúcar
 ác. Orgânicos (trans-acomitico)
 poder tampão
 consumo na caleagem
(c) Deteriorações
1. Fisiológicas:
2. Tecnológicas:
3. Microbiológicas:
Manejo 
condição do cultivo
Leuconostoc 
Colletotrichum 
Pleocyta
Respiração
Ressecamento 
Brotamento e florescimento
Deteriorações Tecnológicas
Causadas durante o manejo da cana  favorece as deteriorações microbiológicas principal fator: matéria estranha
associadas à
têm como
consequências
Geada:
O processo de geada ocorre pela dilatação da água componente dos tecidos celulares que, ao se congelar, rompe os tecidos, mata a gema apical e detém o crescimento da cana.
Os danos da geada é função do clima: antes, durante e depois
- condições climáticas (geada, seca, etc)
- operações unitárias (queima, sistema de corte, altura do desponte, carregamento, etc.
- teor de fibra
- desgaste dos equipamentos
- problemas na condução do processo de fabricação
Deteriorações microbiológicas
Desenvolvimento de microrganismos
Produtos resultantes de microrganismos  ácidos e gomos
Caldo de cana  ótimo substrato para crescimentode microrganismos devido:
nutrientes
atividade de água
pH
temperatura
PRINCIPAIS CONTAMINAÇÕES
Leuconostoc mesenteroides
- fácil identificação	 produz substância goma  dextrana
focos
- problemas no processo
 recuperação do açúcar
 velocidade de cristalização
afeta a granulometria dos cristais
- contaminação do processo fermentativo
 Perdas
3 Kg/TC
62% de açúcar  aumento de viscosidade  15% rend.
fermentação
extração: caldo
fermentação
açúcar pH
t ºC
aglutina
canjica
grumos
espumas mais persistentes
Inversão/oxidação
e
processo de purificação
A bactéria usa a energia da ligação glicose-frutose para formação da dextrana (inversão da sacarose).
Enzima: dextranasa.
DEXTRANA: GRANDE PREOCUPAÇÃO NA PRODUÇÃO DO AÇÚCAR 
AFINAL, O QUE É DEXTRANA? É um polímero de alto peso molecular composto por unidades de D-glucose, ligadas
entre si por ligações do tipo α-1,6. Em sua maioria (95%) são estruturas lineares, com
5% de ramificações provavelmente com ligações α-1,2, α-1,3 ou α-1,4 
A dextrana é gerada a partir da fermentação da sacarose pela bactéria Leuconostoc SP, resultando também na elevação da concentração de frutose.
DEXTRANAS SÃO TIPICAMENTE LINEARES 
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PARÂMETROS DE QUALIDADE
Ciclo da cana-de-açúcar e os colmos
Fonte: Fernandes (s.d.).
VÍDEO: 
PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR
https://www.youtube.com/watch?v=wkMqHw7oLUc
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