Livro - Tecnologia Produção Açúcar, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Química

Baixe Livro - Tecnologia Produção Açúcar e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity!

Coleção UAB−UFSCar

Tecnologia de Produção

de Açúcar de Cana

Cláudio Hartkopf Lopes

(Organizador)

Tecnologia Sucroalcooleira

Tecnologia de Produção

de Açúcar de Cana

Cláudio Hartkopf Lopes

(Organizador)

Tecnologia de Produção

de Açúcar de Cana

2013

. © 2011, dos autores 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. Supervisão Douglas Henrique Perez Pino Assistente Editorial Letícia Moreira Clares Equipe de Revisão Linguística Bruna Stephani Sanches Grassi Daniel William Ferreira de Camargo Daniela Silva Guanais Costa Francimeire Leme Coelho Jorge Ialanji Filholini Lorena Gobbi Ismael Luciana Rugoni Sousa Marcela Luisa Moreti Paula Sayuri Yanagiwara Priscilla Del Fiori Rebeca Aparecida Mega Sara Naime Vidal Vital Equipe de Editoração Eletrônica Edson Francisco Rother Filho Izis Cavalcanti Equipe de Ilustração Eid Buzalaf Jorge Luís Alves de Oliveira Nicole Santaella Priscila Martins de Alexandre Capa e Projeto Gráfico Luís Gustavo Sousa Sguissardi Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da Biblioteca Comunitária da UFSCar T255t Tecnologia de produção de açúcar de cana / organizador: Cláudio Hartkopf Lopes. ─ São Carlos : EdUFSCar, 2011. 183 p. – (Coleção UAB-UFSCar). ISBN – 978-85-7600-269-

1. Agroindústria canavieira. 2. Produção de açúcar. 3. Tecnologia açucareira. 4. Cana-de-açúcar - industrialização. I. Título. CDD: 338.1 (20a) CDU: 631.

• APRESENTAÇÃO.
  • 1.1 Açúcares. UNIDADE 1: Aspectos gerais, produção, mercado etc.
  • 1.2 Origem dos açúcares.
  • 1.3 Glicose e frutose.
  • 1.4 Sacarose.
  • 1.5 Açúcar nos alimentos.
  • 1.6 Edulcorantes.
  • 1.7 Produção e mercado de açúcar e álcool.
  • 1.8 Indústria açucareira no Brasil.
  • 1.9 Referência.
  • 2.1 Produção de açúcar e álcool. UNIDADE 2: Cana-de-açúcar
  • 2.2 Grandezas e medidas utilizadas no setor açucareiro.
  • 2.3 Polarização ou Pol.
  • 2.4 Densidade e sólidos totais.
• 2.5 Determinação do Brix de uma solução.
• 2.6 Pureza de uma solução açucarada.
• 2.7 Açúcares redutores.
• 2.8 Açúcares redutores totais.
• 2.9 Cana-de-açúcar.
• 2.10 Colheita da cana.
• 2.11 Composição da cana.
• 2.12 Curva de maturação da cana.
• 2.13 Deterioração da cana.
• 2.14 Deterioração microbiológica.
• 2.15 Impurezas da cana.
• 2.16 Cana colhida em toletes.
• 2.17 Pagamento da cana pelo teor de sacarose e pureza (PCTS).
• 2.18 Amostragem da cana para o PCTS.
• 2.19 Análise da cana para o PCTS.
• 2.20 Açúcares totais recuperáveis.
• 2.21 Qualidade da cana para a sua industrialização.
• 2.22 Referências.
• 3.1 Introdução. UNIDADE 3: Recepção e preparo da cana
• 3.2 Descarregamento da cana.
• 3.3 Armazenagem da cana.
• 3.4 Deterioração da cana-de-açúcar.
• 3.5 Mesa alimentadora.
• 3.6 Lavagem de cana.
• 3.7 Lavagem na mesa.
• 3.8 Limpeza da cana a seco.
• 3.9 Tratamento da água de lavagem de cana.
• 3.10 Esteira de cana.
• 3.11 Preparo da cana.
• 3.12 Índice de preparo da cana.
• 3.13 Referências.
• 4.1 Introdução. UNIDADE 4: Extração da sacarose – moendas e difusores
• 4.2 Moenda de três rolos.
• 4.3 Rolos ou cilindros.
• 4.4 Bagaceira.
  • 4.5 Conjunto de moagem.
  • 4.6 Pressão na moenda.
  • 4.7 Pressão hidráulica.
  • 4.8 Acumuladores aero-hidráulicos.
  • 4.9 Pressão hidráulica específica.
  • 4.10 Velocidade dos rolos da moenda.
  • 4.11 Extração.
  • 4.12 Embebição.
  • 4.13 Capacidade das moendas.
  • 4.14 Teor de fibra na cana.
  • 4.15 Dimensão e velocidade de rotação dos rolos.
  • 4.16 Número de ternos da moenda.
  • 4.17 Características do preparo da cana.
  • 4.18 Consumo de potência e acionamento.
  • 4.19 Extração por difusor.
  • 4.20 Referência.
• UNIDADE 5: Tratamento do caldo – Parte
  • 5.1 Introdução.
  • 5.2 Tipos de tratamento do caldo.
• 5.3 Tratamento preliminar do caldo.
• 5.4 Decantadores.
• 5.5 Hidrociclones.
• 5.6 Peneira de rastelos (cush-cush).
• 5.7 Peneira estática.
• 5.8 Peneira vibratória.
• 5.9 Peneira rotativa.
• 5.10 Tratamento físico-químico do caldo.
• 5.11 Sulfitação.
• 5.12 Forno de enxofre.
• 5.13 Absorção dos gases.
• 5.14 Caleagem.
• 5.15 Óxido de cálcio ou cal.
• 5.16 Hidróxido de cálcio.
• 5.17 Calcário dolomítico.
• 5.18 Aquecimento do caldo.
• 5.19 Superfície de aquecimento.
• 5.20 Coeficiente de transferência de calor (k).
• 5.21 Incrustações.
  • 5.22 Tipos de aquecedor.
  • 5.23 Calor específico do caldo.
  • 5.24 Calor perdido.
  • 5.25 Isolantes térmicos.
  • 5.26 Dimensionamento dos aquecedores.
  • 5.27 Perda de carga.
  • 5.28 Exemplo de cálculo.
  • 5.29 Referências.
• UNIDADE 6: Tratamento do caldo – Parte
  • 6.1 Decantação do caldo.
  • 6.2 Objetivos da decantação.
  • 6.3 Causas de uma clarificação desfavorável.
  • 6.4 Mecanismo da sedimentação.
  • 6.5 Efeitos práticos da clarificação.
  • 6.6 Perdas de açúcar no decantador.
  • 6.7 Paradas para limpeza.
  • 6.8 Decantador contínuo.
  • 6.9 Decantadores rápidos.
  • 6.10 Lodo.
• 6.11 Balão de flash.
• 6.12 Tempo de retenção num decantador.
• 6.13 Separação do material insolúvel do lodo.
• 6.14 Filtro rotativo a vácuo.
• 6.15 Torta do filtro.
• 6.16 Superfície filtrante.
• 6.17 Bagacinho.
• 6.18 Retenção de insolúveis no filtro.
• 6.19 Prensa desaguadora.
• 6.20 Outros reagentes utilizados no tratamento do caldo.
• 6.21 Remoção das impurezas do caldo.
• 6.22 Referência.
• 7.1 Introdução. UNIDADE 7: Evaporação
• 7.2 Princípios da evaporação.
• 7.3 Elevação do ponto de ebulição durante a evaporação.
• 7.4 Consumo de vapor nos evaporadores.
• 7.5 Evaporação em múltiplo efeito.
• 7.6 Acessórios de uma evaporação.
• 7.7 Separador de arraste..
• 7.8 Coeficientes de transmissão de calor.
• 7.9 Sangria de vapor num múltiplo efeito.
• 7.10 Incrustação nos evaporadores.
• 7.11 Controle da evaporação.
• 7.12 Xarope.
• 7.13 Referências.
• 8.1 Introdução. UNIDADE 8: Cozimento
• 8.2 Cristalização.
• 8.3 Medida de supersaturação.
• 8.4 Cristalização da sacarose.
• 8.5 Conteúdo de cristais na massa cozida.
• 8.6 Tachos de cozimento.
• 8.7 Cozimento contínuo.
• 8.8 Condução do cozimento.
• 8.9 Sistema de cozimento.
• 8.10 Recuperação do cozimento.
• 8.11 Centrifugação (aspectos gerais).
• 8.12 Fundamentos da centrifugação.
• 8.13 Centrífugas descontínuas.
• 8.14 Centrífugas contínuas.
• 8.15 Problemas na cristalização.
• 8.16 Controle do cozimento.
• 8.17 Referências.
• 9.1 Introdução. UNIDADE 9: Secagem e armazenagem de açúcar
• 9.2 Princípio de secagem.
• 9.3 Secadores.
• 9.4 Cálculos de um secador.
• 9.5 Armazenagem do açúcar.
• 9.6 Aglomeramento e empedramento.
• 9.7 Referências.

15

APRESENTAÇÃO

A industrialização da cana-de-açúcar ( saccharum officinarum ) para produ- ção do mais universal dos adoçantes, a sacarose cristalizada, é uma atividade que se iniciou na Ásia, mais precisamente na ilha de Java, no 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 tomou rapidamente 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 processa- da 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 alta- mente 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 fabrica- ção 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.

19 1.1 Açúcares Os açúcares são compostos químicos ternários, ou seja, suas molécu- las são formadas por átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio. Pertencem à categoria dos glicídios, hidratos de carbono ou carboidratos, sendo que essas últimas denominações são devido à sua fórmula química bruta ser em geral Cn(H 2 O)m, em que n e m são números inteiros. Os açúcares são compostos sintetizados por organismos vivos, especialmen- te as plantas, e pertencem à categoria das funções mistas do tipo poliálcool aldeído ou poliálcool cetona, bem como os compostos que por hidrólise resul- tam nessas funções mistas. Os compostos do tipo poliálcool aldeído recebem a denominação aldose e os do tipo poliálcool cetona, cetose (ver Figura 1.1). A principal característica comercial da família química dos açúcares é que muitos de seus membros apresentam sabor doce e conferem esse sabor aos alimentos a que forem adicionados. Figura 1.1 Representação de moléculas de açúcares. Existem diversas formas de se classificar os açúcares, sendo a principal delas quanto à hidrólise, conforme descrito a seguir:

• monossacarídeos: são os glicídios que não sofrem hidrólise, ou seja, não se decompõem em moléculas menores por reação com a água. Exemplos: glicose, frutose, manose, galactose etc.;
• oligossacarídeos: são os glicídios que podem sofrer hidrólise se desdo- brando em um pequeno número de monossacarídeos. Exemplos: saca- rose, rafinose, lactose etc.;
• polissacarídeos: são os glicídios que sofrem hidrólise e produzem um nú- mero muito grande de monossacarídeos. Exemplos: amido, celulose etc. Os monossacarídeos podem também ser classificados pelo número de átomos de carbono que apresentam na molécula. Assim, uma aldose formada