Industrias de Açúcar e do Amido

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Industrias de Açúcar e do Amido
História Açúcar
A principal fonte de energia do corpo humano é proveniente de açúcar que pode ser de varias fontes.
É difícil de determinar a data precisa que o açúcar foi conhecido antes de cristo. Por volta de 1400 existiam métodos grosseiros de extração e purificação do açúcar. No século passado o comércio de açúcar entre a Ásia e Europa eram um dos mais importantes. Na America do Norte o açúcar foi extraído pela primeira vez em 1689,utilizando a cana das Índias Ocidentais Desde esta época a industria de açúcar cresceu no porte e na qualidade do produto.
Moendas e moinhos movidos a vapor foram introduzidos no século XVIII.
- a vaporização a vácuo foi inventada por Howard 1824
- a clarificação pelo carvão ativado em 1812 (carvão de ossos)
- evaporadores a múltiplos foi feito e propostos em 1834
- centrifuga suspensa foi desenvolvida por Weston 1852
O uso de carvão ativado granulado e de processos de troca iônica para remover a matéria corada e cinzas tornou-se comum.
A evaporação, a adsorção, a centrifugação e a filtração são as etapas mais importantes de uma fabricação.
O estudo dessas etapas na industria de obtenção de açúcar auxiliou o conceito geral de operação unitária.
O açúcar de beterrabas descoberto 1747 mas só introduzidos em 1830; levou muito tempo e dinheiro este tipo de industria é mais complicada e não tem competitividade com a industria de cana de açúcar.
A primeira preparação da dextrose em 1811 desenvolveu a industria de açúcar do milho nos EUA; a primeira fabricação foi 1872 sendo um produto a glicose liquida,em 1918 entretanto não foram produzidos quantidades de dextrose cristalina e pura.
Atualmente é o processo Bergius é a produção de açúcar como sacarificação ou hidrolise. Uma  usina de álcool 1910 mostrou o processo de hidrolise ácida porém não é viável pelo ponto de vista de grande porção de amido e açúcar baratos.
Economia
Em 1976 12 milhões de toneladas de açúcar sendo que 70% da cana-de-açúcar e 30% de beterraba e a exportação 5 mil toneladas
 Consumo : 
- 12% de açúcar para uso domestico 
- 20% instituições
- 61% industrias de alimentos
- 23% fabricantes de bebidas
- 13% padarias
- 10% doces
- outros
obs. : Boa quantidade é vendida em xarope ou grosso.
Os principais uso não alimentício
 do açúcar 
Desnaturante do etanol: como diacetato
Plastificantes : como ésteres de ácidos mono e dicarboxílicos
Matéria-prima : fabricação do glicerol
Dextran: produzido da sacarose por bactérias. Pode ser administrado por infusão intravenosa aliviando choques. É utilizados em feridas e queimaduras. Outros usos da sacarose estão sendo pesquisados pela International Sugar Research fundation entre eles  a obtenção de ésteres de óleos para industria de tintas e de detergentes derivados do açúcar.
Nenhum outro produto orgânico com pureza (99% em base anidra) tem no mercado com o preço baixo e  quantidade
Isto resulta no progresso dos métodos de refinação aplicadas na industria que reduziu 4 dólares em cerca de 30 centavos dólar.
Fabricação de Açúcar 
O caldo da cana extraído nas moendas da indústria é bombeado para a Fábrica de Açúcar passando pelas seguintes etapas de produção:
Tratamento do caldo - processo que promove a retirada de todas as impurezas solúveis e insolúveis do caldo, como areia, bagacilho, argila, etc. Isso é feito por intermédio dos processos de aquecimento, tratamento químico, decantação e peneiramento.
Evaporação - após o tratamento, obtemos um caldo de cana transparente, de cor levemente amarelada que contem basicamente água, sais minerais e açúcares. A finalidade da evaporação é a retirada de pelo menos 75% da água presente nesse caldo clarificado para transformá-lo em um xarope concentrado, com aproximadamente 65° brix (% de sólidos solúveis).
Cozimento – esta etapa visa a cristalização e recuperação de 80% a 85% da sacarose presente no xarope. O sistema utilizado transforma o xarope em massa que posteriormente será centrifugada. 
Centrifugação - após o cozimento, a massa passa por um processo de separação física (centrifugação). O açúcar é centrifugado e lavado com água quente e vapor, tendo como subproduto o mel que poderá ser utilizado no processo de fabricação de etanol.
Secagem – após a centrifugação, o açúcar é encaminhado aos secadores para a secagem e, posteriormente peneirado. Na sequencia, é envasado em big-bags de 1200Kg e armazenado para comercialização
Processo de fabricação açúcar
Refinação do açúcar
O açúcar produzido nas usinas do tipo cristal tem alta pureza, quando destinado ao consumo direto não satisfaz ao paladar, pois possui certo gosto e cheiro de melaço e turva os líquidos aos quais é adicionado. 
A refinação visa eliminar esses inconvenientes e dispor o açúcar na sua função de adoçante. 
A refinação é um processo simples que promove transformar o açúcar cristal em açúcar amorfo, isto é, sem cristais, com uma ligeira purificação. 
A refinação visa, além da purificação a melhoria da composição e do branqueamento do açúcar.
Filtração clarificante a carvão de ossos
O licor do efluente clarificado, livre de materiais insolúveis, ainda tem grande quantidade de impurezas dissolvidas. Essas são removidas por percolação através do carvão de ossos e é efetuada a cerca de 82°C e o produto inicial e um xarope claro, cristalino como agua.
Depois de certo uso o carvão perde sua capacidade descorante e deve ser reativado, o que se faz aproximadamente a cada hora. Os xaropes (méis) dos filtros de carvão são bombeados para a casa de méis onde são classificados de acordo com a pureza e concentração.
Os méis mais escuros são tratados com carvão de ossos, ou com carvão de ossos sintético, ou por carvão ativo e resinas trocadoras, levando ao “ açúcar mascavo”. Quando o carvão de ossos perde o seu descorante, é possível reativa-lo em fornos tubulares verticais ou em fornos de soleira. O aquecimento cuidadoso assegura que a superfície ativa não é oxidada. 
Os xaropes mais puros são reservados para o açúcar liquido (incolor), os seguintes para o açúcar em tabletes e granulado grosso, e o restante vai para os fabricantes de conservas e de bebidas, para os doceiros e confeiteiros (açúcar mascavo)
O carvão ativo é superior ao carvão de ossos como descorante, pois seu ciclo de adsorção é mais dilatado; não remove os materiais inorgânicos. O tratamento com o carvão ativo envolve a agitação de uma pequena quantidade de pó no liquido colorido e a remoção do solido num filtro-prensa. O equipamento para o tratamento com o carvão de ossos é menor e mais simples que o necessário.
O carvão ativado não adsorve os materiais inorgânicos, como o carvão de ossos, mas esta eliminação pode ser feita mediante resina trocadoras de íons, que estão sendo crescentemente utilizadas. Algumas resinas também removem cor, e todas elas removem aníons e cátions, reduzindo a tendência de o xarope formar incrustações no equipamento. 
O vácuo é descarregado num misturador, que impede a massa cozida de aglutinar-se, a qual é então enviada as turbinas, onde os cristais são separados dos xaropes, lavados e lançados no tanque de deposito do açúcar úmido. O xarope retorna ao processo, para a recuperação do açúcar. Quando a pureza do xarope fica baixa, é usado para a fabricação de melaços de mesa; as frações de pior qualidade servem de ração animal.
O açúcar úmido é seco num granulado, que é um tambor rotatório horizontal, com um conjunto de palhetas estreitas solidaria a superfície interna. Estas palhetas suspendem o açúcar e deixam-no cair através de uma corrente de ar quente, que flui em contracorrente. Os cristais secos passam por uma série de peneiras, onde são classificados com o seu tamanho. Os açúcares pulverizados são obtidos mediante a moagem do açúcar granulado. 
Os números recentes sobre as entregas são: liquido 18,5%; granulado a granel 17,7%; em sacos de 45,3kg 32,2% em sacos para uso domésticos 31,6%.
Bagaço
A queima de cerca de 70% do bagaço produzido é suficiente
para gerar o vapor necessário à operação da usina. Os 30% restantes são disponíveis para fabricação de chapas isolantes ou para fabricação de papel.
O bagaço é transformado por correias sem fim, para digestores rotativos, onde é cozido sob pressão, para tornar as fibras flexíveis, soltar o material incrustado, dissolver o material orgânico e esterilizar a fibra.
A partir do bagaço, foram feitas chapas acústicas e estruturais, palhas para leitos de mudas de plantas e de ninhadas animais, cargas plástica, furfural e fibras reforçadoras de plásticos. Também se extrai do bagaço uma cera de alta qualidade.
	
Açúcar de Beterraba
Além da cana de açúcar a beterraba também é fonte de açúcar.
A beterraba de açúcar é a branca, por ser maior, mais doce e clara.
As usinas de beterrabas operam no final de 
setembro até janeiro ou
 fevereiro.
Bastante encontrado 
na França.
Processo: Açúcar de Beterraba
Amido e produtos Correlatados
O amido é uma substância mais comum e equivale o básico da dieta alimentar.
Sendo usada em varias industrias.
São usados na fabricação de tecidos, papeis, adesivos, inseticidas,tintas,sabões,açúcar de milho ,explosivos e derivados. Esses derivados como adesivos resistente ao calor , ésteres compatíveis aos da celulose, ácidos carboxílicos da dextrose e agente umectantes.
Embora o amido (C6H10O5)n , n com a vizinhança tendo proporções diversas de amilose e amilopectina : 
História do Amido
Há 3500 a.c usavam o amido para fabricação de papel (papiro) maior parte do papel da época era revestido de amido e foi deixado de lado no século xiv.
Na idade média o amido era usado para engomar os tecidos;
Em 1744 os ingleses o usavam para encorpar e dar brilho aos tecidos.
A industria têxtil usava amido de batata para suprir o amido de trigo.
Em 1811 Kirchhoff descobriu o efeito da glicose e decomposição dos amidos pela ação enzimática que incentivou a fabricação de amido.
Em 1842 Kingsford começou a produção de maisena tonando-se popular.
Em 1885 O amido era usado principalmente em industria têxteis no mesmo período os EUA começou a fabricação de dextrinas(amidos cozidos).
Economia
1973 produziu se 3,6 bilhões de Kg de amido para a conversão de xaropes e açúcar sendo que 98% era amido de milho.
Quadro de produtos obtidos do milho 1973 
As importações são :tapioca, Sagu e Araruta.
As Exportações são : maisena.
Obs. :A maior parte de maisena é na alimentação sendo 25% na alimentação e o restante nas industrias.
Consumidores de amido : Industria de papel,industria têxtil,Industria de adesivos lavanderias,fundições, usinas de flotação,perfuração de poços de petróleo .
Farinhas 
Trigo,Arroz,Araruta e a de tapioca tem as mesmas condições que a maisena
O amido de arroz é preferido em lavanderias e a tapioca é mais consumida (comida).
Dextrina ou amido cozido existem mais de 100 tipos e varia da cor branca até amarela e é usados para pastas e gomas.
Xarope de milho é produto da hidrolise da maisena contendo dextrose,maltose e outros; 95% é para adoçantes.São importantes também no curtimento de couro , industria farmacêutica e de fumo.
Dextrose é consumida pela industria na preservação de alimentos, refrigerantes,sorvetes,açúcar de confeito.
E na alimentação infantil e xaropes.
Glúten são produtos da industria de maisena, farinha de milho,óleo de gérmen e o óleo de milho e praticamente todo glúten é usados na ração. 
Obs: como o glúten tem o teor de proteína elevado é usado na fabricação de plásticos)
Fabricação de amido, de dextrina e dextrose de milho
O grão de milho é constituído, quimicamente, por 11 a 20% de água, com a seguinte média de constituintes:
umidade		16%
amido			61%
proteínas 		 9% 
pentosanas		5,3%
óleo			3,8%
fibras			2%
açúcares		1,6%
cinzas			1,3%
Nesta base 35 litros de milho produz:
▪14 Kg de amido
▪10,7 Kg de subprodutos (farinha de glúten, farelo de milho, farinha de gérmen e água de milho)
▪0,77 Kg de óleo de milho
Usa- se o método de refino ao ácido sulfuroso, empregando- se o grão de milho como matéria-prima e envolvendo- se modificações físicas, ou operações unitárias. Seguidas pela conversão química do amido a dextrina, a xaropes ou a dextrose:
Diversos Amidos
AMILOSE
Definição: é uma cadeia linear de unidades de dextrose e parece com a celulose, podendo assim substituí-la em filmes, adesivos e papel.
Maisena: contém 27% de amilose e 73% de amilopectina
Milho indiano (milho ceroso): quase 100% de amilose. Está sendo crescentemente cultivado.
Processo de separação (Amilose – Amilopectina): 
Aquecimento da polpa do milho sob pressão de 48,9°C
São formados cristais de amilose e recuperados
A amilopectina se precipita sendo coletada para o processo de cocção.
FÉCULA DE BATATA
Batatas inglesas: contém de 10 a 30% deste amido.
Processo de extração:
Lavagem e desintegração a uma polpa aquosa mediante moinhos de martelo
Tratamento com dióxido de enxofre gasoso: 0,5 kg SO2/ kg de amido
Centrífuga horizontal com cesta cônica perfurada
Separa-se a mistura de água e proteína do amido, da celulose e das cascas
Estes três: amido, cascas e celulose são ressuspensos na água em forma de um leite
A suspensão é coada e a polpa das peneiras é remoída e repeneirada
O leite de segunda peneiração passa de novo por uma centrifugadora, é suspenso em água e lançado nos dispositivos de separação.
 FARINHA DE TRIGO 
 Processo de separação (Amido – Glúten): 
O trigo é moído até tornar-se farinha, transformando numa massa com cerca de 40% do seu peso em água.
 Descanso durante 1 hora
A massa resultante é dividida em pequenos pedaços e colocada numa peneira semicircular onde um rolo móvel a comprime, retirando o amido, que é removido por um fino borrifo de água
O licor obtido é tratado e o glúten é recuperado e vendido.
 POLVILHO
 Definição: amido feito a partir do arroz com casca ou de grãos quebrados e rejeitados como arroz de mesa.
 Processo de extração:
O arroz é macerado durante 24 horas em solução de soda cáustica (densidade 1,005g/cm3) em dornas com fundos falsos perfurados
Lavagem do arroz; junta-se a uma nova solução e inicia-se outro processo de maceração por mais 36 a 48 horas
Os grãos amolecidos são moídos com uma solução de soda cáustica com densidade de até 1,24 e logo após esta pasta é centrifugada
Os sólidos separados incluem toda a espécie de material fibroso, amido e glúten. Quando este material suspende em água adiciona-se uma pequena quantidade de formaldeído para inibir a fermentação e após centrifuga-se e lava-se o mesmo.
Adiciona-se um agente alvejante ou outro cianante
O licor é peneirado, ajustado à densidade de 1,21 g/cm3 e enviado a uma centrifugadora a discos.
Assim o amido obtido é seco durante 2 dias entre 50 e 60°C.
FARINHA DE TAPIOCA
 Amido obtido a partir das raízes e tubérculos da mandioca.
 As importações americanas vão a 300 milhões de libras anuais, principalmente da Tailândia e do Brasil. 
 Teor médio de amido varia entre 20 e 30%.
 Processo de extração:
As raízes são reduzidas a polpa e lavadas em peneiras para obter o amido
As operações são semelhantes às descritas para a fécula de batata.
 
SAGU
 É obtido do miolo da palmeira com o mesmo nome e também do inhame das Índias Ocidentais e do Borneo.
 Processo de extração:
Secagem do amido até formar uma massa plástica, que é então forçada através de crivos e secada ao ar.