ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO REFINO DE AÇÚCAR

Apresentação em tema: "ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO REFINO DE AÇÚCAR"— Transcrição da apresentação:

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

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: 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 Reação de Clarificação
+ Ca2+ 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
Temperatura 80oC Dosagem do Talofloc ppm Dosagem do Taloflote 10 ppm Dosagem de H2PO 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 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: filtrada Saída de calda suja Área de expansão

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

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

16 Resinas de Troca Iônica Usadas na Descoloração do Açúcar
H2O CH C CH2 n N(CH3)3 +CI- Estirênicas Adsorção e troca de íons H2C CH C O N CH2 CH2 CH2 N(CH3)3 +CI- H2 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 Processo: calda escura Contra lavagem: salmoura para descarte calda para processo ou 2a 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 65oBrix / 70oC / I.U. Pré-concentração Calda 80oBrix / 90oC Calda 65oBrix / 70oC / I.U. Produtos especiais Mistura Vácuo # 7 sementeira 32 m3 Vácuo # 1 Vácuo # 2 Vácuo # 3 Vácuo # 4 Vácuo # 5 Semente: a.m. 0,2 – 0,3 mm suficiente para 3,4 ou 5 cozimentos Cristalizador intermediário pé de cristal 3 centrifugas açúcar secador & resfriador Cor = +/- 300 I.U. mel mel final 1 centrífuga pureza < 78% açúcar para dissolução Vácuo # 6 Exaustão de melaços cor > I.U. Pureza = +/- 95% SE

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 total 40 m Altura cilíndrica 30m 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.) 677 346 214 151 116 99 90 86 83 81 80 Viscosidade (mPa x seg) 10 20 30 40 50 60 70 100 Temperatura (oC)

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. / 72,7o Brix)
aprox. 1.100 430 210 100 Viscosidade (mPa x seg) 10 20 30 40 Temperatura (oC)

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 Especificação de Açúcar Líquido - Sinopse
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 oS mínima % UFC/g máx. UFC/10g máx (por amos.) UFC/10g máx (med. 5 am.) máx + em 5 amostras máx + em 6 tubos mg/kg máx UFC/g máx 25g ppm máx. dias máx. 0,2 60 6,5 – 7,5 65 – 68 0,4 99,0 - 1000 ausência 1 2 0,5 15 Padrão 100 150 125 75 50 5 4 3 Tipo A 200 Tipo B 0,3 4,5 – 5,5 72,0 – 77,0 60,0 – 70,0 60 dd Xarope Simples Invertido