ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO REFINO DE AÇÚCAR

2. ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO REFINO DE AÇÚCAR

3. Funções da Refinaria de Açúcar • Remover impurezas contidas nos cristais de açúcar e compostos que geram sabor residual (gosto de melaço) • Produzir açúcar com nível de sacarose mais alto (açúcar granulado) • Produzir açúcar de granulometria variada • Prover o cliente com um produto que atenda suas necessidades

4. Água Dissolução Açúcar cristal Peneiramento Aquecimento Clarificação Filtração Descoloração Filtro de seguraça Filtro de seguraça Tanque de calda do granulado Tanque de calda Amorfo Xarope simples Xarope invertido Glaçúcar Granulado Produtos Fluxograma de Processo Temperatura = 75o C Temperatura = 85o C Redução de corantes Retenção de partículas maiores Redução de corantes Retenção de partículas maiores

5. Trocadores Filtração Xarope Dissolvido Refratômetro Água Doce Brix Açúcar Cristal Água Potável Dissolução de Açúcar Cristal

6. Estação de Dissolução • Temperatura e Brix em torno de: 70o C – 67% • Compromisso entre o consumo de energia com o desempenho das operações subsequentes • Consumo de vapor: 100 Kg / T • Consumo de água: 500 L / T • Açúcar cristal chega certificado pelas usinas • Controle laboratorial: Brix, cor, açúcar invertido e pH

7. Clarificação • Fosfato de cálcio em soluções aquosas forma cristais. Em soluções com a presença de sacarose formam um gel • Este gel de fosfato absorve o material insolúvel presente no xarope • Em soluções de Brix elevado este gel é separado com a ajuda de aeração e produtos químicos

8. Passos do Processo de Clarificação • Dosagem do reagente descolorante Talofloc (agente catiônico) • Dosagem de ácido fosfórico • Dosagem de sacarato de cálcio (mistura de cal, xarope e água, preparado na fábrica) • Aeração usando injetores (bolhas de ar de tamanho de 30 a 120 micra) • Dosagem do reagente de coagulação Taloflote (agente de aniônico)

9. + Talofloc ligado aos corantes produto insolúvel Corante Solúvel em água Íon Catiônico ligado a grupo não iônico + + Partículas Impuras (floco primário) + Ca2+ Ca2+ COO- COO- Ca2+ Cadeia de Poliacrilamida Ca2+ Reação de Clarificação

10. Condições Operacionais do Processo de Talo Clarificação • Temperatura 80oC • Dosagem do Talofloc 150 ppm • Dosagem do Taloflote 10 ppm • Dosagem de H2PO4 150 ppm • Remoção da cor 50% • Remoção da turbidez 95% • Resíduo de Talo – reagentes rastros (ppb) • Controle laboratorial do pH, açúcar invertido, cor e turbidez

11. Filtração • Remoção da borra que permanece no processo de clarificação • O desempenho deste processo afetará a eficiência dos passos operacionais subsequentes. (incluindo as resinas de troca iônica)

12. Fluxo de processo: Entrada de calda Área de expansão Saída de calda suja Camada de antracito – proteção da areia Camada de areia – filtração Contra-lavagem: Entrada de calda filtrada Leitos de suporte Saída de calda filtrada Princípio de Funcionamento Filtro de Areia

13. Condições Operacionais do Processo de Filtração • Temperatura: 70o C • Vazão do processo: 10 m3 / m2 • Vazão da contra lavagem: 15 m3 / m2 • Eficiência: 60% de remoção da turbidez • 5% do xarope filtrado é usado no contra-fluxo de lavagem • Controle laboratorial de turbidez e pH

14. R2 R1 HOOC CH CH R3 OH OH HO R2 R1 OH O Tipos de Corantes de Açúcar • Iônico / Aromático • Pode ser removido através de adsorventes com função de troca de íons e/ou superfície aromática • Não-Iônico / Aromático • Efetivamente removido por absorventes de carbono com natureza aromática e através de resinas

15. R1 HC HO C C C CH R2 O Tipos de Corantes de Açúcar • Iônico / Não-aromático • Removido pelo processo de troca iônica e por precipitação • Não-Iônico / Não-aromático • Constitui uma percentagem pequena de corantes de açúcar e são muito difíceis de serem removidos

16. Estirênicas • Acrílicas H2O CH H2C CH C C O N CH2 CH2 CH2 N(CH3)3+CI- CH2 H2 n N(CH3)3 +CI- n Adsorção e troca de íons Troca de Íons Resinas de Troca Iônica Usadas na Descoloração do Açúcar

17. Fluxo de Processo Tradicional Usando Resinas de Troca Iônica para Descoloração da Calda Salmoura usada: descarte ou reutilização Processo: calda escura Contra lavagem: salmoura para descarte Contra lavagem: salmoura nova Resina acrílica Resina estirênica leitos de suporte leitos de suporte calda para processo ou 2a descoloração Processo: calda descolorada

18. Condições Operacionais do Processo de Descoloração com Resinas • Vazão: 2 BV/h • Tempo de ciclo: 50 horas • Vida operacional das resinas: 350 – 400 ciclos • Taxa de substituição da resina: 0,03 L / ton • Taxa de descoloração: 50% • Taxa de regeneração da resina: 11 L / ton • Consumo de sal: 5 Kg / ton • Consumo desoda: 0,54 Kg / ton • Consumo de água: 400 L / ton • Análise laboratorial do Brix, cor, açúcar invertido, pH, cloretos e cálcio

19. Calda 65oBrix / 70oC / 70-100 I.U. Calda 65oBrix / 70oC / 20-25 I.U. Pré-concentração Produtos especiais Calda 80oBrix / 90oC Mistura Vácuo # 7 sementeira 32 m3 Vácuo # 1 32 m3 Vácuo # 2 32 m3 Vácuo # 3 32 m3 Vácuo # 4 32 m3 Vácuo # 5 32 m3 Semente: a.m. 0,2 – 0,3 mm suficiente para 3,4 ou 5 cozimentos 3 centrifugas 3 centrifugas 3 centrifugas 3 centrifugas 3 centrifugas secador & resfriador secador & resfriador secador & resfriador secador & resfriador secador & resfriador Cristalizador intermediário pé de cristal açúcar açúcar açúcar açúcar açúcar mel mel mel Cor = +/- 300 I.U. mel final SE pureza < 78% Vácuo # 6 32 m3 Exaustão de melaços cor > 4.000 I.U. cor > 4.000 I.U. SE 1 centrífuga Pureza = +/- 95% açúcar para dissolução Fluxograma de Produção do Açúcar Granulado

20. Cristal de Açúcar Durante a Secagem

21. Cristal de Açúcar após a Secagem

22. Maturação do Açúcar Passagem de ar frio e desumidificado através do açúcar em movimento. O objetivo da maturação não é apenas uma secagem adicional, mas sim fazer com que a umidade se distribua homogeneamente dentro dos cristais de açúcar. A maturação preferencialmente deve ocorrer em um ambiente isotérmico.

23. Cristal de Açúcar Durante a Maturação

24. Processos Físicos que Ocorrem Durante a Maturação • Migração da umidade presa para a superfície acima da lâmina de amorfo, criando um filme de calda supersaturada; • Evaporação da água desse filme, aumentando a sua concentração. Esse processo é governado pela pressão de equilíbrio de vapor da solução; • Difusão & convecção da umidade através do ar intersticial; • Cristalização da sacarose presente no filme supersaturado.

25. Cristal de Açúcar Após a Maturação

26. Cristal de Açúcar após a Maturação

27. Cristal de Açúcar Empedrado (sem maturação)

28. Exemplo de silo de Maturação Características:Capacidade 5.000 tonAltura total 40 mAltura cilíndrica 30mFundo horizontalUtilização de rosca interna

29. Fluxo de Ar no Silo de Maturação

30. Vantagem do Açúcar Maturado sobre o Não Maturado Menor tendência de empedramento, mesmo quando o açúcar é submetido a variações nas condições de temperatura e umidade relativa do ambiente.

31. Controle laboratorial de umidade, granulometria, pontos pretos, açúcar invertido, polarização, cinzas, sulfito e resíduo insolúvel

32. Produção de açúcar amorfo • A partir da calda descolorada com resinas, concentração em múltiplos estágios até 93ºBrix, 132ºC • Evaporação da água residual em batedeiras, trabalhando a 60 RPM • Secagem a 70ºC • Resfriamento até 45ºC • Peneiramento • Empacotamento

33. Vantagens da Utilização de Açúcar Líquido • Eliminação da área de estocagem e movimentação de açúcar cristal e sacaria • Eliminação de instalação para dissolução, descoloração e filtração do açúcar cristal • Eliminação da necessidade de tratamento para redução da contagem de microorganismos • Redução de custos relacionados à mão de obra, energia e insumos • Redução de efluentes líquidos e sólidos • Substituição por produto com característica de maior pureza, maior filtrabilidade e uso direto no processo

34. Características das Plantas de Açúcar Líquido • Fabricar o produto de acordo com as especificações do cliente – “taylor made” • Uso de diferentes tipos de matéria-prima (xarope-F, xarope-A, açúcar cristal dissolvido ou açúcar granulado dissolvido) • Controle laboratorial de Brix, pH, acidez, açúcar invertido, cinzas, cloretos, cálcio, sulfitos, resíduo insolúvel, dextrana, turbidez, microbiologia e residual de diferentes substâncias químicas que eventualmente tenham sido dosadas

35. Temperatura (oC) Saturação (g / 100 g sol.) Viscosidade (mPa x seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 64,4 65,4 66,7 68,3 70,1 72,1 74,3 76,5 78,7 80,8 82,7 677 346 214 151 116 99 90 86 83 81 80 Saturação e Viscosidade das Soluções de Sacarose

36. Características do Processo de Inversão • Em termos químicos, inversão significa a mudança de atividade ótica dextrorotatória para levorotatória, ou vice-versa • O termo é usado para descrever a hidrólise da sacarose, visto que a mesma é fortemente dextrógira, enquanto que a mistura de glicose e frutose é levemente levógira • A hidrólise pode ser ácida ou enzimática

37. Temperatura (oC) Viscosidade (mPa x seg) 10 20 30 40 aprox. aprox. aprox. aprox. 1.100 430 210 100 Viscosidade do Açúcar Líquido Invertido (70% invert. / 72,7o Brix)

38. Características que Diferenciam o Açúcar Líquido Invertido do Xarope Simples • Menor quantidade de água é transportada em cada carregamento • Doçura ligeiramente maior (5%) • Maior viscosidade • Sabor e aroma característicos • Maior susceptibilidade ao calor

39. Xarope Simples Invertido Padrão Tipo A Tipo B Padrão Cinzas Condutimétricas Cor ICUMSA, 420mm pH (solução a 50oBrix) Brix a 20oC Açúcares Redutores Polarização Sólidos totais Imersão (sobre Sól. Tot.) Mesófilas Anaeróbiacs Termófilas totais Termófilas Flat Sour Termófilas Anaeróbicas produt. H2S Tremófilas Anaeróbicas não produt. H2S Dextrana Bolores e Leveduras Salmonella Arsênio Cobre Chumbo Prazo de validade % máxima UI máxima faixa oBrix % máxima oS mínima % % UFC/g máx. UFC/10g máx (por amos.) UFC/10g máx (med. 5 am.) UFC/10g máx (por amos.) UFC/10g máx (med. 5 am.) UFC/10g máx (por amos.) máx + em 5 amostras máx + em 6 tubos máx + em 5 amostras mg/kg máx UFC/g máx 25g ppm máx. ppm máx. ppm máx. dias máx. 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99,0 - - - - - - - - 1000 ausência 1 2 0,5 15 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99,0 - - 100 150 125 75 50 5 2 4 3 - 15 ausência 1 2 0,5 1 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99,0 - - - - - - - - 200 1000 ausência 1 2 0,5 15 0,3 100 4,5 – 5,5 - - - 72,0 – 77,0 60,0 – 70,0 - - - - - - - 1000 ausência 1 2 0,5 60 dd Especificação de Açúcar Líquido - Sinopse