U N I V E R S I D A D E D E S O P A U L O Es c o la d e E n g en ha r i a d e L o re na E EL

Processos Qumicos Industriais II

Apostila 1

INDSTRIA AUCAREIRA

Profa. Heizir F. de Castro

2011

Indstria Acareira

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Terminologia

Acar: Produto final de uma usina de acar, constitudo por cristais de sacarose, contendo ou no pequenas pores de mel que os envolvem.

Bagao: Resduo fibroso resultante da extrao do caldo de cana.

Caldo absoluto: Caldo em cuja composio entram todos os slidos solveis e toda a gua da cana.

Caldo primrio: Caldo extrado da primeira unidade de esmagamento do conjunto de moendas.

Caldo residual: Caldo retido no bagao aps a moagem.

Caldo misto: Mistura dos caldos obtidos no processo de extrao, enviado para a fabricao de acar.

Caldo sulfitado: Caldo misto aps passar pela coluna de sulfitao, etapa na qual adsorve certa quantidade de anidrido sulfuroso.

Caldo clarificado: Caldo obtido aps as operaes de tratamento qumico, aquecimento e decantao.

Caldo filtrado: Caldo resultante da filtrao do lodo.

Embebio: gua aplicada ao bagao durante o processo de extrao.

Extrao: Percentagem de sacarose extrada da cana.

Magna: Mistura de acar com xarope, caldo clarificado, gua ou mel, para ser usada como p de cozimento.

Massa cozida: Produto resultante da concentrao do xarope ou mel, constitudo de cristais de acar envoltos no mel-me.

Mel: Licor me, resultante da centrifugao de uma massa cozida.

Melao: Mel esgotado do qual no mais se extrai acar por razes de ordens tcnico-econmicas.

Sacarose: Principal produto da cana, dissacardeo de frmula C12H22O11

Torta: Resduo obtido da filtrao do lodo dos decantadores.

Xarope: Produto resultante da concentrao parcial do caldo clarificado.

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1. Introduo

O acar produzido por todos vegetais clorofilados, por meio de um processo conhecido como fotossntese.

6 CO2 + H2O Luz C6H12O6 + 6 O2 Clorofila (Glicose)

A composio bsica do acar comercial comum a sacarose (C12H24O12), que um dissacardeo formado por uma molcula de glicose e outra de frutose. A sacarose facilmente convertida em quantidades iguais de glicose e frutose, atravs da hidrlise cida ou enzimtica (ao da enzima invertase, presente em clulas de levedura). As matrias primas empregadas para produo de acar industrial so a cana de acar e a beterraba. O acar de beterraba muito comum nas regies mais frias do planeta. A beterraba empregada na produo de acar diferente da beterraba ordinria pelo fato de ser muito maior e no ser vermelha. Depois de processado (industrializado) o acar de beterraba no apresenta diferena nenhuma em relao ao acar de cana e somente um qumico muito hbil poderia dizer se uma amostra de acar refinado provm da cana tropical ou de beterraba crescida na zona temperada. O acar refinado produzido industrialmente uma das substncias mais puras que se conhece, aproximadamente 99,96% de sacarose, isto se deve principalmente ao desenvolvimento e aperfeioamento dos processos de refinao provocados pela Engenharia Qumica aplicada Indstria.

2. Consumo

Aproximadamente 90% da produo de acar destina-se ao uso alimentar, que abrange desde o acar vendido a granel para uso domstico, como a parte empregada nas indstrias alimentcias. Na Tabela 1 so mostrados os dados relativos a produo mundial e consumo per capita.

Tabela 1. Produo e consumo e acar per capita de alguns pases. Pas Produo

(ton x 106) Consumo Kg/hab

Cuba 18 65 E.U.A. 20 70 Brasil 10 50 ndia 8 45 Mxico 9,5 50 Austrlia 7,5 50

Entre os usos no alimentares do acar, pode ser destacado o emprego como matria prima para fabricao de:

glicerol e manitol; plastificantes (octobenzoato de sacarose); surfactantes: steres de cidos mono e dicarboxlicos; dextran (polissacardeo obtido a partir da sacarose por certas bactrias).

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Outros usos para os derivados da sacarose esto sob investigao, estimulada pela International Sugar Research Foundation, como por exemplo, a obteno de steres de leos secativos derivados de acares para indstria de tintas e de detergente.

3. Fabricao do Acar

3.1. Breve histrico

difcil determinar quando o acar tornou-se conhecido da humanidade, entretanto na literatura europia existem indicaes que a cana-de-acar foi descoberta na ndia Ocidental, por um dos oficiais de Alexandre o Grande, mais ou menos no ano de 325 A.C. Os mtodos de extrao e de purificao do acar da cana foram muito lentamente desenvolvidos. Existem registros, que por volta de 1400, mtodos grosseiros foram trazidos do Oriente para a Europa. O comrcio de acar entre a sia e a Europa era ento, um dos mais importantes nos sculos passados. No Brasil, Martim Afonso de Sousa ao fundar a 1 Vila do Brasil, a de So Vicente, tambm introduziu a cana-de-acar fazendo com que esta vila se tornasse o primeiro centro produtor de acar do pas. A cultura da cana foi, ento o elemento agrcola da civilizao brasileira, fazendo crescer as cidades, influindo no organismo econmico e na vida social. Atualmente a cultura da cana est largamente difundida no Brasil tendo no Nordeste e no Sudeste do pas seus principais produtores e industrializados.

3.2. Composio da cana-de-acar

A cana-de-acar pertence famlia das gramneas. Tem um caule semelhante ao do bambu e atinge uma altura de 2,5 a 4,5m. Contm cerca de 11 a 15% de sacarose, em peso. O perodo de crescimento de aproximadamente 1 ano. O percentual dos principais componentes da cana-de-acar varia em funo das condies climticas, da variedade da cana, com a natureza e as condies do solo, com a classe de fertilizantes, com a idade da cana (estado de maturao) e uma srie de outros fatores. Por esta razo, as Usinas realizam um controle rgido da qualidade da cana recebida para o processamento, sendo analisado os seguintes componentes:

Brix: Mede slidos solveis e est diretamente associado ao teor de sacarose, tendo um valor de aproximadamente 18% na cana madura.

POL: Teor de sacarose na cana, medido por polarmetro ou sacarmetro.

Pureza: a relao entre o teor de sacarose e o teor de slidos solveis

Acares Redutores: Contedo de acares simples (glicose e frutose)

Fibra: Contedo de celulose, lignina, pentosanas (xilana), gomas (arabana). Interfere negativamente no processo, um aumento de 1% de fibra da cana, implica em uma reduo na extrao normal em 1,5%. O teor de fibra na cana pode variar entre 7 a 15%.

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Cinzas: So fatores negativos para produo de acar, pois altera a eficincia das etapas de clarificao, evaporao e cristalizao. Quanto maior teor de cinzas maior ser a quantidade de melao no acar final. Por outro lado, catons como Ca, Mg e Si podem aumentar as incrustaes nos equipamentos.

Gomas: Aumentam a viscosidade do xarope. Os maiores teores so detectados em canas verdes (imprprias para o corte). O teor de gomas tambm pode aumentar aps a colheita da cana, decorrente do desenvolvimento de bactrias durante o perodo de estocagem. O aumento do teor de gomas pode ocasionar: dificuldade na formao dos cristais de acar, aumento das perdas de acar nos mis, entupimento de tubulaes, trocadores de calor etc.

Em geral, uma cana em bom estado de maturao, pode atingir percentuais como listados na Tabela 2.

Tabela 2. Composio da cana de acar

Componentes % gua 71,04 Brix Sacarose

16,20 14,40

Pureza Fibra

88,88 9,56

Corantes e graxas 0,35 Cinzas 0,48

Curvas de maturao so geralmente realizadas para definir o comportamento das diversas variedades, ou seja, definir o perodo de corte e colheita da cana, perodo no qual so obtidos teores elevados de sacarose nos colmos. Este perodo designado de PUI: Perodo til de Industrializao. Na Figura 1 apresentam-se curvas de maturao tpicas para algumas variedades de cana.

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Figura 1 - Curvas de maturao de diferentes variedades de cana

3.3. Colheita

A colheita da cana de acar pode ser realizada manualmente com faces, ou por cortadeiras mecnicas. Para proporcionar uma maior produtividade da colheita e maior proteo e ganho do trabalhador rural, tem sido muito empregado a queima da cana antes da colheita. Entretanto, este procedimento tem trazido como efeito residual para os centros urbanos localizados prximos s lavouras, a fuligem. Para contornar esse problema, esto sendo desenvolvidas diferentes aes, como por exemplo: desenvolvimento de mquinas apropriadas para colheita mecnica de cana no queimada, desenvolvimento de variedades de cana com hbito de despalha natural, muito importante para reas com topografias inadequadas colheita mecnica. importante destacar, que o processamento da cana-de-acar deve ser realizado sem grandes demoras aps a colheita, para evitar modificaes na composio original desta matria prima (Tabela 3) decorrentes de diversas causas, entre as quais, podem ser destacadas:

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Ressecamento dos colmos Inverso de sacarose (acidez, temperatura, invertase) Desenvolvimento de microrganismos (leveduras, fungos, bactrias) Produo de compostos indesejveis ao processo.

Tabela 3. Modificaes da composio da cana de acar em funo do tempo de estocagem.

Tempo de estocagem

Brix (%)

Sacarose (%)

Acares Redutores

(%)

Pureza (%)

Acidez sulfrica (g/L)

0 ( Original) 15,45 14,00 0,123 88,88 0,49 3 dias 17,30 14,80 0,194 88,54 0,49 6 dias 17,42 14,10 0,318 80,94 0,735 9 dias 17,90 13,90 0,542 77,65 0,784

12 dias 17,93 13,50 0,580 75,29 0,882

Tomando por base os dados descritos na tabela acima, recomenda-se perodos mximos de estocagem da ordem de:

14 horas de estocagem Dias quentes e chuvosos 18 horas de estocagem pocas frias e secas

3.4. Processo de Fabricao

Descrio das etapas do processo: Da matria prima obteno de acar no refinado.

Lavagem da cana A cana inicialmente lavada, para remover a terra e os detritos. Esta operao realizada em uma mesa alimentadora atravs de chuveiros verticais de gua limpa ou reciclada. Antes de ser reciclada, a gua de lavagem decantada e em seguida tratada com cal at pH 7,0 (aps a lavagem da cana, o pH da gua decresce para nveis prximos de 4,0). Para aumentar a eficincia de decantao, a gua deve passar antes por um sistema de peneiramento. A lavagem pode ser a frio ou a quente. No caso de lavagem quente utilizada gua dos condensadores. A adio de gua sob presso aumenta a eficincia de lavagem. O consumo mnimo de gua de aproximadamente 5 m3 por tonelada de cana processada por hora (TCH). Em algumas usinas este consumo da ordem de 10 a 15 m3/ TCH.

So procedimentos comuns numa usina: Renovar parte da gua constantemente (parte limpa e parte reciclada). Usar bactericidas nas guas de reciclo (bactericidas a base de compostos volteis

como organosulfurosos e quaternrio de amnio)

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Preparo da cana para moagem

Os objetivos desta etapa so: aumentar a capacidade das moendas atravs do aumento da densidade das massas de alimentao (menores tamanho de cana) e romper a estrutura da cana, facilitando a extrao do caldo e moagem. Para tanto so utilizados os seguintes equipamentos: picador e desfibrador.

As vantagens da etapa de preparo da cana no desempenho do processo so: Aumento do rendimento da usina Regularidade de alimentao das moendas Reduo do consumo de energia Homogeneizao do teor de fibras nas canas Reduo do desgaste e quebra de moendas.

Equipamentos:

Picador: So geralmente usados picadores de facas do tipo niveladoras e cortadoras

Niveladoras: Regulariza e uniformiza a carga de cana descarregada no condutor principal

Cortadoras: Reduz a massa heterognea de cana em massa uniforme e homognea.

Desfibrador: Consta de um carter cilindro em fundio provido em seu interior de um rotor com srie de martelos oscilantes que trabalham sobre barras desintegradoras. A cana picada alimentada no equipamento pela parte superior e descarregada triturada pela parte inferior. O desintegrador corresponde a mais terno da moenda.

Moagem da cana

Aps o preparo, a cana esmagada em moendas para a remoo do caldo. Entende-se por moenda todo o conjunto de 3, 6, 9 ou 12 rolos ou cilindros agrupados na unidade de moagem de funcionamento simultneo, geralmente, precedido de mais de dois rolos cilindros especiais e denominado de esmagadores, mais destinados a reduzir a cana a pedaos do que propriamente a esprem-la. Em termos gerais, a extrao do caldo aumenta percentualmente com o nmero de ternos ou de cilindros ou rolos pelos quais passam a cana e o bagao. Os cilindros so providos de ranhuras ou frisos, que tem a finalidade de aumentar a superfcie til de contato com o bagao. Uma moenda classicamente constituda de 3 rolos, dispostos de tal modo que a unio de seus centros forma um tringulo isscele (Figura 2).

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Figura 2 - Disposio dos Cilindros em Moenda de 3 Rolos

Para aumentar o rendimento industrial, adicionada gua no bagao, por meio de pulverizadores dispostos entre os diversos jogos de moenda. Este procedimento de embebio ou diluio pode ser aplicado apenas em um dos pontos das esteiras entre os ternos das moendas (embebio simples) ou pode ser aplicado em dois ou trs pontos (embebio composta), conforme mostrado na Figura 3. Na embebio composta adicionado gua ou caldo diludo s moendas.

Figura 3 - Sistema de Moagem com Embebio Composta

A quantidade de gua de embebio funo de:

Capacidade de evaporao, deve-se tomar cuidado para no reduzir demais o Brix Teor de fibra da cana (maior teor de fibra maior quantidade de gua) Riqueza da cana: maior concentrao de sacarose maior embebio Balano de custo X benefcio: preo do acar extrado X custo da extrao

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A qualidade da gua de embebio outro fator importante, sendo consideradas inadequadas, guas de condensao e guas cidas, alcalinas, sujas ou poludas. Geralmente so utilizadas guas das caixas de evaporao e guas dos rios ou reservatrios. gua quente provoca melhor difuso e produz um bagao mais seco. A capacidade de uma instalao de moagem dada pelo nmero de toneladas de cana moda por hora ou por dia. E depende de numerosos fatores, tais como do nmero de cilindros e das dimenses destes, de sua velocidade, das aberturas de entrada e sada da cana, da fora da mquina ou dos motores empregados. Extrao na faixa de 95% pode ser obtida pelo emprego de uma unidade de moagem composta por 4 ternos de moendas e 1 esmagador. O bagao resultante da extrao do caldo do ltimo terno da moenda utilizado como combustvel para as caldeiras.

Purificao do caldo

O caldo de cana bruto um lquido viscoso que contm substncias dissolvidas, material em suspenso e pH em torno de 5,3. Para remover as impurezas grossas, o caldo inicialmente peneirado, e em seguida tratado com agentes qumicos, para coagular parte da matria coloidal (ceras, graxas, protenas, gomas, pectinas, corantes), precipitar certas impurezas (silicatos, sulfatos, cidos orgnicos, Ca, Mg, K, Na) e modificar o pH. A definio do processo de purificao depende basicamente do tipo de acar a ser fabricado. Entre os agentes qumicos empregados nesta etapa, podem ser destacados:

Cal (agente bsico em todos processos de clarificao) SO2 CO2 MgO (pode ser usado em substituio a cal) Auxiliares: fosfatos (min.150 ppm), bentonita, polieletrlitos.

Esses agentes qumicos sob efeito da temperatura, provocam a formao de precipitados que promovem a remoo das impurezas sem afetar o teor de sacarose. As conseqncias do emprego de caldo tratado de forma deficiente so: problemas de incrustao na etapa de evaporao e formao de cristais de sacarose impuros. Os agentes qumicos normalmente empregados nas usinas nesta etapa so: sulfito (sulfitao) e leite de cal (caleao). comum adicionar-se um pouco de H3PO4, pois os caldos que contm baixo teor de fosfato (teor normal deve estar situado entre 70 a 400 ppm), no so clarificados adequadamente. Baixos teores de fsforo acarretam: caldos escuros, pequeno volume de borras, baixa remoo de clcio, clarificao dificultada e borras no compactas. A caleao consiste na adio ao caldo, de leite de cal em forma contnua ou intermitente at pH 7,2 a 8,2 (Figura 4). Pelo tratamento do caldo com leite de cal, resulta a formao de substncias insolveis e floculao.

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Figura 4 - Purificao do Caldo Bruto

Aps a adio do leite de cal, a mistura aquecida com vapor d'gua a alta presso e as impurezas contidas no caldo formam uma borra que separada do caldo, atravs de decantadores. A velocidade de sedimentao das impurezas depende do tamanho e forma das partculas, densidade e viscosidade do caldo. Embora seja facultativa a filtrao do caldo decantado, necessrio submeter a borra a uma filtragem adicional, para isso so empregados filtro prensa ou filtro rotativo.

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Concentrao do caldo

O caldo clarificado ento, submetido a uma concentrao gradativa. Primeiro, o caldo toma consistncia de xarope nos evaporadores (a etapa de evaporao, geralmente reduz a concentrao original de gua no caldo de 80% para 40%, resultando na formao de um xarope grosso e amarelado). Os evaporadores so recipientes cilndricos, fechados e providos de vigia com vidros para o acompanhamento do processo no interior dos mesmos. Na evaporao empregam-se, no apenas um vaso de evaporao mas um conjunto de at cinco, quando ento, chamado de evaporadores de mltiplo efeito. Toda a operao realizada a vcuo, produzido pela condensao de vapores de cada vaso. Desse modo, o primeiro vaso no trabalha sob vcuo, s do segundo em diante. O xarope resultante dos evaporadores passa, ento aos cozedores, comumente chamados de vcuos, vasos muito semelhantes aos evaporadores em simples efeito, ou seja, cada vaso recebe independentemente uma carga de vapor, atravs de um distribuidor de vapor. Nesta etapa, num conjunto de vasos que funcionam sob vcuo (maior que o empregado nos evaporadores) tem lugar a segunda fase da concentrao e o xarope levado at a super-saturao toma consistncia de mel e comeam a se formar os cristais de acar que aps crescerem em tamanho e aumentado o volume da massa cozida (uma mistura de cristais envolvida em mel) descarrregado nos cristalizadores, onde se completa a cristalizao do acar. Ainda que construdos segundo diversos modelos, os cristalizadores so basicamente iguais, providos de um elemento que gira lentamente, uma espcie de parafuso que movimentando a massa faz com que o acar dissolvido no mel entre continuamente, em contato com os cristais, aumentando o volume enquanto, tambm se processa o resfriamento. Dependendo da quantidade de massas, os cristalizadores tambm, so empregados em conjunto. Uma vez completada a cristalizao, a massa cozida ento centrifugada, para separar os cristais de acar do mel que os envolve. Os cristais obtidos so de acar demerara de boa qualidade e o xarope obtido reciclado para os cristalizadores. O mel final, mel exausto, mel residual ou melao , portanto, o subproduto resultante de massas cozidas que j foi pelo menos reciclada duas vezes. O melao pode ser utilizado para rao de gado e como matria-prima para diferentes tipos de processos fermentativos. O acar demerara o tipo conhecido no mercado internacional pela denominao de Raw Sugar, de cor escura amarelada, tendente ao mbar e que deve passar pelo processo de refinao ou branqueamento antes do seu consumo. o tipo essencialmente destinado exportao contendo aproximadamente 98% de sacarose, e 0,25% de umidade. Um fluxograma simplificado mostrado na Figura 5.

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Figura 5. Fluxograma simplificado do processo de fabricao de acar no refinado

4. Refinao do Acar

O acar correntemente produzido nas usinas do tipo cristal e, ainda que de alta pureza, quando destinado ao consumo direto no satisfaz ao paladar, pois possui certo gosto e cheiro de melao e turva os lquidos aos quais adicionado.

A refinao visa eliminar esses inconvenientes e dispor o acar na sua funo de adoante. A refinao um processo simples e, de uma maneira geral promove essencialmente a transformao do acar cristal em acar amorfo, isto , sem cristais, de consumo corrente, com uma ligeira purificao. Em resumo, a refinao visa, alm da purificao a melhoria da composio do acar, do seu sanitrio e o seu branqueamento. A refinao efetuada por um processo comum a todos os tipos de acares encontrados no mercado, recebendo a denominao de Via Lquida. Esta se divide nas seguintes fases:

Dissoluo Clarificao Filtrao em Leito de Areia Filtrao em Leito de Carvo Animal Filtrao em Leito de Resina

O processo de refinao de acar tem incio com a dissoluo do acar cristal proveniente das usinas (Figura 6). Este acar pode ser recebido em sacos de 50 Kg a granel (atravs de caminhes basculantes) ou em containers.

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Figura 6 - Fluxograma do processo de refino de acar

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O acar a granel descarregado sobre uma tela, caindo sobre uma esteira que ir transport-lo at um dos trs Elevadores de Canecas que iro conduzi-los at um dos trs Silos de Armazenamento. O mesmo ocorre com o acar recebido em sacos ou em containers diferindo apenas na forma como so descarregados e transportados at os elevadores de caneca, isto , so descarregados sobre dosadoras que iro conduzir o acar at os elevadores. Cada silo ir alimentar, atravs de Rosca Dosadora um dissolvedor. Neste equipamento, sob aquecimento ocorre a dissoluo do acar com gua doce proveniente do desdoamento de equipamentos de todos os setores da refinaria. O dissolvedor dotado de serpentina dentro da qual circula vapor, para que haja aquecimento da calda, e de rotores tipo hlice que iro provocar a agitao. A calda dissolvida apresenta temperatura entre 70 e 80C, pH de 7,0 a 7,4 e concentrao de 66,8 a 68,3 Brix (porcentagem de slidos solveis). Esta calda passada por Peneiras Vibratrias com malhas de ao inoxidvel, com abertura de 0,80 mm, onde retida grande parte das impurezas (especialmente bagacilho). Em seguida bombeada aos Tanques de Calda dissolvida, sendo ento enviada ao setor de Clarificao. Na Clarificao, a calda aquecida em trocadores de calor at atingirem uma temperatura em torno de 85 a 90C. Na linha que conduz a calda dos trocadores aos clarificadores so adicionados componentes que promovem a floculao e flotao de corantes presentes na calda. Estes corantes so retirados na parte superior dos equipamentos atravs de ps raspadeiras, e a calda clarificada, retirada pela parte inferior do equipamento, enviada aos Tanques de Calda Clarificada. Neste processo, ocorre uma reduo de 50% da cor.

A prxima etapa a Filtrao. Esta realizada em trs etapas diferentes. A primeira passagem por Filtros de Areia, a pr -filtrao, onde so retiradas as partculas insolveis, provenientes da clarificao, promovendo reduo na turbidez da calda. A calda armazenada no Tanque da Pr-Filtrao segue dois caminhos distintos: um deles visa a produo de Acar Granulado e o outro de Acar Amorfo. No primeiro caso, a calda filtrada em colunas contendo Resina de Troca Inica (tipo IRA 200) que promove o abrandamento, ou seja, a retirada de ons clcio que poderiam ocasionar incrustaes nos equipamentos seguintes. A calda de sada passa por um filtro de segurana de ao inoxidvel com abertura de malha 0,164 mm para reteno de partculas de resina eventualmente arrastadas. Em seguida, envida ao setor de Acar Granulado, onde so produzidos diversos tipos de granulados, ou seja, o tipo Granulado Exportao, Granulado Tipo K, E, e B (Mercado Interno) e Granulado Especial (Tipo Granucar). No segundo caso, a calda bombeada a um tanque que alimenta os Filtros de Carvo Animal, onde ocorre a adsoro de corantes, promovendo uma descolorao de aproximadamente 50%. A calda armazenada no Tanque de Calda Filtrada e, em seguida bombeada para colunas contendo Resina de Troca Inica (IRA 900 ou IRA 958). Esta a ltima etapa da Via Lquida e tem como objetivo a retirada de corantes fortemente aninicos, promovendo a reduo da cor em aproximadamente 50%. Cada coluna apresenta, na linha de calda, um filtro de segurana de ao inoxidvel com abertura de malha de 0,164 mm, que retm eventuais partculas de resina que sejam arrastadas. Esta calda enviada a um tanque e, em seguida para um filtro de segurana (Filtro Vela) de ao inoxidvel com abertura de malha de 0,12 mm, cuja funo assegurar que

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nenhuma partcula, que porventura tenha passado pelo filtro de segurana de cada coluna, chegue fase seguinte do processo. Na sequncia, a calda armazenada nos Tanques de Calda, de onde segue 4 fluxos diferentes tendo como finalidade a produo de:

Xarope de Acar Simples (Acar Lquido) Xarope de Acar Invertido (Acar Invertido) Granulado Acar Amorfo

Xarope de Acar Simples (Acar Lquido)

O processo relativo produo do xarope de acares simples tem incio com a calda que vem do Tanque de Calda. Todos os equipamentos envolvidos no processo, assim como, vlvulas, tubulaes e conexes so de ao inoxidvel, com o propsito de no contaminar o produto pelas paredes internas dos equipamentos. A calda sofre inicialmente um processo de desodorizao por adsoro, ao ser introduzida no Filtro de Carvo Vegetal. A seguir existe um Tanque de Recalque que regulariza a vazo do Filtro. Este equipamento realiza a filtrao sob presso, garantindo que nenhuma partcula de impureza permanea na calda. A calda ento enviada ao Tanque I, este tanque dotado de um conjunto de lmpadas Ultra Violeta que realiza a descontaminao microbiolgica no interior do tanque antes que este receba a calda. Envia-se o xarope ao pasteurizador, para que se realize a reduo da contaminao microbiolgica, atravs da elevao da temperatura de 60C para 120-130C do produto. Este xarope resfriado at 40C e remetido ao Tanque II. Este tambm possui conjunto de lmpadas Ultra Violeta. Desta forma se obtm o xarope de acar simples. A expedio deste produto realizada a granel, em caminhes tanques ou em tambores revestidos com sacos de polietileno. Para introduzir o xarope nos caminhes tanque utiliza-se tampas de engate rpido e telas de inox que impossibilitam a contaminao por agentes externos. Um bico telado de ao inoxidvel pode ser acoplado mangueira de alimentao quando se quer carregar recipientes, nos quais o engate rpido no possvel, como o caso dos tambores.

Acar granulado

O processo de fabricao do acar granulado inicia-se com a calda transferida do Tanque de Calda e armazenada em um dos tanques do granulado. O cozimento da calda feito no Tacho Vcuo Nesse equipamento, ocorre a formao dos cristais de acar atravs da saturao do meio, a uma presso de vcuo de 20 polegadas de mercrio e de temperatura em torno de 72oC. A fim de manter o aquecimento, usa-se vapor a uma presso de 0,5 a 1,0 Kgf/cm2 no interior da calandria, que efetua a troca trmica sem que o vapor entre em contato com a calda. Passado o tempo de cozimento, de 5 a 6 h, a massa de cristais formada liberada para o Cristalizador, localizado logo abaixo do tacho de vcuo. Esse equipamento possui um meio de agitao interna que promove constante movimentao da massa.

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As centrfugas, para onde transferida a massa aps a cristalizao, so responsveis pela separao do acar (parte cristalizada), do mel (parte lquida). Esse mel que contm corantes enviado para tanques apropriados. O acar centrifugado enviado a um Secador, no qual a umidade retirada com a introduo de ar atmosfrico. Na extremidade do equipamento, o acar coletado e, por meio de um elevador de canecas. O empacotamento do produto acabado feito numa mquina acoplada a um silo, em embalagens de 30Kg, sendo posteriormente armazenadas e expedidas. Existe outra sada do silo, destinada ao enchimento de containers, que leva o acar a outra mquina empacotadora para embalagens de 500 gramas e 5 kg. Antes desse empacotamento, o acar passa por uma chapa de ao inoxidvel com abertura de 3,4 mm que alimenta, atravs de um elevador de canecas, o silo associado mquina de empacotamento. O produto acabado ento, devidamente embalado e expedido.

Acar granulado (Tipo GRANCAR)

O processo de fabricao deste tipo de acar granulado inicia-se com a calda recebida das Colunas de Resina 200, a qual armazenada em um dos Tanques do Granulado. O cozimento da calda feito no Tacho Vcuo Nesse equipamento, ocorre a formao dos cristais de acar atravs da saturao do meio, a uma presso de vcuo de 20 polegadas de mercrio e de temperatura em torno de 80o C. A fim de manter o aquecimento, usa-se vapor a uma presso de 0,3 a 0,4 Kgf/cm2 no interior da calandra, que efetua a troca trmica sem que o vapor entre em contato com a calda. Passado o tempo de cozimento, de aproximadamente de 2,5 -3,0 h, a massa de cristais formada liberada para o Cristalizador localizado logo abaixo do tacho de vcuo. Esse equipamento possui um meio de agitao interna que promove constante movimentao da massa, tendo como objetivo completar a cristalizao. As centrfugas, que recebem a massa cristalizada, so responsveis pela separao do acar (parte cristalizada), do mel (parte lquida). Esse mel que contm corantes enviado para tanques apropriados. O acar centrifugado transferido para um Secador onde a umidade retirada com a introduo de ar atmosfrico. Na extremidade do equipamento, o acar coletado e, por meio de um elevador de canecas enviado as peneiras. Antes de passar pelas peneiras, existe um m que impede a passagem de qualquer partcula metlica para o produto final. Essas peneiras vibratrias, constitudas por malhas de ao inoxidvel possuem mesh de 24, 20 e 14. Desse modo, o acar que deixa essa peneira possui granulometria especificada dependendo do fabricante. O produto acabado acondicionado em um Silo, sucedido por um outro m que garante a eliminao completa das partculas metlicas. O empacotamento feito numa mquina acoplada ao silo em embalagens de 30 Kg, posteriormente armazenadas e expedidas. Existe outra sada do silo, destinada ao enchimento de containers, que leva o acar a outra mquina empacotadora para embalagens de 500 gramas e 5 kg. Antes desse empacotamento, o acar passa por uma chapa de ao inoxidvel com abertura de 3,4 mm que alimenta, atravs de um elevador de canecas, o silo associado mquina de empacotamento. O produto acabado ento, devidamente embalado e expedido.

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Acar amorfo

As caldas purificadas so concentradas at um certo grau de supersaturao, e ento recebem a semeadura de uma quantidade determinada de acar fino. Estes cristais crescem at uma dimenso conveniente ao mercado mediante uma taxa de ebulio e de evaporao apropriadamente regulada, junto com a agitao e a entrada da calda. Os xaropes mais puros so reservados para o acar lquido (incolor), os seguintes para o acar em tabletes e granulado grosso, e o restante vai para os fabricantes de conservas e de bebidas, para os doceiros e confeiteiros (acar mascavo). Os cristais de acar secos passam por uma srie de peneiras, onde so classificados de acordo com o tamanho. O acar ento, colocado em sacos ou caixas mediante diversos equipamentos automticos de embalar e pesar e distribudo ao mercado.

5. Tipos e Classificao do Acar Nacional A indstria brasileira de acar produz vrios tipos deste produto, conforme as denominaes e caractersticas listadas na Tabela 4.

Tabela 4. Tipos de acar comercializado

Tipos Sacarose (%)

Umidade (%)

Acar Demerara 98,0 0,25 Cristal Standard 99,3 0,15 Cristal Especial 99,7 0,10 Refinado Amorfo de 1 99,0 0,30 Refinado Amorfo de 2 98,5 0,40 Granulado 99,8 0,04

6. Sub-Produtos

A tecnologia moderna trouxe a possibilidade de utilizao industrial de vrios resduos e consequentemente produo de um sem nmero de subprodutos da cana de acar.

A Figura 7 fornece uma viso geral do aproveitamento integral da cana. Anteriormente, apenas o bagao, ento utilizado como combustvel e o melao eram tidos como sub-produtos. Atualmente, outros resduos j so aproveitados, dando lugar a novas indstrias de produtos os mais variados, como papis, placas, raes, cera, produtos qumicos diversos, plsticos, etc..

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Figura 7 Viso Geral do Aproveitamento da Cana de Acar

7. Pesquisas Atuais na rea de Produo de Acar

As pesquisas atuais na rea de produo de acar esto voltadas para a melhoria da qualidade da cana-de-acar atravs da engenharia gentica, tendo como objetivo o aumento da concentrao de sacarose em peso na cana. Outra rea de pesquisa est voltada para os conhecidos adoantes dietticos, que so substncias "sintticas" com poder adoante dezenas de vezes maior que a sacarose. Estes enfrentam ainda alguns problemas, como gosto residual amargo e no suportam temperaturas elevadas. Alguns destes adoantes so a sacarina, o aspartame, a stvia, o ciclamato, xilitol e o sorbitol.

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8. Referncias

1. Shreve, R. N. & Brink, J. A. (1980). Indstrias de Processos Qumicos, Editora Guanabara Dois S.A., Rio de Janeiro.

2. Fernandes, H. Acar e lcool, Coleo Canavieira N 4

3. Bayrna, C. Tecnologia do Acar (II). Coleo Canavieira N 15

4. Spencer & Meade. Manual del azucar de cana

5. Produo de acar refinado (Acar Unio)

6. Informaes da Usina Guarani