Tratamento do caldo e decantação

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Tratamento do Caldo 
e Decantação 
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Tratamento de Caldo e Decantação 
 
Tratamento do caldo e decantação.doc 2 28/01/2015 
 
 
Sumário 
 
1. Tratamentos Físicos 3 
2. Tratamentos Químicos 7 
2.1. Sulfitação 8 
2.2. Calagem 11 
2.3. Dosagem de Polímero 16 
2.4. Dosagem de P2O5 19 
3. Aquecimento 20 
4. Clarificação 23 
4.1. Flasheamento 23 
4.2. Decantação 24 
5. Filtração 31 
6. Tratamento do Caldo para Destilaria 37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Tratamentos Físicos 
O material em suspensão presente no caldo (areia, bagacilho, etc.) é bastante variável 
em qualidade e quantidade (tipo de carregamento, eficiência de lavagem da cana, preparo da 
cana, fibra da cana, etc.), sendo citados valores entre 0,1 - 1,0% (1). Testes conduzidos pela 
Copersucar encontraram no caldo misto valores entre 0,3 a 0,6% (2). 
Chamamos de tratamentos físicos as operações preliminares para eliminação de impurezas 
grosseiras do caldo, ou seja, a separação puramente física, sem adição de produtos químicos 
auxiliares. 
Dentro destas operações podemos citar a utilização de peneiras e hidrociclones. 
A instalação destes equipamentos contribui para evitar sobrecarga nos decantadores e filtros, 
evitar desgastes excessivos em rotores de bombas, tubulações e válvulas, além de contribuir 
para a melhoria de qualidade dos produtos finais. 
A separação física deve, todavia, preservar o bagacilho de boa qualidade, o qual é utilizado 
como meio filtrante na filtração do lodo. 
Peneiras: São indicadas para a separação de todos os sólidos insolúveis contidos no caldo, 
acima de uma determinada granulometria. 
Tipos de peneiras: peneiras estáticas (DSM), vibratórias, rotativas, além de outros projetos 
especiais. 
Telas normalmente utilizada: metálicas ou sintéticas podem ter malhas com aberturas variadas 
(0,25 a 1,20 mm). 
 
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Figura 1 - Peneira DSM 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Peneira Vibratória 
 
 
 
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Figura 3 - Peneira Rotativa 
 
 
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Figura 4 - Hidrociclone 
 
 
 
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2. Tratamentos Químicos 
Mesmo após o tratamento físico o caldo de cana ainda contém impurezas na forma de 
compostos solúveis, coloidais e insolúveis em suspensão que devem ser removidos. 
O objetivo da clarificação é remover o máximo possível das impurezas presentes no caldo, e o 
processo de clarificação do caldo consiste basicamente em se fazer a coagulação/floculação 
do material em suspensão no caldo e removê-lo na decantação. 
O lodo obtido da decantação contém ainda grande quantidade de açúcar, que é recuperado 
através de uma operação de filtração. 
O caldo de cana “in natura” possui um pH que pode variar de 4,7 a 5,6. Canas sadias, maduras 
e recentemente cortadas apresentam pH do caldo entre 5,2 a 5,6. A clarificação do caldo visa 
também fazer o ajuste do pH do caldo para valores próximos da neutralidade para “proteger” a 
sacarose contra inversão e decomposição. O ajuste do pH do caldo na clarificação deve ser 
compatível com o processo de clarificação usado, com as condições de decantação do caldo e 
ainda adequado de forma a minimizar a destruição de açúcares durante a clarificação e etapas 
seguintes. 
De forma mais ampla os objetivos da clarificação podem ser definidos como: 
− Máxima eliminação de não açúcares. 
− Máxima eliminação de coloides. 
− Caldo clarificado com baixa turbidez. 
− Mínima formação de cor. 
− Máxima taxa de sedimentação. 
− Boa compactação de lodo. 
− Conteúdo mínimo de cálcio no caldo. 
− pH do caldo adequado de modo a evitar inversão da sacarose ou decomposição dos 
açúcares redutores. 
Dentre as etapas do processo convencional de fabricação do açúcar cristal branco, o 
tratamento químico compreende: 
− Sulfitação (com multijatos, ejetores ou colunas); 
− Dosagem de fósforo; 
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− Calagem (com leite de cal ou sacarato de cálcio); 
− Dosagem de polímero. 
 
 
2.1. Sulfitação 
Os principais objetivos da sulfitação são: 
− Redução do pH para precipitação e eliminação de albuminas (proteínas). 
− Diminuição da viscosidade do caldo e consequentemente de massas, xarope e méis. 
− Formação de complexos com açúcares redutores, impedindo a sua decomposição, e 
controlando a formação indesejável de cor. 
Existe uma concordância geral que o mais importante benefício da sulfitação advém da sua 
ação inibidora de formação de cor. 
O processo de sulfitação em si consiste na adição de dióxido de enxofre (SO2) ao caldo, seja 
dióxido de enxofre líquido ou mais comumente na forma gasosa, obtido a partir da combustão 
direta do enxofre. 
O benefício de a sulfitação ser realizada a 70°C é acelerar a cristalização do sulfito de cálcio 
(CaSO3), evitando assim que parte do mesmo permaneça em solução, o que contribui para a 
formação de incrustações nos evaporadores. 
A temperatura de 70°C é considerada ideal, porque além de ser a temperatura de menor 
solubilidade do CaSO3, favorece a velocidade das reações envolvidas. 
Fornos rotativos: são comumente usados nas usinas de açúcar, sendo alimentados com 
enxofre sólido, o qual é queimado em presença de ar. 
O consumo de enxofre varia principalmente em função do açúcar a ser produzido e da 
qualidade da matéria-prima, tendo variado entre 100 e 200 g/saco, apresentando com média 
150 g/saco. 
Câmaras de combustão: Estas câmaras devem ter um volume suficiente para permitir a 
completa combustão do enxofre. 
Camisa de resfriamento: A temperatura dos gases na saída da camisa de resfriamento deve 
ser inferior a 250°C para diminuir a formação de SO3 e consequentemente de ácido sulfúrico e 
não deve ser inferior a 150°C para evitar solidificação do enxofre nas tubulações. 
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Tubulações: Entupimentos sempre ocorrem e as tubulações devem ser projetadas de forma a 
terem acesso para limpeza, não sendo redundante lembrar que uma operação uniforme da 
instalação diminui as ocorrências de entupimentos. 
Ejetores: O bom funcionamento dos ejetores depende fundamentalmente de uma pressão 
constante na cabeça deste equipamento para manter uma tiragem uniforme. Esta tiragem é 
normalmente negativa e da ordem de 60 mm de coluna d’água. 
Registro e controle de pH: O controle do pH depende fundamentalmente dos seguintes 
fatores: 
− Qualidade do açúcar desejado; 
− Teor de enxofre residual permitido no açúcar; 
− Qualidade da matéria-prima. 
O enxofre é o agente clarificante de menor custo do mercado e o controle de pH na faixa de 3,8 
- 4,0 pode ser necessário para manter uma boa qualidade do caldo clarificado e 
consequentemente do açúcar. 
No entanto, nos últimos anos, devido à redução dos limites de enxofre residual no açúcar 
impostos pela legislação e pelo próprio mercado, as faixas de pH do caldo sulfitado temsido 
controlada em torno de 4,4 - 4,6. 
Na maioria dos casos, para a obtenção de açúcar de boa qualidade, tem sido necessária a 
complementação no caldo de uma certa quantidade de ácido fosfórico. 
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Figura 5 - Fluxograma do Processo de Sulfitação 
 
 
 
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2.2. Calagem 
Os objetivos da calagem podem ser assim resumidos: 
− Corrigir o pH do caldo até o valor desejado (7,0 a 7,2). 
− Reação com ácidos orgânicos presentes no caldo. 
− Provocar floculação de coloides e consequentes agrupamentos do material em suspensão 
no caldo. 
A cal (CaO) é adicionada ao caldo na forma de leite de cal (Ca(OH)2) ou sacarato de cálcio. 
Preparo do leite de cal: Em instalações mais antigas a cal virgem era hidratada em grandes 
tanques de concreto denominados “piscina de cal”. 
A pasta de cal formada era enviada a tanques de diluição para ajuste do leite de cal na 
concentração desejada, conforme ilustrado na Figura 6. 
Para ser usado diretamente no processo a concentração do leite de cal deve ficar entre 4 - 
6°Bé. Se for utilizado para preparação de sacarato de cálcio a concentração pode ficar um 
pouco mais elevada, 10 - 12°Bé, sendo importante que independentemente da concentração o 
operador garanta sempre uma mistura uniforme e concentração constante. 
As instalações mais modernas utilizam hidratadores de cal contínuo, em substituição às 
piscinas de cal, (Figura 7). 
Hidratador: O hidratador de cal consiste de um tanque horizontal fechado, subdividido em 2 
seções: câmara de hidratação e câmara de diluição, com agitadores duplos horizontais. 
O leite de cal obtido após hidratação e pré-diluição é transferido para um classificador 
helicoidal inclinado, próprio para separação de impurezas grosseiras (areia, calcário, etc.) 
usando uma rosca vazada. 
O leite de cal, livre de impurezas, é então enviado para os tanques de diluição e armazenagem 
e daí ao processo. 
− Matéria-prima: 
A cal virgem poderá ser recebida a granel ou em contêineres. Se o recebimento for a granel é 
recomendada a armazenagem em silos para minimizar ataque químico pelo ar ambiente (CO2, 
umidade), que altera consideravelmente as suas características iniciais com o tempo, em 
detrimento de sua qualidade. 
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Para uma boa operação do equipamento é recomendável a utilização de uma cal virgem de 
boa qualidade, de extinção rápida, para evitar principalmente acúmulo de pedras não extintas 
na câmara de hidratação, reduzindo assim possibilidade de danos mecânicos nos agitadores. 
− As vantagens do sistema utilizando o hidratador são: 
• Menor mão-de-obra no manuseio. 
• Retirada contínua das impurezas. 
• Melhor controle da concentração desejada. 
• Processamento de uma cal de melhor qualidade (exigência do projeto). 
• Menor espaço físico ocupado. 
• Influência positiva no controle do pH do caldo, o qual está relacionado com melhor 
qualidade do açúcar e redução da incrustação em equipamentos de troca térmica. 
 
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Figura 6 - Preparo e Distribuição do Leite de Cal Utilizando Piscinas de Cal 
 
 
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Figura 7 - Hidratador de Cal 
 
Sacarato de cálcio: O sacarato de cálcio é o produto que se obtém quando misturamos leite 
de cal [Ca(OH)2] e sacarose (contida no xarope, caldo, méis, etc.). A proporção estequiométrica 
é de 7 partes de sacarose para 1 parte de óxido de cálcio, porém na prática a relação 14:1 tem 
sido mais comumente utilizada. 
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Ao se misturar xarope e leite de cal, é recomendado manter agitação vigorosa. 
Uma vez preparado o sacarato de cálcio, esta solução é enviada a um tanque-pulmão, dotado 
de agitação, para posterior distribuição no processo. 
 
 
 
Figura 8 - Esquema de Preparo e Dosagem de Sacarato de Cálcio 
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Controle de pH: Independentemente da utilização de sacarato de cálcio ou leite de cal na 
calagem do caldo é fundamental um controle adequado do pH do caldo. A experiência tem 
mostrado que: 
− Frequentemente os problemas com o controle de pH são devidos a fatores operacionais, e 
muito menos devidos a problemas com o aparelho ou eletrodos utilizados. 
− Recomenda-se, todavia, dar preferência aos eletrodos de imersão em que a solução de KCl 
flui através da membrana. 
− Deve-se realizar uma limpeza automática da membrana duas vezes por turno (cada 4 
horas), por imersão em ácido nítrico concentrado, uma vez que somente jato de água não é 
suficiente para limpar a membrana. 
− Eletrodos sujos podem dar a falsa impressão de um controle ajustado corretamente, já que 
a intensidade da incrustação diminui a sensibilidade do sinal de pH. 
− As instalações mais modernas possuem sondas retráteis instaladas em linha, com limpeza 
automática. 
Calagem de cana refratária: Trabalhar na faixa de pH 6,8 a 7,2 é suficiente para se obter um 
caldo clarificado de boa qualidade, quando se tem uma matéria-prima também de boa 
qualidade. 
Quando se recebe cana refratária ou por períodos prolongados de chuva, tem sido pratica 
comum elevar o pH para melhorar as condições da decantação. 
Atenção especial deve ser dada nestas ocasiões, pois um pH muito elevado (> 8,0), pode 
ocasionar destruição da sacarose, aumento da cor no açúcar, excessiva incrustação nos 
evaporadores e aquecedores, além de não contribuir para uma melhor clarificação. 
É preferível se ter um maior rigor na adição de P2O5 (ver item 2.4), manter o pH do caldo 
dosado não superior a 7,5 e reduzir o pH do caldo sulfitado para 3,8 - 4,0. Normalmente o fator 
limitante para a redução do pH do caldo sulfitado a valores inferiores a 4,0, tem sido o nível de 
enxofre residual permissível no açúcar. 
 
 
2.3. Dosagem de Polímero 
Objetivos da aplicação de polímero: O objetivo da adição de polímero ao caldo é promover a 
formação de flocos mais densos no processo de clarificação do caldo, visando: 
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− Maior velocidade de sedimentação; 
− Compactação e redução do volume de lodo; 
− Redução na turbidez do caldo clarificado; 
− Produzir um lodo de melhor filtrabilidade, e consequentemente um caldo filtrado mais limpo; 
− Menores perdas de sacarose na torta. 
Características dos floculantes e da quantidade adicionada: Qualquer que seja a aplicação 
é fundamental conhecer o peso molecular/grau de hidrólise do polímero, bem como sua carga 
iônica (catiônico/aniônico) e nível de contaminantes indesejáveis. 
A seleção do polímero mais adequado em cada caso deve ser feita por investigação em testes 
preliminares de laboratório, onde são testados polímeros de diferentes grau de hidrólise e peso 
molecular. 
Normalmente a dosagem necessária varia de 1 a 3 ppm em relação à matéria-prima, sendo 
que a adição de grandes quantidades pode provocar o efeito contrário (Figura 9). 
− Quantidade correta de polímero:− Grande quantidade de polímero 
 
Figura 9 – Ilustração na Aplicação de Polímero 
 
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Cuidados no preparo e dosagem de polímero: 
• Os tanques de preparo devem ser construídos em aço inoxidável, ou em aço carbono 
revestidos com resina epóxi. 
• As tubulações de interligação podem ser de aço inoxidável ou de PVC. 
• Manter uma agitação mecânica leve. 
• Diluição no preparo: 0,1% 
• Diluição em linha até 0,02% 
− Água de diluição (exigências) 
• Isenta de sólidos em suspensão 
• Baixa dureza 
• pH entre 7 e 8 para preparo da solução em tanques revestidos, e pH entre 9,0 - 9,5 para 
tanques não revestidos (Figura 11). 
• Utilizar de preferência água condensada com temperatura não superior a 50°C. 
− Dosagem de polímero 
• Bomba dosadora de deslocamento positivo é o tipo mais indicado. 
• Devem ser utilizados medidores de vazão, p. ex. rotâmetros, para medição da vazão de 
polímero em cada decantador. 
• O ponto de aplicação não deve ser um local de muita turbulência, porém, onde se possa 
garantir a sua total homogeneização com o caldo, sem quebra da cadeia polimérica 
(Figura 10). 
 
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Figura 10 - Distribuição e Aplicação do Floculante 
 
Normalmente, um floculante seco pode ficar armazenado durante dois anos e um floculante 
líquido por seis meses. O prazo de validade deve ser fornecido pelo fabricante. 
 
 
2.4. Dosagem de P2O5 
As vantagens da aplicação de fósforo ao caldo são: 
− Caldo mais claro; 
− Alta taxa de sedimentação; 
− Lodo mais concentrado; 
− Melhor filtrabilidade do lodo; 
− Melhor trabalho com a massa C, quando for o caso; 
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− Menor cor no açúcar; 
− Açúcar de melhor qualidade; 
− Substituição parcial do enxofre. 
Principalmente em canas refratárias a presença de fósforo é indispensável para melhorar a 
clarificação. 
A quantidade a ser adicionada varia de acordo com P2O5 presente originalmente no caldo. O 
ideal é que o total de P2O5 no caldo (existente + adicionado) seja superior a 200 ppm, no 
limite 300 ppm. 
Os produtos contendo fósforo (ácido fosfórico, fosfatos, etc.) são normalmente recebidos na 
usina prontos para a aplicação no processo. 
A armazenagem de ácido fosfórico é feita em tanques de fibra de vidro, inox ou aço carbono 
revestidos com epóxi. É obrigatório que a adição seja sempre antes da adição do leite de cal 
ou sacarato (se possível antes da sulfitação). 
 
 
3. Aquecimento 
O aquecimento do caldo é feito em equipamentos denominados aquecedores ou 
trocadores de calor. Em um aquecedor tubular geralmente temos a passagem de caldo no 
interior dos tubos e a circulação do vapor externa ao feixe tubular. O vapor se condensa, 
cedendo calor para o caldo e transformando-se em água (condensado). 
Os objetivos do aquecimento do caldo são: 
− Eliminação do ar dissolvido no caldo e/ou ocluso no bagacilho presente. 
− Acelerar as reações químicas (tratamento químico) proporcionando uma melhor e mais 
rápida floculação, facilitando a sedimentação. 
− Proteger o caldo, fazendo sua pasteurização (esterilização). 
− Desnaturação das proteínas. 
Temperatura do caldo: A melhor condição para uma boa clarificação do caldo é aquecer o 
caldo à temperatura de 103 - 105°C. 
Problemas podem ocorrer quando o caldo não é aquecido à temperatura adequada, e entre 
eles temos: 
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− Incompleta eliminação de gases e ar do caldo. 
− Formação de flocos deficientes devido às reações químicas que não se completam. 
− Coagulação incompleta, não permitindo a total remoção das impurezas, e aumentando 
turbidez do caldo clarificado. 
No caso de temperatura muito alta os seguintes problemas poderão ocorrer: 
− Destruição e perda de açúcar; 
− Formação de cor no caldo devido à decomposição de substâncias orgânicas presentes; 
− Caramelização do açúcar causando aumento na coloração; 
− Consumo excessivo e desnecessário de vapor. 
Tipos de aquecimento: Os mais utilizados são os tubulares verticais ou horizontais, mas os de 
placas são termicamente mais eficientes. 
Pressão e temperatura dos meios de aquecimento: O número de etapas de aquecimento 
desde a extração do caldo até a estação de evaporação varia de caso em caso. A temperatura 
do meio de aquecimento é escolhida de acordo com a temperatura do caldo que se requer, de 
modo que o aquecimento ocorra com diferenças pequenas de temperatura, o que leva à 
necessidade de superfícies elevadas de aquecimento. Entretanto, isto tem a vantagem de 
permitir utilização de meios de aquecimento como condensados, vapores de expansão e 
vapores vegetais dos últimos efeitos da evaporação, com substancial redução do consumo de 
vapor de processo. Com isto o consumo de energia até a estação de evaporação é 
relativamente baixa. 
Normalmente, o vapor utilizado nos aquecedores é o vapor sangrado do pré-evaporador. Pode-
se utilizar também o vapor proveniente do 2º e 3º efeitos da evaporação, e poucas usinas 
utilizam vapor de escape para esta finalidade. 
Nas nossas usinas também são bastante utilizados os trocadores de calor regenerativos como 
caldo misto/caldo para a destilaria, vinhaça/caldo, condensado/caldo. 
Remoção de gases incondensáveis: O vapor usado nos aquecedores contém ar e gases que 
não condensam e se acumulam dentro do equipamento. Este acúmulo de incondensáveis, 
especialmente no lado oposto à entrada de vapor, prejudica a circulação do vapor afetando a 
transferência de calor e a capacidade do aquecedor. 
Os aquecedores normalmente possuem duas tomadas para retirada dos gases 
incondensáveis, uma na parte superior para eliminar os gases mais leves que o vapor e outra 
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na parte inferior para eliminar os gases mais pesados. Deve-se tomar o cuidado para o ponto 
de retirada não ficar abaixo do nível de condensado. 
Essas tomadas possuem válvulas para regulagem do fluxo, que devem ser abertas, permitindo 
uma mínima saída de vapor, porém garantindo a total remoção dos gases incondensáveis. 
Algumas vezes essas válvulas permanecem muito abertas ou totalmente fechadas. No primeiro 
caso ocorre desperdício de vapor e no segundo caso não há a eliminação de incondensáveis. 
Portanto, a regulagem da saída dos gases incondensáveis deve ser checada periodicamente. 
Remoção de condensados: A remoção da água proveniente da condensação do vapor nos 
aquecedores deve ser eliminada completamente e de forma contínua. 
A remoção de condensado deverá ser feita por purgadores ou sifões. 
Quando o condensado não é removido de forma eficiente poderá haver acúmulo de 
condensado no interior do aquecedor com consequente redução da superfície de aquecimento. 
Os sifões em forma de “U” para drenar os condensados atuam como selo, não permitindo que 
o vapor escape. Os sifões não apresentam problemas e sua manutenção é mínima. 
As águas condensadas dos aquecedores são utilizadas na alimentação das caldeiras e/ou no 
processo (queima de cal, embebição, lavagem do açúcar, lavagem da torta dos filtros, etc.). 
Testes periódicos com  naftol devem ser feitos para detectar a presença de açúcar 
(vazamento), principalmente se esta água é enviada para as caldeiras. 
Incrustações: Incrustações se formam no interior dos tubos ou placas por onde o caldo circula,e esta atua como isolante e diminui a transferência de calor. Por isso as usinas possuem 
aquecedores de reserva que são utilizados em rodízio para limpeza. Mesmo tomando-se os 
devidos cuidados é impossível impedir a presença de incrustações e, portanto, os aquecedores 
devem receber limpeza frequente. 
Velocidades elevadas do caldo nos aquecedores aumentam a transferência de calor e 
diminuem a formação de incrustação. 
A forma mais comum de limpeza dos trocadores é a limpeza mecânica, na qual é feita uma 
raspagem das incrustações aderidas ao tubo com auxílio de rasquetes. 
Em muitas usinas a limpeza mecânica está sendo substituída pela limpeza por 
hidrojateamento, que utiliza bicos especiais que trabalham a pressões elevadas. 
Outro sistema cada vez mais frequente em nossas usinas é a utilização da limpeza química 
(ácida e alcalina). 
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Outra alternativa para limpeza consiste na passagem de caldo misto a quente (70°C) usando 
para a limpeza o efeito do baixo pH (~ 5,0). Neste caso a limpeza mecânica é necessária 
somente 3 a 4 vezes na safra. 
As incrustações dos aquecedores normalmente são compostas de: sais de cálcio, fosfatos, 
sulfatos, oxilatos e carbonatos, óxidos metálicos (MgO, AlO3, Fe2O3), sílica e material orgânico. 
Velocidade do caldo nos tubos: Para obtenção de um bom coeficiente de troca térmica a 
velocidade do caldo recomendada nos tubos situa-se na faixa de 1,5 a 2,0 m/s. 
Acima de 2,0 m/s a perda de carga é muito elevada, já que a mesma cresce com o quadrado 
da velocidade, e abaixo de 1,0 m/s não é recomendado, devido ao aumento excessivo de 
incrustação. 
Isolamento dos aquecedores: O isolamento dos aquecedores deve ser de boa qualidade e 
mantido em perfeitas condições para se evitar perdas de calor, que podem ser consideráveis. 
Controle automático de temperatura: É imprescindível o controle e registro automático da 
temperatura do caldo nos aquecedores, mantendo-se assim os valores desejados. 
 
 
4. Clarificação 
 
 
4.1. Flasheamento 
As bolhas de ar dissolvidas no caldo ou oclusas no bagacilho deverão ser eliminadas 
por “flasheamento” para promover a sua separação. 
O caldo deve ser aquecido de 103 a 105°C (~ 5 a 7°C acima da temperatura de ebulição) e 
enviado a um balão de flash de dimensões corretas para eliminação de todo o ar, o que ocorre 
à pressão atmosférica. 
Em várias instalações é ainda hoje bastante comum encontrar o balão de flash 
subdimensionado em prejuízo do aquecimento do caldo. 
Mais frequente ainda é a existência do balão de flash colocado no nível mais alto possível, de 
forma a alimentar todos os decantadores que, por sua vez, possuem desníveis entre eles e 
consequentemente maior arraste de ar e maior turbulência nos decantadores mais baixos. 
A instalação das chamadas câmaras amortecedoras na entrada dos decantadores irá sem 
dúvida minimizar estes problemas. 
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Tratamento do caldo e decantação.doc 24 28/01/2015 
O mais correto é que o nível de caldo no balão de flash seja o mesmo do caldo no interior do 
decantador. Em outros casos, deve-se prever a instalação de um controlador de nível entre os 
dois, de forma a sempre manter um selo líquido e evitar arraste de ar com o caldo. 
 
 
4.2. Decantação 
O objetivo da clarificação, após o tratamento do caldo misto nas seções e sulfitação, 
calagem e aquecimento, é remover as impurezas presentes e obter uma sedimentação 
completa e rápida, deixando o caldo clarificado livre de impurezas. 
As reações que ocorrem no caldo misto durante a sulfitação, calagem e aquecimento fazem 
com que as impurezas que pretendemos eliminar se aglomerem, formando os flocos de 
tamanho maiores e mais pesados. 
Em resumo a clarificação básica do caldo misto consiste em: 
− Adição de fósforo, enxofre e leite de cal ao caldo. 
− Aquecer o caldo, adicionar polímero. 
− Enviar o caldo assim tratado ao decantador via balão de flash para separar o caldo limpo 
das impurezas. 
Com uma boa clarificação procura-se obter um caldo transparente, brilhante e sem materiais 
estranhos que possam prejudicar a qualidade do açúcar. 
O trabalho eficiente dos decantadores dependerá fundamentalmente de um bom controle dos 
seguintes itens: 
− pH do caldo após a calagem; 
− Temperatura do caldo; 
− Vazão de caldo uniforme; 
− Remoção de gases incondensáveis (balão de flash); 
− Quantidade de fosfato no caldo; 
− Adição de polímero; 
− Cana de boa qualidade. 
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A seguir examinaremos todos estes itens e sua influência na obtenção de um caldo clarificado 
de boa qualidade. 
Temperatura do caldo alimentando o decantador: Após aquecimento a 105°C e sua 
passagem pelo balão de flash, a temperatura do caldo se reduz para aproximadamente 98°C 
(temperatura de ebulição à pressão atmosférica), dependendo da altura da usina em relação 
ao nível do mar. 
Se o aquecimento do caldo for insuficiente a temperatura será baixa, a decantação será mais 
difícil e incompleta levando a: 
− Menor velocidade de decantação das partículas em suspensão; 
− Coagulação incompleta; 
− Presença de bagacilho e sólidos no caldo clarificado. 
Na prática podemos constatar que a temperatura está baixa observando a chaminé do balão 
de flash. Se a quantidade de vapor saindo pela chaminé for muito pouca, a razão é a baixa 
temperatura do caldo após os aquecedores. 
Temperatura do caldo clarificado: A queda de temperatura no interior do decantador deve 
ser a menor possível para obtermos uma boa decantação. Temperaturas baixas, abaixo de 
950C levam a um maior consumo de vapor na evaporação. 
Os principais fatores que podem influenciar a queda de temperatura são: 
− Tempo de retenção muito longo. Se o caldo permanecer no interior do decantador por um 
tempo maior que o necessário poderá existir queda de temperatura. 
− Capacidade excessiva. Se a capacidade do decantador for maior que a necessária, 
poderemos ter quedas na temperatura devido ao aumento do tempo de retenção. Algumas 
vezes, quando a usina necessitar reduzir a moagem, pode ser necessária a parada de 
alguns decantadores. 
− Isolamento defeituoso. Os decantadores devem sempre ser bem isolados para evitar perdas 
de calor. 
Em casos extremos, a temperaturas do caldo muito baixas podem ocorrer perdas de açúcar 
devido à ação de microorganismos. 
Tempo de retenção: O tempo médio que o caldo para a fabricação de açúcar deve 
permanecer no interior dos decantadores convencionais é de 3,0 - 3,5 horas. Nos 
decantadores tipo rápido e sem bandejas este tempo pode ser inferior a 1,0 h. 
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Se este tempo for muito curto a decantação será incompleta, com produção de caldo turvo, 
prejudicial para a produção de açúcar. No caso do tempo de retenção ser muito longo 
ocorrerão perdas de açúcar e aumento na coloração. 
Queda de pH: A queda de pH – diferença de pH entre entrada e saída do caldo - não deve ser 
maior que 0,5, ou seja, o pH do caldo dosado deve ser 7,0 - 7,2 e o pH do caldo clarificado 
deve estar entre 6,5 e 6,7. 
As razões para grandes quedas de pH podem ser: 
− Aquecimento do caldo insuficiente; 
− Temperaturas muito altas; 
− Valores de pH elevados; 
− Valores de pH baixos; 
− Tempo de retenção muito longo; 
− Nível de lodo alto dentro do decantador; 
− Hidratação deficiente da cal. 
Valores excessivos de queda de pH indicam problemas no tratamento do caldo e na operação 
dos decantadores, além de representarem perdase destruição de açúcares. É importante 
portanto monitorar esta variável continuamente. 
pH do caldo que alimenta o decantador: A experiência demonstra que o valor ideal do pH do 
caldo a ser decantado deve ser 7,0 - 7,2, pois proporciona uma boa coagulação do caldo sem 
provocar perdas de açúcar. 
Quando o pH for muito alto (> 8,0) teremos degradação de açúcares redutores, aumento na cor 
do caldo e aumento na incrustação dos aquecedores e evaporadores. 
Por outro lado, se o pH for muito baixo (< 6,8), além de maior inversão, a floculação será 
deficiente e a decantação produzirá caldo clarificado com turbidez elevada e presença de 
bagacilho em suspensão. 
Turbidez do caldo clarificado: No caso de se obter caldo turvo na saída do decantador, se 
torna necessária uma revisão e correção dos vários fatores relacionados com o tratamento do 
caldo e operação dos decantadores, tais como: 
− Temperatura do caldo dosado; 
− Tempo de retenção; 
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− Queda de pH; 
− pH do caldo dosado; 
− Nível de lodo no decantador; 
− Adição de polímero; 
− Adição de fosfato. 
Bagacilho no caldo clarificado: O motivo mais frequente da presença de bagacilho no caldo 
clarificado é a degasagem insuficiente do caldo, causada por: 
− Subdimensionamento do balão de flash. 
− Nível do balão de flash muito superior ao nível do decantador. 
− Temperatura do caldo na entrada do tanque flash inconstante e insuficiente para uma boa 
degasagem. 
Outras causas também podem ser citadas, tais como: 
− Floculação deficiente causada por erros operacionais ou ineficiência/desempenho do 
equipamento. 
− Tempo de decantação insuficiente. 
− Excessivo retorno de sólidos via caldo clarificado devido à baixa retenção de sólidos nos 
filtros. 
− Insuficiente dosagem de polímero. 
− Elevado volume de lodo no decantador. 
Vazão de caldo clarificado irregular: A vazão do caldo clarificado na saída dos decantadores 
deve ser controlada com a finalidade de evitar o aparecimento de correntes e movimentos no 
interior do decantador. 
As quantidades de caldo clarificado que saem de cada compartimento do decantador devem 
ser iguais. Isto pode ser conseguido com uma boa regulagem das canecas que controlam a 
saída de caldo do decantador. 
Os decantadores que possuem duas saídas de caldo de cada compartimento exigem maior 
atenção por parte dos operadores. Não devemos deixar que a quantidade de caldo retirada em 
uma saída seja maior que na outra. 
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Decantadores sem bandejas são ainda mais exigentes que os convencionais e a vazão de 
caldo devem ser sempre constantes. 
Nível de lodo no interior do decantador: A manutenção de altos níveis de lodo no 
decantador é prejudicial por permitir o desenvolvimento de microrganismos, os quais produzem 
gases que prejudicam a decantação, impedindo a sedimentação das partículas em suspensão. 
Os decantadores possuem tomadas de amostras no compartimento do fundo, que permitem a 
verificação do nível de lodo, estas devem ser checadas periodicamente. 
Devemos lembrar também que a retirada do lodo deve ser contínua. Há casos em que o 
operador mantém o lodo dentro do decantador, fazendo a retirada de tempos em tempos. Este 
procedimento é duplamente prejudicial. Quando o lodo é mantido dentro do decantador 
passam a existir condições para o desenvolvimento de microrganismos; no momento em que o 
operador faz a retirada intermitente do lodo, são criadas correntes que também prejudicam a 
decantação. 
Em alguns casos o motivo apresentado para a retenção de lodo no interior do decantador é 
que o lodo está muito “fino” (pouco concentrado). Geralmente as razões para a presença de 
lodo muito diluído são encontradas no tratamento do caldo. Devemos verificar: 
− pH; 
− Temperatura; 
− Remoção de gases; 
− Aplicação de fosfato; 
− Aplicação de floculantes. 
Por outro lado o lodo “fino” é benéfico para redução de pol da torta dos filtros e este fato deve 
ser considerado sem, todavia, prejudicar a operação dos decantadores. 
Isolamento do decantador: Todo o decantador deve ter um bom isolamento térmico para 
conservar a temperatura do caldo e evitar perdas térmicas. 
A falta ou deficiência no isolamento provocam o aparecimento de correntes no interior do 
decantador, que prejudicam a clarificação. 
Velocidade do caldo na entrada do decantador: Um importante fator para a performance dos 
decantadores é a velocidade do caldo entrando no decantador. Altas velocidades provocam 
turbulência, que danificam os flocos já formados e tornam a decantação deficiente. 
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Maiores cuidados são exigidos nas usinas que operam com vários decantadores, onde a 
distribuição do caldo deve ser proporcional à capacidade de cada decantador. 
A instalação de câmaras amortecedoras na entrada de um decantador contribue 
favoravelmente para redução dessas velocidades elevadas e devem ser instaladas em todos 
os decantadores. 
Acrescenta-se ainda que essas câmaras são geralmente um dos locais mais adequados para 
a adição de polímero. 
Efeito da adição de polímero: Uma clarificação eficiente está sempre relacionada com a 
correta formação de flocos, resultado de um bom desempenho das etapas anteriores de 
tratamento físico e químico do caldo. 
Alguns controles devem ser adotados: 
− A quantidade de polímero adicionada deve ser determinada através da observação da 
floculação do caldo entrando no decantador, após ter recebido o polímero. Geralmente a 
dosagem de polímero usada no caldo situa-se entre 1 a 3 gramas por tonelada de cana. 
− O operador deve usar um tubo ou recipiente de vidro para coletar uma amostra do caldo já 
floculado e observar. Os flocos formados devem ser grandes e decantarem rapidamente. 
Se isto não estiver acontecendo é necessário realizar uma verificação cuidadosa nas várias 
etapas do tratamento de caldo discutidas anteriormente. 
Decantador sem Bandejas – Tipo SRI: O emprego de decantadores sem bandeja no 
tratamento do caldo apresenta uma série de vantagens em relação aos decantadores 
convencionais, entre outras, menor investimento de capital e menor custo de manutenção. 
Acrescenta-se, todavia, ser um equipamento que exige um maior rigor operacional e a 
necessidade de instalação de periféricos adequados para sua correta operação. 
 
 
 
 
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Tratamento do caldo e decantação.doc 30 28/01/2015 
 
Figura 11 – Decantador Tipo SRI 
Figura 12 – Fluxo de Processo em um Decantador SRI 
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Peneiras de Caldo Clarificado: Ao se peneirar o caldo, o objetivo é eliminar as partículas finas 
em suspensão que podem estar presentes no caldo após a decantação. 
As peneiras mais utilizadas são dos tipos estática ou rotativa. A tela utilizada pode ser de aço 
inoxidável ou poliéster, com abertura variando de 100 mesh (0,15 mm) a 200 mesh (0,074 mm). 
O peneiramento pode ocasionar queda de temperatura e também a contaminação do caldo, 
sendo, portanto, necessário manter o equipamento em boas condições de operação. 
A limpeza frequente das peneiras evita a perda de capacidade e a possibilidade de 
contaminação. Geralmente utiliza-se água sob pressão ou vapor na limpeza das peneiras, e 
muito cuidado deve ser tomado para que as telas das peneiras não sejam danificadas. 
Outros tipos de peneiras utilizadas atualmente:prensa desaguadora tipo “belt press”, turbofiltro. 
Este último apresenta como vantagens uma menor perda de calor, limpeza automatizada, etc. 
 
 
5. Filtração 
Os filtros a vácuo, de tambor rotativo, são os mais utilizados nas usinas de açúcar 
para filtrar o lodo do decantador e recuperar o açúcar contido neste. A filtração a vácuo é 
realizada criando-se uma pressão negativa abaixo do meio filtrante e lavando-se o lodo com 
água. O filtrado resultante contém o açúcar que retornará ao processo. Um esquema de uma 
instalação para filtração é mostrado na Figura 13. 
 
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Tratamento do caldo e decantação.doc 32 28/01/2015 
 
Figura 13 - Esquema da Instalação de Filtração 
 
 
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O filtro é um tambor rotativo, cuja parte inferior é imersa em um tanque com o lodo. O tambor é 
dividido em seções independentes cobertas com uma tela, usualmente de aço inoxidável. As 
seções se conectam por meio de tubulações a uma válvula que controla o vácuo nas várias 
seções. 
A filtração ocorre no segmento do tambor que está imerso no tanque com o lodo. Enquanto o 
filtrado passa através da camada de bagacilho retida na tela do filtro, ficam retidos os sólidos 
suspensos nos pequenos espaços vazios entre as partículas de bagacilho. O filtrado passa 
pelas telas saindo através da válvula do filtro para entrar nos tanques coletores e a seguir 
retornar ao processo. Esta parte do ciclo deve ser realizada sob vácuo relativamente baixo (7 a 
10”Hg), para evitar a passagem ao filtrado dos sólidos presentes no lodo. 
O bagacilho auxilia na formação de um meio filtrante durante o tempo em que a seção 
submersa do filtro permanece em contato com o lodo. A porosidade da torta formada 
determinará a capacidade de filtração. Se o controle do vácuo não for adequado a formação da 
torta não será eficaz e causará grande recirculação de impurezas. 
À medida que o tambor gira, a seção que estava submersa no tanque emerge e a válvula do 
cabeçote do filtro permite que ocorra o aumento do vácuo nesta seção (18 a 20 ” Hg). Inicia-se 
então o ciclo de lavagem, e ao pulverizar água sobre a camada de torta aderente ao tambor, a 
água ao passar pelos poros da torta, arrasta o açúcar que estava presente. 
O ciclo de lavagem continua até que a seção tenha atingido o ponto superior do tambor. Desse 
ponto até a linha central horizontal do lado da descarga o vácuo é mantido para secar a torta. 
Quando o segmento passa na linha central horizontal do tambor o vácuo é interrompido, e 
então um raspador com ponta de borracha remove a torta aderente às telas. 
Assim, a cada rotação completa do tambor, os processos sucessivos de pega, filtragem, 
lavagem, secagem e descarga dos sólidos estão ocorrendo simultaneamente. Detalhes do ciclo 
podem ser vistos na Figura 14. 
 
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Tratamento do caldo e decantação.doc 34 28/01/2015 
 
 
Figura 14 - Ciclo de Filtração 
 
Pol da torta: Uma torta com uma quantidade de açúcar (pol) residual da ordem de 1% pode 
ser obtida com o equipamento correto e condições adequadas de operação. 
Se a pol da torta é alta devemos checar os seguintes itens: 
− Vácuo: o baixo vácuo deve ser de 7 - 10”Hg e o alto vácuo de 18 - 20”Hg. 
− Espessura da camada de torta: deve ser mantida entre 7 e 10 mm. 
− Bagacilho: A quantidade de bagacilho misturada com o lodo afeta a pol da torta. Um 
excesso de bagacilho produz torta mais espessa e, portanto, maior pol. 
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O bagacilho é de boa qualidade quando 90% do peso é passante em peneira de 14 mesh 
− pH e adição de polímero: O pH do lodo deve ser ajustado na faixa de 7,5 a 8,0 com leite de 
cal e é recomendada e a adição de polímero de baixo peso molecular e alto grau de 
hidrólise, em uma dosagem de 2,5 - 5,0 ppm calculado sobre o lodo. 
− Quantidade de água para lavagem: A quantidade ideal é de 150 - 200% do peso de torta 
produzida. Valores menores resultam em pol da torta elevada e valores maiores pouco 
contribui. 
Vácuo aplicado no filtro: Inicialmente o baixo vácuo permite formação de uma camada de 
torta sobre a tela do filtro (“pega da torta”) e o alto vácuo é permite a lavagem com água e 
secagem da torta. 
Durante a aplicação do baixo vácuo obtém-se um caldo turvo e durante o alto vácuo obtém-se 
um caldo mais claro. 
Entupimento das telas: As perfurações existentes na tela são muito pequenas e têm o 
formato de um cone. O lado com aberturas de menor tamanho deve ser instalado na face 
externa do tambor. Instaladas dessa maneira as telas entupirão com maior dificuldade. 
Algumas vezes, mesmo quando instalados corretamente, as telas ficam obstruídas pelas 
seguintes razões: 
− Lodo muito diluído ou “fino”; 
− Mistura deficiente entre o lodo e o bagacilho no misturador; 
− Quantidade de bagacilho insuficiente; 
− Excesso de ceras; 
− Quantidade de água insuficiente; 
− Uso dos raspadores ineficientes; 
− Baixa temperatura do lodo. 
Sistema de agitação do lodo: O agitador localiza-se no tanque do filtro onde parte do tambor 
é submersa. Sua finalidade é manter os sólidos da mistura lodo-bagacilho sempre suspensos. 
Água para lavagem de torta: Os resultados operacionais do filtro estão diretamente 
relacionados com a eficácia com que a água de lavagem desloca o açúcar contido na torta. 
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 A lavagem pode ser feita por pulverização ou por gotejamento. A quantidade de água 
adicionada deve ser suficiente para manter a superfície da torta com leve excesso de água. 
Água correndo sobre a superfície destrói a torta, abrindo sulcos na camada de torta. 
Para uma boa lavagem da torta no filtro é essencial que a água utilizada seja limpa e quente 
em torno de 80°C. A pressão da água deve ser superior a 1 kgf/cm2. Pressão variável da água 
faz variar a qualidade da pulverização e a quantidade de água nos bicos aspersores. 
Raspador de torta: A função do raspador é separar a torta do tambor do filtro no final do ciclo 
de secagem. Com desgaste da borracha o contato do metal do raspador com o tambor 
provocará danos à tela, a limpeza das telas poderá ser incompleta reduzindo a capacidade do 
filtro. 
Adição de bagacilho: O filtro rotativo a vácuo requer que o lodo seja misturado com uma certa 
quantidade de bagacilho fino para aumentar a filtrabilidade dos sólidos em suspensão. 
O bagaço, saindo das moendas, passa pelo transportador tipo esteira onde é peneirado por 
chapa perfurada, obtendo-o bagacilho necessário. É desejável que acima de 90% do bagacilho 
passe através de uma peneira de 14 mesh. 
Os tipos de transporte de bagacilho normalmente encontrados nas usinas brasileiras são 
transporte pneumático ou via lodo. 
O misturador de bagacilho deve ser localizado próximo aos filtros para minimizar entupimentos, 
e a mistura do bagacilho com o lodo deve ser a mais homogênea possível. 
Espessura da camada de torta: Mantendo-se constante a quantidade de bagacilho 
adicionada, a espessura da camada de torta dependerá principalmente da velocidade de 
rotação do filtro. Quanto maior for a velocidade de rotação, mais fina será a camada de torta. O 
controle de velocidade de rotação do filtro utiliza um variador de velocidade. 
A espessura da camada de torta deve ser observada constantemente e corrigida sempre que 
necessário para manter a espessura entre 7 e 10 mm. 
Se a camada for grossa teremos elevada pol eumidade na torta. Com camadas finas temos 
redução na capacidade do filtro, riscos de entupimento e caldo filtrado com elevada turbidez 
(baixa retenção). 
A espessura da camada é influenciada por: 
− Velocidade de rotação do filtro; 
− Quantidade de bagacilho adicionada; 
− Vácuo aplicado. 
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Tratamento de Caldo e Decantação 
 
Tratamento do caldo e decantação.doc 37 28/01/2015 
Qualidade do lodo: Em algumas ocasiões poderemos ter lodo diluído ou fino vindo dos 
decantadores, ocasionando dificuldades para a formação da torta no filtro. 
Para melhorar a operação do filtro podemos: 
− Aumentar o pH do lodo para 7.5 - 8.0 adicionando leite de cal; 
− Adicionar floculante; 
− Ajustar a quantidade de bagacilho adicionado. 
Velocidade de rotação do tambor do filtro: A velocidade recomendada de rotação é 10 -15 
rotações por hora e controlada por um regulador de velocidade. 
Velocidades excessivas proporcionam a produção de torta com espessura fina, e velocidades 
baixas resultam em torta mais espessa. A velocidade deve ser ajustada em função da 
quantidade de lodo a ser processada. 
Umidade da torta: A umidade da torta deve ser inferior a 75%, o que irá depender do 
condicionamento do lodo, quantidade de água adicionada, vácuo aplicado e tempo de 
secagem. 
 
 
6. Tratamento do Caldo para Destilaria 
Tratamento convencional: Atualmente o tratamento do caldo mais comum para destilaria 
consiste de: 
− Dosagem do caldo até pH 6,3 - 6,5; 
− Aquecimento até 105°C; 
− Decantação/resfriamento. 
O tempo de decantação recomendado para este tratamento é da ordem de 2,5 h a 3,0 h. 
Após o decantador são instaladas peneiras de caldo com abertura de até 200 mesh para 
separação do bagacilho fino arrastado. 
A maioria das usinas enviam parte ou a totalidade do caldo filtrado para a destilaria, o qual 
retorna no tanque de caldo misto, geralmente na sucção da bomba do circuito da destilaria. 
No entanto, observa-se que a qualidade do caldo clarificado com este tipo de tratamento não é 
satisfatório para uma boa performance da fermentação.