161012 tec fabric acucar

7/28/2019 161012 Tec Fabric Acucar

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2012Inhumas - GO

Tecnologia da

Fabricao do AcarSimone Silva Machado

INSTITUTO FEDERAL DEEDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA

CampusInhumasGOIS


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Presidncia da Repblica Federativa do Brasil

Ministrio da Educao

Secretaria de Educao Profssional e Tecnolgica

Equipe de Elaborao Instituto Federal de

Educao, Cincia e Tecnologia de Gois/

IFG-Inhumas

Reitor

Paulo Csar Pereira/IFG-Inhumas

Direo Geral

Cleiton Jos da Silva/IFG-Inhumas

Coordenao InstitucionalDaniel Aldo Soares/IFG-Inhumas

Coordenao de Curso

Rodrigo Cndido Borges/IFG-Inhumas

Proessor-autor

Simone Silva Machado/IFG-Inhumas

Equipe Tcnica

Renata Luiza da Costa/IFG-Inhumas

Shirley Carmem da Silva/IFG-Inhumas

Viviane Margarida Gomes/IFG-Inhumas

Comisso de Acompanhamento e Validao

Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria/CTISM

Coordenao Institucional

Paulo Roberto Colusso/CTISM

Coordenao Tcnica

Iza Neuza Teixeira Bohrer/CTISM

Coordenao de Design

Erika Goellner/CTISM

Reviso Pedaggica

Andressa Rosemrie de Menezes Costa/CTISM

Francine Netto Martins Tadielo/CTISM

Marcia Migliore Freo/CTISM

Reviso Textual

Eduardo Lehnhart Vargas/CTISM

Lourdes Maria Grotto de Moura/CTISM

Vera Maria Oliveira/CTISM

Reviso Tcnica

Maria Isabel Aude/UFSM

Ilustrao

Cssio Fernandes Lemos/CTISM

Marcel Santos Jacques/CTISM

Raael Cavalli Viapiana/CTISM

Ricardo Antunes Machado/CTISM

Diagramao

Gabriel La Rocca Cser/CTISM

Leandro Felipe Aguilar Freitas/CTISM

Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de Gois

Este caderno oi elaborado em parceria entre o Instituto Federal de Educao,

Cincia e Tecnologia de Gois/IFG-Inhumas e a Universidade Federal de Santa

Maria para o Sistema Escola Tcnica Aberta do Brasil Rede e-Tec Brasil.

Machado, Simone Silva

M149t Tecnologia da Fabricao do Acar / Simone Silva Machado. Inhumas: IFG; Santa Maria: Universidade Federal de SantaMaria, 2012.

56 p. : il.Bibliografa.

Caderno elaborado em parceria entre o Instituto Federalde Educao, Cincia e Tecnologia de Gois/IFG-Inhumas e aUniversidade Federal de Santa Maria para o Sistema EscolaTcnica Aberta do Brasil e-Tec Brasil.

1. Cana-de-aar Processamento. 2. Indstria aucareira.2. Indstria sucroalcooleira. I. Ttulo.

CDD 628.746

Ficha catalogrfca elaborada por Maria Aparecida Rodrigues de Souza CRB 1/1497

e Maria Aparecida Castro CRB 1/2599 bibliotecrias IFG Campus Inhumas


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e-Tec Brasil33

Apresentao e-Tec Brasil

Prezado estudante,

Bem-vindo ao e-Tec Brasil!

Voc az parte de uma rede nacional pblica de ensino, a Escola Tcnica

Aberta do Brasil, instituda pelo Decreto n 6.301, de 12 de dezembro

2007, com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino tcnico pblico,

na modalidade a distncia. O programa resultado de uma parceria entre

o Ministrio da Educao, por meio das Secretarias de Educao a Distncia

(SEED) e de Educao Prossional e Tecnolgica (SETEC), as universidades eescolas tcnicas estaduais e ederais.

A educao a distncia no nosso pas, de dimenses continentais e grande

diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao

garantir acesso educao de qualidade e ao promover o ortalecimento

da ormao de jovens moradores de regies distantes dos grandes centros

geogracamente ou economicamente.

O e-Tec Brasil leva os cursos tcnicos a locais distantes das instituies de

ensino e para a perieria das grandes cidades, incentivando os jovens a con-

cluir o ensino mdio. Os cursos so oertados pelas instituies pblicas deensino, e o atendimento ao estudante realizado em escolas-polo integran-

tes das redes pblicas municipais e estaduais.

O Ministrio da Educao, as instituies pblicas de ensino tcnico, seus

servidores tcnicos e proessores acreditam que uma educao prossional

qualicada integradora do ensino mdio e educao tcnica, capaz

de promover o cidado com capacidades para produzir, mas tambm com

autonomia diante das dierentes dimenses da realidade: cultural, social,

amiliar, esportiva, poltica e tica.

Ns acreditamos em voc!

Desejamos sucesso na sua ormao prossional!

Ministrio da Educao

Janeiro de 2010

Nosso contato

[email protected]


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e-Tec Brasil5

Indicao de cones

Os cones so elementos grcos utilizados para ampliar as ormas de

linguagem e acilitar a organizao e a leitura hipertextual.

Ateno:indica pontos de maior relevncia no texto.

Saiba mais: oerece novas inormaes que enriquecem o

assunto ou curiosidades e notcias recentes relacionadas ao

tema estudado.

Glossrio:indica a denio de um termo, palavra ou expresso

utilizada no texto.

Mdias integradas: sempre que se desejar que os estudantes

desenvolvam atividades empregando dierentes mdias: vdeos,

lmes, jornais, ambiente AVEA e outras.

Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em

dierentes nveis de aprendizagem para que o estudante possa

realiz-las e conerir o seu domnio do tema estudado.


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Tecnologia da Inormticae-Tec Brasil 6


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e-Tec Brasil7

Sumrio

Palavra do proessor-autor 9

Apresentao da disciplina 11

Projeto instrucional 13

Aula 1 Introduo indstria aucareira 151.1 O mercado do acar 15

1.2 A cadeia produtiva do acar 17

1.3 Tipos de acar 20

Aula 2 Produo de acar 272.1 A cana-de-acar como matria-prima 27

2.2 Processo de produo 28

2.3 Etapas do processo 28

Aula 3 Operaes de evaporao e cristalizao 373.1 Processo produtivo 37

3.2 Evaporao 37

3.3 Cristalizao 40Aula 4 Balano de massa 43

4.1 Fundamentos do balano de massa 43

4.2 Balano de massa de acares redutores 44

Aula 5 Parmetros de qualidade 495.1 Qualidade do acar 49

5.2 Caractersticas sico-qumicas 49

5.3 Caractersticas microbiolgicas 51

5.4 Caractersticas microscpicas 525.5 Caractersticas sensoriais 52

Reerncias 54

Currculo do proessor-autor 55


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e-Tec Brasil9

Palavra do proessor-autor

Com a competitividade e a busca de apereioamento dos processos que

requerem uma maior ecincia e qualidade do trabalho desenvolvido, as

indstrias sucroalcooleiras esperam contar com prossionais com uma or-

mao multidisciplinar e polivalente, para realizar tareas variadas e multi

qualicadas e consequente desenvolvimento de um maior conhecimento e

domnio sobre o conjunto do processo produtivo, em que consolide a orma-

o em aspectos de segurana, meio ambiente, qualidade, tcnicas analticas

e gerenciamento da produo.

Isto pressupe que os trabalhadores sejam capazes de identicar os proble-mas e solucionar as condies existentes, analisando os dados disponveis,

tendo em vista a busca de solues; saber transerir e usar conhecimentos e

experincias em dierentes oportunidades e situaes; saber manipular ins-

trumentos bsicos, saber trabalhar em equipe, o que pressupe hbitos de

organizao pessoal e habilidades de comunicao.

Assim, o objetivo principal desta disciplina oportunizar aos estudantes

conhecimentos sobre os undamentos das operaes unitrias envolvidas na

produo do acar. Esse conhecimento ar parte do seu dia-a-dia como

prossional e o auxiliar nas unes relacionadas operao do processo e

seus controles, buscando-se qualidade e produtividade.

Para atingir esse objetivo, necessrio, que voc, querido aluno, se integre

com as mdias propostas para a disciplina e, sobretudo, que participe, que

estude o contedo com motivao e procure esclarecer suas dvidas, sempre

que necessrio.

Acreditamos na sua capacidade de crescimento pessoal e profssional e tra-

balhamos para que esta disciplina desempenhe um importante papel nestesentido.

Parabns pela trajetria at aqui e bom trabalho!

Simone Silva Machado


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e-Tec Brasil11

Apresentao da disciplina

A disciplina Tecnologia da Fabricao do Acar visa desenvolver no aluno

competncias para a caracterizao dos processos sico-qumicos e as opera-

es unitrias presentes nas etapas de produo de acar.

Pretende-se transmitir aos alunos os conceitos relacionados ao unciona-

mento destas operaes de orma a permitir a utilizao dos princpios que

regem a boa operao dos equipamentos, bem como seus pontos de con-

trole e otimizao do processo.

A disciplina prope capacitar os uturos prossionais Tcnicos em Acar elcool para o mercado competitivo, para atuar como no processo produtivo

de acar, com enoque na qualidade do produto e na reduo de perdas.

Assim, os contedos disciplinares propostos pretendem a ormao de um

tcnico, que compreende os mtodos e tcnicas para uma produo segura

e de qualidade.

A disciplina Tecnologia da Fabricao de Acar, do Curso Tcnico em Acar

e lcool, az parte da grade de disciplinas do Mdulo IV, tendo carga horria

de 90 horas aula.

O modelo didtico de oerta da disciplina por mdulo e cada aula apresenta

o contedo proposto com indicaes de mdias e inseres no prprio texto

de material que agregar mais conhecimento dentro do assunto e auxiliar

no processo ensino-aprendizagem.

O Glossrio deve ser utilizado pelo aluno no decorrer dos estudos para um

melhor entendimento do contedo.


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Palavra do proessor-autor

e-Tec Brasil13

Disciplina: Tecnologia da Fabricao do Acar (carga horria: 90h).

Ementa: Introduo indstria aucareira. Produo de acar. Operaes de

evaporao e cristalizao. Balano de massa. Parmetros de qualidade.

AULA OBJETIVOS DEAPRENDIZAGEM MATERIAISCARGA

HORRIA(horas)

1. Introduo

indstria aucareira

Conhecer os aspectos mais importantes

da indstria aucareira no Brasil.

Reconhecer os tipos de acarproduzidos pela indstria aucareira.

Ambiente virtual:

plataorma moodle.

Apostila didtica.Recursos de apoio: links,

exerccios.

05

2. Produo deacar

Reconhecer a importncia da qualidadeda matria-prima para a produo de

acar.

Compreender as etapas doprocessamento de acar.

Reconhecer as principais caractersticas

de cada etapa do processo.

Ambiente virtual:

plataorma moodle.


exerccios.

25

3. Operaes de

evaporao ecristalizao

Compreender os princpios e objetivosdas operaes de evaporao e

cristalizao.Conhecer o uncionamento das etapas

de evaporao e cristalizao.

Ambiente virtual:plataorma moodle.


exerccios.

25

4. Balano de

massa

Conhecer os undamentos de balanode massa.

Compreender o balano de massa do

processo de obteno de acar.

Ambiente virtual:

plataorma moodle.

Apostila didtica.

Recursos de apoio: links,exerccios.

20

5. Parmetros dequalidade

Identifcar as caractersticas de qualidadenecessrias ao acar.

Ambiente virtual:

plataorma moodle.


exerccios.

15

Projeto instrucional


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e-Tec Brasil

Objetivos

Conhecer os aspectos mais importantes da indstria aucareira no

Brasil.

Reconhecer os tipos de acar produzidos pela indstria aucareira.

1.1 O mercado do acarO principal mercado do setor sucroalcooleiro a produo de acar. Em1991, no Brasil oram produzidas 7,365 milhes de toneladas de acar e

em 2009, 31,049 milhes de toneladas (Tabela 1.1).

Quando se aborda a cadeia produtiva de acar no Brasil, verica-se que o

estado de So Paulo concentra 53% das unidades de indstrias de processa-

mento de cana, com 63% da produo de acar.

Tabela 1.1: Produo de acar nos estados brasileiros, em toneladas, saras1991/2009

Estados/regies 1991 2009Participao naproduo total

em 1991

Participao naproduo total

em 2009

So Paulo 3.471.138 19.662.436 47,1% 63,3%

Paran 221.113 2.459.512 3,0% 7,9%

Minas Gerais 413.196 2.207.621 5,6% 7,1%

Alagoas 1.234.894 2.200.862 16,8% 7,1%

Pernambuco 1.193.512 1.521.275 16,2% 4,9%

Gois 42.095 958.419 0,6% 3,1%

Mato Grosso do Sul 20.125 657.078 0,3% 2,1%

Mato Grosso 23.200 478.424 0,3% 1,5%

Rio de Janeiro 280.970 241.005 3,8% 0,8%

Rio Grande do Norte 92.476 197.914 1,3% 0,6%

Paraba 89.935 133.883 1,2% 0,4%

Esprito Santo 8.261 85.324 0,1% 0,3%

Sergipe 102.520 82.099 1,4% 0,3%

Aula 1 Introduo indstria aucareira

e-Tec BrasilAula 1 - Introduo indstria aucareira 15


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Estados/regies 1991 2009

Participao na

produo total

em 1991

Participao na

produo total

em 2009

Bahia 80.256 81.177 1,1% 0,3%

Piau 0 38.796 0,0% 0,1%

Maranho 25.082 15.335 0,3% 0,0%

Amazonas 0 14.320 0,0% 0,0%

Par 2.500 13.726 0,0% 0,0%

Regio centro-sul 4.508.828 26.749.819 61,2% 86,2%

Regio norte-nordeste 2.856.517 4.299.387 38,8% 13,8%

Brasil 7.365.344 31.049.206 100,0% 100,0%

Fonte: UNICA, 2010

Outros estados que no passado oram tradicionais na produo de acar

perderam importncia relativa, como o Rio de Janeiro que reduziu sua pro-duo entre 1991 e 2009, caindo de 3,8% para 0,8% sua participao no

contexto nacional da oerta de acar.

Sem grandes impactos na produo nacional, porm com alguma expanso,

surgem os estados do Esprito Santo, Piau, Amazonas e Par que elevaram

sua oerta sica de acar.

Porm, o destaque na reorganizao da oerta se deu nos estados do cen-

tro-oeste. Em 1991, os estados de Gois, Mato Grosso do Sul e Mato Grosso

oertaram juntos apenas 1,2% do acar brasileiro, com 85,420 mil tonela-

das. Em 2009, a sua participao relativa havia alcanado 6,7%, com 2,093

milhes de toneladas. O estado de Gois apresentou a maior expanso, saindo

de 0,6% em 1991 para 3,1% na produo de acar em 2009. Em Mato

Grosso do Sul a produo cresceu de 0,3% em 1991 para 2,1% em 2009.

Dos 31,049 milhes de toneladas de acar, o mercado nacional consome

11,076 milhes de toneladas, o equivalente a 37% da oerta. O grande centro

consumidor o centro-sul, que concentra a parte da populao e da capaci-

dade de consumo, com destaque para os estados das regies sul e sudeste.

O excedente produzido e no consumido na economia domstica encontra

um mercado global estabelecido e disposto a adquirir a produo brasileira.

Em 2008, oram exportados 19,472 milhes de toneladas de acar, com uma

receita bruta de R$10.088,0 bilhes, com destino a 63 parceiros comerciais

do Brasil, como a Rssia, a Nigria e a Arbia Saudita, respectivamente os

maiores importadores do acar brasileiro.

Tecnologia da Fabricao do Acare-Tec Brasil 16


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1.2 A cadeia produtiva do acarO processo de abricao de acar visa, de orma resumida, extrao

do caldo contido na cana, seu preparo e concentrao, culminando com

os vrios tipos de acares conhecidos, como: demerara, mascavo, cristal,

renado, lquido, VHP, etc.

Dentro desse processo de abricao, podemos classicar uma usina de acar

como uma indstria de extrao, uma vez que o acar j produzido pela

natureza, atravs da cana, sendo somente concentrado no processo, nas suas

vrias modalidades.

A produo est inserida em rea agrcola e industrial, estando sujeita s con-

dies ambientais, em primeiro lugar, que infuenciam de orma dramtica a

qualidade da matria-prima, provocando ampla variao de seus parmetros

tcnicos e de ornecimento. Em segundo lugar, a produo apresenta elevadograu de complexidade, pois envolve equipamentos dos mais variados tipos e

tamanhos, gerao de energia e processos qumicos e sicos.

Esse ambiente, somado variao do mercado, exige dos prossionais constan-

tes aes de intererncia no processo que, no tendo o conhecimento rpido

e preciso do seu eeito nos produtos nais, incorrem em subaproveitamento

de equipamentos, perda de ecincia e subaturamento.

Neste elo de abricao, destacam-se o acar destinado diretamente ao

consumo humano, como tambm direcionado ao setor da indstria alimen-

tcia. A menor parcela do acar brasileiro destinada ao mercado interno

(37%), distribudo para as indstrias de atacado e varejo. No caso do mercado

externo, o acar exportado tipo Very Hight Polarization (VHP), que uti-

lizado como insumo no processo de renao. O mercado de acar atende

ao comrcio atacadista que, por conseguinte, distribuir o produto para o

comrcio varejista e indstria de alimentos que, por m, destinar o produto

ao consumidor nal.

As empresas do setor agroindustrial brasileiro vm se deparando com uma novarealidade do mercado, no qual as exigncias por menores custos, dierenciao

de produtos, conabilidade e reduo dos prazos de entrega, melhoria no

controle de qualidade e da fexibilidade para a diversicao produtiva, tm

propiciado a implementao de mudanas provenientes da necessidade da

inovao tecnolgica e organizacional.

extraoPorcentagem em pol extradoda cana.

Caldo rico ou primrio o caldo de cana extrado noprimeiro terno da moendano qual estava contido nacana-de-acar.

Caldo pobre ou secundrio o caldo de cana extrada nosegundo terno da moenda, quesoreu embebio desde o ltimo

terno. mais diludo do que ocaldo rico, pois est contida agua de embebio.

Caldo misto a mistura docaldo rico e do caldo pobre(caldo do primeiro e do segundoterno), contendo o caldo queveio da cana e a gua deembebio.

Caldo sulftado o caldoque passou pelo processo desulftao. Contm dixido deenxore para reduo de cor eeliminao de colides.

Caldo caleado o caldoque passou pelo processo dealcalinizao (caleao) paraneutralizar o pH do caldo, aps asulftao.



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Essas mudanas esto promovendo toda uma reestruturao na rede de

suprimentos industriais, evidenciando a crescente integrao das empresas

pertencentes mesma cadeia produtiva.

A relao entre o setor industrial sucroalcooleiro e seus clientes da indstriade alimentos processados um exemplo concreto das atuais transormaes

que visam a criao de vantagens competitivas e o aumento da capacitao

produtiva e logstica das empresas.

A princpio, essas empresas eram relativamente independentes umas das

outras, no possuam diversidade de produtos e estavam restritas regula-

mentao de preos, porm com a abertura da economia e a desregulamen-

tao produtiva, passaram a empreender iniciativas para constituio de um

sistema mais integrado, com nova dinmica de relacionamento com seus

clientes industriais.

A tendncia integrao das empresas, como tem ocorrido com as indstrias

do setor sucroalcooleiro e as indstrias de alimentos, responde necessidade

das usinas ortalecerem seu posicionamento junto ao mercado industrial. Este

movimento mostra que o fuxo tecnolgico na conormao dos produtos deve

buscar ecincia e produtividade em seus processos produtivos e logsticos.

O conceito de cadeia de suprimento, conjunto de empresas atravs do qual as

matrias-primas so convertidas em produtos acabados e o valor adicionado

aos olhos dos clientes, prev tambm o fuxo eciente e economicamente

ecaz de matrias primas entre as empresas.

Da o conceito de rede industrial onde as empresas so organizadas com

metas de ortalecimento de seu posicionamento competitivo.

A cadeia de suprimento inicia-se anterior usina, desde o plantio da

cana-de-acar at a sua colheita que serve de insumo para a produo do

acar que segue nos canais logsticos.

Com a crise do setor sucroalcooleiro da dcada de noventa, algumas usinas

estabeleceram alianas com multinacionais para dierenciar seus produtos.

Outras usinas realizaram investimentos prprios e passaram a suprir o mercado

industrial com os acares dierenciados (lquido e lquido invertido).



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A Figura 1.1 mostra o sistema de ornecimento do acar aos mercados

externo e domstico.

Figura 1.1: Canais logsticos para a movimentao de acar a partir da usinaFonte: Bianchini; Assumpo, 2002

As usinas aucareiras investem em etapas produtivas complementares, exis-

tentes para dierenciao do acar em: lquido e invertido. Suas estratgias

de diversicao visam o aumento de seus ganhos e a manuteno de seu

crescimento de longo prazo. Dentre estas estratgias citam-se:

Diversicao produtiva atravs da dierenciao do acar, iniciando a

produo do acar lquido e do acar lquido invertido, proporcionan-

do uma maior agregao de valor ao produto da usina.

Melhoria da qualidade da cana esmagada, revertendo na melhoria do acar.

Busca de novos mercados, principalmente de consumidores diretos, com

a produo de acares dietticos e light. Produo de acar orgnico.

Aproveitamento dos subprodutos de seu processo produtivo, como por

exemplo, o bagao que utilizado como combustvel nas caldeiras que

alimentam o processo e que, na poca de pico da colheita, as usinas



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transormam o calor gerado em energia eltrica, utilizando o necessrio

no processo e vendendo o excedente s concessionrias de energia para

a co-gerao de energia eltrica. Aproveitamento da torta de fltro, da

vinhaa e do melao, tambm subprodutos.

1.3 Tipos de acarNo Brasil, os dois tipos de acar mais abricados em escala industrial so o

acar cristal branco e o acar demerara.

O acar cristal branco caracteriza-se por ser um acar de alta polarizao

(99,3S a 99,9S). O processo utilizado na sua produo utiliza um sistema de

claricao mais eciente do que o empregado para a produo do acar

demerara.

A polarizao a porcentagem em massa da sacarose aparente contida em uma

soluo aucarada, determinada pelo desvio da luz polarizada ao atravessar

esta soluo. As rotaes na escala so designadas como graus sacarimtricos

(S) ou desvio polarimtrico [ ]D20. De acordo com a International Commission

for Uniform Methods of Sugar Analysis (ICUMSA), uma soluo normal de

sacarose quimicamente pura corresponde a 100S, sendo a base de calibrao

do sacarmetro. 100S correspondem a um desvio polarimtrico de (34,620

0,002)C, a 20C, no = 589,2 nm (lmpada de sdio).

O acar demerara se caracteriza por apresentar cristais envoltos por uma pelcula

aderente de mel, o que lhe conere uma menor polarizao (96,5S a 98,5S).

A dierena bsica entre os dois processos situa-se na ase de claricao do

caldo. Para o acar demerara, a claricao realizada empregando-se ape-

nas leite de cal, enquanto que para o acar cristal branco, so empregados

leite de cal e anidrido suluroso. O anidrido suluroso obtido por meio da

combusto de enxore mineral.

Alm do acar cristal branco e o demerara vrios tipos de acar so encon-trados no mercado, tanto na orma slida como na orma lquida.

O acar slido um composto orgnico cuja denominao qumica saca-

rose. Ele pode ser produzido na orma cristal ou renado.

torta de fltro

a mistura do lodo combagacinho de cana que saramdo processo de fltragem. A

sacarose contida na torta dadacomo perda, pois no ser maisprocessada. A torta devolvida

para a lavoura como ertilizante.

mel o licor-me separado dos

cristais de acar atravsda centriugao. O mel

classifcado de acordo com o tipode massa cozida (mel rico paramassa de primeira, mel pobrepara massa de segunda e melfnal para massa de terceira).

leite de cal a mistura da cal virgemcom gua, utilizado para

neutralizao do caldo ou doxarope.

sacarose o acar contido nos vegetais,encontrado em maior volume na

cana-de-acar ou na beterraba.A sacarose um dissacardeoproduzido pela condensao

de glicose e rutose, e suarmula qumica C12H22O11

(peso molecular 342,30). Podeser determinada por meio de

um sacarmetro, utilizandomtodos analticos ou pela

polarizao direta.



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O acar lquido trata-se de um produto com o mesmo perl de sabor e

poder adoante do acar slido comum sendo, por esses motivos, altamente

requisitado pelas indstrias produtoras de bebidas carbonatadas.

1.3.1 Tipos de acares slidos1.3.1.1 Acar refnado granuladoPuro, sem corantes, baixo teor de umidade ou empedramento e com cristais

bem denidos e granulometria homognea (Figura 1.2). mais usado na

indstria armacutica, em coneitos, xaropes de alta transparncia e em

misturas secas.

Caractersticas pureza elevada, granulometria uniorme (nal, mdia ou

grossa) e muitssimo branco.

Figura 1.2: Acar refnado granuladoFonte: http://www.cookthink.com/reerence/1943/Meet_the_sugars

1.3.1.2 Acar cristalAcar em orma cristalina produzido sem reno. muito utilizado na indstria

alimentcia para coneco de bebidas, biscoitos e coneitos, dentre outros.

1.3.1.3 Acar demeraraProduto de cor escura, que no passou pelo reno. Os cristais contm melao

e mel residual da prpria cana-de-acar (Figura 1.3). Com textura rme, no

se dissolve acilmente.

xarope o caldo de cana concentradonos evaporadores, antes derealizar alguma operao deextrao de acar.

pureza

a quantidade de sacarosecontida em 100 partes deslidos totais.Pureza = (pol x 100)/brix



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Figura 1.3: Acar demeraraFonte: http://www.cookthink.com/reerence/3394/What_is_Demerara_sugar

1.3.1.4 Acar branco (tipo exportao)H dois tipos para exportao o branco para consumo humano direto, com

baixa cor, sem reno e o branco para reprocessamento no destino, usina, semreno, com cor mais escura.

1.3.1.5 Acar mascavomido e de cor amarronzada, no passa pelo processo de branqueamento,

cristalizao e reno (Figura 1.4). Tem sabor mais orte, assim como o melao,

semelhante ao da rapadura. utilizado para a produo de pes, bolos e

biscoitos integrais e granolas.

Figura 1.4: Acar mascavoFonte: http://comosereormaumplaneta.wordpress.com/2009/11/27/acucar-mascavo/



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1.3.1.6 Acar orgnicoAcar de granulao uniorme, produzido sem qualquer aditivo qumico tanto

na ase agrcola como na industrial, disponvel nas verses clara e dourada

(visualmente similar ao demerara). Segue padres internacionais e certicao

por rgos competentes.

1.3.1.7 Acar refnado amoro o mais utilizado no consumo domstico, por sua brancura, granulometria

na e dissoluo rpida, sendo usado na coneco de bolos e coneitos,

caldas transparentes e incolores e misturas slidas de dissoluo instantnea

(Figura 1.5).

Figura 1.5: Acar refnado amoroFonte: http://www.biocana.com.br/index.php/conteudo/visualizar/indicadores-acucar

1.3.1.8 Acar Very HighPolarization (VHP)O acar VHP o tipo mais exportado pelo Brasil. mais claro que o demerara

e apresenta cristais amarelados. No seu branqueamento no h a utilizao

de anidrido suluroso.

1.3.1.9 Acar de coneiteiroTem grnulos bem nos, mais que o renado, e cristalino. destinado

indstria alimentcia, sendo muito utilizado no preparo de bolos, glacs,coberturas, suspiros, etc.

1.3.1.10 Acar light constitudo pela mistura de acar renado e edulcorantes. Tem propor-

cionalmente menor contedo calrico e maior poder adoante do que o

acar renado.

edulcorantesSo substncias, dierentes dosacares, com a capacidade deadoar alimentos. Pode ser usadoem substituio total ou parcial

ao acar. Os edulcorantes tmpoder adoante muito superiorao da sacarose. Se classifcamem: naturais, quando obtidossem reaes qumicas a partirde plantas ou de alimentosde origem animal; e artifciaisou sintticos, quando obtidosde produtos naturais ou no,atravs de reaes qumicasapropriadas.



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1.3.1.11 Acar colorido elaborado a partir de dois tipos de acares: cristal e granulado. adicionado

de corantes alimentcios para obteno de dierentes cores.

1.3.2 Tipos de acares lquidos1.3.2.1 Xarope de acar invertidoO acar lquido invertido um adoante natural constitudo pela mistura de

glicose, rutose e sacarose. Pode ser produzido a partir de inverso cida,

inverso enzimtica e inverso catinica (resinas). Apresenta-se na orma

lquida em uma soluo lmpida e ligeiramente amarelada, com odor e sabor

caractersticos e com alto poder adoante (Figura 1.6). Em geral, possui con-

centrao de 76 a 78% de acar slido diludo (Brix).

Possui um alto grau de resistncia contaminao microbiolgica. De poder

umectante e anticristalizante, utilizado na indstria alimentcia, principal-mente para a produo de bebidas.

Figura 1.6: Xarope de acar invertidoFonte: http://www.heavenskitchen.com.br/heavens-detalhesreceita-358.htm

1.3.2.2 Xarope simples ou acar lquido

O acar lquido um adoante natural de sacarose apresentado na ormalquida em uma soluo inodora, lmpida e cristalina, obtido pela dissoluo

de acar slido em gua, com posterior puricao e descolorao, o que

garante a esse produto alta transparncia e limpidez.

usado pela indstria armacutica e alimentcia, aplicado onde a ausncia

de cor essencial, como bebidas claras, balas e outros coneitos.

inversoA sacarose hidrolisa-se com

acilidade em solues cidasa velocidades que aumentam

notavelmente com o aumentoda temperatura e diminuio

do pH. Esta reao hidroltica denominada de inverso, e causa

perda de sacarose.

BrixSo os slidos solveis na cana

ou na soluo aucarada, dosquais uma parte a sacarose. expressa como percentagem de

peso de slidos.

Para saber mais sobre o processode produo do acar lquido e

lquido invertido, acesse:http://www.abepro.org.br/

biblioteca/enegep2002_tr11_0983.pdf



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Em geral, possui concentrao de 66,7 a 67,3% de slidos de acar solveis

em gua (Brix).

ResumoNesta aula, vimos os principais aspectos do mercado de acar e o desta-que que o Brasil ocupa nesse cenrio, em se tratando do produto obtido

da cana-de-acar. A cadeia de produo de acar gera tipos dierentes

de produtos. Eles se dividem em dois grandes grupos: os acares slidos e

os acares lquidos. Dentre os slidos, a classicao se d principalmente

quanto a granulometria e cor. Enquanto que os lquidos so solues trans-

parentes e lmpidas. Possuem o mesmo perl de sabor e poder adoante do

acar slido comum sendo, por esses motivos, altamente requisitado pelas

indstrias produtoras de bebidas carbonatadas.

Atividades de aprendizagem1. Quais so os principais estados brasileiros produtores de acar?

2. Qual a situao do estado de Gois no mercado de produo de acar

no mercado nacional?

3. Quais so os mercados de consumo do acar nacional?

4. Descreva as atuais transormaes por que passam as indstrias de a-

car no Brasil.

5. Caracterize os acares slidos e lquidos.



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e-Tec Brasil

Objetivos

Reconhecer a importncia da qualidade da matria-prima para a

produo de acar.

Compreender as etapas do processamento de acar.

Reconhecer as principais caractersticas de cada etapa do processo.

2.1 A cana-de-acar como matria-primaA produo de cana-de-acar est inserida em rea agrcola e industrial,

portanto, estando sujeita s condies ambientais, que infuenciam de orma

dramtica a qualidade da matria-prima, provocando ampla variao de seus

parmetros tcnicos e de ornecimento.

Fatores como diversicao das variedades, tipos de variedade (precoce,

mdia, tardia), maturao, tratos culturais, condies climticas, longevidade

do canavial, tipo de solo, qualidade e quantidade de ertilizantes aplicados,

quantidade e qualidade da vinhaa aplicada, horrio da queima, tipo de

colheita, condies de transporte e armazenamento, determinam a qualidade

da matria-prima que ser processada.

Alm disso, h grande variao na matria-prima recebida na brica. As

variedades recebidas nunca so as mesmas, geralmente apresentam dierentes

tempos de queima, corte e transporte para chegada brica. H uma srie

de atores e condies que podem dicultar as operaes agrcolas e nem

sempre possvel realizar um trabalho que traga para a indstria a melhor

cana do canavial.

Com a colheita mecanizada, muitos problemas podero ser reduzidos, mas

ocorrem outros que tambm intererem no processo. A qualidade dos proces-

sos de cozimento dependem muito da qualidade da cana-de-acar entregue

na brica. As matrias-primas que podem sorer de alguma orma perdas

Aula 2 Produo de acar

e-Tec BrasilAula 2 - Produo de acar 27


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por inverso de sacarose, com certeza, vo dicultar e reduzir o desempenho

dos cozedores e aetar o cozimento, devido presena de outros acares

no-cristalizveis.

2.2 Processo de produoO processo de abricao de acar visa, de orma simplicada, extrao do

caldo contido na cana, em seu preparo e concentrao, culminando nos

vrios tipos de acares conhecidos.

Dentro desse processo de abricao, podemos classicar uma usina de acar

como uma indstria de extrao, uma vez que o acar j produzido pela

natureza, atravs da cana, sendo ele somente concentrado no processo, nas

suas vrias modalidades. O processo de produo do acar envolve especi-

camente etapas sicas e qumicas.

Esse ambiente, somado variao do mercado, exige dos prossionais constan-

tes aes de intererncia no processo que, no tendo o conhecimento rpido

e preciso do seu eeito nos produtos nais, incorrem em subaproveitamento

de equipamentos, perda de ecincia e subaturamento.

2.3 Etapas do processoAs etapas de produo de acar podem ser divididas em dois grupos: pre-

parao do caldo e cozimento/cristalizao.

2.3.1 Etapas da preparao do caldo2.3.1.1 Recepo da matria-primaNa usina, a cana descarregada em ptios de armazenagem ou diretamente

nas mesas alimentadoras, para que seja eita a extrao.

2.3.2.2 Extrao da sacarose ou moagemA cana descarregada nas mesas alimentadoras sore uma lavagem (que vem

sendo substituda por limpeza a seco) e, logo aps, conduzida atravs deesteira rolante para os picadores e desbradores; esta etapa conhecida como

preparo da cana. A extrao do caldo eita usualmente pelo esmagamento

da cana por rolos das moendas que exercem uma orte presso sobre a cana. A

extrao por diuso, pelo princpio da osmose, vem substituindo as moendas

nas usinas mais novas, porm para a abricao de acar, ainda pouco usual.

Extraem-se cerca de 96% do caldo da cana, que utilizado para a abricao

de acar. O bagao produzido utilizado como combustvel nas caldeiras.



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Nesta etapa onde ocorrem os maiores ndices de contaminao. Os equipa-

mentos devem ser mantidos sempre limpos e em bom estado de conservao,

uma vez que por eles passam toda a matria-prima e esta recebe diversos

tipos de preparos e exposies da sacarose.

Para manter a sacarose livre de microrganismos, deve-se manter uma assepsia

contnua e ecaz, evitando assim o contato das molculas de sacarose com

os microrganismos que a destroem, transormando-a em outros acares

no cristalizveis.

Os cuidados para evitar a prolierao de contaminaes bacterianas so de

undamental importncia para a conservao e obteno da sacarose dispo-

nvel na matria-prima.

2.3.2.3 Tratamento do caldoO caldo resultante da extrao (essencialmente o da primeira prensagem)

peneirado para a retirada das impurezas grossas, sultado com SO2 para auxiliar

na coagulao das matrias coloidais, na ormao de precipitados que aro

o arraste das impurezas durante a sedimentao e na desineco do caldo; e

nalmente caleado com leite de cal, para tambm coagular parte do material

coloidal, precipitar as impurezas e elevar o pH para valores neutros (Figura 2.1).

Alguns processos vm substituindo com ecincia o sulto pelo oznio (O3).

A mistura , ento, aquecida com vapor de gua at temperaturas em torno

de 105C, com os objetivos de diminuir a viscosidade do fuido, acilitando a

decantao e promover a ormao de uma quantidade maior de aglomerados

coloidais, que precipitaro no decantador, ormando o lodo de sedimentao

que ser posteriormente ltrado. O caldo clarifcado enviado para o setor

de evaporao.lodoSo as impurezas retiradas docaldo durante o processo dedecantao.

caldo clarifcado ou decantado. o caldo que saiu do decantadorpara eliminao das impurezascontidas no caldo.

Para saber mais sobre oprocessamento da cana-de-acar, acesse:http:// www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/TAG01_102_22122006154841.html



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Figura 2.1: Tratamento do caldoFonte: http://mundodacana.wordpress.com/2009/01/09/tratamento-do-caldo/

2.3.2.4 EvaporaoConstitui o primeiro estgio de concentrao do caldo tratado. O caldo tratado

contm cerca de 85% de gua, que ento, evaporada at que se atinja

40% em gua, tornando-se um xarope grosso e amarelado.

Devido a necessidade de economia de vapor, esta evaporao eita em eva-

poradores com mltiplo eeito concorrente, isto , o vapor gerado na caixa de

evaporao precedente utilizado como onte de aquecimento para a caixa

posterior. Esta seo tambm ornece a gua condensada para alimentao

das caldeiras.

O conjunto de evaporadores constitui-se de equipamentos que, bem dimen-

sionados e operados, contribuem de orma indiscutvel para o bom balano

trmico da brica, aumentando ou reduzindo a ecincia de vrios outrosequipamentos, inclusive dos cozedores.

Um xarope de boa concentrao produto de extrema importncia no setor

de cozimento. Quando sua concentrao baixa, muito so os eeitos nega-

tivos, provocando aumento do consumo de vapor e do tempo de cozimento,

bem como perdas de capacidade dos equipamentos.



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2.3.3 CristalizaoO xarope produzido pela etapa de evaporao passa por um processo de cozi-

mento, eito em cristalizadores, que na verdade so evaporadores de simples

eeito. Nesta etapa, que realizada em batelada, o xarope concentrado sob

vcuo, at atingir certo grau de supersaturao.

A separao da sacarose das impurezas associadas nas solues sacarinas

o objetivo undamental na abricao de acar. Este objetivo alcanado

atravs da cristalizao da sacarose, que subsequente separao dos cris-

tais por meio de ora centruga, pois outras impurezas j oram eliminadas

na ase de claricao.

A presena de no-acares nos mis exerce infuncia adversa no processo

da cristalizao. A separao da sacarose dos no-acares, por meio da

cristalizao, exige repetidas cristalizaes, tantas quantas sejam economi-camente possveis.

2.3.3.1 Supersaturao

Para que haja ormao e crescimento dos cristais de acar, a condio

essencial a supersaturao. Geralmente, a cristalizao de materiais de baixa

pureza, requer supersaturao mais alta do que para solues de acar de

alta pureza.

Supersaturao expressa pela relao entre a quantidade de slidos dis-

solvidos por unidade de gua contida na soluo supersaturada e a que se

continha na soluo saturada de mesma pureza e temperatura.

Exemplo

Suponha uma soluo saturada de acar a 80C. Pela curva de saturao,

verica-se que esta soluo saturada contm 363 partes de acar em cada

100 partes de gua. Se esta soluo or concentrada temperatura de 80C

at que o contedo atinja 436 partes por cada 100 partes de gua, a super-

saturao conseguida a seguinte:

Coeciente de supersaturao: 436/363 = 1,20

Para saber mais sobre Aplicaoda produo mais limpa no

processo de clarifcao docaldo de cana para produo deacar, acesse:http://revista.feb.unesp.br/index.php/gepros/article/viewFile/735/215



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Mtodos de medidas de supersaturao

O grau de supersaturao pode ser medido apenas por vias indiretas. Os

mtodos comuns so:

Brix reratomtrico.

Elevao do ponto de ebulio.

Condutividade eltrica.

Consistncia.

Assim, a massa cozida, aps ter sido processada nos cozedores, temperatura

na aixa de 65-70C e coeciente de supersaturao de aproximadamente

1,20, descarregada nos tanques de cristalizao.

A massa ento mantida em regime de agitao lenta sobre rerigerao, o

que torna possvel a continuidade do processo de cristalizao iniciado na ase

de cozimento do xarope. Esse enmeno s possvel porque as condies

de supersaturao da massa so mantidas pela reduo da temperatura.

A agitao tambm assume grande importncia, na medida em que garante o

crescimento individual dos cristais em tamanho. A no realizao da agitao

poderia azer com que a massa cozida se solidicasse, ormando um nico

bloco, o que no seria desejvel.

Portanto, essa ase do processo visa, alm do aumento do tamanho dos

cristais, exausto mxima e possvel da sacarose presente no melao. Esse

objetivo, para ser atingido, exige que se trabalhe em temperaturas reduzidas

ao mnimo possvel, desde que permita a movimentao das ps agitadoras

do equipamento.

Com esse procedimento, obtm-se um progressivo decrscimo da solubilidade

da sacarose, o que garante as condies necessrias de supersaturao damassa, viabilizando o crescimento dos cristais. Normalmente, nos cristaliza-

dores, a temperatura da massa gira em torno de 55C, mas, dependendo

das caractersticas da massa cozida, esses valores podem sorer oscilaes na

aixa de 45-50C, para massas cozidas de densidades elevadas, e acima de

35C, para massas cozidas de baixas densidades.

massa cozida a mistura de cristais e

licor-me descarregado doscozedores. A massa cozida

classifcada de acordo comsua pureza (primeira,segunda ou terceira).



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A velocidade de resriamento nos cristalizadores depende das caractersti-

cas da massa cozida (por exemplo, densidade), da natureza das impurezas,

do ormato dos equipamentos e potncia de acionamento dos sistemas de

agitao. Quando se trata de massa cozida de baixa pureza, a velocidade de

cristalizao varia acentuadamente, infuenciando de orma direta o temponecessrio para que o processo se conclua.

2.3.3.2 CentriugaoCom o licor-me tecnicamente esgotado, necessrio separ-lo dos cris-

tais para obter o acar propriamente dito. Esse processo de separao do

licor-me dos cristais de acar realizado pelo sistema de centriugao

atravs de turbinas centrugas.

As centrugas podem ser agrupadas em dois tipos principais: centrugas

intermitentes e centrugas contnuas.

De orma geral, as centrugas de acar compem-se de um cesto metlico

telado, ao qual se conecta um eixo vertical atravs da sua extremidade inerior

(Figura 2.2). Este eixo, por sua vez, acionado por um motor eltrico, sendo o

movimento transerido ao conjunto eixo/cesto atravs de polias. Assim, estando

o motor em uncionamento, seu movimento transerido ao conjunto eixo/

cesto, provocando rotao. Esse movimento de rotao, por sua vez, acaba

por gerar ora centruga no interior do cesto.

Figura 2.2: Centruga convencionalFonte: www.cav.unesp.br/omir/aulastaa/aulasacucar/aulaacucar7.pd



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Dessa orma, quando o cesto se encontra em movimento, a tendncia que se

apresenta de a massa cozida espalhar-se sobre a supercie interna da tela.

Com o aumento da rotao, h intensicao da ora centruga, azendo

com que o licor-me drene atravs dos oricios da tela.

Os cristais de sacarose, por sua vez, so retidos no interior da tela. No caso

de centrugas intermitentes, as pores iniciais do mel drenado so denomi-

nadas de mel pobre. Porm, aps a aplicao de gua e injeo de vapor

para a remoo do lme de licor-me, que ainda permanece recobrindo

os cristais de sacarose (conerindo-lhes colorao escura). A poro de mel

obtida apresenta maior teor de sacarose. A juno desta poro (com maior

teor de sacarose) com o mel pobre resulta na obteno do mel rico.

2.3.3.3 Secagem

Quando o acar possui umidade elevada, sua deteriorao acelerada,resultando em maiores perdas. O inverso tambm verdadeiro. No caso do

acar demerara, devido ao seu processo de centriugao, seu teor de gua

situa-se na aixa de 0,5 - 2%.

Assim, independentemente do tipo de acar, az-se necessria realizao

da secagem do acar de tal orma que a sua umidade seja reduzida aos

nveis de 0,1 - 0,2%.

Entre as partes constituintes de um secador de acar, destacam-se o aque-

cedor de ar e um ventilador que promove a circulao do ar quente em con-

tracorrente movimentao do acar no interior do secador.

A temperatura do ar de secagem no deve ultrapassar a marca de 100C. O

ideal que, na sada do aquecedor, o ar apresente temperatura na aixa de

70 - 95C. Nessa condio, tem-se a certeza de que no haver prejuzos em

termos de qualidade decorrentes do amarelamento dos cristais por conta de

aquecimentos exercidos pelo ar empregado.

Outra varivel importante nessa ase do processo a velocidade do ar de aque-cimento. A mesma deve ser regulada para permanecer na aixa de 1 - 5 m/s.

Contudo, a denio da melhor velocidade estabelecida por levantamen-

tos realizados sobre eventuais arrastes de cristais nos de acar. Se, numa

determinada velocidade, esse arraste estiver ocorrendo de orma signicativa,

devem-se adotar velocidades menores.



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Os secadores podem ser horizontais ou verticais, sendo que seus comprimentos

e capacidades de secagem so variveis.

2.3.4 Armazenamento

De uma orma geral, o armazenamento do acar realizado em sacas de50 kg, big-bag de 1.500 kg ou a granel.

2.3.4.1 Armazenamento em sacasEmbalagens de 50 a 1.500 kg podem ser encontradas nas usinas. As sacas de

50 kg, bastante comuns, podem ser de algodo, polietileno e mistura de algo-

do e polietileno. As embalagens maiores, tambm conhecidas como big-bag

(Figura 2.3), so construdas em polietileno e destinam-se ao ornecimento

de grandes quantidades a indstrias de alimentos (doces e rerigerantes). Os

produtos para exportao podem ser acondicionados nesses ou em outros

tipos de embalagens, dependendo do produto, do mercado de destino e dasnalidades. Assim, no caso do acar demerara, utilizam-se sacos plsticos

impermeveis visando a impedir a deteriorao do produto, uma vez que o

lme de licor-me (que envolve os cristais) higroscpico e possibilita o desen-

volvimento de bactrias que podem trazer prejuzos a qualidade do acar.

2.3.4.2 Armazenamento do acar a granelUma das caractersticas marcantes desse sistema a maior lentido dos pos-

sveis processos de deteriorao quando se compara com o armazenamento

em sacas. Nesse sistema, o acar das pores laterais torna-se mido e orma

uma camada protetora, a qual atua como barreira penetrao de umidade

nas pores centrais. Quanto maior a espessura da camada protetora, mais

lentamente ocorrer inltrao de umidade.

Figura 2.3: Acondicionamento de acar em big-bagsFonte: http://conflex.com.sapo.pt/caract.htm



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ResumoFoi visto, nesta aula, a importncia da qualidade da matria prima para o

processamento de acar, que ator determinante para a qualidade do

produto nal. As etapas do processo de produo envolvem o tratamento do

caldo, a evaporao, cristalizao, atravs do cozimento do caldo e posteriorormao dos cristais de acar, pela supersaturao, a cristalizao, para a

separao dos cristais, a secagem, para a retirada da umidade, e o armaze-

namento, em sacas ou a granel.

Atividades de aprendizagem1. Quais so os atores relacionados ao cultivo da cana-de-acar que in-

fuenciam em sua qualidade como matria-prima para a produo de

acar?

2. Faa um fuxograma simples do processo de preparao do caldo.

3. Explique os tipos de moagem que se aplicam a cana-de-acar.

4. Como as contaminaes de origem biolgica podem ser controladas du-

rante o processo de moagem da cana?

5. Explique como acontecem os processos de sultao e caleagem do cal-

do? Quais seus objetivos?

6. O que evaporao do caldo?

7. Como ocorre o processo de cristalizao?

8. O que supersaturao?

9. Descreva uma centruga.

10.Qual o objetivo da secagem do acar? Como ocorre?



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e-Tec Brasil

Objetivos

Compreender os princpios e objetivos das operaes de evapora-

o e cristalizao.

Conhecer o uncionamento das etapas de evaporao e cristalizao.

3.1 Processo produtivoDentro do processo de abricao do acar as duas etapas que reconheci-damente apresentam maiores diculdades de operao so a evaporao e

a cristalizao.

A etapa de evaporao tem grande peso no balano energtico das usinas de

acar, pois ao menos tempo que necessita de grande quantidade de vapor

das caldeiras, tambm gera muito vapor vegetal de baixa presso, utilizado

por outros equipamentos da usina.

Quanto cristalizao, sua maior importncia quanto operao dos crista-

lizadores na qualidade do produto nal e na economia do processo produtivo.

3.2 EvaporaoA evaporao, que constitui o primeiro estgio de concentrao do caldo pro-

veniente da seo de tratamento, tem o propsito de elevar a concentrao

da soluo antes de envi-la etapa de cristalizao.

O caldo que sai da etapa de extrao, e passa pela etapa de tratamento,

apresenta grande quantidade de gua e concentrao de 14 a 17 Brix. Aevaporao da gua ocorre at a concentrao do caldo entre 50 e 70 Brix.

O evaporador utilizado nas usinas de acar o evaporador de tubos verticais,

que trabalha de maneira contnua, com o movimento do lquido propulsio-

nado pela conveco natural gerada por dierenas de temperatura na massa

lquida em movimentao em seu interior.

Aula 3 Operaes de evaporaoe cristalizao

e-Tec BrasilAula 3 - Operaes de evaporao e cristalizao 37


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A supercie de aquecimento situa-se na parte inerior do corpo do aparelho

e, entre duas chapas (espelhos), esto xados os tubos verticais (calandras)

por onde circula o caldo em concentrao.

O vapor introduzido na calandra condensa-se entre os espelhos e externa-mente aos tubos cedendo energia ao lquido que se encontra no interior do

equipamento.

Devido intensa ebulio que ocorre na calandra do evaporador, muitas

gotculas de caldo so atiradas ao corpo do evaporador. Uma rao dessas

gotculas volta a cair sobre a calandra, enquanto que a outra, representada

pelas gotculas menores, arrastada pelos vapores ascendentes resultando

numa perda signicativa de acar. Quanto maior o vcuo existente no interior

do aparelho, maior o perigo desse arraste ocorrer.

A m de evitar esta perda, os evaporadores possuem em sua parte superior

um dispositivo, separador de arraste, que utilizando a inrcia das gotculas,

az com que estas, mediante uma sbita mudana na direo do vapor,

separem-se dessa corrente e escorram novamente para o interior do corpo

de evaporao.

3.2.1 Evaporador de mltiplo eeitoNo evaporador de mltiplo eeito (EME) o vapor de um eeito precedente

utilizado para aquecer a caixa posterior (Figura 3.1). Aps o primeiro eeito,

os demais so colocados sob vcuo. A soluo apresentada tem o inconve-

niente de exigir uma instalao para criar o vcuo necessrio, porm possui

duas grandes vantagens:

Aumenta a dierena total de temperatura entre o vapor de uma caixa e

a temperatura de ebulio do caldo da caixa seguinte.

Permite continuar a evaporao com temperaturas menos prejudiciais

sob o ponto de vista da qualidade do produto medida que o caldo se

torna mais concentrado e mais viscoso.



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Figura 3.1: Evaporador de mltiplo eeitoFonte: http://www.centerquimica.com/clariant.html

Um enmeno importante que ocorre na evaporao do caldo aucarado

e em todas as solues o aumento do ponto de ebulio. A temperatura

de ebulio de uma soluo depende da presso em que se encontra e da

concentrao de soluto que apresenta, ou seja, o Brix do caldo. Outra infun-

cia no valor da temperatura de ebulio a presso hidrosttica. Quando

uma presso exercida sobre a supercie de um lquido, a presso qual

so submetidas as molculas do lquido que se encontram em uma certa

proundidade na massa igual a esta presso acrescida do peso do lquido

correspondente sua proundidade.

De maneira geral, o sistema constitudo de trs a cinco eeitos, onde o

primeiro, denominado pr-evaporador, tem a sua supercie de troca trmica

maior do que a dos eeitos seguintes. Parte dos eeitos trabalha com presso

abaixo da atmosrica, mantida por condensadores baromtricos.

Para conhecer sobre pressohidrosttica, acesse:http://www.walter-endt.de/ph14br/hydrostpr_br.htm



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A maior rea do pr-evaporador proposital para que se tenha um excesso

de vapor vegetal produzido (proveniente da evaporao do caldo), que pode

ser extrado (sangrado) e utilizado em outras etapas do processo, como nos

trocadores de calor e cristalizadores.

Os limites de temperatura possveis para o caldo na evaporao so estabe-

lecidos pela caramelizao do acar para o limite superior, e pela qualidade

do vcuo obtido no ltimo eeito, para o limite inerior.

O controle do evaporador de mltiplo eeito pode ser eetuado tendo como

objetivo nal o controle da concentrao de sada do equipamento, de pre-

erncia de orma automatizada.

O vcuo estabelecido por meio de um ejetor em um recipiente echado,

denominado condensador, que est em comunicao com os aparelhos nosquais se deseja gerar vcuo. Uma bomba leva gua ria (que assegura a con-

densao do vapor vindo dos cozedores ou do EME) para este condensador,

colocado a uma altura suciente para que a gua escorra por gravidade

juntamente com o vapor condensado. A gua resriada e reconduzida ao

condensador como gua ria, ormando um circuito echado.

3.3 CristalizaoNesta etapa de produo do acar ocorre a cristalizao da sacarose contida

no xarope proveniente da seo de evaporao. A soluo viscosa constituda

de licor-me e cristais agora denominada massa cozida.

Sua consistncia no mais permite erv-la em tubos estreitos e az-la circular

acilmente de um corpo de evaporao a outro como no caso do EME. utilizado

ento um cristalizador, que possui detalhes dimensionais melhor adaptados ao

produto viscoso que deve ser concentrado. Este equipamento geralmente

denominado cozedor, cozedor vcuo, tacho ou simplesmente vcuo.

A solubilidade da sacarose na gua varia de acordo com a temperatura eaumenta rapidamente com esta. A 40C, por exemplo, possvel dissolver

2,334 kg de acar puro em 1 kg de gua; a 80C, dissolvem-se 3,703 kg.

Nestas condies a soluo dita saturada. Na prtica, as solues apresen-

tam outras solues dissolvidas alm do acar. Estas substncias modicam

a solubilidade do acar, reduzindo-a na mesma proporo que a pureza.



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As condies ideais de presso e temperatura, que levam a supersaturao

do xarope, propiciam a cristalizao da sacarose. Em decorrncia da eva-

porao da gua do xarope no interior do cozedor, novas cargas de xarope

devem ser admitidas no equipamento, com o objetivo de apenas promover

o crescimento dos cristais.

O produto do cozimento a massa cozida, que uma mistura de cristais de

sacarose envolvidos por mel ou licor-me. Uma vez obtida a massa cozida,

esta enviada a um cristalizador, onde se completa o crescimento dos cristais

por deposio (resriamento com aumento da supersaturao).

Na ase seguinte procede-se centriugao, em turbinas, da massa cozida,

para remoo do mel que recobre os cristais de sacarose. O acar resultante

enviado para as operaes nais, quando se realizam a secagem, classica-

o, acondicionamento e armazenamento.

O mel resultante da centriugao retorna ao processo, para que se consiga

o seu esgotamento econmico atravs de novo cozimento, cristalizao em

movimento e centriugao. O ponto de retorno depende do tipo de massa

cozida que lhe deu origem.

Os mis das massas cozidas de primeira e de segunda, normalmente retornam

para novos cozimentos de respectivas purezas.

Esse sistema de cozimento denominado de sistema de cozimento de duas

massas. O acar centriugado de primeira encaminhado ao secador para

a remoo do excesso de umidade. Uma vez seco e temperatura ambiente,

o mesmo passa ase de acondicionamento. O acar de segunda empre-

gado como p ou de ncleo de cristalizao, na orma de magma (acar

parcialmente dissolvido em gua), para novos cozimentos visando produo

de acar de primeira.

ResumoVimos nessa aula que a etapa de evaporao possui grande peso no balanoenergtico das usinas de acar, por consumir e gerar grandes quantidades

de vapor e que a boa conduo da etapa de cristalizao undamental para

a qualidade esperada do produto nal. A evaporao tem o objetivo de elevar

a concentrao do caldo antes de envi-lo etapa de cristalizao e ocorre

em algumas etapas. Na cristalizao, a sacarose contida no xarope evaporado

magma a mistura de cristais de acardo cozedor de granagem comcaldo de cana, xarope ougua. utilizada como p doscozimentos de primeira e de

segunda massas.



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cristalizada, produzindo a massa cozida, que uma mistura de cristais de

sacarose envolvidos por mel ou licor-me.

Atividades de aprendizagem1. Explique o uncionamento de um evaporador?

2. O que um EME? Quais suas caractersticas?

3. Como ocorre a cristalizao da sacarose?

4. O que massa cozida?

5. Dena mel pobre e mel rico.



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e-Tec Brasil

Objetivos

Conhecer os undamentos de balano de massa.

Compreender o balano de massa do processo de obteno de acar.

4.1 Fundamentos do balano de massaSendo um dos princpios undamentais da engenharia, o balano de massa

utilizado para undamentar quantitativamente: ecincias, rendimentos,dimensionamento de instalaes e equipamentos, etc.

Baseia-se no princpio de conservao de massa.

O balano de massa um estudo mssico de entrada e sada de materiais no

processo produtivo buscando rendimentos, perdas, e buscando obter inor-

maes para implementaes de melhoria no processo (Figura 4.1).

Um balano de massa deve ter:

Fluxograma do processo.

Medidas de entradas e sadas de materiais, inclusive perdas que devero

ser obtidas atravs de medies diretas de massa, volume, ou medidores

de fuxo conorme a necessidade.

Anlises sico-qumicas dos subprodutos e produtos obtidos que possam

auxiliar no clculo dos rendimentos das operaes unitrias existentes.

Aula 4 Balano de massa

e-Tec BrasilAula 4 - Balano de massa 43


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Figura 4.1: Esquema de balano de massa para produo de acarFonte: Cottas, 2010

4.2 Balano de massa de acares redutoresO balano de acares redutores totais um dos clculos mais recomendados

nas indstrias que abricam acar e lcool, pois o mesmo tem como objetivo

detectar e mensurar todas as perdas de acares (glicose, sacarose, rutose)

decorrentes do processo industrial.

Nos processos que possuem o objetivo de retirar o mximo de sacarose no

mel nal, conveniente e possvel realizar o balano de massa de pol para

detalhar as perdas de acar (sacarose) que ocorrem no processo industrial.

Quando uma usina tem uma produo de acar e mel nal sem esgotar a

sacarose na seo de cristalizao do acar ou quando se tem a abricao

de acar e lcool na mesma planta industrial, conveniente e recomendvel

realizar o balano de massa de Acares Redutores Totais (ART).

Ao realizar o balano de pol, dicil controlar e mensurar as perdas de acaresque ocorrem no processo industrial, principalmente nas guas condensadas

dos multijatos dos evaporadores e dos vcuos, na gua de lavagem de cana

e nas canaletas. nestas guas residuais que ocorre a inverso da sacarose e

os mtodos analticos medem acares redutores totais ou carboidratos totais.

pol o valor obtido pela

polarizao simples e direta emum sacarmetro de uma soluo

de peso normal. expressacomo um valor real.



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Com a utilizao do balano de ART possvel detectar diversas perdas de

ART no processo, algumas podem ser mensurveis e outras no. As perdas

no detectveis e as no mensurveis, juntamente com todos os erros de

amostragem, anlise e medio, resultam nas perdas denominadas perdas

indeterminadas.

No processo industrial, os clculos devem ser realizados com o total de massa

de ART correspondente a cada produto.

4.2.1 ART dos produtos abricadosO ndice de rendimento de abricao do acar e do lcool (ARTprod)

dado por:

Onde: QAp = rendimento obtido de acar expresso como sacarose (kg/t cana)

VEp = rendimento de lcool expresso como etanol (l/t cana)

Observao

Quando h produo de leveduras secas ou venda de xarope ou mel, estes

devem ser convertidos em ART e o resultado acrescentado ao rendimento de

ART obtido com acar e lcool.

Exemplo

QAp = 36,28 kg de sacarose por tonelada de cana

VEp = 59,39 l de etanol por tonelada de cana

ARTprod = 36,28/0,95 + 59,39/0,6475

ARTprod = 129,90 kg/t cana

4.2.2 Perdas na lavagem da matria-primaA estocagem ou a espera da matria prima no ptio a primeira perda iden-ticada. A lavagem de cana a segunda etapa onde podemos detectar e

mensurar as perdas de acares.

Quando as usinas utilizam o sistema de circuito echado devem ser medidos

os acares totais na gua de entrada e na gua de sada. A dierena deve



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ser multiplicada pelo volume de gua utilizada por tonelada de cana, sendo

assim possvel a mensurao das perdas de acares na gua de lavagem

da cana. A medio correta do volume de gua por tonelada de cana nem

sempre possvel em escala de rotina, sendo comum a aplicao de um valor

constante, embora o volume possa ser varivel de acordo com as condiesde trabalho.

Onde: Kl = perda de ART na gua de lavagem de cana (kg/t cana)

V gua = volume de gua utilizada em m/t cana

ARTe = acares redutores totais na gua de entrada do circuito (kg/m)

ARTs = acares redutores totais na gua de sada do circuito (kg/m)

4.2.3 Perdas no bagao fnalA quarta perda ocorre no bagao nal e esta uma das maiores perdas de

acares possveis de determinao direta no processo de industrializao da

cana. Sendo assim aps conhecer a quantidade de bagao, pode-se calcular

a perda no bagao nal pela multiplicao da quantidade de bagao pelo

teor de ART no bagao.

O teor de ART no bagao pode ser determinado e mensurado atravs do

extrato do bagao no digestor ou no caldo extrado do bagao na prensa.

Entretanto, esta determinao trabalhosa e de custo relativo alto. Como

alternativa, pode ser obtido assumindo que a relao entre os acares redu-

tores % com a pol da cana igual entre os acares redutores % bagao com

a pol do bagao e que a soma da pol na orma de acares invertidos com

os acares redutores ornece os acares redutores totais.

Provavelmente, esta relao no bagao maior do que na cana, devido s

inverses de sacarose que ocorrem ao longo da moenda, o que resulta em

ART estimado no bagao, menor do que o real.

Onde: ARTbg = acares redutores totais % bagao

POLbg = pol no bagao

ARC = acares redutores % cana

PC = pol na cana



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Conhecendo o teor estimado de ART do bagao (ARTbg) pode ser calculada

a perda de acares no bagao nal (Kb) em kg/t cana:

Onde: Kb = perda de ART no bagao (kg/t cana)

Qbg = massa de bagao (kg/t cana)

4.2.4 Perdas na torna de fltros ou prensasTorta de ltro so as impurezas resultantes da decantao do caldo. Normal-

mente realizada a pesagem de toda a torta que sai dos ltros, sendo que

assim pode-se ter a quantidade de torta por tonelada de cana (kg/t cana).

Para a obteno e mensurao da perda de ART contido na torta utiliza-se

o seguinte clculo:

Onde: ARTt = acar redutores totais % torta

POLt = pol na torta

ARC = acares redutores % cana

PC = pol na cana

A perda de acar na torta Kt em kg/t cana:

Onde: Kt = perda de ART na torta (kg/t cana)

Qt = massa de torta (kg/t cana)

A Figura 4.2 representa o esquema de um balano de massa para produo

de acar.



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Figura 4.2: Exemplo de balano de massa para produo de acarFonte: Lopes, 2010

ResumoNesta aula, vimos como se az um balano de massa para acares redutores

totais. Para isso, deve-se considerar as perdas de gua da lavagem de cana,

bagao nal da moenda, torta, destilaria, e outras perdas tambm podem ser

mensuradas e quanticadas no processo industrial como a gua de canaletas

e multijatos.

Atividades de aprendizagem1. Qual a nalidade de se azer um balano de massa?

2. O que ART?

3. Quais as perdas se devem considerar no balano de massa de Acares

Redutores Totais?

4. Dentre as perdas, qual se espera seja a maior?

5. E a menor? Por qu?



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e-Tec Brasil

Objetivos

Identicar as caractersticas de qualidade necessrias ao acar.

5.1 Qualidade do acarComo qualquer produto alimentcio, a qualidade do acar regida por

legislaes especcas, as quais abordam caractersticas sico-qumicas, micro-

biolgicas, microscpicas e sensoriais.

5.2 Caractersticas sico-qumicasAs caractersticas sico-qumicas do acar se relacionam principalmente aos

teores de sacarose ou polarizao (pol), resduos mineral xo, dextrana, ndice

de cor (ICUMSA), teor de dixido de enxore, teor de umidade e teor de erro.

5.2.1 Teor de sacaroseNa anlise deste parmetro, vericada a pureza do produto, que est rela-

cionada sua capacidade de adoar.

Menor teor de sacarose indica a presena de acares redutores (glicose e

rutose), dextrana, amido e cinzas.

A especicao varia de 98,5 a 99,8% dependendo do tipo de acar slido.

5.2.2 Resduo mineral fxoO ensaio de resduo mineral xo ou teor de cinzas, como tambm conhe-

cido, verica o teor de impurezas (terra, areia, etc.) existentes na composio

do produto que, geralmente so provenientes da colheita da cana-de-acar.

A no conormidade neste ensaio, no caso de serem encontrados valores acima

do limite da legislao, pode representar alterao das caractersticas sensoriais

do produto, conerindo-lhe uma colorao mais escura e aspecto arenoso.

A especicao varia de 0,04 a 0,2%.

Aula 5 Parmetros de qualidade

e-Tec BrasilAula 5 - Parmetros de qualidade 49


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5.2.3 Dextrana um polissacardeo de alto peso molecular, ormado pela deteriorao

microbiolgica da cana.

Sua presena altera a pol do acar e alonga os cristais de acar. Provoca oaumento da viscosidade das solues aucaradas e reduz a taxa de ltrao,

alm de aetar o empacotamento e armazenagem do acar por mudana

de densidade aparente.

Quando presente na produo de bebidas pode provocar turbidez, e em balas

altera a etapa de cristalizao, enquanto em gelias pode alterar a consistncia.

5.2.4 ndice de cor (ICUMSA)Esta anlise verica se a colorao do produto est de acordo com a classica-

o utilizada pelo abricante no rtulo do produto. O termo ICUMSA reere-se Comisso Internacional para Mtodos Uniormes de Anlise de Acar.

Quanto mais baixo esse ndice, mais claro, ou mais branco, o acar. medida

que esse ndice aumenta, o acar vai adquirindo uma colorao mais escura.

A colorao do acar est diretamente relacionada: ao nmero de partculas

carbonizadas presentes, o que representa alha na higienizao do equipa-

mento que entra em contato com o produto, uma vez que tais partculas so

arrastadas durante o processo de abricao; e ao tamanho dessas partculas,

ou seja, quanto menores as partculas, mais branco o acar e vice-versa.

Um acar de cor mais escura na produo de alimentos pode alterar alm

da cor, o sabor e o aroma dos produtos.

A especicao varia de inerior a 45 a inerior a 120.

5.2.5 Teor de dixido de enxoreEsse ensaio verica a existncia de resduos de dixido de enxore (SO2) no

acar renado. O dixido de enxore adicionado durante a etapa de clari-cao do acar. Este mtodo utilizado para o branqueamento do melado

da cana, de colorao escura. Entretanto, esse aditivo deve ser eliminado,

dentro de limites tolerveis, at o nal do processo, pois, traos residuais de

enxore podem ocasionar alteraes sensoriais do produto, principalmente,

de sabor e odor, alm de reaes alrgicas e dores de cabea, no caso de

concentraes maiores.

polissacardeoNome dado a todos os

sacardeos com cadeia de mais

de 12 monossacardeos. Osmais undamentais presentes

na cana-de-acar so adextrana e o almidom. So

muitos prejudiciais nosprocessos de moagem,

clarifcao, cristalizao ecentriugao do acar.



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5.2.6 Teor de umidadeO ensaio de teor de umidade verica a quantidade de gua presente no pro-

duto. O acar, dada a sua baixssima atividade de gua, classicado como

produto estvel microbiologicamente. Da presena de gua neste produto

decorre o empedramento, ocasionado pela aglomerao dos cristais, o quediculta o seu uso.

A especicao varia de 0,04 a 0,4%.

5.2.7 Teor de erroEste ensaio verica a presena deste elemento na composio do produto.

O erro considerado como contaminante natural de produtos de origem

vegetal, dada a sua presena no solo onde a matria-prima plantada. Entre-

tanto, sua presena tambm pode estar relacionada m conservao dos

equipamentos (errugem), podendo contaminar o produto atravs do contato,seja durante a colheita, seja durante o processamento da cana.

A contaminao por erro em grandes concentraes acilmente perceptvel,

pois altera o sabor do produto. Alm disso, pode causar reaes gstricas

como, por exemplo, acidez estomacal.

A especifcao de no mximo 10 mg/kg para acar extra, especial ou superior.

5.3 Caractersticas microbiolgicasAs anlises avaliam a conormidade do produto em relao a contagem de

bolores e leveduras: mximo de 103 UFG/g e salmonela: ausncia em 25 g.

O acar renado classicado como produto alimentcio microbiologicamente

estvel, ou seja, a incidncia de contaminao dessa natureza neste tipo de

alimento muito pequena por se tratar de produto com baixssima atividade

de gua, o que inibe a prolierao de microrganismos.

Em relao s possveis contaminaes microbiolgicas que o produto pode vira sorer, a mais preocupante a que se reere contaminao por salmonela.

A contaminao por bactrias desta classe pode ocorrer atravs de manipu-

lao inadequada do produto ou atravs da matria-prima utilizada e que,

mesmo em pequenas quantidades, pode causar, principalmente, problemas

gastrointestinais e dores de cabea, seguidas de vmito, diarria e ebre.

Dependendo da concentrao ingerida, pode levar a morte do indivduo.



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Atividades de aprendizagem1. O que se analisa no parmetro teor de sacarose?

2. O que o resduo mineral xo?

3. Por que o resduo mineral xo no conorme pode representar alterao

na qualidade sensorial?

4. O que o ndice de cor ICUMSA?

5. Como a relao do ndice ICUMSA com a cor branca do acar?

6. Quais so as principais consequncias ao consumidor do teor no conor-

me de dixido de enxore no acar?

7. Por que se analisa o teor de umidade do acar, j que se trata de um

produto estvel microbiologicamente?

8. Elabore uma tabela com os valores de especicao para todos os par-

metros sico-qumicos estudados para o acar.

9. Quais so os microrganismos que devem ser analisados no acar?

10.O que so caractersticas microscpicas?

11.Quais so as caractersticas sensoriais do acar?



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Reerncias

BIANCHINI, Vvian Karina; ASSUMPO, Maria Rita. A dierenciao de produtos na cadeia

produtiva do acar: o processo de produo dos acares lquido e lquido invertido. In: XXII

Encontro Nacional de Engenharia de Produo. 2002, Curitiba. Disponvel em: . Acesso em: 20 ago. 2010.

CORTEZ, Luiz Augusto Barbosa (coordenador). Bioetanol de cana-de-acar. So Paulo:

Blcher, 2010.

COTTAS, Carlos Roberto Garcia. Aproveitamento de energia. UFCG. Ago. de 2010.

Trabalho indito.

FERNANDES, Antnio Carlos. Clculos na agroindstria da cana-de-acar. 2. ed.

Piracicaba: STAB, 2003.

Instituto Adolo Lutz. Mtodos sico-qumicos para anlise de alimentos. 4. ed.

Braslia: Anvisa, 2008.

LIMA, Urgel de Almeida et al. Matria-prima dos alimentos: Parte I Origem vegetal.

Parte II Origem animal. 1. ed. So Paulo: Blcher, 2010.

LOPES, Jorge Jos Corra. Produo de acar. UFSCar. Ago. de 2010. Trabalho indito.

PAYNE, John Howard. Operaes unitrias na produo de acar de cana. So

Paulo: Nobel/STAB, 1989.

SANTOS, Fernando; BORM, Aluzio; CALDAS, Celso. Cana-de-acar: bioenergia, acar

e lcool tecnologias e perspectivas. Viosa: Editora UFV, 2010.

UNICA (Unio da Indstria de Cana-de-acar). Cana-de-acar processada pelas

usinas brasileiras. 2010. Disponvel em: . Acesso em: 12 ago. 2010.



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Currculo do proessor-autor

Simone Silva Machadopossui graduao em Engenharia de Alimentos

pela Universidade Federal de Viosa (1994) e doutorado em Agronomia pela

Universidade Federal de Gois (2005). Atuou em dierentes setores da inds-tria alimentcia. Atualmente proessora do Instituto Federal de Educao,

Cincia e Tecnologia de Gois, Campus Inhumas. Tem experincia na rea de

Cincia e Tecnologia de Alimentos, com nase em Processamento e Controle

de Qualidade de Frutas e Hortalias, atuando em pesquisas e projetos de

extenso principalmente nas reas de segurana e qualidade do alimento.

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161012 tec fabric acucar

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