PEIC 2013: TECNOLOGIA, PRODUÇÃO E IMPACTO DA … · retrata aspectos relevantes da produção e do consumo de lactose e tópicos sobre o queijo e cristalização e impactos ambientais

Pró-Reitoria de Extensão, Cultura e Assuntos Estudantis

Programa de Extensão Integração UFU/Comunidade

EDITAL PEIC/UFU/PROEX/Nº 02/2013PROGRAMA DE EXTENSÃO DE INTEGRAÇÃO UFU/COMUNIDADE

PEIC 2013: TECNOLOGIA, PRODUÇÃO E IMPACTO DA LACTOS E

NA SOCIEDADE BRASILEIRA

Bolsistas: Júlia Bueno Silveira

Thiago Silva Lima Orientador: Ricardo Amâncio Malagoni

Universidade Federal de Uberlândia Reitoria de Extensão, Cultura e Assuntos Estudantis

Diretoria de Extensão Programa de Extensão Integração UFU/Comunidade – PEIC/UFU

EDITAL PEIC/UFU/PROEX/Nº 02/2013

PROGRAMA DE EXTENSÃO DE INTEGRAÇÃO UFU/COMUNIDADE

RELATÓRIO FINAL


NA SOCIEDADE BRASILEIRA

Bolsistas: Júlia Bueno Silveira Thiago Silva Lima

Orientador: Ricardo Amâncio Malagoni

Uberlândia – MG 2014

PEIC/UFU





1 – Introdução

O Brasil é o quinto maior produtor de leite do

4%, superior à de todos os países que ocupam os primeiros lugares. O país responde por

66% do volume total de leite produzido nos países que compõem o Mercosul.

O leite já formado é um composto proteínico líquido dividido

diferentes graus de dispersão. A fase continua consiste de fase aquosa de lactose, sais

minerais e orgânicos, proteínas, enzimas de compostos aromáticos, hidratos de carbono,

vitaminas e pigmentos. Já a fase descontínua é constituída por

de cálcio, gordura e material celular. A tabela abaixo apresenta as concentrações dos

principais componentes no leite.

Tabela 1

Componentes Água Sólidos totais Gordura Proteína Lactose Minerais

O soro do leite é a porção aquosa que se separa do coágulo durante alguns

processos industriais, como a fabricação convencional do queijo, por exemplo. Este soro

consiste de aproximadamente 85 a 90% do v

além de reter 55% dos nutrientes encontrados no leite. A produção de soro no mundo é

estimada em 74 milhões de toneladas por ano, 95% desta originado da produção de

queijos.

O soro de queijo se não utilizado apresenta um grande problema ambiental, ele é

altamente poluente (50.000 litros de soro, se lançados como efluentes, equivalem a um

esgoto de uma cidade de 25.000 habitantes). A demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de

um litro de soro se situa entre 30 e 45 g/litro e exige o oxigênio presente em 4.500 litros d

água para despoluí-lo (ANTUNES & GOMEZ, 1990; MIZUBUTI, 1994).

Atualmente, o Brasil importa cerca de 5.000 toneladas de lactose por ano, a um

preço de US$ 5.000 a tonelada. Este produto está presente no



O Brasil é o quinto maior produtor de leite do mundo e cresce a uma taxa anual de



O leite já formado é um composto proteínico líquido dividido



vitaminas e pigmentos. Já a fase descontínua é constituída por complexo de caseína


principais componentes no leite.

Tabela 1 – Principais componentes do leite.

Concentração (%) 86,0 – 88,0 12,0 – 14,0 3,5 – 4,5 3,2 – 3,5 4,6 – 5,2 0,7 – 0,8



de aproximadamente 85 a 90% do volume de leite usado na fabricação do queijo,

reter 55% dos nutrientes encontrados no leite. A produção de soro no mundo é


se não utilizado apresenta um grande problema ambiental, ele é

poluente (50.000 litros de soro, se lançados como efluentes, equivalem a um


um litro de soro se situa entre 30 e 45 g/litro e exige o oxigênio presente em 4.500 litros d

lo (ANTUNES & GOMEZ, 1990; MIZUBUTI, 1994).


preço de US$ 5.000 a tonelada. Este produto está presente no soro de queijo

PEIC/UFU

mundo e cresce a uma taxa anual de



O leite já formado é um composto proteínico líquido dividido em duas fases de



complexo de caseína-fosfato


Principais componentes do leite.



olume de leite usado na fabricação do queijo,

reter 55% dos nutrientes encontrados no leite. A produção de soro no mundo é


se não utilizado apresenta um grande problema ambiental, ele é

poluente (50.000 litros de soro, se lançados como efluentes, equivalem a um


um litro de soro se situa entre 30 e 45 g/litro e exige o oxigênio presente em 4.500 litros de

lo (ANTUNES & GOMEZ, 1990; MIZUBUTI, 1994).


soro de queijo, o qual está



disponível em grande quantidade no país, entretanto, esta substância não é processada

visando a obtenção da lactose na forma cristalina.

A lactose é o componente com maior concentração no

importância nas indústrias alimentícias e farmacêuticas. Esta

tem baixo valor comercial, enquanto que ela pura, ou seja, na forma cristalina possui alto

valor agregado.

A cristalização é uma operação unitária de extrema importância no ramo da

Engenharia Química e, principalmente, no processamento de alimentos. Os produtos

obtidos usando esta operação apresentam elevado grau de pureza e baixíssimos níveis de

contaminação (ULLMANN, 1985; MULLIN, 2001).

condições termodinâmicas que levam as moléculas a aproximarem

estruturas altamente organizadas: os

permitem obter cristais 100% puros verificando

que são impurezas que aderem à molécula por também possuir grande afinidade com o

soluto.

Esse fato faz com que a lactose cristalizada a partir da solução de soro lácteo

tenha menor risco de contaminação, quando comparada com a sintetizada em laboratório.

Em processos de cristalização, as variáveis relevantes para a qualidade do produto

são: intensidade de agitação ou vibração, temperatura de operação e supersaturação, além

da população de sementes no caso de cristalização em batelada com semeadura (BESSA,

2001).

Os aspectos do produto a ser obtido, isto é, a distribuição de tamanho dos cristais,

o tamanho médio, sua pureza e forma são fortemente influenciados por fatores como: (a)

geometria e tipo do cristalizador utilizado; (b) condições em que se opera o processo; (c)

propriedades das fases líquida e sólida.

É neste contexto em que trazemos como foco o processo de cristalização como

alternativa para o tratamento do

lactose. Este projeto de extensão visou complementar a formação acadêmica do estudante

de ensino médio por meio da articulação entre ensino e extensão

conhecimento mais aprofundado para os estudantes do ensino m

de Uberlândia sobre a importância da

efeitos tanto econômicos quanto ambientais.



antidade no país, entretanto, esta substância não é processada

visando a obtenção da lactose na forma cristalina.

A lactose é o componente com maior concentração no soro de queijo

importância nas indústrias alimentícias e farmacêuticas. Esta substância no





ULLMANN, 1985; MULLIN, 2001). Na cristalização criam

condições termodinâmicas que levam as moléculas a aproximarem-se e a agruparem

estruturas altamente organizadas: os cristais. Por vezes, as condições operatórias não

00% puros verificando-se a existência, nos cristais, de inclusões,



e contaminação, quando comparada com a sintetizada em laboratório.



ementes no caso de cristalização em batelada com semeadura (BESSA,



e tipo do cristalizador utilizado; (b) condições em que se opera o processo; (c)

propriedades das fases líquida e sólida.


a o tratamento do soro de queijo e, a consequente obtenção das sementes de

Este projeto de extensão visou complementar a formação acadêmica do estudante

por meio da articulação entre ensino e extensão

conhecimento mais aprofundado para os estudantes do ensino médio das escolas públicas

de Uberlândia sobre a importância da produção de lactose através do soro do leite, tendo

efeitos tanto econômicos quanto ambientais.

PEIC/UFU

antidade no país, entretanto, esta substância não é processada

soro de queijo, tendo grande

substância no soro de queijo





Na cristalização criam-se as

se e a agruparem-se em

cristais. Por vezes, as condições operatórias não

se a existência, nos cristais, de inclusões,



e contaminação, quando comparada com a sintetizada em laboratório.



ementes no caso de cristalização em batelada com semeadura (BESSA,



e tipo do cristalizador utilizado; (b) condições em que se opera o processo; (c)


equente obtenção das sementes de

Este projeto de extensão visou complementar a formação acadêmica do estudante

por meio da articulação entre ensino e extensão, levando um

édio das escolas públicas

lactose através do soro do leite, tendo



2 – Objetivos

Este projeto possui o objetivo de apresentar à sociedade uberlandense, mais

especificamente aos alunos do ensino médio de escolas públicas, conhecimentos

relacionados à produção de lactose

queijo.

Os objetivos específicos deste projeto de extensão

1. Desenvolver em discentes de c

extensão;

2. Visitar indústrias que fazem uso da lactose em seus processos industriais para

aprimoramento do conhecimento dos discentes de graduação e posterior

implementação na apostila;

3. Buscar patrocínio em empresas de laticínios para confecção de brindes que serão

distribuídos durante o curso para os participantes e um

evento;

4. Elaborar uma apostila sobre obtenção de cristais de lactose utilizando

queijo englobando aplicações e preservação do meio ambiente;

5. Oferecer um curso teórico

alunos do terceiro ano do Ensino Médio da rede estadual de Uberlândia

(Escola Estadual Bueno Brandão, Escola Estadual Messias

Estadual Uberlândia, Escola Estadual Prof. Ederlindo Lannes Bernardes, Escola

Estadual Profº José Inácio Souza e Escola Estadual Profª Alice Paes).

6. Oferecer o curso a seis turmas de 10 alunos pré

critério de seleção as dez melhores notas da disciplina de Química de cada escola.

O número de participantes foi limitado em 10 alunos por turma por uma questão de

segurança em laboratório

7. Utilizar uma unidade experimental de cristalização existente na Universidade

Federal de Uberlândia para aplicar o conhecimento teórico adquirido em sala,

mostrando como ocorre a formação de substâncias cristalinas encontradas no

mercado brasileiro, usando como exemplo, a produção de cristais de lactose;

8. Realizar uma palestra para

proposto pelo projeto;



ste projeto possui o objetivo de apresentar à sociedade uberlandense, mais


relacionados à produção de lactose usando uma rota alternativa, ou seja, a partir do

Os objetivos específicos deste projeto de extensão foram:

discentes de curso de graduação (Bacharelado) o interesse pela

Visitar indústrias que fazem uso da lactose em seus processos industriais para


implementação na apostila;

atrocínio em empresas de laticínios para confecção de brindes que serão

distribuídos durante o curso para os participantes e um coffee break

Elaborar uma apostila sobre obtenção de cristais de lactose utilizando

o aplicações e preservação do meio ambiente;

ferecer um curso teórico-experimental gratuito com carga horária de 08 horas a

alunos do terceiro ano do Ensino Médio da rede estadual de Uberlândia

(Escola Estadual Bueno Brandão, Escola Estadual Messias



curso a seis turmas de 10 alunos pré-selecionados, sendo

e seleção as dez melhores notas da disciplina de Química de cada escola.


segurança em laboratório;

Utilizar uma unidade experimental de cristalização existente na Universidade




Realizar uma palestra para os acadêmicos da Engenharia Química sobre o tema

proposto pelo projeto;

PEIC/UFU

ste projeto possui o objetivo de apresentar à sociedade uberlandense, mais


usando uma rota alternativa, ou seja, a partir do soro de

raduação (Bacharelado) o interesse pela

Visitar indústrias que fazem uso da lactose em seus processos industriais para


atrocínio em empresas de laticínios para confecção de brindes que serão

coffee break ao final do

Elaborar uma apostila sobre obtenção de cristais de lactose utilizando soro de

experimental gratuito com carga horária de 08 horas a

alunos do terceiro ano do Ensino Médio da rede estadual de Uberlândia – MG

(Escola Estadual Bueno Brandão, Escola Estadual Messias Pedreiro, Escola



, sendo usado como

e seleção as dez melhores notas da disciplina de Química de cada escola.


Utilizar uma unidade experimental de cristalização existente na Universidade




da Engenharia Química sobre o tema



9. Proporcionar aos estudantes de Ensino Médio

presente na indústria brasileira.

3 – Desenvolvimento

Inicialmente, os alunos bolsistas do projeto de

conteúdos relacionados ao tema em livros, internet e publicações científicas. O professor

orientador direcionou os alunos sobre as melhores publicações a serem consultadas e

usadas como fonte de conhecimento. A revisão bi

minuciosa, a fim de melhor domínio dos bolsistas sobre o assunto. Nota

de materiais que tratam sobre este tema de uma maneira mais detalhada.

Também foram visitadas indústrias do ramo de laticínios, o que po

melhor entendimento sobre os processos que geram o

Visitaram-se a indústrias Doces Rezend

Calu de Uberlândia – MG. A empresa Calu disponibilizou o

cristalizado durante a parte prática proposta por esse projeto.

Após a revisão bibliográfica concluída e a visita às indústrias, iniciou

confecção da apostila (Anexo II)

os alunos do ensino médio pudessem entendê

retrata aspectos relevantes da produção e do consumo de lactose e tópicos sobre o

queijo e cristalização e impactos ambientais

confeccionou-se a apresentação em Power Point para ser exibida aos alunos durante a

primeira parte do minicurso

no final do minicurso. Tais arquivos encontram

A adesão foi de grande sucesso na Escola Estadual Messias Pedreiro, na Escola

Estadual Uberlândia e Escola Estadual Bueno Brandão. Ness

estudantes que demonstraram interesse pelo projeto, bem como alunos que obtinham

melhores notas na disciplina de Química.

Entretanto, tivemos dificuldades em relação as seguintes escolas: Escola Estadual

Profº José Inácio Souza e Escola Estadual Profª Alice Paes. Na primeira, infelizmente não

tivemos a colaboração dos responsáveis, que demonstraram pouco interesse em relação ao

projeto. Na última escola, tinha apenas o ensino fundamental, impossibilitando assim uma

seleção mais adequada dos alunos participantes. Na tentativa de inserção de uma escola



estudantes de Ensino Médio o aprendizado gratuito de um assunto

presente na indústria brasileira.

lmente, os alunos bolsistas do projeto de extensão realizaram uma busca nos



usadas como fonte de conhecimento. A revisão bibliográfica foi feita de maneira

fim de melhor domínio dos bolsistas sobre o assunto. Nota


Também foram visitadas indústrias do ramo de laticínios, o que po

melhor entendimento sobre os processos que geram o soro de queijo

Doces Rezende, na cidade de São Tomás de Aquino

MG. A empresa Calu disponibilizou o soro de queijo

cristalizado durante a parte prática proposta por esse projeto.

Após a revisão bibliográfica concluída e a visita às indústrias, iniciou

(Anexo II). Buscou-se sintetizar o conteúdo de maneira didática que

médio pudessem entendê-la e se interessar pelo assunto

aspectos relevantes da produção e do consumo de lactose e tópicos sobre o

e cristalização e impactos ambientais, totalizando 42 páginas. A partir da mesma,

se a apresentação em Power Point para ser exibida aos alunos durante a

primeira parte do minicurso. A apostila foi imprimida, encadernada e entregue aos alunos

no final do minicurso. Tais arquivos encontram-se em anexo neste relatório.

grande sucesso na Escola Estadual Messias Pedreiro, na Escola

ola Estadual Bueno Brandão. Nessas escolas foram selecionados


na de Química.

tivemos dificuldades em relação as seguintes escolas: Escola Estadual



tinha apenas o ensino fundamental, impossibilitando assim uma


PEIC/UFU

o aprendizado gratuito de um assunto

extensão realizaram uma busca nos



bliográfica foi feita de maneira

fim de melhor domínio dos bolsistas sobre o assunto. Nota-se uma escassez


Também foram visitadas indústrias do ramo de laticínios, o que possibilitou um

soro de queijo como subproduto.

, na cidade de São Tomás de Aquino – MG e a

soro de queijo para ser

Após a revisão bibliográfica concluída e a visita às indústrias, iniciou-se a

se sintetizar o conteúdo de maneira didática que

la e se interessar pelo assunto. A apostila

aspectos relevantes da produção e do consumo de lactose e tópicos sobre o soro de

A partir da mesma,

se a apresentação em Power Point para ser exibida aos alunos durante a

A apostila foi imprimida, encadernada e entregue aos alunos

se em anexo neste relatório.

grande sucesso na Escola Estadual Messias Pedreiro, na Escola

as escolas foram selecionados


tivemos dificuldades em relação as seguintes escolas: Escola Estadual



tinha apenas o ensino fundamental, impossibilitando assim uma




que atendesse as expectativas do projeto, agendou

Segismundo Pereira, porém no dia do minicurso nenhum aluno compareceu.

Para a divulgação do projeto nas escolas foram confeccionados folders

informando horários e locais da realização do projeto de extensão. Os mesmos foram

entregues e enviados via email para os alunos das escolas participantes.

Figura 1

No dia 14 de dezembro de 2013, foi ministrado o minicurso para a Esco

Estadual Messias Pedreiro. C

sobre o assunto. As Figuras

3, nota-se a ajuda de uma bolsista PIBIC, a discente Lorena.

Figura 2 – Alunos da Escola Estadual Messias Pedreiro



que atendesse as expectativas do projeto, agendou-se um minicurso com a Escola Estadual


Para a divulgação do projeto nas escolas foram confeccionados folders


via email para os alunos das escolas participantes.

Figura 1 – Folder de Divulgação.

No dia 14 de dezembro de 2013, foi ministrado o minicurso para a Esco

Estadual Messias Pedreiro. Compareceram 9 alunos que demonstram bastante interesse

s 2 e 3 mostram os alunos participantes desta escola.

se a ajuda de uma bolsista PIBIC, a discente Lorena.

da Escola Estadual Messias Pedreiro durante a parte teórica do

minicurso.

PEIC/UFU

se um minicurso com a Escola Estadual


Para a divulgação do projeto nas escolas foram confeccionados folders (Figura 1)


No dia 14 de dezembro de 2013, foi ministrado o minicurso para a Escola

ompareceram 9 alunos que demonstram bastante interesse

os alunos participantes desta escola. Na Figura

durante a parte teórica do



Figura 3 – Estudantes

No dia 22 de março de 2014

4 alunos comparecem. No dia 28 de junho de 2014, apresentou

alunos da Escola Estadual Bueno Brandão.

Estadual Uberlândia com o bolsista

FAPEMIG).

Figura 4 – Alunos

O minicurso foi dividido em duas partes, sendo a primeira teórica ministrada na

parte da manhã pela bolsista do projeto Júlia Bueno Silveira em uma sala previamente

agendada no Espaço Físico da

Mônica, com início às 8:00



da Escola Estadual Messias Pedreiro durante a parte prática

No dia 22 de março de 2014, atendeu-se a Escola Estadual Uberlândia, sendo que

4 alunos comparecem. No dia 28 de junho de 2014, apresentou-se o minicurso para 2

alunos da Escola Estadual Bueno Brandão. A Figura 4 apresenta os alunos da Escola

Estadual Uberlândia com o bolsista de extensão Thiago e Lorena (Bolsis

Alunos da Escola Estadual Uberlândia com o bolsista Thiago.



no Espaço Físico da Universidade Federal de Uberlândia,

m início às 8:00 hs. A Figura 5 retrata a bolsista durante a apresentação.

PEIC/UFU

durante a parte prática.

Uberlândia, sendo que

se o minicurso para 2

apresenta os alunos da Escola

e Lorena (Bolsista PIBIC

da Escola Estadual Uberlândia com o bolsista Thiago.



, no campus Santa

retrata a bolsista durante a apresentação.



Figura 5 – Bolsista

Durante o período da tarde, o bolsista Thiago Silva Lima ministrou a segunda

parte do minicurso, a parte prática.

desenvolvidos diversos testes experimentais com o intuito de obter as melhores condições

possíveis para extração da lactose do soro do leite.

Nesta etapa, utilizou

pela empresa CALU, e uma amostra da lactose comercial.

usada uma unidade experimental e

Primeiramente, foi

do leite com o intuito de facilitar o processo de cristalização

se 0,4 mL para cada 200 m

solução foi então agitada por um período de 1

distribuir o tanfloc uniformemente no soro.

decantação permanecendo em repou

retirou-se a fração decantada e a colocou em um erlenmeyer.

A próxima etapa do processo de cristalização consiste em transferir o soro do leite

para o rotoevaporador (Figura 6)

assim uma grande quantidade de água presente na amostra. Este procedimento

necessário, pois a formação de cristais de lactose de uma solução concentrada é mais

eficiente. Após estas etapas



Bolsista durante a apresentação da parte teórica do minicurso.


parte do minicurso, a parte prática. Para a realização da parte prática inicialmente foram


possíveis para extração da lactose do soro do leite.

utilizou-se para a cristalização uma amostra de soro de queijo

pela empresa CALU, e uma amostra da lactose comercial. Na cristalização de lactose

usada uma unidade experimental existente na Universidade Federal de Uberlândia

, foi necessário a retirada de todas as gorduras e proteínas do soro

do leite com o intuito de facilitar o processo de cristalização, sendo que para isto, u

mL de soro, de uma substância orgânica chamada Tanfloc. Esta

solução foi então agitada por um período de 10 minutos no agitador magnético, visando

distribuir o tanfloc uniformemente no soro. Transferiu-se a amostra para um funil de

decantação permanecendo em repouso por aproximadamente 2 horas. Após esse tempo,

se a fração decantada e a colocou em um erlenmeyer.


(Figura 6) para promover a concentração da solução, eliminando

assim uma grande quantidade de água presente na amostra. Este procedimento


eficiente. Após estas etapas, começou-se efetivamente o processo de cristalização.

PEIC/UFU

teórica do minicurso.


Para a realização da parte prática inicialmente foram


soro de queijo cedida

Na cristalização de lactose foi

xistente na Universidade Federal de Uberlândia

necessário a retirada de todas as gorduras e proteínas do soro

, sendo que para isto, utilizou-

ro, de uma substância orgânica chamada Tanfloc. Esta

0 minutos no agitador magnético, visando

se a amostra para um funil de

so por aproximadamente 2 horas. Após esse tempo,


para promover a concentração da solução, eliminando

assim uma grande quantidade de água presente na amostra. Este procedimento foi


e efetivamente o processo de cristalização.



Figura 6

Para uma melhor compreensão dos alunos, utilizou

demonstrar como é o procedimento do cristalizador.

da lactose comercial e mistur

pesagens uma balança analítica calibrada foi utilizada. Esta solução foi transferida para um

banho-maria a uma temperatura de 70ºC até se obter uma completa solubilização da

mesma.

Após toda esta preparação, a solução

adicionada ao cristalizador

que através de uma agitação constante.

circulação de água no cristalizador, que permaneceu a 50ºC, temperatura ótima de

cristalização.

A agitação foi controlada por um motor, e com o auxílio de um tacômetro

controlou-se a rotação do excêntrico

Por um período de espera em torno de duas horas

cristalizada, neste momento, retirou

um kitassato conectado a uma bomba a vácuo, filtrando assim a

cristais de lactose formados.



Figura 6 – Bomba a vácuo e Rotoevaporador.

Para uma melhor compreensão dos alunos, utilizou-se lactose comercial, para

demonstrar como é o procedimento do cristalizador. No experimento,

e misturaram-se com 200 mL de água destilada, para ambas as


a uma temperatura de 70ºC até se obter uma completa solubilização da

da esta preparação, a solução saturada de lactose monohidratada

em uma quantidade de 280 mL com o auxílio de uma proveta

que através de uma agitação constante. Ligou-se a refrigeração e a bomba do banho para


controlada por um motor, e com o auxílio de um tacômetro

do excêntrico, que foi mantida a 323 rpm.

Por um período de espera em torno de duas horas, a solução de lactose

cristalizada, neste momento, retirou-se a solução do cristalizador (Figura 7)

um kitassato conectado a uma bomba a vácuo, filtrando assim a solução, e separando os

cristais de lactose formados.

PEIC/UFU

lactose comercial, para

utilizaram-se 170g

de água destilada, para ambas as


a uma temperatura de 70ºC até se obter uma completa solubilização da

de lactose monohidratada foi

com o auxílio de uma proveta,

se a refrigeração e a bomba do banho para


controlada por um motor, e com o auxílio de um tacômetro

a solução de lactose foi

(Figura 7) e enviou para

solução, e separando os



Figura 7 – Unidade experimental de cristalização em leito vibrado.

Após cada minicurso foram entregues um questionário avaliativo

os estudantes avaliarem alguns itens

certificados para os alunos participantes.

Tentou-se o patrocínio de empresas do ramo de laticínios para que fossem

fornecidos lanches e produtos para os alunos participantes do minicurso, porém tal

tentativa não foi bem sucedida. Encontrou

profissional qualificado e disponível para ministrar uma palestra sobre o assunto.

4 – Conclusão

O projeto despertou interesse por grande parte dos alunos participantes nas áreas

de Engenharia Química, Química e Química Industrial, pois são carreiras em que os

profissionais formados podem atuar em empresas que irão sempre priorizar a otimização e

um melhor aproveitamento do processo produtivo, demonstrado neste projeto como a

transformação de um produto de descarte para um com alto valor comercial.

A parte experimental

industrial existente, onde rot

danos ao meio ambiente e para reduzir os custos dos produtos consumidos no Brasil. Neste

caso, trabalhou-se com a lactose, um produto com alto valor agregado quando na forma

cristalina, e que pode ser obtido usando uma substância disponível em grande quantidade



Unidade experimental de cristalização em leito vibrado.

Após cada minicurso foram entregues um questionário avaliativo

avaliarem alguns itens sobre o projeto de extensão. Foram entregues também,

certificados para os alunos participantes.

se o patrocínio de empresas do ramo de laticínios para que fossem


foi bem sucedida. Encontrou-se dificuldade também para encontrar





elhor aproveitamento do processo produtivo, demonstrado neste projeto como a


A parte experimental deste trabalho visou aperfeiçoar um

existente, onde rotas de produção alternativas são criadas para minimizar os


se com a lactose, um produto com alto valor agregado quando na forma

er obtido usando uma substância disponível em grande quantidade

PEIC/UFU

Unidade experimental de cristalização em leito vibrado.

Após cada minicurso foram entregues um questionário avaliativo (Anexo I), para

. Foram entregues também,

se o patrocínio de empresas do ramo de laticínios para que fossem


se dificuldade também para encontrar





elhor aproveitamento do processo produtivo, demonstrado neste projeto como a


um processo químico

as de produção alternativas são criadas para minimizar os


se com a lactose, um produto com alto valor agregado quando na forma

er obtido usando uma substância disponível em grande quantidade



no país, o soro de queijo, que ainda não é utilizado para a produção em larga escala da

lactose. Através de constantes experimentos, chegou

lactose, determinando parâmetros adequados para todo o processo de cristalização.

5 – Referências Bibliográficas

ANTUNES, L. A. F.; GOMEZ, R. J. H. C. mimeografada da disciplina Ciência e Tecnologia do Leite e Derivados. UEL, 1990. 54 p.

BESSA, J. A. de A. Cristalização de ácido cítrico

rotativa e com discos vibrados

Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2001

MIZUBUTI, I. Y. Soro de leite: composição, processamento e utilização na alimentação. Semina: Ci. Agr., v. 15, n. 1, p. 80

MULLIN, J. W. CrystallizationULLMANN, F. Ullmann’s encyclopedia of

Republic Germany: Weinheim, 1985.



, que ainda não é utilizado para a produção em larga escala da

Através de constantes experimentos, chegou-se a um patamar bom de extração da

ando parâmetros adequados para todo o processo de cristalização.

Referências Bibliográficas

ANTUNES, L. A. F.; GOMEZ, R. J. H. C. Soro: Perspectiva de uso industrialmimeografada da disciplina Ciência e Tecnologia do Leite e Derivados.

Cristalização de ácido cítrico - Influência da agitação com paleta

rotativa e com discos vibrados. 2001. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia

Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2001.

MIZUBUTI, I. Y. Soro de leite: composição, processamento e utilização na alimentação. , v. 15, n. 1, p. 80-94, 1994.

Crystallization . 4th ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001. Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry

Republic Germany: Weinheim, 1985.

PEIC/UFU

, que ainda não é utilizado para a produção em larga escala da

se a um patamar bom de extração da

ando parâmetros adequados para todo o processo de cristalização.

Soro: Perspectiva de uso industrial. Apostila mimeografada da disciplina Ciência e Tecnologia do Leite e Derivados. Londrina:

Influência da agitação com paleta

. 2001. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia

MIZUBUTI, I. Y. Soro de leite: composição, processamento e utilização na alimentação.

Heinemann, 2001. 594 p. industrial chemistry. 5th ed. Federal



EDITAL PEIC/UFU/PROEX/Nº 02/2013PROGRAMA DE EXTENSÃO DE INTEGRAÇÃO UFU/COMUNIDADE

ANEXO I – QUESTIONÁRIO 1) O curso de extensão apresenta um produto do 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( ) 2) Este curso proporciona um conhecimento extra que não é visto no Ensino Médio. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( 3) O assunto apresentado mostra aplicações de teorias vistas em sala de aula e que são utilizadas em laboratórios e pelas indústrias brasileiras. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 1 4) A carga horária do curso é suficiente para adquirir um conhecimento extra sobre preservação do meio ambiente e processos químicos industriais. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( ) 5) O curso desperta o interesse de algumas pessoas seguirem carreiras na área de Engenharia Química, Química Industrial 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( ) 6) A Universidade Federal de Uberlândia ao realiaproximação entre os alunos do Ensino Médio e alunos do Ensino Superior. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( ) 7) Os(As) discentes da Universidade Federal de Uberlândia 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( ) 8) A apostila elaborada pelos(as) discentes da Universidade é informativa e permite um fácil aprendizado sobre o assunto: soro de leite, lactose e suas aplicações. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( ) 9) A quantidade de alunos que participaram do curso foi conveniente diante das instalações físicas disponíveis. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )



EDITAL PEIC/UFU/PROEX/Nº 02/2013


QUESTIONÁRIO DE AVALIAÇÃO DO CURSO DE EXTENSÃO

1) O curso de extensão apresenta um produto do cotidiano das pessoas.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

2) Este curso proporciona um conhecimento extra que não é visto no Ensino Médio.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

3) O assunto apresentado mostra aplicações de teorias vistas em sala de aula e que são utilizadas em laboratórios e pelas indústrias brasileiras.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

4) A carga horária do curso é suficiente para adquirir um conhecimento extra sobre preservação do meio ambiente e processos químicos industriais.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

desperta o interesse de algumas pessoas seguirem carreiras na área de Química Industrial e afins.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

6) A Universidade Federal de Uberlândia ao realizar este tipo de curso permite uma aproximação entre os alunos do Ensino Médio e alunos do Ensino Superior.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

iscentes da Universidade Federal de Uberlândia possuem didática de ensino.

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

8) A apostila elaborada pelos(as) discentes da Universidade é informativa e permite um fácil aprendizado sobre o assunto: soro de leite, tecnologia, preservação do meio ambiente,

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

9) A quantidade de alunos que participaram do curso foi conveniente diante das instalações

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

PEIC/UFU


DE AVALIAÇÃO DO CURSO DE EXTENSÃO

2) Este curso proporciona um conhecimento extra que não é visto no Ensino Médio.

3) O assunto apresentado mostra aplicações de teorias vistas em sala de aula e que são

4) A carga horária do curso é suficiente para adquirir um conhecimento extra sobre

desperta o interesse de algumas pessoas seguirem carreiras na área de

zar este tipo de curso permite uma aproximação entre os alunos do Ensino Médio e alunos do Ensino Superior.

possuem didática de ensino.

8) A apostila elaborada pelos(as) discentes da Universidade é informativa e permite um preservação do meio ambiente,

9) A quantidade de alunos que participaram do curso foi conveniente diante das instalações



10) O professor atuou de forma solicitaram sua ajuda. 0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 SUGESTÕES: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



10) O professor atuou de forma clara nos momentos onde os(as) d

0 ( ); 1 ( ); 2 ( ); 3 ( ); 4 ( ); 5 ( ); 6 ( ); 7 ( ); 8 ( ); 9 ( ); 10 ( )

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

PEIC/UFU

clara nos momentos onde os(as) discentes da UFU

______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

PEIC 2013: TECNOLOGIA, PRODUÇÃO E

IMPACTO DA LACTOSE NA SOCIEDADE

Júlia Bueno Silveira

Thiago Silva Lima

Prof. Dr. Ricardo Amâncio Malagoni

Universidade Federal de Uberlândia


Programa de Extensão Integraça UFU/Comunidade



BRASILEIRA

Júlia Bueno Silveira – Graduanda em Engenharia Química

Thiago Silva Lima – Graduando em Engenharia Química

Prof. Dr. Ricardo Amâncio Malagoni

Uberlândia – MG

2013


Diretoria de Extensão Programa de Extensão Integraça UFU/Comunidade –

PEIC/UFU



em Engenharia Química

em Engenharia Química

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO............................................................................................. ............... 3

CAPÍTULO 2 – Aspectos Relevantes da Produção e do Consumo de Lactose.....................................5

2.1 –Os Carboidratos..............................................................................................................................5

2.2 – O açúcar Lactose ...........................................................................................................................7

2.3 – Propriedades da Lactose ...............................................................................................................8

2.4 – Produção da Lactose .....................................................................................................................9

2.5 – Aplicação Industrial da Lactose .....................................................................................................10

2.6 –Intolerância à Lactose ....................................................................................................................12

CAPÍTULO 3 – SORO DE LEITE............................................. ............................................................14

CAPÍTULO 4 – CRISTALIZAÇÃO............................................. ...........................................................22

4.1 – Solubilidade ...................................................................................................................................24

4.2 – Supersaturação de Soluções..........................................................................................................25

4.3 – Sementes........................................................................................................................................26

4.4 – Agitação e Mistura.........................................................................................................................28

4.5 – Cristalizadores Industriais...............................................................................................................29

4.6 – Tipos de Cristalizadores..................................................................................................................31

CAPÍTULO 5 – IMPACTOS AMBIENTAIS..............................................................................................36

5.1 – Alternativas de Reaproveitamento...................................................................................................37

CAPÍTULO 6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................40

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Historicamente, acredita-se que o homem

passou a consumir leite de origem animal há cerca de

20000 a.C. Este fato foi concluído através de desenhos

rupestres encontrados na Ásia, nos quais cabras

aparecem como objeto de alimentação. A peça

conhecida como Friso dos Ordenhadores, datada de

3100 a.C. encontrada em Tell Ubaid (atual Iraque), é o

primeiro registro concreto da utilização do leite como

alimento. Nesta são constatadas a ordenha e também a

filtragem do leite. Já os etruscos, por volta de 400 a.C.

utilizavam o leite de cabras e carneiros para fazer diferentes tipos de queijos. Acredita-se que o leite bovino

veio ser aproveitado somente no século V na Europa após as invasões bárbaras e a queda do império

romano.

O Brasil é o quinto maior produtor de leite do mundo e cresce a uma taxa anual de 4%, superior à

de todos os países que ocupam os primeiros lugares. O país responde por 66% do volume total de leite

produzido nos países que compõem o Mercosul.

Atualmente, é utilizado para dois fins: para alimentação em forma líquida, chamando-se de leite “in

natura” e como matéria-prima industrial, sendo fundamental na produção de vários produtos lácteos.

O leite já formado é um composto proteínico líquido dividido em duas fases de diferentes graus de

dispersão. A fase continua consiste de fase aquosa de lactose, sais minerais e orgânicos, proteínas, enzimas

de compostos aromáticos, hidratos de carbono, vitaminas e pigmentos. Já a fase descontínua é constituída

por complexo de caseína-fosfato de cálcio, gordura e material celular. A tabela abaixo apresenta as

concentrações dos principais componentes no leite.

Tabela 1 – Principais componentes do leite.

Componentes Concentração (%)

Água 86,0 – 88,0 Sólidos totais 12,0 – 14,0

Gordura 3,5 – 4,5 Proteína 3,2 – 3,5 Lactose 4,6 – 5,2

Minerais 0,7 – 0,8

Friso dos Ordenhadores (fragmento).

O soro do leite é a porção aquosa que se separa do

coágulo durante alguns processos industriais, como a fabricação

convencional do queijo, por exemplo. Este soro consiste de

aproximadamente 85 a 90% do colume de leite usado na

fabricação do queijo, além de reter 55% dos nutrientes

encontrados no leite. A produção de soro no mundo é estimada

em 74 milhões de toneladas por ano, 95% desta originado da

produção de queijos.

Por ser extremamente perecível, o soro pode causar alguns problemas em relação à poluição

ambiental. 50 000 litros de soro como lançados como efluentes, podem ser comparados a um esgoto de

uma cidade de 25 000 habitantes.

O crescimento da produção de soro no Brasil tem levado a indústria de laticínios a procurar novas

formas de seu reaproveitamento. Neste contexto, vários processos de recuperação dos constituintes do

soro são empregados, de modo a reduzir sua carga poluidora e possibilitar o seu aproveitamento industrial.

A lactose é o componente com maior concentração no soro de leite, tendo grande importância

nas indústrias alimentícias e farmacêuticas. Esta substância no soro de leite tem baixo valor comercial,

enquanto que ela pura, ou seja, na forma cristalina possui alto valor agregado.

A obtenção de lactose a partir de soro de leite se torna um procedimento de grande interesse

socioeconômico, uma vez que o soro de leite se enquadra como um resíduo, e a lactose apresenta um

grande valor industrial. Neste caso, além da agregação de valor, o processamento do soro de leite se

enquadra na concepção de desenvolvimento sustentável, visto que há o reaproveitamento do que seria um

resíduo, que não mais é descartado no meio ambiente.

É neste contexto em que trazemos como foco o processo de cristalização como alternativa para o

tratamento do soro de leite, e a consequente obtenção das sementes de lactose.

A cristalização é uma operação unitária de extrema importância no ramo da Engenharia Química

e, principalmente, no processamento de alimentos. Os produtos obtidos usando esta operação apresentam

elevado grau de pureza e baixíssimos níveis de contaminação (ULLMANN, 1985; MULLIN, 2001). Esse fato

faz com que a lactose cristalizada a partir da solução de soro lácteo tenha menor risco de contaminação,

quando comparada com a sintetizada em laboratório.

5 Capítulo 2- Aspectos Relevantes da Produção e do Consumo de Lactose

CAPÍTULO 2

ASPECTOS RELEVANTES DA PRODUÇÃO E DO CONSUMO DE LACTOSE

2.1 - OS CARBOIDRATOS

Basicamente, os carboidratos, também chamados de glicídeos ou açúcares, são os combustíveis de

nossas células. Pra termos uma ideia, cada grama de carboidratos que ingerimos equivale a 4 kcal. Os

carboidratos são formados por CHO, respectivamente Carbono, Hidrogênio e Oxigênio. Estes três

elementos, combinados, formam uma mistura de relativamente fácil digestão.

As funções dos carboidratos, entre fornecer energia, são: função estrutural, ajuda na manutenção

do sistema nervoso, metabolismo de gorduras, participação na função de desintoxicação do fígado e

formação da matriz dos tecidos conjuntivo e nervoso.

Um excesso de carboidratos pode provocar um aumento de peso, aumento de tecido adiposo,

aumento de colesterol sanguíneo, sonolência, hiperglicemia, o que consequentemente pode provocar

diabetes. Já a falta de carboidratos pode resultar em emagrecimento, desnutrição, cansaço, desânimo,

fraqueza, depressão e irritabilidade.

Os carboidratos são divididos em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

� Monossacarídeos:

Os monossacarídeos são moléculas simples de carboidratos. Suas moléculas são pequenas o

suficiente para passarem pela membrana do intestino. Exemplos de monossacarídeos são a glicose,

a frutose e a galactose.

� Dissacarídeos:

Os dissacarídeos, como o nome já diz, são formados por dois monossacarídeos. Os dissacarídeos

são grandes demais para passarem pela membrana do intestino, por isso, eles precisam ser quebrados em

monossacarídeos. Como dissacarídeos podemos encontrar a lactose, a sacarose e a maltose. A lactose é

formada por galactose + glicose, a sacarose é formada por frutose + glicose e a maltose formada

por glicose + glicose.

� Polissacarídeos:

Os polissacarídeos são carboidratos mais complexos, formados por várias moléculas de

monossacarídeos. Eles também são muito grandes para passarem pela membrana do intestino delgado e

por isso devem sofrer a quebra. Alguns exemplos de polissacarídeos são o amido e o glicogênio.


MONOSSACARÍDEOS

Carboidrato Importância biológica

Trioses

(C3H6O3)

Gliceraldeído Composto intermediário da glicólise.

Diidroxiacetona Participa da glicólise e do Ciclo de Calvin.

Pentoses

(C5H10O5)

Ribose Matéria-prima para a síntese de RNA.

Desoxirribose

(C5H10O4) Matéria-prima para a síntese de DNA.

Hexoses

(C6H12O6)

Glicose Molécula mais utilizada pelas células para a obtenção de energia.

Frutose Função energética.

Galactose Constitui a lactose do leite. Função energética.

OLIGOSSACARÍDEOS

Carboidrato Monossacarídeos constituintes Importância biológica

Dissacarídeos

Sacarose glicose + frutose Abundante na cana-de-açúcar e beterraba.

Função energética.

Lactose glicose + galactose Encontrada no leite. Função energética.

Maltose glicose + glicose

Encontrada em alguns vegetais, provém

também da digestão do amido pelos animais.

Função energética.

Trissacarídeos Rafinose glicose + frutose + galactose

Encontrada principalmente nas leguminosas,

não é digerida pelos seres humanos. Função

energética.

POLISSACARÍDEOS

Nas células, as moléculas de monossacarídeos são metabolizadas pelo organismo, num processo

que libera energia:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia

Essa equação química corresponde ao processo denominado respiração celular, e a energia

liberada é usada para funções importantes como movimentar músculos, fazer reparos nas células e manter

a temperatura corporal constante.

Pode-se dizer que os principais carboidratos da dieta são o amido (polissacarídeo de reserva em

vegetais), a sacarose (açúcar presente na cana - glicose + frutose) e a lactose.

Carboidrato Monossacarídeos

constituintes Importância biológica

Polissacarídeos

Amido ≈1.400 glicoses

Armazenado no amiloplasto de raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata-doce, cará), caules do tipo tubérculo

(batatinha), frutos e sementes. Principal reserva energética dos vegetais.

Glicogênio ≈30.000 glicoses Armazenado no fígado e nos músculos. Principal reserva

energética de animais e fungos.

Celulose ≈1.000 glicoses Função estrutural na célula vegetal, como um

componente da parede celular.

Quitina Constitui o exoesqueleto dos artrópodes e está presente

na parede celular dos fungos.

Os carboidratos são uma importante fonte de energia em nossa

dieta alimentar!


Figura 1 - Fontes de carboidratos. (a) Fontes de amido; (b) Fontes de sacarose; (c) Fontes de lactose (Fonte: Malagoni, 2012).

2.2 - O ACÚCAR LACTOSE

A lactose foi descoberta no leite no século XVII por Bartoletus. Em 1780, Scheele identificou as

características do açúcar. Mas levou 300 anos para que a lactose fosse sintetizada em laboratório por

Kretchemer, em 1971.

De nome químico 4-O-β-D-galacto-piranosil-α-D-glucopiranose e fórmula molecular C12H22O11, a

lactose é um pó branco, cristalino, solúvel em água, insolúvel em álcool e éter, que se encontra

principalmente no leite, e por isso também se denomina açúcar de leite, em pequenas quantidades nos

vegetais e ocasionalmente na urina das mulheres nos períodos de gravidez e de lactação.

Figura 2 - Molécula de lactose (Fonte:www.3dchem.com/imageofmolecules/Lactose.jpg).

A lactose existe em duas formas anoméricas: α e β-lactose, embora a forma α seja frequentemente

mais usada em aplicações industriais, diferindo somente nas posições relativas do hidrogênio e do grupo

hidroxila no átomo de carbono (C1).

Em solução aquosa, a lactose consiste de 61,5% de anômero β e 38,5% de α. Estes isômeros, α-

lactose e β-lactose, apresentam diferenças em suas propriedades físicas, comorotação específica, ponto de

fusão, higroscopicidade e poder edulcorante.

(a) (b) (c)

Capítulo 2

Figura 1 - Estrutura química dos isômeros da lactose (Fonte: Adaptado de L

O fato de que a lactose podia induzir a diarreia foi relatado por JACOBI em 1902, o que mostrou

que o intestino animal e humano continha uma enzima, a

dois açúcares constituintes.

A hidrólise da lactose, forne

conforme a equação que segue:

Lactose + H

2.3 - PROPRIEDADES DA LACTOSE

A lactose tem algumas propriedades desvantajosas

quando usada em certos alimentos. Ela é relativamente menos

solúvel que outros açúcares, mostrando uma tendência a

cristalizar em concentrações relativamente baixas, produzindo

sensação arenosa na boca. Não é digerida rapidamente como

os demais açúcares, o que resulta em limitação no uso em

alguns alimentos.

Muitas das propriedades físicas da lactose interferem em suas aplicações, principalmente no uso

alimentício. A lactose acentua os aromas e sabores naturais dos alimentos, representando uma vantagem

na indústria alimentícia. O seu poder dulcificante é fraco: apenas 10%, comparando

cana.

Poder edulcorante: Adoçantes ou edulcorantes são substâncias de baixo valor energético, que

proporcionam ao alimento o gosto doce. A lactose tem sabor doce

edulcorante (comparado com o da sacarose).

Capítulo 2- Aspectos Relevantes da Produção e do Consumo de Lactose

Estrutura química dos isômeros da lactose (Fonte: Adaptado de Longo


que o intestino animal e humano continha uma enzima, a lactase, que poderia quebrar a lactose em seus

A hidrólise da lactose, fornece glicose e galactose, pela quebra das ligações

Lactose + H2O D-galactose + D-glicose

A lactose tem algumas propriedades desvantajosas

usada em certos alimentos. Ela é relativamente menos

solúvel que outros açúcares, mostrando uma tendência a

cristalizar em concentrações relativamente baixas, produzindo

sensação arenosa na boca. Não é digerida rapidamente como

sulta em limitação no uso em



O seu poder dulcificante é fraco: apenas 10%, comparando

: Adoçantes ou edulcorantes são substâncias de baixo valor energético, que

proporcionam ao alimento o gosto doce. A lactose tem sabor doce fraco e, portanto, baixo poder

edulcorante (comparado com o da sacarose).

lactase

8 Aspectos Relevantes da Produção e do Consumo de Lactose

ongo, 2006).


, que poderia quebrar a lactose em seus

ce glicose e galactose, pela quebra das ligações β(1→4) da lactose,

glicose



O seu poder dulcificante é fraco: apenas 10%, comparando-o com o do açúcar de

: Adoçantes ou edulcorantes são substâncias de baixo valor energético, que

fraco e, portanto, baixo poder


Cristalização: Além da cristalização da lactose ser importante em virtude de permitir a obtenção deste

açúcar, também merece destaque por poder cristalizar em determinados produtos, como é o caso dos

sorvetes e do leite condensado.

Propriedades redutoras: Um açúcar redutor é qualquer açúcar que, em solução básica, forma algum

aldeído ou cetona. Disto segue que o mesmo atua como um agente redutor.

Adsorção de substâncias de baixo peso molecular: Essa característica justifica o poder da lactose de fixar

aromas. Isso ocorre mediante o estabelecimento de pontes de hidrogênio e ligações do tipo forças de van

der Waals entre a lactose e os compostos voláteis de caráter aromático.

Hidrólise: a lactose é um dos açúcares mais estáveis. Sua hidrólise química realiza-se em meio ácido e a alta

temperatura, utilizando ácidos inorgânicos ou resinas trocadoras de íons. Os produtos lácteos com lactose

hidrolisada apresentam melhor qualidade, sendo que as principais mudanças são: redução do conteúdo de

lactose, aumentos da solubilidade, aumento do sabor doce, maior pressão osmótica, menor viscosidade e

açúcares mais facilmente fermentáveis.

2.4 - PRODUÇÃO DA LACTOSE

Embora a lactose possa ser sintetizada, ela é obtida a partir do soro do leite bovino comercial,

como subproduto da indústria do queijo e da manteiga, de onde é então purificada, retirando-se as

gorduras, proteínas, vitaminas e minerais.

O processo de fabricação de lactose de grau alimentar envolve a cristalização pela concentração do

soro do leite, seguido de centrifugação e lavagem. O reaproveitamento de resíduos de processos

alimentícios é bastante viável, já que o grau de pureza nesses processos é alto e o índice de contaminação é

praticamente nulo (ULLMANN, 1985). Obtém-se a lactose bruta (de coloração amarela), que é então

redissolvida e a solução é tratada com carvão ativado ou bentonita e depois filtrada. Esse estágio é repetido

e, sob resfriamento, são formados cristais de lactose pura, os quais são separados por centrifugação e

secos.


A lactose requer processo delicado e cuidadoso sob a aplicação dos padrões da mais de alta

qualidade, cujo objetivo é aumentar a superfície específica para melhorar a digestibilidade e a solubilidade,

a liberação de substâncias ativas e a extração da gordura.

A α-lactose monohidratada para uso farmacêutico é obtida pela cristalização de uma solução

supersaturada em temperaturas abaixo de 93°C. Se a cristalização ocorrer acima de 93°C, obtém-se a β-

lactose.

2.5 - APLICAÇÃO INDUSTRIAL DA LACTOSE

A lactose tem, sobretudo, interesse como alimento, na preparação de leites melhorados, farinhas,

etc, servindo também na preparação de alguns medicamentos e de meios de cultura. É usada também

como diurético, muito eficaz nas hidropisias e edemas de origem cardíaca. Possui utilização para corrigir o

leite de vaca destinado aos lactentes. Como o leite de vaca é muito rico em albuminoides e pobre em

lactose, mistura-se com água lactosada a 8% nas proporções de ½, 1/3 ou ¼, conforme a idade da criança. A

esta operação dá-se o nome de maternização do leite.

De uma forma mais generalizada, a lactose tem aplicação direta, como quando é usada para

conferir características funcionais em achocolatados, produtos lácteos e de confeitaria, por exemplo; e

indireta, auxiliando em processos de fermentação, ou para retardar a cristalização de outros açúcares,

como a sacarose. Além disso, é usada para adsorver aromas e realçar sabores.

LEITE

SORO DO LEITE

FABRICAÇÃO DE QUEIJO

FABRICAÇÃO DE MANTEIGA

MANTEIGA

LEITE DESNATADO

QUEIJO SORO DO QUEIJO

FABRICAÇÃO DA CASEÍNA

SORO DE CASEÍNA

CASEÍNA

LACTOSE BRUTA

Figura 4 - Fluxograma para produção de lactose (Adaptado de Brito, 2007).


Além disso, é aplicada para aumentar a aceitação de produtos no ato de seu consumo. Por

exemplo, no leite desnatado, achocolatados e na manteiga, é responsável por conferir e melhorar a

suavidade e o sabor residual na boca.

Figura 5 - A lactose também é aplicada em produtos como (a) leite desnatado, (b) achocolatados, e (c) manteiga.

No estado vítreo, amorfo, é usada para aumentar a dispersão do leite em pó, nos processos de

instanteinização, por auxiliar na formação de partículas aglomeradas.

Na indústria de produtos cárneos e embutidos, como fonte de carboidratos para a fermentação e

seleção de culturas produtoras de ácido láctico que preservam embutidos secos, tais como salames.

Também auxilia no controle de escurecimento destes produtos e ajuda a mascarar o aroma e sabores

residuais causados pela emulsificação de sais, fosfatos e outros compostos amargos.

É usada ainda para melhorar o aroma e estabilizar proteínas em diferentes formulações alimentícias,

evitando a sua floculação em pH ácido e na pasteurização. Além de ser um excelente absorvedor de aromas

e corantes, colaborando na remoção de voláteis indesejáveis e no transporte de fragrâncias quando for

necessária uma liberação de odor em um longo período de tempo. Possui também aplicações em

adoçantes artificiais, como o aspartame e a sacarina. Tem

emprego como agente de encapsulamento para aromas voláteis,

gordura do leite e outras gorduras.

Aumenta a viscosidade e, consequentemente, melhora a

textura de produtos açucarados e da cerveja que, mais

especificamente, tem sua viscosidade aumentada, e seu aroma e

suas características táteis gustativas aprimoradas.

A lactose é bastante aplicada ainda na indústria de confeitaria, alterando o comportamento da

cristalização de outros açúcares presentes nos caramelos, por exemplo, a fim de promover melhoras na

textura, no tempo de conservação, e até na mastigação. Pode ainda reduzir a doçura de determinados

produtos, sem, no entanto, provocar alterações em outras características dos mesmos.

(a) (b) (c)


Na indústria de massas não poderia ser diferente: a

lactose é utilizada para melhorar a textura e, por

conseguinte, a qualidade do produto final, facilitando as

operações de homogeneização, aumentando o volume da

massa, melhorando a aparência externa, bem como

aumentando a vida de prateleira dos produtos,

aparentemente pela minimização da retrodegradação do

amido. Isto pode melhorar a elasticidade do glúten durante

o aquecimento, resultando em menor desenvolvimento de migalhas, maior estabilidade e volume do bolo.

Reduz o escurecimento e aroma de muitas massas e produtos.

A lactose é encontrada ainda em temperos para saladas, maionese e sopas instantâneas, devido às

suas propriedades como agente de fluidez. Nas indústrias farmacêuticas, é utilizada como um agente de

revestimento para pílulas e pastilhas (MONTES, 2004).

2.6 - INTOLERÂNCIA À LACTOSE

Quando a mucosa do intestino delgado do indivíduo perde a faculdade ou é deficiente na produção

da enzima lactase, a lactose não pode ser absorvida e utilizada como fonte energética e nem como veículo

para assimilação de importantes componentes. Ela passa, então, direto para o intestino grosso onde

microorganismos a fermentam, resultando em ácidos e gases. Na falta da hidrólise da lactose no intestino

delgado fica prejudicada a assimilação das proteínas, aumenta a perda de cálcio e inibe o apetite.

Simultaneamente a isso, aparecem os seguintes sintomas clínicos: diarreia, dores de barriga e inchaço do

abdômen devido principalmente a formação de gases.

A maioria das pessoas com baixos níveis de lactase pode tolerar de 55 a 115 gramas de leite de uma

só vez (até meia xícara) sem ter sintomas. Porções maiores (225 gramas) podem causar problemas para

pessoas com deficiência de lactase.

Não existe cura para a intolerância à lactose, mas é possível tratar os sintomas limitando, ou em

alguns casos, evitando produtos com leite ou derivados. Muitas pessoas com intolerância à lactose

conseguem ingerir leites deslactosados e outros produtos com baixo teor de lactose sem sentir os

sintomas. Com o passar do tempo e uma adaptação aos hábitos alimentares, cada pessoa aprenderá sobre

quais alimentos lácteos poderá ingerir sem sentir sintomas. Uma outra opção bastante comum é o uso de

cápsulas de lactase, um suplemento alimentar que auxilia na digestão da lactose.

A alergia ao leite de vaca é uma reação alérgica às proteínas presentes no leite de vaca ou em seus

derivados. Isso ocorre, porque assim que os bebês nascem, seu intestino ainda está imaturo e a ingestão

dessas proteínas pode iniciar um processo de inflamação no aparelho digestivo. A alergia ao leite de vaca

atinge cerca de 5% dos bebês e crianças com menos de 3 anos, já os adultos, raramente têm a doença. Os

sintomas mais comuns são: diarreia, prisão de ventre, irritabilida-de, refluxo, vômitos, vermelhi-dão na

pele, perda de peso, chiado, entre outros.


Como é feito o leite sem lactose?

O leite é retirado das vacas e transportado para a planta de processamento da empresa

encarregada de engarrafamento e aplicar diferentes processos para torná-lo adequado não apenas para o

consumo público, mas para diferentes variantes.

Uma vez contido nos reservatórios da planta, tal como em todos os casos em que o leite é

produzido em escala industrial, estudos bioquímicos foi realizada para estudar a composição de nutrientes,

sedimentos, microorganismos e muitos outros elementos que devem ser controlados durante o processo.

É aplicado ao processo de pasteurização para eliminar tantos organismos potencialmente

patogénicos que são encontrados no leite. Percentual mínimo deve ser sujeita a regras dos

microorganismos por órgãos de controle e de saúde para que ele possa ser vendido ao público.

No caso de leite isento de lactose, o qual é aplicado ao leite comum para alterar a sua composição

não é mais do que a enzima que é responsável pela clivagem da molécula de lactose em duas

componentes: glicose e galactose.

Figura 6- Intolerância à lactose (Fonte: www.G1.com.br).

CAPÍTULO 3

SORO DE LEITE

O soro de leite, também conhecido como soro lácteo, soro de queijo, ou ainda lactossoro, é um

subproduto da indústria de laticínios, obtido principalmente a partir da produção de queijos, pela

coagulação do leite.

Pode ser definido como um líquido opaco, de coloração amarelo-esverdeada, e contém grande

quantidade de lactose, sais minerais e vitaminas hidrossolúveis, ou seja, solúveis em água. Este subproduto

representa cerca de 85 a 95% do volume do leite processado e retém 55% dos nutrientes.

A produção de soro no mundo é estimada em 74 milhões de toneladas por ano, 95% desta

originado da produção de queijos. Ele pode ser classificado de acordo com o seu grau de acidez, sendo,

portanto, soro doce, com acidez média e ácido. Em relação à sua composição, pode variar de acordo com o

tipo de queijo produzido e/ou método empregado para a produção.

A composição do leite, além da concentração e distribuição dos componentes do mesmo no soro

pode ser observada na Tabela 2.

Tabela 2 - Concentração e distribuição média dos componentes do leite no soro.

Componente Leite (g/L) Soro (%)

Água 87,1 94 Sólidos Totais 12,9 52

Caseínas 2,6 4 Proteínas do Soro 0,7 96

Gordura 4,0 6 Lactose 4,6 94

Minerais 0,7 38 Outros 0,32 -

Fonte: AIRES, 2010.

O soro pode ser processado de diversas maneiras, dependendo do objetivo final. Entre alguns

procedimentos, podem ser citados: a separação de água presente no soro, a recuperação das proteínas do

soro, a desmineralização do soro e a produção de lactose.

Diferentes formas do soro de leite podem ser utilizadas: soro fresco, pasteurizado ou não; soro

condensado; soro condensado adocicado; soro seco, sendo a forma mais comum de utilização; e também

os componentes isolados, como a lactose e as proteínas.

Deve se considerar a diferença entre o soro de leite em pó doce, em inglês “sweet whey powder”

que advém da produção do queijos, exceto cottage, e o soro de leite em pó acido, em inglês “acid whey

powder”, que advém da produção de caseína ácida e também queijo cottage. Esses dois tipos de soro de

15 Capítulo 3 - Soro de Leite

leite têm perfil de minerais distintos, assim como acidez, além de propriedades organolépticas e, portanto,

aplicações industriais e funcionalidades distintas.

A utilização do soro do leite pode entrar na produção de alimentação animal, de ruminantes, suínos

e aves, e na alimentação humana sob as formas líquida, condensada e em pó. Particularmente na

alimentação humana, vários estudos veem sendo elaborados para melhorar o reaproveitamento e

utilização do soro e diminuir a poluição ambientar que possa correr.

Alguns constituintes do soro conferem

ótimas características para aplicação na indústria

de alimentos, como, por exemplo, absorção de

água, formação e estabilidade de espuma e

emulsão, geleificação, viscosidade e solubilidade.

Estas diversas propriedades têm motivado a

pesquisa e desenvolvimento tecnológico para a

aplicação em novos produtos alimentícios.

Os principais produtos que levam o soro de

leite na sua composição são: produtos de padaria e confeitaria, bebidas alcoólicas e não alcoólicas, doce de

leite, iogurte, temperos, sorvetes e outras sobremesas geladas, salsichas, entre outros. O soro ácido em pó

é menos utilizado que o soro doce em pó, porém, é um importante coagulante ácido no preparo de

determinados queijos, outra categoria de produtos que tem o soro do leite como ingrediente.

No Brasil houve, principalmente nos últimos 15 anos, discussões e escândalos sobre adição ilegal do

soro de leite para a extensão do leite longa vida (UHT) e do leite em pó. Tal prática foi então

regulamentada, com maior rigor das autoridade, passando a exigir denominação dos produtos como “leite

com adição de nutrientes do leite” e posteriormente “leite modificado” e também as “bebidas lácteas”.

A prática de adição de soro de leite a formulações desse tipo é perfeitamente comum no resto do

mundo, mas é devidamente regulamentada; tais mesclas lácteas são definidas como tal “Milk powder

blends e milk/dairy beverages”, para aplicação industrial ou em produtos de varejo e consumo direto em

reconstituição.

De acordo com Toni et al. (2012), o soro de leite é um subproduto riquíssimo em proteínas,

gorduras e lactose, de excelentes propriedades funcionais, nutricionais e tecnológicas, mas quando lançado

no meio ambiente torna-se um poluente de difícil degradação. Por falta de tecnologias adequadas, muitas

agroindústrias acabam descartando o soro, o que interfere negativamente no ecossistema.


MITOS E VERDADES!

Leite ajuda a combater a osteoporose?

Verdade. Osteoporose é uma doença na qual os ossos se tornam mais frágeis e suscetíveis às fraturas.

Ossos saudáveis necessitam de dieta bem balanceada, incorporando minerais e vitaminas de diferentes

grupos alimentares, especialmente para garantir que a dieta seja rica em cálcio. As melhores fontes de

cálcio são leite e derivados, prontamente absorvidos pelo organismo e que dão aos ossos sua força e

exercem papel importante na estrutura, no desenvolvimento e na manutenção dos tecidos ósseos.

Leite ajuda na prevenção do câncer?

Verdade. Em termos de risco de câncer, laticínios e cálcio demonstraram tanto efeitos protetores quanto

danosos. Mas os benefícios totais na saúde comprovados superam os danos não comprovados. As

evidências sugerem que laticínios e cálcio têm papel protetor na prevenção do câncer colorretal.

É verdade que não se pode tomar leite com manga?

Mito. Na época da escravidão, os senhores de engenho, preocupados em diminuir o consumo de leite por

parte dos escravos (quanto menor o consumo, maior a sobra para comercialização) e sabedores da grande

quantidade de manga que os escravos consumiam devido à fartura dessa fruta, diziam que consumir manga

e tomar leite poderia até causar a morte. Daí o folclore. Até hoje, a força dessa crendice se manifesta. Na

verdade, a combinação manga com leite faz muito bem para a saúde, representando uma dupla altamente

nutritiva.

O chocolate tira o efeito do leite?

Mito. O leite aromatizado contém os mesmos 9 nutrientes essenciais que o leite puro: cálcio, potássio,

fósforo, proteínas, vitaminas A, D e B12, riboflavina e niacina (equivalentes) e é uma alternativa saudável

aos refrigerantes. O consumo de leite aromatizado ou puro com baixo teor em

gordura ajuda a cumprir a recomendação dos guias alimentares de 3 porções ao

dia.

O café tira as proteínas do leite?

Verdade. O café interfere na absorção do cálcio contido no leite, o que torna a

mistura café-com-leite um alimento pouco eficaz. Vários fatores podem

influenciar a biodisponibilidade de um nutriente. O café possui substâncias

bioativas e que podem contribuir para as atividades antioxidantes.


Leite engorda?

Mito. Um relatório recente do National Dairy Council demonstrou que a ingestão adequada de alimentos

ricos em cálcio tais como leite, queijos ou iogurte têm importante consideração para a promoção da saúde,

ou, em outras palavras, na redução do risco de várias desordens médicas. Um experimento clínico

controlado em adultos obesos demonstrou que o consumo de produtos lácteos, em particular o cálcio e

vitamina D do leite, acelera significativamente a perda de gordura e perda de peso corporal.

Leite quente auxilia no sono?

Verdade. Pode parecer como um conto de velhas, mas tomar uma xícara de leite quente encoraja o

entorpecimento porque o leite contém propriedades promotoras do sono. Isso é graças ao seu teor em

cálcio, o qual os especialistas em sono indicam como ajudante de relaxamento. É rico também em

triptofano, que o organismo converte à serotonina - um hormônio natural que ajuda a adormecer. A

sugestão é optar por leite desnatado, pois é menos engordativo, mas ainda contém alto teor em cálcio.

Leite com alto teor gorduroso pode solicitar maior gasto do sistema digestivo e fígado, o que estimula a

atividade digestiva, mantendo a pessoa acordada à noite.

Leite é importante em todas as faixas etárias?

Verdade. O leite é considerado como o alimento mais perfeito da natureza por conter quase todas as

substâncias essenciais para a nutrição humana. Embora o leite e seus derivados sejam voltados

principalmente para nutrir os jovens, os nutricionistas geralmente incluem lácteos para equilibrar as dietas

humanas de todas as idades.

É verdade que tomar muito leite na infância faz

evitar problemas de saúde quando adulto?

Verdade. As recomendações para a ingestão

dietética de cálcio têm aumentado para crianças e

adolescentes a fim de maximizar o pico da massa

óssea e por fim reduzir o risco de fraturas

osteoporóticas. Os benefícios a longo termo do

aumento da ingestão de cálcio durante o

crescimento, se traduzem em redução de doenças muitas décadas depois. Os estudos demonstram que a

suplementação da dieta com leite ou derivados resultam em efeitos persistentes na massa óssea.

Fonte: LÁCTEA BRASIL - ASSOCIAÇÃO PARA O PROGRESSO DO AGRONEGÓCIO LÁCTEO


COMO É PRODUZIDO O QUEIJO?

Figura 8 - Leite e sub-produtos.

COMO É PRODUZIDA A MANTEIGA?

A manteiga é um produto laticínio fabricado com

o creme de leite oriundo do desnate do leite. O produto

gorduroso obtido exclusivamente pela bateção e

malaxagem de creme pasteurizado e derivado

exclusivamente do leite de vaca, por processos

tecnologicamente adequados.

1º Etapa: Obtenção do creme

Produto lácteo rico em gordura retirada do leite por procedimento tecnologicamente adequado

(desnatadeira), que apresenta a forma de uma emulsão de gordura em água.

2º Etapa: Padronização do creme

Padronização do teor de gordura do creme de 38% a 42%.

3º Etapa: Pasteurização do creme:

O creme de leite é pasteurizado a temperatura de 85ºC por 15 segundos, com a finalidade de eliminar os

microrganismos prejudiciais a saúde.

4º Etapa: Bateção do creme de leite:

O creme de leite é bombeado para a batedeira contínua, onde a gordura é separada do leitelho através de

ação mecânica dando origem aos grãos de manteiga.

5º Etapa: Lavagem da manteiga:

A lavagem da manteiga com água ocorre na batedeira contínua e tem como finalidade a remoção dos

resíduos de leitelho da superfície dos grãos de manteiga e melhoria da qualidade final do produto.

7º Etapa: Salga da manteiga:

Ocorre na batedeira contínua, onde a manteiga recebe até 2% de sal.

8º Etapa: Malaxagem ou amassamento:

Ocorre ainda na batedeira contínua e tem como finalidade reagrupar os grãos de gordura em uma massa

homogênea, expulsar completamente o leitelho e regular a consistência da manteiga conferindo-lhe

estrutura física definitiva.


9º Etapa: Moldagem e embalagem:

A manteiga é moldada e embalada em papel aluminizado ou copos plásticos que recebem selo de alumínio.

10 ºEtapa: Estocagem:

A manteiga é estocada sob refrigeração em toda cadeia de distribuição até o consumidor.

COMO É PRODUZIDO O LEITE UHT?

1ª etapa: Resfriamento e estocagem:

Todo o leite recebido é refrigerado a uma temperatura entre 3°C e 5°C em silos isotérmicos de aço inox até

que seja enviado ao processo de fabricação.

2ª etapa: Padronização e Pasteurização:

O leite é bombeado para o conjunto de pasteurização onde é pré-aquecido no pasteurizador de placas,

enviado as centrífugas, com teor de matéria gorda mínima de 3,0%, pasteurizado, refrigerado e estocado.

Antes de ser remetido ao esterilizador é adicionado os estabilizantes.

3ª etapa: Esterilização:

O leite é bombeado ao conjunto de esterilização e é submetido a um tratamento térmico de

ultrapasteurização a 140 / 145 ºC, por um período de 2 a 4 segundos sendo refrigerado imediatamente a

temperatura ambiente.

4ª etapa: Envase:

O envase é feito por máquinas dosadoras automáticas, sem nenhum contato manual, em condições e

embalagens assépticas em máquinas de envase.

5ª etapa: Controle de qualidade:

O controle é realizado em todas as fases do processo. Começa com a chegada do leite à fábrica até a

estocagem do produto final, com o objetivo de assegurar a qualidade do produto no tocante ao aspecto, o

sabor e características microbiológicas.

O acompanhamento inclui desde análises sobre as condições organolépticas (cor, sabor, aspecto) até

exames microbiológicos, para assegurar a pureza do produto. Ao final, existe ainda a etapa de degustação

por especialistas, que só liberam o produto após certificar-se de que o padrão de qualidade é foi alcançado.


6ª etapa: Ingredientes e composição:

O Leite integral UHT é produzido com o mais puro leite integral. O produto não necessita de refrigeração,

pois a esterilização elimina as bactérias e a embalagem asséptica inibe o desenvolvimento de

microrganismos. A embalagem depois de aberta pode ser armazenada na geladeira por até 2 dias. O prazo

de validade da lata fechada é 120 dias.

Em média, o produto apresenta 3,0% de gorduras totais, 2,0% de gorduras saturadas, 3,0% de proteínas ,

4,4% de carboidratos. Cada 100 gramas fornecem cerca de 57kcal ou 238kJ.

22 Capítulo 4 - Fundamentos da Cristalização

CAPÍTULO 4

FUNDAMENTOS DA CRISTALIZAÇÃO

A Cristalização é uma operação de separação em que, partindo-se de uma mistura líquida, se

obtêm cristais de um dos componentes da mistura, com alto teor de pureza. Na cristalização criam-se as

condições termodinâmicas que levam as moléculas a aproximarem-se e a agruparem-se em estruturas

altamente organizadas: os cristais. Por vezes, as condições operatórias não permitem obter cristais 100%

puros verificando-se a existência, nos cristais, de inclusões, que são impurezas que aderem à molécula por

também possuir grande afinidade com o soluto.

Figura 9 - Exemplos de cristais produzidos industrialmente (Swenson Equipment).

(a) Sulfato de Amônio - (NH4)2SO4. (b) Nitrato de Potássio - KNO3.

Trata-se de uma operação unitária de suma importância em indústrias químicas e farmacêuticas, já

que é um método de purificação de compostos químicos. Tal operação é realizada em, aproximadamente,

70% dos sólidos produzidos por essas indústrias (HASH e OKORAFOR, 2008). O produto gerado deve ser

adequado nos requisitos de pureza, composição, granulometria (tamanho dos cristais obtidos) e

propriedades de armazenamento ou para uma posterior utilização.

A cristalização pode ser aplicada com diferentes finalidades, como: separação de um produto de

uma solução remanescente, purificação de um produto e também na produção de cristais com

propriedades especificadas (NÝVLT et al., 2001). Produtos com alta pureza (como 99,9%) podem ser

produzidos por cristalização (HARRISON et al., 2003).

Em processos de cristalização, as variáveis relevantes para a qualidade do produto são: intensidade

de agitação ou vibração, temperatura de operação e supersaturação, além da população de sementes no

caso de cristalização em batelada com semeadura (BESSA, 2001 e MORAIS, 2007).

Os aspectos do produto a ser obtido, isto é, a distribuição de tamanho dos cristais, o tamanho

médio, sua pureza e forma são fortemente influenciados por fatores como: (a) geometria e tipo do

cristalizador utilizado; (b) condições em que se opera o processo; (c) propriedades das fases líquida e

sólida.

(b) (a)

Os sólidos podem ser encontrados sob a forma de uma partícula amorfa ou uma estrutura cristalina.

diferenciação básica entre uma partícula sólida amorfa e

extremamente organizada de átomos, de moléculas ou de íons dispostos em redes espaciais

tridimensionais que esse último possui (FOUST

Dessa forma, o estado cristalino de uma substância diz respeito a

ordenada de moléculas, na qual é possível observar periodicidade e simetria, e corresponde à forma

estável do material.

Compostos cristalinos são

contínua ou contínua. Nos processos de cristalização contínuos, busca

uniformes em forma, teor de umidade e pureza.

De acordo com Malagoni (2010), a distribuição de tamanho de cristais e a pureza são os principais

índices de qualidade dos cristais, sendo que muitos fatores afetam essas propriedades, como a existência

de impurezas.

Os verdadeiros cristais sólidos compreendem uma grade rígida de moléculas, átomos ou íons, cuja

distribuição é característica de cada substância. A regularidade da estrutura

resulta em uma forma cristalina característica. Muito raramente, podem

mesmo em substâncias iguais.

Os corpos cristalinos aparecem divididos em sete sistemas, cujas estruturas estão demonstrada

Figura 10.

Figura

Capítulo 3

encontrados sob a forma de uma partícula amorfa ou uma estrutura cristalina.

diferenciação básica entre uma partícula sólida amorfa e uma estrutura cristalina é a


tridimensionais que esse último possui (FOUST et al., 1982).

Dessa forma, o estado cristalino de uma substância diz respeito a uma matriz tridimensional


Compostos cristalinos são fabricados em sistemas que operam em batelada, de forma semi

Nos processos de cristalização contínuos, busca-se a obtenção de partículas

uniformes em forma, teor de umidade e pureza.

(2010), a distribuição de tamanho de cristais e a pureza são os principais

endo que muitos fatores afetam essas propriedades, como a existência


distribuição é característica de cada substância. A regularidade da estrutura interna deste corpo sólido

resulta em uma forma cristalina característica. Muito raramente, podem-se encontrar cristais idênticos,

Os corpos cristalinos aparecem divididos em sete sistemas, cujas estruturas estão demonstrada

Figura 10 - Sistemas cristalinos (MERSMANN, 2001).


encontrados sob a forma de uma partícula amorfa ou uma estrutura cristalina. A

uma estrutura cristalina é a configuração


uma matriz tridimensional


fabricados em sistemas que operam em batelada, de forma semi-

se a obtenção de partículas

(2010), a distribuição de tamanho de cristais e a pureza são os principais

endo que muitos fatores afetam essas propriedades, como a existência


interna deste corpo sólido

se encontrar cristais idênticos,

Os corpos cristalinos aparecem divididos em sete sistemas, cujas estruturas estão demonstradas na


Quando um cristal cresce sem o impedimento de outros cristais ou de outros sólidos, a sua forma

poliédrica pode manter-se fixa. É o que se chama um cristal invariante. Nos processos industriais de

cristalização, o crescimento de cristais sem o impedimento de outros sólidos é uma exceção rara. Os cristais

se aglomeram, as impurezas são ocluídas nas superfícies de crescimento.

Os equipamentos nos quais se efetua a cristalização são denominados cristalizadores, sendo que

estes podem ser do tipo batelada ou contínuo. Os cristalizadores batelada são, de forma geral, bastante

utilizados na indústria química, principalmente em empresas onde se produz as substâncias químicas

denominadas de química fina, ou seja, produtos de alto valor comercial.

As etapas básicas que envolvem qualquer processo de cristalização são:

4.1 - SOLUBILIDADE

No processo de cristalização, conceituar solubilidade e supersaturação é imprescindível, uma vez

que os dois parâmetros assumem grande importância no processo. A solubilidade representa a

concentração em que o soluto sólido e a solução líquida estão em equilíbrio. A maioria dos materiais se

torna mais solúvel com o aumento da temperatura.

A solubilidade pode ser afetada pelos seguintes fatores: natureza do solvente ou soluto e

temperatura.

Classificação das soluções quanto à saturação:

� Solução saturada:

A quantidade de soluto dissolvida é exatamente igual ao coeficiente da solução em dada

temperatura. A saturação é um estado de equilíbrio termodinâmico estável entre as fases sólida e líquida.

� Solução insaturada:

A quantidade de soluto dissolvida é inferior ao coeficiente da solução em dada temperatura.

“Coeficiente (Cs ou Ks) ou Limite de solubilidade indica a quantidade máxima de soluto que se pode

dissolver em uma quantidade padrão de solvente (100 g de água) a uma dada temperatura.”

Obtenção da solução supersaturada

Formação de cristais ou núcleos (nucleação)

Crescimento dos cristais


� Solução saturada com corpo de fundo:

A quantidade de soluto dissolvida é superior ao coeficiente da solução em dada temperatura. Isso

faz com que a solução apresente uma fase saturada e uma fase sólida com o excesso de soluto dissolvido.

� Solução supersaturada:

A quantidade de soluto dissolvida é superior ao coeficiente

de solubilidade da solução em uma dada temperatura. O excesso de

massa que constitui o corpo de fundo é solubilizado pela variação de

temperatura que a solução é submetida. Esta solução é

extremamente instável.

Curvas de solubilidade são diagramas que mostram a variação dos

coeficientes de solubilidade das substâncias em função da

temperatura. Através do gráfico é possível observar que algumas

substâncias têm sua solubilidade aumentada com o aumento de

temperatura, enquanto outras têm sua solubilidade reduzida com a

elevação da temperatura.

De maneira geral, tem-se que a solubilidade varia com o tipo

de soluto, tipo de solvente e temperatura.

4.2 - SUPERSATURAÇÃO DE SOLUÇÕES

Segundo Myerson (2002) e Nývlt et al. (1985), a cristalização depende de uma força motriz que,

neste caso, é conhecida como supersaturação. Uma solução em que a concentração do sistema sólido-

líquido excede a concentração de equilíbrio (saturação) a uma dada temperatura é conhecida como solução

supersaturada.

Dado um tempo suficiente, qualquer sólido em contato com sua solução se dissolverá se a solução

não estiver saturada, ou irá crescer às custas da solução, caso a mesma esteja supersaturada. Assim, com o

objetivo de formar cristais, a solução precisa estar supersaturada.

Na cristalização, há transferência de massa da solução para a superfície do cristal. A força motriz

para o crescimento do cristal é a diferença de concentração entre a solução e a superfície do sólido. A

concentração na interface deve estar no equilíbrio (saturada), desta forma a solução deve estar

supersaturada para o cristal crescer.

Figura 11 - Diagrama do coeficiente de solubilidade de substâncias em função da

temperatura.

A supersaturação, segundo Nývlt et al. (2001), é a variável mais importante em um processo de

cristalização → os processos de cristalização ocorrem somente em situações de supersaturação!


O grau de supersaturação depende do número e da forma dos cristais sobre os quais ocorre a

precipitação, do nível de temperatura, da concentração da solução e da violência da agitação atuante.

Existem diferentes possibilidades de produzir a supersaturação: resfriamento, evaporação, adição

de um precipitante e reação química.

Os dados de solubilidade de um sistema determinam qual destas abordagens é a melhor.

Normalmente, a solubilidade aumenta com a temperatura, desta forma, faz sentido resfriar a solução para

produzir a supersaturação e a formação de cristais. Em outros casos, a curva de solubilidade é plana,

indicando a necessidade de suplementar o resfriamento com a evaporação do solvente. Em sistemas em

que a solubilidade diminui com o aumento da temperatura, torna-se necessária uma mudança do equilíbrio

(a adição de um precipitante mudará o equilíbrio a partir da mudança de pH ou da concentração de sal).

A condição de supersaturação indica que existe uma diferença de concentração entre uma solução

com cristais crescendo e uma em equilíbrio com os cristais. As duas fases estão muito próximas na mesma

temperatura.

A supersaturação (S) pode ser expressa como um coeficiente:

S = �� / ��

�� í��/ �� ≥ 1

Na cristalização, o equilíbrio é obtido quando a solução-mãe atinge a condição de saturação, que é

representada pela curva de solubilidade (Figura 12).

4.3 - SEMENTES

Segundo Myerson (2002), a cristalização a partir de uma solução pode ser definida como um

processo com duas etapas marcantes, em que a primeira é a separação de fase, ou geração de novos

cristais, e a segunda etapa, o crescimento destes para maiores dimensões. Estes fenômenos são conhecidos

como nucleação e crescimento dos cristais.

Cristais são gerados quando núcleos são formados e então crescem. O processo cinético de

nucleação e crescimento dos cristais requer um meio supersaturado (MERSMANN, 2001; MULLIN, 2001).

No entanto, em um processo de cristalização, apenas a condição de supersaturação não é suficiente para o

startup do sistema. Para o desenvolvimento dos cristais na solução, deve existir um número de corpos

sólidos minúsculos, embriões, núcleos ou sementes que funcionará como precursor da cristalização.

A nucleação é a etapa que inicia o processo de cristalização, envolvendo o surgimento de cristais a

partir de uma solução supersaturada. É a etapa em que as moléculas do soluto dispersas

no solvente começam a se juntar em pequenos aglomerados (em escala nanométrica). Eles constituem o

núcleo e só se tornam estáveis a partir de um certo tamanho crítico, que depende das condições de

operação (como temperatura, supersaturação, por exemplo). Caso os mesmos não atinjam a estabilidade


necessária, eles redissolvem. É no estágio de nucleação que os átomos se arranjam de uma forma definida

e periódica que define a estrutura do cristal.

A nucleação pode ocorrer espontaneamente ou ser induzida artificialmente por agitação, choque

mecânico, fricção e pressões extremas aplicadas em soluções e materiais fundidos (MULLIN, 2001),

podendo ser dividida em dois diferentes tipos (NÝVLT et al.,2001; JONES, 2002):

� Nucleação primária:

Nucleação sem material cristalino. Esta nucleação pode ocorrer de dois modos:

• Nucleação homogênea (nucleação espontânea de uma solução supersaturada límpida);

• Nucleação heterogênea (induzida por partículas estranhas).

� Nucleação secundária:

Induzida pela presença de cristais na solução. Ocorre em suspensões cristalinas, como é usual em

equipamentos de cristalização. Este tipo de nucleação pode ser originado por:

• Contato (com outros cristais ou partes do cristalizador);

• Cisalhamento (devido ao escoamento do fluido);

• Fratura (causada por impacto da partícula);

• Atrito (impacto da partícula ou escoamento do fluido);

• Quebra (ruptura da partícula).

Os dois tipos de nucleação (primária e secundária) são ilustrados na Figura 13, juntamente com os

mecanismos geradores das mesmas.

Figura 12 - Modos e mecanismos de nucleação (adaptado de Mersmann, 2001 e Jones, 2002).

Nucleação

Primária

Homogênea

Heterogênea

Secundária Cisalhamento

Contato

Fratura

Atrito

Quebra


A nucleação primária é a forma clássica de nucleação, e ocorre principalmente quando se têm

sistemas com altos níveis de supersaturação e, consequentemente, é a que prevalece na precipitação e em

soluções muito puras. A principal característica da nucleação primária é o nascimento de cristais na

ausência de cristais.

A nucleação secundária refere-se à nucleação em uma suspensão cristalina, induzida pelo atrito

entre cristais ou entre os cristais e o agitador e paredes do equipamento. É usual em processos industriais,

pois a agitação é normalmente intensa para que tal ocorra.

A nucleação secundária prevalece em cristalizadores, enquanto que a nucleação primária é

importante somente em supersaturações elevadas, como na precipitação e em soluções muito puras.

Segundo MULLIN (2001), o melhor método para indução da cristalização é a inoculação ou

semeadura de uma solução supersaturada com pequenas partículas do material a ser cristalizado. A

semeadura intencional é frequentemente empregada na cristalização industrial para efeito de controle

sobre a distribuição granulométrica de cristais, visando à especificação do produto final.

Após a etapa de formação de núcleos estáveis ou de semeadura, que se deu em um sistema

supersaturado, inicia- se a etapa de crescimento dos cristais, sendo mais acelerada no início do processo,

que ocorre devido ao excesso de soluto presente em solução, que irá difundir para a superfície cristalina

(BESSA, 2001).

A dimensão de um cristal formado ao longo de um processo de cristalização depende da

velocidade com que este cresce, e ainda do tempo disponível que o mesmo tem para se desenvolver.

4.4 - AGITAÇÃO E MISTURA O estado de mistura em um dado cristalizador é um fator importante no controle da

uniformidade de tamanho de cristais, além de manter os cristais em solução durante o processo. Uma boa

condição de mistura auxilia uma distribuição uniforme da supersaturação no cristalizador e evita uma

nucleação espontânea e excessiva (KLUG, 1993).

É neste contexto em que se aplica a vibração nos cristalizadores. Esta vibração pode modificar os

gradientes de temperatura e concentração e a taxa de crescimento do cristal. Assim, ela acaba sendo uma

simples e efetiva ferramenta para melhorar as condições de crescimento de cristais e a qualidade do

produto final.

A utilização de um agitador em um cristalizador apresenta vantagens, já que, na maioria das

vezes, resulta numa distribuição de tamanho de cristais menor, porém com maior uniformidade, pureza e

tempos de operação infinitamente menores (MULLIN, 1988).

O atrito entre os cristais e as superfícies dos equipamentos ocorre

agitação, do qual se pode atribuir a quebra dos cristais e a formação de pequenos núcleos, tornando

necessário o controle do processo (BISCANS

Figura 13-Esquema da unidade experimental de MA – cristalizador; B – membrana de borracha sintética; C

E – motor elétrico; F

4.5 - CRISTALIZADORES INDUSTRIAIS

A relação temperatura-solubilidade entre o soluto

considerado no ato da escolha de um cristalizador. Além disso, a forma, o tamanho e a distribuição de

tamanho dos cristais do produto a ser obtido

maneira análoga, os custos e o espaço que o cristalizador requer são parâmetros

Operações contínuas geralmente são consideradas como sendo um procedimento ideal para

muitos tipos de processos, mas isto nem sempre é verdadeiro quando se trata de proces

cristalização. Os processos em batelada muitas vezes oferecem vantagens consideráveis, como a

simplicidade dos equipamentos e a minimização dos casos de incrustação nas superfícies trocadoras de

calor. Em muitos casos, apenas um cristalizador operan

requisitos necessários: forma, distribuição de tamanho, ou até mesmo pureza. No entanto, os custos de

operação de um sistema que opera em batelada podem ser significativamente maiores

uma unidade que opera continuamente, além do fato de que variações no produto entre uma batelada e

outra podem ser encontradas.

O processo em batelada envolve o processamento de produtos em bateladas finitas ao invés de ser

um processo contínuo de produção.

produção de múltiplos produtos em uma mesma linha de produção. Este deve ser um processo detalhado

com a correta quantidade de ingredientes, a fim de criar a qualidade dos produtos, para posteriorment

estar apta a recomeçar o processo e configurar um produto completamente diferente, utilizando diferentes

ingredientes e passos do processamento.

Capítulo 4 - Fundamentos da Cristalização

O atrito entre os cristais e as superfícies dos equipamentos ocorre devido à intensidade de


necessário o controle do processo (BISCANS et al., 1996).

Esquema da unidade experimental de Malagoni (2010): membrana de borracha sintética; C – eixo vibratório; D – excêntrico;

motor elétrico; F – variador eletrônico de frequência; G – banho termostatizado.

CRISTALIZADORES INDUSTRIAIS

solubilidade entre o soluto e o solvente é fator primordial a ser


do produto a ser obtido também influenciam no cristalizador a ser escolhido.

s custos e o espaço que o cristalizador requer são parâmetros relevantes.


muitos tipos de processos, mas isto nem sempre é verdadeiro quando se trata de proces



calor. Em muitos casos, apenas um cristalizador operando em batelada pode produzir cristais com os


operação de um sistema que opera em batelada podem ser significativamente maiores

de que opera continuamente, além do fato de que variações no produto entre uma batelada e


um processo contínuo de produção. Produção de bateladas é uma ferramenta flexível, que permite a


com a correta quantidade de ingredientes, a fim de criar a qualidade dos produtos, para posteriorment


ingredientes e passos do processamento.

29 Fundamentos da Cristalização

devido à intensidade de


excêntrico; banho termostatizado.

e o solvente é fator primordial a ser


também influenciam no cristalizador a ser escolhido. De

relevantes.


muitos tipos de processos, mas isto nem sempre é verdadeiro quando se trata de processos de



do em batelada pode produzir cristais com os


operação de um sistema que opera em batelada podem ser significativamente maiores se comparados com

de que opera continuamente, além do fato de que variações no produto entre uma batelada e


o de bateladas é uma ferramenta flexível, que permite a


com a correta quantidade de ingredientes, a fim de criar a qualidade dos produtos, para posteriormente



Um cristalizador que opera de forma contínua é bastante atraente ao se analisar sua flexibilidade

para o controle de temperatura, supersaturação, nucleação, crescimento dos cristais e todos os demais

parâmetros que influenciam a distribuição de tamanho dos cristais.

Uma vantagem bastante importante dos cristalizadores que operam em batelada é que o

cristalizador pode ser completamente limpo ao final de cada batelada, a fim de se prevenir a contaminação

da batelada seguinte. Esta característica se torna particularmente importante quando nos lembramos da

aplicação da lactose na indústria farmacêutica, que requer especial cuidado e atenção com seus produtos.

Cristalizadores contínuos são geralmente mais econômicos em termos operacionais e de trabalho

que os de batelada, especialmente pelas largas taxas de produção.

Neste contexto, os cristalizadores industriais podem operar em batelada ou de forma contínua e

podem ser agitado ou não-agitado, controlado ou não-controlado (refere-se ao controle da

supersaturação), classificado ou não-classificado (quando ocorre a produção de um produto de tamanho

selecionado) e com circulação de licor ou magma. De acordo com MULLIN (2001), é comum que se

classifique os cristalizadores segundo a forma com que se obtém a supersaturação da solução, sendo então

denominados: cristalizadores de resfriamento, evaporação e vácuo.

Tabela 3- Possíveis modos de cristalização.

Processos Modo de operação

Contínuo - Regime permanente - Evaporação e resfriamento simultâneos

Semi-contínuo - Remoção do produto por bateladas: alimentação contínua com descarga ao obter o tamanho desejado do cristal

Bateladas (com ou sem sementes)

- Resfriamento natural - Resfriamento programado - Evaporação de solvente

Fonte: Tavare (1991) e Nývlt et al. (2001.

Segundo Mullin 2001, as vantagens dos processos contínuos de cristalização são: custos de

operação mais baixos, menores demandas de operadores, classificação uniforme do produto, etapas de

filtração e lavagem dos cristais mais efetivas e menores requisitos de área física. Já as desvantagens dos

cristalizadores que operam de forma contínua são: formação de incrustações em superfícies, os

cristalizadores não operam continuamente por um período ilimitado: o tempo de funcionamento entre as

limpezas normalmente está entre 200 e 2.000 h (NÝVLT et al., 2001).

As vantagens dos cristalizadores batelada: são mais simples, os operadores não precisam ser muito

especializados e os custos de manutenção são mais baixos (NÝVLT et al., 2001). Desvantagens dos

cristalizadores batelada: a qualidade do produto não é facilmente reprodutível, existe maior demanda na

mão de obra e maior necessidade de área física.

No projeto e operação dos cristalizadores, o controle da distribuição de tamanho dos cristais (DTC)

é um fator importante devido às especificações de produção e comercialização do tamanho dos cristais. Os

principais fenômenos físicos que afetam a DTC na cristalização da solução são: a taxa de nucleação e a taxa

de crescimento dos cristais.


4.6 - TIPOS DE CRISTALIZADORES

� Cristalizador de resfriamento mais simples: Tanque não-agitado.

� Tanque agitado: Produção de cristais menores, mais uniformes e em um tempo de batelada menor.

Figura 14 - Cristalizador de circulação forçada - CF (adaptado de IPT, 2007).

• Não é possível controlar o tamanho dos

cristais produzidos, os quais, geralmente,

são irregulares e impuros.

• Método econômico para pequenas

bateladas, sendo os custos operacionais e

de manutenção baixos. Porém, a

produtividade é relativamente baixa e

necessita-se de grandes espaços para a

realização da operação de cristalização

(MULLIN, 2001).

Figura 15 - Cristalizadores tanque-agitado: (a) circulação externa usando um trocador de calor, (b) circulação interna com um tubo de arraste (adaptado de MULLIN, 2001).

• O produto final tem alta pureza.

• Para melhorar o efeito de mistura, chicanas são instaladas dentro do vaso de cristalização.

• O custo operacional desses cristalizadores é superior ao do tipo vaso não

produtividade é maior.

� Cristalizador duplo:

• Produz cristais com uma distribuição de tamanho estreita.

• Cristais grandes migram para o fundo do cristalizador e são descarregados.

� Cristalizador de calha ou de balanço do tipo

• A cristalização ocorre lentamente, em virtude de haver uma supersaturação baixa neste

equipamento.

Figura 16 - Cristalizador duplo ou híbrido (adaptado de MULLIN, 2001).

Figura 17

Capítulo 3

O produto final tem alta pureza.

Para melhorar o efeito de mistura, chicanas são instaladas dentro do vaso de cristalização.

O custo operacional desses cristalizadores é superior ao do tipo vaso não

Produz cristais com uma distribuição de tamanho estreita.

Cristais grandes migram para o fundo do cristalizador e são descarregados.

Cristalizador de calha ou de balanço do tipo Wulff-Bock:

cristalização ocorre lentamente, em virtude de haver uma supersaturação baixa neste

Cristalizador duplo ou híbrido (adaptado de MULLIN, 2001).

Figura 17 - Cristalizador Wulff-Bock (MULLIN, 2001).


Para melhorar o efeito de mistura, chicanas são instaladas dentro do vaso de cristalização.

O custo operacional desses cristalizadores é superior ao do tipo vaso não-agitado, porém, a

cristalização ocorre lentamente, em virtude de haver uma supersaturação baixa neste

� Cristalizador Swenson-Walker

• Um raspador helicoidal gira lentamente dentro da calha a fim de

superfície.

� Cristalizador de discos resfriados

• Muito utilizado no processo de fabricação de materiais inflamáveis e de elevada toxicidade.

• Esse tipo de cristalizador é mais usado para cristalização em solução.

Figura 18

Figura 19 - Cristalizador de discos resfriados (adaptado de MULLIN,


Walker: com agitação interna e sistema de resfriamento.

Um raspador helicoidal gira lentamente dentro da calha a fim de evitar o

Cristalizador de discos resfriados:

Muito utilizado no processo de fabricação de materiais inflamáveis e de elevada toxicidade.

Esse tipo de cristalizador é mais usado para cristalização em solução.

Figura 18 - Cristalizador Swenson-Walker (MULLIN, 2001).

Cristalizador de discos resfriados (adaptado de MULLIN, 2001).


com agitação interna e sistema de resfriamento.

evitar o depósito de cristais na

Muito utilizado no processo de fabricação de materiais inflamáveis e de elevada toxicidade.

� Cristalizadores rotativos:

• Para que não haja acúmulo de cristais em suas paredes, estes cristalizadores possuem raspadores

que previnem contra esta situação.

� Cristalizadores resfriados Oslo

Figura 20 - Cristalizador tipo tambor rotativo (adaptado de MULLIN, 2001).

Figura 21 - Cristalizador


Para que não haja acúmulo de cristais em suas paredes, estes cristalizadores possuem raspadores

que previnem contra esta situação.

Cristalizadores resfriados Oslo-Krystal:

Cristalizador tipo tambor rotativo (adaptado de MULLIN, 2001).

Cristalizador Oslo-Krystal (adaptado de MULLIN, 2001).


Para que não haja acúmulo de cristais em suas paredes, estes cristalizadores possuem raspadores

Cristalizador tipo tambor rotativo (adaptado de MULLIN, 2001).

� Cristalizador DCC contínuo

• Uma das vantagens em se utilizar cristalizadores DCC é o fato de que não há incrustação nas

superfícies.

Figura 22


contínuo (DCC - Direct Contact Cooling - contato direto de resfriamento)

Uma das vantagens em se utilizar cristalizadores DCC é o fato de que não há incrustação nas

Figura 22 - Cristalizador de contato direto de Černý (adaptado de MULLIN, 2001).


contato direto de resfriamento):

Uma das vantagens em se utilizar cristalizadores DCC é o fato de que não há incrustação nas

CAPÍTULO 5

IMPACTOS AMBIENTAIS

Segundo Toni et al. (2012), o desenvolvimento de novos processos cujo foco é o tratamento de

resíduos agroindustriais, contribuindo para a diminuição de potenciais problemas ambientais tem sido um

grande desafio da biotecnologia.

Diversos processos industriais são responsáveis pela produção de resíduos que necessitam atenção

especial, uma vez que requerem um destino adequado para o seu descarte. Apesar disso, na maioria das

vezes estes resíduos são descartados indiscriminadamente em rios, lagos e mares, acarretando a morte dos

peixes e outros organismos aquáticos, e comprometendo ainda, a estrutura físico-química dos solos,

acentuando a poluição ambiental.

Dentre os setores que podem causar danos

ambientais, encontram-se os laticínios e as queijarias. Delas

resulta o soro de leite, um subproduto riquíssimo em

proteínas, gorduras e lactose de excelentes propriedades

funcionais, nutricionais e tecnológicas.

Em virtude de sua grande produção, elevada carga

orgânica e principalmente por ser de difícil

biodegradabilidade, o soro de leite residual tem sido foco de

diversos estudos, que versam sobre as possibilidades de ser

reaproveitado, deixando de ser um resíduo, um produto de

baixo valor agregado, para se tornar uma fonte de grande

importância para o fornecimento de um produto de alto valor

agregado, como é o caso da lactose.

De acordo com Giroto e Pawlowsky (2001), o soro de leite, quando considerado resíduo líquido

industrial e despejado junto com os demais resíduos líquidos das indústrias de laticínios, pode significar a

duplicação do sistema de tratamento, pois possui DBO entre 25.000 e 80.000 mg/L.

A identificação de alternativas para um adequado aproveitamento do soro de leite é de

fundamental importância em função de sua qualidade nutricional, do seu volume e de seu poder poluente.

Dentre as alternativas, podem ser citadas o uso do soro in natura para alimentação animal, fabricação de

ricota, fabricação de bebida láctea, concentração, produção de soro em pó, separação das proteínas e

lactose com posterior secagem, as quais constituem formas de valorização deste derivado lácteo, ao

37 Capítulo 5 - Impactos Ambientais

mesmo tempo contribuindo para a melhoria do meio ambiente e proporcionando ganhos às indústrias.

Porém, para que cada alternativa seja viabilizada e então efetivamente aplicada, deve passar por uma

análise técnica e econômica.

No entanto, como é de se esperar, este tipo de reaproveitamento ocorre somente nas grandes

indústrias. Este fato faz com que o restante do soro produzido pelas demais empresas deva passar por

alternativas de reaproveitamento mais viáveis em termos econômicos (Toni et al., 2012). De acordo com

Oliveira et al., 2012, isto ocorre porque a maioria dos laticínios, que são de pequeno e médio porte,

apresentam dificuldades financeiras para manter pessoal especializado que tenha capacidade de trabalhar

com inovações tecnológicas e operar sistemas de efluentes.

Neste contexto, com o aumento da produção de queijo ao longo dos anos e um controle mais

rigoroso da disposição dos efluentes, a produção do soro é, atualmente, um dos problemas mais críticos

para a indústria de laticínios (Aires, 2010).

Pronunciado pela sua grande produção, elevada carga orgânica e principalmente por ser de difícil

biodegradabilidade, o soro de queijo se torna um substrato atraente para utilização em processos

fermentativos por microrganismos, devido ao seu alto teor de lactose. Através da fermentação, por

bactérias ou fungos, a lactose pode ser convertida em biomassa ou etanol, apresentando-se, desse modo,

como uma alternativa mais simples e de menor custo para diminuição da poluição ambiental.

5.1 - ALTERNATIVAS DE REAPROVEITAMENTO

A composição nutricional do soro de queijo permite a sua aplicação em diversos bioprocessos.

Nesse contexto, pesquisas que utilizam este subproduto como substrato alternativo vem sendo

constantemente realizadas, tais como aquelas que visam a obtenção de enzimas , biogás, ácidos orgânicos,

polissacarídeos, além de etanol entre outros.

Entre as possíveis aplicações biotecnológicas para a utilização do soro de queijo, encontra-se a

produção de goma xantana, um polissacarídeo de grande aplicação em indústrias de alimentos, cosmética e

química.

Estudos direcionados ao aproveitamento do soro de queijo como substrato alternativo para o

crescimento celular e geração de compostos de interesse em bioprocessos vem sendo oportunamente

desenvolvidos, entre eles, encontram-se aqueles destinados à produção de etanol, os quais tem se

intensificado nas duas últimas décadas.

O bioetanol pode ser obtido a partir de qualquer biomassa que contenha quantidade significativa

de amido ou açúcares, o Brasil está pesquisando fontes alternativas para a produção de bioetanol,

principalmente as provenientes de resíduos agroindustriais (BNDES; CGEE, 2008).

Vários países estão utilizando o soro de leite, proveniente da produção de queijos, como matéria

prima para a produção de etanol. Nos Estados Unidos, Irlanda e particularmente na Nova Zelândia, cerca de

50% da produção de soro é destinada a este fim. O soro de leite contém aproximadamente 5% de lactose,

um carboidrato passível de fermentação. Atualmente a levedura Kluyveromyces marxianus é a mais

utilizada na fermentação direta. Uma alternativa para a fermentação indireta consiste na hidrólise da

lactose pela enzima lactase, produzindo açúcares mais facilmente fermentáveis e conseqüentemente a

fermentação dos monossacarídeos pela levedura S. cerevisiae (ANDRADE, 2005).

Considerando que 2 kg de lactose rendam 1 kg de etanol (MASUD, 1999), e que a produção de soro

de leite sob algum tipo de inspeção, no Brasil em 2010, foi de 5,9 bilhões de litros (BRASIL, 2009), a

quantidade de soro líquido potencialmente disponível poderia competir com as fontes de matérias primas

convensionais para produção de etanol agrícola.

“Laboratório produz etanol a partir de soro de leite” - Revista Pesquisa FAPESP, Edição 199,

setembro de 2012.

Está surgindo no Rio Grande do Sul uma nova fonte de matéria-prima para

produção de etanol: o soro do leite. De cada quilo de queijo produzido sobram, em média,

nove litros de soro, um líquido esbranquiçado formado por 95% de água, 4% de lactose e

1% de proteína.

Para ser aproveitado pela indústria alimentícia na composição de bebidas lácteas e

recheios de biscoitos é preciso transformá-lo em pó, o que gera custos altos

principalmente para o pequeno produtor. Se não for utilizado para alimentação, o soro

precisa ser tratado como um efluente industrial para não contaminar lagoas e rios.

Os experimentos para a bioconversão do soro em etanol têm a coordenação do

professor Marco Antônio Ayub, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimentos da

Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Ele obteve etanol de soro de leite em

biorreatores com leveduras do gênero Kluyveromyces que fazem a transformação do

material lácteo em biocombustível (Journal of Chemical Technology and Biotechnology,

agosto 2012).

“A produção atingiu 3,5 gramas de etanol por litro por hora. Ainda é muito baixo

em relação à produção do álcool da cana, mas estamos otimizando o sistema”, diz Ayub.

Ele acredita que esse tipo de reator servirá para médios e pequenos produtores no futuro

para produzir etanol e com ele gerar energia elétrica. “Na Inglaterra existe uma empresa

que converte o soro em gás metano para esse fim.”

39 Capítulo 5 - Impactos Ambientais

“Reaproveitamento do soro de leite bovino para produção de biomassa por Kluyveromyces

marxianus 229” - Revista Alimentus - Edição nº 2 - Abril/Maio/2012 - Marília / SP

A produção de biomassa através do cultivo de leveduras a partir do soro de queijo, é

uma opção biotecnológica, que permite a produção de extratos de levedura perfeitamente

passíveis de serem incluídos na alimentação humana (REVILLION et al., 2000) transformando

assim, um resíduo poluente em um subproduto estável de valor comercial (COSTA, 2008).

De acordo com Ogrodowski (2006) esta biomassa produzida pelas leveduras

encontra-se apta a enriquecer vários setores alimentícios, como: embutidos, biscoitos, sopas,

molhos, iogurtes, complemento nutritivo na formulação de alimentos saudáveis,

complemento flavorizante e funcional, (REFFATTI et al., 2007) no enriquecimento de pães, em

produtos tipo snacks, alimentação animal, espessantes, realçadores de sabor e substituto de

gorduras (MOHORCIC et al., 2007).

CAPÍTULO 6

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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PEIC 2013: TECNOLOGIA, PRODUÇÃO E IMPACTO DA … · retrata aspectos relevantes da produção e do consumo de lactose e tópicos sobre o queijo e cristalização e impactos ambientais