Moagem e refino de açúcar de cana e beterraba

Medições de Brix, supersaturação, cristalização de açúcar e controle de ponto de semeadura

A fabricação do açúcar comestível é um processo delicado que exige controle de processo e medição instantânea e precisa de Brix (teor de sólidos na massa cozida) tanto nos líquidos brutos quanto naqueles sendo processados, para que os produtos sejam obtidos em maior quantidade e melhor qualidade, o que é alcançado por meio da abertura média (MA) e do coeficiente de variação (CV), por exemplo. Somente açúcares líquidos e cristalinos de alta qualidade são aceitáveis.  Na fabricação do açúcar cristal, o objetivo primordial é produzir o máximo de cristais de qualidade uniforme, evitando os finos e conglomerados.

Processamento eficiente do açúcar bruto em açúcar refinado

A produção de açúcar envolve duas operações distintas: processamento da cana-de-açúcar ou da beterraba em açúcar bruto e processamento do açúcar bruto em açúcar refinado.  

Como o processo de refino de açúcar, no qual o o suco cru é submetido a várias etapas de processamento para remover impurezas, consome massivamente energia, ter as ferramentas corretas de controle ajuda a maximizar o rendimento e minimizar o custo da produção. No geral, a  indústria do açúcar é uma grande consumidora de água, já que cada etapa da produção precisa desse recurso. O consumo de água e energia durante a fabricação  pode ser reduzido significativamente, o que contribui com a sustentabilidade da usina ou refinaria,  usando equipamentos de tecnologia moderna, como o Refratômetro de Processo Vaisala K-PATENTS®. 

Atender as condições do processo desde a fase líquida até a de massa cozida

Dados on-line fornecidos pelo SeedMaster SM-3 K-PATENTS Vaisala

A cristalização do açúcar é frequentemente o principal processo da produção, e produzir açúcar de qualidade, em massa e de maneira constante a um preço competitivo, exige o uso de dispositivos de medição resistentes que não sejam afetados pelas condições do processo variáveis entre a fase líquida e a de massa cozida nem pelo aumento do teor de cristais durante o seu desenvolvimento. 

A supersaturação é a força motriz do crescimento do cristal, e a velocidade de cristalização depende dessa função multivariável de diversos parâmetros. A supersaturação tem uma faixa ideal, em que os cristais de açúcar crescem de maneira uniforme e abrangente. Fora dessa faixa, os cristais irão parar de crescer e podem até mesmo derreter ou começar a formar novos cristais, criando espontaneamente cristais finos e conglomerados que exigirão reprocessamento. O Zutora SeedMaster-4 é um dispositivo exclusivo criado especificamente para fornecer os parâmetros necessários para a cristalização do açúcar. 
 

Medir com precisão o Brix e a concentração em linha

Instalação do refratômetro no cozedor

Os refratômetros Vaisala K-Patents e Zutora SeedMaster-4 fornecem:

  • Maior qualidade dos açúcares líquidos e cristalinos 
  • Açúcar produzido exatamente de acordo com as especificações
  • Garantia de que o açúcar líquido a granel e o melaço atendam às especificações
  • Processo de extração otimizado, minimizando o uso da água que precisaria ser evaporada em um estágio posterior
  • Economia de energia ao adaptar o fluxo do produto à capacidade dos evaporadores 
  • Controle sobre o suco que supre a produção, para que a concentração seja ajustada de acordo com a capacidade das colunas de separação, o que estende os intervalos entre os ciclos de recuperação e prolonga a vida útil das colunas
  • Ferramenta de monitoramento da supersaturação durante o desenvolvimento completo da cristalização
  • Implementação de uma semeadura automática e precisa nos cozedores a vácuo. 

Aplicações na moagem e refino do açúcar de beterraba

Meça o Brix com precisão e em linha em todos os processos de moagem e refino do açúcar de beterraba, incluindo a extração, evaporação, cristalização e centrifugação (dessugarização) e separação cromatográfica, para obter o melhor rendimento e qualidade do produto, com economia de energia e dos custos de produção. 

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Processamento do açúcar de beterraba

O Refratômetro de processo K-PATENTS® Vaisala é usado durante todo o processamento, para a otimização e para garantir o funcionamento eficiente de subprocessos e da moagem e refino do açúcar de beterraba. 

Extração do açúcar de beterraba

Controle o processo de extração para obter um processo de trabalho e moagem eficientes 

Evaporação do açúcar de beterraba

Controle o fluxo de vapor e obtenha uma concentração constante do suco nos estágios de evaporação

Cristalização do açúcar de beterraba

Obtenha cristais de açúcar de boa qualidade sem finos nem conglomerados

Xarope verde e melaço

Qualidade da concentração do melaço final, maior eficiência do processo de dessugarização

Dessugarização do melaço por separação cromatográfica

Medição de Brix em linha e em tempo real para melhorar a separação cromatográfica e recuperar a betaína com sucesso 

Aplicações na moagem e refino do açúcar de cana

Meça o Brix com precisão e em linha em todos os processos de moagem e refino da cana-de-açúcar, incluindo o processo de afinação, descoloração, evaporação, cristalização e recuperação, para obter o melhor rendimento e qualidade de produto, com economia de energia e dos custos de produção. 

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Processamento do açúcar de cana

O Refratômetro de processo K-PATENTS® Vaisala é usado durante todo o processamento, para a otimização e para garantir o funcionamento eficiente de subprocessos e da moagem e refino do açúcar de cana. 

 

Afinação do açúcar de cana

Meça em tempo real a concentração do licor para a clarificação, implemente o monitoramento e controle do processo durante o processo de afinação.

Descoloração do açúcar de cana

Aumente o rendimento, controle a limpeza da linha de lavagem de água com sacarose, detecte possíveis interações entre a água com sacarose e o xarope, automatize o controle do processo de regeneração 

Evaporação do açúcar de cana

Garanta a fabricação de produtos de alta qualidade com a medição de Brix contínua do suco e do xarope

Cristalização do açúcar de cana

Obtenha cristais de boa qualidade sem finos e conglomerados e monitore a supersaturação, 
Implemente a semeadura automática ou manual 

Recuperação do açúcar de cana

Controle de concentração da diluição e melaço final, controle de separação do melaço, monitoramento da linha de águas residuais e  controle do ponto de semeadura 

Aplicações no processamento de subprodutos

Meça a concentração de Brix do açúcar ou melaço e monitore o processo de cristalização para obter um rendimento de qualidade. 

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Produção de ácido cítrico

Mantenha a concentração desejada do açúcar, melaço e/ou ácido cítrico, e monitore o processo de cristalização

Aplicações em tratamentos de fluxo lateral

Monitore o Total de Sólidos Dissolvidos (TDS) e detecte pequenas doses ou quantidades excessivas de açúcar na água de alimentação da caldeira antes que danos ocorram, monitore e controle com precisão, continuamente e em linha, o conteúdo da carga orgânica (TOC) nos efluentes ou em corpos de água doce. 

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Detecção de vazamento de açúcar na água de alimentação da caldeira

Detecte pequenas doses de açúcar na água de alimentação antes que ocorram danos ao equipamento

Monitoramento e controle do Carbono Orgânico Total (TOC) em fluxos de águas residuais

Meça o Carbono Orgânico Total (TOC) com precisão e em linha e crie uma estratégia de controle com a ajuda da medição de Sólidos Dissolvidos (SD)

Documentação e artigos técnicos

Meça o conteúdo de sólidos da massa cozida e a concentração do licor-mãe nos cozedores a vácuo de batelada

O conteúdo de sólidos da massa cozida e a concentração do licor-mãe são parâmetros comumente monitorados no cozedor a vácuo, já que são usados para controlar o processo de cristalização e, portanto, afetam a qualidade do produto final, os cristais de açúcar. O conteúdo de sólidos da massa cozida é a mistura dos cristais e do licor-mãe resultante do processo de cristalização, e a concentração do licor-mãe é a fase líquida na massa cozida durante a cristalização. O teor de sólidos da massa cozida, ou teor de açúcar total, é tipicamente determinado por um medidor de micro-ondas ou sonda de densidade nuclear, enquanto a concentração do licor-mãe (açúcar dissolvido) é medida usando um refratômetro. A escala de medição geralmente é Brix.

Artigo técnico para tecnólogos da indústria do açúcar S.I.T. Conferência de 2019

Monitoramento on-line da cristalização por resfriamento em lote

A cristalização por resfriamento em lote é um processo de produção amplamente praticado em várias indústrias. Na indústria açucareira, é utilizada principalmente como a primeira etapa para produzir a massa cozida (magma de base) para semear cristalizadores de evaporação de batelada ou contínuos e para aumentar o esgotamento final do açúcar proveniente da matéria-prima básica (beterraba ou cana). Na indústria farmacêutica, é usada para produzir o
produto final diretamente. A cristalização por resfriamento é realizada em diferentes tipos de equipamentos. Os mais comuns possuem serpentinas de resfriamento  ou são recipientes encamisados com agitadores embutidos.

Crescimento de cristal e métodos de controle de cristalização em cristalizadores de açúcar industriais

O crescimento de cristais é o assunto favorito das pesquisas sobre cristalização. Devido à complexidade do processo, existem várias abordagens mais ou menos diferentes para o seu estudo. A maioria dos estudos teóricos baseia-se em equações de massa, energia e de equilíbrio populacional, correlações cinéticas e formulações de modelos, às vezes fundamentados em suposições e simplificações questionáveis. Métodos combinados (teóricos mais experimentos de laboratório em pequena escala) podem fornecer informações úteis sobre o efeito de um ou outro parâmetro no crescimento do cristal, mas eles geralmente são restritos ao estudo de um único cristal (ou apenas alguns) em ambientes bem controlados.
Os problemas envolvendo o crescimento de cristais na cristalização em escala industrial, quando há bilhões de cristais na massa cozida, raramente são estudados e, quando são, a validação dos resultados é rara ou completamente inexistente. Entretanto, a produção de um açúcar de boa qualidade deve ser baseada em um conhecimento profundo dos processos que caracterizam a produção em massa. A principal dificuldade para o estudo do crescimento de cristais em grandes populações era a ausência por muito tempo ignorada dos instrumentos apropriados necessários para monitorar on-line os parâmetros que regem o crescimento dos cristais.
Com a introdução dos Instrumentos SeedMaster, a aquisição de dados on-line dos parâmetros mais importantes da cristalização, incluindo a supersaturação, o teor do cristal e a pureza do licor-mãe, tornou-se realidade em algumas usinas e refinarias ao redor do mundo.

Monitoramento e controle on-line da supersaturação e de outros parâmetros da massa cozida em cozedores a vácuo: Uma abordagem da engenharia de controle

A supersaturação é geralmente reconhecida como o parâmetro mais importante na cristalização do açúcar. Ela tem um  papel fundamental na determinação da qualidade e rendimento do produto, custo da produção, rentabilidade e viabilidade do fabricante.  Além da supersaturação, os outros parâmetros importantes são o teor do cristal, a pureza do licor-mãe (ou queda de sua pureza) e o conteúdo de sólidos na massa cozida ("Brix"). 

Cristalização do açúcar: Mantenha o foco nos detalhes, Parte 1

A cristalização do açúcar é um processo de importância fundamental. Atualmente, a produção de uma grande porcentagem do açúcar cristalizado é controlada manualmente, com a utilização de instrumentos que, possivelmente, não fornecem informações acionáveis e, aparentemente, assemelham-se aos métodos usados há várias décadas. Este tipo de abordagem é completamente inadequado para uma produção em massa de um açúcar de qualidade a um custo competitivo. 

Cristalização do açúcar: Mantenha o foco nos detalhes, Parte 2

Na Parte 1 deste artigo, foram discutidos alguns dos detalhes mais importantes da cristalização do açúcar, como a qualidade do produto, custo de  produção, crescimento do cristal, circulação no cozedor e a semeadura. O papel e a importância da supersaturação em todos esses detalhes foram devidamente enfatizados. Consulte ISJ (2008), 110 (1315): 403-413. Na Parte 2, a ênfase é colocada em estudos de caso da vida real e em algumas novas ferramentas que podem ser usadas para que o funcionamento interno de um  cristalizador possa ser entendido em tempo real e as informações obtidas a partir daí sejam utilizadas para o controle avançado da cristalização. 

SeedMaster 2: Um transmissor universal de cristalização e dispositivo de semeadura automático

A importância da supersaturação na cristalização do açúcar tem sido cada vez mais reconhecida. Isso tem um profundo impacto na qualidade do produto e também no custo da produção, parâmetros que determinam a viabilidade das fábricas ao redor do mundo.   http://vaisala.prod.acquia-sites.com/sites/default/files/documents/VIM-GLO-LM-Sugar-article_seedmaster%202_%20in_isj_2006_vol.108.pdf

Moagem e refino de açúcar de cana e beterraba e produtos relacionados ao refino

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