Produção de Açucar Demerara 2018 Fatec Piracicaba PRONTO

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Relatório sobre Produção de Açúcar Demerara a partir do Melaço, realizado no dia 03 Setembro de 2018.
Disciplina: Gestão de Subprodutos Industriais.
Professor Responsável: Prof. Dra. Marcia Nalesco Costa Harder.
Douglas Henrique dos Santos
Mayara Cristina Arruda
Patrícia Zocca
Rafael Izidoro Villatoro
Introdução
A produção de cana-de-açúcar está inserida em área agrícola e industrial, portanto, estando sujeita às condições ambientais, que influenciam de forma dramática a qualidade da matéria-prima, provocando ampla variação de seus parâmetros técnicos e de fornecimento. Além disso, há uma grande variação na matéria-prima recebida na fábrica, e as variedades recebidas nunca são as mesmas, onde estas geralmente apresentam diferentes tempos de queima, corte e transporte. (MACHADO, 2012).
De forma simplificada, o processo de fabricação de açúcar visa a extração do caldo contido na cana, em concentração e em seu preparo, resultando nos vários tipos de açúcares conhecidos. Dentro desse processo de fabricação, podemos classificar uma usina de açúcar como uma indústria de extração, uma vez que o açúcar já é produzido pela natureza, através da cana, sendo ele somente concentrado no processo. O processo de produção do açúcar envolve especificamente etapas físicas e químicas. Nesse ambiente, somado à variação do mercado, acaba-se exigindo dos profissionais constantes ações de interferência no processo que, não tendo o conhecimento correto e necessário do seu efeito nos produtos finais, incidem em subaproveitamento de equipamentos, perda de eficiência e subfaturamento. (MACHADO, 2012).
As etapas de produção de açúcar podem ser divididas em dois grupos: preparação do caldo e cozimento/cristalização. Na preparação do caldo, a recepção da matéria-prima é feita na usina, onde a cana é descarregada em pátios de armazenagem ou diretamente nas mesas alimentadoras, onde é feito o processo de extração. (MACHADO, 2012).
A cana descarregada nas mesas alimentadoras sofre uma lavagem (que atualmente vem sendo substituída por limpeza a seco), e logo é conduzida através de esteira rolante para os picadores e desfibradores; esta etapa é conhecida como preparo da cana. A extração do caldo é feita usualmente pelo esmagamento da cana por rolos das moendas que exercem uma forte pressão sobre a cana. A extração por difusão, pelo princípio da osmose, vem substituindo as moendas nas usinas mais novas, porém para a fabricação de açúcar ainda é pouco usada. Extraem-se cerca de 96% do caldo da cana, que é utilizado para a fabricação de açúcar, e o bagaço produzido é utilizado como combustível nas caldeiras. Devido à uma maior ocorrência de índices de contaminação, os equipamentos devem ser mantidos sempre limpos e em bom estado de conservação; uma vez que por eles passam toda a matéria-prima, e esta recebe diversos tipos de preparos e exposições da sacarose. Para manter a sacarose livre de microrganismos, deve-se manter uma esterilização contínua e eficaz, evitando assim o contato das moléculas de sacarose com os microrganismos que a destroem, transformando-a em outros açúcares não cristalizáveis. (MACHADO, 2012).
O caldo resultante da extração é peneirado para a retirada das impurezas, sulfitado com SO2 para auxiliar na coagulação das matérias coloidais, na formação de precipitados, que farão o arraste das impurezas durante a sedimentação e na desinfecção do caldo; e finalmente caleado com leite de cal, para também coagular parte do material coloidal, precipitar as impurezas e elevar o pH para valores neutros. Então, a mistura é aquecida com vapor de água até temperaturas em torno de 105°C, com os objetivos de diminuir a viscosidade do fluido, facilitando a decantação, e promover a formação de uma quantidade maior de aglomerados coloidais, que precipitarão no decantador, formando o lodo de sedimentação que será posteriormente filtrado. (MACHADO, 2012).
Após passar pelas etapas de extração e tratamento do caldo, inicia-se o processo de fabricação de açúcar, por meio da concentração do caldo por evaporação da água em processo de múltiplo efeito. O xarope resultante é bombeado para os tachos de cozimento para a cristalização do açúcar. (EMBRAPA).
O cozimento é feito em duas etapas, sendo que na primeira ainda ocorre a evaporação da água do xarope para a cristalização da sacarose. O produto resultante desse cozimento é uma mistura de cristais de sacarose com o licor-mãe, também conhecido como mel. Na segunda etapa, ocorre o processo de nucleação, em que são produzidos pequenos cristais de tamanho uniforme. (EMBRAPA).
Na última etapa, temos separação dos cristais de sacarose do mel, que é feita por meio de centrifugação, no qual são obtidos dois produtos: o açúcar e o melaço. O melaço é enviado para a fabricação de álcool, enquanto o açúcar é destinado ao secador para a retirada da umidade contida nos cristais. (EMBRAPA).
Para compreender os diferentes tipos de açúcares existentes, é fundamental ressaltar que os mais puros mantem a cor do melado de cana, e claro, mantem também seus nutrientes e vitaminas. O popular açúcar branquinho, inclusive o mais consumido por todos por ter um visual que agrada, é bastante processado e recebe aditivos químicos para melhorar seu aspecto. (FRADE, 2018).
O açúcar demerara, originário da Guiana, é similar ao açúcar cristal, possui cor dourada e textura mais úmida. A cor que difere o tipo demerara do tipo cristal é proveniente do melaço, assim como o sabor suave de mel. O demerara não passa por processo químico, e vem do primeiro estágio de cristalização do suco de cana claro, formando cristais maiores na cor amarelo-dourada. (FRADE, 2018)
Objetivo
Realizar em laboratório o método de produção de açúcar demerara a partir do xarope de melaço, entendendo os conceitos de ajuste de pH, nucleação e cristalizaço, instruídos pela professora responsável pelo experimento.
Materiais e Reagentes
Materiais:
3 Panelas;
1 Balde;
1 Balança;
1 Fogão;
1 pHmetro;
1 Centrífuga;
1 Caneca Inox.
Reagentes:
Xarope de Melaço;
Bicarbonato de Sódio;
Açúcar refinado.
Procedimento
Uma amostra de 40 gramas foi retirada para a medição de pH;
Pegou-se a quantidade total de xarope de melaço e pesou-se 3 Kg em uma balança com o auxílio de um balde;
Os 3 Kg foram divididos em 3 panelas, levando-se cada uma ao fogo, de modo que a substância adquirisse uma maior consistência;
Após a identificação e correção do pH da amostra, o mesmo foi feito com os 3 Kg, nas devidas proporções;
Com o caldo engrossado, adicionou-se certa quantidade de açúcar para que o material iniciasse a nucleação;
Após nucleado com cristais formados, o material foi levado a uma centrífuga, para se poder realizar a separação do mel e do açúcar cristalizado.
Resultados
Com o auxílio de um pHmetro, foi observou-se que o pH do xarope estava levemente ácido, com escala de 4,90 a 20,6 °C. Para alterá-lo de acordo com a necessidade do experimento, foi necessário a adição de 2 gramas de bicarbonato de sódio, pois assim, conseguiu-se elevar o pH e deixa-lo com um aspecto ideal, entre 6 e 7 a 20,6 °C.
Fazendo regra de 3, concluiu-se que eram necessários 150 gramas de bicarbonato de sódio, para que o pH dos 3 kg de xarope fosse corrigido na mesma proporção.
Com a adição de bicarbonato de sódio, devido à alta temperatura, uma das panelas teve o conteúdo expandido e acabou transbordando, prejudicando o experimento, como mostra a imagem a seguir:
Figura 1 - Material Transbordando.
Foi dedicado mais atenção às outras panelas, abaixando o fogo, de modo que a situação não se repetisse.
Com alta temperatura, o caldo engrossou e então foi adicionado o açúcar, para que se iniciasse o processo de Nucleação, assim favorecendo a cristalização.
Figura 2 - Xarope em processo de Nucleação
Com o material da panela cristalizado, foi levado à centrífuga para fazer a separação do mel e do açúcar propriamente feito, porém, ocorreu um erro ao remover apanela do fogo sem o conteúdo estar totalmente cristalizado.
A centrífuga não pode separar corretamente, pois o caldo que ainda estava em nucleação acabou obstruindo a passagem da “tela”, que funciona como uma peneira dentro da centrífuga, impedindo a separação do açúcar já formado, que grudou na tela. A imagem abaixo retrata o ocorrido: 
Figura 3 - Obstrução da tela causada pela viscosidade do caldo ainda em Nucleação.
Finalizou-se o experimento com a remoção do açúcar parcialmente formado da centrífuga e também do mel adquirido parcialmente, deixando-se uma noção básica do quão complicado seria atingir a cristalização do açúcar na indústria, com alta qualidade, dado que a produção ocorre 24 horas por dia, de milhões de toneladas por ano.
Discussão
É uma grande responsabilidade de qualquer indústria produtora de açúcar fazer com que o material produzido possua excelente qualidade, otimizando cada vez mais os meios de produção para que haja confiabilidade no mercado e fazer estudos para se executar um serviço também previne acidentes de trabalho, o que é muito importante em um processo químico.
O experimento não foi um sucesso por alguns motivos que serão esclarecidos a seguir:
1) Na primeira panela citada nos Resultados, o material transbordou devido ao fato de o sal reagir muito rápido e liberar bastante CO2, fazendo com que o conteúdo ganhasse volume instantaneamente, sem dar tempo para controlar a reação e assim, prejudicando o experimento.
2) Na segunda panela a situação foi controlada, o fogo abaixado, e se obteve um caldo engrossado mais lentamente, aguardando a adição de açúcar para iniciar a nucleação.
3) No entanto, outro erro foi cometido ao declarar erradamente que o caldo já havia cristalizado totalmente. Isso acarretou na obstrução da tela da centrífuga, impedindo a continuação da separação do produto e coproduto formado.
4) O conteúdo da terceira panela foi cristalizado totalmente, embora não pode ser centrifugado corretamente, dado o problema ocorrido com a segunda panela.
Conclusão
Apesar de o experimento não ter sido um sucesso, há algumas conclusões a serem feitas a respeito desta experiência com produção de açúcar demerara.
A primeiro passo para se obter o resultado esperado é fazer o ajuste do pH. É imprescindível que ele esteja com escala entre 6 e 7, pois só assim será possível a nucleação e posteriormente a cristalização.
O segundo ponto é que para fazer com que o caldo adquira uma consistência ótima é necessário prestar muita atenção na viscosidade do caldo, para que não haja erro ao colocar o açúcar antes da hora e dificultar a Nucleação.
Por último, mas não menos importante, é fundamental que o caldo esteja totalmente cristalizado na panela antes de ser levado até a centrífuga. A não cristalização total ocasiona a obstrução da tela, descrito nos Resultados e esclarecido na Discussão.
O entendimento destas condições vai possibilitar futuros experimentos com margem de erro reduzida, favorecendo assim, um resultado formidável.
Referências Bibliográficas
FRADE, P., Como é produzido o açúcar e os tipos existentes. Disponível em: <https://www.petitgastro.com.br/como-e-produzido-o-acucar-e-os-tipos-existentes/>. Acesso em: 17 de setembro de 2018.
MACHADO, S. S., Tecnologia da Fabricação do Açúcar. Inhumas: IFG; Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria, Goiás, 2012. p.27- 31. 
SAKAI, R. H., ALCARDE, A. R., Fabricação do Açúcar. Ageitec, EMBRAPA. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/CONT000fkcg3t9y02wyiv80sq98yq8ekb08p.html>. Acesso em: 17 de setembro de 2018.
Piracicaba
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