BR102023000790A2 - METHOD OF REDUCING SUGAR COLORATION, PROCESS OF PRODUCTION OF SUGAR WITH LOW COLORATION, COMPOSITION AND USE OF A CHELATING AGENT - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um método de redução da coloração de qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar, processo de produção de açúcar com baixa coloração, composição para redução da coloração de açúcar e uso de um agente quelante para reduzir a coloração de açúcar e/ou de qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar.The present invention relates to a method of reducing the coloration of any intermediate in a sugar production process, a process for producing sugar with low coloration, a composition for reducing sugar coloration and the use of a chelating agent to reduce the coloration of sugar and/or any intermediate in a sugar production process.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um método de redução da coloração de qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar, processo de produção de açúcar com baixa coloração, composição para redução da coloração de açúcar e uso de um agente quelante para reduzir a coloração de açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar.[001] The present invention relates to a method of reducing the coloration of any intermediate of a sugar production process, a process of producing sugar with low coloration, a composition for reducing sugar coloration and the use of a chelating agent to reduce sugar coloration and/or any intermediate of a sugar production process.
[002] Açúcar pode ser produzido a partir de uma série de materiais de partida, tais como cana de açúcar, beterraba e sorgo sacarino, por exemplo, todos os quais apresentam problemas comuns com a redução da coloração.[002] Sugar can be produced from a number of starting materials, such as sugar cane, sugar beet and sweet sorghum, for example, all of which have common problems with color reduction.
[003] Em processos de produção de açúcar com base em cana de açúcar, a cana é moída e o caldo bruto resultante da etapa de moagem é tratado por meio das etapas a seguir: aquecimento, sulfitação, adição de calcário, fosfatação e decantação, entre outros. O propósito dessas etapas é a redução da coloração do suco e também eliminar substâncias insolúveis.[003] In sugar production processes based on sugar cane, the cane is ground and the raw juice resulting from the grinding stage is treated through the following steps: heating, sulphitation, addition of limestone, phosphating and decantation, among others. The purpose of these steps is to reduce the color of the juice and also to eliminate insoluble substances.
[004] O caldo é concentrado em seguida em um ou mais evaporadores. O xarope resultante é fervido em seguida, mantido em cristalização em um recipiente de cristalização e centrifugado, de forma a produzir açúcar.[004] The juice is then concentrated in one or more evaporators. The resulting syrup is then boiled, kept in crystallization in a crystallization vessel and centrifuged, in order to produce sugar.
[005] Como é bem conhecido pelos técnicos no assunto, a eficiência do processo de produção de açúcar e remoção de coloração depende, em grande parte, da qualidade da cana moída. A qualidade da cana de açúcar, por sua vez, varia de acordo com as condições climáticas, tipos de solo, variedades de cana de açúcar, níveis de maturação, período de tempo entre a queima, colheita e moagem, técnicas de carregamento, transporte e condições de operação do moinho de açúcar.[005] As is well known to those skilled in the art, the efficiency of the sugar production and color removal process depends largely on the quality of the milled cane. The quality of sugar cane, in turn, varies according to climatic conditions, soil types, sugar cane varieties, maturity levels, period of time between burning, harvesting and milling, loading and transportation techniques and operating conditions of the sugar mill.
[006] Um fator que afeta diretamente a qualidade do açúcar é a coloração. Desta forma, durante a produção, é importante remover a coloração, turvação e sólidos em suspensão, a fim de produzir açúcar em alto grau claro. A qualidade da cana de açúcar e suas variações, dependendo das características mencionadas acima, pode resultar em coloração mais escura que necessita ser removida.[006] One factor that directly affects sugar quality is coloration. Thus, during production, it is important to remove coloration, turbidity and suspended solids in order to produce high-grade clear sugar. The quality of sugarcane and its variations, depending on the characteristics mentioned above, can result in darker coloration that needs to be removed.
[007] Sob quaisquer condições, a cana de açúcar contém uma série de pigmentos naturais que fornecem coloração ao açúcar produzido, tais como flavonoides, que são solúveis e passam através do processo tradicional sem que sejam removidos.[007] Under any conditions, sugar cane contains a series of natural pigments that provide color to the sugar produced, such as flavonoids, which are soluble and pass through the traditional process without being removed.
[008] A quantidade de matéria colorida em caldo de cana de açúcar é muito baixa em termos de percentuais e compõe apenas cerca de 3% de compostos orgânicos não de açúcar no caldo. Esses compostos tornam-se mais importantes, entretanto, devido ao seu efeito pronunciado sobre a coloração do caldo e do produto final: açúcar.[008] The amount of colored matter in sugarcane juice is very low in percentage terms and makes up only about 3% of non-sugar organic compounds in the juice. These compounds become more important, however, because of their pronounced effect on the coloration of the juice and the final product: sugar.
[009] Conforme mencionado acima, os processos de produção de açúcar compreendem diversas etapas dedicadas à redução da coloração, tais como a etapa de aquecimento, que auxilia na descoloração de três formas simultaneamente: (a) ao aquecer-se o caldo resultante do processo de moagem, micro-organismos indesejáveis são eliminados do processo e os caldos são consequentemente esterilizados; (b) durante a etapa de redução da coloração do caldo (no decantador), ao aquecer-se o caldo acima da sua temperatura de ebulição, gases e bolhas são eliminados do caldo de cana de açúcar, o que torna a operação do decantador mais eficiente; e (c) são necessárias temperaturas mais altas para a ocorrência de reações químicas durante processos tais como sulfitação, que é uma etapa também relacionada com a redução da coloração.[009] As mentioned above, sugar production processes comprise several steps dedicated to reducing coloration, such as the heating step, which assists in decolorization in three ways simultaneously: (a) by heating the broth resulting from the grinding process, undesirable microorganisms are eliminated from the process and the broths are consequently sterilized; (b) during the broth coloration reduction step (in the decanter), by heating the broth above its boiling temperature, gases and bubbles are eliminated from the sugarcane juice, which makes the decanter operation more efficient; and (c) higher temperatures are required for the occurrence of chemical reactions during processes such as sulfitation, which is a step also related to coloration reduction.
[010] Durante a etapa de sulfitação, dióxido de enxofre (SO2) age sobre o caldo por meio de oxidação, reduzindo a sua coloração por meio de uma reação que evita o escurecimento entre os açúcares redutores e os aminoácidos.[010] During the sulfitation stage, sulfur dioxide (SO2) acts on the broth through oxidation, reducing its color through a reaction that prevents darkening between the reducing sugars and amino acids.
[011] A etapa de sulfitação resulta em um caldo com pH ácido, necessitando da adição de hidróxido de cálcio para elevar o pH. Durante essa etapa, pode ocorrer a formação de incrustações de carbonato de cálcio nos equipamentos.[011] The sulfitation step results in a broth with an acidic pH, requiring the addition of calcium hydroxide to raise the pH. During this step, calcium carbonate scale may form on the equipment.
[012] A etapa de adição de hidróxido de cálcio (correção do pH) também se destina a reduzir a coloração, pois ela reduz as perdas de sacarose por meio de inversão, esterilizando o caldo e potencializando os efeitos dos polieletrólitos a serem dosados. O produto mais amplamente utilizado como método de correção do pH é cal.[012] The calcium hydroxide addition step (pH correction) is also intended to reduce coloration, as it reduces sucrose losses through inversion, sterilizing the broth and enhancing the effects of the polyelectrolytes to be dosed. The most widely used product as a pH correction method is lime.
[013] A decantação é a etapa do processo de tratamento de caldo no qual a redução da coloração é mais visível. Nessa etapa, a redução da coloração ocorre por meio de ações mecânicas, em que o caldo se torna mais claro por meio da remoção de compostos insolúveis em um decantador. Para que essa concentração de insolúveis ocorra, além da etapa de adição de calcário, é necessário introduzir polieletrólitos, geralmente no ponto de entrada do decantador, que neutralizam as forças de repulsão eletrostática entre as partículas, de forma a garantir a coagulação e a floculação.[013] Decantation is the stage of the broth treatment process in which the reduction in color is most visible. In this stage, the reduction in color occurs through mechanical actions, in which the broth becomes clearer through the removal of insoluble compounds in a decanter. For this concentration of insoluble compounds to occur, in addition to the limestone addition stage, it is necessary to introduce polyelectrolytes, generally at the decanter entry point, which neutralize the electrostatic repulsion forces between the particles, in order to ensure coagulation and flocculation.
[014] É comum encontrar caldos de cana de açúcar que possuem deficiência de fosfato, reduzindo a sua capacidade de decantação. É, portanto, prática comum introduzir ácido fosfórico, por exemplo, como suplemento de fosfato. Os cristais de fosfato de cálcio são precipitados em conjunto com corpos coloridos. Esta etapa é conhecida como fosfatação.[014] It is common to find sugar cane juices that have a phosphate deficiency, reducing their settling capacity. It is therefore common practice to introduce phosphoric acid, for example, as a phosphate supplement. Calcium phosphate crystals are precipitated together with colored bodies. This step is known as phosphating.
[015] Além das etapas mencionadas acima, dependendo da qualidade do açúcar a ser produzido, podem também ser adicionadas outras etapas ao processo, a fim de reduzir a coloração, tais como flotação de xarope, nova mistura de magma e refino.[015] In addition to the steps mentioned above, depending on the quality of the sugar to be produced, other steps may also be added to the process in order to reduce coloration, such as syrup flotation, new magma mixing and refining.
[016] A flotação de xarope reduz a cor e a turvação, por meio de remoção de sólidos insolúveis do xarope que estão suspensos sobre a superfície da mistura e são removidos por meios mecânicos.[016] Syrup flotation reduces color and cloudiness by removing insoluble solids from the syrup that are suspended above the surface of the mixture and are removed by mechanical means.
[017] Na etapa de nova mistura de magma, o magma é reciclado de volta por meio de centrífugas contínuas, removendo mais méis. Deve-se observar que o mel é o composto mais escuro com a pureza mais baixa do processo.[017] In the new magma mixing stage, the magma is recycled back through continuous centrifuges, removing more honeys. It should be noted that honey is the darkest compound with the lowest purity in the process.
[018] Vale a pena ressaltar que a flotação de xarope e nova mistura de magma são processos que, além de necessitarem da instalação de novos equipamentos, desperdiçam materiais de entrada, energia calorífica e eletricidade, reduzindo também a recuperação de açúcar no moinho.[018] It is worth highlighting that syrup flotation and new magma mixing are processes that, in addition to requiring the installation of new equipment, waste input materials, heat energy and electricity, also reducing sugar recovery in the mill.
[019] A etapa de refino é utilizada para obter açúcar refinado e/ou mais claro e engloba basicamente três operações: (a) dissolução do açúcar para obter licor e aquecimento; (b) flotação do licor em um clarificador, com remoção de materiais indesejáveis da superfície; e (c) recristalização. A redução da coloração ocorre durante a etapa de flotação do licor, que funciona com base no mesmo conceito da flotação de xarope conforme descrito acima.[019] The refining stage is used to obtain refined and/or lighter sugar and basically encompasses three operations: (a) dissolving the sugar to obtain liquor and heating; (b) flotation of the liquor in a clarifier, with removal of undesirable materials from the surface; and (c) recrystallization. The reduction of coloration occurs during the liquor flotation stage, which works based on the same concept as syrup flotation as described above.
[020] O alto custo de substâncias, energia e equipamentos da etapa de refino afeta substancialmente a eficiência e a lucratividade do processamento de açúcar.[020] The high cost of substances, energy and equipment in the refining stage substantially affects the efficiency and profitability of sugar processing.
[021] Conforme descrito acima, todos os processos tradicionais e métodos conhecidos de remoção de impurezas coloridas durante a produção de açúcar utilizam meios físicos (tais como decantação, aquecimento e centrifugação) para reduzir a coloração do açúcar produzido. Os poucos processos químicos utilizados, tais como sulfitação e fosfatação, por exemplo, podem resultar em perdas de massa durante o processo de produção de açúcar.[021] As described above, all traditional processes and known methods of removing colored impurities during sugar production use physical means (such as decantation, heating and centrifugation) to reduce the coloration of the sugar produced. The few chemical processes used, such as sulphitation and phosphating, for example, can result in mass losses during the sugar production process.
[022] Além disso, os processos físico-químicos que são parte do estado da técnica não são eficientes. Os moinhos de açúcar tradicionais são incapazes de produzir facilmente açúcar cristal com 150 UI (unidades ICUMSA) de coloração conforme estabelecido pela Comissão Internacional de Métodos Uniformes de Análise de Açúcar por meio dos processos de redução da coloração descritos acima. O açúcar produzido por esses moinhos, conhecido como açúcar de Polarização Muito Alta (VHP), possui até 1000 UI. Deve-se ressaltar que, mesmo se for atingido açúcar com baixa coloração durante a produção, a coloração dos cristais de açúcar aumenta ao longo do tempo.[022] Furthermore, the physicochemical processes that are part of the state of the art are not efficient. Traditional sugar mills are unable to easily produce crystal sugar with 150 IU (ICUMSA units) of coloration as established by the International Commission on Uniform Methods of Sugar Analysis through the coloration reduction processes described above. The sugar produced by these mills, known as Very High Polarization (VHP) sugar, has up to 1000 IU. It should be noted that, even if low coloration sugar is achieved during production, the coloration of the sugar crystals increases over time.
[023] Deve-se também considerar que todas as dificuldades mencionadas acima podem tornar-se ainda mais significativas, dependendo da variedade da cana de açúcar, que é um dos fatores com influência mais forte no processo de redução da coloração. Existem algumas variedades de cana, tais como RB92579, que são altamente produtivas, mas resultam em xarope com alta coloração. Essa coloração não pode ser eficientemente reduzida por meio dos processos existentes descritos acima.[023] It should also be considered that all the difficulties mentioned above can become even more significant depending on the variety of sugar cane, which is one of the factors with the strongest influence on the color reduction process. There are some sugar cane varieties, such as RB92579, that are highly productive but result in syrup with high coloration. This coloration cannot be efficiently reduced by means of the existing processes described above.
[024] Consequentemente, existe a necessidade de métodos de redução da coloração de açúcar em processos de produção de açúcar cuja saída é estável, o que poderá até reduzir algumas etapas do processo, e que sejam economicamente viáveis.[024] Consequently, there is a need for methods of reducing sugar coloration in sugar production processes whose output is stable, which may even reduce some process steps, and which are economically viable.
[025] Surpreendentemente, os inventores da presente invenção identificaram que o uso isolado do HEDP e a retirada da etapa de sulfitação beneficia o processo com menor uso energia, menor consumo de água e menor necessidade de limpeza de equipamentos através da redução da incrustação. Ainda, a presente invenção resulta na produção de um açúcar de melhor qualidade, retirando do processo produtos químicos de características alergênicas.[025] Surprisingly, the inventors of the present invention identified that the isolated use of HEDP and the removal of the sulfitation step benefits the process with lower energy use, lower water consumption and less need for equipment cleaning by reducing incrustation. Furthermore, the present invention results in the production of better quality sugar, removing chemicals with allergenic characteristics from the process.
[026] O método de redução da coloração de açúcar da presente invenção resulta em uma produção de açúcar aumentada, sem incrustação dos cristais de açúcar, redução de alergênicos prejudiciais à saúde, redução de custos com produtos químicos, como por exemplo antiincrustantes, e paradas para limpezas mecânicas (processo contínuo), com menor gasto de energia (ganho energético) e consumo de água (menor impacto ambiental). O método da presente invenção, particularmente na sua aplicação no magma, pode ser realizado a temperatura ambiente.[026] The sugar color reduction method of the present invention results in increased sugar production, without encrustation of sugar crystals, reduction of allergens that are harmful to health, reduction of costs with chemical products, such as anti-scalants, and stops for mechanical cleaning (continuous process), with lower energy expenditure (energy gain) and water consumption (lower environmental impact). The method of the present invention, particularly in its application in magma, can be carried out at room temperature.
[027] Ainda, o método de redução de coloração de açúcar da presente invenção utiliza menor quantidade de hidróxido de cálcio, devido à menor acidez do caldo, aumento das taxas de evaporação, melhora a filtrabilidade e reduz a viscosidade, melhorando o cozimento, e produzindo um açúcar com menor teor de cinzas, menor turbidez e mais brilho.[027] Furthermore, the sugar color reduction method of the present invention uses a smaller amount of calcium hydroxide, due to the lower acidity of the broth, increased evaporation rates, improved filterability and reduced viscosity, improving cooking, and producing sugar with lower ash content, lower turbidity and more shine.
[028]Adicionalmente, o método de redução de coloração de açúcar da presente invenção permite uma fermentação melhorada, tanto pela menor utilização do hidróxido de cálcio, como pelo uso de um quelante no caldo, xarope e magma, em que a quelação resulta em aumento da biodisponibilidade dos micronutrientes.[028] Additionally, the sugar color reduction method of the present invention allows for improved fermentation, both by reducing the use of calcium hydroxide and by using a chelator in the broth, syrup and magma, wherein the chelation results in increased bioavailability of the micronutrients.
[029] A presente invenção inclui um método de redução da coloração de açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar e inclui o açúcar elaborado com o método da presente invenção, caracterizado pelo fato de que o método compreende a adição de pelo menos um agente quelante.[029] The present invention includes a method of reducing the coloration of sugar and/or any intermediate of a sugar production process and includes sugar prepared with the method of the present invention, characterized by the fact that the method comprises the addition of at least one chelating agent.
[030] A presente invenção também inclui um processo de produção de açúcar com baixa coloração e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar e inclui o açúcar elaborado com o processo da presente inveção, caracterizado pelo fato de que compreende a adição de pelo menos um agente quelante.[030] The present invention also includes a process for producing low-color sugar and/or any intermediate of a sugar-obtaining process and includes sugar prepared with the process of the present invention, characterized by the fact that it comprises the addition of at least one chelating agent.
[031] A presente invenção inclui uma composição para redução da coloração de açúcar e inclui o açúcar tratado com essa composição, caracterizada pelo fato de que a composição compreende o agente quelante.[031] The present invention includes a composition for reducing sugar coloration and includes sugar treated with this composition, characterized in that the composition comprises the chelating agent.
[032] A presente invenção também se refere ao uso de um agente quelante de acordo com a presente invenção para reduzir a coloração de açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar.[032] The present invention also relates to the use of a chelating agent according to the present invention to reduce the coloration of sugar and/or any intermediate in a sugar production process.
[033] A Figura 1 apresenta um diagrama de um moinho de açúcar em uma fábrica que trabalha com um processo tradicional de produção de açúcar.[033] Figure 1 shows a diagram of a sugar mill in a factory that works with a traditional sugar production process.
[034] A Figura 2A apresenta um gráfico que exibe os efeitos da tecnologia de acordo com a presente invenção sobre a cor do magma, durante o processamento de açúcar.[034] Figure 2A presents a graph that shows the effects of the technology according to the present invention on the color of the magma, during sugar processing.
[035] A Figura 2B apresenta a aplicação da tecnologia conforme a presente invenção.[035] Figure 2B shows the application of the technology according to the present invention.
[036] A Figura 3A apresenta um gráfico que exibe os efeitos da tecnologia de acordo com a presente invenção sobre o rendimento da produção de açúcar, em sacos, em razão da quantidade de cana moída, em toneladas.[036] Figure 3A presents a graph that shows the effects of the technology according to the present invention on the yield of sugar production, in bags, as a function of the amount of cane crushed, in tons.
[037] A Figura 3B apresenta um gráfico que exibe os efeitos da tecnologia de acordo com a presente invenção sobre a cor do açúcar.[037] Figure 3B presents a graph that displays the effects of the technology according to the present invention on the color of sugar.
[038] Da forma utilizada na presente invenção, a expressão “caldo bruto” indica o líquido obtido por meio de moagem da cana de açúcar.[038] As used in the present invention, the expression “raw juice” indicates the liquid obtained by grinding sugar cane.
[039] A expressão “caldo decantado” designa caldo que já passou por uma etapa de decantação.[039] The expression “decanted broth” refers to broth that has already undergone a decantation stage.
[040] O termo “xarope” indica o líquido obtido após a evaporação do caldo até pelo menos algum grau.[040] The term “syrup” indicates the liquid obtained after evaporation of the broth to at least some degree.
[041] A expressão “mel rico” indica a mistura resultante da lavagem da massa de açúcar durante o processo de centrifugação.[041] The expression “rich honey” indicates the mixture resulting from washing the sugar mass during the centrifugation process.
[042] A expressão “mel pobre” indica a mistura que é expelida durante a etapa de centrifugação de açúcar por meio da força centrípeta.[042] The expression “poor honey” indicates the mixture that is expelled during the sugar centrifugation stage by means of centripetal force.
[043] O termo “licor” indica açúcar dissolvido em água durante o processo de refino.[043] The term “liquor” indicates sugar dissolved in water during the refining process.
[044] O termo “magma” indica uma pasta de açúcar saturado utilizada na forma de cristais de açúcar para cristalização.[044] The term “magma” indicates a saturated sugar paste used in the form of sugar crystals for crystallization.
[045] O termo “melaço” indica o mel final, que surge da centrifugação de uma massa de açúcar composta de xarope, mel e cristais de açúcar, com baixo teor de sacarose em comparação com os outros méis, o que torna a sua utilização no processo inviável.[045] The term “molasses” indicates the final honey, which results from the centrifugation of a sugar mass composed of syrup, honey and sugar crystals, with a low sucrose content compared to other honeys, which makes its use in the process unfeasible.
[046] A expressão “açúcar mascavo” designa açúcar que já foi submetido a centrifugação ou processamento similar, mesmo se for conduzido processamento adicional.[046] The term “brown sugar” refers to sugar that has already undergone centrifugation or similar processing, even if additional processing is carried out.
[047] A expressão “açúcar refinado” designa açúcar mascavo que foi refinado em seguida.[047] The expression “refined sugar” refers to brown sugar that has been subsequently refined.
[048] A expressão “mel” é o líquido no qual está contido açúcar cristalizado.[048] The expression “honey” is the liquid in which crystallized sugar is contained.
[049] A expressão “intermediário de um processo de obtenção de açúcar"inclui todos os termos descritos acima e qualquer outro produto que possa ser obtido durante um processo de obtenção de açúcar.[049] The expression “intermediate of a sugar obtaining process” includes all the terms described above and any other product that can be obtained during a sugar obtaining process.
[050] O termo “açúcar” deverá englobar açúcar mascavo e açúcar refinado, a menos que indicado em contrário.[050] The term “sugar” shall include both brown sugar and refined sugar, unless otherwise indicated.
[051] Todas as faixas descritas no presente relatório descritivo são consideradas fornecendo apoio para quaisquer subfaixas dentro dessas faixas e quaisquer pontos dentro dessas faixas.[051] All ranges described in this specification are considered to provide support for any subranges within those ranges and any points within those ranges.
[052] Todos os dados de testes de açúcar apresentados no presente pedido foram conduzidos com açúcar mascavo de cana, a menos que indicado em contrário.[052] All sugar test data presented in this application were conducted with brown cane sugar unless otherwise stated.
[053] O método de acordo com a presente invenção permite a redução da coloração de xarope ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar durante o processamento de açúcar e o açúcar mascavo final produzido, bem como durante o refino de açúcar ou qualquer outra etapa adicional após a obtenção do açúcar mascavo, por meio da adição pelo menos do agente quelante.[053] The method according to the present invention allows the reduction of the coloration of syrup or any intermediate of a sugar obtaining process during the processing of sugar and the final brown sugar produced, as well as during sugar refining or any other additional step after obtaining the brown sugar, by means of the addition of at least the chelating agent.
[054] A matéria prima para a produção de açúcar é preferencialmente, mas sem limitações, cana de açúcar (Saccharum spp) em muitas variedades diferentes, tais como RB92579, SP791011, RB001914, RB001915, RB98710, RB951541, RB001921, VAT90212, RB991536, RB011518, RB99395, RB011541, RB011549, RB011585, RB011514, RB011553, RB863129, RB971723, RB845210, RB845210, RB813804 e SP813250, por exemplo. Pode também ser utilizada qualquer outra fonte conhecida na técnica para a produção de açúcar. A tecnologia de acordo com a presente invenção aplica-se a variedades de cana de açúcar que, conforme mencionado, são altamente produtivas, mas apresentam problemas com a redução da coloração do caldo, tal como a cana RB92579, bem como variedades de cana de açúcar que não apresentam problemas com a redução da coloração, tais como SP1011.[054] The raw material for sugar production is preferably, but without limitation, sugar cane (Saccharum spp) in many different varieties, such as RB92579, SP791011, RB001914, RB001915, RB98710, RB951541, RB001921, VAT90212, RB991536, RB011518, RB99395, RB011541, RB011549, RB011585, RB011514, RB011553, RB863129, RB971723, RB845210, RB845210, RB813804 and SP813250, for example. Any other source known in the art for the production of sugar may also be used. The technology according to the present invention applies to sugar cane varieties that, as mentioned, are highly productive but have problems with the reduction of juice coloration, such as RB92579 cane, as well as sugar cane varieties that do not have problems with the reduction of coloration, such as SP1011.
[055] A presente invenção também compreende o uso de um agente quelante de acordo com a presente invenção para reduzir a coloração de açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar.[055] The present invention also comprises the use of a chelating agent according to the present invention to reduce the coloration of sugar and/or any intermediate of a sugar production process.
[056] Existem diversos componentes na cana de açúcar que fornecem coloração ao caldo, incluindo flavonoides. Um grupo de flavonoides que é importante para a coloração são as antocianinas: FÓRMULA I[056] There are several components in sugarcane that provide color to the juice, including flavonoids. One group of flavonoids that is important for color are anthocyanins: FORMULA I
[057] As antocianinas (Fórmula I) são uma das principais causas de coloração na produção de açúcar. Não apenas as moléculas de antocianina são coloridas, mas elas podem também estar sujeitas a reações de polimerização acionadas por enzimas polifenol oxidase (PPO) e peroxidase (POD) que geram, por exemplo, melanina e vários compostos de polifenol que apresentam coloração forte.[057] Anthocyanins (Formula I) are a major cause of coloration in sugar production. Not only are anthocyanin molecules colored, but they can also undergo polymerization reactions triggered by polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) enzymes that generate, for example, melanin and various strongly colored polyphenol compounds.
[058] Além das antocianinas, uma das causas da coloração durante os processos de produção de açúcar refere-se a “impurezas” no açúcar, em termos da tecnologia atual, tais como glicose, que pode ser submetida a reações químicas que resultam em hidroximetilfurfural (HMF). A polimerização de HMF gera, por exemplo, melanoidina, que é um composto com coloração forte.[058] In addition to anthocyanins, one of the causes of coloration during sugar production processes refers to “impurities” in the sugar, in terms of current technology, such as glucose, which can undergo chemical reactions resulting in hydroxymethylfurfural (HMF). The polymerization of HMF generates, for example, melanoidin, which is a strongly colored compound.
[059] O agente quelante que pode formar complexos com metais, incluindo cobre e ferro, que são componentes essenciais das enzimas PPO e POD, respectivamente, de forma a inibir a ação dessas enzimas.[059] The chelating agent that can form complexes with metals, including copper and iron, which are essential components of PPO and POD enzymes, respectively, so as to inhibit the action of these enzymes.
[060] Preferencialmente, o agente quelante é selecionado a partir da família dos fosfonatos e da família dos ácidos carboxílicos e também pode ser uma parte da família do ácido fosfórico orgânico, podendo ser um ácido aminopolicarboxílico, amina, poliamina, ácido hidroxicarboxílico, hidroxilamina, poliol, derivado salicílico, acetonatos de acetila, compostos de ferro (II), oxinas e compostos naturais. Pode também ser ácido cítrico ou seus sais ou ácido ascórbico ou seus sais, ou um sal de EDTA. Alguns exemplos do agente quelante incluem ácido aminopolicarboxílico e seus sais, ácido hidroxicarboxílico e seus sais, ácido 2-aminoetilfosfônico (AEPN) e seus sais, tais como 2-aminoetilfosfonato de sódio (AEPN-Na), ácido dimetil metilfosfônico (DMMP) e seus sais, incluindo dimetil metilfosfonato de sódio (DMMP-Na), ácido 1-hidróxi etilideno-1,1-difosfônico (HEDP) e seus sais, tais como 1-hidróxi etilideno-1,1-difosfonato monossódico, bissódico ou tetrassódico (HEDP-Na, HEDP-Na2 e HEDP-Na4), ácido amino (tris)metileno fosfônico (ATMP) e seus sais, tais como amino tris(metileno fosfonato) trissódico (ATMP-Na3), ácido (tetra)metileno fosfônico de etilenodiamina (EDTMP) e seus sais, tais como tetra (metileno fosfonato) tetrassódico de etilenodiamina (EDTMP-Na4), ácido (tetra)metileno fosfônico de tetrametilenodiamina (TDTMP) e seus sais, tais como tetra(metileno fosfonato) tetrassódico de tetrametilenodiamina (TDTMP- Na4), ácido (tetra)metileno fosfônico de hexametilenodiamina (HDTMP) e seus sais, tais como tetra(metileno fosfonato) tetrassódico de hexametilenodiamina (TDTMP-Na4), ácido (penta)metileno fosfônico de dietilenotriamina (DTPMP) e seus sais, ácido fosfonobutanotricarboxílico (PBTC) e seus sais, ácido N- (fosfonometil)iminodiacético (PMIDA) e seus sais, tais como N- (fosfonometil)iminodiacetato de sódio (PMIDA-Na), ácido 2-carboxietil fosfônico (CEPA) e seus sais, tais como 2-carboxietil fosfonato de sódio (CEPA-Na), ácido 2-hidroxifosfonocarboxílico (HPAA) e seus sais, tais como 2- hidroxifosfonocarboxilato de sódio (HPAA-Na), ácido amino(tris)metilenofosfônico (AMP) e seus sais, tais como aminotris- (metilenofosfonato) trissódico (AMP-Na3), ácido (penta) metilenofosfônico de dietilenotriamina (DTMP) e seus sais, tais como penta (metileno fosfonato) pentassódico de dietilenotriamina (DTMP-Na5), ácido (aminotris) metileno fosfônico (ATMP) e seus sais, tais como aminotris (metileno fosfonato) trissódico (ATMP-Na3), EDTA ou seus sais, tais como ácido etileno diamina tetra-acético dissódico (EDTA.2Na) e ácido etileno diamina tetra-acético tetrassódico (EDTA.4Na); ácido isopropenilfosfórico (IPPA) e seus sais, tais como isopropenilfosfonato de sódio (IPPA-Na); homo ou copolímeros de ácido isopropenilfosfórico, tais como ácido póli-isopropenilisofosfórico (PIPPA) e seus sais, ácido póli-isopropenilisofosfórico e ácido copoliacrílico e seus sais; ácido nitrilotriacético (NTA) e seus sais, tais como nitrilotriacetato de sódio (NTA-Na); ácido (2-hidroxietil)etilenodiaminotriacético (HEDTA) e seus sais, tais como (2- hidroxietil)etilenodiaminotriacetato trissódico (HEDTA-Na3); ácido propilenodiaminotetra-acético (PDTA) e seus sais, tais como propilenodiaminotetra-acetato tetrassódico (PDTA-Na4); ácido dietilenotriaminopenta-acético (DTPA) e seus sais, tais como dietilenotriaminopenta-acetato pentassódico (DTPA-Na5); ácido etilenodiaminodi(o-hidroxifenil)-acético (EDDHA) e seus sais, tais como etilenodiaminodi(o-hidroxifenil)-acetato dissódico (EDDHA-Na2); ácido etilenodiaminodi(5-carbóxi-2-bidroxifenil)-acético (EDDCHA) e seus sais, tais como etilenodiaminodi(5-carbóxi-2-bidroxifenil)-acetato dissódico (EDDCHA- Na2); ácido etildiaminodi(o-hidróxi p-metilfenil)-acético (EDDHMA) e seus sais, tais como etildiaminodi(o-hidróxi p-metilfenil)-acetato dissódico (EDDHMA- Na2); etilenodiamina (EDA); dietilenotriamina (DETA); trietilenotetra-amina (TETA); tetraetilenopentamina (TEPA); ácido tartárico (At) e seus sais; ácido cítrico (Cit) ou seus sais; ácido ascórbico ou seus sais, ácido glucônico (Gluc) e seus sais; ácido heptaglucônico e seus sais; monoetanolamina (MEA); dietanolamina (DEA); trietanolamina (TEA); N-hidroxietiletilenodiamina (Hen); N-di-hidroxietilglicina (2-HxG); sorbitol; manitol; dulcitol; salicilaldeído; ácido salicíclico e seus sais, tais como salicilato de sódio; ácido 5-sulfossalicílico e seus sais, tais como 5-sulfossalicilato de sódio; trifluoroacetilacetona (Tfa); tenoiltrifluoroacetona (TTA); dipiridil (Dipi); o-fenantrolina (Phen); oxina; 8- hidroxiquinolina (Q; ox); ácido oxinossulfônico; lignossulfonatos; poliflavonoides; substâncias húmicas; extratos de algas; aminoácidos e seus sais; extrato pirolignoso; ou suas misturas.[060] Preferably, the chelating agent is selected from the phosphonate family and the carboxylic acid family and may also be a part of the organic phosphoric acid family, and may be an aminopolycarboxylic acid, amine, polyamine, hydroxycarboxylic acid, hydroxylamine, polyol, salicylic derivative, acetyl acetonates, iron (II) compounds, oxines and natural compounds. It may also be citric acid or its salts or ascorbic acid or its salts, or an EDTA salt. Some examples of the chelating agent include aminopolycarboxylic acid and its salts, hydroxycarboxylic acid and its salts, 2-aminoethylphosphonic acid (AEPN) and its salts such as sodium 2-aminoethylphosphonate (AEPN-Na), dimethyl methylphosphonic acid (DMMP) and its salts including sodium dimethylphosphonate (DMMP-Na), 1-hydroxy ethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP) and its salts such as monosodium, bisodium or tetrasodium 1-hydroxy ethylidene-1,1-diphosphonate (HEDP-Na, HEDP-Na2 and HEDP-Na4), amino (tris)methylene phosphonic acid (ATMP) and its salts such as trisodium amino tris(methylene phosphonate) (ATMP-Na3), ethylenediamine (tetra)methylene phosphonic acid (EDTMP) and its salts, such as ethylenediamine tetrasodium tetra(methylene phosphonate) (EDTMP-Na4), tetramethylenediamine (tetra)methylene phosphonic acid (TDTMP) and its salts, such as tetramethylenediamine tetrasodium tetra(methylene phosphonate) (TDTMP-Na4), hexamethylenediamine (tetra)methylene phosphonic acid (HDTMP) and its salts, such as hexamethylenediamine tetrasodium tetra(methylene phosphonate) (TDTMP-Na4), diethylenetriamine (penta)methylene phosphonic acid (DTPMP) and its salts, phosphonobutanetricarboxylic acid (PBTC) and its salts, N-(phosphonomethyl)iminodiacetic acid (PMIDA) and its salts, such as sodium N-(phosphonomethyl)iminodiacetate (PMIDA-Na), 2-carboxyethyl phosphonic acid (CEPA) and its salts, such as sodium 2-carboxyethyl phosphonate (CEPA-Na), 2-hydroxyphosphonocarboxylic acid (HPAA) and its salts, such as sodium 2-hydroxyphosphonocarboxylate (HPAA-Na), amino(tris)methylenephosphonic acid (AMP) and its salts, such as trisodium aminotris-(methylenephosphonate) (AMP-Na3), diethylenetriamine (penta)methylenephosphonic acid (DTMP) and its salts, such as pentasodium diethylenetriamine penta(methylenephosphonate) (DTMP-Na5), (aminotris)methylene phosphonic acid (ATMP) and its salts, such as trisodium aminotris(methylenephosphonate) (ATMP-Na3), EDTA or its salts, such as disodium ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA.2Na) and ethylene diamine tetraacetic acid tetrasodium (EDTA.4Na); isopropenylphosphoric acid (IPPA) and its salts, such as sodium isopropenylphosphonate (IPPA-Na); homo- or copolymers of isopropenylphosphoric acid, such as polyisopropenylisophosphoric acid (PIPPA) and its salts, polyisopropenylisophosphoric acid and copolyacrylic acid and their salts; nitrilotriacetic acid (NTA) and its salts, such as sodium nitrilotriacetate (NTA-Na); (2-hydroxyethyl)ethylenediaminetriacetic acid (HEDTA) and its salts, such as trisodium (2-hydroxyethyl)ethylenediaminetriacetate (HEDTA-Na3); propylenediaminetetraacetic acid (PDTA) and its salts, such as tetrasodium propylenediaminetetraacetate (PDTA-Na4); diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and its salts, such as pentasodium diethylenetriaminepentaacetate (DTPA-Na5); ethylenediaminedi(o-hydroxyphenyl)acetic acid (EDDHA) and its salts, such as disodium ethylenediaminedi(o-hydroxyphenyl) acetate (EDDHA-Na2); ethylenediaminedi(5-carboxy-2-hydroxyphenyl)acetic acid (EDDCHA) and its salts, such as disodium ethylenediaminedi(5-carboxy-2-hydroxyphenyl) acetate (EDDCHA-Na2); ethyldiaminedi(o-hydroxy p-methylphenyl)acetic acid (EDDHMA) and its salts, such as disodium ethyldiaminedi(o-hydroxy p-methylphenyl) acetate (EDDHMA-Na2); ethylenediamine (EDA); diethylenetriamine (DETA); triethylenetetraamine (TETA); tetraethylenepentamine (TEPA); tartaric acid (At) and its salts; citric acid (Cit) or its salts; ascorbic acid or its salts; gluconic acid (Gluc) and its salts; heptagluconic acid and its salts; monoethanolamine (MEA); diethanolamine (DEA); triethanolamine (TEA); N-hydroxyethylethylenediamine (Hen); N-dihydroxyethylglycine (2-HxG); sorbitol; mannitol; dulcitol; salicylaldehyde; salicyclic acid and its salts such as sodium salicylate; 5-sulfosalicylic acid and its salts such as sodium 5-sulfosalicylate; trifluoroacetylacetone (Tfa); thenoyltrifluoroacetone (TTA); dipyridyl (Dipi); o-phenanthroline (Phen); oxine; 8- hydroxyquinoline (Q; ox); oxynosulfonic acid; lignosulfonates; polyflavonoids; humic substances; seaweed extracts; amino acids and their salts; pyroligneous extract; or mixtures thereof.
[061] Preferencialmente, o agente quelante é selecionado a partir de DTMP (ácido dietilenotriamino (penta)metileno fosfônico), ATMP (ácido (aminotris) metileno fosfônico), HEDP (ácido 1-hidróxi etilideno-1,1 difosfônico), EDTA.2Na (ácido etileno diamino tetra-acético dissódico) ou EDTA.4Na (ácido etileno diamino tetra-acético tetrassódico); ou suas misturas.[061] Preferably, the chelating agent is selected from DTMP (diethylenetriamino(penta)methylene phosphonic acid), ATMP ((aminotris)methylene phosphonic acid), HEDP (1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid), EDTA.2Na (disodium ethylene diamine tetraacetic acid) or EDTA.4Na (tetrasodium ethylene diamine tetraacetic acid); or mixtures thereof.
[062] O agente quelante pode ser utilizado como uma mistura de pelo menos dois agentes quelantes ou pode compreender apenas um agente quelante. Preferencialmente, o agente quelante é o HEDP. O agente quelante pode incluir qualquer um ou mais dos compostos especificados acima, tais como quaisquer um ou mais quelantes.[062] The chelating agent may be used as a mixture of at least two chelating agents or may comprise only one chelating agent. Preferably, the chelating agent is HEDP. The chelating agent may include any one or more of the compounds specified above, such as any one or more chelants.
[063] O agente quelante é adicionado a fim de evitar a reversão da redução da coloração, pois uma certa quantidade de coloração retorna para o açúcar por meio das ações das enzimas PPO e POD, de forma a garantir baixa qualidade de coloração para o açúcar. Os Exemplos do presente pedido, de forma não limitativa, utilizaram HEDP como agente quelante, a menos que especificado em contrário.[063] The chelating agent is added in order to prevent the reversal of the color reduction, since a certain amount of color returns to the sugar through the actions of the PPO and POD enzymes, so as to ensure low color quality for the sugar. The Examples of the present application, in a non-limiting manner, used HEDP as a chelating agent, unless otherwise specified.
[064] O método de acordo com a presente invenção refere-se à redução da coloração de açúcar e qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar, por meio da adição pelo menos um agente quelante.[064] The method according to the present invention relates to the reduction of the coloration of sugar and any intermediate of a sugar obtaining process, by means of the addition of at least one chelating agent.
[065] É importante ressaltar que o método de acordo com a presente invenção não é limitado ao processo de produção de açúcar mascavo que será apresentado com mais detalhes abaixo, mas pode também ser utilizado em etapas subsequentes à produção de açúcar mascavo, tal como ao clarear açúcar já produzido em uma etapa anterior, tal como açúcar mascavo produzido anteriormente ou açúcar refinado cuja coloração deve ser reduzida em seguida. O agente quelante pode ser adicionado, por exemplo, ao licor obtido após a dissolução de açúcar mascavo em água durante uma operação de refino. Para claridade, esse licor (que é uma parte do processo de refino) não é o mesmo licor de açúcar VHP (que é parte do processo de processamento de açúcar mascavo) ou o “mel rico” e o “mel pobre”, ambos os quais pertencem à preparação de açúcar mascavo, açúcar não refinado. No presente pedido, o termo “licor” deverá referir-se ao presente durante o refino, a menos que especificado em contrário. Preferencialmente, o agente quelante será adicionado após o aquecimento do licor e antes da cristalização durante o refino.[065] It is important to emphasize that the method according to the present invention is not limited to the brown sugar production process which will be presented in more detail below, but can also be used in subsequent steps to the production of brown sugar, such as when clarifying sugar already produced in a previous step, such as previously produced brown sugar or refined sugar whose coloration is to be reduced subsequently. The chelating agent can be added, for example, to the liquor obtained after dissolving brown sugar in water during a refining operation. For clarity, this liquor (which is a part of the refining process) is not the same as VHP sugar liquor (which is part of the brown sugar processing process) or the “rich honey” and “poor honey”, both of which belong to the preparation of brown sugar, unrefined sugar. In the present application, the term “liquor” shall refer to that present during refining, unless otherwise specified. Preferably, the chelating agent will be added after heating the liquor and before crystallization during refining.
[066] A presente invenção também se refere a açúcar elaborado com o método ou processo de acordo com a presente invenção utilizando o agente quelante. Esse açúcar pode exibir traços do agente quelante. O referido agente quelante pode estar presente no açúcar final em uma faixa de cerca de 2 ppm (peso do agente quelante com relação ao peso do açúcar) a cerca de 1500 ppm, embora qualquer subfaixa dentro dessa faixa de 2 ppm a 1500 ppm seja considerada sustentada pela presente invenção, incluindo cerca de 6 ppm a cerca de 330 ppm, cerca de 6 ppm a cerca de 240 ppm, cerca de 8 ppm a cerca de 240 ppm, cerca de 6 ppm a cerca de 150 ppm, cerca de 3 ppm a cerca de 75 ppm, cerca de 6 ppm a cerca de 40 ppm, cerca de 3 ppm a cerca de 30 ppm, cerca de 20 ppm a cerca de 40 ppm e cerca de 20 ppm a cerca de 30 ppm. O agente quelante pode ser adicionado a dois ou mais locais diferentes ou apenas um local.[066] The present invention also relates to sugar prepared with the method or process according to the present invention using the chelating agent. This sugar may exhibit traces of the chelating agent. Said chelating agent may be present in the final sugar in a range of about 2 ppm (weight of chelating agent relative to weight of sugar) to about 1500 ppm, although any subrange within that range of 2 ppm to 1500 ppm is considered to be supported by the present invention, including about 6 ppm to about 330 ppm, about 6 ppm to about 240 ppm, about 8 ppm to about 240 ppm, about 6 ppm to about 150 ppm, about 3 ppm to about 75 ppm, about 6 ppm to about 40 ppm, about 3 ppm to about 30 ppm, about 20 ppm to about 40 ppm, and about 20 ppm to about 30 ppm. The chelating agent may be added at two or more different locations or just one location.
[067] O agente quelante pode ser adicionado em qualquer etapa de um processo de redução da coloração de açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar. Isso compreende a preparação de xarope, a preparação de açúcar mascavo a partir de xarope e o refino de açúcar mascavo em açúcar refinado, entre outros. O agente quelante é eficaz para reduzir a coloração do xarope, do açúcar mascavo e do açúcar refinado, por exemplo, e pode ser adicionado, não apenas, mas preferencialmente, durante a preparação do xarope, durante a preparação do açúcar mascavo e durante a preparação do açúcar refinado.[067] The chelating agent may be added at any stage of a sugar color reduction process and/or any intermediate in a sugar production process. This includes the preparation of syrup, the preparation of brown sugar from syrup and the refining of brown sugar into refined sugar, among others. The chelating agent is effective in reducing the coloration of syrup, brown sugar and refined sugar, for example, and may be added not only, but preferably, during the preparation of syrup, during the preparation of brown sugar and during the preparation of refined sugar.
[068] A Figura 1 representa a vista geral de um moinho de açúcar com um processo tradicional de produção de açúcar. Esse moinho de açúcar utiliza um processo de produção de açúcar com base em cana de açúcar. A presente invenção não se limita, entretanto, a esse material de partida e é aplicável a processos de outros materiais de partida, tais como beterrabas e sorgo sacarino ou suas misturas.[068] Figure 1 represents the general view of a sugar mill with a traditional sugar production process. This sugar mill uses a sugar production process based on sugar cane. The present invention is not limited, however, to this starting material and is applicable to processes of other starting materials, such as sugar beets and sweet sorghum or mixtures thereof.
[069] O uso do agente quelante, por exemplo, em xarope ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar preparado a partir de cana de açúcar, beterraba ou sorgo sacarino é idealizado pela presente invenção para produzir um açúcar com coloração reduzida.[069] The use of the chelating agent, for example, in syrup or any intermediate of a process for obtaining sugar prepared from sugar cane, beet or sweet sorghum is devised by the present invention to produce a sugar with reduced coloration.
[070] O processo de acordo com a presente invenção compreende a aplicação de pelo menos um agente quelante para reduzir a coloração de açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar e melhorar a qualidade do açúcar final produzido, seja ele açúcar mascavo ou açúcar refinado. A tecnologia de acordo com a presente invenção permite eliminar algumas etapas adicionais de produção de açúcar, tais como flotação de xarope, por exemplo, devido à sua capacidade de reduzir a coloração. Além disso, a presente invenção pode reduzir ou eliminar a necessidade de uso de SO2 em uma etapa de sulfitação.[070] The process according to the present invention comprises the application of at least one chelating agent to reduce the coloration of sugar and/or any intermediate of a sugar production process and improve the quality of the final sugar produced, be it brown sugar or refined sugar. The technology according to the present invention allows eliminating some additional sugar production steps, such as syrup flotation, for example, due to its ability to reduce coloration. In addition, the present invention can reduce or eliminate the need to use SO2 in a sulfitation step.
[071] O agente quelante pode ser adicionado em qualquer etapa do processo de produção de açúcar.[071] The chelating agent can be added at any stage of the sugar production process.
[072] O agente quelante pode ser adicionado a diversos pontos na produção de açúcar mascavo ou refinado, que inclui, entre outros, os pontos a seguir: após a moagem da cana, durante ou após o aquecimento, durante ou após a sulfitação, durante ou após a adição de calcário, durante ou após a fosfatação, durante ou após a decantação, durante ou após a evaporação, durante ou após a fervura, durante ou após a centrifugação, durante ou após a flotação de xarope, durante ou após a remistura de magma ou durante o refino. A fim de evaporar o caldo (seja o caldo de cana ou outro), podem ser utilizados diversos números de evaporadores, em que cada evaporador constitui uma etapa do processo. Os evaporadores podem ser um, dois, três, quatro, cinco ou mais evaporadores conectados em série. Preferencialmente, serão utilizados pelo menos dois evaporadores, tais como quatro evaporadores.[072] The chelating agent may be added at various points in the production of brown or refined sugar, which include, among others, the following points: after cane milling, during or after heating, during or after sulphitation, during or after limestone addition, during or after phosphating, during or after decantation, during or after evaporation, during or after boiling, during or after centrifugation, during or after syrup flotation, during or after magma remixing or during refining. In order to evaporate the juice (whether cane juice or other), various numbers of evaporators may be used, with each evaporator constituting a stage of the process. The evaporators may be one, two, three, four, five or more evaporators connected in series. Preferably, at least two evaporators will be used, such as four evaporators.
[073] Preferencialmente, o agente quelante é adicionado no ponto de entrada de qualquer um dos evaporadores, preferencialmente no ponto de entrada do último evaporador, por meio do qual são adicionadas as menores quantidades possíveis do agente quelante, a fim de economizar estoque de alimentação de substâncias. Em outras palavras, o cano que transmite o xarope para o último evaporador pode ser modificado para receber o agente quelante. É possível adicionar o agente quelante diretamente aos evaporadores, tal como o último evaporador (ao contrário do cano de xarope que leva para o último evaporador), mas é menos caro do ponto de vista de equipamento adicioná-los ao cano que transporta o xarope. O agente quelante pode também ser adicionado abaixo no fluxo do último evaporador.[073] Preferably, the chelating agent is added at the entry point of any of the evaporators, preferably at the entry point of the last evaporator, whereby the smallest possible quantities of the chelating agent are added in order to save feed stock. In other words, the pipe that conveys the syrup to the last evaporator can be modified to receive the chelating agent. It is possible to add the chelating agent directly to the evaporators, such as the last evaporator (as opposed to the syrup pipe leading to the last evaporator), but it is less expensive from an equipment standpoint to add it to the pipe carrying the syrup. The chelating agent can also be added downstream from the last evaporator.
[074] O agente quelante pode ser adicionado ao processo por meio de diferentes pontos de entrada, pontos de alimentação ou pontos de adição ou diretamente às unidades de operação do processo. Ele pode ser adicionado, por exemplo, ao caldo que entra nas etapas do evaporador ou ao xarope que é transportado de um evaporador para outro ou para os próprios evaporadores.[074] The chelating agent may be added to the process via different entry points, feed points or addition points or directly to the process operating units. It may be added, for example, to the broth entering the evaporator stages or to the syrup being transported from one evaporator to another or to the evaporators themselves.
[075] Em outra realização preferida da presente invenção, até 50% ou, preferencialmente, 20% do agente quelante pode ser adicionado em um ponto de entrada e o restante em outro ponto de entrada. A razão pode ser de cerca de 1:20 a cerca de 20:1 e cerca de 1:10 e cerca de 1:5 a cerca de 5:1 entre os diferentes pontos de entrada em ppm.[075] In another preferred embodiment of the present invention, up to 50% or, preferably, 20% of the chelating agent may be added at one entry point and the remainder at another entry point. The ratio may be from about 1:20 to about 20:1 and about 1:10 and about 1:5 to about 5:1 between the different ppm entry points.
[076] De preferência ainda maior, parte do agente quelante é adicionadao no ponto de entrada do primeiro evaporador (ou seja, no xarope que entra no primeiro evaporador) e a parte restante é adicionada no ponto de entrada do último evaporador (ou seja, no xarope que entra no último evaporador). A adição pode também ser realizada diretamente aos primeiro e último evaporadores, respectivamente.[076] Even more preferably, part of the chelating agent is added at the entry point of the first evaporator (i.e., in the syrup entering the first evaporator) and the remainder is added at the entry point of the last evaporator (i.e., in the syrup entering the last evaporator). The addition may also be carried out directly to the first and last evaporators, respectively.
[077] Esta solução bifurcada de agente quelante pode resultar em vantagens decorrentes de outras propriedades do agente quelante, tais como o fato de que é um agente antiformação de escamas ou crostas. Esta adição ajuda a limpar os evaporadores, de forma a reduzir os custos operacionais. Desta forma, o agente quelante que é adicionado antes do primeiro evaporador (ou seja, ao caldo decantado que é enviado para o primeiro evaporador) ou ao primeiro evaporador pode ajudar a reduzir a formação de escamas ou crostas nos evaporadores, ao mesmo tempo em que também ajuda a reduzir a coloração do xarope produzido.[077] This bifurcated chelating agent solution may result in advantages arising from other properties of the chelating agent, such as the fact that it is an anti-scale or crusting agent. This addition helps to clean the evaporators, thus reducing operating costs. Thus, the chelating agent that is added before the first evaporator (i.e., to the decanted broth that is sent to the first evaporator) or to the first evaporator may help to reduce scale or crust formation in the evaporators, while also helping to reduce the coloration of the syrup produced.
[078] O agente quelante pode ser adicionado ao processo em quantidades suficientes para reduzir a coloração.[078] The chelating agent may be added to the process in sufficient quantities to reduce coloration.
[079] A quantidade de agente quelante pode ser de cerca de 1 ppm a cerca de 1000 ppm, embora qualquer subfaixa dentro dessa faixa de 1 ppm a 1000 ppm seja considerada sustentada pela presente invenção, incluindo cerca de 2 ppm a cerca de 950 ppm, cerca de 3 ppm a cerca de 900 ppm, cerca de 4 ppm a cerca de 850 ppm, e cerca de 5 ppm a cerca de 800 ppm. O agente quelante pode ser adicionado a dois ou mais locais diferentes ou apenas um local.[079] The amount of chelating agent may be from about 1 ppm to about 1000 ppm, although any subrange within that range of 1 ppm to 1000 ppm is considered to be supported by the present invention, including about 2 ppm to about 950 ppm, about 3 ppm to about 900 ppm, about 4 ppm to about 850 ppm, and about 5 ppm to about 800 ppm. The chelating agent may be added to two or more different locations or to just one location.
[080] A presente invenção também se refere a uma composição que compreende agente quelante e, opcionalmente, um veículo. Esta composição pode ser adicionada em seguida ao processamento de açúcar para reduzir a coloração do açúcar e/ou qualquer intermediário de um processo de obtenção de açúcar.[080] The present invention also relates to a composition comprising a chelating agent and, optionally, a carrier. This composition can be added subsequent to sugar processing to reduce the coloration of the sugar and/or any intermediate in a sugar production process.
[081] A presente invenção apresenta diversos aprimoramentos ao estado da técnica conhecido, tais como a redução eficiente da coloração de açúcar, independentemente da variedade de cana de açúcar utilizada, com menos perda de massa de açúcar, o que significa que o rendimento industrial é melhor em termos de produção de açúcar.Além disso, a presente invenção aumenta a eficiência térmica do moinho de açúcar, além de exigir consumo de eletricidade extremamente baixo. Nenhum equipamento necessita ser instalado para as etapas adicionais no moinho de açúcar, sendo apenas necessária a instalação de pequenas linhas de dosagem e bombas de dosagem, em que este equipamento é extremamente simples e bem conhecido dos técnicos no assunto.[081] The present invention presents several improvements to the known state of the art, such as the efficient reduction of sugar coloring, regardless of the variety of sugar cane used, with less loss of sugar mass, which means that the industrial yield is better in terms of sugar production. In addition, the present invention increases the thermal efficiency of the sugar mill, in addition to requiring extremely low electricity consumption. No equipment needs to be installed for the additional steps in the sugar mill, only requiring the installation of small dosing lines and dosing pumps, where this equipment is extremely simple and well known to those skilled in the art.
[082] Conforme já mencionado, a tecnologia abordada pela presente invenção pode ser aplicada em qualquer etapa do processo convencional, tal como no caldo, xarope ou melaço, o que também constitui uma vantagem da presente invenção. A aplicação ao xarope que sai para qualquer um dentre os primeiros ao último evaporadores (a aplicação pode também ser realizada diretamente aos evaporadores), entretanto, e/ou prefere-se a aplicação ao xarope que sai do último evaporador. É de preferência ainda maior a adição do agente quelante ao xarope que sai para o último evaporador (ou para o último evaporador diretamente).[082] As already mentioned, the technology addressed by the present invention can be applied at any stage of the conventional process, such as in the broth, syrup or molasses, which also constitutes an advantage of the present invention. The application to the syrup exiting to any of the first to last evaporators (the application can also be carried out directly to the evaporators), however, and/or the application to the syrup exiting the last evaporator is preferred. The addition of the chelating agent to the syrup exiting to the last evaporator (or to the last evaporator directly) is even more preferred.
[083] A presente invenção pode ser compreendida mais claramente por meio dos exemplos a seguir, que ilustram a presente invenção, embora sem nenhuma limitação.[083] The present invention can be understood more clearly by means of the following examples, which illustrate the present invention, although without any limitation.
[084] A menos que indicado em contrário, em todos os exemplos, todas as medições de coloração foram realizadas seguindo-se a metodologia ICUMSA. As amostras de açúcar foram testadas, por exemplo, com o Método ICUMSA GS9/1/2/3-8 (2005), o xarope, o caldo e outros intermediários líquidos foram medidos com o Método ICUMSA GS 1/3-7 (2002), The Determination of Polarisation, Brix and Fibre in Cane e o bagaço foi elaborado com o Método ICUMSA GS 5/7-1 (1994). Os técnicos conhecidos no assunto saberiam como reproduzi-los e utilizar diferentes métodos ICUMSA, se necessário.[084] Unless otherwise stated, in all examples all colour measurements were performed following ICUMSA methodology. Sugar samples were tested, for example, with ICUMSA Method GS9/1/2/3-8 (2005), syrup, juice and other liquid intermediates were measured with ICUMSA Method GS 1/3-7 (2002), The Determination of Polarisation, Brix and Fibre in Cane and bagasse was prepared with ICUMSA Method GS 5/7-1 (1994). Those skilled in the art would know how to reproduce these and use different ICUMSA methods if necessary.
[085] Os exemplos a seguir são projetados para ilustrar uma realização específica da presente invenção. Deve-se, entretanto, compreender que esses exemplos são meramente ilustrativos e não impõem nenhuma limitação ao escopo da presente invenção, além das apresentadas nas reivindicações anexas.[085] The following examples are designed to illustrate a specific embodiment of the present invention. It should be understood, however, that these examples are merely illustrative and do not impose any limitations on the scope of the present invention other than those set forth in the appended claims.
[086] A fim de verificar a eficiência da tecnologia de acordo com a presente invenção na redução da coloração de açúcar, foram conduzidos testes comparativos em diversos pontos do processo tradicional de produção.[086] In order to verify the efficiency of the technology according to the present invention in reducing sugar coloring, comparative tests were conducted at various points in the traditional production process.
[087] O tempo de lavagem do açúcar foi de até 5 minutos, e a dosagem de ácido fosfórico foi de 200 ppm nas duas primeiras dosagens, e de 250 ppm nas 2 dosagens finais. A válvula de mel único (Mel A) estava aberta em 10% para o diluidor de magma antes da aplicação do agente quelante, e foi aberta em 20% após sua aplicação. TABELA 1 [087] The sugar wash time was up to 5 minutes, and the phosphoric acid dosage was 200 ppm in the first two dosages, and 250 ppm in the final 2 dosages. The single honey valve (Honey A) was open at 10% to the magma diluent before the application of the chelating agent, and was opened at 20% after its application. TABLE 1
[088] Como se pode observar acima, e na Figura 2A, que apresenta os dados plotados em gráfico, a presente invenção resulta em redução significativa da coloração de açúcar, chegando a 42% e não apresentando resultados inferiores a 10%.[088] As can be seen above, and in Figure 2A, which presents the data plotted in a graph, the present invention results in a significant reduction in sugar coloring, reaching 42% and not presenting results below 10%.
[089]A Figura 2B apresenta o comparativo das duas amostras coletadas às 12:00, permitindo a observação da redução da coloração do magma com a aplicação da tecnologia da presente invenção.[089]Figure 2B shows a comparison of the two samples collected at 12:00, allowing observation of the reduction in magma coloration with the application of the technology of the present invention.
[090] Foram conduzidos testes comparativos com um processo tradicional de produção de açúcar, para avaliação dos efeitos da presente invenção sobre o rendimento da produção.[090] Comparative tests were conducted with a traditional sugar production process to evaluate the effects of the present invention on production yield.
[091] Utilizou-se um processo tradicional a base de cana de açúcar, durante os 10 primeiros dias, determinando-se o rendimento e a coloração do açúcar produzido sem a utilização da tecnologia da presente invenção.[091] A traditional sugar cane-based process was used during the first 10 days, determining the yield and color of the sugar produced without using the technology of the present invention.
[092] A tecnologia de acordo com a presente invenção foi então aplicada durante 4 dias, e foi avaliado o rendimento da produção de açúcar, em sacos, frente a quantidade de cana moída, em toneladas. Foram retiradas amostras para avaliação da coloração do açúcar produzido. TABELA 2 [092] The technology according to the present invention was then applied for 4 days, and the yield of sugar production in bags was evaluated, compared to the quantity of sugarcane milled, in tons. Samples were taken to evaluate the color of the sugar produced. TABLE 2
[093] Da análise dos dados apresentados na Tabela 2 e Figuras 3A e 3B, fica claro que a utilização da presente invenção não resulta apenas em menor coloração do açúcar produzido, como também em claro aumento de rendimento na produção do açúcar, que se mantém acima de 2,3 sacos por tonelada de cana moída.[093] From the analysis of the data presented in Table 2 and Figures 3A and 3B, it is clear that the use of the present invention not only results in less coloration of the sugar produced, but also in a clear increase in the yield of sugar production, which remains above 2.3 bags per ton of crushed cane.
[094] Foram conduzidos testes em vários pontos ao longo do processo tradicional de produção de açúcar, a fim de verificar a eficácia da tecnologia em diferentes etapas deste processo de produção. O procedimento foi o mesmo do Exemplo 1. Novamente, esses pontos de dados são comparáveis entre si e não necessariamente comparáveis com dados dos testes na fábrica. Todos os pontos de dados abaixo, que foram tomados em diferentes pontos do processo de processamento de açúcar, exibem melhoria da coloração. Os resultados são apresentados na Tabela 3 abaixo: TABELA 3 [094] Tests were conducted at various points along the traditional sugar production process in order to verify the effectiveness of the technology at different stages of this production process. The procedure was the same as in Example 1. Again, these data points are comparable to each other and not necessarily comparable to data from in-plant tests. All of the data points below, which were taken at different points in the sugar processing process, exhibit color improvement. The results are presented in Table 3 below: TABLE 3
[095] Os valores obtidos demonstram claramente que a tecnologia de acordo com a presente invenção pode ser aplicada a qualquer um dos pontos acima do processo de produção de açúcar para resultar em redução da coloração.[095] The values obtained clearly demonstrate that the technology according to the present invention can be applied to any of the above points of the sugar production process to result in a reduction in coloration.
[096] A fim de verificar a redução e estabilidade da cor do produto final, e a sua manutenção dentro dos padrões estabelecidos (abaixo de 180 UI), açúcar foi produzido conforme a presente invenção, utilizando cana de baixa pureza.[096] In order to verify the reduction and stability of the color of the final product, and its maintenance within the established standards (below 180 IU), sugar was produced according to the present invention, using low purity cane.
[097] A coloração foi dosada em dois momentos do processo:[097] The color was dosed at two stages of the process:
[098] Primeiro ponto, rosca “sem fim” de Magma B: foi dosado com bombeamento contínuo, 150ppm sobre a produção de magma B (14 T/hora). Na produção atual, 25 ml / min (35 mg / min).[098] First point, Magma B “endless” screw: it was dosed with continuous pumping, 150ppm on the production of magma B (14 T/hour). In the current production, 25 ml/min (35 mg/min).
[099] Segundo ponto, depois do caldo clarificado: foi dosado com bombeamento contínuo, 100ppm sobre o fluxo de xarope (95 T/h). Na produção atual 115 ml / min (161 mg / min).[099] Second point, after the clarified broth: it was dosed with continuous pumping, 100ppm on the syrup flow (95 T/h). In the current production 115 ml/min (161 mg/min).
[0100] Os dados apresentados a seguir foram coletados durante cinco semanas antes da aplicação da tecnologia conforme a presente TABELA 4 [0100] The data presented below were collected during five weeks prior to the application of the technology as per this TABLE 4
[0101] Abaixo são apresentados os dados acumulados destas semanas: TABELA 5 [0101] Below are the accumulated data for these weeks: TABLE 5
[0102] Depois de três horas da aplicação do agente quelante, iniciada às 17 horas, a redução da cor do açúcar já pode ser identificada nas amostras, conforme dados abaixo: TABELA 6 [0102] After three hours of application of the chelating agent, started at 5 pm, the reduction in the color of the sugar can already be identified in the samples, as shown below: TABLE 6
[0103] Mantendo as mesmas condições, os resultados a seguir demonstram que a redução de cor do açúcar causada pela adição do agente quelante ao seu processo de produção é estável, com média de cores <180 UI: TABELA 7 [0103] Maintaining the same conditions, the following results demonstrate that the reduction in sugar color caused by the addition of the chelating agent to its production process is stable, with an average color <180 IU: TABLE 7
[0104] Os parâmetros de produção foram então alterados, com redução do tempo de lavagem da primeira massa, para avaliação da possibilidade de menor uso de água durante o processo de produção de açúcar:[0104] The production parameters were then changed, with a reduction in the washing time of the first mass, to assess the possibility of using less water during the sugar production process:
[0105] Os resultados a seguir demonstram a redução na coloração de açúcar se mantém com média abaixo de 180 UI, mesmo com a redução de 6 minutos no tempo de lavagem: TABELA 8 [0105] The following results demonstrate that the reduction in sugar coloration remains at an average below 180 IU, even with a 6-minute reduction in wash time: TABLE 8
[0106] Nesse processo, as centrífugas utilizadas consomem em média 1,5 litros de água por segundo, tendo 20 ciclos por hora. Assim, a redução de 5 segundos por ciclo de lavagem é equivalente a uma diminuição de 3.600 litros por dia, para cada centrífuga. A utilização da presente invenção resulta, portanto, em uma economia de 1.296.000 litros de água por dia por centrífuga.[0106] In this process, the centrifuges used consume on average 1.5 liters of water per second, with 20 cycles per hour. Thus, the reduction of 5 seconds per wash cycle is equivalent to a reduction of 3,600 liters per day, for each centrifuge. The use of the present invention therefore results in a saving of 1,296,000 liters of water per day per centrifuge.
[0107] Ainda, cada litro de água dissolve 3,7 kg de açúcar, e então, com a diminuição de 5 segundos da lavagem do açúcar nas centrífugas, deixa-se de dissolver 13.320 kg de açúcar por centrífuga, por dia. A presente invenção, ao permitir a redução de até 6 minutos no tempo de lavagem, mantendo a coloração de açúcar dentro dos limites aceitáveis, evita a dissolução de até 4.795.200 kg de açúcar, ou seja, mais de 4.700 toneladas de açúcar por dia por centrífuga.[0107] Furthermore, each liter of water dissolves 3.7 kg of sugar, and therefore, with the 5-second reduction in the washing time of the sugar in the centrifuges, 13,320 kg of sugar are no longer dissolved per centrifuge per day. The present invention, by allowing a reduction of up to 6 minutes in the washing time, while maintaining the sugar color within acceptable limits, prevents the dissolution of up to 4,795,200 kg of sugar, that is, more than 4,700 tons of sugar per day per centrifuge.
[0108] Resta claro que a presente invenção permite uma redução do tempo de lavagem e consumo de água durante o processo de produção do açúcar.[0108] It is clear that the present invention allows a reduction in washing time and water consumption during the sugar production process.
[0109]Ainda, destaca-se que a redução no tempo de lavagem resulta também no aumento da produção de açúcar, devido a menor dissolução durante o processo.[0109]Furthermore, it is worth noting that the reduction in washing time also results in an increase in sugar production, due to less dissolution during the process.
[0110] Por fim, deve-se ressaltar que, conforme bem compreendido pelos técnicos no assunto, são possíveis incontáveis modificações e variações da presente invenção, com base nos ensinamentos apresentados acima, sem estender-se além do escopo da sua proteção, conforme definido nas reivindicações anexas.[0110] Finally, it should be emphasized that, as well understood by those skilled in the art, countless modifications and variations of the present invention are possible, based on the teachings presented above, without extending beyond the scope of its protection, as defined in the attached claims.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/BR2024/050014 WO2024152094A1 (en) | 2023-01-16 | 2024-01-16 | Method for reducing the colouring of sugar, process for producing sugar with low colour, composition and use of a chelating agent |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102023000790A2 true BR102023000790A2 (en) | 2024-07-30 |
Family
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