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Previous issue date: 2014-10-08 / Introduced during the colonial period in Brazil, nowadays sugar cane is one of the main crops of the country's economy, generating more than 2 billion dollars per year in the Brazilian trade balance. Despite the benefits of expanding the sugarcane sector every year, the environmental impacts caused by burning straw cane sugar made the State of São Paulo Government create the Protocol of Agro-Environmental Cooperation in 2007, which aims the total elimination of cane burning by 2017. However, when the sugar cane stops being burned, some components of the plant, which remained in the field due to the burning, will start being in larger quantities in the process, and the effects of this future reality in sugar quality have not been studied In this doctoral thesis, the two components of great impact on the specifications or quality of the sugar were chosen: starch and dextran which were studied in the crystallization unit operation (by controlled cooling and vacuum evaporation), so that the impact on the final product (sugar) were evaluated. This current study used a reponse surface methodology, with 2 levels (309 and 1062 ppm), two factors (dextran and starch), 3 center points (one central point in triplicate) and 4 axial points, totaling 11 trials per type of crystallization. The experiments were conducted with sugar Type 2 solutions contaminated with starch and dextran, in an agitated and jacketed crystallizer (8 liters) in the laboratory. When the crystallization was performed, the matters were centrifuged, the sugars were separated from the honeys, and forwarded to the physico-chemical, textural and optical microscopy analyzes. In relation to the physicochemical analyzes of sugar, starch and dextran contamination interfered directly in the responses: starch, dextran, color, turbidity and alcoholic floc in both crystallization techniques, however, the controlled cooling under the same conditions of contamination (0-2000 ppm), presented sugars to lower rates, which kept the product according to the market specifications. The results of grain size analysis showed frequency curves with accumulation of smaller crystals at the opening of 0.5 mm, according to the increase of dextran in the tests. And the optical microscopy analysis identified the existence of a relationship between the amount of contaminants, and the appearance of agglomerated crystals, besides "needle-like" crystals were not observed. The experimental chosen design collaborated in the identification of starch and dextran agents, in the increase or decrease of the analyzed responses, besides suggesting the collaboration of the combined effect on the quality of sugar. Concerning the product quality, the use of crystallization technique by controlled cooling proved to be the most suitable in the reduction of contaminants in the sugar, particularly in solutions containing 2,000 ppm of dextran and starch. Given the crop of sugarcane in the coming years, and that the contamination of dextran and starch may be higher than those found in syrups of industrial processes currently, this work may contribute to the knowledge of the contaminants and their combined actions in the crystallization and in understanding of the differences in the product quality. / Introduzida no período colonial no Brasil, a cana-de-açúcar é hoje uma das principais culturas da economia do país, gerando mais de 2 bilhões de dólares por ano na balança comercial brasileira. Apesar dos benefícios da expansão do setor sucroalcooleiro a cada ano, os impactos ambientais causados pelas queimadas da palha de cana-de-açúcar, levaram o Governo Estadual Paulista a criar em 2007, o Protocolo de Cooperação Agroambiental, que visa a eliminação total da queima de cana até 2017. No entanto, quando a cana-de-açúcar deixar de ser queimada, alguns componentes da planta que ficavam no campo com a queima passarão a entrar no processo em maiores quantidades, e os efeitos dessa futura realidade na qualidade do açúcar ainda não foram estudados. Nesse trabalho de doutorado, foram escolhidos dois componentes de grande impacto nas especificações ou qualidade do açúcar: o amido e a dextrana, os quais foram estudados na operação unitária de cristalização (por resfriamento controlado e por evaporação a vácuo), para que o impacto no produto final (açúcar) fosse avaliado. O presente trabalho utilizou um delineamento composto rotacional, com 2 níveis (309 e 1062 ppm), dois fatores (dextrana e amido), 3 pontos centrais (1 ponto central em triplicata) e 4 axiais, totalizando 11 experimentos por tipo de cristalização. Os experimentos foram realizados com soluções de açúcar Tipo 2, contaminadas com amido e dextrana, em um cristalizador agitado e encamisado (8 litros), em laboratório. Realizadas as cristalizações, as massas foram centrifugadas, e os açúcares separados dos méis, e encaminhados para as análises físico-químicas, granulométricas e de microscopia óptica. Em relação às análises físico-químicas do açúcar, as contaminações de dextrana e amido interferiram diretamente nas respostas: amido, dextrana, cor, floco alcoólico e turbidez, nas duas técnicas de cristalização, no entanto, o resfriamento controlado, nas mesmas condições de contaminação (0 a 2000 ppm), apresentou açúcares com os menores índices, o que manteve o produto nas especificações do mercado. Os resultados das análises granulométricas demonstraram curvas de frequência com acúmulo de cristais menores na abertura de 0,5 mm, conforme o aumento de dextrana nos testes. E as análises de microscopia óptica identificaram a existência de uma relação entre a quantidade de contaminantes, e o aparecimento dos cristais aglomerados, além de não serem observados cristais tipo agulha . O planejamento experimental adotado colaborou na identificação dos agentes amido e dextrana, no aumento ou na diminuição das respostas analisadas, além de sugerir a colaboração do efeito combinado desses na qualidade do açúcar. Em termos de qualidade do produto, a aplicação da técnica de cristalização por resfriamento controlado mostrou-se mais indicada na redução dos contaminantes no açúcar, principalmente em soluções com 2000 ppm de dextrana e amido. Tendo em vista a colheita de cana crua nos próximos anos, e que as contaminações de dextrana e amido poderão ser superiores as encontradas nos xaropes dos processos industriais hoje, o presente trabalho pode contribuir no conhecimento dos contaminantes e de suas ações combinadas na cristalização, e no entendimento das diferenças na qualidade do produto.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3961 |
| Date | 08 October 2014 |
| Creators | Merheb, Graciela de Amaral |
| Contributors | Giulietti, Marco |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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