Práticas

em

Análises em controle e

qualidade dos produtos

sucroalcooleiros

Prof. Fernando Pedro 2013

CONTROLE QUÍMICO

O primeiro objetivo da unidade industrial é ser rentável, proporcionando um retomo compatível com os investimentos realizados. Uma maior rentabilidade está relacionada com uma produtividade mais elevada, o que se consegue, por exemplo, com uma otimização do processo. O processo somente é otimizado quando se conhecem os parâmetros que o governam, permitindo introduzir modificações corretivas eventuais, efetivando um controle adequado.

O controle do processo é feito tendo como suporte os princípios básicos de observação e medida que integram a análise do sistema, possibilitando a interpretação dos resultados, e a consequente tomada de decisão.

O conjunto de operações de medidas, análises e cálculos feitos sobre as diversas fases do processo constituem o que se denomina CONTROLE QUÍMICO.

Para o complexo industrial, o controle químico permite:

Determinar a eficiência de cada uma das etapas do processo, proporcionando dados atualizados para os operadores da fábrica;

Determinar as perdas materiais no processo através do balanço material (balanço de Pol, ART) medindo a correspondente eficiência e rendimento;

Controlar a qualidade do produto final (açúcar e álcool), que influirá na receita da fábrica;

Manter um arquivo de dados compondo o histórico da unidade, que servirá para assessorar a gerência da empresa nas tomadas de decisão;

Através do histórico da unidade, estabelecer padrões de performance compatíveis com a capacidade operacional instalada. As diversas operações necessárias para realizar o controle

químico estão a cargo do laboratório industrial, que deverá ter os recursos humanos e materiais compatíveis com a responsabilidade inerente. Finalmente, o controle químico constitui um dos alicerces da contabilidade açucareira, permitindo, por exemplo, calcular as relações custo/benefício.

Os principais controles sobre o processo podem ser assim

classificados:

Controle de qualidade da matéria-prima;

Controles operacionais;

Balanço material;

Controle de qualidade do produto fabricado. Qualidade da Matéria-Prima

A fabricação de açúcar e álcool envolve processos de transformação do caldo de cana-de-açúcar em cristais e álcool, sendo influenciada pela qualidade da matéria-prima.

A indústria utiliza processos físico-químicos de tratamento procurando eliminar as impurezas contidas na matéria-prima, tendo como meta obter um produto final de alta qualidade.

A qualidade da cana-de-açúcar para a indústria é função de inúmeros fatores, sendo os principais, o estágio de maturação, teor de matéria estranha, estado de deterioração, sanidade e composição tecnológica. Controles Operacionais

Controles operacionais são aqueles que visam identificar desvios

momentâneos em relação às condições de operação desejadas. Eles têm um caráter preventivo para evitar possíveis problemas nas operações e fases seguintes do processo.

Os controles operacionais a serem adotados por uma usina devem ser os mais abrangentes possíveis dentro de cada uma das suas seções. Basicamente, os controles operacionais adotados em uma usina de açúcar são descritos a seguir. Moendas

Índice de preparo de cana

Composição do bagaço em cada terno

Curva de Brix

Extração individual e acumulada Fabricação

pH dos caldos e xarope

Pureza dos caldos, xarope, massas cozidas e méis

Pol da torta e retenção dos filtros

Perdas de açúcar nas águas condensadas Caldeiras

Controle de água de alimentação

Controle de água de cada caldeira Efluentes industriais

Água de lavagem de cana

Água das colunas barométricas Rendimentos Perdas em geral Balanço Material Usina de açúcar

Embora a sacarose seja o principal constituinte em uma usina, o

balanço material é realizado em termos de balanço de Pol; isto porque a determinação da sacarose como análise de rotina pelos métodos analíticos atuais toma-se impraticável, devido ao tempo e cuidados necessários para a realização destas análises. Até que novas técnicas analíticas tomem viável a rápida determinação da sacarose nos vários produtos intermediários do processo, o balanço de Pol é considerado a base do controle químico, sendo inclusive recomendado pela ISSCT (Intemational Society of Sugar Cane Technologists).

A finalidade básica do balanço de Pol é quantificar a entrada de Pol na usina (Pol na cana) e a saída de Pol da usina através dos diversos produtos: bagaço, torta, mel final e o açúcar. A diferença entre a Pol que entra na usina e a soma da Pol em cada um dos produtos acima citados fornece as "perdas indeterminadas". Controle de Qualidade do Produto Fabricado

Cabe também ao controle químico verificar o produto fabricado, como complemento do controle exercido durante as etapas intermediárias do processo, bem como, certificar a qualidade do produto final.

AMOSTRAGEM

Seria desnecessário frisar que resultados analíticos, altamente

precisos, podem não ter qualquer significância se a amostra coletada

não representar fielmente o material original. A coleta de amostras tem, portanto, a mesma importância que o trabalho analítico desenvolvido nos laboratórios.

O chefe do laboratório deve observar continuamente que a coleta de amostras seja feita de maneira correta, para evitar que resultados incorretos ou anormais sejam obtidos. A importância do laboratório cresce à medida que as informações coletadas sejam de real valor para a operação da usina. Números irreais e determinados com freqüência irregular podem confundir a interpretação da condução do processo, comprometendo assim, a finalidade do laboratório. Coleta e Composição das Amostras

A amostragem depende basicamente da variação do produto que se quer analisar. Como regra geral, amostragem contínua e proporcional ao fluxo deve ser feita quando o processo for contínuo, e amostragem por "batelada" quando o processo for descontínuo.

Sempre que possível, deve-se amostrar de modo automático, uma vez que a amostragem manual depende da qualidade do pessoal que vai executar a tarefa.

Para reduzir o trabalho de análise no laboratório, as amostras devem ser compostas e analisadas posteriormente. Ao se elaborar um programa de análises para controle do processo, existe um compromisso entre o período de composição das amostras e a freqüência das análises.

Composição por períodos curtos e análises freqüentes ocasionam uma carga de trabalho intensa no laboratório; por outro lado, composição por períodos longos e análises menos freqüentes podem ocasionar deterioração da amostra e, além disso, o fluxo de informações para a fábrica pode não ser adequado às necessidades.

De modo geral, composição entre 4 a 6 horas é satisfatória. Em alguns casos pode-se ir até 8 horas, dependendo da importância dada à coleta das informações e da homogeneidade do produto em análise. Tão importante quanto a amostragem é também a preservação das amostras. Os produtos açucarados são sujeitos a rápida deterioração, principalmente em temperaturas ambientes elevadas. Recipientes e preservativos adequados devem ser utilizados para preservar as amostras coletadas. Cana Preparada

Devido a grande variação, é extremamente difícil compor uma

amostra representativa de cana, a não ser que grandes quantidades sejam tomadas. Além da variação devido a diferentes variedades, maturação, idade, tamanho, etc., a cana, como matéria-prima para a

usina, contém ainda matéria estranha (palha, terra, etc.), variável segundo condições específicas da colheita Assim sendo, para o controle químico da usina, a amostragem deve ser feita em cana preparada por ser mais representativa, e a partir da qual deve-se proceder a determinações analíticas. De preferência, deve-se amostrá-la continuamente durante um tempo mínimo de 15 min, acondicionando-se as pequenas amostras retiradas de toda a profundidade e largura da camada em bandeja apropriada. Ao término do período de amostragem, homogeneizar o material e colocar em 2 sacos plásticos em quantidade suficiente para as análises de composição e índice de preparo.

Paralelamente, deve-se procurar correlacionar os resultados obtidos com análise da cana preparada e aqueles da cana amostrada pela sonda mecânica. Isto porque o esquema implantado para esta última amostragem permite sem dúvida amostrar quase a totalidade da cana entregue. A análise de fibra deve ser feita a cada 4 horas.

Bagaço

Além da variação de composição devido à cana, a composição do bagaço varia também do centro para as extremidades dos rolos da moenda. Mesmo assim, amostras representativas podem ser tiradas com mais facilidade que as de cana.

A coleta de amostras do bagaço deve ser feita em toda a extensão e profundidade do colchão, em mais de uma operação, para maior homogeneidade da amostra. A amostragem contínua do bagaço apresenta uma série de dificuldades, e por isso a coleta manual é preferida.

Amostras de aproximadamente 1 kg devem ser tiradas a cada hora e guardadas em um recipiente fechado onde a composição é feita. O recipiente de composição da amostra, chamado de "tambor de bagaço" deve ser de aço inoxidável e conter no fundo uma placa perfurada sob a qual é colocado um chumaço de algodão embebido com uma mistura de uma parte de clorofórmio e 6 partes de amoníaco, que atua como preservativo.

Ao final da composição, a amostra contida no tambor deve ser despejada em uma bacia e homogeneizada rapidamente para evitar a perda de umidade. Uma sub-amostra é a seguir coletada e analisada imediatamente.

Análises de amostras compostas a cada 4 ou 6 horas são adequadas para o bagaço. Se, em vez da composição da amostra, a opção for por análises mais freqüentes do bagaço, a amostragem deve ser realizada durante um período mínimo de 15 min, quando a moenda estiver em marcha normal e a embebiçâo sendo aplicada normalmente. Durante este período deve-se coletar continuamente pequenas amostras de toda a profundidade e largura na camada, acondicionando-

as em bandeja apropriada. Ao término do período de amostragem, procede-se à homogeneização do material e acondiciona-se uma sub-amostra em saco plástico, em quantidade suficiente para as análises. Quando da amostragem de bagaços intermediários, observar atentamente se o material, ao ser coletado, não tenha recebido embebição ou retomo de cush-cush. Caldos

A amostragem de caldos para as análises de Brix e Pol não apresenta dificuldade. Entretanto, para a determinação do teor de insolúveis, maiores cuidados devem ser tomados.

Os caldos primários e do último temo podem ser amostrados pendurando-se um recipiente coletor do caldo sob o rolo da saída, numa posição equivalente a 1/3 do comprimento do rolo. O frasco coletor deve ser de aço inox com volume de cerca de 2 litros, provido com tampa cônica com pequenos furos para a entrada no recipiente. O tamanho dos furos deve ser de tal ordem que permita a coleta de 1 litro de caldo em 1 hora.

O caldo misto é o mais importante dos caldos, sob o ponto de vista do controle químico, uma vez que é utilizado para a determinação do balanço de Pol. Assim sendo, a amostragem deve ser a mais perfeita possível. A maneira mais simples e segura são instalar um pequeno tubo de 12 mm de diâmetro na tubulação de recalque do caldo da moenda para a fábrica. Este tubo desviará o caldo para um frasco coletor com tampa cônica onde é feito um pequeno furo, como descrito para os caldos da moenda. O excesso de caldo é coletado em um funil externo e retoma a caixa de caldo.

A cada hora, os frascos são coletados, o caldo homogeneizado e 1/4 do volume do caldo é transferido para um frasco de composição da amostra.

O frasco coletor de amostra deverá conter preservativo. No entanto, deve-se tomar o cuidado para que, ao ser retirada uma amostra, não se colocar o mesmo frasco já utilizado. O laboratório

providenciará para que, após o seu uso, o frasco coletor seja

lavado completamente e deixado secar em estufa para esterilizá-lo. Desta forma, um mínimo de dois frascos coletores para cada amostra são necessários, um sendo esterilizado e o outro sendo preparado para a hora seguinte.

Os frascos de composição de amostra devem ser de vidro, de preferência de boca larga, com capacidade para aproximadamente 3 litros. Para a composição da amostra o melhor preservativo é a solução alcoólica saturada de cloreto mercúrio na razão de 0,5 mL por litro de caldo, que deverá ser adicionado no frasco coletor. A cada 4 ou 6 horas, as amostras compostas serão homogeneizadas e analisadas.

Caldo Clarificado

O caldo clarificado, sob o ponto de vista do controle químico, não é tão importante quanto o caldo misto. Assim sendo, as amostras podem ser coletadas, tomando-se uma alíquota a cada hora para composição. Por ser de fácil coleta, amostragem contínua poderá ser efetuada como indicado para o caldo misto.

As amostras coletadas, de hora em hora, devem ser resfriadas até temperatura ambiente e a seguir compostas para posterior análise. Para a preservação da amostra, deverá ser utilizada solução saturada de cloreto mercúrio à razão de 0,5 mL para cada litro de caldo, logo no início da composição.

Análises das amostras compostas a cada 6 horas são usualmente suficientes. Algumas análises (pH, turbidez, etc.) são efetuadas na amostra individual (horária) e não na amostra composta. Torta de Filtro

Amostras de torta são difíceis de serem compostas, uma vez que se deterioram rapidamente. Assim sendo, recomenda-se retirar amostras instantâneas coletadas em toda extensão do filtro e analisar imediatamente. Cada filtro deverá ser amostrado individualmente para a verificação das condições de operação de cada unidade.

Análise para cada filtro a cada 4 ou 6 horas é suficiente para um bom controle. Xarope

Como o caldo clarificado, o xarope não tem grande importância

para o controle químico, a não ser quanto ao Brix, que deverá ser verificado a cada instante na seção de evaporação.

Para o controle exercido pelo laboratório, amostras instantâneas coletadas de hora em hora, ou amostras contínuas coletadas a cada 2 horas são indicadas.

As amostras são levadas para o laboratório tomando-se um volume fixo de 200 mL de cada vez, em um único frasco. Preservativos não são necessários quando as análises da amostra composta são feitas em períodos de 6 horas, que é suficiente para um controle adequado.

Massas Cozidas

Amostras de massa cozida são retiradas normalmente ao serem descarregadas para os cristalizadores, não no início da descarga, mas logo que um fluxo uniforme seja estabelecido.

Análises de cada massa cozida produzida são normalmente recomendadas. Entretanto, com o crescimento da capacidade de moagem das usinas, um número muito grande de cozimentos são feitos diariamente, tomando impraticável e desnecessária tal prática. Desta forma, a menos que algum estudo específico seja necessário, pode se compor amostras referentes a um número fixo de cozimentos, de modo a se ter uma amostra a cada 3 ou 4 horas para ser analisada.

Méis

As análises de amostras de méis intermediários têm por objetivo

verificar o esgotamento ocorrido nas massas e fornecer informações para a operação dos cozimentos subseqüentes. Desta forma, para simplificar o trabalho de coleta de amostras, estas devem ser retiradas após a diluição dos méis, quando a usina tiver uma seção de diluição adequada. Amostras contínuas retiradas a cada 4 horas ou amostras instantâneas a cada hora e compostas de 4 em 4 horas são suficientes. Mel Final

Sendo um dos componentes do balanço de Pol, o mel final deve

ser amostrado o melhor possível. Com o envio à destilaria dos mais variados tipos de méis, inclusive xarope, é imprescindível que esta amostragem seja contínua. Além disso, como o mel final pode variar de uma centrífuga para outra, o mais indicado é coletar amostras contínuas, instalando-se um pequeno tubo de 19 mm de diâmetro na tubulação e recalque do mel para a destilaria. Análises a cada 4 horas devem ser efetuadas para efeito de controle. Magma

Amostras intermitentes coletadas a cada 4 horas são suficientes

para o controle do magma. Quando o magma for refundido, também devem ser coletadas amostras segundo o esquema indicado para verificar o Brix e a pureza.

Açúcar

Quando a usina fabrica açúcar cristal, controle freqüente deve ser exercido no próprio salão de ensaque, para a verificação da cor visual. Quando a usina fabrica açúcar demerara, amostras compostas devem ser coletadas a cada 4 horas para a verificação da Pol e do fator de segurança. A composição da amostra pode ser feita em uma caixa de isopor com tampa de boa vedação.

Lodo A análise de lodo é realizada somente para controles eventuais do

processo, como por exemplo, na determinação da retenção nos filtros. A amostragem pode ser realizada individualmente na saída de cada decantador ou na caixa de lodo que recebe o material de todos os filtros. O local escolhido e a freqüência é função das necessidades do controle de processo em avaliação. Não se devem compor amostras de lodo, mesmo com auxílio de preservativos, devendo ser analisado imediatamente. Fluxograma geral do processamento da cana.

EXPERIMENTO 1 – DETERMINAÇÃO DE PUREZA EM FUNÇÃO DA POL E BRIX EM SOLUÇÃO AÇUCARADA

INTRODUÇÃO Pol O teor de sacarose em uma solução açucarada pode ser determinado com suficiente precisão pela medição do ângulo de rotação do plano de vibração da luz polarizada. O valor obtido é considerado como um valor aproximado do teor de sacarose (pol) em virtude da presença de impurezas que afetam o resultado. Pol é então, a porcentagem, em peso, de sacarose aparente contida em uma solução açucarada. Brix O índice de refração de uma solução de sacarose é uma medida do teor de sacarose, e seu conceito é estendido para indicar sólidos solúveis ou Brix em soluções impuras, que é denominado Brix refratométrico. Os resultados do Brix refratométrico são mais próximos dos sólidos reais dissolvidos porque é menos afetado pelos sólidos suspensos no caldo ou méis que o Brix areométrico. Além do mais, o índice de refração varia pouco com a adição de impurezas, e não é afetado pela tensão superficial. Pureza Relação entre a porcentagem em massa de sacarose e a de sólidos solúveis contidos em uma solução açucarada.

MATERIAL

Sacarímetro automático, peso normal 26,00 g com tubo de Polarização, 200 ± 0,02 mm; Agitador magnético; Funil; Béquer, 250 mL; Bastão de vidro ou plástico; Papel de filtro qualitativo, Ø 180 mm; Mistura clarificante - Cloreto de Alumínio.

PROCEDIMENTO Determinação da pol

Separar cerca de 200 mL de caldo e adicionar de 8 a 10g da mistura clarificante e agitar;

Filtrar sobre papel de filtro, dobrado em pregas, colocado no funil sobre o béquer (técnica de filtração simples);

Desprezar os primeiros 25 mL do filtrado;

Com o filtrado límpido, lavar o tubo de Polarização 3 vezes e encher o mesmo, evitando a formação de bolhas;

Fazer a leitura sacarimétrica (LAl) e anotar.

Brix refratométrico

Limpar cuidadosamente o prisma do aparelho

Adicionar algumas gotas da solução no prisma

Acertar a nitidez da linha horizontal

Acertar o campo claro escuro na ocular direita

Proceder à leitura de Brix observado na escala da ocular esquerda e anotar

Anotar a temperatura

CÁLCULOS

1 - Com auxílio da Tabela corrigir a leitura de Brix observado para o valor de Brix corrigido a 20o C.

2 - A leitura sacarimétrica com Cloreto de Alumínio deve ser

transformada em leitura equivalente ao Subacetato de Chumbo através da expressão: onde: LPb = Leitura sacarimétrica equivalente ao subacetato de chumbo LAI = Leitura sacarimétrica com cloreto de alumínio.

O Fator de Pol é obtido através de Tabela em função do Brix

corrigido.

Calculo de Pureza:

Exemplo

Brix % caldo ............................................................................. 15,5 Leitura sacarimétrica (LAI)...................................................... 54,85 Leitura sacarimétrica (LPb)..................................................... 55,32 Fator de Pol........................................................................ 0,2452 Pol % caldo ........................................................................... 13,56

LPb = L Al x 1,0078 + 0,0444

Pol = L Pb x fator

Pureza = Pol/ Brix x 100

Obs: Considerar pureza ideal , maior de 85% EXPERIMENTO 2 - ANÁLISE DA CANA PELO MÉTODO DO DIGESTOR A FRIO INTRODUÇÃO

Os métodos de análise direta da cana-de-açúcar podem ser classificados de acordo com o sistema de extração do caldo empregado. A exceção da fibra % cana, todos os constituintes são determinados no caldo. Por meio de cálculos, os dados são transformados em porcentagem de cana. Existem três métodos de extração: moenda de laboratório, prensa hidráulica e digestor a frio. Pode-se analisar a matéria-prima entregue por amostragem nos veículos de transporte, como pela sonda horizontal ou inclinada no sistema de pagamento de cana pelo teor de sacarose (PCTS), ou após o preparo para a moagem (cana preparada). A análise da cana-de-açúcar pelo método do digestor a frio fornece os resultados de brix, pol e fibra % cana sem a necessidade do uso de fatores. Entretanto, as determinações do brix e leitura sacarimétrica no extrato do digestor exigem cuidados para evitar erros que serão multiplicados pelo fator de diluição.

MATERIAL

Desintegrador de cana tipo forrageira, adaptado; Balança de precisão, cap. 2,0 kg, legibilidade 0,01 g; Proveta graduada de 1000 mL; Digestor; Béquer, 1000 mL; Funil de tela, Ø furos 0,5 mm; Vidro de relógio, Ø 120 mm; Densímetro digital com correção a 20°C; Béquer, 250 mL; Pisseta, 250 mL; Bastão plástico; Funil sem haste, Ø 100 mm; Lenço de papel fino e absorvente; Algodão; Estufa Spencer com cesto; Sacarímetro automático, peso normal 26,000 g; Tubo de polarização, 200 + 0,2 mm; Agitador magnético (opcional); Funil sem haste, Ø 120 mm; Proveta sem graduação, base expandida, Ø 50 x 125 mm; Béquer, 250 mL; Papel de filtro qualitativo, Ø 180 mm; mistura clarificante

PROCEDIMENTO Preparo do extrato

Pesar 500 g da amostra de cana preparada, previamente desintegrada e quarteada e transferir para o copo do digestor;

Adicionar 1000 mL de água destilada;

Conectar o copo ao digestor, ligar e deixar em funcionamento por 15 min.;

Desligar, retirar o copo do digestor, cobrir com vidro de relógio e deixar resfriar até temperatura ambiente;

Filtrar no funil de tela sobre um béquer de 1000 mL, recolhendo cerca de 400 mL do extrato.

Brix do extrato (b)

Filtrar cerca de 100 mL do extrato em algodão, desprezando-se os primeiros 25 mL do filtrado;

Passar cerca de 50 mL da solução filtrada no densímetro digital

Esperar por 3 minutos

Proceder a leitura de densidade a 20oC

CÁLCULOS

Com auxílio da tabela 1 corrigir a leitura de Brix para a

temperatura padrão de 20°C e anotar como Brix corrigido (b).

Exemplo

Brix não corrigido (%)..................................................................... 5,3 Temperatura dos prismas(°C)....................................................... 23,0 Fator de correção ........................................................................ 0,21 Brix do extrato (%)........................................................................ 5,51

Umidade % cana (Uc) - Método da estufa Spencer

Pesar 100 g da cana preparada, desintegrada e quarteada, no cesto da estufa Spencer;

Ligar a estufa e deixar em funcionamento por 30 min.;

Desligar, remover o cesto e pesar;

Recolocar o cesto na estufa Spencer, ligar e deixar em funcionamento por mais 5 min, remover o cesto e tomar a pesar. Se a perda adicional não for maior que 0,1 g, aceitar a segunda pesagem. Se a perda for maior que 0,1 g secar por mais 5 min.

CÁLCULOS

A perda de peso corresponde diretamente a porcentagem de

umidade da cana. Exemplo Peso do cesto + amostra (g)...................................................... 270,5 Peso do cesto + amostra após secagem (g)............................. 198,6 Diferença de peso (g)................................................................ 71,9 Umidade % cana ........................................................................ 71,9 Fibra (%) cana (Fc)

A fibra % cana é obtida por cálculo conhecendo-se a umidade e o

Brix do extrato. CÁLCULOS

100 – Uc – 3 x b

Fc = -------------------------- 1 - 0,01 x b

Onde:

Uc = Umidade % cana b = Brix do extrato do digestor Exemplo Umidade % cana .................................................................. 71,9 Brix do extrato % .............................................................. 5,51

100 - 71,9 - 3 x 5,51 Fc = ———————————

1 - 0,01 x 5,51 Fc =12,25%

A fibra % cana também pode ser obtida através da tabela em função da umidade e Brix do extrato do digestor. Pol do extrato (p)

Separar cerca de 200 mL do extrato;

Adicionar quantidade adequada de mistura clarificante (2 a 3 g) e agitar;

Filtrar em papel de filtro, dobrado em pregas, colocado no funil sobre a proveta;

Desprezar os primeiros 25 mL do filtrado;

Com o filtrado límpido, lavar o tubo de polarização 3 vezes e encher o mesmo, evitando a formação de bolhas de ar;

Efetuar a leitura sacarimétrica e anotar (LAI).

CÁLCULOS

A leitura sacarimétrica com Cloreto de Alumínio deve ser

transformada em leitura equivalente ao Subacetato de Chumbo através da expressão: LPb = 1,0078 x LAI + 0,0444 onde:

LPb = Leitura sacarimétrica equivalente ao subacetato de chumbo LAI = Leitura sacarimétrica com cloreto de alumínio Pol % caldo extraído = LPb x Fator de Pol O Fator de Pol é obtido através de Tabela em função do Brix.

Exemplo

Leitura sacarimétrica (LAI).......................................................... 17,97 Leitura sacarimétrica (LPb)......................................................... 18,15 Brix do extrato (%)..................................................................... 5,51 Fator de pol............................................................................. 0,2552 Pol do extrato (%)....................................................................... 4,63 EXPERIMENTO 3 - ANÁLISE DO BAGAÇO PELO MÉTODO DO DIGESTOR A FRIO INTRODUÇÃO

A determinação da composição do bagaço é de grande importância no controle do processo de moagem. A metodologia descrita a seguir pode ser utilizada para análise dos bagaços de todos os temos.

O bagaço final das moendas analisado pelo método do digestor a frio utiliza duas subamostras do bagaço, uma para determinação da umidade e outra para determinação da pol no extrato. No extrato do bagaço do digestor é possível efetuar diversas determinações, como o brix com refratômetro de precisão ou densímetro digital e o teor de açúcares redutores totais (ART). Porém, cuidados especiais devem ser tomados para evitar o aquecimento excessivo do material provocado pelas facas do digestor, o que pode resultar na inversão da sacarose ou destruição química dos açúcares devido à alta temperatura. Os constituintes da cana-de-açúcar aparecem de forma bastante diluída no extrato do digestor. Por essa razão, determina-se somente a pol no extrato.

O brix refratométrico pode ser determinado somente com o uso de refratômetro de precisão ou densímetro digital, nem sempre disponíveis. Na prática, é realizada a determinação de brix e pol do caldo de última pressão (último terno de moagem) e calculada pureza do caldo residual. Admite-se que a pureza do caldo retido no bagaço é igual à pureza do caldo do último temo das moendas. MATERIAL

Balança de precisão, cap. 2,0 kg, legibilidade 0,01 g; Estufa Spencer com cesto; Sacarímetro automático, peso normal 26,00 g; Tubo de polarização, 200 ± 0,02 mm; Balança de precisão, cap. 2 kg, legibilidade 0,1 g; Agitador magnético (opcional); Digestor; Proveta graduada. 1000 mL; Béquer, 250 e 1000 mL; Vidro de relógio, Ø 180 mm; Funil sem haste, Ø 120 mm; Proveta sem graduação, base expandida, Ø 50 x 125 mm; Funil de tela, Ø furos 0,5 mm; Papel de filtro qualitativo, Ø 180 mm; Mistura clarificante

PROCEDIMENTO Umidade % bagaço (Ub) - Método de estufa Spencer

Pesar 50 g do bagaço previamente homogeneizado no cesto da estufa Spencer;

Ligar a estufa e deixar em funcionamento por 30 min. a 105°C;

Desligar, remover o cesto e pesar;

Recolocar o cesto na estufa Spencer, ligar e deixar em funcionamento por mais 5 min, remover o cesto e tornar a pesar. Se a perda adicional não for maior que 0,1 g secar por mais 5 min.

CÁLCULOS

A perda de peso, multiplicado por 2, indicará a porcentagem de

umidade do bagaço (Ub).

Exemplo

Peso cesto + amostra (g)...................................................... 292,7 Peso cesto + amostra após secagem (g)............................ 267,8 Diferença de peso (g)............................................................. 24,9 Umidade % bagaço ............................................................... 49,8 Pol % bagaço (Sb)

Pesar 100 g da amostra do bagaço homogeneizado e transferir para o copo do digestor;

Adicionar 1000 mL de água destilada;

Colocar o copo no digestor, ligar e deixar em funcionamento por 15 min.;

Desligar, retirar o copo do digestor, cobrir com vidro de relógio e deixar resfriar a temperatura ambiente;

Filtrar no funil de tela sobre um béquer de 600 mL, recolhendo cerca de 400 mL do extrato;

Separar cerca de 200 mL do extrato;

Adicionar quantidade adequada de mistura clarificante (1 a 2 g) e agitar,

Filtrar sobre papel de filtro, dobrado em pregas, colocado no funil sobre a proveta;

Desprezar os primeiros 25 mL do filtrado;

Com o filtrado límpido, lavar o tubo de polarização 3 vezes e encher o mesmo, evitando a formação de bolhas de ar,

Efetuar a leitura sacarimétrica (LAI) e anotar.

CÁLCULOS

A leitura sacarimétrica com Cloreto de Alumínio deve ser

transformada em leitura equivalente ao Subacetato de Chumbo através da expressão:

LPb = 1,0078 x LAI + 0,0444 onde:

LPb = Leitura sacarimétrica equivalente ao subacetato de chumbo LAI = Leitura sacarimétrica com cloreto de alumínio A pol do bagaço de cada temo é obtida pela equação: 2 x L x 26 (1.000 + Ub) Pol % Bagaço Sb = ————————————- 20.000 - (2 x L x 26 x 100/Q) Onde: LPb = leitura sacarimétrica equivalente ao subacetato de chumbo Ub = umidade do bagaço (%) Q= pureza do caldo residual ou do caldo do rolo de saída de cada temo (%) Fibra % bagaço (Fb)

A determinação da fibra no bagaço (Fb) é feita indiretamente por

cálculo, utilizando-se a expressão: Fibra = 100 - (Ub + Sb x 100/Q) Onde: Ub = umidade do bagaço (%) Q = pureza do caldo residual ou do caldo do rolo de saída de cada terno Sb = pol % bagaço Exemplo Bagaço do último temo Umidade % bagaço ..................................................................... 50,0 Pureza do caldo residual (%)........................................................ 70,0 Pol % bagaço .............................................................................. 2,60 Fb = 100 - (50,0 + 2,60 x 100/70,0)

Fb = 46,28%

EXPERIMENTO 4 - INDÍCE DE PREPARO DA CANA INTRODUÇÃO

Esta análise é realizada para estimar a porcentagem de células abertas na cana preparada e a porcentagem de pol livre no bagaço. Índices de preparo da cana mais elevados estão diretamente ligados a uma maior extração e maior capacidade de moagem. Porcentagens mais elevadas de células abertas no bagaço permitem uma maior eficiência do sistema de embebição. MATERIAL

Sacarímetro automático, peso normal 26,00 g; Tubo de polarização, 200 ± 0,02 mm; Digestor; Equipamento de agitação para determinação do índice de preparo com 2 ou 4 provas, regulado para girar a 50 - 60 rpm; Balança, cap. 100 kg, legibilidade 0,01 kg; Balança de precisão, cap. 2 kg, legibilidade 0,01 g; Proveta graduada. 1000 mL; Béquer, 250 e 600 mL; Funil

metálico; Funil de tela, furos 0,5 mm; Recipiente metálico com

tampa;Bacia plástica, 300 mm; Plástico flexível, 3 x 3 m; Pincel;

Papel de filtro qualitativo, 180 mm; Mistura clarificante.

PROCEDIMENTO Digestor

Transferir para o copo do digestor com o auxílio do funil, 500 g de cana preparada mais 2000 mL de água;

Ligar o digestor e deixar em funcionamento 15 min.;

Resfriar a amostra e filtrar no funil de tela obtendo-se o extrato do digestor;

Fazer a leitura sacarimétrica do extrato do digestor (L1), conforme a técnica: separar cerca de 200 mL do extrato, adicionar 2 a 3 g de mistura clarificante, agitar filtrar em papel de filtro, desprezar os primeiros 25 mL do filtrado, lavar o tubo de polarização 3 vezes e encher o mesmo, evitando a formação de bolhas de ar, efetuar a leitura sacarimétrica e anotar (LAl1)

Open Cell

Pesar separadamente duas outras porções de 500 g de cana mais 2000 mL de água e transferir cada uma delas para o recipiente metálico, colocando-os no equipamento de agitação;

Ligar e deixar em funcionamento por 15 min.;

Filtrar a amostra no funil de tela recolhendo em béquer de 1.000 mL;

Fazer a leitura sacarimétrica de cada extrato conforme a técnica: separar cerca de 200 mL do extrato, adicionar 2 a 3 g de mistura clarificante, agitar filtrar em papel de filtro, desprezar os primeiros 25 mL do filtrado, lavar o tubo de polarização 3 vezes e encher o mesmo, evitando a formação de bolhas de ar, efetuar a leitura sacarimétrica e anotar (LAl2)

CÁLCULOS

Para cana com teor de fibra igual a 13%, teremos

400 x r

PCA = -----------------------

4,87 – 0,87 x r PCA = porcentagem de pol em células abertas (%) r = relação de leituras sacarimétricas = L2/L1 Exemplo Cana preparada Fibra % cana ...................................................................................13,0 Leitura sacarimétrica (L1) .............................................................10,92 Leitura sacarimétrica (L2) ...............................................................9,30

9,30

r = ---------------------- = 0,852 10,92

400 x 0,852

PCA = ------------------------------------------- 4.87 – (0.87 x 0.852)

PCA = 82,5%

EXPERIMENTO 5 - DETERMINAÇÃO DO NITROGÊNIO AMONIACAL EM CALDO DE CANA

INTRODUÇÃO De acordo com Catani (1967), o nitrogênio amoniacal quando aquecido à ebulição em presença de base forte é quantitativamente transformado em amoníaco gasoso. Conforme metodologia descrita por Álvares da Silva (1977), esse nitrogênio na forma de NH3 pode ser recebido numa solução de ácido bórico com mistura indicadora composta por vermelho de metila e verde de bromocresol. Quando o NH3 é brobulhado na solução de ácido bórico temos a formação de tetraborato de amônio. Titulando-se a solução de tetraborato de amônio com ácido sulfúrico padronizado temos a formação de sulfato de amônio e ácido bórico. MATERIAL

pipeta volumétrica de 10 mL, proveta de 50 mL, erlenmeyer, pipeta volumétrica de 20 mL, pipeta volumétrica de 5 mL, bureta de 25 ou 50 mL.

PROCEDIMENTO

Colocar 10 mL da mistura indicadora de ácido bórico, mais 40 mL de água em erlenmeyer de 125 mL

Pipetar 20 mL de amostra e colocar no micro destilador Kjedahl

Adicionar 5 mL de solução NaOH 45%

Receber o destilado borbulhando na mistura, até dobrar o volume do erlenmeyer

Titular com solução padronizada de H2SO4 0,01 N RESULTADO ppm de N em caldo ou mosto = 7 x (Va – Vb) x f Va = volume de H2SO4 0,01 N gasto para titular a amostra

Vb = volume de H2SO4 0,01 N gasto para titular o branco, água destilada F = fator de correção do H2SO4 0,01 N

EXPERIMENTO 6 - DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ SULFÚRICA DO CALDO Introdução A acidez presente no caldo de cana pode interferir nas diversas etapas que envolvem o processamento industrial da cana-de-açúcar. Quando ocorre em níveis elevados podem resultar em redução da eficiência dos processos de produção de açúcar e etanol, elevando seus custos de produção, além de afetar negativamente a qualidade dos produtos finais. Sua determinação fornece informações sobre a qualidade do caldo, podendo indicar a presença de microrganismos responsáveis pelos processos de deterioração do mesmo. A avaliação da qualidade do caldo de cana pode ser realizada através da determinação de sua acidez (PEREIRA, 2007). Os ácidos orgânicos podem ser produzidos pelo próprio processo metabólico da planta, sendo uma característica intrínseca de cada cultivar de cana-de-açúcar. Segundo Yokoya, (1991) estes ácidos orgânicos presentes no caldo de cana podem ser originados também, pela contaminação causada pelo metabolismo de bactérias durante os processos industriais. A acidez do caldo pode ser proveniente do ácido lático que compõe a acidez fixa, ácido acético que recebe a denominação de acidez volátil e o somatório dessas duas frações que compõe a acidez total (ALCARDE et al., 2002). O teor desses ácidos na planta pode ser influenciado pelas condições ambientais, idade da cultura e o ciclo de maturação. Ainda de acordo com Pereira (2007), os teores de acidez fixa estão diretamente relacionados com a fertilidade do solo, sendo que quanto mais fértil, maior o teor de ácidos. Deterioração da Cana em função do tempo de armazenamento

Tempo de conservação

Brix ( % )

Sacarose ( % )

Açúcar Redutor ( % )

Pureza ( % )

Acidez sulfúrica ( g/L)

Original 15,45 14.00 0.123 88,88 0,490

03 dias 17.30 14.80 0,194 88,54 0,490

06 dias 17.42 14.10 0,318 80,94 0,735

09 dias 17.90 13.90 0,542 77,65 0,784

12 dias 17.93 13.50 0,580 75,29 0,882

MATERIAL

Agitador magnético; cápsula magnética, para agitação; bastão de plástico; Bureta de 10 mL; pipeta de 20 mL; proveta de 50 mL; peagâmetro e béquer de 250 mL; NaOH 0,1 M.

PROCEDIMENTO

Pipetar 20 mL de caldo e colocar em béquer de 250 mL, adicionando mais 50 mL de água destilada.

Titular o conteúdo do béquer com NaOH 0,1 M padronizado, em pH-metro até pH 8,5.

Anotar o volume gasto.

CÁLCULOS Acidez = V NaOH 0,1 M x 0,245 x fator de correção do NaOH 0,1 M Obs: A acidez é expressa em g H2SO4/litro

EXPERIMENTO 7 - DUREZA TOTAL NO CALDO CLARIFICADO

INTRODUÇÃO Uma reação de complexação com um íon metálico envolve a substituição de uma ou mais moléculas do solvente coordenadas por grupos nucleofílicos. Os grupos ligado ao íon central são chamados ligantes. A solução que contém o íon metálico a ser determinado é tamponada no valor de pH desejado (por exemplo: em pH = 10, com NH4

+ - NH3 aquoso) e, em seguida, titulada diretamente com uma solução padrão de EDTA. O sucesso de uma titulação com EDTA depende da determinação precisa do ponto final.

Esta análise é utilizada para indicar a presença de compostos de cálcio e magnésio que podem ocasionar incrustações nos evaporadores.

MATERIAL

Microbureta, 5 mL; Balão volumétrico, 100 mL; Erlenmeyer, 250 mL; Pipeta Graduada, 10 mL; Algodão; Solução de EDTA 0,01 M; Solução tampão pH 10; Solução de eriocromo preto T, 0,5 %.

PROCEDIMENTO

Filtrar cerca de 100 mL do caldo clarificado;

Pipetar 10 mL do caldo filtrado para balão volumétrico de 100 mL e completar o volume com água destilada;

Homogeneizar e pipetar 10 mL da solução para erlenmeyer de 250 mL;

Adicionar 10 mL da solução tampão pH 10, e 80 mL de água deionizada;

Adicionar 5 gotas da solução indicadora de eriocromo preto T;

Titular com solução de EDTA, até viragem do róseo para azul nítido;

Anotar o volume gasto (V).

CÁLCULOS Para a diluição utilizada, a dureza total é dada por: CaO (mg/L) = V x f x 560

Onde: V = volume gasto de EDTA (mL) f = fator de correção da solução de EDTA. Exemplo Volume gasto de EDTA(mL) ...............................................1,95 Fator de correção ................................................................1,0225 Dureza (CaO) (mg/L) ...........................................................1.117

EXPERIMENTO 8 - DETERMINAÇÃO DA COR EM CALDO MISTO OU

CLARIFICADO INTRODUÇÃO

O caldo é um sistema coloidal complexo, no qual o meio de dispersão é a água. Alguns constituintes estão em dispersão molecular ou solução, onde as partículas são menores que 1µm de diâmetro, tais como: sacarose, glicose, levulose e sais minerais (matérias solúveis). Os outros são em estado de dispersão coloidal ou em suspensão, onde o diâmetro das partículas varia de 1µm a 10µm, tais como: proteínas, gomas, pectinas, ceras, bagaço e outras impurezas. Do esmagamento da cana, obtém-se o caldo, que é constituído de: 78% a 86% de água, 10% a 20% de sacarose, 0,1% a 2,0% de açúcares redutores, 0,3% a 0,5% de cinza, 0,5% a 1,0% de compostos nitrogenados epH entre 5,2 a 6,8 (LIMA et al., 2001). DELGADO (1975) apresentou a seguinte constituição do caldo de cana: 75 a 82% de água e 18 a 25% de sólidos totais dissolvidos, onde encontram-se os açúcares, tais como sacarose (14,5 a 23,5%), glicose (0,2 a 1,0%) e frutose (0 a 0,5%), 0,8 a 1,5% de não-açúcares orgânicos (proteínas, amidas, aminoácidos, ceras, pectinas, materiais corantes) e 0,2 a 0,7% de compostos inorgânicos (K, P, Ca, Na, Mg, S, Fe, Al e Cl). A clarificação do caldo de cana, realizada logo após a moagem, ocorre através da coagulação, floculação e precipitação dos colóides e substâncias corantes, eliminadas por posterior decantação e filtração, ou seja, forma-se um precipitado insolúvel que absorve e arrasta os constituintes do caldo. A floculação pode ser obtida por uma mudança de pH do meio, utilizando-se reagentes químicos ou pelo aquecimento (STUPIELLO, 1987; KOBLITZ, 1999). Os principais constituintes responsáveis pela opacidade e cor do caldo são as proteínas (albuminas), colóides (polissacarídeos, como dextranas), sais (cinzas), pigmentos naturais (clorofila), pectina e compostos resultantes de reações químicas no caldo (ARMAS et al, 1999; JENKINS, 1966). A maioria desses compostos pode ser removida durante a clarificação, com exceção de alguns colóides e alguns minerais, como o potássio (HOINH, 1973; BAYMA, 1974; DELGADO, 1975; KOBLITZ e MORETTI, 1999). No Brasil predominam dois modelos de clarificação: defecação simples (emprega apenas cal e aquecimento para obtenção de açúcar bruto), e sulfodefecação (antes do tratamento com cal e aquecimento, ocorre adição de SO2 ao caldo para fabricação de açúcar cristal branco) (KOBLITZ, 1998). A clarificação elimina substâncias corantes do caldo, que ficariam fixadas nos cristais de açúcar, conferindo maior intensidade de cor ao

produto final; aumenta o coeficiente de pureza do caldo e diminui a presença dos não açúcares de origem orgânica e inorgânica. BALCH e BROOEG (1948) são da opinião que as impurezas da cana não têm nenhum efeito operacional pronunciado sobre o processo de clarificação, mas diminuem a qualidade do caldo clarificado aumentando a cor e a turbidez e o teor de não-açúcares. MATERIAL

Espectrofotômetro; Refratômetro digital, com correção para 20°C; Balança de precisão, legibilidade 0,1 g; pHmetro; Bomba de vácuo; Conjunto de filtração para membrana de 47 mm; Proveta graduada, 100 mL; Béquer, 150, 250 e 600 mL; Cubeta de vidro óptico especial, percurso ótico 10 mm; Funil de vidro raiado, sem haste, diâmetro 100 mL; Membrana filtrante, abertura 8 mm, diâmetro 47 mm; Algodão; Solução tampão pH 4,0 e 7,0; Solução de ácido clorídrico 0,05N; Solução de hidróxido de sódio 0,05N.

PROCEDIMENTO Preparo da Amostra

Resfriar a amostra se necessário até a temperatura ambiente, filtrar em algodão e transferir para proveta de 250 mL

Medir o Brix aerométrico, fazer correção a 20°C e anotar (Solução1);

A partir da Solução 1 preparar a Solução 2 de Brix = 1,0% empregando a seguinte equação:

100 . b y = ------------

B Onde: y = Peso da Solução 1 a ser diluída (g); b = Brix desejado, (Brix = 1,0% a 20°C); B = Brix a 20°C da Solução 1 (%).

Pesar y gramas da Solução 1, em béquer de 150 mL previamente tarado, completar o peso para 100,0 g com água destilada e homogeneizar (Solução 2).

Técnica

Filtrar a vácuo a Solução 2 em membrana com auxílio do conjunto de filtração;

Acertar o pH da solução filtrada para 7,00 ± 0,05 com auxílio das soluções de ácido clorídrico 0,05N ou hidróxido de sódio 0,05N;

Medir o Brix aerométrico da solução 2 e anotar;

Ajustar o espectrofotômetro a 420 nm e fazer a leitura de absorbância em cubeta de 10 mm utilizando água destilada como referência.

CÁLCULOS

A Cor (U.I.) = -------------- x 1000

b . c Onde: A = valor de absorbância; b = Comprimento interno da cubeta (cm); c = Concentração de sacarose na Solução 2 em função do Brix a 20°C (g/mL). RESULTADO

Expressar em número inteiro e em Unidades ICUMSA (U.I.). Exemplo Para uma amostra de caldo misto com Brix = 15,4%, o peso a ser diluído será:

100 . 1 y = ------------------------- = 6,49 g

15,4 Brix a 20°C da solução 1 (%) ......................................... 15,4 Peso da Solução 1 a ser diluída (g) ............................... 6,49 Brix a 20°C da Solução 2 (%) ........................................ 1,0 Transmitância (%) .......................................................... 76,5 - log 76,5 (Tabela 13) ..................................................... 0,1163 Concentração de sacarose na Solução 2 (g/mL) .......... 0,01002 Cor (420 nm) (U.I.) ................................................................11607

EXPERIMENTO 09 - PADRONIZAÇÃO DO LICOR DE FEHLING

INTRODUÇÃO

O teor de açúcares redutores é determinado usando o método de Lane & Eynon, fundamentado na redução dos íons cúpricos em cuprosos, tendo como indicador do ponto final azul de metileno. O cálcio, sacarose e outras substâncias que reduzem o cobre, influenciam o resultado final da análise, bem como, o tempo da solução atingir à ebulição e a padronização da solução de Fehling.

Assim, as condições utilizadas devem ser mantidas constantes em todas as análises, para que os resultados sejam consistentes e apresentem variações mínimas entre as repetições.

O princípio é a redução do cobre por açúcares redutores. Sabe-se que o cobre é precipitado pelos íons hidroxilas.

Cu SO4 + 2 NaOH → Na

2SO

4 + Cu

++

+ 2 OH-

por ebulição do meio há precipitação do óxido cúprico Cu(OH)

2 → H

2O + CuO↓

Na presença de compostos orgânicos, ricos em oxigênio tais como ácido cítrico, tartárico, etc, ou seus sais, não ocorre a precipitação do óxido cúprico por se formar um complexo.

COONa COONa │ │ Cu SO

4 + 2NaOH + CHOH → CHO + Na

2SO

4 + 2 H

2O

│ │ Cu Sulfato de CHOH CHO Sódio │ │ COOK COOK Tartarato Complexo de Sódio Tartarato - Cobre

e Potássio

Então:

O tartarato duplo de sódio e potássio mais sulfato de cobre constitui o licor de Fehling.

O licor de Soxhlet por variar a proporção dos ingredientes constitui uma modificação do licor de Fehling.

A reação com os açúcares redutores, por exemplo, a glicose é a

seguinte:

HOC = O COONa HC = O COONa │

│ │ │ HCOH CHO HCO CHOH │

│ Cu │ │ HOCH CHO HOCH + H2O → HCOH + │ + CuOH │ │ │ HCOH COOK HCOH COOK │ Complexo │ HCOH CHOH │ │ H

2COH

H2COH

Glicose

O CuOH por ebulição se decompõe precipitando o óxido cuproso de cor vermelho tijolo. 2CuOH → Cu

2O ↓ + H

2O

óxido cuproso

MATERIAL Balança de precisão, legibilidade 0,01 g; Banho-maria com aquecimento; Bureta de Mohr, 50 mL; Balão volumétrico, 100, 250 mL e 1000 mL; Pipeta volumétrica, 10, 20, 25, 50 e 100 mL; Pipeta graduada, 5 e 10 mL; Erlenmeyer, 250 mL; Béquer, 250 mL; Funil; Pérolas de vidro; Termômetro, 0 a 100oC, divisão 1°C; Tela de ferro com centro de amianto; Tripé de ferro; Haste de ferro com base e suporte para bureta; Pinça de Mohr; Bico de gás; Cronômetro; Algodão; Solução de Fehling A; Solução de Fehling B; Solução de azul de metileno 1%; Solução de ácido clorídrico 6,34 N (24,85°Brix); Solução de hidróxido de sódio 20%; Solução de EDTA 4%; Solução de açúcar invertido 1% e 0,2%; Solução indicadora de fenolftaleína 1%; Solução de ácido clorídrico 0,5 N; Solução de hidróxido de sódio 1 N.

PROCEDIMENTO Padronização do licor de Fehling

Transferir com auxílio de pipetas volumétricas para erlenmeyer de 250 mL, 5 mL da solução de Felhing B e 5 mL da solução de Felhing A.

Colocar algumas pérolas de vidro no erlenmeyer

Encher uma bureta de 50 mL com a solução de uso de açúcar invertido 0,2%.

Adicionar da bureta 20 mL da solução de açúcar invertido 0,2%.

Aquecer a mistura até atingir a ebulição e cronometrar exatamente 2 min, mantendo o líquido em ebulição constante, adicionar 3 a 4 gotas da solução de azul de metileno.

Completar a titulação, adicionando, gota a gota, a solução contida na bureta, até completa eliminação da cor azul.

O tempo total, desde o início da ebulição até o final da titulação deve ser 3 min.

Anotar o volume gasto V.

Repetir a titulação para confirmação do resultado.

Se for gasto um volume menor que 25,64 mL, a solução de cobre estará diluída e mais sal de cobre deverá ser adicionado; caso contrário, se gastar mais que 25,64 mL, a solução de cobre estará concentrada e deverá ser diluída com água destilada.

O fator de correção do licor de Felhing será:

F = 25,64 V

Onde: F = fator do licor de Felhing V = volume gasto (mL) Observação: O fator será aceitável se estiver entre 0,9975 a 1,0025 Recomenda-se proceder a confirmação do fator pelo menos uma vez por semana. EXPERIMENTO 10 – DETERMINAÇÃO DE AR EM SOLUÇÃO

AÇUCARADA

INTRODUÇÃO

Os métodos volumétricos de oxirredução ocorrem através de reações com transferência de elétrons.

A glicose e a frutose apresentam uma propriedade que as diferenciam da sacarose: são capazes de reduzir o íon Cu2+ a Cu+, em meio alcalino e a quente. Por esse motivo esses açúcares são denominados redutores.

A oxidação da glicose e da frutose pelo íon Cu2+, não se constitui uma oxidação completa e nem resulta em compostos cujo estado de oxidação seja definido. Assim, não pode ser aplicado nos cálculos o principio da equivalência.

O método volumétrico de determinação de açúcares redutores depende da padronização das condições analíticas tais como: tempo de reação e temperatura de aquecimento para a obtenção de resultados reprodutíveis. Diz-se então que e um método empírico.

Por essa razão, a determinação deve ser conduzida obedecendo a todas as indicações da metodologia para alcançar êxito. O método também não pode ser considerado como específico, visto que, nos materiais, geralmente, analisados ocorrem outros produtos que podem ser oxidados pelo íon Cu2+.

O indicador utilizado na determinação volumétrica de açúcares redutores é o azul de metileno, cuja forma oxidada apresenta cor azul, enquanto que a forma reduzida é incolor.

MATERIAL

Bureta de Mohr, 50 mL; Balão volumétrico,;Pipeta volumétrica, 10mL; Pipeta graduada, 5 e 10 mL; Erlenmeyer, 250 mL; Funil; Pérolas de vidro; Tela de ferro com centro de amianto; Tripé de ferro; Haste de ferro com base e suporte para bureta; Pinça de Mohr; Bico de gás; Cronômetro; Algodão; Solução de Fehling A; Solução de Fehling B; Solução de azul de metileno 1%; Solução de azul de metilieno 2%.

CÁLCULOS

- Filtrar cerca de 500 mL de amostra em algodão e encher uma bureta de 50mL . - Preparar 2 erlenmeyers de 250mL adicionando a cada um 5 mL da solução de Fehling A e 5 ml da sulção de Fehling B, mais aproximadamente 50 mL de água destilada e alguns cacos de porcelana. - Verter da bureta cerca de 5 mL da solução contendo a amostra no erlenmeyer onde se encontra o licor de Fehling. - Proceder ao aquecimento até ebulição e manter por cerca de 2 minutos. - Adicionar ao erlenmeyer 2-3 gotas da solução indicadora azul de metileno 1%. - Proceder ao gotejamento da solução da bureta sobre o erlenmeyer em ebulição até mudança da cor azul para vermelho tijolo. - Fazer a leitura do volume gasto na titulação e anotar. - Com o 2° erlenmeyer previamente preparado, posicionar o material novamente para titulação. - Completar o volume da bureta com a solução contendo a amostra. -Verter para o erlenmeyer o volume gasto na 1ª titulação menos 1 mL. - Proceder ao aquecimento até a ebulição e manter durante 2 minutos. - Adicionar 2 gotas da solução indicadora azul de metileno 2%. - Proceder ao gotejamento da solução da bureta sobre o erlenmeyer em ebulição até mudança da cor azul para vermelho tijolo. - Fazer a leitura do volume gasto na titulação e anotar.

Cálculos Açúcares redutores % caldo = (5 / Vg) x F Onde: Vg= volume gasto na titulação F= fator de correção da concentração do licor de Fehling

Observação

O volume de solução necessário para a completa titulação é inversamente proporcional ao teor de açúcares redutores presentes na mesma;

Não deixar escorrer a solução ou o indicador pela parede do erlenmeyer,

Adicionar sempre a solução A sobre a solução B;

O licor de Fehling pode ser preparado em quantidade suficiente para realizar as análises diárias, misturando-se volumes iguais das soluções A e B;

A diferença entre duas titulações não deve ser maior que 0,2 mL, caso contrário, repetir a análise;

Não clarificar a amostra a ser analisada com subacetato de chumbo ou outro agente clarificante, evitando precipitação de açúcares redutores da solução.

EXPERIMENTO 11 – DETERMINAÇÃO DE ART EM SOLUÇÃO AÇUCARADA

INTRODUÇÃO A qualidade da cana-de-açúcar era determinada exclusivamente pela sacarose aparente (POL). Atualmente, englobam-se características físico-químicas e microbiológicas dessa matéria-prima, que podem afetar, significativamente, a recuperação deste açúcar na fábrica e a qualidade do produto final. Dois tipos de fatores afetam a qualidade da matéria-prima destinada à indústria: - fatores intrínsecos: relacionados à composição da cana (teores de sacarose, açúcares redutores, fibras, compostos fenólicos, amido, ácido aconítico e minerais), sendo estes afetados de acordo com a variedade da cana, variações de clima (temperatura, umidade relativa do ar, chuva), solo e tratos culturais; - fatores extrínsecos: relacionados a materiais estranhos ao colmo (terra, pedra, restos de cultura, plantas invasoras) ou compostos

produzidos por microrganismos devido à sua ação sobre os açúcares do colmo. Desta forma, existem indicadores que permitem avaliar tanto a riqueza da cana como a qualidade da mesma para a recuperação dos açúcares. O ART é determinado pela relação POL/0,95 mais o teor de açúcares redutores. A concentração de açúcares na cana varia, em geral, dentro da faixa de 13 a 17,5%. Entretanto, é importante lembrar que canas muito ricas e com baixa percentagem de fibras estão mais sujeitas a danos físicos e ataque de pragas e microrganismos. Os estudos mostram que nas primeiras 14 horas de deterioração da cana, 93% das perdas de sacarose foram devidas à ação de microrganismos, 5,7% por reações enzimáticas e 1,3% por reações químicas, resultantes da acidez.

MATERIAL

Balança de precisão, legibilidade 0,01 g; Banho-maria com aquecimento; Bureta de Mohr, 50 mL; Balão volumétrico, 100 e 250 mL; Pipeta volumétrica, 10, 20, 25, 50 e 100 mL; Pipeta graduada, 5 e 10 mL; Erlenmeyer, 250 mL; Béquer, 250 mL; Funil; Pérolas de vidro; Termômetro, 0 a 100o C, divisão 1° C; Tela de ferro com centro de amianto; Tripé de ferro; Haste de ferro com base e suporte para bureta; Pinça de Mohr; Bico de gás; Cronômetro; Algodão; Solução de Fehling A; Solução de Fehling B; Solução de azul de metileno 1%; Solução de ácido clorídrico 6,34 N (24,85°Brix); Solução de hidróxido de sódio 20%; Solução de EDTA 4%; Solução de açúcar invertido 1% e 0,2%; Solução indicadora de fenolftaleína 1%; Solução de ácido clorídrico 0,5 N; Solução de hidróxido de sódio 1 N.

PROCEDIMENTO

Pesar 31,25 g do caldo em béquer de 100 mL, previamente filtrado em algodão e transferir quantitativamente para balão volumétrico de 250 mL;

Adicionar 6,3 mL da solução de EDTA 4%, completar o volume e homogeneizar;

Pipetar 25 mL para outro balão volumétrico de 250 mL e adicionar água destilada suficiente para cobrir o bulbo do termômetro introduzido no balão e aquecer em banho-maria até atingir 65°C;

Retirar do banho-maria e retirar o termômetro;

Adicionar 12,5 mL de ácido clorídrico 6,34 N;

Agitar o balão com movimentos rotatórios e deixar em repouso por 30 min.;

Adicionar 3 a 4 gotas da solução indicadora de fenolftaleína 1 % e sob agitação;

Adicionar lentamente solução de hidróxido de sódio 20% até leve coloração rósea, a qual deverá ser posteriormente eliminada pela adição de 1 ou 2 gotas da solução de ácido clorídrico 0,5 N;

Resfriar, completar o volume com água destilada e homogeneizar;

Lavar a bureta com a solução, antes de enchê-la e acertar o zero;

Pipetar 10 mL do licor de Fehling para um erlenmeyer de 250 mL;

Colocar algumas pérolas de vidro;

Adicionar da bureta 20 mL da solução e aquecer a mistura até a ebulição, cronometrar 2 min.;

Se não ocorrer mudanças de cor na solução, indicando que o licor de Fehling não foi reduzido, deve-se continuar a adição de solução até que a cor original desapareça;

Em seguida, adicionar 3 a 4 gotas da solução de azul de metileno e continuar a titulação até que a cor azul desapareça tomando-se vermelho tijolo;

Anotar o volume gasto (V) como um valor aproximado da titulação;

Repetir a titulação adicionando no erlenmeyer, além do licor de Fehling, o volume da solução consumido na titulação anterior menos 2 mL (V - 2);

Aquecer a mistura até ebulição e então cronometrar exatamente 2 min., mantendo o líquido em ebulição constante;

Adicionar 3 a 4 gotas de azul de metileno e continuar a titulação, adicionando a solução da bureta gota a gota, até completa eliminação da cor azul;

O tempo total, desde o início da ebulição, até o final da titulação deve ser de 3 min.;

Anotar o volume gasto e corrigi-lo com o fator do licor de Fehling, anotando-o como V.

CÁLCULOS

Os açúcares redutores totais podem ser obtidos empregando-se a fórmula a seguir.

ART (%) = 397,15 + 0,484

V onde: V = volume gasto corrigido Exemplo: Volume gasto corrigido (mL)............................................... 29,76 Açúcares redutores totais (%).............................................13,83

EXPERIMENTO 12 - DETERMINAÇÃO DE FLOCO ALCOÓLICO EM AÇÚCAR CRISTAL

INTRODUÇÃO A formação de flocos em bebidas ácidas ou alcoólicas tem sido

problema há muitos anos, mas recentemente, as reclamações de açúcar que provocam estes flocos têm aumentado bastante.

Os compostos que formam flocos, presentes no açúcar de cana, são polissacarídeos intrínsecos na cana e proteínas, que coalescem em meio ácido. Outros dois polissacarídeos que podem causar flocos em bebidas, principalmente alcoólicas, são as dextranas e o amido. Dependendo da concentração, estes dois polissacarídeos podem causar também, além de flocos, uma turbidez na solução. Fora estes problemas, estes polissacarídeos também provocam cor para o açúcar. As possíveis causas que aumentam os polissacarídeos na cana são: cana velha (tempo de queima); maturador que mata a gema terminal; cana tombada e amassada; pontas e folhas que fazem aumentar o amido.

A amostra é dissolvida em água deionizada, em concentração definida, é adicionado álcool etílico anidro que produzirá ou não a formação de flocos, cuja intensidade pode ocorrer pela presença de proteínas e/ou polissacarídeos ou sílica e/ou silicatos. MATERIAL

Balança semi-analítica, resolução 0,01 g; Proveta graduada de 100 mL; Béquer de 100 mL; Álcool etílico anidro (filtrado em papel de filtro qualitativo) ; Água deionizada; Filme plástico para vedar a proveta; Papel de filtro qualitativo, diâmetro 120 mm.

PROCEDIMENTO

Pesar 50,00 g ± 0,05 g da amostra de açúcar em erlenmyer de 250 mL e dissolver em 50,00 g ± 0,05 g de água deionizada;

Medir 20 mL desta solução em proveta

Medir 40 mL do álcool etílico anidro em outra proveta e transferir para proveta que contém a solução açucarada;

Vedar a boca da proveta com filme plástico;

Homogeneizar a solução vagarosamente, invertendo a proveta três a quatro vezes;

Deixar a proveta em repouso. RESULTADO

Após uma hora, observar se houve formação de flocos, expressar o resultado Negativo ou Positivo, da seguinte forma:

Negativo: Presença discreta de flocos na forma de pequenos pontos ao longo da solução;

Positivo: Presença moderada ou intensa de flocos maiores na forma de aglomerados.

Observação:

Quando o ensaio for positivo, pode-se observar o início da formação dos flocos a partir dos 10 minutos iniciais, na forma de aglomerados, que aumentam de intensidade durante o período de uma hora;

Quando o ensaio for negativo, somente após uma hora poderá haver um aumento na intensidade dos flocos, porém de tamanho bem menores;

Não usar rolha de cortiça ou borracha para tampar a proveta.

EXPERIMENTO 13 - DETERMINAÇÃO DE SULFITO EM AÇÚCAR CRISTAL BRANCO E VHP

INTRODUÇÃO

A natureza da energia luminosa

A propagação da luz no espaço pode ser analisada como um

fenômeno de natureza ondulatória, a semelhança das ondas que se propagam na superfície de um lago ao se deixar cair uma pedra. Os parâmetros empregados para se caracterizar um movimento ondulatório são: a freqüência, a velocidade de propagação e o comprimento de onda. Destes, o mais envolvido nas considerações sobre os métodos colorimétricos é o comprimento de onda.

A luz visível, a do sol ou de uma lâmpada de filamento de tungstênio, é apenas uma fração dos diversos tipos de radiações eletromagnéticas, que também incluem: ondas de rádio, microondas, infravermelho, ultravioleta, raiox X e raios gama. Esses tipos de radiações são caracterizados por intervalos de comprimento de onda.

O olho humano é capaz de captar a radiação luminosa compreendida entre 400 e 700 nanômetros. O nanômetro é a unidade empregada para comprimento de onda e equivale a 10-9 m. Essa faixa de radiação é denominada luz visível, a qual pode ser também dividida em intervalos de comprimento de onda correspondentes as cores. A decomposição da luz visível é observada através de um prisma ou no arco-íris.

A cor

Diferentes soluções usualmente empregadas no laboratório se

distinguem por uma coloração característica, como as soluções de íon Cu2+, de azul intenso, e as soluções do íon Cr3+, de cor verde.

Quando a luz visível, ou "branca", incide sobre um frasco de solução de sulfato de cobre, radiações de certos comprimentos de onda são absorvidas, enquanto outras são transmitidas, ou seja, atravessam a solução. A cor das soluções é o resultado da percepção pelo olho humano do conjunto de radiações não absorvidas. Considerando-se a absorção de luz em função do comprimento de onda, verifica-se que existem regiões onde a absorção de luz é grande, e outras onde é reduzida ou nula. Efetuando-se diversas medidas na faixa de 400 a 700 nanômetros obtêm-se o que se denomina espectro de absorção de luz visível.

A energia dos diversos tipos de radiação é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Na faixa de luz visível, a radiação correspondente a cor violeta é a de menor energia, enquanto que a de cor vermelha é a de maior energia. Aplicações e aspectos gerais

A determinação colorimétrica do fósforo, do carbono orgânico do

solo e da cor do açúcar são as aplicações frequentes da colorimetria. Entretanto, muitos outros elementos podem ser determinados tais como: nitrato, alumínio, silício, entre outros.

Os métodos colorimétricos tem sido empregados na determinação de açúcares redutores, sobretudo quando estes ocorrem a baixas concentrações.

O êxito das determinações colorimétricas depende de diversos fatores, entre os quais:

exatidão no preparo das soluções padrão, nas diluições e no estabelecimento de curvas padrão;

remoção de interferentes, principalmente da coloração e turvação de soluções e extratos de amostras;

uso de cubetas e tubos limpos, sem ranhuras e sempre na mesma posição no suporte do instrumento. Tubos de ensaio comuns podem ser usados em colorímetros, desde que seja utilizado sempre o mesmo e na mesma posição;

manutenção do instrumento limpo e coberto quando não está em uso, observância do tempo do aquecimento dos circuitos do aparelho e da lâmpada, estabilização de voltagem, etc.

MATERIAL

Espectrofotômetro, leitura em transmitância/absorbância na região visível do espectro, em nm; Balança de precisão,

legibilidade 0,01 g; Mesa agitadora; Célula de vidro, 10 mm de percurso ótico; Pipeta volumétrica, capacidade 10 e 25 ml; Pipeta graduada, capacidade 2 e 10 ml; Solução de cloridrato de rosanilina descorada; Solução de hidróxido de sódio 0,1 M; solução de aldeído fórmico 0,2%

PROCEDIMENTO

Quartear a amostra;

Pesar 20,00 g + 0,01g da amostra de açúcar e diluir em balão volumétrico de 100 mL com água destilada;

Adicionar 4 mL da solução de hidróxido de sódio 0,1 M;

Completar o volume com água destilada e homogeneizar;

Transferir 10 mL da solução para dois tubos de ensaio;

Identificar um tubo como amostra e outro como prova em branco;

No tubo identificado como amostra adicionar 2 mL da solução de fucsina descorada e 2 mL da solução de formaldeído 0,2 %;

No tubo identificado como prova em branco adicionar 2 mL da solução de formaldeído 0,2 % e 2mL de água deionizada;

Deixar o tubo em repouso por 30 min à temperatura ambiente;

Ajustar o espectrofotômetro a 560 nm e proceder ao ajuste do ponto zero de absorbância com água destilada;

Proceder a leitura da absorbância da solução-amostra, em cubeta de 10 mm e anotar.

CÁLCULOS A concentração de SO2 é obtida a partir de uma solução padrão. Exemplo:

89 ppm ----------------- 0,300 A

x ------------ leitura amostra

Em seguida, dividir o valor de x pela quantidade da amostra utilizada na análise.

Ou

- Calculando-se a equação de regressão linear a partir das leituras absorbância x concentração de solução padrão de sulfito, tem-se: a = 29,2397

b = - 1,6221 r = 0,9993

Nota 1: r indica a correlação existente entre os dados e é aceitável um fator de no mínimo 0,9950.

A concentração de Sulfito é obtida a partir da equação de

regressão linear e pela fórmula abaixo: SO2 (mg/kg)= (L x a + b) x 10 M

Onde: L = Leitura da amostra em absorbância; a = Coeficiente linear, obtido na equação de regressão linear b = Intersecção linear, obtido na equação de regressão linear m = Massa utilizada da amostra, em gramas. RESULTADO Expressar em mg de SO2 por kg de amostra e sem decimal. CONFIABILIDADE A precisão do método é 1 mg/kg.

EXPERIMENTO – 14- DETERMINAÇÃO DA COR ICUMSA EM AÇÚCAR VHP e açúcar VVHP

INTRODUÇÃO

Este ensaio verifica se a coloração do produto está de acordo com a classificação utilizada pelo fabricante no rótulo do produto. O termo ICUMSA é a sigla da International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis (Comissão Internacional para Métodos Uniformes de Análise de Açúcar).

Quanto mais baixo esse índice, mais claro, ou mais branco, é o açúcar. À medida que esse índice aumenta, o açúcar vai adquirindo uma coloração mais escura.

A coloração do açúcar está diretamente relacionada:

ao número de partículas carbonizadas presentes, o que representa falha na higienização do equipamento que entra em contato com o produto, uma vez que tais partículas são arrastadas durante o processo de fabricação;

ao tamanho dessas partículas, ou seja, quanto menores as partículas, mais branco é o açúcar e vice-versa.

Uma coloração mais escura representa ainda uma questão visual que pode influenciar na decisão de compra do consumidor ao optar por um açúcar "mais branco".

Procedimento − Pesar 30,0 g ± 0,5 g da amostra e transferir para o frasco de filtração; − Acrescentar 70 g ± 1 g (ou 70 mL ± 1 mL) de água deionizada; − Agitar até completa dissolução; − Montar o conjunto de filtração, conectando-o ao sistema de vácuo; − Filtrar a solução em pré-filtro e depois em membrana; − Coletar o filtrado e transferir para copo plástico; − Ajustar o pH da solução filtrada a pH 7,00 ± 0,02 com solução de ácido clorídrico 0,05 mol/L ou solução de hidróxido de sódio 0,05 mol/L; − Medir o Brix refratométrico corrigido a 20°C; − Ajustar o espectrofotômetro em absorbância ou transmitância a um comprimento de onda de 420 nm, utilizar como branco, água deionizada, previamente filtrada em membrana de 0,45 μm, utilizar célula de 40 mm (ver Nota 2); − Realizar a leitura da solução e anotar Resultado Cor ICUMSA (UI) = Abs x 1000 b x c Onde: Abs = Leitura de absorbância da solução; B = Percurso ótico da célula (cm); C = Concentração de sacarose na solução açucarada em função do ºBrix a 20°C (g/mL) (Tabela 2). Nota 1: Se o espectrofotômetro for ajustado para leitura em transmitância (T) substituir na fórmula de cálculo Abs por -log T, e através da tabela 1, obter o -log T.

Nota 2: Para açúcar refinado granulado utilizar célula de 100 mm, para açúcar cristal, açúcar refinado amorfo ; açúcar orgânico, VHP e VVHP utilizar célula de 40 mm, e se a medida de absorbância for maior que 0,700 ou a de transmitância menor que 20 %, repetir a leitura em célula de 10 mm. Exemplo Sejam os valores abaixo obtidos para uma amostra de açúcar cristal: ºBrix da solução (20°C) (%)............................................... 50,7 ºBrix da solução corrigido pelo fator 0,989.......................(%) 50,1 Concentração de sólidos na solução (g/mL) ...................0,6163 Leitura em absorbância (Abs) ............................................0,243 Percurso ótico da célula (cm)............................................. 4,0 Então: Cor ICUMSA (UI) = 0,243 x 1000 4 x 0,6163 Cor ICUMSA (UI) = 99 Resultados Expressar os resultados em unidades de ICUMSA (UI) e com número inteiro.

EXPERIMENTO 15 - DETERMINAÇÃO DE POL EM AÇÚCAR CRISTAL

INTRODUÇÃO

A avaliação do teor de sacarose é uma das principais

determinações do laboratório sucro-alcooleiro, pois é exigida em

praticamente todas as etapas de controle dos processos industriais,

desde a análise da matéria-prima, a cana, até a do açúcar produzido. O

método mais empregado para essa finalidade é a polarimetria devido a

sua rapidez e praticidade. A pol baixa indica a presença de açúcares

redutores (glicose e frutose), dextrana e cinzas, que interferem na

polarização do açúcar, representando menor teor de sacarose no

mesmo.

MATERIAL

Sacarimetro, leitura digital, escala °S e/ou °Z; Tubo de polarização, fluxo continuo, encamizado, comprimento 200,O ± 0,02 mm; Balança analítica, legibilidade 0,01 g; Balão volumétrico de 100 mL; Bastão de vidro diâmetro de 6 mm; Termômetro de vidro, legibilidade 0,1°C; Papel de filtro qualitativo FRAMEX 395, diâmetro de 185 mm (ou equivalente); Cápsula de inox para pesagem; Papel fino e absorvente; Pisseta.

PROCEDIMENTO

Pesar 26,00 ± 0,01 g da amostra;

Transferir para balão volumétrico de 100 mL, utilizando entre 60 a 80 mL de água destilada;

Agitar até completa dissolução;

Acrescentar água destilada até próximo a marca de aferição;

Colocar o balão em banho termostatizado a 20°C ± 1°C e deixar no mínimo por 10 minutos para acondicionamento;

Secar o colo do balão com papel fino e absorvente envolto em um bastão de vidro:

Completar o volume com água destilada cuidadosamente, com o auxílio da pipeta e homogeneizar;

Colocar um funil com papel de filtro dobrado em pregas sobre a proveta de polarização;

Filtrar a solução desprezando o filtrado inicial e durante a filtração manter o funil coberto com o vidro de relógio;

Lavar o tubo de medição com o filtrado no mínimo duas vezes antes de enchê-lo, tendo o cuidado de evitar a formação de bolhas em seu interior;

Aguardar a estabilização a 20 ± 0,5 °C e fazer a leitura da polarização em °S.

Utilizar água destilada resfriada a 20 ± 0,5°C.

O balão volumétrico deve ter o seu erro volumétrico conhecido e só utilizar o balão que apresentar erro menor que ± 0,05 mL.

Não realizar a análise em ambiente com temperatura abaixo de 14°C ou acima de 26°C.

CÁLCULOS

Se a leitura for realizada em temperatura de 20 ± 0,5°C não é necessário fazer correção da Pol

Pol = Pol lida a 20 ± 0,5°C

Se a leitura for realizada em temperatura diferente de 20 ± 0,5°C fazer correção utilizando a seguinte expressão:

P20 = Pt [1 + 0,00014(t – 20)] Onde: P20 = Pol corrigida a 20°C Pt = Pol a temperatura da solução t = Temperatura da solução açucarada contida no tubo sacarimétrico no momento da leitura

Exemplo

Sejam os valores abaixo obtidos para uma amostra de açúcar: - Leitura de Pol a temp. da solução (Pt) (°S) ....................... 99,6 - Temperatura da solução (t) (°C) ........................................ 24,5 - Pol corrigida a 20°C (P20) (°S) ........................................... 99,7

CONFIABILIDADE

A repetitividade do método é ± 0,04°S.

EXPERIMENTO 16 : DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ TOTAL E ALCALINIDADE EM ÁLCOOL ETÍLICO HIDRATADO/ANIDRO

Introdução Por ser uma molécula muito simples, de fácil obtenção, de baixo peso molecular, contendo oxigênio, miscível com a grande maioria dos líquidos de baixo peso molecular, o álcool etílico (etanol) encontra grande aplicação na natureza, como combustível, solvente industrial, antisséptico, conservante, fabricação de bebidas, etc. Pode ser fabricado pela via bioquímica (fermentações de açúcares), ou pela via química, principalmente, a partir da hidratação do etileno, encontrando neste caso aplicações restritas, como combustíveis e outros produtos industriais não destinados ao consumo humano.

É um líquido incolor, de odor aromático, de sabor ardente e por ser muito higroscópico retira a umidade das mucosas. É bem conhecido o uso humano do etanol na forma de bebidas como cervejas, vinhos, licores, destilados e derivados. Ingerido em pequenas doses e diluído, primeiro reanima (excita) o organismo humano, mas com a ingestão continuada em doses repetidas, produz queda da temperatura do corpo, já que atua como narcótico, conduzindo a embriaguez e, finalmente, a um estado de prostração. Tomado puro, ou diluído em grandes quantidades, é tóxico. É solúvel na água em todas as proporções, sendo mesmo ávido pela água, qualidade esta que o faz ser um excelente agente para impedir a

putrefação, pois desidrata os tecidos em contato com o mesmo, sendo, então, usado na conservação de alimentos, frutas, impedindo a sua fermentação. É um solvente fortemente polar devido ao radical hidroxila (HO-) e por isso tem grande afinidade com a água, numerosas substâncias de estrutura polar, compostos orgânicos e inorgânicos, dissolvendo também essências, hidrocarbonetos, graxas, etc. A nível internacional pode-se dizer que o álcool hidratado é utilizado em várias aplicações, sendo as mais comuns as seguintes: · Uso potável, alimentício e farmacêutico: fabricação de bebidas (vodka, gim, licores, etc.), fabricação de vinagre, fabricação de alimentos (precipitante, solvente, etc.), solvente de aromas (aromatizante) na fabricação de alimentos e cigarros, na extração de produtos medicinais de plantas e tecidos animais, na fabricação de vacinas, antibióticos e preparações em geral, antisséptico, etc.; · Cosméticos: fabricação de perfumes, desodorantes, cremes, produtos de toalete em geral, etc.; · Industrial: fabricação de detergentes, produtos de limpeza, tinturas, têxteis, pinturas, solventes, etc. · Combustível: veículos (Brasil), aplicações especiais. Como todo produto, o álcool pode conter alguma substância residual de onde foi extraído, advindo daí a necessidade de purificá-lo ao grau necessário a sua aplicação, entendendo-se então que quanto mais nobre seja a aplicação mais requisitos de qualidade são aplicáveis. Acidez é expressa em ácido acético, indica a quantidade de impurezas que dão o caráter ácido ao álcool; é medida por neutralização com solução diluída de soda cáustica, em presença do indicador fenolftaleína. Ácidos orgânicos, principalmente o ácido acético CH3-COOH, que geralmente não causam danos a ingestão humana, mas que podem formar outros compostos pela reação destes ácidos com o álcool (reação de esterificação). Podem também dar um caráter muito ácido ao álcool, ocasionando corrosão ou modificação de cor ou estabilidade do produto que o contém.

5.1 - MATERIAL

Erlenmeyer, 250 mL; Pipeta volumétrica, 50 mL; Microbureta, 2 mL div. 0,01 mL; Solução de hidróxido de sódio 0,02N; Solução indicadora de alfa-naftolftaleína 0,1% (p/v).

5.2 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5.2.1 – Técnica - Homogeneizar a amostra; - Transferir com auxílio de uma proveta graduada 50 mL de água Milli-Q para erlenmeyer de 250 mL; - Acrescentar 3 ou 4 gotas da solução indicadora de alfa-naftolftaleína e homogeneizar com auxilio do agitador magnético; - Neutralizar a água, titulando com a solução de hidróxido de sódio 0,02 mol/L, até a viragem de incolor para azul-claro; - Transferir, com auxilio de uma pipeta volumétrica, 50 mL da amostra de álcool etílico (V1), homogeneizar e manter a agitação; - Observar a coloração da solução: · Caso persista a coloração azul-claro: - O álcool apresenta alcalinidade positiva e o ensaio deve ser interrompido; · Caso a solução se torne incolor: - Titular com a solução de hidróxido de sódio 0,02 mol/L até viragem do indicador de incolor para azul claro; - Anotar o volume utilizado em mL (V2). 5.2.2 – Cálculo Acidez Total(mg/L) = 60 x 1000 x CR x V2 V1 Onde: 60 = Massa Molecular do ácido acético (CH3COOH) em g/ mol; CR = Concentração Real do Hidróxido de sódio 0,02 mol/L; V1 = Volume de álcool etílico utilizado, em mL; V2 = Volume da solução de Hidróxido de sódio na titulação, em mL. Exemplo Seja 0,65 mL o volume gasto da solução de hidróxido de sódio 0,02 mol/L. Acidez Total (mg/L) = 60 x 1000 x 0,0199 x 0,65 50 Acidez Total (mg/L) =15,5

Expressar a acidez total em mg de ácido acético por litro de amostra e com uma decimal. Resultados abaixo de 0,5 mg/L expressar como < 0,5 mg/L. RESULTADO DE ALCALIDADE Solução incolor = Alcalinidade negativa Solução azulada = Alcalinidade positiva Experimentos- 17 -Coloração diferencial – Gram Introdução A técnica de Gram ou coloração de Gram é uma técnica de coloração de preparações histológicas para observação ao microscópio óptico, utilizada para corar diferencialmente microrganismos com base na composição química e integridade da sua parede celular, onde observamos uma estrutura rígida que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às bactérias. É uma estrutura complexa composta por peptidoglicanos - polímeros de carboidratos ligados a proteínas. É alvo de muitos antibióticos, incluindo a penicilina e seus derivados, que inibem as enzimas transpeptidase e carboxipeptidase, responsáveis pela síntese dos peptidoglicanos. Contém em espécies infecciosas a endotoxina lipopolissacarídeo (LPS).. Relacionado com a parede celular, as bactérias, consoante com a cor que adquirem, são classificadas em gram positivos (roxo) ou gram negativos (vermelho). Tal método se deve ao médico dinamarquês Hans Christian Joachim Gram (1853-1938). Geralmente as bactérias de "gram negativo" são mais patogénicas, possuindo ainda lipopolissacarídeos na sua membrana exterior, que agravam a infecção. Na técnica de Gram, colora-se bactérias com um corante violeta especial. A bactéria que assim obtiver uma cor rósea, será gram positivo e a que obtiver coloração roxa, gram negativo. A gram positivo ganha coloração rósea porque sua camada mais externa, a parede celular, formada por peptidoglicona, absorve a tinta. Já a gram negativa é roxa porque, apesar de também ter parede celular, esta fica fica abaixo de uma camada adicional, muito parecida com uma mebrana plasmática, logo, não ocorrendo absorção. Procedimentos experimentais

1. Confeccionar o esfregaço; 2. Corar com violeta de cristal por 60 segundos;

3. Lavar com esguicho de água destilada; 4. Cubrir com Iodo de Gram ou Lugol por 60 segundos; 5. Lavar com esguicho de água destilada; 6. Descorar com álcool a 95%, ou acetona, 10-20 segundos; 7. Lavar com esguicho de água destilada; 8. Corar com safranina por 20 segundos 9. Lavar com água destilada, secar e observar ao microscópio.

Resultados: Gram (+) coram de roxo, gram (-) coram de rosa As características estruturais da parede bacteriana estão na base da técnica de Gram que funciona da seguinte forma. O primeiro corante (cristal-de-metila) penetra na bactéria assim como o mordente (Soluto de Lugol). Intracelularmente forma-se um complexo corante-iodo, insolúvel em água, que vai corar o protoplasma e a parede celular. A camada de peptideoglicano é maior em bactérias gram positivos,as gram negativas, por sua vez possuem pouco peptidioglicano e são coradas pelo vermelho de safranina. A lavagem com alcool 99,5º GL dissolve o complexo corante-iodo, e a se a parede celular for permeável a este, arrasta-o para fora da célula. As bactérias capazes de preservar a coloração roxa do 1º corante, o violeta de Genciana, designam-se por Gram positivas. As bactérias que, após a diferenciação com álcool-acetona, são incapazes de reter o violeta de Genciana, designam-se por Gram negativas, corando pela fucsina diluída que se fixa apenas nas bactérias Gram-negativas. Resumindo, as bactérias Gram positivas coram de roxo e as Gram negativas coram de vermelho. Esta técnica de coloração permite então a distinção entre bactérias com parede celular mais ou menos rica em peptidoglicanos. De referir que embora uma bactéria Gram negativa nunca possa corar positivamente pelo Gram, uma bactéria estruturalmente Gram positiva pode corar negativamente se a sua parede de peptidoglicano for destruída ou danificada (ex. envelhecimento celular ou acção de lisozimas).

Experimentos- 18- Análise Microbiológica do Açúcar Introdução O açúcar é uma forma possível dos hidratos de carbono; a forma mais comum de açúcar consiste em sacarose no estado sólido e cristalino. É usado para alterar (adoçar) o gosto de bebidas e alimentos. É produzido comercialmente a partir de cana-de-açúcar ou de beterraba. Características técnicas – microbiologia

Os microrganismos listados abaixo enquadram-se em parâmetros relacionados na Resolução da Agência Nacional de Vigilância Sanitária nº 12 de 02 de janeiro de 2001. Termófilas Não Produtoras de H2S: Origem: São bactérias encontradas no solo e, portanto, pelo fato da cana carregar consigo grandes quantidades de terra, estas bactérias podem contaminar o açúcar, se a temperatura de aquecimento (no processo de fabricação do açúcar cristal) não for suficiente para a inativação dos esporos. Problemas: Produzem gás em abundância. Termófilas Produtoras de H2S (Bactérias de Deterioração Sulfídrica): Origem: São bactérias encontradas no solo e, portanto, pelo fato da cana carregar consigo grandes quantidades de terra, estas bactérias podem contaminar o açúcar, se a temperatura de aquecimento (no processo de fabricação de açúcar cristal) não for suficiente para a inativação dos esporos. Problemas: Os alimentos com esse tipo de deterioração não mostram sinais de estufamento, porém tornam-se enegrecidos, com odor característico de sulfeto de hidrogênio (semelhante a ovo podre). Termófilas Produtoras de “Flat-Sour” (Acidez Plana): Origem: São bactérias encontradas no solo e, portanto, pelo fato da cana carregar consigo grandes quantidades de terra, estas bactérias podem contaminar o açúcar. Os esporos de “flat-Sour” possuem extrema resistência a elevadas temperaturas. Problemas: Reduz significativamente o pH do produto. Esta deterioração é chamada de “flat-sour” (acidez plana), em virtude deste microorganismo praticamente não produzir gás, o que não vai alterar a aparência das embalagens. Mesófilas: Origem: São microorganismos amplamente distribuídos nos diferentes ambientes, principalmente em regiões de clima tropical. As espécies mais freqüentemente encontradas são provenientes do solo. Os esporos são muito mais resistentes as condições adversas (antibióticos, radiações, elevadas temperaturas, etc.) do que os esporos de células vegetativas, sendo esse o motivo de serem freqüentemente encontrados em açúcares, amido, frutas secas, cereais, etc. Problemas: Podem causar deterioração em alimentos. Leveduras e Bolores: Origem: São microorganismos amplamente distribuídos no meio ambiente, e se desenvolvem em meios menos favoráveis ao

desenvolvimento bacteriano, como baixos valores de pH, altas concentrações de sal ou de açúcar, baixa temperatura de armazenagem, presença de antibióticos, e exposição a irradiação. Problemas: Podem alterar o sabor, causar perda de odores e provocar descoloração da superfície dos alimentos. Também podem causar deterioração em alimentos. Coliformes: Origem: São bastonetes, freqüentemente encontrados no trato intestinal de animais, e algumas espécies são encontradas em vegetais. Crescem em vários substratos e utilizam carbohidratos ou outros compostos orgânicos como fonte de energia. Problemas: Causam sabores e odores desagradáveis nos alimentos, tornando-o impróprios para o consumo humano. Salmonella: Origem: São bastonetes “gram negativos” e apresentam alta motilidade. São encontradas no trato intestinal, do mesmo modo que os coliformes. Geralmente são encontrados como saprófitas em materiais ricos em carbohidratos de plantas em decomposição, crescem bem em meios comuns na presença de oxigênio livre. Problemas: São responsáveis por várias infecções no organismo humano. Bacillus cereus: Origem: Estão amplamente distribuídos na natureza e podem ser isolados de uma grande diversidade de alimentos. Problemas: Dois tipos de intoxicação são atribuídas ao consumo de alimentos contaminados por Bacillus cereus. O primeiro e mais comum é caracterizado por dores abdominais e diarréia, compreendendo um período de incubação de 4 a 16 horas. O segundo tipo é caracterizado por náusea aguda, seguida de vômito, e ocorre geralmente de 1 a 5 horas após a ingestão do alimento contaminado. Staphylococcus aureus: Origem: São encontrados em uma extensa variedade de mamíferos e pássaros, bem como em muitas superfícies. Esta bactéria está presente no nariz, garganta e cabelo de pessoas saudáveis. São abundantes em cortes, espinhas e abcessos e podem resistir a altas concentrações de sal e açúcar. Problemas: Os sintomas da contaminação por S. aureus podem ocorrer entre 1 e 8 horas após a ingestão do alimento contaminado. Os sintomas mais comuns incluem náuseas, vômitos, dores abdominais e exaustão.

Objetivo Importância, principais fontes de contaminação do açúcar, como fazer amostragens, análises de bactérias, leveduras e bolores em açúcar. Padrões microbiológicos nacionais e internacionais para qualidade do açúcar. Materiais - Um litro (1L) de água destilada e esterilizada - 6 Erlenmeyers esterilizados. - parafina líquida (fundida) – o suficiente para cobrir a caldo de fígado nos tubos de ensaio com uma espessura de 0,5 cm cada um. - 12 tubos de ensaio (esterilizados). - Meio de cultura PCA. - 6 Placas de Petri esterilizadas. Procedimento Experimental - Detecção de termofílicos produtores de gás: Amostra: Diluir 10g do açúcar a ser analisado em 100ml de água esterilizada. Dividir 20ml da solução de açúcar em 6 tubos contendo meio de caldo de fígado. Estratificar com parafina, esperar solidificar o estratificador e incubar os tubos por 48 horas a 55°C. - Detecção de Mesofílicos: a-) Contagem total Adicionar 2 ml da diluição do item anterior em cada uma de 3 placas e cobrir com meio PCA. Incubar a 32°C por 2 a 3 dias. b-) Contagem de fungos e leveduras Adicionar 2ml da diluição anterior em cada uma de 3 placas de Petri. Cobrir com mei PCA e fazer movimentos em 8. Incubar por 5 dias a 30-32°C. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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