Tecnologia de Produção de Açúcar

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1 Coleção UAB UFSCar Tecnologia Sucroalcooleira Cláudio Hartkopf Lopes Tecnologia de Produção de Açúcar

2 Tecnologia de Produção de Açúcar

3 Reitor Targino de Araújo Filho Vice-Reitor Pedro Manoel Galetti Junior Pró-Reitora de Graduação Emília Freitas de Lima Secretária de Educação a Distância - SEaD Aline Maria de Medeiros Rodrigues Reali Coordenação UAB-UFSCar Claudia Raimundo Reyes Daniel Mill Denise Abreu-e-Lima Joice Lee Otsuka Valéria Sperduti Lima Coordenador do Curso de Tecnologia Sucroalcooleira Miguel Antonio Bueno da Costa UAB-UFSCar Universidade Federal de São Carlos Rodovia Washington Luís, km São Carlos, SP, Brasil Telefax (16) uab@ufscar.br

4 Cláudio Hartkopf Lopes Tecnologia de Produção de Açúcar 2010

5 2010, Cláudio Hartkopf Lopes Concepção Pedagógica Daniel Mill Supervisão Douglas Henrique Perez Pino Equipe de Revisão Linguística Ana Luiza Menezes Baldin André Stahlhauer Andréia Pires de Carvalho Ângela Cristina de Oliveira Jorge Ialanji Filholini Mariucha Magrini Neri Paula Sayuri Yanagiwara Priscilla Del Fiori Sara Naime Vidal Vital Equipe de Editoração Eletrônica Christhiano Henrique Menezes de Ávila Peres Izis Cavalcanti Rodrigo Rosalis da Silva Equipe de Ilustração Jorge Luís Alves de Oliveira Priscila Martins de Alexandre Thaisa Assami Guimarães Makino Capa e Projeto Gráfico Luís Gustavo Sousa Sguissardi Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônicos ou mecânicos, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema de banco de dados sem permissão escrita do titular do direito autoral.

6 SUMÁRIO Apresentação Unidade 1: Aspectos gerais, produção, mercado, etc. 1.1 Açúcares Origem dos açúcares Glicose e frutose Sacarose Açúcar nos alimentos Edulcorantes Produção e mercado de açúcar e álcool Indústria açucareira no Brasil Referências bibliográficas Unidade 2: Cana-de-açúcar 2.1 Produção de açúcar e álcool Grandezas e medidas utilizadas no setor açucareiro Polarização ou Pol Densidade e sólidos totais

7 2.5 Determinação do Brix de uma solução Pureza de uma solução açucarada Açúcares redutores Açúcares redutores totais Cana-de-açúcar Colheita da cana Composição da cana Curva de maturação da cana Deterioração da cana Deterioração microbiológica Impurezas da cana Cana colhida em toletes Pagamento da cana pelo teor de sacarose e pureza (PCTS) Amostragem da cana para o PCTS Análise da cana para o PCTS Açúcares Totais Recuperáveis Qualidade da cana para a sua industrialização Referências... 52

8 UNIDADE 3: Recepção e preparo da cana 3.1 Introdução Descarregamento da cana Armazenagem da cana Deterioração da cana-de-açúcar Mesa alimentadora Lavagem de cana Lavagem na mesa Limpeza da cana a seco Tratamento das águas de lavagem de cana Esteira de cana Preparo da cana Índice de preparo da cana Referências UNIDADE 4: Extração da sacarose Moendas e Difusores 4.1 Introdução Moenda de três rolos Rolos ou Cilindros Bagaceira... 76

9 4.5 Conjunto de moagem Pressão na moenda Pressão hidráulica Acumuladores aero-hidráulicos Pressão hidráulica específica Velocidade dos rolos da moenda Extração Embebição Capacidade das moendas Teor de fibra na cana Dimensão e velocidade de rotação dos rolos Número de ternos da moenda Características do preparo da cana Consumo de potência e acionamento Extração por difusor Referências UNIDADE 5: Tratamento do caldo Parte Introdução Tipos de tratamento do caldo... 95

10 5.3 Tratamento preliminar do caldo Decantadores Hidrociclones Peneira de rastelos (cush-cush) Peneira estática Peneira vibratória Peneira rotativa Tratamento físico-químico do caldo Sulfitação Forno de enxofre Absorção dos gases Caleagem Óxido de cálcio ou cal Hidróxido de cálcio Calcário dolomítico Aquecimento do caldo Superfície de aquecimento Coeficiente de transferência de calor (k) Incrustações

11 5.22 Tipos de aquecedor Calor específico do caldo Calor perdido Isolantes térmicos Dimensionamento dos aquecedores Perda de carga Exemplo de cálculo Referências UNIDADE 6: Tratamento do caldo Parte Decantação do caldo Objetivos da decantação Causas de uma clarificação desfavorável Mecanismo da sedimentação Efeitos práticos da clarificação Perdas de açúcar no decantador Paradas para limpeza Decantador contínuo Decantadores rápidos Lodo

12 6.11 Balão de flash Tempo de retenção num decantador Separação do material insolúvel do lodo Filtro rotativo a vácuo Torta do filtro Superfície filtrante Bagacinho Retenção de insolúveis no filtro Prensa desaguadora Outros reagentes utilizados no tratamento do caldo Remoção das impurezas do caldo Referências UNIDADE 7: Evaporação 7.1 Introdução Princípios da evaporação Elevação do ponto de ebulição durante a evaporação Consumo de vapor nos evaporadores Evaporação em múltiplo efeito Acessórios de uma evaporação

13 7.7 Separador de arraste Coeficientes de transmissão de calor Sangria de vapor num múltiplo efeito Incrustação nos evaporadores Controle da evaporação Xarope Referências UNIDADE 8: Cozimento 8.1 Introdução Cristalização Medida de supersaturação Cristalização da sacarose Conteúdo de cristais na massa cozida Tachos de cozimento Cozimento contínuo Condução do cozimento Sistema de cozimento Recuperação do cozimento Centrifugação (aspectos gerais)

14 8.12 Fundamentos da centrifugação Centrífugas descontínuas Centrífugas contínuas Problemas na cristalização Controle do cozimento Referências UNIDADE 9: Secagem e armazenagem de açúcar 9.1 Introdução Princípio de secagem Secadores Cálculos de um secador Armazenagem do açúcar Aglomeramento e empedramento Referências

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16 Apresentação A industrialização da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) para produção do mais universal dos adoçantes, a sacarose cristalizada, é uma atividade que se iniciou na Ásia, mais precisamente na ilha de Java, pertencente ao arquipélago da Indonésia. Da Indonésia a cana passou para a Índia, onde o açúcar (sacarose) recebeu seu nome, derivado do termo sarkara, da antiga língua sânscrito. Da Índia os persas trouxeram a cana para o ocidente, e os portugueses, no século XV, finalmente introduziram o seu cultivo no Brasil. A produção de açúcar em nosso país rapidamente tomou uma posição de relevância na economia nacional, tornando-se um dos nossos produtos mais exportados e de maior importância na economia. Essa posição tem se mantido ao longo dos séculos, sendo que atualmente, quase metade da cana processada em nosso país é destinada à produção de açúcar, e a outra parte, destinada à produção de álcool ou aguardente de cana. A produção de açúcar tem se expandido nos últimos anos na mesma ordem de grandeza ou mais que a produção de álcool, gerando milhares de empregos, tanto no setor agrícola como industrial. Dessa forma, o setor se apresenta altamente carente de mão de obra especializada, principalmente para atender os requisitos de qualidade, cada vez mais rigorosos por parte dos compradores de açúcar. Este livro foi organizado com o objetivo de abordar o processo de fabricação de açúcar voltado para a tecnologia que se aplica em nosso país. Ele tem um caráter introdutório, ou seja, é destinado àquele estudante de curso técnico ou superior, que necessita iniciar seus conhecimentos em tecnologia açucareira. 15