BRPI0619151A2 - açúcar integral - Google Patents
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Abstract
AçúCAR INTEGRAL. A invenção refere-se a um açúcar integral que contém sacarose e ingredientes adicionais da cana-de-açúcar, não encontrados em açúcares mascavos, brancos, refinados ou amorfos convencionais. A invenção descreve também processos para fabricar o açúcar integral.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AÇÚCAR INTEGRAL".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
Este pedido de patente reivindica o benefício do pedido de paten- te provisório n2 US 60/741.148, depositado em 1 de dezembro de 2005, que é aqui incorporado por referência como se enunciado em sua totalidade.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se geralmente a um açúcar integral cristalizado e métodos para produzir o açúcar. O açúcar integral contém uma pluralidade de açúcares redutores, e minerais, e tem um sabor organoléptico característico, cor e aroma semelhantes ao melado de cana-de-açúcar. Em contraste, o açúcar bruto ou branco convencional contém pelo menos cerca de 98%, freqüentemente pelo menos cerca de 99,7% de sacarose, mas é substancialmente isento de outros açúcares e minerais.
Os açúcares brutos e brancos são produzidos convenientemente a partir da cana-de-açúcar limpa. A cana-de-açúcar colhida é limpada a úmi- do ou a seco para eliminar impurezas vegetais e minerais da cana colhida. A cana limpa é moída e desfibrada para soltar as fibras. As células nas fibras e na casca são abertas, e espremidas, por exemplo, em um moinho, para ex- trair o caldo bruto que contém sacarose, minerais, vitaminas, ácidos orgâni- cos e ceras. O processo de extração abre tipicamente mais do que cerca de 75% das células na cana moída e pelo menos cerca de 90% das células na cana desfibrada.
Adiciona-se água ao caldo bruto e o caldo bruto diluído é decan- tado para obter um caldo límpido e lodo. O lodo é filtrado em um filtro rotati- vo a vácuo, para produzir uma torta de filtro e caldo filtrado que é enviado para um estágio de tratamento do caldo com leite de cal. O caldo límpido é concentrado por evaporação, para formar um melado de 15° brix (concentra- ção de sólidos dissolvidos) a 65° brix. O melado é clarificado, por exemplo, por "fosfoflotação" com um polímero floculante - e uma mistura de cal e áci- do fosfórico - que retém as impurezas em agregados de alto peso molecu- lar. Os agregados podem ser removidos em um clarificador por flotação quando expostos ao ar por microinjeção. Para conhecer um processo clarifi- cador relacionado, vide Patente n- US 6.146.645 que é aqui incorporada como referência em sua totalidade, como se aqui enunciada.
Sob temperatura e pressão controladas, a água é removida do melado clarificado usando um tacho a vácuo, para concentrar ainda mais os sólidos, e para induzir o crescimento de cristais de sacarose em um magma rico em cristais. O magma é centrifugado para separar o melado que contém cristais de sacarose do melaço. Para maximizar a recuperação da sacarose, as etapas de concentração e centrifugação (em conjunto, um ciclo de purga) são conduzidas três vezes, designadas A, B e C. Depois de centrifugar o magma A, a sacarose (açúcar) cristalina é recuperada, secada e embalada. Dependendo da qualidade da matéria-prima e de se um agente redutor de cor é empregado no processo, o açúcar recuperado pode ser um açúcar branco (cor na faixa entre 80 Ul e 250 Ul), ou um açúcar mascavo (cor mé- dia de 2.000 Ul). Ul designa Unidades Internacionais associadas com o mé- todo analítico da ICUMSA (Comissão Internacional para Métodos Uniformi- zados de Análise de Açúcar). Os cristais de sacarose são separados repeti- damente do melado remanescente, de tal modo que cada ciclo sucessivo de purga produza uma semente que tem relativamente menos sacarose e rela- tivamente mais nutrientes diferentes de sacarose, açúcares redutores (glico- se e frutose) e impurezas. Conseqüentemente, os materiais que contêm sa- carose, recuperados depois que os magmas BeC são centrifugados (referi- dos como sementes B e C, respectivamente), são incorporados de volta para os magmas B e C, respectivamente, para favorecer o desenvolvimento de cristais de sacarose crescentemente maiores. Um melaço final típico (ou purga) separado durante a centrifugação C contém 87% de sólidos, incluindo 25% a 33% de sacarose, bem como açúcares redutores tais como glicose e frutose, minerais e impurezas da cana dos canaviais. Por causa do seu alto valor nutritivo, o melaço final é usado principalmente como matéria-prima para ração animal balanceada. O melaço final clarificado pode ser preparado diluindo o melaço final até 60° brix, aquecendo até 90 0C, e depois clarifi- cando por "fosfoflotação" (como descrito acima) ou por sedimentação, de- pendendo da concentração de sólidos solúveis e da viscosidade. O açúcar refinado pode ser preparado a partir do açúcar mascavo fundindo o açúcar mascavo em água quente e clarificando o melado resultante por flotação, purificação e descoloração em filtros de alta retenção, para obter um licor refinado. A sacarose é recuperada a partir do licor refinado por intermédio dos mesmos ciclos de purga descritos para o açúcar branco direto ou mas- cavo. O açúcar refinado com uma cor abaixo de 45 Ul é então secado e em- balado.
Além desses açúcares, o açúcar amorfo é popular em Portugal e no Brasil, e é conhecido em Portugal desde o final do século XVII. Em méto- dos brasileiros modernos, o açúcar mascavo e/ou o açúcar branco direto são fundidos, clarificados e duplamente filtrados com o antigo processo de leito profundo e resinas para produzir um licor límpido e brilhante. O licor é con- centrado, por exemplo, em um evaporador de película cadente ou de placas, para produzir um licor concentrado com 65° a 80° brix. O licor concentrado é fervido em uma temperatura acima de cerca de 125 0C1 na presença de um branqueador (até cerca de 30 g/t), para produzir um magma com uma cor abaixo de 40 Ul. O magma assim produzido é cristalizado rapidamente, por exemplo, em um cristalizador vertical por 45 segundos, e depois agitado por pelo menos vários minutos em uma velocidade abaixo de cerca de 50 rpm, para evitar a formação de grumos de açúcar. Quaisquer grumos são separa- dos e o produto amorfo é secado até uma umidade final (teor de água) de 0,15%, levando a temperatura até cerca de 60 ºC, e depois resfriando até 45 ºC. O produto amorfo é dispersado através de uma peneira (0,25-0,45 mm), para produzir um produto final que tem uma polarização típica de 99 e uma cor de 60 Ul. Os grumos remanescentes são fundidos.
O açúcar amorfo português é fabricado a partir do açúcar refina- do, usando um processo diferente daquele usado no Brasil. Para produzir o açúcar amorfo português, o melado de açúcar refinado a 75° brix é concen- trado por 50 min sob vácuo em uma temperatura de 105 0C até 92° brix, pa- ra produzir um magma supersaturado. O magma é cristalizado dando cristais amorfos, por exemplo, em um aerador ou cristalizador a 6 rpm sob vácuo à medida que a temperatura é reduzida para 60 0C com uma umidade de 3,5%. As operações remanescentes são similares. O produto final tem uma polarização de 96°Z-97°Z e uma cor de 2.000-2.500 Ul.
Todos açúcares precedentes são constituídos principalmente de sacarose, mas no processo para produzir esses açúcares, outros açúcares, elementos, vitaminas, minerais e nutrientes benéficos encontrados na cana- de-açúcar são descartados. Seria desejável produzir um açúcar que retenha tais açúcares, elementos, vitaminas, minerais e nutrientes.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção resume-se a um açúcar integral sólido cris- talino que tem uma pureza de sacarose de pelo menos cerca de 83% ou pe- menos cerca de 90% ou pelo menos cerca de 95%, contendo vitaminas, minerais, nutrientes e outros elementos secundários da cana-de-açúcar, que estão substancialmente ausentes de açúcares convencionais. Diferentemen- te dos açúcares convencionais, o açúcar integral centrifugado tem proprie- dades nutritivas e terapêuticas, e um sabor e aroma organolépticos caracte- rísticos do melado de cana-de-açúcar. O açúcar integral cristaliza esponta- neamente tem uma polarização típica de pelo menos cerca de 83 0Z e uma cor de pelo menos cerca de 5.000 Ul ou entre cerca de 5.000 Ul e cerca de 7.000 Ul, dependendo das matérias-primas usadas. Similarmente aos açú- cares convencionais, o açúcar integral centrifugado é apropriado para uso como um edulcorante ou como uma fonte de energia.
A invenção resume-se ainda a um processo para fabricar o açú- car integral, que pode empregar produtos intermediários de um processo de produção de açúcares convencionais, como descrito abaixo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Um método para produzir açúcar integral da invenção, que é conduzido vantajosamente, porém não essencialmente de forma paralela e simultânea com um processo de produção de açúcares convencionais, inclui as etapas de:
- aquecer um melado básico que contém sacarose com uma pu- reza de pelo menos cerca de 83% e um brix de 68° a 74°, para formar um magma supersaturado que tem uma pureza de pelo menos cerca de 83%; e cristalizar o açúcar integral a partir do magma. O melado básico inclui, além de água, uma semente B que tem uma pureza de sacarose (isto é, teor de sacarose por 100 g de sólidos dis- solvidos) de pelo menos cerca de 83%, pelo menos cerca de 90%, pelo me- nos cerca de 92%, ou pelo menos cerca de 94%, junto com outros minerais e similares que se procura estarem incluídos no açúcar integral, e pelo me- nos um subproduto de um ciclo de purga, de uma etapa de evaporação ou moagem de um processo de produção de açúcar tradicional. Estes subpro- dutos são fontes apropriadas e desejáveis de sacarose adicional, minerais, e similares, mas estes componentes podem ser adicionados como suplemen- tos a um melado, de tal modo que seja formado um melado que tem sufici- ente pureza e concentração de sacarose. Os subprodutos têm tipicamente uma pureza mais baixa do que a semente B, por exemplo, na faixa entre cerca de 32% e cerca de 89%. Um melado básico típico, entre cerca de 59% e cerca de 73%, ou entre cerca de 64% e cerca de 73% do melado (em pe- so) são uma semente B, entre cerca de 1% e cerca de 20%, ou entre cerca de 1% e cerca de 10% do melado são um material de pureza mais baixa, e o restante é água. Em um caso especial, quando o melado básico inclui se- mente B e caldo de cana sem água adicionada, a água endógena pode ser evaporada para atingir supersaturação. Como assinalado, quantidades pe- quenas de uma ou mais vitaminas, minerais e similares podem ser incluídas como suplementos. Outro subproduto apropriado para uso é o licor refinado.
As características representativas de alguns subprodutos de um processo de produção de açúcares convencionais estão indicadas na Tabela 1. Os versados nessas técnicas devem avaliar que a % de pureza, grau brix, e % de sacarose dos subprodutos podem variar de lote para lote, por exem- plo, em cerca de 0,1 a cerca de 5%. TABELA 1
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A Tabela 2 descreve vários melados básicos típicos apropriados e as respectivas contribuições em porcentagem em peso dos componentes, mas não pretende incluir a faixa completa de melados possíveis. Como assi- nalado, a preza e os graus brix dos componentes podem variar, da mesma forma que a pureza e os graus brix do melado básico produzido.
TABELA 2
<table>table see original document page 7</column></row><table> <table>table see original document page 8</column></row><table>
Os cristais de sacarose podem ser dissolvidos facilmente no me- lado por agitação contínua. Um agente antiespumante pode ser adicionado depois da dissolução.
O melado pode ser supersaturado por métodos de saturação à pressão atmosférica ou a vácuo, para produzir um magma que tem um teor residual de água na faixa entre cerca de 2% e cerca de 6%, até que os cris- tais se formem espontaneamente, em uma concentração de cerca de pelo menos 94% de sólidos. Em um método à pressão atmosférica, o melado à pressão atmosférica pode ser aquecido até uma temperatura entre cerca de 126 °C e 155 °C com vapor d agua sob pressão (715 kPa (100 psig)/190 °C) por um tempo suficiente para obter o magma. Em um método a vácuo, o me- lado pode ser mantido em um vácuo (menor do que 8.632 kg/m2 (25 pol. de Hg) em uma temperatura constante entre cerca de 56 °C e cerca de 98 °C aquecido com vapor d'água saturado (107 kPa (15 psig)/120 °C), para obter o magma. No estágio final da fervura, o vácuo é aliviado e a temperatura do magma é elevada até pelo menos cerca de 105 °C.
O magma é resfriado até que ele cristalize espontaneamente com liberação de calor por convecção natural ou induzida, radiação ou con- dução, ou uma combinação delas (por exemplo, usando um fluido condutor de calor, injeção direta de ar, ou similares) à pressão atmosférica ou sob vácuo. Durante ou depois deste resfriamento, o magma é dividido sob força em partículas pequenas, por exemplo, por agitação entre cerca de 40 e 60 rpm, ou formando gotículas a partir da massa em seu estado líquido, ou mo- endo a massa no seu estado sólido. Depois da cristalização, o açúcar inte- gral centrifugado tem uma umidade residual menor do que cerca de 1%.
O açúcar integral é secado atém uma umidade residual de 1,5% ou menos, ou 0,2% ou menos, à temperatura ambiente, para produzir parti- cuias que têm um tamanho na faixa entre cerca de 0,18 mm e 0,45 mm. As partículas do açúcar seco podem ser ainda peneiradas antes de embalar par remover quaisquer grumos que possam ter se formado durante a cristaliza- ção. Uma análise de um açúcar integral seco típico segue na Tabela 3. O açúcar integral contém, por exemplo, policosanol que está associado benefi- camente ao controle do colesterol. Este composto, bem como minerais e nutrientes, não é encontrado no açúcar branco, mascavo ou refinado con- vencional.
TABELA 3
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Claims (11)
1. Método para produzir açúcar integral, onde o método inclui as etapas de: - remover água de um melado básico para formar um magma supersaturado, onde o melado básico tem uma concentração de sólidos dis- solvidos na faixa entre cerca de 68% e cerca de 74% e contém uma semen- te B e pelo menos um outro produto de uma purga, uma etapa de evapora- ção ou moagem de um processo de produção de açúcares convencionais; e - cristalizar o açúcar integral a partir do magma.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde o pelo menos um produto é selecionado no grupo que consiste em um caldo de cana-de- açúcar concentrado, um caldo de cana-de-açúcar clarificado, um melado, magma A, magma B, magma C, melaço A, melaço B, melaço final clarifica- do, e licor refinado.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde o melado bási- co é supersaturado em um método realizado à pressão atmosférica.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde o melado bási- co é supersaturado em um método realizado sob vácuo.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde a etapa de cristalização inclui as etapas de resfriar o magma até que ele cristalize es- pontaneamente, e obter partículas a partir do magma cristalizado.
6. Açúcar integral fabricado de acordo com um processo que compreende as etapas de: - remover água de um melado básico para formar um magma supersaturado, onde o melado básico tem uma concentração de sólidos dis- solvidos na faixa entre cerca de 68° e cerca de 74° e contém uma semente B e pelo menos um outro produto de uma purga, uma etapa de evaporação ou moagem de um processo de produção de açúcares convencionais; e - cristalizar o açúcar integral a partir do magma.
7. Açúcar integral, de acordo com a reivindicação 6, onde o pelo menos um produto é selecionado no grupo que consiste em um caldo de cana-de-açúcar concentrado, um caldo de cana-de-açúcar clarificado, um melado, magma A, magma B1 magma C, melaço A, melaço B, melaço final clarificado, e licor refinado.
8. Açúcar integral, de acordo com a reivindicação 6, onde o me- lado básico é supersaturado em um método realizado à pressão atmosférica.
9. Açúcar integral, de acordo com a reivindicação 6, onde o me- lado básico é supersaturado em um método realizado sob vácuo.
10. Açúcar integral, de acordo com a reivindicação 6, onde a eta- pa de cristalização inclui as etapas de resfriar o magma até que ele cristalize espontaneamente, e obter partículas a partir do magma cristalizado.
11. Açúcar integral que compreende pelo menos 83% em peso de sacarose, outros açúcares redutores, e minerais.
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