Em diversos processos industriais, a análise de açúcares é indispensável, sobretudo na indústria sucroenergética, onde a cana-de-açúcar é crucial na produção de açúcar e etanol.

Os açúcares, como glicose, frutose e sacarose, constituem as principais carboidratos presentes na cana-de-açúcar. Entre eles, os açúcares redutores assumem particular importância, pois não apenas influenciam as propriedades dos produtos finais, mas também servem como indicadores críticos da qualidade e eficiência dos processos de produção. Neste contexto, a análise de açúcares redutores surge como uma ferramenta fundamental, pois permite um monitoramento preciso e uma otimização dos processos industriais, garantindo assim a qualidade e a rentabilidade da produção na indústria de cana-de-açúcar. 

O que são açúcares? 

Açúcares são definidos como carboidratos simples, também conhecidos como sacarídeos. São compostos orgânicos constituídos de átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), com estrutura química variando de acordo com o número de unidades de açúcar presente na molécula. Os açúcares são classificados em diferentes tipos, de acordo com a complexidade da sua cadeia, como monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

Figura 1. Classificação e exemplos de carboidratos. 

Os açúcares desempenham diversas funções, desde fornecer energia imediata até servir como componentes estruturais em células vegetais e animais. Na indústria de alimentos e bebidas, são frequentemente usados como adoçantes e conservantes, já na indústria bioquímica, são importantes na produção de produtos como o etanol e ácidos orgânicos.

E o que são açúcares redutores e não redutores?

São uma classe especifica de açúcares que possuem a capacidade de reduzir íons metálicos em reações químicas, ou seja, são biomoléculas que agem como agentes de redução. Doam elétrons para outra molécula com o qual reagem, isso ocorre por conta da presença de grupos funcionais (como aldeídos livres ou cetonas), que podem doar elétrons durante a reação de oxirredução.

Os açúcares redutores (AR) se caracterizam por apresentarem um grupo carbonila em sua estrutura, que pode ser encontrado em diferentes posições na molécula de açúcar. Todos os monossacarídeos são considerados açúcares redutores, sendo que suas moléculas podem formar dissacarídeos e polissacarídeos, o que significa que alguns dissacarídeos (maltose e lactose) também são classificados como açúcares redutores. Na indústria sucroenergética, os principais tipos de AR são a glicose e a frutose, que desempenham um papel crucial na produção de açúcar e etanol.

Já os açúcares não redutores (ANR) são os que não possuem um grupo carbonila livre em sua estrutura molecular, ou seja, não são capazes de reduzir outras substâncias. Para quantificar os ANR, é necessário realizar uma hidrólise da ligação glicosídica, convertendo-os em açúcares redutores. Isso permite que sejam usadas as mesmas metodologias de quantificação dos açúcares redutores, seja por hidrólise enzimática ou química.

Processo de extração de açúcares

No setor sucroenergético, extração de açúcares redutores da cana-de-açúcar é um procedimento complexo, composto por diversas etapas, fundamental para produção de açúcar e etanol. Começando com a recepção e pesagem da matéria-prima, em seguida é feita a limpeza e preparo da cana.

Posteriormente, ocorre o processo de moagem da cana-de-açúcar, onde ela é triturada para extrair o suco contido em suas fibras, conhecido como caldo de cana. Esse caldo é rico em AR como glicose e frutose. Depois é submetido à extração, onde é separado do bagaço da cana.

Após a extração, o caldo de cana passa por um processo de clarificação, no qual são removidas impurezas e materiais não desejados, como sólidos suspensos e compostos orgânicos. Isso é realizado por meio de diferentes técnicas de filtração, decantação e tratamento químico, resultando em um caldo mais limpo e puro.

Ao final do processo, o caldo clarificado contém uma concentração elevada de açúcares redutores, especialmente glicose e frutose, que são fundamentais para a produção de açúcar cristalizado e etanol.

Figura 2. Etapas da produção de açúcar e etanol. 

Como é o processo de produção do açúcar

Fonte: União da Indústria de Cana-de-Açúcar e Bioenergia (Única).

Importância para produção de etanol

Os açúcares redutores desempenham um papel essencial na produção de etanol, sendo a matéria-prima fundamental para o processo de fermentação. No contexto da produção de etanol, os açúcares redutores presentes no caldo de cana, são convertidos em etanol por meio da ação de microrganismos fermentadores, principalmente leveduras.

O processo de fermentação começa com a adição de leveduras ao caldo de cana, que são responsáveis por metabolizar os açúcares redutores por meio da fermentação alcoólica, transformando-os em etanol (produto) e dióxido de carbono (subproduto).

Após a fermentação, o caldo fermentado passa por etapas de destilação e purificação para separar o etanol do restante dos componentes presentes. O etanol resultante é então utilizado como biocombustível, uma alternativa sustentável e renovável para a produção de energia.

Produção do Etanol 2G

Fonte: União da Indústria de Cana-de-Açúcar e Bioenergia (Única).

Monitoramento de açúcares redutores

Nas usinas de cana-de-açúcar, o controle e monitoramento dos níveis de açúcares redutores desempenham um papel crucial para garantir qualidade e eficiência dos processos. Para isso, são empregados diversos métodos e análises que permitem avaliar com precisão a concentração desses compostos ao longo das diferentes etapas produtivas.

Um dos métodos mais utilizados para determinação de AR é o método de Fehling, conhecido como método Lane-Eynon. Baseia-se na reação de redução dos íons cúpricos presentes na solução de Fehling promovida pelo açúcares redutores, resultando na formação de um precipitado de óxido de cobre. Inicialmente, a solução é azul, mas ao gotejar a amostra por titulação, a solução adquire coloração vermelha.

A Tecnal desenvolveu um determinador de açúcares redutores, com base no método Lane-Eynon, onde a análise é realizada pelo principio da destilação, e uso das soluções de Fehling. Esse método é indicado para amostras com concentrações acima de 1%.

Além desse método tradicional, há outras técnicas instrumentais, como a cromatografia líquida de alta eficiência e espectrofotometria UV-visível, utilizadas para a quantificação dos açúcares redutores.

O controle preciso dos níveis de AR é essencial para garantir a qualidade dos produtos finais, como o açúcar e etanol, e também para otimizar a eficiência dos processos produtivos. Manter concentrações adequadas de açúcares ao longo das diferentes etapas do processo contribui para obtenção de produtos com características desejadas e para a maximização do rendimento industrial.

Considerações finais

Ao longo do texto vimos o que são os açúcares redutores, sua composição, função e importância. O processo de extração e açúcares redutores no setor sucroenergético são uma serie de etapas interligadas que visam a obtenção de produtos a partir da cana de açúcar, como o açúcar e etanol. Diante disso, fica claro que os AR desempenham um papel crucial na indústria sucroenergética.