INSTITUTO FEDERAL MINAS GERAIS campus BAMBUÍ
APOSTILA - Qualidade da matéria-prima sucroalcooleira
Professora: Maria Silveira Costa
Curso: Técnico em Açúcar e Álcool (PROEJA)
Bambuí-MG Fevereiro-2014
SUMÁRIO
1 MATÉRIAS-PRIMAS PARA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA---03
1.1 CLASSIFICAÇÃO---04
1.1.1 Matérias-primas açucaradas---04
1.1.2 Matérias-primas amiláceas e feculentas---05
1.1.3 Matérias-primas celulósicas---05
1.2 CANA-DE-AÇÚCAR---05
1.2.1 História da cana-de-açúcar---06
1.2.2 Morfologia da cana-de-açúcar---08
1.2.3 Estádios de desenvolvimento da cana-de-açúcar ---10
2 ATIVIDADE SUCROALCOOLEIRA NO BRASIL - ESTATÍSTICAS - - -12
3 CULTIVARES DE CANA-DE-AÇÚCAR---17
4 FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR----22
4.1 CONDIÇÕES AMBIENTAIS---23
4.2 IMPUREZAS (MATÉRIA-ESTRANHA)---25
4.3 SISTEMA DE DESPALHA---26
4.4 MATURAÇÃO---27
4.4.1 Determinação do estágio de maturação---29
4.5 DETERIORAÇÃO MICROBIOLÓGICA---30
4.6 FLORESCIMENTO---30
4.7 ESTADO SANITÁRIO---31
5 PRAGAS E DOENÇAS DA CANA-DE-AÇÚCAR---32
6 OPERAÇÕES PRELIMINARES---36 6.1 COLHEITA---36 6.2 CARREGAMENTO---37 6.3 TRANSPORTE---37 6.4 PESAGEM---38 6.5 AMOSTRAGEM DA CARGA---39 7 ANÁLISES DA MATÉRIA-PRIMA---42
1 MATÉRIAS-PRIMAS PARA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
• As matérias-primas usadas para a produção de etanol via fermentação são de origem
agrícola (recursos renováveis), dependentes da fotossíntese. Nem todas as culturas, porém,
são economicamente viáveis. Para ser considerada matéria-prima para a produção de etanol, a matéria-prima deve conter glicose, frutose, sacarose, amido, celulose, etc;
• A adoção de determinada matéria-prima para a produção de etanol depende de uma série
de fatores: disponibilidade e facilidade de transporte; custos de produção; rendimento
industrial em etanol; conter o substrato adequado (e em concentrações economicamente viáveis) ao microrganismo agente da fermentação etanólica; custo industrial da transformação em etanol; ser de fácil obtenção, não exigindo tratamentos prévios onerosos; não contribuir para complicar os processos de separação de produtos do meio fermentado; e ser economicamente vantajosa e de fácil estocagem;
• O etanol pode ser produzido a partir de várias matérias-primas tais como: milho, beterraba,
mandioca, trigo e de-açúcar. Contudo, no Brasil se produz o etanol a partir da
cana-de-açúcar, enquanto nos Estados Unidos usa-se o milho e a União Européia a beterraba; • Açúcar solúvel (obtido principalmente da cana-de-açúcar), amido (grãos e tubérculos,
como a mandioca e o milho) e celulose (bagaço de cana, resíduos florestais e biomassa de gramíneas, dentre outros) são, atualmente, as principais matérias-primas utilizadas para obtenção de etanol. Contudo, há diferenças significativas no que compete à facilidade e aos custos para a produção desse composto químico;
• O etanol celulósico, extraído da celulose proveniente das paredes celulares da planta, tais como o bagaço, o caule e as folhas, é produzido através de um processo químico que quebra a celulose, e adiciona após sua redução a componentes básicos, levedura, sendo após tal adição o produto fermentado com álcool.
• O clima do Brasil e suas extensas áreas são muito favoráveis ao cultivo da cana-de-açúcar. O rendimento agrícola da cana está diretamente relacionado com o ambiente de produção: padrão do solo, clima e nível tecnológico aplicado e controle de pragas. Além disso, anualmente são disponibilizadas mudas com melhoramentos genéticos e adequadas para cada região produtora;
• Segundo informações da Embrapa Agroenergia(Brasília-DF), unidade responsável por coordenar as pesquisas sobre o assunto, o etanol de cana-de-açúcar é o principal componente da matriz brasileira de biocombustíveis, mas existem pesquisas sobre etanol de amido e de celulose, visando a sustentabilidade e a consolidação do programa de energia renovável no Brasil;
• Esse protagonismo da cana-de-açúcar acontece, basicamente, porque é mais barato obter etanol a partir dessa matéria-prima. Os componenentes que a diferenciam na produção do composto gerador de energia são o alto rendimento agrícola e industrial. Além disso, tanto amido quanto celulose precisam ser fermentados para obtenção de açúcares simples para só depois serem transformados em etanol. Já a cana-de-açúcar dispensa esse processo; • As estimativas para custos de produção(Earth Trends Update: March 2007) apontam que um
litro de etanol de cana custa, em média, U$ 0,34 por litro. O derivado de milho custaria cerca de U$ 0,50 e o de celulose, por volta de U$ 1,10. O etanol de milho é uma tecnologia madura nos Estados Unidos. Não apresenta, portanto, tendência de uma redução
significativa nos seus custos de produção. A grande aposta para isso, no momento, é o etanol de celulose;
• Atualmente, é mais caro converter material celulósico em etanol por causa do extensivo
processamento requerido. Entretanto, a obtenção de etanol a partir de celulose traz a
possibilidade de combinação de sua produção e de disponibilidade de biomassa de baixo custo (resíduos e bagaço de cana, por exemplo). Isso dá ao modelo celulósico três importantes funções: condicionador de solos, co-gerador de energia, além de claro, servir de matéria-prima para produção de etanol. Aliado a técnicas de plantio direto, isso pode auxiliar diretamente na elevação da produtividade da cana;
• Os principais motivos pelos quais se adotou a cana-de açúcar para a produção de açúcar e de álcool são:
a) Alta produtividade (cerca de 100 t.ha-1), que supera com larga vantagem a produtividade de outras culturas passíveis de serem exploradas, como a do milho por exemplo, que apresenta produtividade média brasileira de 2t.ha-1 e raramente supera 10 t.ha-1;
b) Constituição do caldo, cujo carboidrato de reserva predominante e mais abundante é a sacarose (cerca de 17% (p.p-1) do caldo), a qual pode ser cristalizada pela evaporação do caldo no processo de produção de açúcar ou fermentada para a produção de álcool em conjunto com os demais açúcares prontamente fermentescíveis que a compõem, glicose e frutose principalmente. O carboidrato de reserva do milho e da mandioca é o amido, o qual não é diretamente metabolizado pelas leveduras comumente empregadas no processo de fermentação, sendo necessária a sua hidrólise prévia para que as leveduras o metabolizem, elevando o custo de produção;
c) Geração de bagaço, que constitui importante fonte de energia, dada pela sua queima nas caldeiras para a produção de vapor, necessário à varias operações do processo e à produção de energia elétrica;
d) Clima e solo favoráveis à instalação da cultura, permitindo que a cana vegete durante os meses de primavera e verão, e passe a acumular sacarose nas estações de outono e inverno; e) Facilidade de cultivo e de colheita;
f) Tradição na cultura da cana. 1.1 CLASSIFICAÇÃO
As matérias-primas disponíveis para a indústria do etanol são classificadas, para efeito didático, em: a) matérias-primas açucaradas; b) matérias-primas amiláceas; e c) matérias-primas celulósicas.
1.1.1 Matérias-primas açucaradas
As matérias-primas açucaradas são subdivididas em:
a) Diretamente fermentescíveis: são as que contêm em sua composição substâncias que não precisam de nenhuma transformação para serem absorvidas e transformadas em etanol pelo microrganismo agente. São incluídas nesta categoria as trioses, tetroses e hexoses, citando-se como exemplos: aldeído glicérico, eritrose, glicose e frutose. Porém as matérias-primas que contêm somente esses açúcares não são usadas no processo industrial de produção de etanol, devido ao
custo de produção, como as frutas (uva, jabuticaba, laranja, banana, maça etc).
fórmulas brutas C12H22O11 (sacarose, maltose e lactose) e rafinose (C18H32O16). A característica
destas matérias-primas é que seus açúcares devem ser desdobrados (hidrolisados) antes de serem absorvidos pelo microrganismo agente da transformação em etanol. Quando a matéria-prima contém sacarose, como é o caso da cana-de-açúcar e do melaço, a hidrólise é feita por via enzimática, onde a própria levedura produz a enzima invertase, responsável em transformar a sacarose em glicose e frutose. São exemplos destas matérias-primas para uso potencial na fabricação de etanol: beterraba (sacarose e rafinose); malte (maltose) e soro de leite (lactose).
c) Mistas: são as mais usadas no Brasil para a produção de etanol, possuindo os açúcares classificados anteriormente como direta e indiretamente fermentescíveis. As mais importantes são a cana-de-açúcar e o melaço das usinas de açúcar, que contêm sacarose (maior quantidade), glicose e frutose (menores percentuais).
1.1.2 Matérias-primas amiláceas e feculentas
Encerram em sua composição o amido, polissacarídeo de fórmula geral (C6H10O5)n, reserva
das plantas verdes, encontrado em altos teores em grãos de cereais, raízes e tubérculos. Exemplo de matérias-primas amiláceas: milho, sorgo, arroz, cevada, trigo, aveia, centeio etc; e feculentas: mandioca, cará, batata, raiz de girassol, coco de babaçu etc.
Para que ocorra a fermentação etanólica destas matérias-primas, é necessária a hidrólise prévia, denominada sacarificação, que transforma o amido ou a fécula em açúcares fermentescíveis. A sacarificação pode ser conseguida industrialmente via ácida ou enzimática. No caso da fermentação etanólica, as leveduras não possuem as amilases, que são enzimas responsáveis pela hidrólise do amido e, por essa razão, é necessária a hidrólise prévia do amido, desdobrando-o em açúcares menores e solúveis.
1.1.3 Matérias-primas celulósicas
Encerram em sua composição celulose e hemicelulose. Necessitam, a exemplo das matérias-primas amiláceas e feculentas, de hidrólise prévia para serem trasformadas em açúcares fermentescíveis pelo microrganismo agente da fermentação etanólica; no entanto o desdobramento de celulose é muito mais difícil e oneroso. São exemplos de matérias-primas celulósicas: resíduos da indústria de madeira e resíduos agrícolas (palha, bambu, sabugo de milho, casca de frutas,
bagaço de cana-de-açúcar).
1.2 CANA-DE-AÇÚCAR
• A cana-de-açúcar é uma planta que pertence ao gênero Saccharum L. Há pelo menos seis espécies do gênero, sendo a cana-de-açúcar cultivada um híbrido multiespecífico, recebendo a designação Saccharum spp;
• As espécies de cana-de-açúcar são provenientes do sudeste asiático;
• A planta é a principal matéria-prima para a fabricação do açúcar e álcool (etanol);
• Derivados da cana-de-açúcar: Etanol, Açúcar Cristal e Refinado, Açúcar Mascavo,
Rapadura, Aguardente, Melado, etc.
• É uma planta da família Poaceae, representadas pelo milho, sorgo, arroz e muitas outras gramíneas, porém é uma gramínea perene, que perfilha de maneira abundante, na fase inicial do desenvolvimento;
• Quando se estabelece como cultura, o auto-sombreamento induz inibição do perfilhamento e aceleração do colmo principal. O crescimento do colmo em altura continua até a ocorrência de alguma limitação no suprimento de água, ocorrência de baixas temperaturas ou ainda devido ao florescimento;
colmo, o comprimento e a largura das folhas e a arquitetura da parte aérea, sendo a expressão destes caracteres muito influenciados pelo clima, pelo manejo e pelas práticas culturais utilizadas;
• Tecnologicamente, o COLMO representa a parte mais importante, tendo a função de armazenar sacarose e outros componentes, além de atuar como suporte para as folhas e inflorescência, e de conduzir água e nutrientes entre as folhas e o sistema radicular;
• O COLMO é constituído de um sistema de duas fases: sólida e líquida. A fase sólida é um complexo composto de celulose, lignina e pentosanas, conhecida geralmente como fibra. A fase líquida, o caldo, é constituído de uma solução aquosa contendo uma grande variedade de substâncias orgânicas, entre as quais, a principal é a sacarose;
• A composição química da cana é muito variável, podendo ser influenciada por diversos fatores, tais quais: clima, solo, adubação, infestação de plantas daninhas, pragas, doenças, variedade, entre outras;
• As variedades podem apresentar características de composição tecnológicas dentro de certos limites, como:
1.2.1 História da cana-de-açúcar
A cana-de-açúcar foi introduzida no Brasil, em Pernambuco, logo após o descobrimento do país. Em 1532, Martim Afonso de Souza fundou a vila de São Vicente em São Paulo e criou o primeiro engenho no Brasil, denominado São Jorge.
Em menos de vinte anos as plantações de cana-de-açúcar se espalharam pelo litoral brasileiro, de forma que por volta de 1550 o país já era o maior produtor mundial de açúcar. O primeiro centro açucareiro de que se tem notícia surgiu na Capitania de Pernambuco, pertencente a Duarte Coelho, em função das excelentes condições de clima e solo.
O açúcar tornou-se o produto mais importante da economia colonial durante os séculos XVI e XVII, época em que se desenvolveu o chamado “ciclo do açúcar”. A Zona da Mata Nordestina e o Recôncavo Baiano eram os principais pólos dessa atividade, seguidos por Maranhão, Rio de Janeiro e São Paulo.
O surgimento de vilas e cidades por todo o território nacional foi acelerado a partir da instalação do governo central em Salvador, em 1549, fruto da necessidade de coordenação administrativa e militar das capitanias. Esse processo foi financiado pelas exportações de açúcar para a Europa.
conseqüente cobiça externa. Durante a invasão holandesa ocorrida no litoral nordestino (Bahia, Pernambuco, Maranhão e Sergipe), o processo produtivo da cana-de-açúcar atingiu cifras admiráveis, impulsionadas pelo capital e pela experiência holandesa no comércio entre mares. Com a expulsão dos holandeses do país, em 1654, a prosperidade da agroindústria canavieira começou a declinar, já que estes passaram a fazer concorrência com os nossos produtos, utilizando os conhecimentos aqui adquiridos para produzir açúcar nas Antilhas e na América Central.
Mais de um século depois, a situação se modificou e o Brasil voltou a ocupar a liderança na produção mundial, aproveitando-se do declínio da produção nas Antilhas e na América Central, provocado por agitações políticas e conflitos sociais que culminaram na independência das colônias européias. O Brasil passou a exportar para a Inglaterra, que também se vira privada de seu principal fornecedor, os Estados Unidos, em luta pela independência.
Na primeira metade do século XIX, os Estados Unidos e a Europa passaram a produzir açúcar de um tipo de beterraba açucareira, o que fez o Brasil perder de novo a liderança. Nesse período surgiu, também, o engenho a vapor como a inovação do início do século XIX. O produtor brasileiro rapidamente incorporou essa inovação ao seu patrimônio e os engenhos passaram a ser mais complexos e atualizados para a época. De 1830 a 1870, muitas outras inovações tecnológicas importantes surgiram e provocaram grande desenvolvimento na indústria açucareira.
Com a chegada das ferrovias ao Brasil, surgiu o consórcio ferroviaindústria. Os engenhos passaram a construir e também a utilizar a ferrovia nos transportes de cana, o que lhes permitiu expandir seu alcance territorial. Nessa época surgiu, também, a empresa comercial conjugada com a industrial, a agroindústria estruturada, em que o empresário passou a atuar na agricultura, na indústria e na comercialização de seu produto. Dessa forma, criaram-se unidades maiores de produção e acelerou-se a concentração. Ou seja, os engenhos maiores incorporaram ou eliminaram os menores, reduzindo o número de concorrentes, ao mesmo tempo em que aumentavam a produção.
Em 1877, inaugurou-se o primeiro engenho central do Brasil, denominado Engenho Central de Quissamã, na Província do Rio de Janeiro. Destacava-se, por um lado, o fornecimento de matéria-prima pelo agricultor e, por outro, o processamento industrial, com amplas e modernas aparelhagens de tecnologia para melhor rendimento.
Na época da abolição da escravatura (1888), os engenhos brasileiros já incorporavam todas as importantes inovações tecnológicas existentes no mundo. Com a abolição, passou a dispor de recursos financeiros que antes eram destinados à compra e à manutenção de escravos. Daí surgiram os chamados “engenhos centrais”, precursores das atuais usinas de açúcar, que iniciaram uma nova etapa na agroindústria canavieira.
Vários fatores quase acarretaram o desaparecimento do açúcar brasileiro no mercado internacional, levando o governo a adotar uma política de proteção da agroindústria canavieira, a exemplo de outros países. A grande crise mundial de 1929 acelerou esse processo e, em 1933, foi criado o Instituto do Açúcar e do Álcool (IAA), principal símbolo da intervenção governamental no país. O IAA centralizava as operações de exportação brasileira e era a única instituição autorizada a comprar açúcar no mercado doméstico e a estabelecer contratos de exportação, além de ser responsável pela concessão de subsídios aos produtores, principalmente aos da região Norte-Nordeste e do Estado do Rio de Janeiro.
Em 1990, o IAA foi extinto e iniciou-se um lento processo de desregulamentação do setor. As exportações aumentaram e, a partir da safra 1993/1994, o Centro-Sul ultrapassou o Norte-Nordeste como principal origem do açúcar exportado.
A crise vivida pelo setor na década de 1990, em função da desregulamentação, induziu à concentração por meio de fusões e aquisições. Grupos nacionais e estrangeiros, estes em menor número, passaram a adquirir unidades produtivas que apresentavam dificuldades financeiras e operacionais. Esse processo baseou-se na necessidade de redução de custos via implantação de novas tecnologias de produção agrícola e automação da produção industrial, com reflexos negativos sobre o número de empregos do setor.
1.2.2 Morfologia da cana-de-açucar
Colmo: Se desenvolve a partir da gema do tolete de cana. Quando a cana é plantada, cada gema
pode formar um colmo primário. Colmos secundários chamados de "perfilhos" podem se formar a partir as gemas subterrâneas do colmo primário. Além disso, perfilhos podem formar-se a partir das gemas subterrâneas dos colmos secundários. O colmo é formado por nós e entrenós. O nó é onde a folha está presa ao colmo e onde as gemas e a raiz primária são encontradas. Uma cicatriz da folha pode ser encontrada no nó das folhas quando estas caem. O comprimento e o diâmetro dos nós e entrenós variam muito de com as cultivares e as condições de cultivo.
As cores do colmo vistas nos entrenós dependem das cultivares de cana e das condições ambientais. Por exemplo, a exposição dos entrenós ao sol pode resultar em uma alteração completa de cor. A mesma cultivar cultivada em climas diferentes pode exibir cores diferentes.
Todas as cores do talo derivam de dois pigmentos básicos: a cor vermelha da antocianina e o verde da clorofila. A proporção de concentração desses dois pigmentos produz cores de verde ao vermelho púrpuro ao vermelho para quase preto. Colmos amarelos indicam uma relativa falta desses pigmentos. A superfície dos entrenós, com a exceção do anel de crescimento, é mais ou menos coberta por cera. A quantidade de cera depende da variedade.
O topo do colmo é relativamente baixo em sacarose e, portanto tem pouco valor industrial. O 1/3 superior do colmo, porém, contém muitas gemas e um bom suprimento de nutrientes, o que o torna valioso na propagação da cana (plantio). Dois tipos de rachaduras podem ser encontradas na superfície do Colmo; rachaduras inofensivas com pequenas espirais, que são restritas a epiderme, e rachaduras de crescimento que podem ser profundas e ocorrem ao longo de toda a extensão do entrenó. Rachaduras de crescimento são prejudiciais pois permitem aumento de perda de água , exposição do colmo para microrganismos e insetos. Rachaduras de crescimento dependem da variedade e condições de crescimento.
Folhas: A folha da cana-de-açúcar é dividida em duas partes: bainha e lâmina. A bainha, cobre
completamente o colmo, estendendo-se sobre pelo menos um entrenó completo. As folhas se desenvolvem de forma alternada, nos nós, portanto formando duas fileiras em lados opostos. A primeira folha de cima para baixo do colmo com aurículas bem visíveis é designada +1. Para baixo elas recebem, sucessivamente, os números +2, e +3. Para cima, 0, -1, -2 etc. A folha com a aurícula visível (+3) é a considerada adulta e usada em determinações (avaliação do estado nutricional; índice de área foliar).
A planta madura de cana-de-açúcar tem uma superfície foliar, em média, de 0,5 metros quadrado, nas folhas superiores. O número de folhas verdes por colmo é em torno de dez, podendo variar de 6 a 12 dependendo da variedade e condições de crescimento. O número de folhas é menor em condições de déficit hídrico ou em temperaturas baixas.
As folhas velhas ao receberem pouca intensidade luminosa, tornam-se senescentes. As folhas verdes do topo são eretas, com o ápice curvo, podendo as demais serem mais ou menos
eretas.
Bonnett (1998), relatou que em temperaturas médias baixas, inferiores a 8 ºC, o desenvolvimento das folhas de alguns cultivares foi prejudicado. Sinclair et al. (2004), ao estudar o efeito das temperaturas mínimas ideais para o desenvolvimento das folhas, encontrou limites diferentes de temperatura para cada cultivar avaliado, tendo observado que a temperatura base para desenvolvimento dos aparatos foliares estaria em torno de 10 ºC, variando conforme o cultivar.
Inflorescência: Quando a planta da cana-de-açúcar atinge uma maturação relativa de
desenvolvimento, seu ponto de crescimento pode, sob certo fotoperíodo e condições de umidade do solo, passar de vegetativo para reprodutivo. O ponto de crescimento para de formar folhas e começa a produzir uma inflorescência. A cana é uma planta de dias curtos. Suas condições fotoperiódicas são alcançáveis nos trópicos. A inflorescência da cana de açúcar é uma panícula aberta. Cada panícula possui milhares de flores, cada uma capaz de produzir uma semente. Os sementes são extremamente pequenas e cerca de 250 sementes pesam 1 grama.
Para a produção comercial de cana-de-açúcar, o desenvolvimento da inflorescência tem pouca importância econômica. O florescimento é importante para cruzamento e produção de variedades híbridas. Geralmente dias com duração de 12,5 horas e temperaturas noturnas entre 20° e 25° C induzirão o início do florescimento. Condições de crescimento ótimas na fase vegetativa (solo fértil, suprimento abundante de nitrogênio e umidade) restringem a inflorescência enquanto condições de estresse induzem a formação de florescimento.
Raízes: As primeiras raízes formadas são as raízes do tolete, que emergem de banda de raiz
horas após o plantio. Essas raízes são finas e com muitas ramificações, que sustentam a planta em crescimento nas primeiras semanas depois da brotação. Raízes do broto são tipos secundários de raízes, que emergem da base do novo colmo 5 - 7 dias após o plantio. Esta raízes são mais grossas que as raízes do tolete e vão formar o sistema de raiz principal da planta. As raízes do tolete continuam a crescer por um período de 6 15 dias após o plantio, a maioria desaparecendo aos 60 -90 dias enquanto o sistema de raízes do broto desenvolve-se e apropria-se do suprimento de água e nutrientes. Até a idade de três meses, as raízes do tolete contêm menos que 2% da massa seca da raiz.
1.2.3 Estádios de desenvolvimento da cana-de-açúcar
A cana-de-açúcar tem essencialmente quatro estádios de desenvolvimento: brotação, perfilhamento (formação), crescimento dos colmos e maturação. O conhecimento prévio desses estádios de desenvolvimento ajudará a gerenciar melhor o cultivo.
Brotação e Estabelecimento : A brotação vai do plantio até a completa brotação das gemas.
Conforme as condições do solo, a brotação começa de 7 a 10 dias após o plantio e geralmente dura ao redor de 30-35 dias. A brotação da gema é influenciada por fatores externos e internos. Os fatores externos são a umidade do solo, temperatura do solo e aeração. Os fatores internos são a saúde da gema, a umidade do tolete, a redução do conteúdo de açúcar do tolete e o estado nutritivo do tolete. A Temperatura ideal para a brotação é de 28 - 30o C. A temperatura básica para brotação é ao redor de 12o C. Solo úmido e calor asseguram uma brotação rápida. Os resultados da brotação resultam em uma respiração aumentada e assim uma boa aeração do solo é importante. Portanto, solos porosos bem estruturados facilitam uma melhor brotação. Conforme as condições do solo, considera-se que cerca de 60 por cento das brotações serão efetivamente estabelecidas.
Perfilhamento : O perfilhamento começa ao redor de 40 dias depois do plantio e pode durar até
120 dias. O perfilhamento proporciona ao cultivo o número de colmos necessários para uma boa produção. Vários fatores tais como cultivar, luz, temperatura, irrigação (umidade do solo) e adubação influenciam o perfilhamento. Luz é o mais importante fator externo que influencia o perfilhamento. É de extrema importância ter a luminosidade adequada alcançando a base da planta durante o período de perfilhamento. Temperatura ao redor de 30o C é considerada ideal para o perfilhamento. Temperatura abaixo de 20o C retarda o perfilhamento. Perfilhos formados mais cedo ajudam a produzir colmos mais grossos e mais pesados. Perfilhos formados mais tarde morrem ou permanecem curtos ou imaturos. A população de perfilho máxima é alcançada ao redor de 90 - 120 dias depois do plantio. Ao redor de 150 - 180 dias, pelo menos 50 por cento dos brotos(perfilhos) morrem e uma população estável é estabelecida.
Práticas de cultivo tais como espaçamento, tempo de fertirrigação, disponibilidade de água e controle de plantas daninhas influenciam o perfilhamento. Embora 6 - 8 perfilhos são produzidos de uma gema, no final somente 1.5 a 2 perfilhos por gema restam para formar colmos. O cultivo de cana-soca produz muito mais e mais cedo o perfilhamento que um cultivo de cana-planta.
Crescimento dos Colmos : A fase de crescimento dos colmos começa a partir de 120 dias depois
do plantio e dura até 270 dias em um cultivo de 12 meses. Durante o período anterior , no perfilhamento, ocorre uma estabilização. Do total de perfilhos produzidos somente 40 - 50% sobrevivem até 150 dias para formar colmos. Essa é a fase mais importante do cultivo onde ocorre a formação e alongamento do colmo e assim resultando na produção da cana. A produção foliar é freqüente e rápida durante essa fase com IAF alcançando ao redor de 6 - 7. Sob condições favoráveis, os colmos crescem rapidamente quase que de 4 - 5 entrenós por mês. Irrigação, fertirrigação, calor, umidade e condições climáticas solares favorecem um melhor alongamento de cana. Falta de umidade reduz a extensão dos entrenós. Uma temperatura ao redor de 30o C com uma umidade ao redor de 80% é o ideal para esta fase.
Maturação: A fase de maturação em um cultivo de doze meses dura ao redor de três meses
começando de 270 - 360 dias. A síntese de açúcar e acumulo rápido de açúcar acontece durante essa fase, e o crescimento vegetativo é reduzido. Conforme a maturação avança, açucares simples (monossacarídeo, frutose e glicose) são convertidos na cana de açúcar(sacarose, um dissacarídeo). A maturação da cana acontece de baixo para cima e assim a parte de baixo contém mais açúcar que a porção de cima. Bastante luminosidade, céu limpo, noites frescas e dias quentes e clima seco são altamente benéficos para a maturação.
2 ATIVIDADE SUCROALCOOLEIRA NO BRASIL - ESTATÍSTICAS
O Brasil é, há muito tempo, um grande e tradicional produtor de cana-deaçúcar. Essa matéria-prima permitiu ao País tornar-se o maior produtor e exportador mundial de açúcar e desenvolver o mais bem sucedido programa de produção e uso de biocombustíveis da atualidade.
Hoje, a cana-de-açúcar é um dos principais produtos da agricultura brasileira e a principal
fonte de energia de biomassa do País. A safra de 2008/2009 destinada à produção sucroalcooleira
(somente açúcar, etanol e eletricidade) foi de 572,64 milhões de toneladas de cana. Há ainda a produção de cana-de-açúcar usada em produtos tradicionais como a cachaça, a rapadura e em outros produtos, como os da alcoolquímica.
A produção de cana-de-açúcar concentra-se nas regiões Centro-Sul e Nordeste e ocupa aproximadamente nove milhões de hectares, o que representa cerca de 1% da área agricultável do País. Deles, são usados cerca de 7,7 milhões de hectares para a indústria sucroalcooleira. O expressivo ganho de produtividade nas últimas décadas, nas fases agrícola e industrial da produção de açúcar e etanol, vem reduzindo relativamente a necessidade de ampliar a área plantada de cana-de-açúcar (ver quadro de produção e produtividade agrícola da cana na última década).
O cultivo da cana-de-açúcar no Brasil – com condições climáticas favoráveis, conhecimento tecnológico e legislação ambiental adequada – utiliza variedades com maior produtividade e maior resistência às doenças, um baixo nível de agrotóxicos e fertilizantes convencionais, além de controle biológico de pragas e doenças e sistemas de ferti-irrigação. A produção canavieira apresenta ainda baixa erosão do solo e baixos riscos de comprometimento dos recursos hídricos relativamente a outras culturas.
A queimada da palha da cana, um procedimento tradicional para facilitar o corte manual e aumentar a quantidade colhida pelo trabalhador, está sendo eliminada gradativamente, sobretudo na região Centro-Sul (1/4 da safra brasileira de 2007/2008 foi mecânica, segundo estimativas da Companhia Nacional de Abastecimento – Conab, 2008). Nos estados de Minas Gerais, Goiás e São Paulo já foram assinados protocolos agroambientais com a indústria canavieira para erradicar essa prática em curto período de tempo.
O mapa indica em vermelho as áreas onde se concentram as plantações e usinas produtoras de açúcar, etanol e bioeletricidade no Brasil, localizadas em média a mais de 2.000 km da Floresta Amazônica e de outras áreas ecologicamente importantes.
O Centro-Sul é a região onde estão cerca de 81% das usinas do País, responsável pela produção de 88,8% da cana-de-açúcar, 86,4% de açúcar e 91,3% de todo o etanol brasileiro (ver quadros da produção sucroalcooleira).
O parque sucroalcooleiro é composto por 413 indústrias, sendo 248 unidades mistas, 15 produtoras de açúcar e 150 produtoras de etanol. A produção independente de cana-de-açúcar congrega cerca de 80 mil produtores, a grande maioria deles pequenos agricultores com produção inferior a 10 mil toneladas.
No Brasil, a maior parte da cana é produzida pela própria unidade industrial que a utiliza como matéria-prima – cerca de 55% na safra 2008/2009. As companhias agrícolas ligadas a usinas foram responsáveis por cerca de 12%, e os fornecedores independentes por cerca de 33% da produção.
O Brasil é responsável por quase 20% da produção e 50% das exportações mundiais de
açúcar (Organização Internacional do Açúcar, 2008). É também o segundo maior produtor e o maior exportador de etanol do mundo, respondendo por cerca de 35% da produção mundial
(FOLICHT, 2008).
O Brasil domina o ciclo completo da produção do etanol: desenvolveu diversas variedades de cana-de-açúcar e colheitadeiras mecânicas especializadas e consolidou uma indústria capaz de fornecer, com tecnologia própria e de alto nível, todos os equipamentos para a produção de etanol a partir do caldo fermentado da cana-de-açúcar. Inovou também no setor automobilístico ao desenvolver veículos flex fuel capazes de utilizar gasolina ou etanol em qualquer proporção. São brasileiras as empresas que fazem a instalação e manutenção das usinas; a logística de revenda conta com mais de 35 mil pontos; e 10 montadoras produzem quase 100 modelos diferentes de carros flex no Brasil, que tem a maior frota de automóveis desse tipo no mundo.
O etanol produzido a partir da cana-de-açúcar no Brasil é o biocombustível que tem o melhor balanço de energia: 9,3 unidades de energia renovável, na forma de etanol e energia elétrica, são geradas para cada unidade de energia fóssil utilizada em todo o seu ciclo produtivo. Além disso, é o mais eficiente em termos de emissões de gases de efeito estufa – GEE: reduz em até 90% os níveis de emissão quando utilizado em substituição à gasolina. Por isso, nos últimos 30 anos, o País evitou a emissão de 851 milhões de toneladas de gás carbônico na atmosfera devido ao uso do etanol como substituto da gasolina.
A expansão da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar tem recuperado áreas previamente desmatadas. Várias culturas alimentares são plantadas nas áreas onde ocorre a rotação da cultura da cana-de-açúcar (a cada ano são renovados cerca de 20% da área plantada). Na região Centro-Sul, a expansão recente da produção de cana-de-açúcar tem ocorrido, sobretudo, em áreas de
pastagem, sem contudo prejudicar a produção pecuária dessa região.
O Brasil tem sido capaz de aumentar tanto a produção de alimentos como a de agroenergia de forma equilibrada. Além disso, a cana-de-açúcar (etanol e bioeletricidade), junto com o biodiesel e outras fontes de hidroeletricidade, faz da matriz energética brasileira uma das mais limpas do
mundo, contando com uma composição equilibrada entre recursos renováveis e recursos
nãorenováveis.
A atividade sucroalcooleira é uma importante geradora de emprego e renda no Brasil: um milhão e 260 mil empregados formais diretos em 2007, 70% deles na região Centro-Sul do País (ver quadro de empregados no setor).
Na produção da cana-de-açúcar, havia cerca de 498 mil empregados formais diretos em 2007, 83% deles na região Centro-Sul. Na lavoura da cana, sobretudo na colheita manual, boa parte dos empregos é de pequena qualificação e temporário, com níveis distintos para os períodos de safra e entressafra. Os trabalhadores formais empregados na produção da cana têm um perfil jovem e um perfil de escolaridade relativamente baixo. Quase 91% deles têm até 50 anos, cerca de 28% entre 30 e 39 anos ou são mais jovens (cerca de 24% entre 16 e 24 anos). A maior parte não concluiu o Ensino Fundamental (atualmente de nove anos), cerca de 52% têm até quatro anos de estudo e cerca de 7% são analfabetos (ver gráficos de idade e escolaridade).
Com a acelerada inovação tecnológica, em particular a crescente mecanização da colheita da cana, tem ocorrido uma menor necessidade relativa de força de trabalho e um aumento da
capacitação requerida dos trabalhadores.
Cada colheitadeira introduzida substitui de 80 a 100 trabalhadores no corte de cana,
dependendo de seu tipo, provocando a perda de uma grande quantidade de postos de trabalho, e agravando assim a situação de um segmento de trabalhadores com perfil relativamente baixo de escolaridade e capacitação, e com poucas chances de obter empregos de melhor qualidade. Com a maior mecanização e com a extensão do período das safras, a sazonalidade dos empregos vem também diminuindo na lavoura da cana.
Muitos desses trabalhadores migram temporariamente para regiões canavieiras no período de colheita. Na condição de principal polo sucroalcooleiro do País, o estado de São Paulo absorve os maiores contingentes de trabalhadores migrantes temporários, originários principalmente da região Nordeste e do norte do estado de Minas Gerais.
Nos últimos anos, tem crescido o nível de formalidade do emprego e os tipos de benefícios recebidos pelos trabalhadores, e houve também ganhos reais de salários na cana-de-açúcar, associados principalmente ao aumento das negociações coletivas no setor e à ação do poder público (Balsadi, 2007).
3 CULTIVARES DE CANA-DE-AÇÚCAR
Para garantir rentabilidade ao setor sucroalcooleiro é fundamental obter elevada produtividade da cana-de-açúcar. O melhoramento genético é considerado um dos principais fatores agronômicos que podem contribuir com o aumento da produtividade, permitindo desenvolver variedades que se adaptem melhor às condições adversas de solo e clima e à incidência de pragas e doenças, assim como ao sistema de colheita.
A produtividade média dos canaviais aumentou de 43 toneladas por hectare, em 1961, para 74 toneladas por hectare, em 2005, e grande parte desse aumento pode ser atribuída ao uso de variedades geneticamente melhoradas. A máxima produtividade em cana-de-açúcar depende, também, de um correto planejamento de plantio e de adequado manejo das variedades, as quais devem atender a exigências tanto no campo como na indústria, para maximizar lucros.
A existência de muitas variedades é uma vantagem, embora isto torne difícil a tomada de decisão, já que requer muito mais conhecimento do produtor rural acerca das opções disponíveis. É importante que o produtor possua uma diversidade de variedades e cultivares de cana-de-açúcar na lavoura, pois assim pode diminuir a possibilidade de que uma praga ou doença se prolifere dentro do canavial, causando prejuízos.
Variedades de cana-de-açúcar desenvolvidas pela Planalsucar/Ridesa (Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor Sucroalcooleiro):
Variedades de cana-de-açúcar desenvolvidas pela Copersucar (SP) – (CTC):
Variedades de cana-de-açúcar desenvolvidas pela IAC:
Para se ter a máxima produtividade, é importante que cada produtor selecione, dentro das opções de variedades ofertadas pelas instituições de pesquisa, aquelas que melhor se adaptam às condições locais. Para isso, deve-se prestar atenção em características como o porte da cana e o fechamento da entrelinha - que podem levar à redução dos custos de manejo e colheita - além de maturação, volume de matéria-prima, entre outros, como pode ser observado logo abaixo, para a Região Centro-Sul do Brasil.
Deve-se, também, procurar minimizar os riscos em relação às doenças e pragas, até mesmo aquelas que ainda não ocorreram. Em 1984, a variedade mais plantada, NA56-79, ocupava 43% da área nacional, sendo que a soma das quatro variedades mais plantadas correspondiam a 70% de toda área plantada com cana. Em 2005, foi necessário somar as áreas das oito variedades mais significativas para atingir 60% da área plantada, sendo que as variedades mais utilizadas ocupam apenas 12% da área de cana no país. Este fato contribui para a estabilidade da cultura diante de possíveis epidemias, uma vez que a diversificação genotípica cria uma barreira para os surtos epidêmicos.
Entendendo os códigos das cultivares
Por convenção as variedades são codificadas por letras e números. As letras significam o local de origem da variedade (cidade, estado, país ou estação experimental). A sigla RB (República do Brasil, atualmente RIDESA BRASIL) tem sido utilizada pelas universidades federais que desenvolvem programa de melhoramento genético da cana-de-açúcar. Os dois primeiros
algarismos significam o ano em que a hibridação foi realizada e os últimos algarismos representam o número de controle da série.
EXEMPLO: na cultivar RB867515 os dois primeiros números referem-se ao ano em que foi
realizada a hibridação, ou seja, 1986, os últimos quatro dígitos correspondem ao código de experimentação da cultivar após ter sido selecionada e clonada. Já o cruzamento e a obtenção de sementes da RB928064 ocorreram em 1992 e o clone recebeu o código 8064 no experimento.
4 FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR
O objetivo do setor é obter matéria-prima de qualidade que satisfaça a indústria e que, principalmente, seja rentável, uma vez que através da sistemática de pagamento vigente a cana com melhores índices tecnológicos é melhor valorizada. O processamento de uma metéria-prima de baixa qualidade reduz a velocidade de trabalho da indústria, obtendo produtos de qualidade inferior e refletindo na queda do rendimento industrial. Neste contexto, verifica-se que a composição química da cana-de-açúcar, e portanto sua qualidade, entregue para o processamento industrial depende de diversos fatores tais como:
– Condições climáticas;
– Propriedades físicas, químicas e biológicas do solo; – Tipo de cultivo;
– Variedades empregadas; – Idade do colmo;
– Estado sanitário da cultura; – Estágio de maturação;
– Colheita, carregamento e transporte.
A cana-de-açúcar pode sofrer diversos tipos de deterioração, destacando-se as deteriorações fisiológicas, tecnológicas e microbiológicas. As deteriorações do tipo fisiológicas são causadas pelo florescimento, queima da cana, inversão da sacarose, dentre outros. As tecnológicas são causadas principalmente pela introdução de impurezas (matéria estranha) durante as operações agrícolas. E as microbiológicas são ocasionadas pela atividade metabólica dos microrganismos que resultada na formação de substâncias inibidoras aos processos industriais, como: ácidos orgânicos, gomas e polissacarídeos.
A qualidade da cana-de-açúcar para a indústria não pode ser avaliada simplesmente pelo seu teor de sacarose aparente (POL), ainda que seja o parâmetro mais importante, mas por uma série de outras variáveis responsáveis pelo êxito da indústria sucroalcooleira. Alguns parâmetros de qualidade que a matéria-prima deve atender para alcançar bons rendimentos durante os processos produtivos e industrial são demonstrados na tabela a seguir.
Os principais fatores relacionados à qualidade da cana-de-açúcar são: POL (sacarose aparente), pureza, ATR (açúcares redutores totais) na cana, teor de açúcares redutores (AR), percentagem de fibra e tempo de queima e corte. Abaixo, seguem as definições destes indicadores.
POL: teor de sacarose aparente na cana. Para a indústria canavieira, quanto mais elevados os teores
de sacarose, melhor.
Pureza: é determinada pela relação POL/Brix multiplicado por 100. Quanto maior a pureza da
cana, melhor a qualidade da matéria-prima para se recuperar açúcar. Todas as substâncias que apresentam atividade óptica podem interferir na POL, como açúcares redutores (glicose e frutose), polissacarídeos e algumas proteínas.
ATR (Açúcares Redutores Totais): indicador que representa a quantidade total de açúcares da
cana (sacarose, glicose e frutose). O ATR é determinado pela relação POL/0,95 mais o teor de açúcares redutores. A concentração de açúcares na cana varia, em geral, dentro da faixa de 13 a 17,5%. Entretanto, é importante lembrar que canas muito ricas e com baixa percentagem de fibras estão mais sujeitas a danos físicos e ataque de pragas e microrganismos. Os estudos mostram que nas primeiras 14 horas de deterioração da cana, 93% das perdas de sacarose foram devidas à ação de microrganismos, 5,7% por reações enzimáticas e 1,3% por reações químicas, resultantes da acidez.
AR (Açúcares Redutores): é a quantidade de glicose e de frutose presentes na cana, que afetam
diretamente a sua pureza, já que refletem em uma menor eficiência na recuperação da sacarose pela fábrica.
Porcentagem da fibra da cana: reflete na eficiência da extração da moenda, ou seja, quanto mais
alta a fibra da cana, menor será a eficiência de extração. Por outro lado, é necessário considerar que variedades de cana com baixos teores de fibra são mais susceptíveis a danos mecânicos ocasionados no corte e transporte, o que favorece a contaminação e as perdas na indústria. Quando a cana está com a fibra baixa ela também acama e quebra com o vento, o que a faz perder mais açúcar na água de lavagem.
Tempo de queima/corte: é o tempo entre a queima do canavial e a sua moagem na indústria (no
caso da colheita manual) ou o tempo entre o corte mecanizado e a moagem. Quanto menor o tempo entre a queima/corte da cana e a moagem, menor será o efeito de atividades microbianas nos colmos que ocorrem e melhor será a qualidade da matéria-prima entregue á indústria. Além de afetar a eficiência dos processos de produção de açúcar e álcool, o tempo de queima/corte também afeta a qualidade dos produtos finais e o desempenho dos processos.
4.1 CONDIÇÕES AMBIENTAIS
Durante o período de desenvolvimento do canavial, a condição climática é um fator muito importante para o bom estabelecimento da cultura, podendo ser decisivo sobre a qualidade da matéria-prima. Por exemplo, a falta de chuva logo após o período de plantio pode trazer grandes prejuízos para a cultura e, de acordo com a intensidade, pode levar até a perda do canavial. Bem como a ocorrência de chuvas excessivas ou falta de umidade (estresse hídrico), ventos, alterações bruscas de temperatura (queda de granizo e geada), também ocasionam perdas importantes.
A cana-de-açúcar se desenvolve no mundo entre a latitude 36.7° N e 31.0° S, do nível do mar até 1000m de altitude ou um pouco mais. É considerada essencialmente como uma planta tropical. É um cultivo de longa duração e, portanto convive com todas as estações, chuvosa, inverno e verão durante seu ciclo de vida.
da cana são: temperatura, luz e umidade disponível. A planta vive melhor em áreas ensolaradas quentes e tropicais. O clima "ideal" para máxima produção de açúcar da cana-de- açúcar é caracterizado como: Uma estação longa, quente com alta incidência de radiação solar e umidade adequada (chuva) - a planta usa de 148 a 300g de água para produzir 1.0g de substância seca. Uma estação razoavelmente seca, ensolarada e fresca, mas sem geada para amadurecimento e cultivo – a porcentagem de umidade cai de forma regular ao longo da vida da planta, de 83% em uma cana muito jovem para 71% em cana madura, enquanto a sacarose cresce de menos que 10 para mais de 45% do peso seco. Livre de tufões e furacões (ventos fortes).
Chuva: Um total de chuva entre 1100 e 1500 mm é suficiente se a distribuição for adequada
(abundante nos meses de crescimento vegetativo seguido por um período de amadurecimento). Durante o período de crescimento ativo, a chuva favorece um crescimento rápido da cana, alongamento da cana e formação de entrenós. Durante o período de amadurecimento, não é desejável muita chuva porque isso causa a baixa da qualidade do suco, aumenta o crescimento vegetativo, e aumento da umidade do tecido. Isto também prejudica a colheita e operações de transporte.
Temperatura: O desenvolvimento está intimamente ligado à temperatura. A temperatura ideal para
brotação de cortes no caule é de 32° a 38°C. Diminui abaixo de 25°C, e é reduzida acima de 35°C e praticamente para quando a temperatura está acima de 38°C. Temperaturas acima de 38°C reduzem a fotossíntese e aumentam a respiração. Para amadurecimento, as temperaturas devem ser relativamente baixas ( 12° a 14°C são desejáveis), pois diminui o desenvolvimento vegetativo e aumenta a sacarose da cana. Em temperaturas altas uma reversão da sacarose em frutose e glicose pode ocorrer além do aumento da fotorespiração, o que diminui o acúmulo de açucares.
Umidade relativa: Alta umidade (80 - 85%) favorece um alongamento de cana rápido durante o
período de crescimento. Um valor moderado de 45 - 65 % junto com um suprimento de água limitado é favorável durante a fase de amadurecimento.
Luz Solar : A Cana-de-açúcar é uma planta que necessita muita luz solar. Ela se desenvolve bem
em áreas que recebem energia solar de 18 - 36 MJ/m2. Sendo uma planta C4, a cana de açúcar é capaz de produzir altos índices de fotossintéticos e o processo mostra uma variação de alta saturação em relação à luz. O perfilhamento é afetado por intensidade e duração do brilho do sol. Alta intensidade de luz e longa duração promovem o perfilhamento enquanto dias curtos e nublados diminuem. O crescimento do colmo aumenta quando a luz do dia está entre uma faixa de 10 - 14 horas. O aumento do índice de área da foliar é rápido durante o terceiro e quinto mês, e alcança seus valores de pico durante a fase inicial de crescimento dos colmos.
Requerimentos climáticos ideais: A radiação total média recebida em 12 meses de crescimento
tem sido estimada ao redor de 6350 MJ/m2. Ao redor de 60% dessa radiação foi interceptada por uma cobertura durante as fases de crescimento. A produção de matéria seca total mostrou uma relação linear com o PAR interceptado e o teste de correlação resultou R2 valor de 0.913.
Porém, a proporção de conversão de energia em termos de produção de matéria seca por unidade de radiação interceptada mostrou uma resposta quadrática com porcentagem de intercessão de luz indicando que a proporção de conversão de energia aumentou de forma linear até 50% da intercessão de luz e acima desse nível; a proporção da conversão fotossintética da radiação solar é reduzida
No cultivo de cana de açúcar, a cobertura superior de 6 folhas interceptam 70% da radiação e a proporção fotossintética das folhas inferiores diminuiu devido ao sombreamento. Locais que tem um período de crescimento curto beneficiam-se de um espaçamento mais próximo para interceptar uma quantidade maior de radiação solar e produzir maiores resultados. Porém com uma estação de crescimento longo o espaçamento maior é melhor para evitar sombreamento e mortalidade dos
perfilhos. Por sua vez a proporção de conversão de energia em termos de produção de matéria seca por unidade de radiação interceptada mostrou uma resposta quadrática com a porcentagem de intercessão de luz. Isto indica que a proporção de conversão de energia aumentou de forma linear até 50% da intercessão de luz e acima desse nível; a proporção da conversão fotossintética da radiação solar é reduzida. Algumas estimativas mostram que 80% da perda de água são associadas com energia solar, 14% com vento e 6% com temperatura e umidade. Altas velocidades de vento excedendo 60-km/hora são prejudiciais às canas em crescimento, uma vez que elas causam acamamento e quebra da cana. Também, ventos aumentam a perda de umidade das plantas e assim agravam os feitos de doenças de estresse de umidade.
Efeito do clima na produção de cana de açúcar e do açúcar: A produtividade e a qualidade do
suco de cana de açúcar são profundamente influenciadas pelas condições climáticas prevalecentes durante os vários sub-períodos do crescimento do cultivo. A concentração do açúcar é maior quando o clima é seco com baixa umidade; horas de radiação solar, noites frescas com variações diurnas frescas e muito pouca chuva durante o período de amadurecimento. Essas condições favorecem o acúmulo alto de açúcar.
4.2 IMPUREZAS (MATÉRIA ESTRANHA)
O conceito de matéria estranha refere-se a tudo o que não for colmos ou rebolos de colmos maduros que acompanham a matéria-prima, podendo ser dividida em impurezas vegetais (palmito, palha, folha, colmos secos) e impurezas minerais (pedra, terra). O teor de impurezas depende de vários fatores, onde se destacam as condições de cultivo, as características da variedade, a composição do solo, a qualidade da queima o tipo de máquina empregada na colheita.
As impurezas causam um aumento da fibra industrial e, consequentemente, redução na capacidade de moagem e extração. Níveis de impurezas de 2 a 5% são típicos em sistemas de colheita manual bem manejada, enquanto na colheita mecânica estes índices variam de 5 a 8% em cana ereta, podendo atingir índices de 10 a 20% em condições adversas (cana sem queimar e tombada).
A presença de impurezas na matéria-prima obriga a lavagem de cana, quando inteira, para o processamento, operação que é feita com investimentos e com perda de sacarose da ordem de 1 a 2%. As impurezas, além de afetarem a quantidade e qualidade da cana, causam o desgaste dos equipamentos, prejudicam o processamento e afetam a qualidade do produto final. Na cana picada, entretanto, não pode ser procedida a lavagem devido à área exposta. Este tipo de cana também carreia maior teor de impurezas à fábrica, da ordem de 5 a 7%, constituídas por impurezas orgânicas como folhas de cana, principalmente, reduzindo a capacidade de moagem e a produção industrial.
Burleigh (1988) detectou que, na colheita mecanizada, para cada 1% de acréscimo de impurezas na cana resulta em decréscimo de 1,3 a 1,4% de açúcar recuperável e aumento proporcional nos custos de transporte e manutenção de equipamentos.
Bovi & Serra (2001) estudando o efeito da folha verde, folha seca e fibra do colmo sobre a qualidade tecnológica do caldo, mostraram que a presença de folhas verdes reduz o Brix, Pol e Pureza do caldo, e eleva os açúcares redutores e cinzas. Observaram também um aumento da cor do caldo clarificado e no volume do lodo decantado.
Outro fator que compromete a qualidade da matéria é a presença da ponta de cana. Esta região da planta apresenta altos teores de açúcares redutores, aminoácidos, amido, ácido orgânicos, compostos fenólicos e polissacarídeos totais, e baixos teores de sacarose. Com exceção a sacarose, os componentes citados têm grande impacto negativo na fabricação de açúcar e álcool, pois são precursores de cor, dificultam a cristalização da sacarose e inibem a fermentação; por essas razões, faz-se o desponte durante a colheita.
A redução do nível de impurezas (minerais e vegetais) na matéria-prima proporciona uma melhora nas características tecnológicas da cana-de-açúcar, refletindo consideravelmente em maiores rendimentos na produção de açúcar e etanol com qualidade.
4.3 SISTEMA DE DESPALHA
A queima, principalmente a denominada “queima quente”, que se processa durante o dia, em horários que apresentam temperaturas mais elevadas, acarreta na exudação de açúcares (redução da POL), promovendo a abertura de fendas ou rachaduras na casca, propiciando condições favoráveis para o desenvolvimento de microrganismos contaminantes (bactérias produtoras de dextrana), intensificando as perdas de qualidade da matéria-prima.
Foster & Ivin (1981) conduziram experimentos com cana queimada e cana crua e observaram que o fogo causa injúrias na cana e sua extensão depende da intensidade deste. A perda de massa nesse caso varia 0,3 a 2,6%.
Ripoli et al. (1996) relataram a alteração da qualidade da matéria-prima em função direta da queimada como processo de pré-limpeza do canavial. Os resultados apresentados indicam que em média se perde 1,3% de ATR (Açúcares Redutores Totais), variando em função das condições climáticas e outras características correlacionadas com as condições de campo.
Observação: No Estado de São Paulo, a Lei nº 11.241 de 2002 controla a queima da
cana-de-açúcar para despalha e instalou um cronograma para que a totalidade dos canaviais deixe de ser queimados. A norma exige um planejamento que deve ser entregue anualmente à CETESB, de modo a adequar as áreas de produção ao plano de eliminação de queimadas. O prazo máximo seria 2021 para áreas mecanizáveis e 2031 para áreas não-mecanizáveis. No Protocolo Ambiental assinado entre o Governo do Estado e a UNICA em 2007, ocorreu a antecipação dos prazos. No ano de 2014, plantações que estiverem em áreas com declividade de até 12%, não poderão mais ser
queimadas, existindo somente a colheita mecanizada da cana crua. Nas demais aéreas, o prazo é até o ano de 2017.
• A queima da palha equivale à emissão de 9 kg de CO2 por tonelada de cana, enquanto a
fotossíntese da cana retira cerca de 15 toneladas por hectare de CO2. Assim, a cultura da
cana-de-açúcar mostra-se extremamente eficiente na fixação de carbono, apresentando um balanço altamente positivo, já que absorve muito mais carbono do que libera na atmosfera.
Vantagens do canavial sem queima
A produção da cana-de-açúcar sem a utilização de queimada prévia, com a incorporação de restos culturais no campo, oferece as seguintes vantagens: manutenção da umidade do solo; controle de ervas daninhas com a diminuição da quantidade de herbicidas; melhor controle da erosão com proteção do solo; redução do uso de herbicidas; aumento de matéria orgânica no solo pela adoção da prática por vários anos; redução da população de nematóides nocivos à cultura; melhor aproveitamento da cana do ponto de vista energético, levando-se toda fonte de energia para a indústria; melhoria da qualidade da matéria-prima entregue para a industrialização; e redução da poluição atmosférica provocada pela queima.
Desvantagens do canavial sem queima
O cultivo da cana-de-açúcar sem a utilização de queimada prévia, com a presença de restos culturais no campo, oferece as seguintes desvantagens: dificuldade de mão-de-obra disponível para a adoção da técnica e resistência do próprio cortador em executá-la; desempenho de corte menor, tanto manual como mecânico, implicando em maiores custos de produção; aumento de matérias estranhas, tanto vegetal como mineral, na matéria-prima; tendência de apresentar corte basal mais elevado, provocando perdas de matéria-prima e prejudicando a brotação da soqueira; maior foco de infestação para alojamento de pragas; impossibilidade de utilização dos implementos tradicionais nos tratos culturais de adubação e cultivo; perigo de fogo acidental no período de entressafra e durante a colheita; cuidado na escolha de variedades apropriadas; aumento da incidência de acidentes de trabalho no corte de cana crua porque o uso do podão pode provocar cortes e a folha da
cana pode ferir os olhos; menor brotação de soqueiras em algumas variedades; maior incidência de animais peçonhentos que podem provocar acidentes durante o corte manual; e maior incidência de broca, cigarrinha-da-raiz e doenças de podridões, devido a presença da palha no solo durante a fase inicial de crescimento.
4.4 MATURAÇÃO
Do ponto de vista agroindustrial, a maturação refere-se ao estágio de desenvolvimento em que a cultura apresenta maximizada a sua produtividade de açúcares com satisfatório resultado econômico. O amadurecimento dos colmos poderá ser natural ou induzido por processos que resultem em restrição da velocidade de crescimento das plantas, através de estresses de natureza física, química ou biológica. O ganho ou a perda em termos de açúcar acumulado dve-se exclusivamente ao manejo da colheita ou ao acompanhamento do melhor período para sua realização. Como consequência direta deste procedimento, tem-se obtido incrementos nos teores de sacarose, açúcares totais, pureza, além da valorização da matéria-prima, com efeitos diretos e indiretos nos resultados das indústrias sucroalcooleiras.
Uma vez que o rendimento industrial é conseqüência principalmente do teor de sacarose da matéria-prima processada, a determinação do estádio de maturação é da maior importância dentre as operações preliminares da fabricação.
O período no qual a cana se encontra em condições adequadas para o processamento determina a safra da cana. Com o decorrer dos anos foram sendo selecionadas variedades para a ampliação da safra que, inicialmente, era de 60 dias e atualmente cerca de 6 meses.
A cana de açúcar no decorrer do seu ciclo atravessa dois períodos distintos com relação ao teor de sacarose. O primeiro, é o intenso crescimento vegetativo acompanhado por uma gradual formação de sacarose, enquanto que no segundo ocorre um predominante acúmulo de sacarose, motivado pela escassez dos principais fatores de desenvolvimento vegetativo.
O processo fisiológico de maturação é afetado por vários fatores naturais, como a própria variedade, condições climáticas, tipo de solo e tratos culturais. As variedades comerciais de cana-de-açúcar têm comportamentos distintos, apresentando níveis diferentes de sacarose mesmo quando cultivadas nas mesmas condições, constituindo-se como base para o planejamento agrícola, o que possibilita o processamento de matéria-prima de bom teor de sacarose no decorrer de toda a safra, garantindo, desta maneira, um bom rendimento em todos os meses de processamento.
Para caracterizar o período em que uma cana pode ser processada, foi estabelecido o “período útil de industrialização” (PUI) e com base no critério adotado, estabelece-se o mínimo de 13% para Pol da cana, como sendo satisfatório para a industrialização de diferentes variedades. Assim, as variedades podem ser agrupadas em ricas, médias e pobres
Deve-se salientar que o limite mínimo de 13% não pode ser considerado rígido, devido as variações climáticas anuais. Em determinadas safras, este valor poderá ser menor ou maior, como por exemplo 12%.
Observa-se pela figura abaixo que as variedades precoces atingem a linha de base logo no início da safra por volta de abril-maio e a sua riqueza em sacarose continua a crescer até atingir a um máximo em agosto-setembro, para depois iniciar o declínio demonstrando possuir um PUI longo, acima de 150 dias. Deve-se ressaltar que existem muitas exceções a esse comportamento, isto é, variedades precoces de PUI curto.
As variedades médias irão alcançar o valor de 13% somente mais tarde, ao redor do mês de julho, mas, atingem o máximo de maturação em setembro, sem contudo ultrapassar a curva das precoces, e, logo entram em declínio, mostrando um PUI de 120 a 150 dias.
As canas tardias alcançam o valor mínimo para industrialização por volta de agostosetembro; o PUI é curto, entre 70 a 120 dias e, de um modo geral, a sua riqueza em sacarose é inferior ao das variedades precoces de PUI longo. Deste forma, as variedades tardias tem um menor interesse industrial. Este critério de classificação foi válido no passado, quando se dispunha de um número restrito de variedades e poucos parâmetros científicos de melhoramento, apenas suficientes para a situação da época. Hoje, com a monocultura implantada, apareceram novas necessidades e, consequentemente, novos critérios de seleção para atende-las, não se conseguindo, até então, satisfazê-las com uma única variedade. Isso obriga o plantio de um grande número de variedades para que se consiga garantir o abastecimento da indústria com matéria-prima de qualidade durante todo o decorrer da safra, para se diminuir os efeitos negativos de clima, solo, pragas e doenças.
As variedades de cana também são classificadas quanto ao início da maturação em: - precoce (maio-junho), que entra em maturação mais rapidamente;
- média ( julho-agosto); - tardia ( setembro-outubro).
As condições climáticas têm influência marcante na maturação e sob condições de alta umidade no solo e elevada temperatura a cana-de-açúcar tem o seu crescimento intensificado, enquanto que em condições limitantes, aumenta a concentração de sacarose com consequente redução do teor de açúcares redutores. Em regiões irrigadas, a maturação é controlada pelo fornecimento de água.
As propriedades físicas e químicas do solo afetam a maturação. Assim, por exemplo, nos solos porosos e secos a maturação é mais rápida do que em solos compactos e úmidos. A adubação influindo nas propriedades químicas do solo, provoca um retardamento da maturação sendo o mesmo efeito verificado em solos ricos em matéria orgânica. O efeito combinado de água-fertilizante-matéria orgânica, pode ser ocasionado pela aplicação de doses elevadas de vinhaça aos solos, responsável por altas produtividades agrícolas, mas por baixos teores de sacarose na matéria-prima. Além disso, tratos culturais, idade da cultura, etc, podem afetar a maturação.
Existem também os maturadores químicos que agem bloqueando o desenvolvimento vegetativo e a cana começa a acumular sacarose. É aplicado de 4 a 5 semanas antes da colheita. São aplicados somente quando não se usa vinhaça na adubação. São herbicidas como Ethrel e Glifosate aplicados em menor dosagem. Extremo cuidado deve ser tomado pois alguns herbicidas ou
dosagens elevadas podem provocar o apodrecimento do colmo, diminuindo a qualidade da cana.
Métodos para se determinar a época certa da colheita de cana:
Idade do cultivo: A colheita é feita baseada na idade das plantas. Os agricultores que cultivam uma
variedade em particular são geralmente experientes com o tempo de colheita. Esse não é um método científico uma vez que a época de plantio, as práticas de gerenciamento do cultivo e as condições climáticas influenciam na maturação.
Sintomas visuais: Amarelamento e ressecamento das folhas, som metálico das canas maduras
quando batidas, aparência de açúcar cristal brilhando quando a cana madura é cortada de forma inclinada e segurada contra o sol, são alguns parâmetros visuais para se determinar a maturação da cana.
Parâmetros de qualidade: Os parâmetros importantes de qualidade da cana-de-açúcar para
verificar maturação são o Brix, pol ou porcentagem de sacarose e pureza da sacarose.
4.4.1 Determinação do estágio de maturação
O ponto de maturação pode ser determinado pelo refratômetro de campo e complementado pela análise de laboratório. Com a adoção do sistema de pagamento principalmente pelo teor de sacarose, há necessidade de o produtor conciliar alta produtividade agrícola com elevado teor de sacarose na época da colheita.
O refratômetro fornece diretamente a porcentagem de sólidos solúveis do caldo (Brix). O Brix está estreitamente correlacionado ao teor de sacarose da cana.
A maturação ocorre da base para o ápice do colmo. A cana imatura apresenta valores bastante distintos nesses seguimentos, os quais vão se aproximando no processo de maturação. Assim, o critério mais racional de estimar a maturação pelo refratômetro de campo é pelo índice de maturação (IM), que fornece o quociente da relação.
Admitem-se para a cana-de-açúcar, os seguintes estágios de maturação:
As determinações tecnológicas em laboratório (brix, pol, açúcares redutores e pureza) fornecem dados mais precisos da maturação, sendo, a rigor, uma confirmação do refratômetro de campo.
