Produção e fabricação de açucar e álcool - parte 1

A tecnologia sucroalcooleira tem evoluído rapidamente nos últimos anos, exigindo aperfeiçoamento nos métodos de análise e no controle industrial.

Estas modificações embora não pareçam relevantes, oferecem uma contribuição no sentido de padronizar as técnicas e aumentar a confiabilidade dos resultados, permitindo uma melhor determinação da eficiência dos processos.

Assim, torna-se necessário uma revisão e atualização dos métodos de análises e técnicas de controles operacionais, procurando-se adaptar às implantações das últimas inovações ocorridas.
O presente relatório, descreve as metodologias e o processo de moagem e fabricação de açúcar, onde o principal objetivo é a qualidade e produtividade do produto final.


I – INTRODUÇÃO

Usina SucroalcooleiraO processo de produção de açúcar é a base da economia desta região. Assim, um número cada vez maior de usinas que estão em um processo de desenvolvimento e implantação de processos automáticos de controle.

O presente trabalho visa o estudo de parâmetros de controle e monitoramento dos processos que compõem a linha de produção do açúcar.

Este controle dá-se a matéria-prima, através do controle de pragas, melhoramento genético da cana, corte e transporte da cana até a indústria.

Os processos da extração, destilação e produção do açúcar também vem sendo alvo constante destes estudos, uma vez que, o controle e monitoramento destes, fornecem um aumento significativo da eficiência da industria.


II – PERFIL DA MATÉRIA-PRIMA

A composição química da cana de açúcar é muito variável em função das condições climáticas, das propriedades físicas, químicas e microbiológicas do solo, do tipo de cultivo, da variedade. Da idade, do estágio de maturação, do estado sanitário, entre outros fatores.

Da sua composição, 99% são devido aos elementos hidrogênio, oxigênio e carbono.

A distribuição destes elementos no colmo, em média é de 75% em água, 25% de matéria orgânica.
As duas frações principais da cana de açúcar para processamento são a fibra e o caldo, sendo esta a rigor, em nosso caso, a matéria prima a fabricação de açúcar e álcool.

O Caldo, definido como uma solução impura de sacarose, glicose e frutose, é constituído de água ( = 82% ) e sólidos solúveis ou Brix ( = 18% ), sendo estes agrupados em açucares orgânicos, não açucares e inorgânicos.

Os açucares são representados pela sacarose, glicose e frutose. A sacarose, como o componente mais importante, tem um valor médio de 14%, enquanto os demais, dependendo do estado de maturação, 0,2 e 0,4%, respectivamente para a frutose e glicose.  Estes carbohidratos     que constituem o açúcar total, quando expressos em glicose ou açúcar invertido, apresentam um teor de cerca de 15 – 16%.

Os açúcares redutores – glicose e frutose – quando em teores elevados mostram um estágio pouco adiantado de maturação da cana, além da presença de outras substâncias indesejáveis ao processamento.
No entanto, em cana madura, os açucares redutores contribuem, embora com uma pequena porcentagem, para o aumento do teor de açúcar total. Os compostos orgânicos não açucares são constituídos de substâncias nitrogenadas ( proteínas, aminoácidos, etc ), ácidos orgânicos.

As substâncias inorgânicas, representadas pelas cinzas, têm como componentes principais: sílica, fósforo, cálcio, sódio, magnésio, enxofre, ferro e alumínio.

II.1 – Definição de diversos tipos de caldo:

A ) “caldo absoluto” Indica todo o caldo da cana, uma massa hipotética que pode ser obtido pela diferença:
( 100 – fibra % cana ) = caldo absoluto porcento de cana;

B ) “caldo extraído” Refere-se à produção de caldo absoluto que foi extraído por meio mecânico;

C ) “caldo clarificado” Caldo resultante do processo de clarificação, pronto para entrar nos evaporadores, o mesmo que “caldo decantado”;

D ) “caldo misto“ Caldo obtido nas moendas com embebição, sendo portanto formado pela parcela caldo extraído com água de embebição.

II.2 – Fibra:

Matéria seca insolúvel em água contida na cana, chamada “fibra industrial” quando o valor refere-se a análise de matéria prima e portanto, inclui as impurezas ou matérias estranhas que provocam aumento dos sólidos insolúveis ( palhas, ervas daninhas, ponteiro de cana, terra, etc ).
Em colmos limpos define-se a “fibra botânica”.

II.3 – Brix:

É a porcentagem pesos / peso dos sólidos em uma solução de sacarose, ou seja, o teor de sólidos na solução. Por consenso, admite-se o Brix como a porcentagem aparente de sólidos solúveis contida em uma solução açucarada impura ( caldo extraído da cana ).

O brix pode ser obtido por aerômetros utilizando solução de sacarose à 20º C, sendo denominado “brix aerométrico”, ou por refratômetro, que são aparelhos eletrônicos que medem o índice de refração de soluções de açúcar sendo denominado “brix refratométrico”.

II.4 – Pol:

A pol representa a porcentagem aparente de sacarose contida numa solução impura de açúcar, sendo determinada por métodos polarimétricos ( polarímetros ou sacarímetros ).

O caldo de cana contém em sua composição basicamente três açucares:

  • Sacarose
  • Glucose
  • Frutose

Os dois primeiros são dextro rotatórios ou dextrógiros, isto é, provocam desvio do plano da luz polarizada para a direita. A frutose é levógira por desviar este plano para a esquerda.

Assim quando se analise o caldo de cana, obtém-se a leitura polarimétrica representada pela soma algébrica dos desvios dos três açucares.

Para o caldo da cana madura, o teor de glucose e frutose é geralmente muito baixo, menor que 1% comparado ao teor de sacarose, maior que 14%.

Isso faz com que o valor da pol, aproxime-se bastante do teor real da sacarose, sendo comumente aceita como tal.

Para materiais com altos teores de glucose e frutose, como o melaço, a pol e o tor de sacarose diferem significativamente.

A sacarose é um dissacarídeo ( C12H22O11 ) e constituí o principal parâmetro de qualidade da cana de açúcar.

É o único açúcar diretamente cristalizável no processo de fabricação. Seu peso molecular é 342,3 g. com densidade de 1,588 g/cm3. A rotação específica da sacarose à 20º C é de +66,53º.

Este açúcar hidroliza-se estequiometricamente numa mistura equimolecular de glucose e frutose, quando na presença de certos ácidos e temperatura adequada ou então, pela ação da enzima denominada invertase. A inversão ácida ou enzimática pode ser representada por:

C12H22O11 + H2O ⇒ C6H12O6 + C6H12O6

Dessa forma, 342 g de sacarose absorvem 18 g de água para produzir 360 g de açucares invertidos (glucose + frutose - oriundos da inversão da sacarose).

Pode-se dizer que 100 g de sacarose irão produzir 105,263 g de açucares invertidos ou então 95 g de sacarose produzem 100 g de açucares invertidos.

Uma vez que a pol % do caldo pode ser arbitrada como igual à sacarose % caldo, obtém-se:

Açucares invertidos % caldo = ( pol % caldo ) / 0,95.

II.5 – Açucares Redutores:

Esse termo é empregado para designar a glicose e a frutose por terem a propriedade de reduzir o óxido de cobre do estado cúprico a cuproso. Emprega-se o licor de Fehling, o qual é uma mistura em partes iguais de soluções de sulfato de cobre pentahidratado e tartarato duplo de sódio e potássio com hidróxido de sódio.

Durante a maturação da cana de açúcar, à medida que o teor de sacarose se eleva, os açucares redutores decrescem de quase 2% para menos de 0,5%.

Os monossacarídeos são oticamente ativos, sendo a rotação específica da glucose à 20º C de 52,70º  e da frutose 92,4º .

Quando em proporções iguais, a rotação da mistura é de 39,70º . Por ser dextrogiratória a glucose é denominada dextrose, enquanto a frutose que é levógira, receber a denominação de levulose.
No caldo de cana foi demonstrado que a relação dextrose/levulose é normalmente maior que 1,00, decrescendo de 1,6 à 1,1 com o aumento do teor de sacarose nos colmos.

II.6 – Açucares Totais:

Os açucares totais ou açucares redutores totais, representam a somatória dos açucares redutores e da sacarose invertida por hidrólise ácida ou enzimática pela invertase, determinados na solução açucarada por oxiredutimetria na relação peso / peso.

Além da glucose, frutose e sacarose invertida, outras substâncias redutoras presentes no caldo de cana são incluídos na análise.

Pode-se calcular o teor de açucares totais pela equação:

AT = açucares redutores + sacarose / 0,95

Para o caldo de cana madura o teor de sacarose não difere significativamente da pol, neste caso pode-se obter AT da seguinte forma:

AT = AR + Pol / 0,95

O conhecimento do teor de açucares totais é importante para a avaliação da qualidade da matéria prima destinada à produção de álcool etílico.

II.7 – Pureza:

A pureza do caldo, expressa normalmente, a porcentagem de sacarose contida nos sólidos solúveis, sendo denominada  “pureza real”. Quando se utiliza Pol e Brix diz-se “pureza aparente” ou ainda “pureza aparente refratométrica”, quando o Brix foi determinado por refratômetro.


III – RECEPÇÃO E DESCARREGAMENTO DE CANA

A matéria prima é recebida na Usina, pelas balanças rodoviárias, as quais tem tolerâncias de  0,25%. Onde são classificadas estatisticamente para análise. A cana pode ser basicamente de três tipos:

  • Cana inteira queimada, por corte manual
  • Cana picada queimada, colhida por máquinas
  • Cana picada crua, colhida por máquinas

A cana classificada para análise passa pelo laboratório de Pagamento de Cana por Teor de Sacarose, onde é amostrada por sonda nos pontos específicos determinados para a carga.

Em seguida, é descarregada por equipamentos hilos diretamente na mesa alimentadora de 45º , a qual tem a função de prover a alimentação da moenda, dando continuidade a moagem.

A cana inteira também pode ser descarregada por hilos localizados em pateos onde a matéria prima é estrategicamente armazenada para alimentação da moenda em caso de falta ou deficiência de matéria prima, através da mesa alimentadora 15º.

A cana picada é descarregada diretamente na mesa alimentadora 45º, não podendo ser descarregada ou armazenada no pateo, pois a sua deterioração é mais rápida, uma vez que neste tipo de matéria prima a sacarose encontra-se mais exposta aos agentes fermentadores.


IV – PREPARO DA CANA

IV.1 – Nivelador:

Na Usina usa-se um nivelador colocado através do condutor de cana, girando de maneira que a ponta dos braços, passando perto do estrado do condutor, trabalha em sentido oposto a este.

O nivelador tem a finalidade de regularizar a distribuição da cana no condutor e nivelar a camada a uma medida certa e uniforme, evitando enganos nas facas.

Logo após o nivelador há  uma instalação para promover a lavagem da cana, pois devido ao seu carregamento mecânico na lavoura, esta pode vir suja de terra, palha, cinza, etc.

É inconveniente a lavagem da cana picada, pois tendo ela muitas partes expostas, estas ocasionarão uma perda muito grande de açúcar.

IV.2 – Picadores de Cana:

Sobre a esteira condutora de cana são instalados 2 conjuntos de picadores, pelos quais a cana passa, dividindo-se em pedaços pequenos e curtos, iniciando o processo de desintegração, de suma importância, porque permite maior extração do caldo, fornecendo à moenda um material finalmente dividido, assegurando uma regular alimentação à mesma.

Os picadores podem ser acionados por três tipos de motores:

  • máquina a vapor
  • turbina a vapor
  • motor elétrico

Na Usina, o picador é acionado por uma turbina a vapor.

IV.3 – Desfibrador:

Têm como objetivas a preparação e a desintegração da cana, retalhando-a e fazendo-a em fragmentos, facilitando a extração pelas moendas.

O desfibrador é constituída por dois cilindros dispostos horizontalmente, possuindo uma superfície construída de maneira que rasgue e desfibre a cana para que a moenda possa trabalhá-la com eficiência e rapidez.

O desfibrador é instalado sozinho após o conjunto de picadores e antes do separador magnético.

IV.4 – Separador Magnético:

É instalado ocupando toda a largura do condutor e tem a finalidade de atrair e reter os pedaços de ferro que passam pelo seu campo de ação.

Os objetos mais freqüentes são pedaços de faca de picadores. Ganchos de leradeiras de palha ,  porcas, etc.

Pode contar com a eliminação completa dos objetos.

Todos os pedaços de ferro são atraído pelo o eletroímã até os que se acham na parte inferior da cama de cana.

Normalmente, pode-se calcular que o separador magnético evita cerca de 80% dos danos que seriam causados à superfície dos rolos sem o uso.

A cana após passar por estes processos descritos, cuja finalidade é prepará-la para posterior moagem, passa pela moenda.


V – MOAGEM

Acionadas por turbinas a vapor.

A moenda utilizada na Usina é constituída de 3 cilindros ou rolos dispostos de tal modo que a unidade de seus centros forma um triângulo isósceles.

Destes três cilindros, dois se encontram situados à mesma altura, girando na mesma direção, recebendo o nome de anterior ( por onde entra a cana ), e posterior ( por onde sai ), o terceiro cilindro chamado superior está colocado entre os dois, em plano superior, girando em sentido contrário.

Cada grupo de 3 rolos compõe uma moenda ou terno, um conjunto de ternos forma um tandem com 6 ternos.

A cana preparada é encaminhada a 1ª moenda, onde sofre duas compressões.

Uma entre o cilindro superior e o de entrada e a outra entre o rolo superior e de saída. Neste 1º terno é possível obter de 50 a 70% de extração.

O bagaço ainda contendo caldo é conduzido para uma Segunda moenda onde passa novamente por 2 compressões e um pouco mais de caldo é extraído nesta 2ª unidade esmagadora.

O bagaço sofrerá tantas compressões quantas foram as unidade esmagadoras e para aumentar a extração de sacarose, uma embebição com água e caldo diluído é sempre realizada.

CUIDADOS HIGIÊNICOS NECESSÁRIOS ÀS INSTALÇÕES DE MOAGEM

Nas peças da moenda, tubulações e caixas por onde transita o caldo, encontram-se diversas bactérias e fungos que podem causar a fermentação do caldo, formando gomas e destruindo a sacarose.

Para se evitar estas fermentações se recomendam diversos cuidados tais como:

  • limpeza de todas as peças, condutores e caixas com as quais que servirão de fontes de infeção;
  • lavagem periódica destas partes com água quente e vapor;
  • desinfeção periódica com anti-sépticos.

V.1 – Embebição:

O bagaço resultante da extração pela última moenda contém ainda uma certa quantidade de caldo constituído de água e sólidos solúveis. Apresenta no geral uma umidade mínima de 40 a 45%.

Este caldo fica retido nas células que escapam ao esmagamento, entretanto adicionando-se certa quantidade de água a esse bagaço, o caldo residual fica diluído.

Submetendo-se esse bagaço assim tratado a uma nova moagem consegue-se aumentar a extração do caldo ou sacarose.

A umidade permanece a mesma, ocorrendo simplesmente a substituição do caldo original por certa quantidade de água que se adicionou. Evidentemente o bagaço torna-se menos açucarado. De uma extração a seco, de um modo geral, a umidade do bagaço após a 1ª moenda é de 60%, após a 2ª é de 50%, podendo chegar a 40% no ultimo terno. A prática de se adicionar água ou caldo diluído ao bagaço entre uma moenda e outra com a finalidade de diluir a sacarose remanescente é chamada de embebição.

V.2 – Embebição Simples:

Entende-se por embebição simples a distribuição de H2O sobre o bagaço, após cada moenda.
A embebição simples pode ser única, dupla, tripla, etc.

Se a adição de água for feita em um, dois, três ou mais pontos entre as moendas.

V.3 – Embebição Completa:

Entende-se por embebição composta a distribuição da água em um ou mais pontos da moenda e do caldo diluído obtido de uma única moenda para embeber o bagaço no terno anterior.

V.4 – Bagacilho:

Muitos pedaços de bagaço caem debaixo das moendas, provenientes do espaço entre o chute e o rolo de entrada, ou sendo extraídos dos pelos pentes ou, ainda, caindo entre a bagaceira e o rolo de saída.

Esta quantidade de bagaço fino é muito variável, porém, alcança em geral, 1 a 10 g, calculados em matéria seca por Kg de caldo, levando em consideração os pedaços grandes, mas apenas os bagacilhos em suspensão.

O separador de bagacilho é colocado após as moenda que serve para peneirar os caldos fornecidos pelas moendas e mandar novamente o bagaço retido para um condutor intermediário.

O separador de bagacilho é denominado de cush-cush, que se eleva e arrasta consigo esse bagacilho e verte-o por um meio de uma rosca sem fim, sobre o conduto de bagaço de 1ª moenda.

O bagaço final a medida que vai saindo da última moenda sendo encaminhado para as caldeiras, servindo pois como combustível.


VI – SULFITAÇÃO

O caldo misto resultante da moagem tem um aspecto verde escuro e viscoso; é rico em água, açúcar e impurezas, tais como: bagacilhos, areias, colóides, gomas, proteínas, clorofila e outras substâncias corantes.

Seu pH varia entre 4,8 a 5,8.

O caldo é aquecido de 50 a 70º C e bombeado para o sulfitador para ser tratado com SO2.

O gás sulfurico tem a propriedade de flocular diversos colóides dispersos no caldo que são os corantes e formar com as impurezas do caldo produtos insolúveis.

O SO2 é adicionado em uma corrente em sentido contrário até que o pH abaixe entre 3,4 a 6,8.

O gás sulfuroso age no caldo como purificador, neutralizador, descorador e preservativo.

VI.1 – Produção de SO2:

O gás sulfuroso é produzido por um queimador rotativo de enxofre que consta de um cilindro giratório no qual se faz a combustão do S.

S    +    O2    ⇒    SO2

Devido a energética ação inversiva do H2SO4 é preciso evitar a sua formação, durante a sulfitação do caldo.
Os ácidos diluídos no caldo sobre a sacarose sofre um efeito hidrolítico, pelo qual uma molécula de sacarose com outra de água dão uma de glicose e uma de levulose.

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Esse é um fenômeno de inversão e o açúcar, invertido.

VI.2 – Calagem:

O caldo depois de sulfitado é encaminhado para o tanque de calagem, recebendo leite de cal, até pH 7,0 – 7,4. É de máxima importância adicionar a cal, com maior exatidão possível, pois se a quantidade adicionada for insuficiente o caldo permanecerá ácido, e consequentemente será turvo, mesmo depois de decantado, correndo ainda o perigo da perda de açúcar por inversão.

Se a quantidade de cal adicionada for excessiva haverá a decomposição de açucares redutores, com a formação de produtos escuros, que dificultam a decantação, a filtração e a cristalização, como também escurecem e depreciam o açúcar fabricado.

VI.3 – Preparação do Leite de Cal:

Partindo-se da cal virgem, junta-se água em quantidade suficiente para não permitir a secagem da massa, deixa-se repousar durante 12 a 24 horas.

Em seguida, dilui-se essa massa com água e mede-se a densidade do caldo.

Os caldos com densidade superior a 14º Be, passam com dificuldade nas bombas e nos encanamentos.
Deve se usar um cal virgem com 97 – 98% de óxido de cálcio e 1% de óxido de magnésio.
Teores mais elevados de magnésio causam incrustações nos evaporadores.


VII – AQUECIMENTO

O caldo sulfitado e caleado segue para os aquecedores ( 04 aquecedores de cobre ), onde atinge temperatura média de 105º C.

Os principais objetivos do aquecimento do caldo são:

  • Eliminar microorganismos por esterilização;
  • Completar reações químicas;
  • Provocar floculação.

Os aquecedores são equipamentos nos quais tem a passagem de caldo no interior dos tubos e a circulação do vapor pelo casco ( calandra ).

O vapor  cede calor para o caldo e condensa-se.

Os aquecedores podem ser horizontais ou verticais, sendo os primeiros, os mais utilizados.

Esses equipamentos constam de um cilindro fechado nas duas extremidades por chapas perfuradas de cobre ou ferro fundido, chamadas de chapas tubulares ou espelhos, onde são mandriados ou soldados os tubos de circulação do caldo.

Nas extremidades desse conjunto existem dois  “cabeçotes” que por sua vez, apoiam suas bases sobre o espelho, sendo fixados neste por pinos. Na outra extremidade dos cabeçotes localizam-se as tampas com dobradiças, presas por meio de parafusos de borboletas. Os cabeçotes são divididos internamente por chicanas em vários compartimentos, denominados ninhos ou passe.

Os desenhos dos cabeçotes superior e inferior são diferentes, a fim de propiciar a circulação em vaivém do caldo, caracterizando o sistema de passagens múltiplas. As perfurações do espelho, seguem uma distribuição tal que cada conjunto de tubos forma um feixe que conduz o caldo em sentido ascendente e outro descendente. O número de tubos por feixe depende do diâmetro do tubo e da velocidade desejada.
A eliminação dos gases é realizada quando se envia o caldo aquecido para o balão de flash.
A temperatura do caldo deve ser superior à 103º C. se o flasheamento não ocorre, bolhas de gás aderidas aos flocos diminuirão a velocidade de decantação.

O aquecimento do caldo pode ser prejudicado pela presença de incrustação nos tubos dos aquecedores. Para isso são realizadas limpezas periódicas nos mesmos.

A remoção dos gases incondensáveis e a descarga dos condensadores também são necessária para uma boa transferência do calor do vapor para o caldo em um aquecedor, por isso esses equipamentos possuem válvulas no seu corpo para retirada dos mesmos.

VII.1 – Temperatura do Caldo:

A experiência tem demonstrado que a melhor prática é aquecer o caldo à temperatura de 103 – 105º C, sendo a temperatura de aquecimento muito importante para a clarificação.

Temperaturas insuficientes de aquecimento podem causar:

  • Formação de flocos deficientes devido à reações químicas que não se completam;
  • Coagulação incompleta, não permitindo a total remoção das impurezas;
  • Incompleta eliminação dos gases, ar e vapor do caldo

Em caso de temperatura alta, podem ocorrer:

  • Destruição e perda de açúcar;
  • Formação de cor no caldo devido à decomposição de substâncias;
  • Caramelização do açúcar, causando aumento de substâncias;
  • Consumo excessivo e desnecessário de vapor.

Logo, os termômetros existentes na linha de caldo de aquecedores devem ser inspecionados periodicamente, evitando-se valores incorretos de temperatura durante a operação.

VII.2 – Pressão e Temperatura do Vapor Escape:

O vapor utilizado nos aquecedores é o vapor sangrado dos pré evaporadores ( vapor vegetal ).

A pressão do vapor vegetal é em torno de 0,7 Kgf/cm2 com temperatura de 115º C. Pressões baixas incorrem em baixas temperaturas, afetando a eficiência dos trocadores de calor.

A quantidade de calor necessário para aquecer o caldo do seu calor específico, que por sua vez, varia em função da concentração da solução, principalmente de sacarose. Os demais componentes que fazem parte da composição do caldo se apresentam em pequenas concentrações ( glicose, frutose, sais, etc ) e influem muito pouco em seu calor específico.

A água possui um calor específico igual a 1 e o 0 da sacarose que entra na solução em maior quantidade é igual a 0,301. Para o cálculo do calor específico das soluções de sacarose, Trom estabelece a seguinte fórmula:

C   =  C a . C s ( 1 – X )
Onde:
C    = calor específico do caldo, em cal / ºC
C a = calor específico da água –1cal / ºC
C s = calor específico da sacarose –0,301 cal / ºC
X    = porcentagem de água no caldo.

Pela interpretação desta fórmula, pode-se concluir que quanto maior o brix do caldo, menor será o valor do caldo específico. Um caldo com 15º Brix apresenta calor específico de aproximadamente 0,895 Kcal / 1º C e um xarope de 60º Brix aproximadamente 0,580 Kcal / 1º C.

Hugot estabelece uma fórmula prática com resultado bastante aproximado:

C   =   1  -  0,006 B
Onde:
C  =  calor específico em cal / º C
B  =  brix da solução

VII.3 – Velocidade e Circulação do Caldo:

A velocidade adotada para a circulação do caldo é importante, pois ela aumenta o coeficiente de transmissão de calor por concepção. Essa velocidade de circulação do caldo não deve ser inferior à 1,0 m/s, pois quando isso ocorre, há maior incrustação e a temperatura do caldo vai rapidamente com o passar do tempo de uso.

Velocidade maiores que 2 m/s também são indesejáveis, visto eu as perdas de cargas são grandes. As velocidades médias mais recomendáveis estão entre os valores de 1,5 – 2,0 m/s quando a eficiência da transmissão de calor e a economicidade da operação se equacionam.


VIII – DECANTAÇÃO

VIII.1 – Dosagem de Polímero:

Finalidades:

Promover formação de flocos mais densos nos processos de clarificação do caldo, visando:

  • Maior velocidade de sedimentação;
  • Compactação e redução do volume de lodo;
  • Melhoria na turbidez do caldo clarificado;
  • Produzir lodo com maior filtrabilidade, ocasionando um caldo filtrado mais limpo;
  • Menores perdas de sacarose na torta.

VIII.2 – Características Floculantes / Quantidades Adicionadas:

As principais características dos floculantes são: peso molecular e grau de hidrólise.
A seleção do polímero mais adequado é feita por tentativa em testes preliminares no laboratório, testando-se polímeros de diferentes graus de hidrólise e pesos moleculares.

Outro fator importante é a quantidade adicionada. Normalmente a dosagem varia de 1 – 3 ppm em relação à matéria prima.

A adição de grandes quantidades pode provocar efeito contrário, ou seja, em vez de provocar atração das partículas, acontece a repulsão.

VIII.3 – Floculação / Decantação:

Após o aquecimento, o caldo passa pelos balões de flash e entram para os decantadores, onde na câmara aquecedora, na entrada do decantador é aquecido e recebe o polímero.

Os principais objetivos da decantação, do ponto de vista prático são:

  • Precipitação e coagulação tão completa quanto possível dos colóides;
  • Rápida velocidade de assentamento;
  • Máximo volume de lodos;
  • Formação de lodos densos;
  • Produção de caldo, o mais claro possível.

Entretanto, esses objetivos podem não ser atingidos, se não houver uma perfeita interação entre a qualidade do caldo a ser clarificado, a qualidade e a quantidade dos agentes clarificantes, o pH e a temperatura do caldo para decantação e o tempo de retenção nos decantadores, pois esses determinam o caráter físico desse sistema sólido – líquido.

Segundo estudos realizados, resultados desfavoráveis na clarificação do caldo podem originar-se devido às seguintes causas:

1
- Precipitação incompleta dos colóides que podem ocorrer por:
- Pequeno tamanho das partículas;
- Ação coidal protetora;
- Densidade de algumas que pode ocorrer devido os seguintes fatores:

2
- Precipitação  lenta que pode ocorrer devido os seguintes fatores:
- Alta viscosidade;
- Excessiva área superficial das partículas;
- Pequena diferença de densidade entre o precipitado e o líquido.

3
- Grande volume de lodos, que pode advir da grande quantidade de material precipitáveis, principalmente fosfatos.

4
- Baixa densidade dos lodos que pode ocorrer à:
- Forma e tamanho das partículas precipitadas;
- Hidratação das partículas.

Como o processo de precipitação formado no líquido é feito por sedimentação, a produção de flóculos bem formados é muito importante. A velocidade de sedimentação das partículas depende de seu tamanho, forma e densidade, bem como a densidade e viscosidade do caldo.

A lei que rege a sedimentação das partículas através da resistência do meio e sob a gravidade foi estabelecida por Stokes:

V  =  D2  ( d1  -  d2 ) g/18u
Onde:
V  =  velocidade de sedimentação
D  =  diâmetro das partículas
d1 = densidade das partículas
d2 = densidade do meio
g  =  aceleração da gravidade
u  =  viscosidade do líquido.

As partículas grandes de forma mais ou menos esférica são as que sedimentam mais rapidamente.

De início, com a clarificação química há formação de flóculos que apresentam-se amorfos. Com o emprego da temperatura, ocorre maior movimentação, pondo em contato umas partículas com as outras, o que faz aumentar o tamanho e a densidade das mesmas. Além do mais o calor desidrata os colóides e diminui a densidade e a velocidade do meio.

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