Aplicação da eletrocoagulação na purificação e clarificação do caldo de cana-de-açúcar

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ogando, Felipe Iwagaki Braga
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Electrocoagulation with aluminum electrode; Electrocoagulation with iron electrode; Eletrocoagulação com eletrodos de alumínio; Eletrocoagulação com eletrodos de ferro; Fabricação de açúcar cristal; Otimização de processo; Process optimization; Sugar manufacturing
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-18112019-175151/

A cor é um atributo muito importante para a fabricação de açúcar uma vez que ela está relacionada diretamente a qualidade e valor do produto. Um dos gargalos da produção de açúcar no Brasil é a utilização de sulfito durante o processo de clarificação, tal técnica permite um residual de enxofre que limita a comercialização do açúcar branco para mercados importantes como o europeu. É criado então a necessidade de buscar processos alternativos de clarificação. A eletrocoagulação surge como um candidato devido seu sucesso no tratamento de muitos compostos orgânicos. O presente trabalho buscou avaliar a capacidade da eletrocoagulação na clarificação do caldo de cana-de-açúcar. O trabalho foi dividido em duas partes, num primeiro momento foi testado as variáveis que influenciam na performance da eletrocoagulação com eletrodos de alumínio. Foi utilizado um delineamento fatorial fracionado com a metodologia da superfície de resposta para avaliar a influência da tensão, pH, sólidos solúveis totais (Brix), temperatura e distância dos eletrodos no processo eletrocoagulativo. As respostas foram: turbidez, cor Icumsa, teor de sacarose aparente (pol%caldo) e açúcares redutores (AR). O residual de alumínio também foi analisado pela voltametria e pela espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). Ainda para os eletrodos de alumínio foram avaliados a cor Icumsa, turbidez, concentração de compostos fenólicos e parâmetros de cor CIELAB através de cinéticas. O planejamento fatorial fracionado indicou que a eletrocoagulação com eletrodos de alumínio reduziu a cor e a turbidez, em especial a baixo pH (2,5), alta tensão (25 V) e mínima distância entre os eletrodos (1,0 cm). Todavia, nessas condições a sacarose foi degradada a AR. A concentração do alumínio residual após o tratamento foi elevado somando as três fases formadas, porém apenas 2% do alumínio ficou no caldo clarificado. O estudo cinético indicou que maiores tensões atingiram maiores reduções de cor Icumsa, turbidez e compostos fenólicos totais (embora sem impactar no conteúdo de compostos fenólicos simples). A colorimetria triestímulos apresentou alguns comportamentos que foram além das análises tecnológicas, incluindo que o tratamento com maior tensão (65 V) mudou a pigmentação do caldo de cana-de-açúcar e teve uma estabilização do croma. Num segundo momento foi avaliada a capacidade da eletrocoagulação com eletrodos de ferro e seu impacto na descontaminação microbiológica do caldo e fermentação. Também se objetivou avaliar a combinação da eletrocoagulação com a peroxidação e peroxi-oxidação. Foi executado um planejamento fatorial completo 23. Os fatores avaliados foram: pH inicial, corrente aplicada e tempo de reação. As respostas foram açúcares redutores (AR) e turbidez. Nas condições ótimas (pH 4,9; 0,77 A e 29 min), houve diminuição da turbidez em 92%, sem grandes variações nos teores de AR. As condições otimizadas reduziu a carga microbiana do caldo de cana-de-açúcar, e não houve variação no processo fermentativo. A combinação da eletrocoagulação com a aplicação externa de peróxido de hidrogênio reduziu em mais de 80% a absorbância a 420 nm, porém sem impacto na turbidez e com aumento de AR de até 40%. As varreduras de absorbância indicaram que a eletrocoagulação e o peróxido atuaram na redução de compostos fenólicos. Por fim, não foi possível otimizar a peroxi-eletrocoagulação devido a falta de eletrodos de qualidade.