Uso do peróxido de hidrogênio num processo sustentável de clarificação de caldo de cana-de-açúcar e seu efeito sobre os conteúdos de sacarose

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Tecnológica

Autores

Sartori, J. (ESALQ/USP) ; Corrêa, N. (ESALQ/USP) ; Mandro, J. (ESALQ/USP) ; Galaverna, R. (IQ/UNICAMP) ; Eberlin, M. (IQ/UNICAMP) ; Aguiar, C. (ESALQ/USP)

Resumo

O peróxido de hidrogênio tem sido proposto como alternativa ao uso de enxofre no processo de clarificação do caldo de cana-de-açúcar. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito de seu uso sobre a cor ICUMSA do caldo e sobre a sacarose, principal açúcar presente no caldo. Verificou-se que ao utilizar altas doses de peróxido de hidrogênio (5.000 ppm) não houve degradação de sacarose e nem redução da cor ICUMSA, ocorrendo a purificação da sacarose com a precipitação de alguns componentes do caldo. Assim, concluiu-se que o peróxido de hidrogênio promove a sedimentação das impurezas do caldo, diminuindo a turbidez do caldo e não a sua cor ICUMSA.

Palavras chaves

Cana-de-açúcar; Clarificação; Peróxido de hidrogênio

Introdução

Durante a produção de açúcar cristal branco, uma das mais importantes etapas é a sulfitação do caldo de cana-de-açúcar. Nessa etapa, é feita a adição de anidrido sulfuroso (SO2), proveniente da queima de enxofre em fornos rotativos, em coluna de sulfitação em contracorrente com o caldo para promover a reação com as substâncias pigmentosas que dariam cor ao açúcar. Assim, é possível produzir um produto final com coloração reduzida. Porém, esse açúcar pode apresentar resíduos de sulfito (MARQUES et al., 2001). Segundo a Food and Agriculture Organization, uma em cada 100 pessoas apresentam algum tipo de sensibilidade com a presença do sulfito e pessoas asmáticas podem ter suas crises aumentadas devido a sua ingestão (PAPAZIAN, 2013). Além disso, a liberação do anidrido sulfuroso é prejudicial ao meio ambiente, além de ser corrosivo (MANE et al., 1992). Como alternativa sustentável, o uso de processos oxidativos avançados (POA) têm sido proposto e estudado. Baseiam-se na ação de radicais hidroxila (OH) sobre compostos orgânicos, podendo mineralizá-los parcial ou totalmente (EPA, 1998). Entre eles, o uso do peróxido de hidrogênio (H2O2) já tem sido estudado e trabalhos mostraram que ele reduziu os teores de aminoácidos, açúcares redutores, amido e polifenóis. Além de reduzir precursores de cor e a cor do açúcar propriamente dita (MADSEN et al., 1978; MANE et al., 1998, 2000). Porém, para que o peróxido de hidrogênio seja uma alternativa viável é necessário que não ocorra hidrólise da sacarose durante o processo, o que poderia acarretar em perdas na produção de açúcar e na eficiência do processo. Assim o objetivo desse trabalho foi avaliar se o peróxido de hidrogênio reduz a cor ICUMSA do caldo e se promove a degradação da sacarose.

Material e métodos

O caldo de cana-de-açúcar (SP 81-3250) utilizado foi obtido com auxilio de uma moenda Mod. Mausa, sendo em seguida peneirado e armazenado em frascos à -18 ºC. Para os ensaios, o pH do caldo foi corrigido para 5,0, a temperatura do banho foi de 50ºC e foram mantidos em agitação constante em shaker pelo tempo total de 90 minutos. Foram feitas amostragens nos seguintes tempos: 0,5,10,15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75 e 90 minutos. Foram feitos dois ensaios: (A) não houve adição de peróxido de hidrogênio e (B) Adição de 5.000 ppm de H2O2. As amostras coletadas foram analisada quanto ao teor de sacarose (mg/mL), utilizando a cromatografia líquida de alta performance (HPLC), de acordo com metodologia descrita por Agblevor et al. (2007). As análises foram feitas em triplicada após injeção de 20 L de cada amostra. Foi feita a análise de cor ICUMSA do caldo, diluindo as amostras à 1,25 brix e filtrando-as. Em seguida, a amostra teve o pH corrigido para 7,0 ± 0,05 e leitura em espectrofotômetro à 420 nm. Para avaliar o efeito do peróxido de hidrogênio na composição do caldo foi feita análise em espectrometria de massas apenas para o caldo tratado com 5.000 ppm de H2O2. 2 μL de caldo de cana-de-açúcar foram diluídos em 1000 μL de uma solução de MeOH/H2O (1/1) 0,1% NH4OH, sendo em seguida injetados diretamente por infusão em uma fonte de ionização em electrospray de um espectrômetro de massas Thermo LTQ–FT– Ultra (Thermo Scientific, Waltham, Massachusetts, USA) operado em modo negativo.

Resultado e discussão

Na Tabela 1, estão apresentados os valores de cor ICUMSA e teor de sacarose obtidos ao longo dos tratamentos. Tanto o caldo tratado com peróxido de hidrogênio como o não tratado apresentaram oscilações com relação às variáveis analisadas ao longo do tempo. Mane et al (1992) demonstraram a redução de cor ICUMSA do caldo tratado com o H2O2 quando comparado com o caldo não tratado, bem como redução de polifenóis e açúcares redutores. Essa oscilação pode ser explicada pelos resultados obtidos na análise de espectrometria de massas, onde foi possível constatar que não ocorre a degradação da sacarose (m/z = 341), e sim, a purificação da mesma com aumento da abundância relativa e diminuição dos demais componentes existentes na amostra (Figura 1). Ou seja, ocorreu a precipitação de alguns pigmentos do caldo, diminuindo assim a turbidez do caldo, sem ocorrer a redução da cor ICUMSA. Ao analisar as amostras, a homogeneização promove a dissolução desse precipitado momentamente promovendo resultados variáveis ao longo do tempo.

Cor ICUMSA e teor de sacarose para os tratamentos com (5.000 ppm) e sem (0 ppm) peróxido de hidrogênio (Teste Tukey a nível de 1% significância)


Espectros de massas referentes ao caldo de cana-de- açúcar submetido à dose de 5.000 ppm de peróxido de hidrogênio a 35%: (A) 0 min e (B) 90 min.

Conclusões

O peróxido de hidrogênio não promoveu a redução da cor ICUMSA do caldo de cana-de- açúcar e nem a degradação da sacarose. Ocorreu um processo de sedimentação das impurezas do caldo de cana-de-açúcar, diminuindo a sua turbidez.

Agradecimentos

Os autores agradecem a FAPESP e ao CNPQ.

Referências

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EPA. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Field applications of in situ remediation technologies: chemical oxidation. Washington: Office of Solid Waste and Emergency Response, Technology Innovation Office, 1998. 31 p.

MADSEN, R.F.; KOTFOD-NIELSEN, W.; WINSTROM-OLSEN, B.; NIELSEN, T.E. Formation of color compounds in production of sugar from sugar beet. Sugar Technology Reviews, Amsterdam, v. 6, n.1, p. 49-115, 1978.

MANE, J.D.; PACHPUTE, S.P.; PHADNIS, S.P. Effects of hydrogen peroxide treatment on cane syrup. International Sugar Journal, London, v. 100, n. 1193, p. 210-212, 1998.

MANE, J.D.; PHADNIS, S.P.; JADHAV, S.J. Effects of hydrogen peroxide on cane juice constituents. International Sugar Journal, London, v. 94, n. 1128, p. 322-324, 1992

MANE, J.D.; PHADNIS, S.P.; JAMBHALE, D.B.; YEWALE, A.V. Mill scale evaluation of hydrogen peroxide as a processing aid: quality improvement in plantation white sugar. International Sugar Journal, London, v. 102, n. 1222, p. 530-533. 2000

MARQUES, M.O.; MARQUES, T.A.; TASSO JÚNIOR, L.C. Tecnologia do açúcar. Produção e industrialização da cana-de-açúcar, Funep: Jaboticabal-SP, 2001.

PAPAZIAN, R. Sulfites: safe for most, dangerous for some. Disponível em : <www.fda.gov/FDAC/features/096_sulf.htmL>. Acesso em: 25 jun. 2013.