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OPERAO DO COZIMENTO

Noble Sebastianpolis do Sul

04 / 03 / 2013

FCS Engenharia e Consultoria

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Curso bsico sobre operao de cozimentoEste curso visa fornecer aos supervisores, encarregados

e operadores conhecimentos complementares sobre os

princpios a serem obedecidos para o bomfuncionamento do sistema de cozimento.

Todos estes conhecimentos so de fundamental

importncia para garantir uma boa recuperao da

fbrica e tambm da garantia da qualidade do acar aser produzido.

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Curso bsico sobre operao de cozimento

Este curso tem como objetivo apresentar de forma bem

simplificada as operaes bsicas do processo decristalizao.

Assim, de forma condensada e resumida sero

discutidos alguns conceitos e as etapas do processo de

cozimento.

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Tpicos

Reviso de conceitos Balanos e definio de parmetros

operacionais

Conduo operacional do cozimentoaspectos prticos

Controles operacionais

Sistemas de cozimentodiscusso Importncia do cozimento no processo

Sistema contnuo x batelada

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Composio Tecno lg ic a da Cana (Cana Tpic a)

Cana100%

Bagao26%

Caldo Misto106%

Slidos Solveis

17%

gua

88,80%

Areia0,04%

Bagacilho0,16%

Acares15.60%

No Acares1,40%

Sacarose

15%

Glicose

0,30%

Frutose

0,30%

Orgnicos

1,05%

Inorgnicos

0,35%

Slidos Insolveis

0,20%

Moagem Peneiramento

Evaporao Cozimento Secagem Destilao

Lavagem Cana Peneiramento Decantao Filtrao

Peneiramento Decantao Filtrao

Clarificao Filtrao Flotao Cozimento Centrifugao Destilao

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Definies

SOLUO: uma mistura homogneaconstituda por duas ou mais substnciasnuma s fase. As solues so formadas porum solvente e um ou mais solutos. No nosso

caso trabalhamos com solues onde osolvente a gua e o principal soluto asacarose. Mas, nossas solues so impuras,contem outras substncias alm da sacarose e

gua, principalmente: Sais minerais (cinzas)

Acares redutores (AR)

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Definies

SOLUBILIDADE: a maioria das substnciasdissolve-se, em certo volume de solvente, emquantidade limitada. Solubilidade aquantidade mxima de um soluto que pode ser

dissolvida em um determinado volume desolvente, a uma dada temperatura, formandoum sistema estvel.

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DefiniesCOEFICIENTE DE SOLUBILIDADE: retrata arazo entre a massa de soluto e a massa desolvente presentes em uma soluo,representando quantas gramas de solutopodem ser dissolvidas em uma grama desolvente, a uma dada temperatura.

qsat = Ws / WwOnde:

q> coeficiente de solubilidadeW> massa, ssoluto e wsolventeSat> referente ao estado de saturao da soluo

sat

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DefiniesEfeito da temperatura -> a solubilidade doacar aumenta com incrementos natemperatura da soluo.Ex.: Coeficiente de solubilidade da sacaroseem gua (Kg sac./Kg gua) em funo da

temperatura:T (oC) Kg sac./Kg gua

30 2,153540 2,3450

50 2,586360 2,885770 3,2515

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Definies

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Definies

Efeito das impurezas -> afetam a solubilidadedependendo de sua natureza, facilitando oudificultando o trabalho de obteno da

substncia na qual estamos interessados. Acares redutores: diminuem a

solubilidade da sacarose

Sais minerais: aumentam a solubilidade da

sacarose

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DefiniesCOEFICIENTE DE SATURAO: representa quanto asolubilidade de um soluto afetada pelas impurezas

contidas em uma soluo impura. a razo entre ocoeficiente de solubilidade de uma soluo impura e ocoeficiente de solubilidade da soluo pura mesmatemperatura

Ws / WwYsat = Ws / WwOnde:i> estado impurop -> estado puro

Sat, i

Sat, p

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Definies

Quanto solubilidade as solues podem serclassificadas em:

Saturada

Insaturada

Supersaturada

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Definies

SATURADA: soluo que contm umaquantidade de soluto igual solubilidade auma dada temperatura. Na soluo saturada o

soluto dissolvido e o no dissolvido esto emequilbrio dinmico entre si.

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Definies

INSATURADA: soluo que contm umaquantidade de soluto inferior solubilidade auma dada temperatura. Na soluo insaturada

no existe a presena de soluto no dissolvido.

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Definies

SUPERSATURADA: soluo que contem umaquantidade de soluto superior solubilidade auma dada temperatura. A soluosupersaturada instvel, e a mnimaperturbao do sistema faz com que o excessode soluto precipite, tornando-se saturada com

presena de corpo de fundo.

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DefiniesCOEFICIENTE DE SUPERSATURAO:representa quo uma soluo est prxima dasaturao. Solues com coeficiente SSmenores que 1 so insaturadas, se coeficienteSS for igual a 1 a soluo encontra-se noestado de saturao. Solues cujo coeficiente

SS maior que a unidade, encontram-sesupersaturadas.

Ws / WwY = Ws / Ww Sat

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DefiniesCRISTALIZAO: Cristalizar fazer com que os cristais de

acar apaream e cresam nas soluesem que se est trabalhando;

Como os cristais s aparecem e crescem emsolues supersaturadas, precisamosconcentrar as solues de trabalho paratorn-las supersaturadas;

As solues supersaturadas so instveis,para tornarem-se estveis so obrigadaspela natureza a cederem o excesso deacar nelas contido, tornando-se saturadas;

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Definies

CRISTALIZAO: O acar cedido pode, espontaneamente,

dar origem a cristais ou depositarem-se em

cristais adicionados soluo, fazendo-oscrescer;

Esses cristais adicionados soluo, para

receber a sacarose, so chamados desementes de nucleao.

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DefiniesPARMETROS QUE INFLUENCIAM NACRISTALIZAO:

Supersaturao;

Temperatura;

Superfcie cristalina total;

Quantidade de cristais;

Condies hidrodinmicas;

Tipo e concentrao de impurezas.

O tipo e concentrao de impurezas, alm dainterferncia na cintica da cristalizao, interferemtambm na morfologia da cristalizao.

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DefiniesCOZIMENTO:

Chamamos de cozimento s operaesdesenvolvidas na fbrica de acar paraobteno do cristal de sacarose com valor

comercial. O cozimento propriamente dito conduzido sob vcuo, pr evaporao, baixa temperatura;

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DefiniesCOZIMENTO:

No cozimento, durante a ebulio,estaremos evaporando a gua e, portanto,concentrando e supersaturando a soluo

fazendo com que o acar se deposite nassementes ou nos cristais j existentes,fazendo-os crescer;

Em nossas Usinas o cozimento feito nos

cozedores vcuo, que trabalham baixapresso, o que permite a operao baixatemperatura.

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Princpios Bsicos

A finalidade do cozimento obter uma massacozida com:

Boa fluidez

Com cristais de boa qualidade Com tamanho desejado (AM)

Boa uniformidade (CV)

De fcil centrifugao

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Princpios Bsicos

Para obteno dos cristais, com ascaractersticas adequadas, precisa-setrabalhar as solues (xarope e mis),concentrando-as e supersaturando-as, para

que os cristais de sacarose apaream ou sedepositem (cresam).

Existem vrios nveis de supersaturao,

sendo que faixas destes nveis delimitamzonas de supersaturao.

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Zonas de Saturao

Zona Insaturada (< 1,0SS)O nome insaturada aplicado quando temosuma soluo na qual qualquer cristal de acarque for adicionado no seu interior ir dissolver.Portanto, nenhum cristal se forma e qualquerum existente ir se dissolver.

Quando esta soluo no conseguir dissolver

acar, dizemos que esta soluo estsaturada.

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Zonas de SaturaoZona Metaestvel (entre 1,0 e 1,2SS)Em condies controladas possvel dissolveruma quantidade adicional de acar em umasoluo saturada. Por exemplo: tm-se umasoluo saturada de acar a 80oC,

aquecemos at 100o

C para evaporar umpouco de gua e resfriamos cuidadosamente a80oC, consegue-se obter uma soluo comconcentrao maior que a soluo anterior.

Diz-se que esta soluo est supersaturada.Nesta condio no aparecem cristais novos

espontaneamente, mas os existentes iro

crescer.

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Zonas de SaturaoZona Intermediria (entre 1,2 e 1,3SS)Nesta condio o cristal de acar ir crescer,mas tambm j corre-se o risco do

aparecimento de novos cristais (falso gro), na

presena de outros. Tambm corre-se o risco

da formao de conglomerados. Osconglomerados podem se formar na partesuperior da zona metaestvel, antes daformao do falso gro, ento, quando houverformao do falso gro certo que encontra-se conglomerados.

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Zonas de SaturaoZona Lbil ou Supersaturada (> 1,3SS)A concentrao de acar nesta zona toelevada que os cristais comeam a aparecer ecrescer desordenadamente. No precisa jogarnenhum cristal de acar na soluo com esta

concentrao para que ele cresa, porquenesta condio os cristais nascem e crescem

espontaneamente, dando origem aconglomerados, geminados, falso gro ecristais de diferentes tamanhos.

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Zonas de Saturao

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Cozimento

Vemos, portanto, que os cristais devem serobtidos e o cozimento deve ser conduzido, ato final, na zona metaestvel, para que hajacontrole sobre o crescimento dos cristais.

Se a concentrao cair, cristais se dissolvero,levando inclusive a acrscimo de cor, quandovoltarem a crescer;

Se a concentrao subir, ela pode invadir azona intermediria, ocasionando oaparecimento de falsos gros.

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Zonas de Saturao

A

B

C

D

E

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Granagem

Granagem a operao de concentrao dovolume inicial de soluo de cozimento e deobteno dos cristais que crescero e

comporo a massa cozida final. A etapa de

granagem sem dvida a etapa maisimportante dentro das operaes de cozimentoou cristalizao do acar, o incio daformao do cristal, se esta etapa for realizada

de forma correta isto ir em muito contribuirpara que o acar final tenha uma boaqualidade.

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Granagem

A granagem ou formao do cristal pode serconduzida de 3 diferentes maneiras:

Granagem espontnea (espera) Granagem por choque

Granagem por semente (semeamento total)

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Granagem Espontnea1. Toma-se como referncia a temperatura de

70oC;

2. No vcuo de granagem coloca-se uma certaquantidade de carga (xarope ou mel)p decozimento, at cobrir o espelho superior;

3. Abre-se a vlvula de vapor e vaiconcentrando;

4. gua vai sendo evaporada e a concentraovai aumentando;

5. Atingi-se o ponto de SS = 1(saturao),continua-se concentrando, passa-se pelazona metaestvele chega-se ao ponto de SS= 1,2 - at agora nenhum cristal de acar

formado;

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Granagem Espontnea

6. A partir deste ponto entra-se na zonaintermediria, onde j possvel oaparecimento de cristais espontaneamente;

7. Se a evaporao prosseguir, a concentrao

passa do ponto SS = 1,3 (zona lbil) ondecristais novos apareceram em grandequantidade;

8. Portanto, o trabalho do operador foi ir

evaporando a gua do meio e esperar ocristal aparecer, de onde veio o nomegranagem por espera.

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Granagem por Choque

1. Identicamente, inicia-se a concentrao dasoluo por evaporao da gua at entrar nazona metaestvel;

2. Neste ponto, promove-se um choque na

soluo concentrada (massa), utilizando umjato de gua fria, jato de ar...

3. Este choque rompe o equilbrio e provoca o

aparecimento de cristais em uma proporoqualquer, dependendo principalmente doponto de SS da soluo.

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Granagem por Espera ou Choque - Comentrios

o Nestes 2 processos de granagem quaseimpossvel o operador repetir a granagemexatamente no mesmo ponto ou na mesmaconcentrao da soluo em que ele realizou a

operao anterior;o muito comum ouvir o operador dizer que

consegue pegar a quantidade de acar que

quiser.

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Granagem por Espera ou Choque - Comentrioso Em qualquer um desses 2 processos, porm, o

grande inconveniente que impossvel ooperador repetir a operao e pegarexatamente a mesma quantidade de cristaisem duas granagens diferentes;

o importante tambm lembrar que estaoperao no realizada sempre pelo mesmooperador (turnos).

o Em virtude disto o acar produzido atravsdestes 2 processos apresenta sempre umamaior irregularidade dos cristais e consequentemente, quase sempre um acar

de qualidade inferior.

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Granagem por SementeGeralmente neste procedimento de granagem

a soluo concentrada at atingir SS de1,15.

Neste ponto introduzida na soluo umacerta quantidade de cristais pequenos que vo

servir de semente para o crescimento doscristais de acar.

Jogando-se 1.000 pequenos cristais de acar

e no deixando nenhum deles dissolver e/ounenhum outro ser criado, tem-se aps um

tempo exatamente 1.000 grandes cristais de

acar.

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Granagem por Semente

Assim, a grande vantagem deste procedimento poder repetir a operao mais facilmente, deforma a obter sempre a mesma qualidade e

quantidade de acar no final do cozimento.Quando j no incio utiliza-se uma semente

com cristais iguais ou uniformes, obtem-se nofinal um acar tambm uniforme, de melhor

qualidade.

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Granagem por Semente

Vantagens deste processo:

Reprodutividade do tamanho do cristal

Homogeneidade dos cristaisMaior facilidade de trabalho para as

centrfugas

Maior esgotamento dos mis

Melhor qualidade do acar

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Zonas de Cristalizao Interferncia das Impurezas

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Granagem

O p de granagem deve ser preparado: preferencialmente em mel, com pureza ao redor de75 a 80%;

com pureza mais baixa, a faixa de trabalho mais

segura (zona metaestvel mais larga); velocidade de cristalizao no fica muito alta

(velocidade de cristalizao -> f(pureza)),facilitando o controle e prevenindo o aparecimentode geminados, conglomerados e falsos gros.

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Granagem Preparo e Qualidade da Semente

Normalmente a semente utilizada nagranagem produzida no laboratrio da Usina,

atravs da moagem de acar e lcool emmoinhos de bolas e entregue aos operadorespara utilizao nos cozimentos.

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Granagem Preparo e Qualidade da Semente importante que:

A semente seja preparada usando a proporo de 2litros de lcool (anidro) para 1 Kg de acar;

O tempo de moagem no seja inferior a 10 horas;

O nmero e dimetro das bolas deve ser mantido

conforme projeto do moinho; A pasta de semente no seja produzida e guardada

por um perodo superior a 30 dias;

Quando a semente guardada na fbrica, que no

fique em ambiente quente; Que a pasta seja bem homogeneizada na hora de ser

introduzida no vcuo.

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Granagem Aplicao da Sem ente importante que:

Seja introduzida sempre a mesma quantidade de semente

no vcuo, a no ser que tenha uma orientao do supervisor(tcnico) para modificar o volume adicionadocompletar ofunil com lcool anidro uma boa prtica (no momento daaplicao);

Normalmente o volume de semente a ser adicionado calculado, para cada caso, em funo: da forma de trabalho da capacidade dos equipamentos existentes do tamanho do cristal desejado;

No vcuo de granagem a instalao deve ser adequada: Funil com volume adequado; Tubulao de 1 a 11/2 e vlvula esfera, preferencialmente; Aplicar a semente no centro inferior do tubo central.

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Aplicao Semente

Inadequado

Adequado

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Granagem Preparo e Qualidade da Semente

importante que: Verifica-se, como regra geral, consegue-se bons

resultados com a utilizao de cerca de 100 a 200mlde pasta de semente para cada 100hl de massa final

a ser arriada. Usar como referncia valores de 120ml de pasta /

100hl de massa cozida so bastante usuais.

Clculo terico tb tem trazido bons resultados:

Recomendaes / Comentrios:

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Para 3 cortes na granagem e passagem pelo contnuo(massa B):

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Granagem Preparo e Qualidade da Semente Para a massa B, ou massa C para refundio,

pode-se aferir a quantidade de semente a serutilizada pela medio dos cristais nummicroscpio com ocular graduada, de forma a seobter cristais com cerca de 0,35mm na massa

cozida B finalVHP ou 0,25 a 0,30mmBranco; Os operadores de cozimento devem dispor de

lupas de mo para observao dos cristais (comaumento de 15 a 20 vezes) e no apenas

acompanhar a evoluo do crescimento pelalmina de vidro.

Cuidados

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Granagem Preparo e Qualidade da Semente

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Granagem Tcnica Operacional Em qualquer Usina o procedimento de

granagem deve ser padro e sempre realizadoexatamente da mesma forma por cada um dosoperadores dos 3 turnos de trabalho,independentemente da experincia de cada

operador. Pode-se realizar a granagem nas mais

variadas qualidades de solues de acar:xarope, mel rico, mel pobre, calda de acar....O importante que a soluo a ser utilizadano tenha presente cristais j bem formados.

Diluio de mis fundamental.

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Granagem Tcnica OperacionalNormalmente tem sido recomendado valor de

purezas entre 75 a 80% como sendo a faixa detrabalho mais adequada, porm a maioria dasUsinas brasileiras tem trabalhado entre 80 e

85%, em virtude de serem estas as purezas

dos produtos disponveis. A granagem nestas purezas leva a uma maior

tendncia de formao de cristais geminados

em virtude da maior velocidade decristalizao da sacarose e zona de SS maisestreitacontrole de temperatura fundamental.

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Granagem Etapas1. Alimentar o vcuo de granagem com a soluo aucarada

(mel e/ou xarope), mantendo a pureza em torno de 75 a80% e o Brix entre 6570%;

2. Abrir o vapor somente aps o enchimento completo dacalandra;

3. No pode haver presena de cristais de acar nesta

soluodiluio de mis;4. Manter o vcuo constante de forma a garantir uma

temperatura ao redor de 70oC;5. Iniciar a concentrao da soluo at atingir o ponto de

semeamento (ponto de fiofio estvel com os dedosafastados 1 a 2cm, ou comportamento do mel escorrendona lmina seca de vidro). Na prtica este ponto deve estarem torno de 8183% de Brix (sonda)UTILIZAREQUAO OU TABELAS;

Definies Tabelas de Supersaturao T -> 70oC

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Definies Curva de Supersaturao

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Granagem Etapas6. Quando atingir este ponto, o volume da soluo ainda

deve ser suficiente para estar cobrindo o espelho

superior da calandra do vcuo;7. Adicionar o volume de semente previamente definido

e bem homogeneizado;8. Aguardar o aparecimento de cristais, o que deve

ocorrer aps um tempo de 01minuto;9. Iniciar a adio de uma mistura de gua quente exarope / mel para lavar os cristais durante 15 a20minutos, o que ir tambm favorecer a ebulio e aagitao;

10.Levantar o p granado at atingir 1,5m acima dacalandracom Brix de 88 a 89%;

11.Encerrar o cozimento e descarregar na sementeiraou cortar diretamente para massa B.

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Granagem EtapasCaso se disponha de um tacho para granagemequipado com agitador mecnico o procedimentoser semelhante, porm pode-se praticar ainibio plena do vapor durante o perodo deestabelecimento dos gros:

1. Concentrar o p at o ponto desejado;

2. Adicionar a semente;3. Fechar o vapor e manter o agitador mecnico

funcionando e aguardar at que os gros seestabeleam, cerca de 5 minutos;

4. Abrir o vapor gradualmente;5. Neste ponto pode-se alimentar com gua para

controle da concentrao, como visto anteriormente;6. Com os cristais bem estabelecidos, completar a

abertura do vapor e iniciar a alimentao.

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GranagemNa prtica, so encontradas algumas

dificuldades em realizar esta operao da formacomo descrita: Na maioria das vezes o operador usa principalmente

a sua experincia para escolher o momento certo de

introduzir a semente no vcuo; A semente nem sempre de boa qualidade;

Pode ocorrer oscilaes na presso do vapor;

O vcuo pode variar;

O cozedor pode estar sujo; Est na hora de troca de turno;

O vcuo lerdo (projeto) etc.

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Granagem

Acrescenta-se ainda que se a operao no cuidadosa, o operador corre o risco de introduzira semente no equipamento no momento errado:

o Passando da zona metaestvel para a zonaintermediria ou mesmo supersaturada ->empoeiramento;

o Muito prximo da saturao -> dissoluo dasemente.

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GranagemMesmo com todos os cuidados sendo tomados e

a semente seja homognea, ainda no seconsegue produzir um acar com cristais 100%regulares. Algumas razes para isto so:

Variao no Brix do xarope ou dos mis;

Circulao imperfeita no interior dos vcuos; Massa cozida lanada na parede do vcuo demora

mais para entrar em contato com o xarope e ocrescimento do cristal tambm se atrasa;

A temperatura no fundo do vcuo diferente medida que vai enchendo etc.

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Levantamento do Vcuo

O levantamento do vcuo nem sempre recebea ateno devida por parte do operador.

Durante todo o tempo de enchimento do vcuoa concentrao da soluo em seu interior

(massa cozida) deve permanecer sempre nazona metaestvel.

Assim estaramos fazendo o cristal crescer,sem o aparecimento de novos cristais e sem

dissolver cristais j formados.

Levantamento do Vcuo

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Quando o vcuo est automatizado estaoperao conduzida sem dificuldades. Nosvcuos sem instrumentao isto dependeexclusivamente da ateno do operador. Isto

quer dizer ateno com: Temperatura; Alimentao do xarope ou mis;

Alimentao de vapor...

Os cuidados devem ser exatamente osmesmos, seja com massa A, B, C ougranagem.

Levantamento do Vcuo

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Ateno durante fase final do cozimento - aperto: Evitar cristalizar mais de 60% da sacarose (massa

slida), monitorar para manter uma esgotabilidade deno mximo 55%;

Evitar gua de circulao; Conduzir o cozimento com brix crescente, de formaque ao final do cozimento a massa estarpraticamente no brix desejado, necessitando apenasum leve aperto, ou at eliminar esta etapa.

Cuidados

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O xarope ou mel (diludo) deve estar concentrado aaproximadamente 65oBrix, a gua contida no xaropeou mel que, ao evaporar, agita a massapromovendo a circulao natural (bolhas). Esta

circulao ajuda a remover as camadas de mel aoredor dos cristais promovendo seu crescimento -menos crtico nos vcuos agitados mecanicamente;

O xarope ou mel dever estar isento de cristais deacar;

Cuidados

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Na alimentao o cuidado maior deve ser o de evitaro empoeiramento da massa enquanto crescem oscristais. Xarope ou mel muito concentrado, variaesna presso do vapor ou do vcuo favorecem oaparecimento de novos cristais;

J xarope ou mel muito diludos, variaes na

presso do vapor ou do vcuo podem favorecer adiluio de cristais existentes, aumentando o tempode cozimento, aumentando o consumo de vapor efavorecendo uma maior degradao de acares e

formao de cor; Manter a SS constante atravs da alimentao de

xarope ou mel, alm de procurar manter as condieso mais estveis possvel.

Cuidados

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Empoeiramento de massa cuidadoNo brigue com a poeira pois certamenteser perda de tempo. No esquecer que aotentar lavar a massa para dissoluo da

poeira, tambm se estar dissolvendo oscristais maiores j existentes. Ao se reiniciara concentrao toda a sacarose disponvelpode no ser absorvida pelas cristais

existentes e vai empoeirar de novo. Dmenos trabalho dissolver e reprocessar.

Diluio de Mis e Magma

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Para diluio de mis, magma no bastasimplesmente misturar gua. precisogarantir:

Diluio adequadacontrole do Brix;

Agitao vigorosa;

Aquecimentocontrole da temperatura;

Tempo de retenovolume do diluidor.

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Desenvolvimento de Cor no Cozimento

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A cor apresentada pelo cristal de acar j

lavado causada pela absoro de compostoscoloridos presentes no licor-me ou peloaprisionamento de licor-me no cristal.

Depende: Composio do licor-me;

Tempo de cozimento;

Temperatura do cozimento;

Boa circulao (cristais perfeitos); Lavagem da massa - granagem;

Semente de boa qualidade;

Concentrao e composio das impurezas.

Desenvolvimento de Cor no Cozimento

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Caramelizao:Degradao de acares, envolvendotemperaturas elevadas, gerando produtos finaisescuros e de composio qumica bastantecomplexa. Envolve vrias reaes: hidrlise,

degradao, eliminao e condensao.

Desenvolvimento de Cor no Cozimento

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Reao de Maillard:Reao que ocorre entre os aminocidos ouprotenas e os acares redutores (carboidratos):quando a massa aquecida (cozida) o grupocarboxila (=O) do carboidrato interage com o

grupo amino (-NH2) do aminocido ou protena, eaps vrias etapas produzida as melanoidinas,que do cor ao produto.

Desenvolvimento Cor no Cozimento - Aprisionamento

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Desenvolvimento de Cor no Cozimento - Geminado

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Cortes

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A operao de corte de massa entre 2 vcuos,com a finalidade de se atingir o tamanhodesejado de cristal, de grande importnciamas exige certos cuidados:

Ao cortar um vcuo, deve-se ter o cuidado de que as

calandras dos equipamentos fiquem sempre cobertasde massa cozida;

A tubulao de corte deve ser sempre limpa apscada corteprever sistema;

importante evitar a realizao de vrios cortesquando deseja-se produzir acar de melhorqualidadeinvestir em equipamentos adequados equantidade adequada de semente;

Cortes

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sempre recomendada a utilizao de sementeiras;

Nmero de cortes - a prtica mais recomendada adotar a relao de 9 a 12 volumes de massa cozidapara cada volume de carga de granagem p/ acarbranco e de 18 a 24 volumes p/ VHP;

Na execuo de corte direto cuidado durante atransferncia. Diferencial de presso muito grandepode levar a massa a flashear no tubo, aumentando aSS, favorecendo o empoeiramento. Na prtica

(Presso do vcuo que cede a massaPresso dovcuo que recebe a massa) = 1Hg.

Sementeiras

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Descarga e Lavagem dos Vcuos

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Em geral a descarga uma operao rpida,dependendo:

Da massa cozida (principalmente da viscosidade)

Do projeto do equipamento e da instalao

(dimetro da vlvula de descarga, tipo da vlvulade descarga, inclinao do fundo do vcuo,nmero de vlvulas de descarga, distncia edesnvel em relao aos cristalizadores etc).

Descarga de Fundo

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Descarga e Lavagem dos Vcuos

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Aps a descarga, normal ficar uma certaquantidade de cristais retida no interior doequipamento (corpo, espelho superior,

fundo, lunetas etc). Estes cristais devem ser removidos ou

dissolvidos antes de se iniciar um novocozimento.

Descarga e Lavagem dos Vcuos

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Esta operao chamada vaporizao, para

isto: Abre-se a vlvula para injeo de vapor no corpo

do vcuo;

Permanece aberta at que a temperatura atinja

100oC; Processo dura aproximadamente 10 minutos,

tempo suficiente para dissolver e arrastar os cristaisde acar retidos no interior do equipamento.

Descarga e Lavagem dos vcuos

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Importante: Vapor utilizado na vaporizao deve ser

escape ou vegetal, nunca vapor direto;

Vaporizao deve ser realizada com

vlvula de descarga fechada, dreno deveser instalado com retorno caixa de mel,xarope ou caldo clarificado;

Para ganhar tempo, possvel realizar

esta operao sem quebrar o vcuo.

Fervura do Vcuo

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A fervura do vcuo deve ser realizada com umafreqncia pr-estabelecida, definida

empiricamente em funo da velocidade deformao de incrustaesoperador sente ovcuo mais lento, mais frio....No permitirfrequncia menor que dia sim dia no!

Procedimento: Encher o vcuo com gua quente at cobrir a calandra; Abrir vapor na calandra, aquecer at 100oC, deixar

ferver por aproximadamente 30min, ir repondo guadeixando a calandra sempre cheia;

Aps operao drenar soluo para a caixa de caldomisto ou caixa intermediriade preferncia.

Ponto de Alimentao

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A alimentao pode ser conduzida de forma afacilitar a circulao, agindo como lubrificante,diminuindo a viscosidade onde a massa maisviscosa, ou seja, no fundo do tubo central.

Sistemas de Cozimento

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Os sistemas de cozimento consagrados na

industria aucareira e praticados no Brasilpodem ser assim caracterizados:

Sistema de 1 massaNo permite ensacar grandes quantidades de

acar, apresentando baixa recuperao, poisfornece um mel final de alta purezaacima de75%.

Sistema de 2 massas o mais comumente praticado no Brasil, permitemdia recuperao e pureza do mel final em tornode 65%.

Sistemas de Cozimento

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Sistema de 3 massasSistema adotado cada vez mais pelas Usinas noBrasil, garante maior recuperao e pureza do melfinal sempre abaixo de 60%

Sistema de 4 massas (1 ou 2 tipos deacar)Sistema praticado nas Usinas que possuemrefinaria anexa, sendo a quarta massa feita a

partir do acar dissolvido.

Sistemas de Cozimento Recursos Adicionais

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Sistemas de Cozimento Recursos Adicionais

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Separao, diluio e pulmes de mel pobre A

e mel rico A; Separao de mel pobre B e mel rico B, onde

mel rico B tem opo de retornar junto ao melpobre A, antes da diluio;

Diluio parcial de magma;

Recentrifugao de magma;

Diluio total de magma (Seed Magma);

Recristalizao do acar A.

Sistemas de Cozimento

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A escolha do sistema depende das

particularidades e caractersticas operacionaisde cada Usina. Listou-se abaixo algunsprincpios bsicos de extrema importncia paraa produo de acar de boa qualidade:

Preparo e a maturao da semente devem ser

esmerados, bem como o manuseio por ocasio dagranagem;

No se deve permitir recirculao excessiva demis, para 2 ou 3 massas (retorno de cor e cinzascom impacto na qualidade e aumento do volume demassa cozida);

Sistemas de Cozimento

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Na refundio do magma C e/ou diluio de misimportantssimo garantir a dissoluo completa doscristais e sua homogeneizao;

Pureza do magmacuidado com o compromissoentre pureza elevada para no recircular impurezas

e a qualidade dos cristais recirculados. Purezas daordem de 92 a 94% garantem a existncia de umapequena camada de mel envolvendo os cristais, quevai protege-los das agresses durante sua

centrifugao, reduzindo as quebras; Limitar o uso de xarope apenas para as massas de

alta pureza, no permitindo seu uso na massa B ouC.

Sistemas de Cozimento

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Alguns princpios bsicos de extrema

importncia para garantir um bom esgotamentodas massas:

Garantir uma boa circulao das massas

nos tachos:

Vcuo sempre limpo;

Volume mximo de massa de 1,5m acima dacalandra;

Xarope / mis com concentraes entre 65 e68oBrix;

Vapor de aquecimento com presso adequada;

Temperatura dos cozimentos entre 65 e 70oC.

Sistemas de Cozimento

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Garantir elevada % de cristais nas massas, e

cristais regulares:

Cuidados com preparo da semente; Quantidade de semente adequada (AM);

Garantir pequeno volume de granagem (M/G);

Utilizao de cortes programados; Controle da supersaturao durante cozimento;

Garantir Brix elevado das massas.

Separao e recirculao de mis;

Refundio parcial de magma; Centrifugao!!

Capacidade dos Cozedores

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Os cozedores instalados devem seguir umamodulao que garanta cortes proporcionaise operao regularprojeto adequado;

fundamental que os cozedores sejamcubicados e escala graduada seja instalada

no frontal dos equipamentos,independentemente de possuremtransmissores de nvel.

Os tanques de xarope, mis e magmatambm devem ser cubicados e comindicao de nvel e/ou volume para osoperadores.

Controle Operacional

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O controle operacional do cozimento realizado principalmente peloacompanhamento: Brix das massas

Pureza dos mis, magmas e xarope

Portanto, para todas as massas, mis,magmas e xarope, devem ser coletadasamostras para determinao de Brix, Pol ePureza. Anlises de cor nesses produtos uma prtica interessante quando da produode acar de qualidade.

Cozimento

Processo Tpico - CONTROLES

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Laboratrio Qual idade dos Resu ltados

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A Qualidade das informaes ser obtida quando existir um

Sistema da Qualidade que garanta:

A manuteno e calibrao dos equipamentos;

Procedimentos analticos adequados e registros corretos

dos resultados;

Analistas treinados e capacitados;

Um sistema adequado para amostragens.

Gerenc iamento po r fato s, no por opin ies.

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Medida Dado Avaliao

Informao

Deciso

AoObjetivo

No

Sim

Fatos

Conhecimento

Fonte: Celso Caldas

Controle Operacional

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De posse desses informaes, possvel

calcular: Queda de pureza das massas:

Queda de pureza = pureza da massapureza do mel

Controle Operacional

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Contedo de cristais nas massas (%):Cristais%slidos = (pureza%massapureza%mel) * 100 / (100pureza%mel)

Cristais%massa = (pureza%massapureza%mel) * brix%massa / (100pureza%mel)

Centrfuga de laboratrio uma tim a fer ramenta

Controle Operacional

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Esgotamento da massa (%):%Esgot. = (pureza%massapureza%mel) *10000 / ((100pureza%mel) *

pureza%massa)

Controle Operacional

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Recuperao da Fbrica (%):Rec.Fabr. = ((pureza%xaropepureza%melfinal) * pureza%acar) * 100 /

((pureza%acarpureza%mel final) *pureza%xarope)

Controle Operacional

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Exemplo de cozimento de 2 massas:

Controle Operacional

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fundamental que todas estasinformaes estejam disponveisaos operadores do cozimento.

Importante:Adquirir lupa (15 a 20 vezes);refratmetro de campo e centrfugade laboratrio (anlise % cristais).

Parmetros Operacionais

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Balanos de massa e energia,

rodados antecipadamente, podemgerar parmetros operacionaisorientativos para o pessoal de

operao da seo.

*PLANEJAMENTO DA OPERAO*

Parmetros Operacionais - EXEMPLO

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Parmetros Operacionais - EXEMPLOM > 17 000TCD

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Moagem -> 17.000TCD

Prod. Acar -> 30.000sc/dia

Vazo da CC -> 635m3/h

Vazo Xarope -> 109m3/h

Mel Final -> 24m3/h

Parmetros Operacionais - EXEMPLO

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Parmetros Operacionais - EXEMPLO

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Importncia do Cozimento no Processo

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Qualidade do acar; Cor;

Formao cristalina;

Tamanho e uniformidade.

Recuperao da fbrica: Consumo de vapor de processo;

Consumo de bagao;

Insumos no tratamento do caldo;

Capacidade da evaporao;

Necessidade de guacolunas baromtricas;

Eficincia industrial.

Tachos Contnuos x BateladaPrincipais caractersticas do

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Principais caractersticas docozimento contnuo: Tachos contnuos so atualmente, no Brasil,

uma realidade para massas B e C;

Distinguem-se basicamente 2 tipos:

Tubos horizontais submersosvapor condensainternamente: FCB

Tubos verticaismassa circula internamente e vaporcondensa externamente aos tubos: Tongoot-Hulett,SRI, BMA, Langreney.

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Recomendaes / Comentrios: :

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Conduo da massa B: Desenvolver cozimentos de G e massa B

exclusivamente com mel A diludo (mel pobre Apreferencialmente), ocasionalmente com retorno deMRB;

Temperatura da massa de 65oCvcuo de 24durante todo o processo ;

Brix dos cortes entre 88 e 90% e maior que 93% nofinal (para descarregar nos cristalizadores)vcuocontnuo

Garantia de mel A diludo fundamental.

Procedimentos da Massa B

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Vcuo contnuo: Controle da relao Mel A e semente (%semente em

relao massa B final), Km, relacionado com a%Cristais e tamanho dos cristais (AM)Parmetro:%Cristais > 38%, interessante aquisio demicroscpio com graduao p/ monitoramento dotamanho dos cristais (aproximadamente 0,35mm)

aumentar Km aumenta o mel em relao semente(aumenta o cristal) e vice versa; Controle entre volume de mel e concentrao da

massa, atravs da leitura da vazo do condensado eBrix do mel, KL (ajustes de parmetros)Parmetro:Brix da massa > 93% - p/ aumentar o Brix aumenta oKL e vice versa.Condensado controla a entrada devapor (VG1);

Procedimentos da Massa B

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Vcuo contnuo: Controle de nvel da massa no interior do vcuo

contnuo, controlado via inversor na bomba de retiradade massaParmetro: nvel de 74% (250mm acimada calandra)est monitorando a xx%;

Mantertemperatura constante durante todo oprocesso, atravs do controle da presso negativaentre 23,0 e 23,5Hg (temperatura entre 65 e 70oC),com atuao automtica na vlvula de gua dealimentao do condensador baromtrico;

Vcuo contnuo:Procedimentos da Massa B

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Vapor de agitao: utilizado (opo em todos oscompartimentospor baixo) como auxiliar deagitao, principalmente quando est com baixautilizao do equipamento (p/ ajudar namovimentao da massa)

Vaporizao: recomenda-se de 8 em 8hlimpeza

Fervura: quinzenal, ou quando necessriolimpeza Distribuio das alimentaes de mel nos

compartimentos, % definidas, podem ser ajustadasobservando a curva de Brix nos diversoscompartimentosdefinir frequncia.

Tachos Contnuos x BateladaP i i i t ti d i t

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Principais caractersticas do cozimentocontnuo: Consumo estvel de vapor e gua

(condensador);

Alimentao de xarope e/ou mel de alto brix

melhor circulao da massa (nvel baixo); Baixa percentagem de p de cozimento

independe da relao S/V;

Operao automticaobrigatria; Improvisaes limitadas durante a operao;

Granagem em bateladas.

Tachos Contnuos x Batelada

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Principais diferenas:Nvel da massa sobre o feixe (calandra): Batelada -> nvel alto

Contnuo -> nvel baixoVolume de p: Batelada -> depende da relao S/V Contnuo -> no depende da relao S/VOperao: Batelada -> fcil operao no manual

Contnuo -> automao obrigatria

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Tachos Contnuos x BateladaP i i i t d i t t

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Principais vantagens do sistema contnuo:

Melhorias na qualidade do acar,teoricamente: Melhor circulao garante uma massa mais

homognea;

A utilizao de vapor de baixa presso, cozimento

em temperaturas menores, menor formao de cor.

Tachos Contnuos x Batelada

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Sistema contnuo, cuidado com

aplicao para cozimento demassas de alta pureza:

Exige uma lavagem contnua dasparties (evitar material parado);

Aumentar a freqncia de limpezas;

Tachos Contnuos x Batelada

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Principais vantagens do sistema

batelada: Automao recomendada, mas no

obrigatria;

Permite maior flexibilidade operacional

manobras, limpezas...;

Maior flexibilidade para aumentos de

capacidade;

Custo de implantao mais baixo???

Tachos Contnuos x BateladaC i t b t l d t h d

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Cozimento por batelada, tachos modernostem as seguintes caractersticas:

Reto com tubo central;

Relao S/V = 7 a 9 m2/m3;

Tubos de 3 ou 4 de dimetro com 0,8 a 1,0m de

altura;

Altura da massa acima da calandra no mais que

1,5m;

Desenho do fundo que facilite a circulao da massa;

Agitao mecnica recomendada.

D t d i t t i t h t

Contnuo x Batelada Tendncias - Concluso

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Do ponto de vista tcnico os tachos contnuosdevem sempre ser considerados em qualquerprograma de modernizao ou ampliao do setorde cozimento de qualquer usina.

Apesar de em alguns casos representar um maior

investimento inicial, quando se compara tachosmodernos aos convencionais, importante lembrarque o tempo de vida til destes equipamentos superior a 20 anos, fato que representa um grande

peso na tendncia, definio e escolha dosequipamentos de uma industria moderna.

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