ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO REFINO DE AÇÚCAR Funções da Refinaria de Açúcar Remover impurezas...

ASPECTOS

TECNOLÓGICOS DO

REFINO DE AÇÚCAR

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

Filtro de seguraçaFiltro de seguraça

DissoluçãoDissolução

PeneiramentoPeneiramento

AquecimentoAquecimento

ClarificaçãoClarificação

FiltraçãoFiltração

DescoloraçãoDescoloração

Filtro de seguraçaFiltro de seguraça

Tanque de caldaTanque de calda

XaropeXaropesimplessimples

XaropeXaropeinvertidoinvertido GlaçúcarGlaçúcar GranuladoGranulado

Redução de corantes

Temperatura =75o C

Temperatura =85o C

Redução de corantes

Retenção de partículas maiores

Retenção de partículas maiores

Tanque de caldaTanque de caldado granuladodo granulado

AmorfoAmorfo

Açúcar cristalÁgua

Produtos

Fluxograma de Processo

Dissolução de Açúcar Cristal

Xarope DissolvidoXarope Dissolvido

FiltraçãoFiltraçãoTrocadoresTrocadores

RefratômetroRefratômetro

Água DoceÁgua Doce

Açúcar CristalAçúcar Cristal

BrixBrix

Água PotávelÁgua Potável

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

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

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)

Reação de Clarificação

++

++++

++

Ca2+

Ca2+

COO- Ca2+

Ca2+

COO-

Corante SolúvelCorante Solúvelem águaem água Íon CatiônicoÍon Catiônico

ligado a grupoligado a gruponão iôniconão iônico

Talofloc ligadoTalofloc ligadoaos corantesaos corantes

produto insolúvelproduto insolúvel

Partículas Impuras(floco primário)

Cadeia de Poliacrilamida

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

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)

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 caldafiltrada

Saída de caldasuja

Área de expansão

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

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

R2

HOOC R1

R3

CH CH

HO

R2

OH O

R1

OH

OH

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

HO C

O

C C CH R2

HC R1

Resinas de Troca Iônica Usadas na Descoloração do Açúcar

H2O CH

C

CH2

nN(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

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 2a descoloração

Salmoura usada: descarte ou reutilização

Contra lavagem: salmoura nova

Processo: calda descolorada

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

Fluxograma de Produção do Açúcar Granulado

Calda 65Calda 65ooBrix / 70Brix / 70ooC / 70-100 I.U.C / 70-100 I.U.

Pré-concentraçãoPré-concentração

Calda 80Calda 80ooBrix / 90Brix / 90ooCC

Calda 65Calda 65ooBrix / 70Brix / 70ooC / 20-25 I.U.C / 20-25 I.U.

Produtos especiaisProdutos especiais

MisturaMistura

Vácuo # 7Vácuo # 7

sementeirasementeira

32 m32 m33


32 m32 m33


32 m32 m33


32 m32 m33


32 m32 m33


32 m32 m33

Semente: a.m. 0,2 – 0,3 mmSemente: a.m. 0,2 – 0,3 mmsuficiente para 3,4 ou 5 suficiente para 3,4 ou 5

cozimentoscozimentos

CristalizadorCristalizador

intermediáriointermediário

pé depé decristalcristal

3 centrifugas3 centrifugas

açúcar

secador &secador &resfriadorresfriador


açúcar



açúcar



açúcar



açúcar


Cor = +/- 300 I.U.

mel mel mel

mel finalmel final

1 centrífuga1 centrífuga

pureza < 78%pureza < 78%

açúcar para dissoluçãoaçúcar para dissolução

Vácuo # 6Vácuo # 632 m332 m3

Exaustão deExaustão demelaçosmelaços

cor > 4.000 I.U.cor > 4.000 I.U.

Pureza = +/- 95%

SESE

SESE cor > 4.000 I.U.cor > 4.000 I.U.

Cristal de Açúcar Durante a Secagem

Cristal de Açúcar após a Secagem

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.

Cristal de Açúcar Durante a Maturação

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.

Cristal de Açúcar Após a Maturação

Cristal de Açúcar após a Maturação

Cristal de Açúcar Empedrado(sem maturação)

Exemplo de silo de Maturação

Características:

Capacidade 5.000 tonAltura total40 mAltura cilíndrica 30mFundo horizontalUtilização de rosca interna

Fluxo de Ar no Silo de Maturação

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.

Controle laboratorial de

umidade, granulometria,

pontos pretos, açúcar

invertido, polarização,

cinzas, sulfito e resíduo

insolúvel

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

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

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

Saturação e Viscosidade das Soluções de Sacarose

64,465,466,768,370,172,174,376,578,780,882,7

Saturação(g / 100 g sol.)

677346214151116999086838180

Viscosidade(mPa x seg)

0102030405060708090

100

Temperatura(oC)

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

Viscosidade do Açúcar Líquido Invertido (70% invert. / 72,7o Brix)

aprox.

aprox.

aprox.

aprox.

1.100

430

210

100

Viscosidade(mPa x seg)

10

20

30

40

Temperatura(oC)

•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

Especificação de Açúcar Líquido - Sinopse

Cinzas CondutimétricasCor ICUMSA, 420mmpH (solução a 50oBrix)Brix a 20oCAçúcares RedutoresPolarizaçãoSólidos totaisImersão (sobre Sól. Tot.)Mesófilas AnaeróbiacsTermófilas totais

Termófilas Flat Sour

Termófilas Anaeróbicasprodut. H2STremófilas Anaeróbicasnão produt. H2SDextranaBolores e LevedurasSalmonellaArsênioCobreChumboPrazo de validade

% máximaUI máximafaixaoBrix% máximaoS 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 amostrasmáx + em 6 tubosmáx + em 5 amostrasmg/kg máxUFC/g máx25gppm máx.ppm máx.ppm máx.dias máx.

0,260

6,5 – 7,565 – 68

0,499,0

----

-

-

-

-1000

ausência12

0,515

Padrão

0,260

6,5 – 7,565 – 68

0,499,0

--

10015012575505243-

15ausência

12

0,51

Tipo A

0,260

6,5 – 7,565 – 68

0,499,0

----

-

-

--

2001000

ausência12

0,515

Tipo B

0,3100

4,5 – 5,5---

72,0 – 77,060,0 – 70,0

--

-

-

---

1000ausência

12

0,560 dd

Padrão

Xarope Simples Invertido

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