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ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO REFINO DE AÇÚCAR Funções da Refinaria de Açúcar Remover impurezas contidas nos cristais de açúcar e compostos que geram sabor.

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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 Filtro de seguraça Dissolução Peneiramento Aquecimento Clarificação Filtração Descoloração Tanque de calda XaropesimplesXaropeinvertido GlaçúcarGranulado Redução de corantes Temperatura = 75 o C Temperatura = 85 o C Redução de corantes Retenção de partículas maiores Tanque de calda do granulado Amorfo Açúcar cristal Água Produtos Fluxograma de Processo

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

6 Estação de Dissolução Temperatura e Brix em torno de: 70 o 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 1.Dosagem do reagente descolorante Talofloc (agente catiônico) 2.Dosagem de ácido fosfórico 3.Dosagem de sacarato de cálcio (mistura de cal, xarope e água, preparado na fábrica) 4.Aeração usando injetores (bolhas de ar de tamanho de 30 a 120 micra) 5.Dosagem do reagente de coagulação Taloflote (agente de aniônico)

9 Reação de Clarificação Ca 2+ COO - Ca 2+ COO - Corante Solúvel em água Íon Catiônico ligado a grupo não iônico Talofloc ligado aos corantes produto insolúvel Partículas Impuras (floco primário) Cadeia de Poliacrilamida

10 Condições Operacionais do Processo de Talo Clarificação Temperatura80 o C Dosagem do Talofloc150 ppm Dosagem do Taloflote10 ppm Dosagem de H 2 PO ppm Remoção da cor50% Remoção da turbidez95% Resíduo de Talo – reagentesrastros (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 Princípio de Funcionamento Filtro de Areia Fluxo de processo: Entrada de calda Camada de antracito – proteção da areia Camada de areia – filtração Leitos de suporte Saída de calda filtrada Contra-lavagem: Entrada de calda filtrada Saída de calda suja Área de expansão

13 Condições Operacionais do Processo de Filtração Temperatura: 70 o C Vazão do processo: 10 m 3 / m 2 Vazão da contra lavagem: 15 m 3 / m 2 Eficiência: 60% de remoção da turbidez 5% do xarope filtrado é usado no contra-fluxo de lavagem Controle laboratorial de turbidez e pH

14 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 R2R2 HOOC R1R1 R3R3 CH HO R2R2 OH O R1R1 OHOH

15 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 HOC O CCCHR2R2 HC R1R1

16 Resinas de Troca Iônica Usadas na Descoloração do Açúcar H2OH2OCH C CH 2 n N(CH 3 ) 3 + CI - Estirênicas Adsorção e troca de íons H2CH2CCH C O N CH 2 CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 + CI - H2H2 n Acrílicas Troca de Íons

17 Fluxo de Processo Tradicional Usando Resinas de Troca Iônica para Descoloração da Calda Resina acrílica leitos de suporte Resina estirênica leitos de suporte Processo: calda escura Contra lavagem: salmoura para descarte calda para processo ou 2 a descoloração Salmoura usada: descarte ou reutilização Contra lavagem: salmoura nova 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 de soda: 0,54 Kg / ton Consumo de água: 400 L / ton Análise laboratorial do Brix, cor, açúcar invertido, pH, cloretos e cálcio

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

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 ton Altura total40 m Altura cilíndrica30m Fundo horizontal Utilização 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 Saturação e Viscosidade das Soluções de Sacarose 64,4 65,4 66,7 68,3 70,1 72,1 74,3 76,5 78,7 80,8 82,7 Saturação (g / 100 g sol.) Viscosidade (mPa x seg) Temperatura ( o C)

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 Viscosidade do Açúcar Líquido Invertido (70% invert. / 72,7 o Brix) aprox Viscosidade (mPa x seg) Temperatura ( o C)

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

39 Especificação de Açúcar Líquido - Sinopse Cinzas Condutimétricas Cor ICUMSA, 420mm pH (solução a 50 o Brix) Brix a 20 o C 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 o Brix % máxima o S 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. dias máx. 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99, ausência 1 2 0,5 15 Padrão 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99, ausência 1 2 0,5 1 Tipo A 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99, ausência 1 2 0,5 15 Tipo B 0, ,5 – 5,5 - 72,0 – 77,0 60,0 – 70, ausência 1 2 0,5 60 dd Padrão Xarope SimplesInvertido


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