Capítulo 09 - Apostila Cana

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Capítulo 9 
Centrifugação ou Turbinagem da Massa Cozida 
Marcos Omir Marques 
 
 
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9. CENTRIFUGAÇÃO OU TURBINAGEM DA MASSA COZIDA 
 
 9.1. Introdução 
 
Estando o “licor mãe” tecnicamente esgotado, faz-se necessário separa-lo dos cristais para 
obter o açúcar propriamente dito. Esse processo de separação do “licor mãe” dos cristais de 
açúcar é realizado pelo sistema de centrifugação através das turbinas centrífugas de açúcar. 
As centrífugas podem ser agrupadas em dois tipos principais: centrífugas intermitentes e 
centrífugas contínuas. 
 De forma geral, as centrífugas de açúcar compõem-se de um cesto metálico telado 
ao qual, se conecta um eixo vertical através da sua extremidade inferior. Este eixo, por sua 
vez, é acionado por um motor elétrico, sendo o movimento transferido ao conjunto 
eixo/cesto através de polias. Assim, estando o motor em funcionamento, seus movimentos 
são transferidos ao conjunto eixo/cesto, conferindo-se movimento de rotação. Esse 
movimento de rotação, por sua vez, acaba por gerar força centrífuga no interior do cesto. 
Dessa forma, quando o cesto encontra-se em movimento, a tendência que se apresenta é de 
a massa cozida espalhar-se por sobre a superfície interna da tela. Com o aumento da rotação 
há intensificação da força centrífuga, fazendo com que o “licor mãe” drene através dos 
orifícios da tela. Os cristais de sacarose, por sua vez, são retidos no interior da tela. No caso 
de centrífugas intermitentes, as porções iniciais do mel drenado é denominado de mel 
pobre. Porém, após a aplicação de água e injeção de vapor para a remoção do filme de 
“licor mãe” que ainda permanece recobrindo os cristais de sacarose, conferindo-lhes 
coloração escura, a porção de mel obtida apresenta maior teor de sacarose devido à 
solubilização parcial da superfície dos cristais promovida por essas duas novas frações 
introduzidas no processo. 
 
 9.1.1. Centrífugas intermitentes 
 
 Essas centrífugas apresentam bolsões com acionamento por motores de indução por 
corrente alternada e acionamento simples, possuindo pólos comutáveis e duas velocidades. 
A velocidade plena ocorre no centro da camada de açúcar, sendo que apenas um motor de 
acionamento inverso é utilizado para descargas em baixas velocidades. Todo processo é 
automático, sendo que o sistema apresenta regulagens de trabalho determinado pelas 
características da massa cozida e pela qualidade do açúcar desejado. Geralmente o processo 
apresenta um tempo de cerca de 3 minutos para se completar. 
 A separação do mel ocorre usualmente em três estágios: a) remoção do mel em 
excesso. b) exclusão adicional do mel para promover vazios entre os cristais. c) redução do 
mel ao redor dos cristais. 
 A velocidade de remoção do mel não é constante ao longo do período de duração da 
centrifugação. Assim, no início a velocidade costuma ser maior do que no final. Contudo, 
fatores como a viscosidade do mel e os tamanhos dos cristais são fundamentais para definir 
a amplitude dessas diferenças, bem como do estabelecimentos dessas velocidades. A 
velocidade de remoção do mel é menor em açúcares cujos cristais são desuniformes quanto 
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ao tamanho. Assim, a velocidade de remoção do mel é proporcional ao comprimento dos 
cristais elevado ao quadrado dividido pela viscosidade do mel. 
 Outro ponto determinante é a lavagem com água para reduzir o filme do mel 
objetivando adequar a Pol desejada do açúcar. Vários fatores interferem no rendimento 
desse método. Entre estes destacam-se o método de aplicação, a distribuição e forma dos 
cristais, a quantidade de água, a temperatura e o tempo de aplicação. A Pol desejada do 
açúcar está ligada à quantidade de água utilizada e o tempo de centrifugação. O tempo de 
centrifugação varia segundo a viscosidade do mel, o tamanho e a uniformidade dos cristais. 
Esta, por sua vez, é de vital importância para a remoção do licor em centrífugas 
intermitentes, sendo que suas partes superiores devem ser fechadas com tampa, de modo a 
reduzir a ventilação e reter o calor ao longo do ciclo de centrifugação. 
 
 
9.1.1.1. Centrífugas Weston 
 
 Essas centrífugas são constituídas de um motor, situado na sua parte superior, o qual 
aciona um eixo vertical que sustenta um cesto cilíndrico, na qual se coloca a massa cozida a 
ser centrifugada. O cesto é perfurado para passar o mel e reforçado para resistir à força 
centrífuga. É composto também por telas com a finalidade de segurar o açúcar e facilitar a 
drenagem do mel. A parte superior da centrífuga possui uma abertura para a admissão de 
massa cozida e na sua parte inferior outra abertura (de saída) que se apresenta apenas 
quando há o deslocamento da válvula cônica para baixo, no momento da descarga dos 
cristais de sacarose livres do “licor mãe”. Geralmente, este sistema possui várias 
centrífugas alinhadas, formando uma série. A massa cozida, ao ser centrifugada, passa por 
um pequeno cristalizador instalado atrás dos motores das centrífugas, sendo que cada 
centrífuga possui uma calha basculante, o que assegura o enchimento do cesto na fase de 
carregamento. 
 A parada da centrífuga, ao final do ciclo de centrifugação, é assegurada por um 
sistema de freios, geralmente constituído por garras guarnecidas de lonas, envolvendo uma 
polia, sobre a qual, quando o sistema não for automatizado, o operador pode exercer 
pressão através do acionamento de uma alavanca. 
 
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Figura 9.1. Centrífuga tipo Weston com cesto cilíndrico 
e eixo vertical. 
 
 
 
 
Figura 9.2. Centrífugas intermitentes com cestos 
cônicos e eixos verticais, para a produção de açúcar de 
1
a
 . Usina Açucareira Guaira - Guaira, SP. 
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Figura 9.3. Descarga de açúcar cristal branco sobre 
esteira de forro branco e móvel, por acionamento da 
válvula cônica de descarga em centrífuga intermitente 
automática. Usina Éster – Cosmópolis, SP, Brasil. 
 
9.1.1.2. Centrífugas elétricas 
 
 Essas centrífugas podem ser acionadas de 3 maneiras distintas: a) Acionamento por 
correias. Esse sistema não é mais empregado nos equipamentos atuais. b) Acionamento 
hidráulico. Esse sistema é muito pouco utilizado em função dos problemas operacionais 
que apresenta. c) Acionamento elétrico. Esse sistema é o mais utilizado. O mesmo é 
realizado por motores elétricos. O sistema pode ser classificado em dois tipos: 1. Por motor 
trifásico – caracteriza por possuir um sistema de indução em curto circuito, e ser 
extremamente simples e altamente resistente. 2. Sistema WARD/LEONARD - O motor da 
centrífuga possui corrente contínua alimentado por um grupo conversor que, por sua vez, é 
alimentado pela rede alternada trifásica da usina. Apresenta como vantagens: a) 
Possibilidade de escolha da velocidade de rotação da centrífuga. b) Não necessita estar 
ligada à freqüência da rede alternada das usinas. c) o controle da velocidade traz por 
conseqüência o controle do ciclo de centrifugação. d) Apresenta baixo consumo de energia 
por tonelada de açúcar produzido. 
 Outra vantagem das centrífugas elétricas é permitir, através do freiamento elétrico, 
recuperação de parte da energia consumida. Na prática este freiamento elétrico possui uma 
eficiência de apenas 60% da velocidade normal, correspondendo a mais da metade da 
energia acumulada. Os resultados de recuperação de energia são maiores quando utilizados 
no sistema WARD/LEONARD. 
 
9.1.1.3.Centrífugas duplas 
 
 A centrifugação dupla é comumente empregada na fabricação de açúcar branco. Na 
fabricação de açúcar demerara é freqüentemente utilizada para açúcares tipo C e raramente 
para açucares dos tipos A e B. 
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Para um funcionamento satisfatório, duas condições da massa cozida a ser 
centrifugada, são essenciais: 1. homogeneidade do tamanho dos cristais. 2. Viscosidade do 
“licor-mãe”. 
 
9.1.1.4. Centrífugas com descarga natural 
 
 Estas centrífugas caracterizam-se por apresentar aberturas inferiores constantemente 
abertas, pois não possuem válvula de obturação. O fundo é formado por rebordos inferiores 
muito inclinados para que a massa de açúcar desça por si própria quando a mesma 
encontra-se na fase final do processo. A inclinação do fundo traz por conseqüência: a) 
aumento da superfície de fricção do cesto com o ar ambiente e com o volume de açúcar. b) 
aumento do diâmetro do cubo e do torque de resistência provocado pela rotação. 
 
9.1.2. Centrífugas contínuas 
 
 São utilizadas para a produção de açúcares que serão refundidos. Não apresentam 
bom desempenho para açúcares comerciais dada à dificuldade em produzir cristais 
uniformes de alta qualidade. 
 Essas centrífugas são instaladas para substituir as centrífugas intermitentes quando o 
objetivo é o de se trabalhar com massas cozidas de baixas purezas. Esses equipamentos 
apresentam as vantagens de: a) baixos custos de instalação. b) maior capacidade de 
produção. c) menor consumo de potência. Como desvantagem apresentam a característica 
de fornecer melaços com purezas mais elevadas, geralmente de 1 a 2 % maiores do que o 
obtido em centrífugas intermitentes. Além disso, necessitam de maior atenção por parte dos 
operadores, pois são eles que determinam a vazão de alimentação de massa cozida e de 
água de lavagem com base na experiência prática de cada um. Assim, como pode-se 
perceber o sistema não é automatizado. 
 A vazão de alimentação de massa é, em geral, controlada pela carga de um motor 
elétrico. Embora essas centrífugas apresentem uma carga constante, isso não significa que o 
seu produto final tenha sempre a mesma qualidade ao longo do tempo. 
 A aplicação de água e vapor costumam ser introduzidas através de orifícios na face 
interna dos cestos. Nos dois casos é difícil de manter condições ótimas de fluxo. Os 
melhores resultados são obtidos com a utilização de apenas vapor introduzido na tubulação 
de alimentação da massa sem tocar na tela do cesto. 
 As maiores eficiências ocorrem quando as massas cozidas são aquecidas, porém, em 
intensidade tal que não promova a solubilização da sacarose na forma cristalizada. 
 Nesses tipos de centrífugas o bom desempenho depende de um acompanhamento 
contínuo da operação. Sua capacidade máxima de operação é definida como sendo aquele 
em que se obtém cristais de qualidade sem que haja aumento da pureza do mel resultante. 
Com cristais de qualidade mediana (tamanho de aproximadamente 0,2 mm) a pureza do 
açúcar deverá ser de aproximadamente de 85%. As decisões para os ajustes no valor e na 
vazão de alimentação da centrífuga são normalmente realizadas com base na cor do açúcar. 
A consistência do açúcar produzido também pode ser levada em consideração. O açúcar 
não pode ser um pó seco, nem ter a consistência da massa cozida. Deve possuir a 
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consistência do açúcar mascavo. Outro método alternativo é o que adota o paladar do 
operador. Por este método fica estabelecido que o açúcar que estiver com gosto de doce foi 
muito lavado. Caso apresente gosto amargo, significa que o mesmo foi muito lavado. Nesse 
caso, o gosto ideal é o salobro. 
 Existem um grande número de centrífugas contínuas as quais podem ser agrupadas 
em dois modelos principais. São eles: a) Centrífugas cilíndricas contínuas empurradoras. b) 
Centrífugas contínuas cônicas, com eixo horizontal ou vertical. 
 
 
9.4. Centrífugas contínuas para produção de açúcar de 2
a
. Usina 
Açucareira Guaira – Guaira, SP. 
 
9.1.2.1. Centrífugas contínuas empurradoras 
 
 Caracterizam-se por possuírem eixo horizontal. Constituem-se de cesto cilíndrico, 
muito semelhante ao das centrífugas dos sistemas intermitentes. Seu fundo é inteiriço e as 
paredes formam uma peneira aberta na extremidade oposta ao fundo. O cesto está acoplado 
a um pistão que, por meio de óleo sob pressão, proporciona movimenta de forma alternada 
em sentidos opostos. O cesto gira em torno de 600 a 1000 rpm. A massa cozida é levada até 
próximo ao fundo e o mel é recolhido em um compartimento que envolve o cesto. O 
açúcar, por sua vez, é retirado por uma abertura posicionada de forma oposta ao fundo. 
Neste sistema podemos atingir uma fabricação de 5 a 10 t h
-1
de açúcares A e B. Esses 
equipamentos não são empregados para açúcar do tipo C. Apesar de consumirem pouca 
energia, o sistema não se difundiu na fabricação de açúcar de cana, pois o açúcar obtido 
apresenta umidade relativamente elevada, o que leva à formação de torrões. 
 
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Figura 9.5. Corte transversal de centrífuga contínua Escher-Wyss. 
 
 
 
9.1.2.2. Centrífugas contínuas cônicas 
 
 São as mais utilizadas entre os modelos contínuos para a fabricação de açúcar de 
cana. Podem ser agrupadas em duas categorias: a. Centrífugas com eixo horizontal. 
b. Centrífugas com eixo vertical. 
 
9.1.2.3. Centrífugas contínuas cônicas com eixo horizontal 
 
 São fabricadas em duas dimensões (700 e 1015 mm) e com 3 ângulos de cone de 
26
o
, 30
o
, e 34
o
 , sendo os de 26
o
 e 30
o
 os mais utilizados na fabricação de açúcar de cana. O 
modelo mais conhecido é a ALLIS-CHALMERS. O ponto mais importante deste modelo é 
a lavagem necessária nas centrífugas contínuas, mesmo para a massa cozida do tipo C. 
Recomenda-se que não se utilize de níveis superiores a 32 L de água na lavagem por m
3
 de 
massa cozida do tipo C, pois índices superiores facilitam a dissolução dos cristais de 
sacarose. 
 
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Figura 9.6. Centrífuga marca Allis Chalmers. 
 
9.1.2.4. Centrífugas contínuas cônicas com eixo vertical 
 
 São fabricados por HEIN-LEHRNANN, B. M. A., Western States & Silver, sendo 
este modelo o mais difundido na produção de açúcar de cana. A vazão da massa cozida é de 
aproximadamente 2 a 3 t h
-1
, em massa cozida do tipo C e de 5 a 7 t h
-1
, em massa cozida 
do tipo B. A potência necessária para essa atividade é de 20 a 30KW. 
 A massa cozida, aquecida a 50
o
C, desce através do centro do cone, sendo sua 
extremidade superior substituída por uma pequena parte côncava inteiriça ou perfurada, 
dependendo do modelo. A lavagem é realizada por uma rampa, sendo os méis ricos 
recolhidos separadamente dos méis pobres. O açúcar, por sua vez, é retirado pela parte 
posterior. A lavagem pode ser feita por água ou vapor. 
 
 
Figura 9.7. Centrífuga contínua cônica com eixo vertical. Marca 
B.M.A.