Relatorio de E.P 2011 (Jr)

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA CURSO DE LICENCIATURA EM ENGENHARIA QUMICA

RELATRIO DE ESTGIO PROFISSIONAL

AVALIAO DE FACTORES QUE INFLUENCIAM NAS PERDAS DE POL NO BOLO DE FILTRAO EM FILTROS OLIVER NA COMPANHIA DE SENA SA.

Discente: Alberto Ernesto Cossa Jnior

Supervisor: Prof. dr.Engo Louis Pelembe (UEM) Co-supervisor: Engo Zacarias Joo (Companhia de Sena)

Maputo, Agosto de 2011

TERMO DE COMPROMISSO

Eu, abaixo assinado, Alberto Ernesto Cossa Jnior, estudante finalista do curso de Engenharia Qumica ministrado pela Faculdade de Engenharia da Universidade Eduardo Mondlane, com o carto de estudante No 20071441003, residente no Bairro de Maxaquene B, Provncia de Maputo, tendo realizado o estgio profissional na Companhia de Sena S.A, no perodo compreendido entre Maro a Junho de 2011, declaro que assumo a responsabilidade pelas informaes que constam neste relatrio, referentes s actividades e ao trabalho tecnolgico de acordo com os objectivos definidos pelo regulamento do estgio profissional e em conformidade com o plano de actividades definido pela empresa.

Maputo, Agosto de 2011

____________________________________

(Alberto Ernesto Cossa Jnior)

DEDICATRIA

Aos meus pais Alberto Cossa e Terezinha Matabel, aos meus irmos Emlio, Gina, Nelson e Ivan, as minhas cunhadas, aos meus sobrinhos e toda restante famlia. Por terem depositado confiana em mim, pelo amor, carinho, apoio e incentivo durante todos esses anos.

I

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer a deus por ter me dado oportunidade de viver e resistir a todas dificuldades durante este percurso. Companhia de Sena pela oportunidade que proporcionou para minha experincia profissional. Ao meu supervisor da fabrica, Eng Zacarias Joo, pela sua disponibilidade sempre que o solicitei, pela sua agilidade no retorno das minhas inquietaes e pela importante orientao na definio do projecto deste trabalho. Ao meu supervisor, Prof. Dr Eng Louis Pelembe, pelo acompanhamento neste trabalho. Aos supervisores dos departamentos de Processo, Laboratrio, aos operadores do processo de filtrao e aos restantes trabalhadores da Companhia de Sena pelo apoio na realizao das minhas experincias durante o estgio profissional. Aos colegas que estagiaram comigo, que nos 3 meses enfrentamos juntos todas dificuldades e compartilhamos as nossas alegrias. A todos os docentes do departamento de Engenharia Qumica pelo ensinamento. Aos meus amigos, Victoria, Uamusse, Mambo, Iara, Benvinda, Tsane e aos restantes colegas do curso pela troca de conhecimento e apoio mtuo em vrias ocasies. Aos meus amigos de infncia que estudaram comigo no ensino primrio e secundrio: Eduardo, Mauro, Antnio e Nelson. Aos meus familiares de maneira geral, que confiaram em mim e deram-me foras para seguir em frente. A minha namorada, Gertrudes, pelo amor e pacincia que teve durante esses anos. todos aqueles que de alguma forma contriburam para que eu tornasse esse sonho em realidade. . II

RESUMO Num processo de produo, por mais eficiente que seja, existem sempre variaes que influenciam negativamente, resultando assim em perdas. Deste modo, so analisados neste trabalho factores que influenciam nas perdas de Pol no bolo de filtrao, nos filtros de tambor rotativo contnuos a vcuo (Filtros Oliver) existentes na fbrica aucareira COMPANHIA DE SENA SA., usando tabelas, grficos e folha de verificao como ferramentas de controlo do processo com finalidade de proporcionar melhorias e minimizar as perdas de acar no processo de filtrao. Os factores analisados foram: velocidade de rotao dos filtros e Pol do bolo de filtrao. Analisou-se tambm o desempenho dos operadores dos filtros nos 3 turnos de trabalho existentes, as etapas de lavagem e secagem do bolo de filtrao e a quantidade de acar perdido no bolo, durante o primeiro ms da safra 2011. Dos resultados obtidos verificou-se que existem diferenas no desempenho dos 4 filtros analisados, sendo que as suas velocidades de rotao so elevadas e consequentemente maiores perdas de Pol no bolo de filtrao. Tendo o filtro nmero trs (3) registado maiores perdas. Quanto ao desempenho entre os turnos de trabalho, se observou que no existem diferenas significativas na forma de operar o processo todavia os operadores tem contribudo para perdas. Da anlise da variao do processo de filtrao verificou-se graficamente que houve perdas de Pol no incio da safra devido ao problema de queda de vcuo. Nas etapas de lavagem e secagem do bolo de filtrao constatou-se que velocidades menores de rotao favorecem menores valores de Pol, sendo 10 rotaes por hora, a melhor velocidade. No processo de filtrao, durante o primeiro ms da safra de 2011, foram perdidas 38.21 toneladas de acar, que correspondem a 0.28 % do total processado, uma percentagem satisfatria pois est dentro da meta estabelecida pela fabrica que de 0.5 % e tambm dentro do padro, de acordo com Hugot 1969, que 0.2 a 0.8 %. Os resultados obtidos com a aplicao das ferramentas estatsticas usadas contribuem na adequao do processo de filtrao e permitem melhor interpretao dos resultados, perspectivando reduo de perdas no processo de filtrao.

Palavras-chave: Cana-de-acar, Processo de filtros rotativos, Perdas de Pol

III

NDICE 1. INTRODUO ...............................................................................................................1 2. OBJECTIVOS ................................................................................................................2 2.1. 2.2. Objectivos gerais: ....................................................................................................2 Objectivos especficos:.........................................................................................2

3. HISTORIAL DA FBRICA..............................................................................................3 3.1. Companhia de sena ................................................................................................3

4. ACTIVIDADES DESENVOLVIDAS ................................................................................5 5. PROCESSO DE FABRICAO DO ACAR ..............................................................6 5.1. Etapas do processamento do acar amarelo ........................................................6 Transporte da cana ...........................................................................................6 Recepo da cana ............................................................................................6 Preparao da cana..........................................................................................7 Extraco ..........................................................................................................8 Clarificao do sumo.......................................................................................10 Evaporao.....................................................................................................12 Cozimento.......................................................................................................14 Centrifugao..................................................................................................15

5.1.1. 5.1.2. 5.1.3. 5.1.4. 5.1.5. 5.1.6. 5.1.7. 5.1.9.

5.1.10. Secagem.........................................................................................................17 5.1.11. Empacotamento e conservao......................................................................18 5.2. Produo do acar branco......................................................................................19 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. Refundio......................................................................................................20 Adio do leite da cal ......................................................................................20 Carbonatao .................................................................................................20

IV

5.2.4. 5.2.5.

Filtrao ..........................................................................................................21 Sulfitao ........................................................................................................21

6. Reviso bibliogrfica ....................................................................................................22 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. Filtrao a vcuo ...................................................................................................22 Filtros de tambor rotativo contnuo a vcuo...........................................................23 Perdas de sacarose na filtrao ............................................................................24 Parmetros de operao de um filtro rotativo contnuo a vcuo............................24 Lodo de caldo de cana-de-acar .........................................................................25 Mecanismos de filtrao, formao, desidratao, lavagem, secagem e descarga

da torta ............................................................................................................................26 6.7. Bolo de filtrao ou Torta de filtro..........................................................................28

7. METODOLOGIA USADA PARA AVALIAR OS FACTORES QUE INFLUENCIAM NA PERDA DE POL, NO BOLO DE FILTRAO, EM FILTROS OLIVER .............................29 7.1. 7.2. 7.3. Descrio do processo de filtrao na fbrica .......................................................29 Definio das variveis de qualidade no processo de filtrao a vcuo................33 Avaliao das etapas de lavagem e secagem da torta .........................................34

8. Resultados e discusses .............................................................................................35 8.1. Anlise do desempenho mdio dos filtros, verificando as diferenas existentes;..35 Anlise do desempenho dos filtros para a varivel velocidade de rotao .....35 Anlise do desempenho dos filtros para a varivel Pol da torta da amostra

8.1.1. 8.1.2.

individual ......................................................................................................................36 8.2. Anlise do desempenho entre os turnos de trabalho para a varivel Pol mdia do

bolo de filtrao amostra composta.................................................................................37 8.3. Anlise da variao no processo de filtrao, considerando a varivel Pol mdia

do bolo de filtrao amostra composta............................................................................38 8.4. Avaliao das etapas de lavagem e secagem do bolo de filtrao .......................38 V

8.5.

Anlise da quantidade de acar perdido no processo de filtrao durante o 1

ms da Safra ...................................................................................................................40 9. CONCLUSES ............................................................................................................42 10. 11. 12. RECOMENDAES ................................................................................................43 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..........................................................................45 ANEXOS................................................................................................................1.46

VI

LISTA DE SMBOLOS

Abs - absorbncia ART Acar Redutor Total AR - Acar Redutor ATR Acar Total Recuperado Brix - Quantidade de slidos solveis em uma soluo de sacarose CO2- Dixido de Carbono Ca(OH)2 Hidrxido de clcio DNA- Distribuidor Nacional De Acar pH Potencial Hidrogeno Pol Teor de sacarose contida em uma soluo Kg Kilograma mm- milmetros Mw- mega watts Rpm- rotaes por minuto Rph- rotaes por hora SO2 - Dixido de enxofre Ton tonelada

VII

LISTA DE FIGURAS FIGURA 1: Organograma da Fbrica................................................................................4 FIGURA 2: Sistema de embebio composta...................................................................10 FIGURA 3: Evaporadores em 5 efeitos Mltiplos..13 FIGURA 4: Esquema de 3 tipos de massas cozidas17 FIGURA 5: Secador rotativo..18 FIGURA 6: Filtro de tambor rotativo a vcuo .23 FIGURA 7: Diagrama de etapas do processo de filtrao28 FIGURA 8: Misturador de lama.31 FIGURA 9: Raspadores de borracha...31 FIGURA 10: Esteira colectora do bolo de filtrao31 FIGURA 11: Moega.31 FIGURA 12: Fluxograma do processo de filtrao............................................................32 FIGURA 13: Grfico da mdia da varivel Pol do bolo de filtrao amostra composta.....38 FIGURA 14: Desempenho da Pol no bolo de filtrao em funo da velocidade de rotao...............................................................................................................................40

VIII

LISTA DE TABELAS TABELA 1- Dados mdios da varivel velocidade de rotao dos filtros..........................36 TABELA 2- Dados mdios da varivel Pol do bolo de filtrao...36 TABELA 3- Dados mdios da varivel Pol do bolo de filtrao amostra composta entre turnos.37 TABELA 4 Valores de espessura, humidade e Pol variando a velocidade39 TABELA 5- Dados do primeiro ms da safra 2011...41 TABELA 6: Causas que afectam o bom funcionamento na filtrao e recomendaes43

IX

1. INTRODUO

O bolo de filtrao ou torta de filtro um resduo proveniente do processo de filtrao do lodo decantado durante a clarificao do caldo, contendo 0.5 a 3 % de acar que se perde durante a filtrao o que corresponde em mdia 0.5% do acar contido na cana. (HUGOT, 1969) O parmetro da anlise da Pol, sacarose aparente contida em uma soluo aucarada, no bolo de filtrao o melhor indicador para avaliar o desempenho dos filtros. (HUGOT, 1969) O objectivo das fbricas aucareiras que no processo de filtrao obtenha-se um bolo com menor percentagem possvel de acares perdidos (Pol menor que 1,0 %). O estudo do processo de filtros rotativos contnuos a vcuo justifica-se por ser uma das etapas de produo existentes na fbrica de acar que contribuem para perdas. A avaliao dos factores que influenciam na perda de Pol no bolo de filtrao permitir fbrica conhecer as causas e corrigi-las antecipadamente, fornecendo aos operadores metodologias de controlo e reduo de perdas no processo de filtrao. Portanto, essa pesquisa se torna de extrema importncia em funo da competitividade no meio envolvente em que a fbrica se encontra, uma vez que as restantes aucareiras do pas tem processos similares.

INTRODUO

1

2. OBJECTIVOS

2.1.

Objectivos gerais:

Consolidar conhecimentos tericos adquiridos durante o curso com a prtica; Avaliar factores que influenciam nas perdas de Pol no bolo de filtrao em filtros de tambor rotativo contnuos a vcuo (Filtros Oliver).

2.2.

Objectivos especficos:

Avaliar o desempenho mdio dos filtros, verificando as diferenas existentes; Verificar existncia de diferenas no valor da Pol mdia do bolo de filtrao amostra composta entre os turnos de trabalho (A, B e C); Analisar, por meio de grfico a variao no processo de filtrao, considerando a varivel Pol do bolo de filtrao amostra composta; Avaliar as etapas de lavagem e secagem do bolo de filtrao; Calcular a quantidade de acar perdido no processo de filtrao durante o 1 ms da Safra.

OBJECTIVOS

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3. HISTORIAL DA FBRICA 3.1. Companhia de sena

COMPANHIA DE SENA SA, est situada em Marromeu na margem sul do rio Zambeze, acerca de 80 km rio acima, donde este flui para o oceano indico. A vila de Marromeu est localizada na provncia de Sofala, em uma zona especialmente econmica de quase 100.000 hectares fixada pelo governo Moambicano e est acerca de 200 km da costa do porto da Beira. A primeira companhia aucareira em Moambique foi construda aos 12 Dezembro de 1893, a Sena Sugar Estates, em Sena, com capital Britnico, que mais tarde foi estabelecer-se em Mopeia em 1904, por aquisio do patrimnio da companhia de Moambique, que era constituda por algumas infra-estruturas e uma vasta extenso de terras. Vrias pesquisas foram efectuadas a procura de melhores solos com boa fertilidade e culminaram com a transferncia do Sena Sugar Estates para Luabo em 1914. Em 1926, entrou em funcionamento uma nova unidade fabril na margem direita do rio Zambeze numa clara expanso do ento imprio do Sena Sugar Estates, que veio a designar-se por SSE - Marromeu. De 1972 1978, foi o perodo da decadncia da indstria aucareira em Moambique, a instabilidade poltica traduzida na guerra de libertao nacional movida pela Frelimo foi a causa principal desta decadncia, que no possibilitou a realizao de muitos investimentos nesta rea, apesar de muitos projectos terem sido j elaborados. Devido ao conflito interno que se iniciou aps a independncia nacional, as fbricas de Luabo e de Marromeu, foram paralisadas. A anterior companhia, Sena Sugar Estates, esteve fora de operao por 17 anos (durante a guerra civil) quando em Agosto de 1998 um consrcio Mauritano assinou um acordo com o governo de Moambique para reabilitar a fbrica de acar, propriedade e plantaes de cana-de-acar. Foi concludo no final das negociaes, uma parceria pela incorporao do patrimnio do Sena Sugar Estates, com comparticipao do estado em relao ao capital da constituio da nova sociedade,HISTORIAL DA FBRICA 3

COMPANHIA De SENA SA, avaliada em 25% para o estado Moambicano e 75% para o consrcio Mauritano. A reabilitao da fbrica comeou em Maio de 1999, pondo-se em movimento em princpios de Setembro de 2001. Actualmente a COMPANHIA De SENA SA, pertence a um grupo francs denominado Tereos que assumiu a gerncia da fbrica desde 2007 e no final deste mesmo ano passou a administrao para Guarani Acar, uma subsidiria brasileira que tem como principal actividade a transformao da cana-de-acar em acar, etanol e electricidade.

Organograma da Fbrica responsvel pelo processamento de acar Director Geral da Fbrica

Gerente de Processo

Gerente de Manuteno

Higiene e Segurana

FIGURA 1. Organograma da fbrica

A fbrica est dividida do seguinte modo: Frontend (desde a recepo at a moagem da cana), Backend (desde a recepo do sumo misto at a secagem dos cristais de acar), Refinaria (para produo do acar branco) e pela seco do Empacotamento do acar. A rea total da companhia sob cultivao de cana no presente ano de 16000 hectares, com uma previso de colheita de 756.000 toneladas de cana e durante as suas actividades no perodo da campanha de moagem da cana, a companhia de Sena empregaHISTORIAL DA FBRICA 4

4000 empregados permanentes e 2700 empregados sazonais. Sendo assim um dos maiores empregadores depois do estado. A companhia de Sena correntemente a nica fbrica em Moambique produzindo acar refinado. O acar produzido pela fbrica (amarelo e refinado) vendido tanto no mercado domstico e internacional por uma companhia de marketing e vendas denominada Distribuidora Nacional do Acar (DNA). O principal mercado da Sena sugar a regio norte de Moambique (Nacala e Nampula), Maputo representado a regio sul o segundo maior comprador. A regio central representa 14 % das vendas de acar.

4. ACTIVIDADES DESENVOLVIDAS O estgio profissional realizado na aucareira da Companhia de Sena baseou-se inicialmente em familiarizar-se com o processamento do acar, de acordo com o programa planificado pelo acompanhante do estgio na fbrica, o gestor de processo, que consistiu em passar pelas seguintes seces Laboratrio, Moinhos Frontend , Processo Backend , Empacotamento e Refinaria. Durante a primeira semana familiarizei me com todos equipamentos existentes no laboratrio, fazendo analises dos parmetros controlados na composio da cana e produtos finais, acar e o melao final, nomeadamente anlises de Brix, Pol, humidade, Fibra, Cinzas, Cor e classificao de partculas de cristais de acar. Da segunda at a stima semana passei nas restantes seces onde ajudava na manuteno dos equipamentos envolvidos. Na oitava semana participei na montagem e testagem de um novo filtro Filtro N 5 adquirido para aumentar a rea de filtrao. Na nona semana estava envolvido nos testes de presso que se fizeram nos equipamentos de processo tais como aquecedores, clarificadores, evaporadores, cristalizadores, centrifugas, tanques e panelas a vcuo.

ACTIVIDADES DESENVOLVIDAS

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A dcima semana foi marcada pelo comeo da safra e consequentemente com o desenvolvimento do projecto de estgio profissional, at ao fim do estgio. O projecto consistiu em avaliar os factores que influenciam nas perdas de acar no bolo de filtrao. Realizei tambm anlises de guas das caldeiras, guas condensadas e de consumo e fiz o teste de dois tipos de floculantes usados na clarificao do sumo com objectivo de determinar a melhor combinao de modo a obter-se sumo mais claro e maior quantidade de impurezas decantadas. Os procedimentos, resultados e concluses do teste esto em anexo 1.

5. PROCESSO DE FABRICAO DO ACAR A fabricao de acar na COMPANHIA DE SENA tem como matria-prima a cana-deacar fornecida pelo campo; a fbrica tem a responsabilidade de usar diferentes reactivos e o bagao, como fonte principal de energia, para o processo de fabrico de acar designadamente: amarelo e branco.

5.1.

Etapas do processamento do acar amarelo

O processo de fabricao de acar amarelo consta das seguintes etapas: 5.1.1. Transporte da cana A cana transportada do campo at a fbrica atravs de camies e tractores com atrelados de reboque. Um dos cuidados que se toma em considerao durante o transporte da cana quanto ao trfego de tractores. O fluxo bem eficiente, livre de quaisquer obstculos, de tal forma que o motorista no precise de nenhuma manobra alm da normal para entrar e sair da rea industrial. No h demora no transporte da cana do campo para a fbrica, pois se a cana no for processada dentro de 48 horas depois do corte ocorrem perdas devidas inverso da glicose e frutose e a qualidade do acar fica prejudicada. 5.1.2. Recepo da cana A recepo da cana na fbrica efectua-se directamente na balana do tipo plataforma, transportada por camies ou tractores que so pesados antes e depois da descargaPROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 6

obtendo-se o peso da cana pela diferena. Algumas cargas so sorteadas, depois da pesagem, para anlise do teor de acar, passando o camio ou tractor pela sonda no laboratrio de sacarose onde colectada amostra para determinar a Pol, Brix, ATR, Fibra e quantidade de terra presente na cana. A pesagem e anlise da matria-prima so necessrias para o controle qumico, balano energtico e de massa da fbrica e quantificar eventuais perdas. Aps a realizao das amostras, a cana descarregada nas mesas de alimentao por um cabrestante (grua), onde camio ou tractor a ser descarregado estacionado entre o cabrestante e a mesa de alimentao sendo feita a descarga fazendo cair a cana nas mesas. A mesa de alimentao um transportador de correntes muito largos e curtos, com formato rectangular e uma inclinao de 45O, para aumentar a eficincia da lavagem, posicionada perpendicularmente aos condutores da cana. A sua funo bsica receber a cana dos tractores e fazer uma alimentao uniforme dos condutores auxiliar e principal. Uma outra funo das mesas tambm efectuar a lavagem da cana sobre o seu leito, atravs de um tudo perfurado posicionado transversalmente mesa, removendo grande parte das impurezas minerais (Terra).

5.1.3. Preparao da cana A cana recebida pela fbrica conduzida at aos moinhos passando pelo sistema de preparao. Depois da lavagem da cana nas mesas, esta alimentada para um transportador auxiliar de cana que a move para o transportador principal no qual est montado o sistema de preparo da cana composto por um nivelador, que nivela a cana de forma a obter-se um colcho uniforme, e por um desfibrador composto por um tambor alimentador, que direcciona a cana, e por uma placa desfibradora onde a cana ento desfibrada. Um desfibrador um cilindro de ao, de cerca de 640mm de dimetro e de largura igual largura dos rolos dos moinhos, contm 168 martelos, com um peso de 29 Kg cadaPROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 7

martelo. O desfibrador tem um peso de 5 toneladas, est ligado a um motor elctrico de 3 Mw de potncia ( o maior consumidor de corrente na fbrica) e uma tenso de 11000 Volts, gira a uma velocidade de 1000 rpm. empregue para completar a preparao e a desintegrao da cana, de modo a facilitar a extraco do sumo pelos moinhos. Os objectivos do preparo da cana so: Romper a estrutura dura da cana desagregando os tecidos fibrosos e transformando-os em partculas com granulometria mais ou menos uniforme; Abrir e romper maior nmero de clulas possveis, sem no entanto extrair a sacarose; Aumentar a densidade da cana A eficincia do preparo da cana medida atravs do ndice de preparo que representa a relao percentual de Pol das clulas abertas em relao Pol total da cana.

5.1.4. Extraco Aps o preparo, a cana desfibrada movida por um transportador de borracha e passa pelo electroman onde so eliminadas todas partculas magnticas contidas na cana, logo em seguida se inicia a alimentao no conjunto de moinhos, visando a extraco do caldo da cana por meio de sucessivas compreenses da camada de bagao medida que esta passa pelos moinhos ou seja submisso da cana desfibrada a uma presso mecnica muito grande. A extraco feita em 4 etapas (moinhos) usando-se a gua como solvente que flui em contracorrente de modo a diluir o acar ainda existente no bagao. O peso da gua usada, geralmente corresponde a 230 % do peso da fibra na cana. Na primeira etapa, a extraco do caldo levada a cabo por unicamente compreenso (moagem a seco) sem a adio de solvente, sendo que a maior parte da extraco global ocorre nesta etapa. O solvente (gua) proveniente dos condensados dos primeiros 3 efeitos da evaporao, a uma faixa de temperaturas de 70 a 80 C, adicionado na ltima etapa da extraco (efeito de embebio). O caldo da ltima etapa bombeado a etapaPROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 8

anterior e assim sucessivamente, at a 2a etapa (Sistema de embebio composta- Figura 2), e finalmente o caldo da 2a etapa junta-se ao caldo da 1a etapa originando um caldo misto que bombeado para as peneiras rotativas onde faz-se a retirada de slidos em suspenso, aps a peneirao o caldo misto ento enviado para o processo. Na moagem da cana, alm da extraco do sumo que vai ao processo para produo do acar tambm h produo do bagao, com teores de humidade at 50% e cerca de 2% de Pol, que serve de combustvel nas caldeiras para produo de vapor que alimenta as turbinas para movimentao de maquinaria e turbo geradores que produzem energia elctrica para o consumo interno necessrio para fabricao de acar. O vapor de escape produzido pelas turbinas enviado para processo de evaporao, aquecimento, e cozimento do acar. Um moinho constitudo por um funil (Chute Donely) e quatro (4) rolos: Rolo alimentador, com a funo de alimentar os rolos; Rolo superior, com a funo movimentar e compactar o bagao, extraindo dele o sumo; Rolo de entrada, com a funo de fazer entrar o bagao e Rolo de sada, que tem a funo de expulsar o bagao. Os rolos superiores de entrada e de sada esto dispostos em tringulo, tal que a fibra seja espremida duas vezes: Entre o rolo superior e o de entrada, entre o rolo superior e o de sada. Ao passar pelo rolo superior e de entrada, a fibra conduzida por uma bagaceira at ao rolo de sada. Os rolos de entrada e de sada so fixos, enquanto o rolo superior levanta e abaixa por meio de um sistema de presso hidrulica, pois ele que esmaga o bagao. Os rolos so accionados por rodas dentadas e corrente.

PROCESSO DE FABRICAO DO ACAR

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Figura Figura 2. Sistema de embebio composta (Extraco do sumo) 5.1.5. Clarificao do sumo O sumo extraido nos moinhos um lquido turvo, contendo substncias dissolvidas, material em suspenso e um pH cido; essas impurezas precisam de ser eliminadas para se ter uma boa qualidade acar; no entanto a clarificao tem como objectivos: Remover o material insolvel e certas substncias dissolvidas indesejveis; Elevar o pH do sumo a um nvel onde as perdas de sacarose por inverso permaneam num nvel mnimo durante o processo subsequente de recuperao do acar. A purificao do sumo feita usando o mtodo de defecao ou simplesmente, tratamento com a cal. O ajustamento do pH a um nvel ptimo com o alcanizante mais barato, cal, assegura uma remoo satisfatria dos compostos indesejveis no sumo e fornece uma condio adequada para a recuperao do acar. A preparao da cal feita em 2 tanques de agitao dos quais um se esvazia enquanto o outro enche, fazendo-se a hidratao da cal viva (CaO) para obteno do leite da cal [Ca(OH)2]; esta cal hidratada e diluda adicionada ao caldo atravs de doseadores automticos em funo do pH final determinado. O mtodo de defecao (Calagem) usado a calagem quente que consiste em aquecer o sumo com um vapor proveniente dos evaporadores, nos aquecedores primrios, elevando a sua temperatura de 60 oC para cerca de 80 a 90 oC e com cerca de pH = 7.2, passando depois para o liming tank e novamente submetido a um segundo aquecimento, nosPROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 10

aquecedores secundrios, com o vapor de escape das turbinas, onde a temperatura do sumo eleva-se para cerca de 103 a 105oC; em seguida, o sumo enviado para o tanque flash, onde ocorre o processo de calagem e h remoo do ar o que resulta num decrscimo brusco de temperatura para cerca de 100C e o sumo encaminhado ao sistema de clarificao. O aquecimento do sumo tem seguintes objectivos: Prevenir destruio microbiolgica e enzimtica da sacarose; Coagulao de alguns constituintes orgnicos (Ex: protenas e albuminas) para facilitar a sua remoo por decantao; Aumentar a taxa de reaco entre cal e os cidos presentes no sumo e remover os gases; A clarificao ocorre em dois clarificadores contnuos, onde ocorre a decantao separando-se sumo clarificado do precipitado formado em sua massa (lodo). A decantao acelerada pela adio de floculantes (polmeros parcialmente hidrolizados), imediatamente ao tanque flash, que aglutinam e aumentam o peso das impurezas suspensas, precipitando-as mais rapidamente. O lodo resultante da decantao bombeado para os filtros onde se recupera o acar ainda remanescente. O sumo clarificado passa por um sistema de peneira com malha de cerca de 100 Malhas para separao do bagacinho fino do caldo clarificado e imediatamente mandado para um tanque de sumo clarificado e depois para o processo de evaporao passando por um aquecimento de modo a elevar a sua temperatura at um nvel prximo da temperatura de ebulio do sumo.

Um clarificador um tanque ao qual se faz chegar de modo regular e contnuo o sumo a ser decantado e que suficientemente grande para que a velocidade de escoamento e de circulao do sumo seja lenta o bastante para permitir a decantao. O sumo clarificado fica na parte superior e a lama na parte inferior.


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Um tanque flash um recipiente cilndrico colocado imediatamente antes e acima do clarificador, com uma chamin aberta para a atmosfera e no qual o sumo, vindo dos aquecedores chega tangencialmente. Como o sumo est entre 103 e 105oC h uma evaporao espontnea assim que chega a este recipiente, a presso atmosfrica. Este fenmeno liberta todas partculas em suspenso das bolhas de ar que ali esto agregadas que impediriam a deposio das partculas de bagao durante a clarificao. 5.1.6. Evaporao Aps a eliminao da maior parte das impurezas, no processo de clarificao, o sumo formado basicamente por gua e acar dissolvido, no entanto preciso evaporar gradualmente a gua contida nele at o ponto de saturao, onde ocorre a solidificao do acar. A evaporao realiza a primeira etapa dessa concentrao onde elimina at 75 % da gua presente no caldo, resultando num xarope concentrado a 60-65 % (Brix=60-65). A evaporao nunca pode ultrapassar 72% de Brix, visto que quando se processa a evaporao at 75% de Brix, neste ponto comeam a aparecer cristais e os cozedores precisam dum xarope ainda capaz de dissolver, para poder dissolver os cristais falsos que se formam no incio do cozimento: Esta condio indispensvel para conseguir um bom cozimento. Da que a evaporao programada e regulada para que o Brix do xarope fique entre 60 a 68% Brix para a fabricao do acar castanho e 50 a 60% Brix para acar branco. O evaporador constitudo principalmente por uma calandra tubular, a qual serve como aparelho de intercmbio da temperatura onde o vapor de aquecimento envolve os tubos externamente e o sumo a ser evaporado est no interior dos tubos. A evaporao do sumo claro feita em 5 efeitos mltiplos (Figura 3), com 2 evaporadores cada, utilizando-se vapor formado pelo prprio sumo para terminar a evaporao iniciada com o vapor de escape, respectivamente: Evaporadores de primeiro efeito: Neste grupo de evaporadores, para evaporar a gua contida no sumo, ele aquecido at 110oC, atravs do vapor de escape das turbinas. Obtm-se o V1 (Vapor 1) que aquece o efeito seguinte, as panelas e os aquecedores primrios.PROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 12

Evaporadores de segundo efeito: Aqui, o sumo aquecido at uma temperatura igual a 105 OC, atravs do vapor proveniente dos evaporadores do primeiro efeito. Obtm-se tambm o V2 (vapor 2) que aquece o efeito seguinte. Evaporadores de terceiro efeito: Aqui, o sumo aquecido at uma temperatura igual a 95 OC, atravs do vapor proveniente dos evaporadores de segundo efeito. Evaporadores de quarto efeito: Aqui, o sumo aquecido at uma temperatura igual a 82 OC, atravs do vapor proveniente dos evaporadores de terceiro efeito. Evaporadores de quinto efeito: este, o ltimo grupo de aquecedores, aqui o sumo aquecido at uma temperatura igual a 58 OC atravs do vapor proveniente dos evaporadores de quarto efeito. As guas condensadas do 1 e 2 efeito servem para alimentar as caldeiras e do 3 at o 5 efeito so encaminhadas para o tanque de gua doce (Sweet Water Tank) servindo de gua de embebio, diluio dos mis, nas centrfugas, etc. Os evaporadores de terceiro, quarto e quinto efeitos esto ligados a um condensador que tem a funo de criar um vcuo no interior deles, de modo a permitir a ebulio, mesmo com temperaturas abaixo da temperatura de ebulio.

Figura 3. Esquema de evaporao

O xarope formado imediatamente mandado para o processo a seguir, passando primeiro pelo de tanque de xarope.


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5.1.7. Cozimento O xarope resultante da evaporao, possui uma grande parte de acar cristalizvel a sacarose e uma pequena parte dos outros acares, tais como a frutose, glicose que no se solidificam, ou seja, no se cristalizam mesmo no ponto por isso so chamados mel do acar. O corpo cozedor, que um pouco mais baixo que o do evaporador devido a alta densidade mdia da massa cozida, e ligado a um condensador baromtrico por multijacto de alta capacidade que condensa a agua evaporada e gera a depresso necessria para a perfeita operao. Nesta etapa, num conjunto de vasos que funcionam sob vcuo (maior que o empregue nos evaporadores) tem lugar a segunda fase de concentrao e o xarope levado at a super-saturao toma consistncia de mel e comeam a se formar os cristais de acar que aps crescerem em tamanho e aumentado o volume de massa cozida (uma mistura de cristais envolvidos em mel) descarregado nos cristalizadores, onde se completa a cristalizao do acar. A massa cozida uma massa aucarada formada por cristais de acar (cristais de sacarose), mel de acar (glicose, frutose) e uma pequena poro de gua. O processo de cozedura composto por doze (12) panelas divididas da seguinte maneira: Panelas A: Iniciam o processo de cozimento recebendo xarope puro vindo dos evaporadores, cozem-no formando uma massa A com cristais iguais a 0.8 a 1 mm. Este grupo constitudo por cinco (5) panelas. Panelas B: Neste grupo, forma-se a massa B com o tamanho dos cristais igual a cerca de 0.6 mm. Este grupo constitudo por quatro (4) panelas. Panelas C: Forma-se massa C, com o tamanho dos cristais igual a cerca de 0.4mm constitudo por (3) panelas. Aps o processo de cozedura, a massa descarregada nos cristalizadores onde se completa a cristalizao do acar.


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5.1.8. Cristalizao A operao de cristalizao consiste na agitao da massa cozida descarregada dos cozedores durante um certo tempo, e tem por finalidade completar a formao dos cristais e aumentar o esgotamento do licor-me. Um cristalizador um simples recipiente de chapa, com seco vertical em forma de U, munido de um dispositivo que gira lentamente (velocidade de cerca de 0.5 rpm.), uma espcie de parafuso, que movimentando a massa faz com que o acar dissolvido no mel entre continuamente em contacto com os cristais, aumentando o volume enquanto tambm se processa o resfriamento. Os cristalizadores esto divididos em trs grupos: Cristalizadores do grupo A, ligados as panelas A, esto constitudos por dois (2) cristalizadores. Cristalizadores do grupo B, ligados as panelas B. Este grupo constitudo por cinco (5) cristalizadores. Cristalizadores do grupo C, ligados as panelas C. Este grupo constitudo por trs (3) cristalizadores. Uma vez completa a cristalizao, a massa cozida ento encaminhada para a centrifugao.

5.1.9. Centrifugao Uma vez completa a cristalizao, o acar j se encontra em estado slido na forma de cristais e presente na massa cozida, precisa ento ser separado do mel que se encontra no estado lquido, processo que ocorre nas centrfugas. Os cristais do acar so separados do melao por centrifugao sob a fora centrfuga. O acar mais denso impedido de se afastar do lquido mais leve, o melao, por meio de uma tela perfurada. O melao em seguida, abre caminho atravs dos espaos entre os cristais e sai atravs das perfuraes.


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As centrfugas de acar, responsveis por esta separao, so equipamentos formados por um cesto cilndrico, onde se coloca a massa a ser centrifugada, construdo por em chapa perfurada, montado com um eixo central em posio vertical e accionado directamente por um motor elctrico tambm em posio vertical, de grande potncia e rotao elevada controlada electricamente. As centrfugas esto divididas em trs grupos: Centrfugas do grupo A, so descontnuas e esto ligadas aos cristalizadores tambm de grupo A. Este grupo so constitudos por duas (2) centrfugas; os cristais obtidos so de acar comercial com tamanho iguais a 0.8 a 1 mm. O melao que sai, denominado melao A, encaminhado para as panelas B. O acar que sai das centrfugas do grupo A, j esta pronto para o consumo e tem dois destinos: Uma parte vai para a refinaria, para a produo do acar branco e outra parte passa para a secagem, visto que sai da centrfuga com uma humidade no satisfatrio para acar comercial. O acar enviado para a secagem por meio dum elemento com eixo vertical que formado por uma corrente com canecas, enrolando-se sobre uma polia de retorno, na parte inferior e movido por meio duma polia similar, na parte superior. Centrfugas do grupo B, so contnuas e esto ligadas aos cristalizadores do mesmo grupo (B). Este grupo constitudo por quatro (4) centrfugas. Obtm-se cristais de acar B com tamanho igual a 0.6 mm e melao B que e encaminhado para as panelas C. O acar B no satisfatrio para ser comercializado devido a quebra de cristais e dificuldade em se produzir acar uniforme de alta qualidade, no entanto diludo obtendo-se magma B que e enviado as panelas A. Centrfugas do grupo C, so contnuas e esto ligadas aos cristalizadores tambm do mesmo grupo. Este grupo constitudo por trs (3) centrfugas. Obtm-se cristais de acar C com tamanho igual a 0.4mm e melao final do qual j no se retira mais acar encaminhado para o tanque de melao servindo


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posteriormente para venda. O acar C diludo obtendo-se magma C que enviado as panelas B. O esquema de funcionamento desde o cozimento a centrifugao dos 3 tipos de massa, explicado acima descrito na figura 4.

Figura 4. Esquema de 3 tipos de massa cozida

5.1.10.

Secagem

A secagem consiste no processo de remoo da gua no acar. A deteriorao torna-se mais lenta e a perda de titulao menor, quando se diminui a humidade do acar. O teor de gua no acar amarelo, vindo das centrifugas, geralmente de cerca de 0.5 a 2%. Com um secador possvel diminui-lo ficando entre 0.1 a 0.2%, o que oferece vantagens tais como: O acar conserva-se melhor; O rendimento financeiro muito superior perda de peso ocasionada pela gua evaporada. O secador (Figura 5) formado por um tambor rotativo, na posio horizontal, com uma inclinao de aproximadamente 7O, com 10295 mm de comprimento e 2458 mm de dimetro, sua velocidade de rotao depende do tambor. basicamente compreendido dePROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 17

um aquecedor de ar com ventilador e dividido em uma parte de secagem e outra de resfriamento. A primeira metade, com ar quente, reduz a humidade do acar a nveis de 0,05%. A segunda metade, com ar frio, tem a funo de baixar a temperatura do acar at a temperatura ambiente. Aps a secagem o acar est totalmente pronto para o consumo, o processo a seguir de empacotamento e conservao.

Figura 5. Secador rotativo (Fonte: Fbrica da Companhia de Sena)

5.1.11.

Empacotamento e conservao

Produzido o acar, ele deve ser conservado em boas condies para evitar a sua deteriorao. O acar, depois de passar do secador, descarregado em silos (Celeiros). Existem 4 celeiros, com uma capacidade de 132 toneladas cada: 1 (um) Celeiro para acar amarelo; 1 (um) Celeiro para acar de segunda qualidade; 2 (dois) Celeiros para acar de primeira qualidade. Todo sistema de empacotamento do acar automatizado, sendo o acar armazenado em embalagens de , 1, 50 e 1000KgPROCESSO DE FABRICAO DO ACAR 18

Para se ter uma boa conservao do acar em armazm, alguns cuidados so tomados, tais como: Proteger os sacos da camada inferior da humidade, colocando-os sobre estados de madeira e tapetes; Dispor os sacos em grandes pilhas, preferivelmente cbicas, para diminuir a superfcie em relao ao volume. Cobrir com tapetes, as pilhas, por cima e dos lados.

A conservao seria mais difcil se a temperatura e a humidade atmosfrica fossem mais elevadas, por isso: O armazm tambm deve ser mantido a uma humidade bastante regular e to baixa quanto possvel. No deve ser superior a 65%. A temperatura no armazm deve ser mantida constante. S ser ventilado nos dias secos e menos quentes.

5.2. Produo do acar branco O processo de produo do acar branco (refinado), no difere muito do processo de produo do acar amarelo apenas em alguns processos qumicos responsveis pela cor branca, o caso da carbonatao e a sulfitao. O processo de fabricao de acar refinado consta das seguintes etapas: Refundio, adio do leite da cal, carbonatao, Filtrao, Sulfitao, Filtrao, Cozimento, Cristalizao, Centrifugao, Secagem e empacotamento. Os processos de: Cozimento, Cristalizao, Centrifugao, Secagem e empacotamento, ocorrem do mesmo modo que a fabricao do acar amarelo e no merecero ateno pois tambm tem as mesmas funes.

Produo do acar branco

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5.2.1. Refundio Este processo, consiste em dissolver o acar amarelo, vindo das centrfugas do processo com gua quente (75 a 75oC) formando-se assim um sumo com 60 a 62% de Brix.

5.2.2. Adio do leite da cal O leite da cal adicionado no acar dissolvido resultando num pH de 10.5-11.0 e enviado aos 2 saturadores que esto em srie onde se faz a carbonatao.

5.2.3. Carbonatao Um fluxo de gs CO2 adicionado nos saturadores obtendo-se um pH de 9.2-9.5 no primeiro saturador e pH de 8.2-8.5 no segundo saturador. A cal, que alcalina, reage com CO2, que acido formando no sumo um precipitado de carbonato de clcio que neutro e pode ser facilmente removido por filtrao (Equao 1). Este precipitado englobar as matrias corantes e as gomas, se a reaco continuar alcalina, e se tornar assim um complemento importante da clarificao.

CO 2 Ca OH 2 Co 3Ca H 2 O

Equacao .1

A carbonizao nunca deve ser efectuada a uma temperatura superior a 55oC, mximo admissvel sem perigo de destruio da glicose. A glicose evita a imobilizao duma quantidade correspondente de sacarose, nos melaos. Por outro lado, abaixo de 45oC a reaco muito lenta e incompleta. Portanto, preciso aproximar-se de 55oC e para conservar uma margem de segurana nos dois sentidos, mantm-se, geralmente cerca de 50oC. Esta temperatura obtida pela passagem atravs dum aquecedor, ou por uma serpentina de vapor, colocada no fundo dos tanques de carbonatao.

Produo do acar branco

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5.2.4. Filtrao A filtrao do sumo carbonato feita em filtros de folha diferindo na fabricao do acar amarelo que se efectua em filtros rotativos tendo porm a mesma funo. Um filtro de folha composto por uma srie de placas separadas por quadros com a mesma espessura. Placas e quadros so independentes uns dos outros e mveis, correndo sobre duas barras-suporte, podendo ser apertados por meio dum parafuso ou presso hidrulica. Entre todos os quadros e todas as placas so intercaladas lonas de filtro ou telas filtrantes. O sumo entra no quadro, atravessa a lona e sai pelos canais prprios preparados para o efeito, aps ter deixado atravs da lona no interior do quadro, as matrias em suspenso contidas. A placa formada por uma moldura lisa e uma central menos grossa com ondulaes ou desenhos em relevo, entre os quais o sumo pode escorrer, apesar da presso da bomba, que fora a lona contra a placa. O quadro apresenta a mesma moldura e seu interior vazio. A massa formada por estas matrias quando todo o espao disponvel preenchido, chamada de torta ou bolo de filtrao.

5.2.5. Sulfitao Com a mesma finalidade de eliminar a alcalinidade, pode-se combinar sulfitao e carbonatao aps a primeira filtrao, at a neutralizao ou leve acidez. Este mtodo fornece o acar branco mais bonito. A aco do dixido de enxofre (SO2), sobre os sumos apresenta os seguintes efeitos: Elimina as matrias corantes; Transforma em compostos ferrosos incolores os sais frricos que o contacto com os moinhos, tubos, etc., possa ter formado. O dixido de enxofre preparado a partir da queima do enxofre:

S O2 SO2

Equacao. 2 Produo do acar branco 21

5.2.5.1. Os

Vantagens da sulfitao sumos decantam-se mais rapidamente (Proporcionando aumento da

capacidade nos clarificadores); As massas cozidas so menos viscosas e concentram-se mais rapidamente; Consequentemente, h melhor cristalizao; Melhoramento ntido da cor do acar; Diminuio do tempo de clarificao e cozimento; Pequeno aumento da capacidade das centrfugas.

5.2.5.2.

Desvantagens

Teor de cinzas mais alto no acar obtido; Gastos mais elevados. O sumo sulfitado com pH de 7.0-7.2 filtrado e bombeado as panelas de cozimento para obteno de massa refinada.

6. Reviso bibliogrfica

6.1.

Filtrao a vcuo

A filtrao a vcuo um mtodo de separao por presso, que usa como meio filtrante primrio, tecidos de fibras naturais, metlicos (chapas perfuradas ou telas), fios sintticos ou mistos. O meio filtrante secundrio requer um meio poroso, chamado de bolo de filtrao ou torta, formado pelo prprio material slido que fica retido na tela metlica (chapas perfuradas), que retm as partculas slidas, permitindo a passagem dos fluidos denominados de caldo turvo e caldo claro. Ainda segundo o autor, a filtrao uma ferramenta eficiente para realizar a separao de partes indesejveis de um processo. No caso das fbricas de acar, faz-se a separao do acar contido no lodo das impurezas (POLONIO, 2004, citado em Santos, 2009).Reviso bibliogrfica 22

Segundo Hugot (1969, citado em Santos, 2009), o objectivo da filtrao de lodo da decantao process-lo integralmente, obtendo uma torta com a menor percentagem possvel de acares, sendo o seu melhor parmetro o valor de 1,0 Pol. O autor define como Pol a sacarose aparente contida em qualquer substncia, sendo determinada pelo mtodo de polarizao expressando o contedo percentual em massa de sacarose dissolvida em soluo.

6.2.

Filtros de tambor rotativo contnuo a vcuo

Os filtros de tambor rotativo contnuo a vcuo Figura.6) so utilizados nas fbricas de acar de cana para filtrar o lodo proveniente dos decantadores e recuperar a sacarose contida no mesmo. Sua parte perifrica constitui-se de um tambor rotativo dividido em diversos sectores que so imersos em uma bacia com agitador, contendo o lodo que ser filtrado. Cada sector ligado ao cabeote em suas extremidades por feixe tubular que classificam os nveis de vcuo e a funo de cada sector, formao da torta, desidratao da torta, lavagem e secagem da torta (POLONIO, 2004, citado em Santos, Lus 2009). Segundo Hugot (1969, citado em Santos, 2009), o filtro consiste de um tambor suspenso que gira em seu prprio eixo dentro de uma bacia que contm o lodo, que o liquido a ser filtrado. Sua parte perifrica forma a superfcie filtrante e est dividida em diversas seces longitudinais, sendo cada tubo coberto com uma tela fina e tendo um sistema de tubos que liga a seco com a extremidade do filtro. Uma vlvula instalada de tal maneira que controla o vcuo aplicado a cada seco longitudinal.

FIGURA 6. Filtro de tambor rotativo a vcuo (Fonte: Fbrica da Companhia de Sena)Reviso bibliogrfica 23

6.3.

Perdas de sacarose na filtrao

As perdas de sacarose durante o processo de filtrao podem ocorrer em duas principais reas. Primeiro devido a existncia inevitvel da sacarose no bolo de filtrao e segundo, pode ser menos visvel mas possivelmente mais severa, perdas devido a actividade microbiana na estaco do filtro. A sacarose no bolo reduzida usando gua de lavagem pulverizada sobre a camada do bolo removendo o sumo contido neste. LIONNET, 1999 Ainda Segundo LIONNET, para fbricas com moinhos, a filtrao o processo final da clarificao com o objectivo de separar as impurezas slidas do sumo e recuperar tanto quanto possvel a sacarose presente no lodo. Os valores ptimos que as fabricas buscam obter que a Pol seja menor que 1%, porm, a maioria das fbricas tem conseguido obter Pol entre 1 e 3%, sendo na maioria das vezes, maior que 1,5%. Hugot, 1969

6.4.

Parmetros de operao de um filtro rotativo contnuo a vcuo

Segundo Payne (1990 citado em SANTOS, 2009), o padro desejado para a Pol do bolo de filtrao de 1% (considerando-se uma cana de boa qualidade). Segundo Dorr Oliver (1969 citado em SANTOS, 2009), os principais factores que interferem no desempenho de qualquer filtro so: ciclo de operao, temperatura de alimentao do lodo, viscosidade de alimentao, concentrao de slidos no lodo, anlise granulomtrica dos slidos, velocidade do agitador, pH do lodo, adio de floculante, tempo de formao do bolo, tipo de meio filtrante, vcuo aplicado, lavagem e secagem do bolo e produtos auxiliares de filtrao. Segundo Hugot (1969 citado em SANTOS, 2009), o processo de filtrao difcil de ser controlado e regulado. O parmetro de anlise da Pol do bolo de filtrao o melhor indicador para avaliar o desempenho dos filtros. A perda de acar no bolo de filtrao varia de 0,5 a 3%, geralmente ficando entre 1 e 2%. Quando calculada a perda desse processo que leva em considerao a Pol e a quantidade do bolo de filtrao produzida, este valor varia de 0,2 a 0,8 % do acar contido na cana, ou seja, da quantidade total de acar processado na fbrica perde-se de 0,2 a 0,8 %. Para controlar este processo preciso analisar as seguintes variveis:Reviso bibliogrfica 24

Disponibilidade de rea de filtrao em quantidade suficiente (0,6 m por tonelada de cana moda). Nos dias actuais, algumas fbricas esto buscando valores superiores, chegando a 1,0 m por tonelada de cana moda, objectivando chegar a 0,3% de acar perdido no bolo de filtrao; Temperatura do lodo no deve ser menor que 80 C, pois diminui a viscosidade e solidifica as gomas e ceras; A gua de lavagem do bolo deve ter temperatura superior a 80 C, e a quantidade de aproximadamente 70 litros por tonelada de cana moda; A velocidade de rotao do tambor do filtro deve estar entre 10 a 15 rotaes por hora; velocidades menores melhoram a reduo da Pol da torta; A espessura do bolo deve estar entre 7 a 10 mm; A quantidade do auxiliar filtrante, o bagacinho, dever estar na faixa de 3,0 a 5,0 kg por tonelada de cana moda; Humidade do bolo deve estar entre 65 a 80%. Quanto menor a humidade, menor ser a quantidade do bolo produzido e, consequentemente, menor a perda; Presso do alto vcuo deve estar entre 60 a 68 kPa; Presso do baixo vcuo deve estar ente 20 a 34 kPa; A retirada de lodo dos decantadores deve ser controlada, ajustando sua retirada de modo que lodo menos denso no seja enviado aos filtros; A capacidade de filtrao e a eficincia da operao dependem, at certo ponto, da velocidade de rotao do tambor do filtro, que expressa em rotaes por hora (RPH). Em geral, quanto menor a rotao do tambor do filtro, melhor ser a eficincia na reduo da Pol da torta e na humidade, e mais baixa a capacidade de remoo do lodo. A quantidade de gua a ser aplicada para lavagem do bolo tambm um factor determinante para a eficincia do processo de filtrao.

6.5. temos:

Lodo de caldo de cana-de-acar

A decantao tem a finalidade de separar o caldo limpo das impurezas. Neste processo O caldo clarificado que aquecido e enviado para a evaporao;Reviso bibliogrfica 25

O lodo que retirado pelo fundo do decantador e bombeado ao processo de filtrao. Segundo Geplacea (1990 citado em SANTOS, 2009), o lodo de caldo de cana definido como um resduo em forma lquida que eliminado no processo de decantao do caldo de cana, ou resduo obtido por sedimentao da suspenso do caldo. Sua composio depende de vrios factores agro-industriais como: variedade de cana, qualidade da matria-prima, tipo de colheita (mecanizada ou manual); deve-se considerar tambm que no perodo de colheita a humidade aumentada e, consequentemente, a quantidade de terra. Ainda segundo o autor, o lodo contm grande parte de matria orgnica coloidal dispersa no caldo. De acordo com Payne (1990 citado em SANTOS, 2009), denomina-se lodo o material separado por sedimentao no decantador e enviado para o filtro rotativo a vcuo, para a remoo da maior parte do material insolvel com posteriores etapas de lavagem e secagem, para a mxima extraco da sacarose ainda contida. De acordo com a citao do Hugot (1969) o lodo proveniente dos decantadores de caldo composto de 5 a 10 % de slidos insolveis e de 12 a 18 % de slidos dissolvidos (acares, na maior parte sacarose).

6.6.

Mecanismos de filtrao, formao, desidratao, lavagem, secagem e descarga da torta

De acordo com POLONIO (2004 citado em SANTOS, 2009), as etapas de filtrao so: formao e desidratao com baixo vcuo e, em sequncia, as etapas de lavagem e secagem com alto vcuo, finalizando o ciclo com a descarga sem a presena de vcuo. O cabeote separa, respectivamente, em seu sector de baixo vcuo, o caldo turvo e, no sector do alto vcuo, o caldo filtrado claro que diludo pela gua de lavagem. As etapas de filtrao so descritas do seguinte modo: Formao do bolo de filtrao: a etapa em que inicia a filtrao e ocorre nos sectores do filtro rotativo que esto imersos na bacia em contacto com a soluo a ser filtrada, primeiramente sem a aco de suco pelo vcuo. Aps esta etapa e na continuidade do giro do tambor, aplicado o vcuo baixo, que aspira o lodo de caldo de cana para oReviso bibliogrfica 26

elemento filtrante primrio (chapa perfurada em ao inox), tornando crescente a espessura do bolo de filtro e extraindo o caldo turvo.

Desidratao do bolo: os sectores imersos para fora da bacia e ainda com a presena do baixo vcuo, sugam a parte lquida do caldo turvo contido na torta que est exposta atmosfera, sem que seja aspirado ar nessa etapa, at o incio da lavagem do bolo. Lavagem do bolo: a etapa em que os sectores giram e so submetidos presso do alto vcuo e ocorre a aplicao de gua quente sobre o bolo, gerando o caldo claro aspirado, com o objectivo de extrair o mximo de acares contido no bolo. De acordo com Hugot (1969), mais importante a eficincia na lavagem do bolo que a quantidade de gua empregada. De acordo com a citao de Payne (1990 citado em SANTOS, 2009) a camada de bolo deve estar uniformemente coberta, ou seladas as telas do filtro para evitar a passagem de ar durante o ciclo de lavagem e evitar, assim, a queda na presso de vcuo.

Secagem do bolo: a etapa em que o tambor continua girando e o lquido contido na torta aspirado pela presso do alto vcuo at que ocorra o final da filtrao, sendo caracterizada com a passagem de ar pelo bolo com o objectivo de reduzir a sua humidade. Nesta etapa, o caldo extrado ainda continua sendo o caldo claro. De acordo com POLONIO (2004 citado em SANTOS, 2009) os filtros de tambor rotativos contnuos a vcuo operam com a humidade da torta na faixa de 71 a 78%.

As etapas do processo de filtrao no filtro de tambor rotativo a vcuo filtro Oliver so ilustradas na figura 7.

Reviso bibliogrfica

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Figura 7. Etapas do processo de filtrao (Fonte: Polonio, 2004 citado em SANTOS, 2009

6.7.

Bolo de filtrao ou Torta de filtro

Segundo Belai (2006 citado em SANTOS, 2009), bolo de filtrao um resduo composto da mistura de bagao modo de cana-de-acar captado na esteira na sada dos moinhos e lodo da decantao proveniente do processo de clarificao do acar. Para cada tonelada de cana moda so produzidos de 30 a 40 kg de torta. O bolo de filtrao um composto orgnico (85% da sua composio) com altas concentraes de clcio, nitrognio, potssio e fsforo, com composies variveis de acordo com o tipo de variedade da cana. De acordo com Proena (2008 citado em SANTOS, 2009) o bolo de filtrao considerado um excelente fertilizante, utilizado como adubo para ajudar no desenvolvimento da cana.

Reviso bibliogrfica

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7. METODOLOGIA USADA PARA AVALIAR OS FACTORES QUE INFLUENCIAM NA PERDA DE POL, NO BOLO DE FILTRAO, EM FILTROS OLIVER (FILTROS DE TAMBOR ROTATIVO CONTNUO A VCUO) A pesquisa teve uma aplicao prtica com uma abordagem cientfica. Para melhor compreenso da metodologia aplicada so deixadas algumas consideraes em volta do processo de filtrao aplicado na fbrica: 7.1. Descrio do processo de filtrao na fbrica

Dentre as etapas envolvidas no processamento do acar, o processo de filtrao em filtros de tambor rotativo foi escolhido como alvo desse estudo porque, por melhor que seja operado, apresenta uma variao de Pol muito grande, sendo o bolo de filtrao torta de filtro um dos pontos elevados de perdas de acar. A Companhia de Sena tem como meta obter 5% de perdas de sacarose no bolo de filtrao para o presente ano. O processo de filtrao, nos filtros Oliver, inicia-se com a chegada do lodo de caldo de cana num misturador horizontal figura 8 que recebe a adio simultnea de bagacinho e faz a homogeneizao da soluo a ser filtrada por agitao, estando o lodo preparado para a alimentao contnua da bacia do filtro. Os filtros esto ligados a dois tanques por onde passa o filtrado antes de ser bombeado para o processo. As operaes que completam o ciclo de filtrao so sucessivas e contnuas. Quando o filtro gira, a seco que vai entrar na soluo a ser filtrada se comunica, neste instante, com o baixo vcuo, caracterizando assim, a formao da torta. A parte lquida aspirada pelo baixo vcuo, contendo sacarose, retorna para o processo. Com o trmino da formao da torta, as fibras do bagacinho comeam a reter as partculas insolveis e o lquido aspirado junta-se ao aspirado pelo baixo vcuo, contendo sacarose e retorna ao processo. medida que o tambor gira a espessura da torta se torna estvel com a estabilizao da taxa de filtrao, neste instante, o tambor deve emergir na bacia de lodo. A torta formada se encontra saturada de caldo e deve ser desidratada at prximo do trmino da filtrao de lodo do caldo contido na torta. Nesta fase do processo, os sectores do filtro devem ser submetidos presso do alto vcuo,de 60-70 kpa, eMETODOLOGIA USADA PARA AVALIAR OS FACTORES QUE INFLUENCIAM NA 29

simultaneamente a gua de lavagem deve ser aplicada superfcie da torta. A gua quente de lavagem deve passar pela torta e extrair o caldo restante, garantindo o selo de vcuo na parede do filtro, no permitindo a passagem de ar, at prximo ao ponto em que o vcuo se interrompe e a torta removida do tambor com o auxlio de raspadores de borracha figura 9. Nesta etapa, extrado o caldo filtrado que contm acar, e retorna ao processo. Verifica-se assim que medida que o tambor est girando, os processos sucessivos de formao da torta, desidratao, lavagem, secagem e remoo da torta ocorrem simultaneamente. Cada filtro possui uma esteira individual que transporta a torta removida para uma esteira colectora principal figura 10 que, por sua vez, transporta a torta proveniente dos cinco filtros at uma moega figura 11 que a descarrega em caminhes para transporte at a rea agrcola. No entanto, no processo de filtrao tem-se o lodo de caldo de cana como matria-prima e, aps o processo de filtrao, os caldos filtrados contendo sacarose que retornam ao processo, misturando-se ao caldo misto proveniente dos moinhos, e torta de filtro que enviada para o cultivo e usada como adubo. A figura 12 ilustra o fluxograma bsico da estao de filtrao do lodo de caldo da cana de aucar, bem como seus equipamentos perifricos.

METODOLOGIA USADA PARA AVALIAR OS FACTORES QUE INFLUENCIAM NA

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As figuras 8, 9,10 e 11 ilustram o misturador horizontal, raspadores de borracha, esteira colectora principal e moega respectivamente. (Fonte: Fbrica da Companhia de Sena)

Figura 8. Misturador horizontal

Figura 9. Raspadores de borracha

Figura 10. Esteira colectora principal

Figura 11. Moega


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Figura 12. Fluxograma da seco de filtrao (Fonte: Polonio, 2004 citado em Santos, 2009)


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7.2.

Definio das variveis de qualidade no processo de filtrao a vcuo

As variveis do processo de filtrao analisadas foram definidas em funo da reviso bibliogrfica e da conversa realizada com o gestor de processo sobre as variaes no processo de filtrao, sendo respectivamente: Velocidade de rotao para os filtros (voltas por hora).i, Pol da torta para os filtros (amostra individual), Pol da torta amostra composta entre turnos de trabalho A, B e C e Pol mdia da torta amostra composta. Abaixo vem descrito o nmero de amostras e as ferramentas usadas para tratamento de dados das variveis analisadas: Velocidade de rotao: Foram colectadas 70 amostras, e Pol da torta (61 amostras). As ferramentas usadas foram: uma folha de verificao (Anexo 2, valor mdio. As amostras foram colectadas ao longo do primeiro ms da safra de 2011. Alm do desempenho dos filtros, analisou-se tambm a performance dos turnos envolvidos na operao do processo alvo deste estudo. Tal operao feita por trs turnos. Essa avaliao foi realizada por meio da verificao da Pol da torta amostra composta para turnos. Neste caso, colectaram-se dados diariamente (5 amostras por turno). As ferramentas usadas foram: folha de verificao, valor mdio. Foram colectadas 33, 54 e 28 amostras nos turnos A, B e C respectivamente ao longo do primeiro ms da safra de 2011. Pol mdia da torta amostra composta: essa varivel o melhor indicador para analisar o desempenho da estao de filtrao e, consequentemente, reduzir a quantidade de acar perdido. Para essa caracterstica, colectou-se 115 amostras, sendo 2 amostras compostas a cada 3 horas, realizando anlise da Pol da torta no laboratrio fabril e registando no livro de controlo e na folha de verificao, no final do dia tem-se 15 amostras. As amostras colectadas e analisadas da Pol da torta amostra composta formam um subgrupo, de modo que, no total, 8 subgrupos foram obtidos. Os dados foram colectados diariamente no perodo de 10 de Maio a 07 de Junho da safra de 2011, por meio de folha


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de verificao. Amostra composta a torta proveniente dos cinco filtros que se misturam em uma nica esteira.

7.3.

Avaliao das etapas de lavagem e secagem da torta

De modo a verificar as principais etapas que interferem no desempenho do processo de filtrao, e identificar valores que modelem o desempenho do processo, avaliaram-se as etapas de lavagem e secagem da torta. A experincia se realizou no filtro Oliver nmero 1 (um), com dimenses de 2420 mm dimetro por x 3720 mm de comprimento. As variveis foram analisadas em funo de duas situaes: fixando o caudal de gua e variando a rotao do filtro (n de rotaes por hora). A medio de Pol da torta e da humidade foi realizada no laboratrio da fbrica, conforme metodologia especfica. Metodologia usada para avaliar as etapas de lavagem e secagem da torta. Identificar as variveis que seriam analisadas; Elaborar procedimento para colecta de dados; Elaborar uma folha de verificao para registo dos dados; Executar o experimento; Analisar os dados. As variveis escolhidas para anlise foram: Velocidade de rotao do filtro (n de rotaes por hora); Espessura da torta (mm); Pol da torta (%); Humidade da torta (%). A etapa inicial de execuo da experincia foi identificar os valores a serem medidos para as variveis: velocidade de rotao do filtro (n de rotaes por hora). Foram realizadas medies preliminares e, a partir da, se estabeleceu valores para a velocidade de rotao do filtro dentro dum intervalo de 10 a 25 rotaes por hora. A experincia se constitui de dez etapas, sempre fixando o caudal de gua e variando a rotao usando o filtro nmero 1. Cada etapa da experincia teve durao de duas horas,METODOLOGIA USADA PARA AVALIAR OS FACTORES QUE INFLUENCIAM NA 34

colectando dados no fim das duas horas para as variveis: velocidade de rotao do filtro, espessura da torta, Pol e humidade da torta, registando depois na folha de verificao Anexo 2. As anlises de Pol e humidade da torta foram realizadas no laboratrio fabril. Para analisar estas etapas foi usada como ferramentas a folha de verificao

8. Resultados e discusses Os resultados so apresentados em forma de tabelas e grficos de modo a observar com mais clareza as tendncias e comparaes dos valores com os especificados ou padronizados. 8.1. Anlise do desempenho mdio dos filtros, verificando as diferenas existentes; Para analisar o desempenho mdio dos filtros se considerou as variveis velocidade de rotao e Pol da torta amostra individual 177 amostras. 8.1.1. Anlise do desempenho dos filtros para a varivel velocidade de rotao A anlise dos resultados foi feita nos seguintes filtros Filtro 1 (um), com dimenses de diametro=2.42 m e comprimento=3.72 m Filtro 2 (dois), com dimenses de diametro=2.45 m e comprimento=3.73 m Filtro 3 (trs), com dimenses de diametro=2.45 m e comprimento=3.72 m Filtro 4 (quatro), com dimenses de diametro=2.41 m e comprimento=4.95 m Para esta varivel colectaram-se 73 amostras durante o primeiro ms da safra e a tabela abaixo mostra os valores mdios da velocidade de rotao em cada filtro.

Resultados e discusses

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Tabela 1. Dados mdios da varivel velocidade de rotao dos filtros N de filtro 1 2 3 4 Velocidade mdia de rotao RPH 19.47 20.77 20.46 20.52

As mdias pertencem ao mesmo grupo de medio pelo critrio R =0.05 A velocidade mdia de rotao variou de 19.47 a 20.52. o filtro 1 (um) foi o que obteve menor velocidade de rotao e o filtro 2 (dois), a maior. De acordo com a reviso bibliogrfica sobre a filtrao, para que se tenha um valor de Pol menor que 1%, a velocidade de rotao deve estar entre 10 a 15 rotaes por hora 4 a 6 minutos por volta. Nesse caso os filtros possuem rotaes maiores que o recomendado na literatura para que se obtenha Pol menor que 1%. 8.1.2. Anlise do desempenho dos filtros para a varivel Pol da torta da amostra individual Para esta varivel colectaram-se 65 amostras durante o primeiro ms da safra e a tabela abaixo mostra os valores mdios da Pol da torta nos filtros. Tabela 2. Dados mdios da varivel Pol da torta nos filtros N de filtro Pol media da torta %

1 2 3 4

1.83 1.01 2.07 1.35

As mdias pertencem ao mesmo grupo de medio pelo critrio R =0.05Resultados e discusses 36

A Pol da torta dos filtros variou de 1.01 a 2.07 %. O filtro 2 (dois) foi o que obteve menor Pol e o filtro 3 (trs), a maior. De acordo com a reviso bibliogrfica, a melhor varivel para medir o desempenho na estaco de filtrao a Pol da torta, tendo como valores ptimos menores que 1%. Da tabela 2 (dois) observa-se que o filtro 3 (trs) o que tem pior desempenho e filtro 2 (dois) o melhor, sendo que todos os filtros esto fora do padro desejado. Esses valores elevados de Pol so em funo de rotaes elevadas conforme valores obtidos na tabela 1 (um), que pode ser resultado da falta de superfcie de filtrao.

8.2.

Anlise do desempenho entre os turnos de trabalho para a varivel Pol mdia do bolo de filtrao amostra composta

Para esta varivel colectaram-se 115 amostras durante o primeiro ms da safra e a tabela abaixo mostra os valores mdios da Pol do bolo de filtrao amostra composta. Tabela 3. Dados mdios da varivel Pol do bolo de filtrao amostra composta entre turnos. Turnos Pol media do Bolo % A B C 1.63 1.25 1.33

As mdias pertencem ao mesmo grupo de medio pelo critrio R =0.05

A Pol do bolo de filtrao entre turnos variou de 1.25 a 1.63%, sendo que o turno B obteve a melhor performance mesmo sendo fora do padro desejado. Nota-se que a mo-de-obra nos turnos Operadores dos filtros influencia nas perdas de Pol todavia tenha se verificado que no h diferena na forma de operar o processo.

Resultados e discusses

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8.3.

Anlise da variao no processo de filtrao, considerando a varivel Pol mdia do bolo de filtrao amostra composta

Nessa varivel colectaram-se 115 amostras, sendo 2 amostras compostas a cada 3 horas e no final do dia tem-se 15 amostras. As amostras colectadas formam um subgrupo, de modo que, no total, 8 subgrupos foram obtidos. O comportamento dos dados ilustrado no grfico da mdia da Pol do bolo de filtrao amostra composta do processo de filtrao.

Figura.13 Grfico da mdia da varivel Pol do bolo de filtrao % amostra composta Do grfico acima constatou-se que 6 (seis) subgrupos subgrupos 3 a 8 esto em um nvel no acima do padro desejado 1%, o que demonstra que no houve muitas perdas de sacarose. Os restantes subgrupos 1 e 2 esto acima do padro devido a problemas de vcuo ocorridas no inicio da safra. O vcuo tambm um factor que influencia nas perdas de Pol, s no foi analisado porque os filtros no tm manmetros de presso fixados de modo a permitir leitura de baixo e alto vcuo, apenas esto ligados a um sistema de vcuo proveniente dos 2 (dois) tanques do filtrado existentes, onde se instalou os manmetros, que lem apenas a presso de alto vcuo.

8.4.

Avaliao das etapas de lavagem e secagem do bolo de filtrao

Esta anlise se realizou no filtro 1 (2.42 m x 3.72 m) fixando o caudal da gua e variando a velocidade de rotao do filtro com o objectivo de se verificar a influncia deste factor sobre as variveis de qualidade como: Espessura, humidade e Pol do bolo de filtrao. A tabela 4 mostra os valores das variveis obtidas na experiencia realizada.Resultados e discusses 38

Tabela 4. Valores de espessura, humidade e Pol, variando a velocidade do filtro. Rotao do filtro RPH 10 a 25 10 13 16 17 18 19 20 22 24 25 Espessura do bolo mm 7 a 10 6 8 6 6 5 8 6 6 6 6 Humidade do bolo % 70 a 80 73 73 73 73 74 74 75 72 70 74 Pol do bolo %

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Relatorio de E.P 2011 (Jr)