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Optimização dos processos de produção de xaropes de glucose e dextrose monohidratada Marta Pereira Pinto Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biológica Júri Presidente: Orientadores: Vogal: Professor Arsénio do Carmo Sales Mendes Fialho Engenheira Maria Leonor Tavares (COPAM) Professor Luis Joaquim Pina da Fonseca (IST) Professor José António Leonardo dos Santos Novembro 2009

Dissertacao Xarope de Glicose

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Page 1: Dissertacao Xarope de Glicose

Optimização dos processos de produção de xaropes de glucose e

dextrose monohidratada

Marta Pereira Pinto

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Biológica

Júri

Presidente:

Orientadores:

Vogal:

Professor Arsénio do Carmo Sales Mendes Fialho

Engenheira Maria Leonor Tavares (COPAM)

Professor Luis Joaquim Pina da Fonseca (IST)

Professor José António Leonardo dos Santos

Novembro 2009

Page 2: Dissertacao Xarope de Glicose

AGRADECIMENTOS

Não podia deixar de agradecer a todos os que, de algum modo, me ajudaram na realização deste

projecto.

Ao Professor Luís Fonseca, pelo seu apoio, disponibilidade e encorajamento.

A todos na COPAM, por me terem recebido de braços abertos. Em especial à Engenheira Leonor

Tavares pela oportunidade concedida, pelas palavras duras na hora certa e pelas palavras de

conforto quando foram precisas. Obrigada por esta experiência tão enriquecedora. Ao Engenheiro

Edmundo Freitas por toda a ajuda prestada ao longo destes meses. Ao Engenheiro Jorge Vargas

Moniz pela infinita paciência, sabedoria e conhecimento proporcionados. A todos os membros do

laboratório pelo excelente ambiente de trabalho e por todo o auxílio prestado. Ao Marco Baeta e ao

Filipe Cardoso pelos momentos descontraídos, pelos almoços, pelas conversas animadas, pelo apoio

incondicional, por me ajudarem a compreender como funciona este lado.

Ao Filipe Sousa. Sem ti não teria sido tão divertido. Obrigada pelas horas de partilha e desabafos,

pela compreensão, mas acima de tudo, pela amizade.

À Sílvia e à Sofia, por serem as melhores amigas do mundo, por estarem sempre presentes em todos

os momentos, nos bons e nos maus. Obrigada pelas gargalhadas e pelas lágrimas dos últimos seis

anos. À Sara, por me compreender como ninguém e por ter sempre a palavra certa na hora certa.

Pelos longos emails trocados durante estes últimos meses. Por se fazer presente apesar da longa

distância. À Inês Vilalva por ser a miúda mais doce que conheço, sempre pronta a ajudar. À Inês

Lopes por ter sempre uma palavra de apoio escondida na manga.

À Ana Luísa por ser a melhor companheira de casa que podia desejar. E uma grande, grande amiga.

À minha família, em especial aos meus pais, pelo esforço que fizeram ao longo de todos estes anos,

por terem estado sempre ao meu lado, por nunca me deixarem baixar os braços e desistir. Esta

vitória também é vossa. À pessoa mais importante da minha vida, o meu sobrinho David. Pela sua

energia contagiante. Por ser o meu bebé mesmo quando já não o é. Por ser a minha alegria de viver.

Ao Armindo, por ter sido o meu porto seguro durante todos estes anos. Sem as suas palavras de

incentivo nunca teria conseguido chegar aqui.

Obrigada a todos!

Page 3: Dissertacao Xarope de Glicose

RESUMO

A contínua descoberta e selecção de novas enzimas para a indústria do amido apresenta-se

como uma oportunidade de melhoria dos processos produtivos. A implementação de novas

preparações enzimáticas disponíveis comercialmente só é possível depois de uma validação rigorosa

em termos tecnológicos e económicos, de modo a mostrar inequivocamente que estas novas

enzimas trazem mais-valias ao processo produtivo e à empresa.

O primeiro objectivo do presente trabalho foi estudar a possibilidade de homologação de uma

nova α-amilase com vantagens técnico-económicas e ao mesmo tempo permitir que a empresa

pudesse dispor de um fornecedor alternativo deste tipo de enzima.

A enzima em teste mostrou possuir características adequadas à sua utilização quando aplicada

no processo de liquefacção do amido, nomeadamente, capacidade de manter a sua actividade a

baixas concentrações de cálcio e baixos valores de pH.

Depois de evidenciada a aplicabilidade da enzima no processo, efectuou-se uma análise do

impacto económico da sua utilização, tendo-se concluído que a utilização da nova enzima no

processo de liquefacção do amido permitiria um ganho total de 43%, face à utilização da enzima

actual.

O segundo objectivo deste trabalho incidiu na optimização do rendimento de cristalização do

processo de produção de dextrose monohidratada, através da optimização das variáveis do processo.

Concluiu-se que seria possível actuar ao nível das características do xarope de alimentação à

cristalização e do perfil de arrefecimento durante a cristalização.

Palavras-chave: α-amilase, liquefacção enzimática, sacarificação, dextrose, cristalização,

granulometria.

Page 4: Dissertacao Xarope de Glicose

ABSTRACT

The continuous discovery and selection of new enzymes for the starch industry is presented as

an opportunity to improve production processes. The implementation of new commercially available

enzymatic preparations is only possible after a meticulous technological and economic validation, to

show unequivocally that these new enzymes bring more resources into the productive process and

the company.

The first goal of this study was the endorsement of a new α-amylase with technical and

economic advantages while providing the company with an alternative supplier of this type of

enzyme.

The enzyme in test proved to have suitable characteristics to use when applied in the process

of starch liquefaction, namely, the ability to maintain its activity at low concentrations of calcium and

low pH.

After the results evidenced the applicability of the enzyme in the process, an analysis of the

economic impact of its use was carried out, and it was found that the use of this new enzyme in the

process of starch liquefaction allowed a total gain of 43% compared with the use of the current

enzyme.

The second goal of this work layed on the yield optimization of the crystallization process of

dextrose monohydrate, through the optimization of the process variables.

It was concluded that it would be possible to adjust the characteristics of the feeding syrup of

the crystalization and of the cooling profile throughout the crystallization.

Keywords: α-amylase, enzymatic liquefaction, saccharification, dextrose, crystallization, crystal

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Page 5: Dissertacao Xarope de Glicose

ÍNDICE GERAL

1. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA E DO PROCESSO DE PRODUÇÃO ........................................ 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................................... 3

2.1. O amido ....................................................................................................................... 3

2.1.1. Composição, Estrutura e Fontes de Amido .......................................................... 3

2.1.2. Propriedades do amido ........................................................................................ 4

2.2. A indústria amideira .................................................................................................... 6

2.2.1. O mercado mundial de amido ............................................................................. 6

2.2.2. Sectores de aplicação dos produtos amiláceos ................................................... 6

2.2.3. Produção de xaropes de glucose a partir do milho ............................................. 7

2.2.3.1. A hidrólise enzimática do amido ................................................................... 7

2.2.3.1.1. As enzimas amilolíticas .......................................................................... 7

2.2.3.1.2. A liquefacção do amido ........................................................................ 10

2.2.3.1.3. A sacarificação do amido ..................................................................... 10

2.2.3.2. O processo de produção de xaropes de glucose utilizado na COPAM ....... 11

2.2.4. Produção de dextrose a partir do milho ............................................................ 11

2.2.4.1. O processo de produção de dextrose monohidratada utilizado na

COPAM……………. .................................................................................................................... 12

3. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................... 13

3.1. Materiais .................................................................................................................... 13

3.1.1. Reagentes ........................................................................................................... 13

3.1.2. Enzimas .............................................................................................................. 13

3.1.3. Equipamento e outros materiais ....................................................................... 13

3.2. Métodos Analíticos .................................................................................................... 14

3.2.1. Determinação da matéria seca através do índice de refracção ........................ 14

3.2.2. Determinação do Equivalente em Dextrose (DE) por osmómetria ................... 14

3.2.3. Determinação da composição em açúcares por HPLC....................................... 14

Page 6: Dissertacao Xarope de Glicose

3.2.4. Determinação do pH .......................................................................................... 14

3.2.5. Realização do teste de amido por reacção ao iodo ........................................... 14

3.2.6. Determinação do teor em cálcio por titulação com EDTA ................................. 14

3.3. Métodos experimentais ............................................................................................ 15

3.3.1. Ensaio industrial: liquefacção enzimática com a enzima em teste .................... 15

3.3.2. Optimização do rendimento de cristalização da dextrose ................................ 15

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................... 16

4.1. Optimização do processo de produção de xaropes de glucose ................................ 16

4.1.1. Levantamento das condições de processo ........................................................ 16

4.1.2. Correcção dos parâmetros do processo de produção utilizando a enzima

actual…………… ........................................................................................................................... 17

4.1.3. Ensaio indústrial com a enzima em teste .......................................................... 18

4.1.4. Análise comparativa do efeito de vários parâmetros na liquefacção

enzimática……. ........................................................................................................................... 19

4.1.4.1. Efeito da concentração específica de enzima ............................................. 19

4.1.4.2. Efeito da concentração de cálcio ................................................................ 19

4.1.4.3. Efeito do pH ................................................................................................ 19

4.1.4.4. Qualidade do produto final ......................................................................... 19

4.1.5. Análise comparativa de custos .......................................................................... 20

4.2. Optimização do processo de produção de dextrose ................................................. 21

4.2.1. Determinação do rendimento teórico de cristalização ..................................... 22

4.2.2. Determinação do rendimento real de cristalização ........................................... 23

4.2.3. Análise comparativa entre rendimento teórico e rendimento real de

cristalização…. ........................................................................................................................... 24

4.2.3.1. Variáveis do processo que influenciam o rendimento de cristalização ...... 24

4.2.3.2. Perdas de produto nas várias operações unitárias que influenciam o

rendimento de cristalização .................................................................................................. 24

4.2.4. Sugestões de acções futuras .............................................................................. 25

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................................... 26

Page 7: Dissertacao Xarope de Glicose

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................... 28

ANEXOS ....................................................................................................................................... 30

A. Tabela de valores de osmolalidades de referência para o xarope após liquefacção

(15DE) e após sacarificação (H95) ..................................................................................................... 30

B. Folhas de especificação e segurança da enzima Liquozyme Supra ............................... 30

C. Folhas de especificação e segurança da enzima Clearflow AA ..................................... 30

D. Cromatogramas obtidos pela técnica de HPLC aplicada às amostras de hidrolisado ... 30

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 2.1. Amilases de origem microbiana. Fonte: Grael (1989) .......................................................... 8

Tabela 3.1. Reagentes utilizados nos diversos procedimentos experimentais. .................................... 13

Tabela 3.2. Alfa-amilases utilizadas no ensaio industrial para optimização do processo de produção

de xaropes de glucose. .......................................................................................................................... 13

Tabela 3.3. Equipamento utilizado nos diversos procedimentos experimentais. ................................ 13

Tabela 3.4. Condições operatórias da cromatografia para uma boa separação de picos. ................... 14

Tabela 3.5. Tempos de retenção típicos de cada componente das amostras em análise, para a coluna

Aminex-87 C. ......................................................................................................................................... 14

Tabela 3.6. Resultados possíveis após realização do teste de amido por reacção ao iodo. ................. 14

Tabela 4.1. Condições de especificação do processo de produção de xaropes de glucose por via dual

enzimática. ............................................................................................................................................ 16

Tabela 4.2. Condições de especificação indicadas pelo fornecedor para a utilização da enzima actual.

............................................................................................................................................................... 16

Tabela 4.3. Ensaio de optimização do processo de liquefacção enzimática, utilizando a enzima actual.

............................................................................................................................................................... 17

Tabela 4.4. Condições óptimas de funcionamento do processo com a enzima actual. ....................... 17

Tabela 4.5. Condições de especificação indicadas pelo fornecedor para a utilização da enzima em

teste. ...................................................................................................................................................... 18

Tabela 4.6. Ensaio de optimização do processo de liquefacção enzimática, utilizando a enzima em

teste. ...................................................................................................................................................... 18

Tabela 4.7. Condições óptimas de funcionamento do processo com a enzima em teste. ................... 18

Page 8: Dissertacao Xarope de Glicose

Tabela 4.8. Seguimento do processo de sacarificação do xarope produzido durante o ensaio de

optimização da liquefacção enzimática. Comparação de valores para o xarope produzido utilizando

ambas as enzimas na liquefacção. ........................................................................................................ 19

Tabela 4.9. Comparação dos valores dos vários parâmetros do processo, depois da optimização do

mesmo, para cada uma das enzimas em estudo. ................................................................................. 20

Tabela 4.10. Condições de especificação do processo de produção de dextrose monohidratada. ..... 21

Tabela 4.11. Rendimento teórico de cristalização calculado para uma temperatura de cristalização de

30°C e um coeficiente de sobressaturação final de 1,05, variando a percentagem de matéria seca e a

percentagem de glucose do xarope de alimentação à cristalização. .................................................... 22

Tabela 4.12. Rendimento teórico de cristalização calculado para uma temperatura de cristalização de

31°C e e um coeficiente de sobressaturação final de 1,05, variando a percentagem de matéria seca e

a percentagem de glucose do xarope de alimentação à cristalização. ................................................. 22

Tabela 4.13. Caracterização das correntes do processo de produção de dextrose monohidratada. As

quantidades de cada componente nas correntes foram determinadas por balanços mássicos .......... 23

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Esquema do processo fabril da COPAM. As operações unitárias foram removidas por

questões de confidencialidade. ............................................................................................................... 2

Figura 2.1. Fotomicrografia de grânulos de amido de diferentes origens botânicas. (A) Amido de

milho. (B) Amido de batata. Fonte: Davies, 2006. .................................................................................. 3

Figura 2.2. Projecção das diferentes ligações entre as unidades de glucose, na amilose e na

amilopectina. (A) Estrutura da amilose – polímero linear composto por D-glucoses unidas por

ligações α-1,4. (B) Estrutura da amilopectina – polímero ramificado composto por D-glucoses unidas

por ligações α-1,4 e α-1,6. Adaptado de Dziedzic & Kearsley (1984). .................................................... 4

Figura 2.3. Fotomicrografia de grânulos de amido de milho, não gelatinizados, sob luz polarizada.

Fonte: Rotkiewicz (2008). ........................................................................................................................ 5

Figura 2.4. Quota de aplicação dos produtos amiláceos, nos diversos sectores industriais, no ano de

2008. Dados relativos à União Europeia. Adaptado de AAF (2009). ....................................................... 7

Page 9: Dissertacao Xarope de Glicose

Figura 2.5. Diagrama do processo de produção de xaropes de glucose, por via dual-enzimática,

implementado na COPAM. .................................................................................................................... 11

Figura 2.6. Curva de solubilidade da dextrose monohidratada. Adaptado de Blanchard (1992). ........ 12

Figura 2.7. Diagrama do processo de produção de dextrose monohidratada implementado na

COPAM. ................................................................................................................................................. 12

Figura 3.1. Indicação do local de recolha das amostras analisadas no diagrama de produção de

xaropes de glucose, por via dual-enzimática, implementado na COPAM. ........................................... 14

Figura 4.1. Representação gráfica do pH do leite de amido à entrada do processo de liquefacção, ao

longo dos meses em estudo. ................................................................................................................. 16

Figura 4.2. Representação gráfica da concentração de cálcio do 15 DE à saída dos reactores tubulares

do processo de liquefacção, ao longo dos meses em estudo. .............................................................. 16

Figura 4.3. Representação gráfica da percentagem de matéria seca do 15 DE à saída dos reactores

tubulares do processo de liquefacção, ao longo dos meses em estudo. .............................................. 16

Figura 4.4. Representação gráfica do Equivalente em Dextrose (DE) do xarope 15 DE à saída dos

reactores tubulares do processo de liquefacção, ao longo dos meses em estudo............................... 16

Figura 4.5. Representação gráfica dos consumos específicos de enzima utilizada na liquefacção, para

os meses em estudo. ............................................................................................................................. 16

Figura 4.6. Representação gráfica do pH do xarope à entrada do processo de sacarificação, ao longo

dos meses em estudo. ........................................................................................................................... 16

Figura 4.7. Representação gráfica da percentagem de matéria seca do Hidrolisado 95 após

sacarificação, ao longo dos meses em estudo. ..................................................................................... 16

Figura 4.8. Representação gráfica do Equivalente em Dextrose (DE) do Hidrolisado 95 após

sacarificação, ao longo dos meses em estudo. ..................................................................................... 16

Figura 4.9. Representação gráfica da composição em açúcares do hidrolisado 95, obtida por HPLC,

para os vários meses em estudo. .......................................................................................................... 17

Figura 4.10. Análise do efeito da concentração específica de enzima necessária à obtenção de

determinados valores de DE. ................................................................................................................ 19

Figura 4.11. Análise comparativa do efeito da concentração de cálcio na liquefacção enzimática do

amido. .................................................................................................................................................... 19

Page 10: Dissertacao Xarope de Glicose

Figura 4.12. Ensaio laboratorial para determinar a dosagem de solução de carbonato de sódio

necessária ao ajuste de pH para as condições óptimas de funcionamento de cada enzima. .............. 20

Figura 4.13. Ensaio laboratorial para determinar a dosagem de solução de ácido clorídrico necessária

ao ajuste de pH para as condições óptimas de funcionamento da sacarificação. ................................ 20

Figura 4.14. Diagrama representativo do processo de produção de dextrose monohidratada. .......... 23

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CAPÍTULO 1

1. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA E DO PROCESSO DE PRODUÇÃO

A presente Dissertação de Mestrado resulta da realização de um estágio inserido no plano de

Desenvolvimento de uma empresa produtora de amido e seus derivados, a COPAM – Companhia

Portuguesa de Amidos, S.A.

Os ensaios necessários ao presente estudo foram realizados à escala industrial nas instalações

fabris da COPAM e todo o suporte experimental decorreu no Laboratório de Controlo de Qualidade,

recorrendo a métodos e técnicas experimentais implementadas nesta empresa.

A COPAM é uma empresa privada com sede em S. João da Talha, concelho de Loures, fundada

em 1937. Esta empresa produz e comercializa produtos amiláceos, utilizando como matéria-prima o

milho. Os principais produtos fabricados são o amido nativo, os xaropes de glucose, os xaropes de

glucose-frutose e a dextrose monohidratada. Do processo de produção obtêm-se ainda, como sub-

produtos, o corn gluten feed, o corn gluten meal, o gérmen, a água de maceração concentrada e o

milho partido.

Os produtos amiláceos são comercializados para serem utilizados como matérias-primas em

indústrias alimentares, indústrias de rações animais, indústrias farmacêuticas e ainda em indústrias

de papel.

A fábrica labora em regime contínuo e todos os processos tecnológicos utilizados nas diversas

linhas produtivas são equivalentes aos adoptados por outras fábricas similares a nível internacional.

Actualmente, a COPAM é a única empresa nacional produtora de amido e seus derivados e

constitui-se como uma referência nesta área, apesar da crescente concorrência dum mercado sem

fronteiras.

Na Figura 1.1 apresenta-se um esquema do processo fabril. O milho amarelo dentado é a

matéria-prima utilizada nesta empresa e, numa primeira fase do processo, sofre um tratamento de

moagem húmida para separação dos diversos componentes. O leite de amido, assim obtido, é então

enviado para diversas linhas produtivas podendo originar amido nativo, xaropes de glucose, xaropes

de glucose-frutose e dextrose.

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Milho partido

Água de Maceração

Gérmen de Milho

Fibra

(Corn gluten feed)

Glúten

(Corn gluten meal)

Xaropes de Glucose-Frutose

Amido Nativo

Dextrose

Xaropes de Glucose

Milho amarelo dentado

Limpeza

Pré-moagem

Moagem

Desidratação

Maceração

Secagem

LEITE DE AMIDO

Hidrólise ácida

Purificação

Concentração

Liquefacção e Hidrólise enzimática

Sacarificação

Purificação

HIDROLIZADO

Pré-concentração

Isomerização

Purificação

Concentração

Concentração

Cristalização

Centrifugação

Secagem

Centrifugação

Secagem

Secagem

Desidratação Secagem

Desidratação

Figura 1.1. Esquema do processo fabril da COPAM. As operações unitárias foram removidas por questões de

confidencialidade.

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CAPÍTULO 2

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. O AMIDO

2.1.1. COMPOSIÇÃO, ESTRUTURA E FONTES DE AMIDO

O amido é a principal substância de reserva nas plantas superiores e fornece de 70 a 80% das

calorias consumidas pelo homem. Existem diversas fontes de amido, sendo o milho a mais comum

em todo o mundo (Schenck & Hebeda, 1992). As fontes comerciais de amido mais importantes são os

grãos de cereais, os grãos de leguminosas e as raízes tuberosas. As cinco principais espécies

consideradas mundialmente como fontes comerciais de amido são o milho, o trigo, o arroz, a batata

e a mandioca.

O armazenamento de amido sob a forma de grânulos é um processo conveniente para a planta

uma vez que é uma fonte insolúvel de energia, a qual pode ser gradualmente utilizada através da

acção de enzimas, sem aumentar a pressão osmótica. Os depósitos de amido podem ser temporários

ou permanentes. Como forma de armazenar temporariamente os produtos da fotossíntese, o amido

é produzido em grande quantidade nas folhas dos vegetais. Por outro lado, como reserva

permanente de hidratos de carbono para as plantas, o amido é armazenado em órgãos de reserva,

tais como as sementes, a medula, os raios medulares e o córtex de caules e raízes.

O tamanho e a forma dos grânulos são específicos de cada espécie de planta e podem servir de

meio de identificação microscópica da origem botânica do amido (cf. Figura 2.1). (Bueno, 2006)

Figura 2.1. Fotomicrografia de grânulos de amido de diferentes origens botânicas. (A) Amido de milho. (B)

Amido de batata. Fonte: Davies, 2006.

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O amido puro é um pó branco, sem sabor e inodoro, insolúvel em água e álcool. Consiste numa

mistura de dois polissacáridos estruturalmente diferentes: a amilose e a amilopectina.

A amilose (cf. Figura 2.2 A) é uma molécula linear composta por unidades de D-glucose ligadas

uniformemente por pontes glicosídicas α-1,4, que conferem forma helicoidal à molécula. Tal como a

amilose, a amilopectina (cf. Figura 2.2 B) é constituída por unidades de glucose unidas por ligações α-

1,4, diferindo desta por apresentar ligações α-1,6 que constituem pontos de ramificação. Devido a

essas diferenças estruturais, a amilose é mais hidrossolúvel que a amilopectina, e essa característica

pode ser usada para separar esses dois componentes. A mesma característica constitui um factor

importante para explicar a acção de enzimas sobre o amido e a sua aplicação em processos

industriais (cf. subcapítulo 2.2.3.1.1). (Dziedzic & Kearsley, 1984; Schenck & Hebeda, 1992)

Figura 2.2. Projecção das diferentes ligações entre as unidades de glucose, na amilose e na amilopectina. (A)

Estrutura da amilose – polímero linear composto por D-glucoses unidas por ligações α-1,4. (B) Estrutura da

amilopectina – polímero ramificado composto por D-glucoses unidas por ligações α-1,4 e α-1,6. Adaptado de

Dziedzic & Kearsley (1984).

2.1.2. PROPRIEDADES DO AMIDO

O amido tem sido considerado um produto de grande potencial não só para alimentação

humana e animal, mas também para a indústria. Contudo, importa ressalvar que a exploração deste

potencial depende do conhecimento das suas propriedades quanto à estrutura, forma, cor, absorção

de água, solubilidade, dilatação e viscosidade.

As propriedades do amido envolvem as suas características físicas, químicas e funcionais,

estando muitas delas associadas entre si. Actualmente, diversas pesquisas sobre a relação existente

entre a estrutura molecular do amido e as suas propriedades físico-químicas sugerem que diversas

características estruturais, como o teor de amilose, a distribuição de comprimento das cadeias de

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amilopectina e o grau de cristalinidade do grânulo, poderiam estar estreitamente relacionadas com

os processos de gelatinização e retrogradação (Denardin & Silva, 2008).

A solubilidade do amido é uma propriedade de extrema importância no contexto deste

trabalho, na medida em que as enzimas em estudo não actuam sobre o amido sólido, mas sim sobre

o amido gelatinizado. Assim, é importante referir que o amido, quando adicionado a água fria e

mantido sob agitação, forma uma suspensão de aspecto leitoso, separando-se após repouso. Embora

se tenha verificado que uma pequena fracção se torna solúvel quando agitado em água, é tido como

praticamente insolúvel.

O aquecimento de suspensões de amido em excesso de água causa uma transição irreversível

denominada gelatinização, cuja principal característica é o aumento da condutividade e da

viscosidade, pela diminuição ou mesmo perda de birrefringência (perda da cruz de malta), observada

usando microscopia de luz polarizada (cf. Figura 2.3) e pelo desaparecimento da cristalinidade

evidenciada pela difracção de raios X (Garcia et al., 1997).

Figura 2.3. Fotomicrografia de grânulos de amido de milho, não gelatinizados, sob luz polarizada. Fonte:

Rotkiewicz (2008).

Todas estas alterações ocorrem numa gama de temperaturas relativamente pequena e são

formadas pastas das suspensões de amido.

A gelatinização é causada pelo enfraquecimento da rede intermicelar, pela quebra das ligações

de hidrogénio e pela ligação de moléculas de água de modo a libertar os grupos hidroxilo, causando a

desintegração total da estrutura do grânulo.

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A retrogradação é o processo que ocorre quando as moléculas de amido gelatinizadas se

começam a reassociar, favorecendo uma estrutura mais ordenada. O nome retrogradação é dado

porque o amido volta à sua condição de insolubilidade em água fria. A retrogradação tem origem na

tendência das moléculas, ou de grupos de moléculas, de amido dissolvido, se unirem umas às outras

através de pontes de hidrogénio, formando novamente partículas de maior dimensão, numa

tentativa de cristalização de moléculas grandes e pesadas que, por essa razão, precipitam (Atwell et

al., 1998). A retrogradação é um fenómeno complexo e varia de acordo com diversos factores, como

a temperatura, o pH, a fonte de amido e a presença de outros componentes (lípidos, electrólitos e

açúcares) (Denardin & Silva, 2008).

2.2. A INDÚSTRIA AMIDEIRA

A indústria amideira extrai amido de diversas fontes e processa-o numa grande variedade de

produtos, como é o caso dos amidos nativos, xaropes de glucose, xaropes de glucose-frutose (vulgo

isoglucoses) e dextrose (anidra ou monohidratada). Dos processos de produção obtêm-se, ainda,

diversos sub-produtos, como por exemplo, o corn gluten feed, o corn gluten meal ou o gérmen, cuja

valorização representa uma forma de reduzir custos de produção.

2.2.1. O MERCADO MUNDIAL DE AMIDO

O mercado mundial de amido está dividido em cinco matérias-primas: milho, trigo, arroz,

batata e mandioca. O milho é a mais significativa, sendo utilizado em 75% da produção mundial de

amido. É a principal fonte de amido nos Estados Unidos, sendo responsável por cerca de 90% da

produção de amido do país. No que diz respeito à União Europeia, o milho é responsável por cerca

de 46% da produção de amido. No Brasil, o sector de produção de amido de milho é responsável por

70% da produção total de amido, sendo os restantes 30% predominantemente provenientes de

mandioca.

De acordo com a Association des Amidonniers et Féculiers, a indústria do amido na União

Europeia processa cerca de 21,6 milhões de toneladas de matérias-primas e produz mais de 9,0

milhões de toneladas de amido e seus derivados.

2.2.2. SECTORES DE APLICAÇÃO DOS PRODUTOS AMILÁCEOS

Os produtos amiláceos são utilizados como matérias-primas principalmente nas indústrias

alimentares, indústrias de rações animais, indústrias farmacêuticas e ainda em indústrias de papel.

Segundo a Association des Amidonniers et Féculiers, o consumo de amido e seus derivados nos

mercados da União Europeia atingiu os 8,7 milhões de toneladas em 2008 (AAF, 2009).

Page 17: Dissertacao Xarope de Glicose

7

7

A Figura 2.4 representa os diversos sectores de aplicação dos produtos amiláceos e respectiva

quota.

Figura 2.4. Quota de aplicação dos produtos amiláceos, nos diversos sectores industriais, no ano de 2008.

Dados relativos à União Europeia. Adaptado de AAF (2009).

2.2.3. PRODUÇÃO DE XAROPES DE GLUCOSE A PARTIR DO MILHO

Os xaropes de glucose são o produto da hidrólise do amido. Este pode ser hidrolisado por via

química (através de tratamento com ácidos, temperatura, pressão), por via enzimática, ou ainda por

uma conjugação dos dois processos.

2.2.3.1. A HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DO AMIDO

2.2.3.1.1. AS ENZIMAS AMILOLÍTICAS

As enzimas utilizadas no processo de hidrólise do amido são conhecidas por enzimas

amilolíticas ou amilases e podem ser classificadas pelo mecanismo de acção ou pela acção em si. Se

tivermos em consideração o mecanismo de acção, classificam-se em:

Endo enzimas: α-amilase, pululanase, enzimas ciclizantes (CGTase) que quebram ao acaso

as ligações glicosídicas no interior da molécula;

Alimentos processados, 29%

Confeitaria e bebidas, 32%Rações animais, 1%

Produtos químicos/farmacêuticos, 6%

Papel, 28%

Outros produtos não alimentares, 4%

Sectores de Aplicação dos Produtos AmiláceosSectores de aplicação em 2008 em termos de consumo em toneladas

Aplicações alimentares: 60% Aplicações não alimentares: 40%

Page 18: Dissertacao Xarope de Glicose

8

8

Exo-enzimas: β-amilase, amiloglucosidase, que hidrolisam a molécula a partir de uma

extremidade não redutora.

Por outro lado, se considerarmos as enzimas utilizadas no processo de hidrólise quanto à

acção, as mesmas classificam-se em:

Amiloglucosidase: é uma enzima que hidrolisa as ligações α-1,4 o amido a partir de uma

extremidade não redutora.

β-amilase: é uma enzima que catalisa especificamente a hidrólise das ligações α-1,4 do

amido a partir de uma extremidade não redutora, produzindo maioritariamente maltose,

açúcar composto por duas unidades de glucose.

α-amilase: é uma enzima que catalisa especificamente e ao acaso a hidrólise das ligações α-

1,4 do amido, mas não consegue hidrolisar as ligações α-1,6. Esta enzima é considerada

uma enzima liquidificante porque reduz drasticamente a viscosidade de pastas de amido;

Pululanases: são enzimas que hidrolisam apenas as ligações α-1,6 do amido.

Ciclizantes ou CGTases: são endoenzimas capazes de, simultaneamente, cortar dextrinas de

7, 8 e 9 moléculas de glucose e promover a sua ciclização para formar ciclodextrinas. Grael

(1989)

As enzimas podem ser de origem vegetal, animal ou microbiana. Esta última representa a

maior fonte de enzimas comerciais e, como tal, tem sido objecto de muitas pesquisas científicas e

tecnológicas, tanto no aspecto da optimização do processo de produção, como no aperfeiçoamento

genético de microrganismos utilizados na sua produção.

Na Tabela 2.1 apresenta-se um resumo da classificação das amilases.

Tabela 2.1. Amilases de origem microbiana. Fonte: Grael (1989)

Sub-Divisão Enzimas Actividade Microrganismos

Produtores

Exoamilases

β-amilases Hidrolisam as ligações α-1,4 do amido a partir de uma extremidade não redutora, produzindo apenas maltose.

B. subtilis B. amyloliquefaciens B. liqueniformis

Amiloglucosidases Hidrolisam as ligações α-1,4 do amido a partir de uma extremidade não redutora formando glucose

A. niger A. awamori A. orysae

Endoamilases

α-amilases Hidrolisam especificamente e ao acaso as ligações α-1,4 do amido formando glucose, maltose, maltotriose e outros polissacáridos.

B. cereus B. megaterium B. polymyxa A. niger A. awamori A. orysae

Pululanases Hidrolisam as ligações α-1,6 do amido B. cereus B. macerans B. amiloliquefaciens

Enzimas ciclizantes

Hidrolisam o amido formando compostos cíclicos de D-glucose

B. macerans

Page 19: Dissertacao Xarope de Glicose

9

9

As α-amilases, enzimas sobre as quais incide este estudo, precisam de certas condições

específicas para que possam ser utilizadas com o máximo desempenho. A actividade enzimática é

condicionada por diversos factores como a temperatura, o pH, a concentração de substrato, a

concentração da própria enzima, a presença de activadores e a presença de inibidores.

As enzimas são activas num determinado intervalo de temperatura, apresentando actividade

máxima à temperatura óptima. Acima da temperatura óptima a actividade enzimática diminui

rapidamente e para temperaturas elevadas a enzima sofre desnaturação, com consequente perda

irreversível de actividade biológica. Por sua vez, baixas temperaturas causam a inibição da actividade

da enzima mas não as destroem e, consequentemente, a actividade é retomada quando aumenta a

temperatura.

As enzimas têm também um pH óptimo de actuação, acima e abaixo do qual a sua actividade

diminui e acaba por cessar. O pH do meio influencia a conformação do centro activo da enzima e,

consequentemente, a sua interacção com o substrato. Valores extremos deste parâmetro induzem a

desnaturação da enzima, perdendo irreversivelmente a sua actividade.

Relativamente à concentração de substrato, existe uma concentração óptima no que diz

respeito à actividade da enzima.

Ao aumento da concentração da enzima, corresponde um aumento da velocidade da reacção

desde que haja substrato disponível e se mantenham as condições de temperatura e pH dentro do

intervalo óptimo de funcionamento da enzima.

A presença de inibidores é outro parâmetro que condiciona a actividade enzimática,

diminuindo-a. Os efeitos dependem do tipo de inibição (irreversível, reversível competitiva,

reversível não competitiva).

Por sua vez, a presença de activadores, como é o caso dos iões cálcio, é necessária para

manter a estabilidade da estrutura secundária e terciária da enzima (Fischer & Stein, 1960).

Apesar de existir um valor óptimo de cada um destes parâmetros, é necessário ter em conta o

compromisso entre actividade e estabilidade enzimática. A estabilidade enzimática é, então, a

capacidade que uma enzima tem de manter a sua actividade catalítica sob diferentes condições de

reacção ao longo do tempo. Deste modo, as condições de processo ideais ao uso de determinada

enzima, não são mais do que compromissos entre os diversos factores, daí que a correcta definição

dos intervalos das variáveis de processo represente uma fase crítica para o bom funcionamento do

mesmo. (Blanchard, 1992)

Page 20: Dissertacao Xarope de Glicose

10

10

2.2.3.1.2. A LIQUEFACÇÃO DO AMIDO

A liquefacção do amido é a combinação de dois processos: a completa gelatinização do

polímero de amido, de modo a possibilitar a acção da α-amilase, seguida da dextrinização até um

determinado grau que previna a retrogradação em passos posteriores do processo. O xarope

resultante da liquefacção pode ser considerado um produto final ou um produto intermédio, sendo,

neste último caso, enviado para a etapa de sacarificação (Schenck & Hebeda, 1992).

O controlo do processo de liquefacção deve ser efectuado por medições das variáveis de

processo, nomeadamente, temperatura, pH, concentração de cálcio e percentagem de matéria seca,

bem como por um acompanhamento do grau de hidrólise através de medições de Equivalente em

Dextrose (DE) do hidrolisado obtido e a capacidade que este tem para desenvolver coloração azul

quando em contacto com iodo (é o chamado teste de amido). O grau de hidrólise obtido nesta etapa

tem uma grande influência na composição dos produtos obtidos pela subsequente sacarificação.

2.2.3.1.3. A SACARIFICAÇÃO DO AMIDO

A sacarificação é a segunda etapa da hidrólise enzimática do amido, na qual os oligossacáridos

provenientes da liquefacção são hidrolisados de uma forma mais completa para originar um xarope

com uma elevada proporção de açúcares de baixo peso molecular. A sacarificação pode produzir

uma vasta gama de xaropes com diferentes composições, dependente do grau de hidrólise medido

em DE. DE representa o Equivalente em Dextrose e é uma medida do número de extremidades

redutoras dos produtos de hidrólise do amido. O número de extremidades redutoras transmite uma

ideia da polimerização da molécula de amido e, portanto, quanto maior o valor de DE, maior o efeito

de hidrólise

A enzima utilizada nesta fase do processo é uma amiloglucosidase que, como foi referido no

subcapítulo 2.2.3.1.1, hidrolisa apenas as ligações α-1,4 do amido. As ligações α-1,6 constituem cerca

de 4 – 5% das ligações totais no amido. Deste modo, se se usarem apenas α-amiloglucosidases na

sacarificação do amido, apenas se consegue obter um xarope com 95 – 96 DE. Para aumentar o teor

em glucose do hidrolisado é necessário usar uma combinação entre α-amiloglucosidases e

pululanases, enzimas que hidrolisam as ligações α-1,6.

O controlo do processo de sacarificação deve ser realizado por medições das variáveis de

processo, nomeadamente, temperatura, pH e percentagem de matéria seca, e por um

acompanhamento do grau de conversão através de medições de equivalente em dextrose e da

composição de açúcares do xarope obtido, bem como realização de testes de amido.

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11

2.2.3.2. O PROCESSO DE PRODUÇÃO DE XAROPES DE GLUCOSE UTILIZADO NA COPAM

Figura 2.5. Diagrama do processo de produção de xaropes de glucose, por via dual-enzimática, implementado

na COPAM.

2.2.4. PRODUÇÃO DE DEXTROSE A PARTIR DO MILHO

A dextrose é um monossacárido disponível em duas formas: monohidrato com 8.5 por cento

de água de cristalização e anidro que, como o nome indica, não contém humidade livre (Josly, 1964).

Quando a dextrose é o produto final desejado, as condições de hidrólise do amido devem ser

ajustadas para dar um conteúdo máximo de D-Glucose no hidrolisado, de modo a maximizar o

rendimento de cristalização.

Para produção de dextrose monohidratada, o hidrolisado proveniente da sacarificação, depois

de purificado e descolorado, é concentrado num evaporador de filme descendente até se obter cerca

de 75% de matéria seca e, de seguida, é arrefecido e enviado aos cristalizadores, nos quais foi

deixada uma quantidade prévia de cristais para servir de núcleo de cristalização. A cristalização da

forma hidratada é geralmente conduzida na gama de temperaturas 30-50 °C, pelo período de 3-5

dias, podendo ser realizada em batch ou em contínuo (Blanchard, 1992). A matéria seca, o conteúdo

em D-Glucose e a temperatura do hidrolisado devem ser cuidadosamente controladas de modo a

garantir que a sobressaturação, força motriz da cristalização, se mantém dentro da gama óptima

(Schenck, 1992). É importante definir a taxa de arrefecimento de maneira a que a sobressaturação

permaneça praticamente constante durante o período de arrefecimento (Mersmann, c1995).

Os cristalizadores de dextrose monohidratada são tanques cilíndricos horizontais equipados

com agitador e camisas de arrefecimento, nas quais circula água, para induzir o crescimento dos

cristais. O processo de cristalização por arrefecimento pode ser utilizado quando a solubilidade da

substância a ser cristalizada aumenta com a temperatura, o que, de facto, acontece no caso da D-

Glucose (cf. Figura 2.6)

CONFIDENCIAL

Page 22: Dissertacao Xarope de Glicose

12

12

Figura 2.6. Curva de solubilidade da dextrose monohidratada. Adaptado de Blanchard (1992).

A massa resultante dos cristalizadores tem o nome de massecuite e é enviada para uma

centrífuga de cesto perfurado com tela filtrante para separar os cristais das águas-mães de

cristalização, às quais se dá o nome de hidrol. Utiliza-se água quente desmineralizada para lavar os

cristais e a quantidade de água deverá ser optimizada para remover o hidrol sem, no entanto,

dissolver excessivamente os cristais (Schenck, 1992).

O hidrol pode ser concentrado e recirculado a um novo ciclo de cristalização, de modo a

aumentar o rendimento de cristalização (Hui, 1992).

A humidade e a temperatura do produto final devem ser rigorosamente controladas. Assim, os

cristais provenientes da centrífuga, cuja humidade ronda os 12-14 %, são enviados a um secador de

leito fluidizado até que apresentem uma humidade abaixo da quantidade estequeométrica do

monohidrato (8,5%) de modo a remover toda a humidade livre. Deve ter-se em atenção que a

secagem do produto a temperaturas elevadas consegue retirar alguma água de hidratação e

converter parcialmente os cristais à forma anidra. O mesmo acontece se o produto for armazenado a

elevadas temperaturas. Para o evitar, os cristais, depois de secos, são arrefecidos a uma temperatura

inferior a 30°C. (Schenck, 1992)

2.2.4.1. O PROCESSO DE PRODUÇÃO DE DEXTROSE MONOHIDRATADA UTILIZADO NA COPAM

Figura 2.7. Diagrama do processo de produção de dextrose monohidratada implementado na COPAM.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

15 25 35 45 55

Solu

bili

dad

e(g

de

xtro

se/g

águ

a)

Temperatura (°C)

Solubilidade da dextrose monohidratada

CONFIDENCIAL

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13

CAPÍTULO 3

3. MATERIAIS E MÉTODOS

CONFIDENCIAL

3.1. MATERIAIS

3.1.1. REAGENTES

Tabela 3.1. Reagentes utilizados nos diversos procedimentos experimentais.

3.1.2. ENZIMAS

Tabela 3.2. Alfa-amilases utilizadas no ensaio industrial para optimização do processo de produção de xaropes

de glucose.

3.1.3. EQUIPAMENTO E OUTROS MATERIAIS

Tabela 3.3. Equipamento utilizado nos diversos procedimentos experimentais.

Page 24: Dissertacao Xarope de Glicose

14

14

CONFIDENCIAL

3.2. MÉTODOS ANALÍTICOS

Neste subcapítulo descrever-se-ão os procedimentos laboratoriais adoptados. Cada um dos

métodos analíticos descritos foi utilizado para analisar amostras de xaropes após liquefacção e após

sacarificação. Para aplicar cada um dos métodos indicados é necessário começar por filtrar a amostra

em papel de filtro para reter os resíduos proteicos.

Figura 3.1. Indicação do local de recolha das amostras analisadas no diagrama de produção de xaropes de

glucose, por via dual-enzimática, implementado na COPAM.

3.2.1. DETERMINAÇÃO DA MATÉRIA SECA ATRAVÉS DO ÍNDICE DE REFRACÇÃO

3.2.2. DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM DEXTROSE (DE) POR OSMÓMETRIA

3.2.3. DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO EM AÇÚCARES POR HPLC

Tabela 3.4. Condições operatórias da cromatografia para uma boa separação de picos.

Tabela 3.5. Tempos de retenção típicos de cada componente das amostras em análise, para a coluna Aminex-

87 C.

3.2.4. DETERMINAÇÃO DO PH

3.2.5. REALIZAÇÃO DO TESTE DE AMIDO POR REACÇÃO AO IODO

Tabela 3.6. Resultados possíveis após realização do teste de amido por reacção ao iodo.

3.2.6. DETERMINAÇÃO DO TEOR EM CÁLCIO POR TITULAÇÃO COM EDTA

Page 25: Dissertacao Xarope de Glicose

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15

CONFIDENCIAL

3.3. MÉTODOS EXPERIMENTAIS

3.3.1. ENSAIO INDUSTRIAL: LIQUEFACÇÃO ENZIMÁTICA COM A ENZIMA EM TESTE

3.3.2. OPTIMIZAÇÃO DO RENDIMENTO DE CRISTALIZAÇÃO DA DEXTROSE

Page 26: Dissertacao Xarope de Glicose

16

16

CAPÍTULO 4

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

CONFIDENCIAL

4.1. OPTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE XAROPES DE GLUCOSE

4.1.1. LEVANTAMENTO DAS CONDIÇÕES DE PROCESSO

Tabela 4.1. Condições de especificação do processo de produção de xaropes de glucose por via dual

enzimática.

Tabela 4.2. Condições de especificação indicadas pelo fornecedor para a utilização da enzima actual.

Figura 4.1. Representação gráfica do pH do leite de amido à entrada do processo de liquefacção, ao longo dos

meses em estudo.

Figura 4.2. Representação gráfica da concentração de cálcio do 15 DE à saída dos reactores tubulares do

processo de liquefacção, ao longo dos meses em estudo.

Figura 4.3. Representação gráfica da percentagem de matéria seca do 15 DE à saída dos reactores tubulares do

processo de liquefacção, ao longo dos meses em estudo.

Figura 4.4. Representação gráfica do Equivalente em Dextrose (DE) do xarope 15 DE à saída dos reactores

tubulares do processo de liquefacção, ao longo dos meses em estudo.

Figura 4.5. Representação gráfica dos consumos específicos de enzima utilizada na liquefacção, para os meses

em estudo.

Figura 4.6. Representação gráfica do pH do xarope à entrada do processo de sacarificação, ao longo dos meses

em estudo.

Figura 4.7. Representação gráfica da percentagem de matéria seca do Hidrolisado 95 após sacarificação, ao

longo dos meses em estudo.

Figura 4.8. Representação gráfica do Equivalente em Dextrose (DE) do Hidrolisado 95 após sacarificação, ao

longo dos meses em estudo.

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17

17

CONFIDENCIAL

Figura 4.9. Representação gráfica da composição em açúcares do hidrolisado 95, obtida por HPLC, para os

vários meses em estudo.

4.1.2. CORRECÇÃO DOS PARÂMETROS DO PROCESSO DE PRODUÇÃO UTILIZANDO A ENZIMA ACTUAL

Tabela 4.3. Ensaio de optimização do processo de liquefacção enzimática, utilizando a enzima actual.

Tabela 4.4. Condições óptimas de funcionamento do processo com a enzima actual.

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18

CONFIDENCIAL

4.1.3. ENSAIO INDÚSTRIAL COM A ENZIMA EM TESTE

Tabela 4.5. Condições de especificação indicadas pelo fornecedor para a utilização da enzima em teste.

Tabela 4.6. Ensaio de optimização do processo de liquefacção enzimática, utilizando a enzima em teste.

Tabela 4.7. Condições óptimas de funcionamento do processo com a enzima em teste.

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19

CONFIDENCIAL

4.1.4. ANÁLISE COMPARATIVA DO EFEITO DE VÁRIOS PARÂMETROS NA LIQUEFACÇÃO ENZIMÁTICA

4.1.4.1. EFEITO DA CONCENTRAÇÃO ESPECÍFICA DE ENZIMA

Figura 4.10. Análise do efeito da concentração específica de enzima necessária à obtenção de determinados

valores de DE.

4.1.4.2. EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DE CÁLCIO

Figura 4.11. Análise comparativa do efeito da concentração de cálcio na liquefacção enzimática do amido.

4.1.4.3. EFEITO DO PH

4.1.4.4. QUALIDADE DO PRODUTO FINAL

Tabela 4.8. Seguimento do processo de sacarificação do xarope produzido durante o ensaio de optimização da

liquefacção enzimática. Comparação de valores para o xarope produzido utilizando ambas as enzimas na

liquefacção.

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20

CONFIDENCIAL

4.1.5. ANÁLISE COMPARATIVA DE CUSTOS

Tabela 4.9. Comparação dos valores dos vários parâmetros do processo, depois da optimização do mesmo,

para cada uma das enzimas em estudo.

Figura 4.12. Ensaio laboratorial para determinar a dosagem de solução de carbonato de sódio necessária ao

ajuste de pH para as condições óptimas de funcionamento de cada enzima.

Figura 4.13. Ensaio laboratorial para determinar a dosagem de solução de ácido clorídrico necessária ao ajuste

de pH para as condições óptimas de funcionamento da sacarificação.

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CONFIDENCIAL

4.2. OPTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE DEXTROSE

Tabela 4.10. Condições de especificação do processo de produção de dextrose monohidratada.

Page 32: Dissertacao Xarope de Glicose

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22

CONFIDENCIAL

4.2.1. DETERMINAÇÃO DO RENDIMENTO TEÓRICO DE CRISTALIZAÇÃO

Tabela 4.11. Rendimento teórico de cristalização calculado para uma temperatura de cristalização de 30°C e um

coeficiente de sobressaturação final de 1,05, variando a percentagem de matéria seca e a percentagem de

glucose do xarope de alimentação à cristalização.

Tabela 4.12. Rendimento teórico de cristalização calculado para uma temperatura de cristalização de 31°C e e

um coeficiente de sobressaturação final de 1,05, variando a percentagem de matéria seca e a percentagem de

glucose do xarope de alimentação à cristalização.

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23

CONFIDENCIAL

4.2.2. DETERMINAÇÃO DO RENDIMENTO REAL DE CRISTALIZAÇÃO

Figura 4.14. Diagrama representativo do processo de produção de dextrose monohidratada.

Tabela 4.13. Caracterização das correntes do processo de produção de dextrose monohidratada. As quantidades de cada

componente nas correntes foram determinadas por balanços mássicos

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CONFIDENCIAL

4.2.3. ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE RENDIMENTO TEÓRICO E RENDIMENTO REAL DE CRISTALIZAÇÃO

4.2.3.1. VARIÁVEIS DO PROCESSO QUE INFLUENCIAM O RENDIMENTO DE CRISTALIZAÇÃO

4.2.3.2. PERDAS DE PRODUTO NAS VÁRIAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS QUE INFLUENCIAM O RENDIMENTO DE

CRISTALIZAÇÃO

Page 35: Dissertacao Xarope de Glicose

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25

CONFIDENCIAL

4.2.4. SUGESTÕES DE ACÇÕES FUTURAS

Page 36: Dissertacao Xarope de Glicose

26

26

CAPÍTULO 5

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

CONFIDENCIAL

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27

27

CONFIDENCIAL

Page 38: Dissertacao Xarope de Glicose

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28

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AAF (2009). Association des Amidonniers et Féculiers. Website: http://www.aac-

eu.org/index.html. Acesso em 22 Outubro 2009.

Alvarez, H. (1997). Caracterização das enzimas e preparados enzimáticos. Botucatu: Centro de

Raízes e Amido Tropicais, Universidade Estadual Paulista. P. 125. (Ministério de Ciência e Tecnologia

– Relatório de actividade ao Programa Recursos Humanos e Apoio a Empresas).

Alvarez, H. (1997). Panorama da produção e uso dos hidrolisados no Brasil.. Botucatu: Centro

de Raízes e Amido Tropicais, Universidade Estadual Paulista. P. 35. (Boletim Técnico).

Atwell, W. A.; Hood, L. F.; Lineback, D. R.; Vanians-Marston, E.; Zobel, H. F. (1998) The

terminology and methodology associated with basic starch phenomena. Cereal foods world, 33, pp.

306-311.

Blanchard, P. H. (1992). Technology of Corn Wet Milling and Associated Processes. Elsevier

Applied Science Publishers.

Bueno, M. (2006) Homepage oficial do Prof. Marco Iniold Bueno e Silva. Website:

http://www.marcobueno.net. Acesso em 1 Junho 2009.

Davis, C. (2006). Homepage de C. Davies. Website: http://cdavies.wordpress.com/. Acesso em

30 Julho 2009.

Denardin, C. C.; Silva, L. P (2008). Estrutura dos grânulos de amido e sua relação com

propriedades físico-químicas. Revista Ciência Rural, Santa Maria. Disponível em http://www.scielo.br

Dziedzic, S. Z.; Kearsley, M. W. (1984). Glucose Syrups: Science and Technology. Elsevier

Applied Science Publishers. Londres.

Fischer, E.H.; Stein, E.A. (1960). Alpha amylase. In: The Enzymes. Vol. 4. Academic Press, New

York. pp 313-343.

Garcia, V.; Colonna, P.; Bouchet, B.; Gallant, D. J. (1997). Structural changes of cassava starch

granules after heating at intermediate water contents. Starch/Stärke, v. 49, n. 5, pp. 171-179.

Grael, E. T.; Menezes, T. J. B. (1989). Produção de α-amilase:características morfofisiológicas

de β. Amyloliquefaciens visando melhoramento genético. Colet. Inst. Tecnol. Aliment., v. 19, n. 1, pp.

70-76.

Hui, Y. H. (1992). Encyclopedia of food science and technology. New York, vol. 4, pp. 2490 –

2504.

Josly, M. A. (1964). Food processing operations: their managements, machines, materials and

methods. Westport, Connecticut, pp. 63-78.

Page 39: Dissertacao Xarope de Glicose

29

29

Kameda, E. (2008) Apresentação sobre actividade e estabilidade enzimática. Disponível em:

http://www.eq.ufrj.br/biose/nukleo/aulas/Enzimol%20Grad/enz_aula_06.pdf

Lajolo, F.M.; Menezes, E.W.(2006). Carbohidratos en alimentos regionales Iberoamericanos.

Universidade de São Paulo, p. 648.

Lang, Y-D; Cervantes, A.M.; Biegler, L.T. (1999) Dynamic optimization of a batch cooling

crystallization process, Ind. Eng. Chem. Res., 38 (4), pp. 1469-1477.

Lang, Y-D; Cervantes, A.M.; Biegler, L.T. (1999) Dynamic optimization of a batch cooling

crystallization process. Ind. Eng. Chem. Res., 38 (4), pp. 1469-1477.

Linden, G.; Lorient, D. (1997). Bioquímica agroindustrial revelación alimentar de la producción

agrícola. Zaragoza: Acribia. Cap. 11, p. 283-293.

Mersmann, A. (c1995). Crystallization technology handbook. Mercel Dekker, Inc. New York.

Pombeiro, A.J.L. (1991). Técnicas e Operações Unitárias em Química Laboratorial. Fundação

Calouste Gulbenkian 2ª Ed., Lisboa.

Pombeiro, A.J.L.O. (1991). Técnicas e Operações Unitárias Em Química Laboratorial, 2ª ed.

Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.

Qian, Ru-ying; Botsaris, G. D. (1997). A New Mechanism for Nuclei Formation in Suspension

Crystallizers: the Role of Interparticle Forces. Chemical Eng. Science, Vol 52, No 20, pp. 3429-3440.

Rotkiewicz, P. (2008). Droplet: Microscopy of the Protozoa. Website: http://www.droplet-

microscopy.org. Acesso em 17 Junho 2009.

Schenck, F. W.; Hebeda, R. E. (1992). Starch Hydrolysis Products: Worldwide Technology,

Production, and Applications.VCH Publishers, Inc. New York

Singh, N.; Singh, J.; Kaur, L.; Sodhi, N.; Gill, B. (2003). Morphological, thermal and rheological

properties of starches from different botanical sources. Food Chemistry, 81, pp. 219-231.

Tester, R. F.; Karkalas, J.; Qi, X. (2004). Starch – composition, fine structure and architecture.

Journal of Cereal Sciences, 39, pp. 151-165.

Vincken, J.P.; Jacobsen, E.; Visser, R.G.E. (1997). Modification of potato starch polymers in

planta. In: Van Doren, H. A:; Van Swaaij, A.C.P.M. (Eds.) Starch 96 – the book. The Hague:

Carbohydrate Research Foundation, pp. 89-96.

Page 40: Dissertacao Xarope de Glicose

30

30

ANEXOS

A. TABELA DE VALORES DE OSMOLALIDADES DE REFERÊNCIA PARA O XAROPE APÓS LIQUEFACÇÃO (15DE) E

APÓS SACARIFICAÇÃO (H95)

CONFIDENCIAL

B. FOLHAS DE ESPECIFICAÇÃO E SEGURANÇA DA ENZIMA LIQUOZYME SUPRA

CONFIDENCIAL

C. FOLHAS DE ESPECIFICAÇÃO E SEGURANÇA DA ENZIMA CLEARFLOW AA

CONFIDENCIAL

D. CROMATOGRAMAS OBTIDOS PELA TÉCNICA DE HPLC APLICADA ÀS AMOSTRAS DE HIDROLISADO

CONFIDENCIAL