Estudo da estabilidade da cor do caldo de cana

Estudo da estabilidade da cor do caldo de cana

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ESTUDO DA ESTABILIDADE DA COR DO CALDO DE CANA (Saccharum ssp.)

BELO HORIZONTE 2009

ESTUDO DA ESTABILIDADE DA COR DO CALDO DE CANA (Saccharum ssp.)

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de graduação Engenharia de Alimentos do Centro Universitário de Belo Horizonte (UNI-BH), para obtenção do título de bacharel em Engenharia de Alimentos.

Orientadora: Prof. Dra. Sílvia Mendonça Vieira

BELO HORIZONTE 2009

Em primeiro lugar agradeço a minha família por me proporcionar condições para realização de minha formação acadêmica, profissional e pessoal.

À prof. Silvia Mendonça Vieira, minha orientadora, pelo enriquecimento intelectual do trabalho assim como o seu esforço e dedicação para aperfeiçoamento do trabalho.

Ao Ramon Braga, pelo apoio e doação do caldo de cana. Ao laboratório Pan Americanas S. A. Indústrias Químicas pela doação de reagentes. Aos funcionários da Planta Piloto, pela colaboração na parte experimental.

Também não posso deixar de agradecer ao Bruno, meu namorado, pelas noites mal dormidas para auxilio, além de seu carinho e incentivo.

A todos vocês meu muito obrigado!

CONSERVAÇÃO DO CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR Sampaio, Sabrina Petrillo; Vieira, Silvia Mendonça

A conservação de caldo de cana-de-açúcar tem sido um grande problema devido ao escurecimento que sofre logo após a extração. Uma metodologia para estabilização da cor através da clarificação do caldo de cana foi testada em cana-de-açúcar com períodos de maturação diferentes, sendo uma com maturação precoce e a outra tardia, em seguida foram comparadas entre si e com o produto sem o processo em análise sensorial. A amostra extraída de caldo de cana com maturação tardia clarificado foi preferida pelos julgadores. Dessa forma, pôde-se concluir que a característica “época de maturação” da cana influenciou diretamente no produto, uma vez que os mesmos apresentaram coloração diferente. A cana “tardia” foi a que apresentou melhor desempenho para clarificação.

Palavras-chave: Cana-de-açúcar, clarificação, conservação.

Figura 1 - Partes da cana-de-açúcar1

Página

bioeletricidade15
Figura 3 - Fluxograma de produção do caldo de cana16
Figura 4 - Constituição esquemática de moenda18
Figura 5 – Caldo de cana-de-açúcar23
Figura 6 - Etapas da clarificação do caldo de cana24
Figura 7 - Processo de clarificação25
Figura 8 - Ficha de avaliação sensorial26

Figura 2 - Áreas onde se concentram as plantações e usinas produtoras de açúcar, etanol e

Figura 9 - (A) Caldo de cana “precoce” clarificada; (B) caldo de cana “tardia” clarificada; (C) caldo de cana “tardia” in natura; (D) caldo de cana “precoce” in natura................................28

Página

LISTA DE TABELAS Página

Tabela 1 - Composição química da cana-de-açúcar madura12
Tabela 2 - Variação de alguns dos componentes do caldo de cana-de-açúcar bruto13
açúcar19
Tabela 4 - Características físico-químicas das amostras de caldo de cana in natura27
Tabela 5 - Características físico-químicas das amostras de caldo de cana clarificado27
1 INTRODUÇÃO10
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA1
2.1 CANA-DE-AÇÚCAR1
2.1.1 Caldo de cana-de-açúcar13
2.1.2 Mercado14
2.1.3 Cultivo15
2.2 PROCESSAMENTO DA CANA16
2.2.1 Colheita17
2.2.2 Higienização17
2.2.3 Moagem da cana18
2.2.4 Filtração e clarificação do caldo19
2.2.5 Tratamento térmico20
2.2.6 Aditivos2
2.3 ALTERAÇÕES MAIS FREQÜENTES2
2.3.1 Cor2
2.3.2 Microbiológicas2
3 MATERIAIS E MÉTODOS23
3.1 MATERIAL23
3.2 MÉTODOS23
3.2.1 Matéria-Prima23
3.2.2 Analises físico-química25
3.2.3 Análise sensorial25
4 RESULTADO E DISCUSSÃO27
4.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICO – QUÍMICAS DO CALDO DE CANA27

1 INTRODUÇÃO

Historicamente a cana-de-açúcar é um dos principais produtos agrícolas do Brasil. É cultivada desde a época da colonização, pois o país tem condições favoráveis para o seu cultivo, ou seja, apresenta duas estações distintas, uma quente e úmida, para provocar a germinação, perfilhamento e desenvolvimento vegetativo, seguida por uma outra fria e seca, para promover a maturação e conseqüente acúmulo de sacarose nos colmos. Por este motivo, o Brasil é um país de grande potencial para elaboração de produtos derivados da cana-de-açúcar (RODRIGUES & ORTIZ, 2006).

A cana-de-açúcar é uma planta de tronco fino, comprido e macio, onde possui grande concentração de açúcar e folhas verdes, também compridas. Os colmos da cana fornecem caldo rico em açúcares; a ponta pode ser utilizada na alimentação animal e já existem estudos para aproveitar a cera que cobre os colmos nas indústrias de papel, isolantes elétricos, tintas, vernizes, etc (INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO, 2004).

O caldo de cana é um derivado da cana-de-açúcar caracterizado pela venda por meio de ambulantes espalhados por todo o país. Na maior parte das vezes é obtido sem as mínimas condições higiênico-sanitárias necessárias à manipulação de alimentos o que pode prejudicar a saúde de quem o consome. É um produto que possui grande aceitação por possuir alto valor nutritivo, ser agradável ao paladar e saciar a sede, além de ser de baixo custo (PRATI, MORETTI & CARDELLO, 2005).

A elaboração de derivados da cana-de-açúcar, principalmente o seu caldo, também conhecido como garapa, com vida de prateleira estendida contribui para comercialização do produto, podendo possibilitar até mesmo sua exportação, uma vez que muitos países não possuem boas condições para cultivo da cana (PRATI, MORETTI & CARDELLO, 2005).

Este trabalho teve como objetivo geral avaliar uma metodologia para conservação do caldo de cana, de forma que ele se mantenha estável a temperatura ambiente com o intuito de facilitar a sua comercialização e assim testar uma metodologia para clarificação do caldo de cana, levando em consideração a cana-de-açúcar utilizada, submetendo as amostras clarificadas à uma análise sensorial de cor, comparando com as amostras sem tratamento para verificar seu grau de aceitação para o atributo cor.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 CANA-DE-AÇÚCAR

A cana-de-açúcar é um produto que inicialmente era apenas considerada uma planta ornamental. Originou-se na Nova Guiné, expandindo-se para América no ano de 1532. Devido a sua doçura, a planta passou a ser utilizada em forma de caldo, “garapa”, depois como açúcar e aguardente. Atualmente é matéria-prima para muitos produtos como, por exemplo, cachaça, rapadura entre outros (CASSOL, 2006).

(Figura 1)

É uma planta que, conforme classificação botânica está na divisão Embryophita, subdivisão Angiosperma, classe Monocotyledonal, ordem Glumifloral, família Poaceae, tribo Andropogonal, subtribo Saccharal, gênero Saccharum, espécie Saccharum ssp. A origem de seu nome está relacionada com o fato de atualmente, dar origem ao açúcar. É constituída por 8% - 14% de fibras e 86% - 92% de caldo. De acordo com Trento-Filho (2008), as principais características dessa família são a forma da inflorescência (espiga), o crescimento do caule em colmos, e as folhas com lâminas de sílica em suas bordas e bainha aberta

Figura 1 – Partes da cana-de-açúcar. Fonte: Instituto Centro de Ensino Tecnológico, 2004.

Conforme Tabela 1 abaixo descrita, pode ser observada a composição química da cana-deaçúcar.

A sacarose se acumula no colmo somente quando a produção de açúcares nas folhas da planta ultrapassa o consumo energético. Esta concentração é afetada por diversos fatores como temperatura, umidade e outros. Em condições de limitação das condições de desenvolvimento vegetativo da planta a quantidade de sacarose armazenada cresce e a cana-de-açúcar entra em maturação (TRENTO FILHO, 2008).

Tabela 1 – Composição química da cana-de-açúcar madura.

Componentes (%)

Cinzas 0,5

Fibra 10

Açúcares 14

Corpos Nitrogenados 0,4

Graxa e Cêra 0,2

Pectinas, gomas e mucilagem 0,2

Ácidos livres 0,08 Ácidos combinados 0,12

Fonte: GTCA (2006), citado por Trento Filho (2008). Há vários tipos de cana que se diferenciam conforme os parâmetros descritos a seguir:

• Teor de açúcar: Baixo (menor que 12,5%), médio (de 12,5% a 14%) e alto (maior que 14%);

• Período de utilização industrial: Curto (de 70 a 120 dias), médio (de 121 a 150 dias), longo (maior que 150 dias);

• Maturação: Precoce (amadurece em maio), mediana (amadurece em julho), tardia (amadurece em setembro);

• Despalha: Fácil (a folha se solta sozinha), regular (agarra mas se solta com um pouco de esforço), difícil (a bainha fica agarrada após a quebra da folha);

• Diâmetro do colmo: Fino (menor que 3cm), médio (de 3 até 5cm), grosso (maior que 5cm);

• Largura da folha: Fina, media, larga;

• Teor de fibra: Baixo (menor que 10%), médio (de 10 a 13%), alto (maior que 13%) (INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO, 2004).

2.1.1 Caldo de cana-de-açúcar

O caldo de cana-de-açúcar, também chamado de garapa é uma bebida opaca, de coloração variável de pardo a verde escura, e viscoso (MOLINA et al, 2007a). A extração do caldo é realizada através da moagem da cana, podendo ser esta realizada em moendas elétricas ou manuais, e em seguida, coando em peneiras. É um produto de elevado valor nutritivo, não alcoólico e muito consumido principalmente em épocas quentes, por ser refrescante (MOLINA et al., 2007b).

É um produto extremamente perecível e estraga rapidamente devido ao seu elevado conteúdo em água e açúcares o que favoresse o desenvolvimento de microrganismos deterioradores do tipo leveduras (PRATI, MORETTI & CARDELLO, 2003). Na Tabela 2, pode-se observar a variação dos principais componentes do caldo de cana-de-açúcar.

Tabela 2 – Variação de alguns dos componentes do caldo de cana-de-açúcar bruto.

Variação Analítica Componentes

Mínimo Máximo

Gomas 20 50 Pectinas 20 100 Ceras, Gorduras 50 150 Amido 5 50 Ácidos Orgânicos 50 150

O caldo de cana-de-açúcar pode apresentar uma variação de composição, devido principalmente à variedade, idade e fitossanidade da cana, condições climáticas, tratos culturais, condições do solo, tempo de colheita até o processamento (MAFRA, 2004).

O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, seguido pela Índia, Tailândia e Austrália. Seu cultivo ocupa cerca de 2% de toda a terra arável do país. O preço do produto, devido ao regime de livre mercado, sem subsídios é definido conforme oferta e procura sendo então os preços da cana dependentes de sua qualidade. Na Figura 2 é possível observar o crescimento da produção brasileira nos últimos três anos (UNICA, 2008 a).

T o n e l a das

Região Centro-Sul Região Norte-Nordeste

Gráfico 1 - Cana-de-açúcar processada pelas usinas brasileiras nas safras de 2005 a 2008.

Nota: Os dados da safra 2007/2008 para a Região Norte-Nordeste ainda não foram finalizados. Os valores apresentados na tabela referem-se a posição em 01/07/08.

No Brasil, a produção da cana se concentra nas regiões Centro-Sul e Nordeste do Brasil. Na Figura 2, em vermelho, pode-se observar as áreas onde se concentram as plantações e usinas produtoras de açúcar, etanol e bioeletricidade, segundo dados oficiais do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), Universidade Estadual de Campinas – SP (UNICAMP) e do Centro de Tecnologia Canavieira (CTC).

Figura 2 - Áreas onde se concentram as plantações e usinas produtoras de açúcar, etanol e bioeletricidade.

A cana-de-açúcar chegou ao Brasil por volta do século XIV. A condição climática do Brasil favorece o cultivo do produto, pois permite dois momentos de safra, sendo distribuída em várias partes do país, permitindo uma produção durante todo o ano. No Nordeste, a safra é nos meses de outubro a março e no Sudeste, Sul e Centro-oeste nos meses de abril a agosto. As temperaturas médias satisfatórias para o desenvolvimento da cana encontram-se entre 24 e 30°C, sendo que o calor excessivo e a elevada umidade contribuem para perdas da maturação, gerando assim colmos com pouco açúcar. Quando o clima é propício para o cultivo, a cana-de-açúcar se adapta bem em muitos tipos de solo, desde que possua umidade, seja fértil, drenado e com bom teor de matéria orgânica. As características desejáveis ao solo são:

• Físicas: textura média (franco-argiloso arenoso), boa permeabilidade, boa aeração e boa capacidade de absorver água;

• Químicas: ausência de substâncias prejudiciais (Al 3+ e Na+), pH próximo ao neutro e muita quantidade de nutrientes e minerais balanceados;

• Biológicas: ausência de substâncias orgânicas nocivas, grande população microbiana com ausência de patogênicos (INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO, 2004).

A produção da cana-de-açúcar em grande escala provoca como principais impactos agrícolas a redução da disponibilidade hídrica no solo, decorrente da captação superficial de água e a indução de processos erosivos dos corpos d’água superficiais. Também pode apresentar riscos de contaminação do solo e dos recursos hídricos, pelo uso de fertilizantes e defensivos agrícolas e pela disposição inadequada (RODRIGUES & ORTIZ, 2006).

2.2 PROCESSAMENTO DA CANA Na Figura 3 pode ser observado resumidamente o processamento do caldo de cana.

Figura 3 – Fluxograma de produção do caldo de cana.

Moagem

Filtração do caldo Clarificação do caldo

Tratamento térmico Adição de aditivos

Embalagem

Colheita e transporte Higienização da cana

A colheita deve ser feita rente ao solo, geralmente é realizada após a queima dos canaviais, prática predominante no Brasil. O objetivo da queima é eliminar a palha e a ponteira da cana, facilitando a colheita manual devido ao maior acesso à cultura. Entretanto, provoca-se uma evaporação de parte da água presente, o que não é um fato desejado para cana destinada a fabricação de garapa. A queima de canaviais antes da colheita pode provocar contaminações por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), porém as etapas de processamento podem provocar a redução desses contaminantes (TFOUNI, VITORINO &

TOLEDO, 2007). Segundo Trento Filho (2008) com a queima ocorre também a eliminação da microbiota natural, provocando uma deterioração da cana de forma mais rápida, devido a inversão mais rápida da sacarose em glicose e frutose, bem como o acúmulo de cinzas.

A colheita pode ser então realizada de forma manual ou mecânica, sendo que cada uma delas apresenta algumas características particulares. A colheita mecânica tem um maior custo quando comparada com a colheita manual; socialmente provoca uma redução na procura por mão-de-obra desqualificada devido a substituição desta mão de obra por máquinas (EMBRAPA, 2004).

Um outro inconveniente da mecanização é uma maior quantidade de matéria estranha, o que causa redução de qualidade tecnológica da matéria-prima. No caso da cana crua, ou seja, quando não houve queima do canavial antes da colheita, a incidência de materiais estranhos e perdas tende a aumentar devido a maior massa vegetal processada pela colhedora. Existem dois tipos de perda na colheita de cana. As visíveis, que são detectadas visualmente; e as perdas invisíveis, que estão presentes no produto somente na forma de caldo, exemplo, estilhaços (NEVES, MAGALHÃES & OTA , 2004).

A cana após a colheita deve ser processada rapidamente, dentro de 48 horas, para garantir que não haja a inversão do açúcar cristalizável. Um recurso que pode ser adotado para minimizar o problema em caso de aumento de tempo para o processamento é cobrir ou borrifar água fria sobre os colmos (INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO, 2004).

2.2.2 Higienização

Segundo Carvalho e Magalhães (2007) os comerciantes não armazenam a cana corretamente, colocando-as diretamente no chão, com objetivo de atrair consumidores, assim não seguem as Boas Práticas de Fabricação (BPF), e, além disso, não seguem os cuidados de higienização do produto antes do processamento, efetuando apenas a raspagem para retirar a casca.

Irregularidades higiênico-sanitárias no processamento de alimentos podem causar sérios problemas a saúde do consumidor. Um exemplo da gravidade da ingestão de produtos processados em condições insatisfatórias foi o surto de casos agudos de Mal de Chagas que ocorreu em Santa Catarina no ano de 2005 provocando óbito de três pessoas, tendo as investigações epidemiológicas apontado como causa a ingestão de caldo de cana contaminado pelo protozoário Trypanossoma cruzi (CARVALHO & MAGALHÃES, 2007).

2.2.3 Moagem da cana

A moagem é uma operação unitária que visa e extração do caldo da cana, presente nos tecidos de reserva ou células parenquimatosas dos colmos, e é um fator marcante no rendimento do processo produtivo (VENTURINI FILHO, 2005).

A maior parte do peso total da cana de açúcar é proveniente de liquido. É constituída de uma parte dura, composta pela casca e nós, que representa aproximadamente 25% do peso da cana, dentro desta parte temos 15% do líquido total. Possui também uma parte mole, que representa os outros 75% do peso, é representado pela medula, onde se encontra 85% do liquido total (VENTURINI FILHO, 2005).

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