Apostila Açúcar Parte II

Prévia do material em texto

61
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.3 - Pré-aquecedor de caldo com reboiler. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.4 - Pré-aquecedor de placas 
 
 
 
62
 
 
Limite superior e inferior da temperatura na evaporação: 
 
• Temperatura crítica: o açúcar do caldo se carameliza, provocando perda de sacarose e uma 
coloração que subsiste até nos cristais de açúcar. Para caldos de cana, alguns técnicos 
recomendam uma temperatura máxima do vapor na calandra entre 127 e 130ºC, o que 
corresponde a uma temperatura de cerca de 125ºC no caldo. 
• O vapor de aquecimento entra na calandra do 1º efeito numa temperatura entre 125ºC (1,3 
kgf/cm2) a 130ºC (1,7 kgf/cm2). 
• O limite inferior da temperatura em que funciona um múltiplo-efeito é a temperatura de 
ebulição correspondente ao vácuo existente no último corpo. 
 
Um vácuo de 64 cm de Hg (25,2 in de Hg, 55ºC) são os parâmetros indicados para o 
último efeito, mas existem algumas oscilações nestes valores. Assim a evaporação acontece numa 
faixa de temperatura de 125 a 55ºC. 
Na indústria açucareira os múltiplos efeitos são formados de 3, 4 ou 5 corpos, sendo 
denominados tríplice, quádruplos ou quíntuplos efeitos, respectivamente. 
Todos os evaporadores (corpos) são iguais em forma, constituição, capacidade, mas 
podem ter alturas dos tubos decrescente do primeiro ao último corpo. 
Os evaporadores constam de: calandra, situada no fundo do evaporador e é constituído 
de duas placas perfuradas (Figura 5.5), uma superior e uma inferior denominadas espelhos, os 
quais são interligados pelos tubos. 
Existe na calandra um tubo central de diâmetro maior que os tubos periféricos. Desta 
maneira, durante a evaporação existem duas correntes de circulação de caldo, uma ascendente 
nos tubos periféricos e da periferia para o centro e uma segunda descendente pelo tubo central. 
As águas condensadas depositam-se sobre o espelho inferior e devem ser retiradas da 
calandras. 
A partir do 2º corpo há formação de gases incondensáveis, os quais se acumulam sob o 
espelho superior, formando zonas inativas, dificultando a transferência de calor do vapor em 
condensação para os tubos. Tais gases devem ser removidos (Figura 5.6) através de tubos, às 
vezes denominados tubos amoniacais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.5 – Espelho Superior da Calandra 
63
 
 
Figura 5.6 – Retira dos Gases Incondensáveis 
 
Tubos de evaporadores Roberts 
  Material de construção: aço carbono, latão ou aço inox.  Comprimento: 1,60 a 4,5 m. Os tubos são mandrilados nos espelhos e desgastam-se 
principalmente nas extremidades, próximo aos espelhos. Para substituição de tubos, aqueles 
retirados dos primeiros evaporadores são utilizados nos posteriores, pois em geral estes são 
menores.  Diâmetro interno: 27 a 46 mm;  Espessura: 1,0 a 2,65 mm. 
 
É importante adotar, para a usina toda, um diâmetro padrão para tubos e empregá-lo 
tanto nos aquecedores, como nos múltiplos efeitos. Quanto mais estreitos são os tubos, mais 
facilitam a subida do caldo, porque esta subida depende da proporção entre a superfície de 
aquecimento do tubo e sua seção interna. 
 
Disposição dos tubos nos evaporadores 
 
Os tubos são dispostos em quincôncio nos espelhos dos evaporadores. Esta disposição 
permite colocar um número maior de tubos por unidade de superfície dos espelhos, com uma 
mesma distância entre os tubos. Os tubos são alinhados segundo três direções diferentes a 120º 
(ou os centros de três tubos vizinhos formam um triângulo eqüilátero). 
 
 
64
 
O vapor entra na calandra por uma, duas ou mais entradas:  Altura de tubo< 3 m, uma entrada de vapor;  Altura de tubo >3 m, duas entradas de vapor;  Altura de tubo >>3 m, quatro entradas. 
 
Como exemplo de um quádruplo efeito sem pré-evaporador, tem-se: 
 
1º Efeito: 
Pressão na calandra: 1,63 kgf/cm2 
Temperatura na calandra: 114 ºC 
Pressão na câmara de gases: 1,24 kgf/cm2 
Temperatura na câmara de gases: 106 ºC 
Brix de entrada: 16; Brix de saida: 19,3 
 
2º Efeito: 
Pressão na calandra: 1,24 kgf/cm2 
Temperatura na calandra: 106 ºC 
Vácuo na câmara de gases: 10,16 cm Hg 
Temperatura na câmara de gases: 96 ºC 
Brix de entrada: 19,3; Brix de saida: 25 
3º Efeito: 
Vácuo na calandra: 10,16 cm Hg 
Temperatura na calandra: 86 ºC 
Vácuo na câmara de gases: 38,5 cm Hg 
Temperatura na câmara de gases: 80,5ºC 
Brix de entrada: 25; Brix de saída: 36,5 
 
4º Efeito: 
Vácuo na calandra: 38,5 cm Hg 
Temperatura na calandra: 80,5 ºC 
Vácuo na câmara de gases: 66 cm Hg 
Temperatura na câmara de gases: 52ºC. 
Brix de entrada: 36,5; Brix de saida: 60
5.1.1 - Causas de Operação Deficiente 
 
• Temperatura baixa caldo clarificado alimentando os prés (<105 ºC); 
• Tubos incrustados, furados ou soltos; 
• Remoção de condensados deficiente; 
• Remoção de gases incondensáveis deficiente; 
• Tubos operando com nível incorreto de caldo; 
• Baixo vácuo no último efeito; 
• Baixa pressão do vapor de escape das turbinas; 
• Partidas e paradas freqüentes; 
• Variações na vazão de caldo; 
• Vazão de caldo acima do projetado (embebição elevada na moagem, moagem 
elevada). 
65
 
5.1.2 – Conseqüências das Falhas na Evaporação 
 
• Redução na extração das moendas; 
• Redução na produção; 
• Perdas de álcool na vinhaça; 
• Geração de energia reduzida (Falta bagaço); 
• Água desmineralizada insuficiente, devido à falta de condensado de escape. 
• Filtro rotativo com perdas na torta devido volume baixo de água para 
embebição. 
 
 5.1.3 – Fatores que influenciam na eficiência dos pré e evaporadores 
 
1. Incrustação 
 
 A formação de incrustações nos evaporadores, aquelas pertinentes à parte interna 
dos tubos, se deve, principalmente a uma crescente redução de água no caldo em 
concentração, redução esta que permite aos não-açúcares atingirem, com mais intensidade, 
nos últimos vasos, a condição de supersaturação e precipitarem. Entretanto não só o efeito 
da concentração, mas também o efeito da temperatura pode provocar precipitações de 
alguns sais. 
 Concorrem para a formação de maior ou menor quantidade de incrustações nos 
evaporadores, que varia de região para região. E depende das seguintes condições: 
 
a) Composição do caldo: 
  Variedade de cana;  Tipo der solo cultivado;  Sistema de colheita de cana;  Estado de limpeza da cana, terra;  Sistema de lavagem de cana;  Grau de extração pela moenda, etc. 
 
b) Peneiragem do caldo; 
c) Qualidade da cal, má hidratação da cal; 
d) Qualidade do enxofre e dos aditivos da clarificação; 
e) Processos de clarificação; sulfitos formam 30% das incrustações; 
f) Nível de caldo nas calandras dos evaporadores; 
 
66
 
g) Velocidade de circulação de caldo nos diversos vasos; 
h) Condição de vácuo nos evaporadores; 
i) Sistema operacional e qualidade de mão-de-obra utilizada na evaporação; 
j) Pressão e temperatura do vapor de alimentação. 
 
 A oscilação na vazão de caldo e o descontrole da correção de pH na dosagem 
podem acelerar as incrustações. 
 
 Incrustação quanto à operação: 
 
 A presença de uma maior formação de incrustação em determinadas regiões da 
calandra, é um dos sintomas característicos de má circulação do caldo. 
É muito importante que o nível do caldo seja mantido em aproximadamente um 
terço da altura dos tubos, para proporcionar uma boa circulação do caldo. 
Com relação à limpeza, deve-se registrar que se a tubulação de uma evaporação não 
estiver bem limpa, mais rapidamente a incrustação se formará. Já se estiver bem limpa, com 
a superfície dos tubos lisa, mais dificilmente ocorrerão depósitos de sujeira.Métodos de limpeza: 
  Limpeza mecânica (Fig 5.7): efetuada com rasquete ou roseta rotativa;  Limpeza com jato de água sob alta pressão;  Limpeza química, CIP – (Cleam In Place); 
 - encher os tubos com solução 2 a 3% de NaOH, ferver por várias horas e lavar em 
seguida com água; 
- evetualmente pode-se após o tratamento com soda, lavar com solução 2% HCl. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.7 – Limpeza mecânica dos tubos de um evaporador 
 
 
67
 
 
2. Monitoramento 
 
a) Nível do Caldo 
 
Em todos os corpos deve-se manter aproximadamente 1/3 da altura dos tubos, 
tendo como objetivo reduzir o efeito da pressão hidrostática no ponto de ebulição do 
caldo, aumentando assim a circulação do caldo e conseqüentemente obter uma máxima 
taxa de evaporação. Se o nível estiver muito baixo, o caldo tende a ferver e não consegue 
chegar à parte superior dos tubos, concentrando. E se o nível estiver demasiadamente alto, 
os tubos ficam submersos e a evaporação é prejudicada. Proporciona maior arraste e perda 
de açúcar, e contaminação do condensado para as caldeiras. 
 
Recomenda-se: 9 Instalar medidor de nível em todas as caixas de evaporação. 9 O funil coletor de caldo situado no interior do tubo central deve ser posicionado a 
1/3 da altura dos tubos. 9 Um outro meio pratico é observar através das lunetas, de tal forma o caldo se 
mantenha jorrando dos tubos sobre toda a superfície do espelho, molhando-o sem 
submergi-lo. 9 Sistema de retirada de condensado com sifão ou sistema automático. 
 
b) Retirada de gases incondensáveis 
 
Em qualquer equipamento que se utiliza vapor como fonte de calor, após a sua 
condensação é necessária uma continua retirada de incondensáveis, pois ocupam espaço e 
impedem a entrada de vapor naquela região, reduzindo significativamente o processo de 
transferência de calor. É necessário também determinar a origem desses gases: se provêm 
de ar trazido pelo vapor de escape (geralmente pouco), ou se são gases dissolvidos no 
próprio caldo e liberados pela ebulição nos vapores vegetais. 
A extração dos gases incondensáveis é efetuada por diferença de pressão. Nos 
corpos sob vácuo, aos tubos vindos da calandra se unem em um coletor. Normalmente irá 
condensar no último efeito. A regulagem da retirada desses gases pode ser feita por 
válvulas ou placas de orifício dimensionadas. 
 
5.2 – Extração do xarope 
 
A operação de um múltiplo efeito deve ser contínua, desde a alimentação do caldo 
clarificado, passagem entre as caixas até a retirada do xarope, vazão de favor, retirado de 
condensados e incondensados, até a vazão de água do sistema de vácuo. 
A retirada é efetuada no último corpo de evaporação, por sifão, e direcionado para 
os tanques. 
 
 
 
 
68
 
 
Alguns cuidados que devem ser observados na extração do caldo: 
  Brix acima de 72% pode iniciar o processo de cristalização;  Brix baixo aumenta o consumo de vapor e tempo de cozimento;  Deve-se checar a bomba regularmente para evitar vazamento de xarope, 
evitando perdas, pois o produto está concentrado.  Manter o vácuo da última caixa acima de 24 in Hg (61 cm Hg), pois influencia 
diretamente na evaporação. 
 
5.3 – Separadores de Arraste 
 
Durante a evaporação, a ebulição lança ao ambiente-vapor do corpo gotículas finas 
de caldo. Estas gotículas, na forma de bolhas, são muito leve e a corrente de vapor as leva 
facilmente para a calandra do corpo seguinte, ou em direção ao condensador barométrico. 
Quanto maior for o vácuo maior é a incidência de arraste (perdas de açúcar) e, 
portanto, são mais críticos no último corpo. Esse arraste pode ser minimizado observando 
os seguintes procedimentos: 
  Evitar que o vácuo chegue a um valor exagerado (24 – 26 cm de Hg);  Instalar a chegada do caldo no fundo do corpo do evaporador e não por cima do 
espelho;  Evitar operar o múltiplo efeito além de sua capacidade normal, lembrando que o corpo 
acima da calandra não serve ao caldo;  Evitar deixar subir o nível do caldo muito acima do nível ótimo;  Munir a tubulação de vácuo dum separador de arraste (Fig 5.8) eficiente;  O corpo do evaporador acima do espelho superior da calandra deve ser no mínimo 2 
vezes a altura da calandra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.8 – Esquema de um separador de arraste instalado no evaporador 
 
 
SEPARADOR
DE ARRASTE
SEPARADOR
DE ARRASTE
SAÍDA DE VAPOR
FACE SUPERIOR DO ESPELHO
69
 
5.4 – Extração das águas condensadas 
 
 O calor transmitido do vapor ao caldo, através da calandra, corresponde ao calor 
latente de vaporização do vapor. Todo o vapor de aquecimento se transforma em água 
condensada na calandra. É necessário retirar da calandra uma massa de água igual á massa 
de vapor utilizado. Esta retirada de água efetua-se por meio de drenos colocados na parte 
inferior da calandra, por várias maneiras, conforme a pressão na calandra: 
1- Calandra sob pressão: purgador; 
2- Calandra sob vácuo: caixa de sifão (Marais); 
3- Calandra sob pressão ou sob vácuo: bomba, sifão, tanque flash. 
 
5.5 - Transformações físico-químicas no caldo durante a evaporação 
 
a) Formação de cor:  É maior no primeiro corpo onde a temperatura é mais alta.  É também causada por deficiente circulação do caldo na calandra e altos 
tempos de retenção.  Quando o vácuo é baixo, a temperatura de sistema sofre uma elevação, 
aumentando a formação de cor. 
 
 
b) Diminuição de pH:  Durante a evaporação é comum um decréscimo no pH de valores próximos a 
0,3 e não deve ultrapassar uma queda de 0,5. Como exemplo, cita-se: pH do 
caldo clarificado 6,9 e do xarope 6,5.  As perdas de açúcar por inversão na evaporação não deveriam ultrapassar 0,2%, 
sendo acompanhadas pelo teor de glicose no caldo.  Este decréscimo é proporcional ao tempo de retenção na evaporação. 
 
c) Pureza do Xarope:  Ocorre um pequeno aumento devido à mudança na rotação específica dos 
componentes não-açúcares.  Quando há uma queda nesta pureza, é uma indicação de inversão de sacarose, 
causando perdas indesejáveis.  Perdas por inversão, tanto mais elevadas quanto mais altas forem a temperatura 
e a acidez. Acima de 100ºC, a inversão aumenta muito e fica proibitiva acima de 
125-130ºC. 
 
5.5.1 – Flotador de Xarope 
 
 
70
 
 
A flotação é um processo de separação sólido-líquido e líquido-líquido onde os 
materiais em suspensão são recuperados através de sua adesão às bolhas de um gás 
(geralmente ar), tornando os mais leves que no meio. 
O uso do flotador (Fig 5.9) tem o objetivo de remoção das substâncias que dão cor 
ao açúcar, bem como dos materiais insolúveis em suspensão (que aparecem como 
“insolúveis” no produto final) e das macromoléculas (dextrana) responsáveis pelo aumento 
da viscosidade do xarope e conseqüentes problemas nas etapas seguintes de fabricação. 
 É constituído de uma caixa cilíndrica de aço carbono geralmente com pintura 
epóxi. Possuem raspadores em sua superfície além de uma caixa com saída de xarope. 
O controle da operação do flotador é efetuado de forma a se obter um lodo flotado 
o mais concentrado o possível. A concentração e espessura da camada do lodo flotado é 
regulada pelo ajuste do nível de operação do flotador. O xarope clarificado é retirado por 
gravidade do flotador para o tanque. O lodo flotado é removido por meio de raspadores de 
superfície e recolhido na calha de lodo, onde seguirá para caixa de caldo misto. 
 
 
 
Figura 5.8 – Esquema de um flotador e decantador de xarope 
 
Utiliza-se acido fosfórico para promover a microfloculação das impurezas do 
xarope, e sua dosagem vai depender da qualidade do xarope. O xarope deve ser aquecido, 
próximo de 85ºC a fim de acelerar as reações de microfloculação e reduzir a viscosidade do 
meio. A adição de polímero floculante é feita entre os aeradorese o flotador, possibilitando 
uma rápida dispersão do produto no xarope. 
 
 
5.6 - EVAPORADORES PLANUSI 
Os Evaporadores Planusi seguem o mesmo princípio dos evaporadores tipo Robert 
e apresentam design bastante semelhante. No entanto, os evaporadores da Planusi 
apresentam saída de vapor vegetal diferenciada (Figura 5.9) e estrutura tipo torre (Figura 
5.10) com compartimentos que podem ser utilizados como tanques de armazenamento. 
Contrariando o modelo Robert, no qual a saída de vapor vegetal está localizada na parte 
superior do equipamento (Figura 5.11), assim como o separador de arraste, que muitas
71
vezes, é instalado até mesmo na parte externa (Figura 5.12), a Planusi modificou este 
princípio a fim de diminuir o arraste de gotículas de caldo pelo vapor vegetal gerado.
 
Figura 5.9 - Desenho esquemático representando o sistema de saída de vapor vegetal dos 
Evaporadores Planusi. 
 
 
 
72
 
 
Figura 5.10 - Desenho esquemático dos Evaporadores Planusi (Estrutura tipo torre) 
 
 
Figura 5.11 - Desenho esquemático do posicionamento interno do separador de arraste dos 
evaporadores tipo Robert. 
 
 
 
 
73
 
 
 
Figura 5.12 - Foto de um sistema de evaporação tipo Robert. Em detalhe, um separador de 
arraste posicionado na parte externa do equipamento. 
 
 O layout tipo torre dispensa enormes estruturas de sustentação metálicas 
normalmente aplicadas nas instalações dos evaporadores tipo Robert (Figura 2.5). Além 
disso, as torres apresentam compartimentos que podem ser úteis no armazenamento de 
água, arraste e condensado. Portanto, as torres se apresentam de modo mais compacto dos 
que as instalações convencionais. Além disso, a saída modificada de vapor vegetal criada 
pela Planusi reduz a velocidade de saída do vapor e, conseqüentemente, diminui o arraste 
de caldo. O último efeito do aparelho de evaporação aproveita melhor o vapor vegetal 
gerado, pois o mesmo, ao escoar pela estrutura interna do corpo do aparelho, faz com que 
parte daquele calor contido no vapor a ser conduzido ao condensador/multijato, seja 
reaproveitada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
74
 
Capítulo 6 
COZIMENTO 
 
6.1 – Introdução 
Quando o caldo é submetido ao processo de concentração, sua viscosidade 
aumenta rapidamente com o aumento do Brix, de tal forma que, quando este alcança 70 a 
80o Brix, os cristais começam a aparecer e a constituição da massa transforma-se, passa 
progressivamente do estado líquido a um estado pastoso, denominada “massa cozida”. 
Esta redução de “fluidez” torna necessária a mudança na forma de sua manipulação, pois 
sua consistência não mais permite ferver esta “massa” em tubos de pequenos diâmetros, 
nem circular com facilidade de um evaporador a outro. Assim, a evaporação nesta etapa 
passa a ser realizada em evaporadores de simples efeito com detalhes e adaptações 
efetuadas em função das características do produto a ser concentrado. Esta etapa da 
concentração é denominada cozimento. 
6.2 – Objetivos do Cozimento 
• Efetuar cada cozimento, dentro das características previstas, no menor tempo 
possível. 
• Produzir máxima porcentagem de cristais. 
• Produzir um açúcar uniforme e com os cristais no 
tamanho desejado. 
• Processar a massa cozida, com elevada porcentagem de cristais, com boa fluidez 
para permitir uma fácil centrifugação, sem a necessidade de lavagens excessivas.
6.3 – Conceitos 
O Coeficiente de solubilidade (CS) ou Solubilidade é a relação entre a 
quantidade de açúcar solúvel em uma dada massa de água em uma solução impura, a uma 
dada temperatura, e a quantidade solúvel na água pura, à mesma temperatura. 
 
purasoluçãoumaemáguadepartes100emdissolvidasacarosedemassa
impurasoluçãoumadepartes100emdissolvidasacarosedemassa CS 
 
A solubilidade ou coeficiente de solubilidade varia com a temperatura e com a 
presença de impurezas. Por exemplo: A solubilidade da sacarose aumenta com o aumento 
da temperatura, à 40oC, é possível dissolver 2,334 kg de açúcar puro em 1 kg de água, 
aumentando a temperatura para 80oC dissolvem-se 3,703 kg. 
O Caldo é constituído não só de sacarose, mas também de outros açucares(glicose 
e frutose) e de outras substâncias(glucose,sais orgânicos ou minerais), estas matérias são 
 
75
 
 
chamadas de impurezas e modificam a solubilidade do açúcar, por isto, o caldo pode ser 
chamado de “solução impura”. 
No caldo, extraído da beterraba, a solubilidade aumenta com a presença dessas 
impurezas, já no caldo, extraído da cana, a solubilidade diminui com a presença dessas 
impurezas. Isto é devido à ação particular das impurezas específicas de cada planta. Na cana-
de-açúcar são os açúcares redutores que exercem a função principal e provocam a 
diminuição da solubilidade da sacarose. 
 
Tabela 6.1 – Variação da solubilidade da sacarose em função da pureza 
 
Pureza(%) Solubilidade da Sacarose 
100 1,00 
90 0,98 
80 0,95 
70 0,91 
60 0,85 
50 0,80 
40 0,73 
30 0,65 
 
Quando uma solução contém a quantidade total de sacarose que é capaz de 
dissolver, ela é chamada de “solução saturada”. 
A saturação é um estado de equilíbrio estável que, para as soluções de açúcar, não é 
alcançada rápida e nem facilmente. Concentrando uma solução pela evaporação ou 
passando do ponto de saturação pelo esfriamento, os cristais não aparecem imediatamente 
ou obrigatoriamente na massa. Assim, o açúcar continua em solução e a solução é 
denominada “solução supersaturada”. 
O Coeficiente de Supersaturação(CSS) é a relação entre a concentração de 
sacarose contida numa solução aquosa supersaturada, e a concentração de sacarose contida 
na solução saturada, apresentando a mesma temperatura e a mesma pureza. 
 
 
saturadaaquosasoluçãonasacarosedeãoconcentraç
adasupersaturaquosasoluçãonasacarosedeãoconcentraç
. açãoSupersaturCoef
 
 
Durante o processo para que os cristais se formem na massa, é indispensável que 
haja uma supersaturação acentuada, sendo que, à medida que os cristais se formam, a 
supersaturação do licor-mãe diminui. Para manter a supersaturação, é necessário que a água 
evaporada seja substituída por xarope ou mel misturado com xarope. 
 
Na fase supersaturada existem três regiões ou zonas de supersaturação: 
 
Região ou zona metaestável: é a região mais próxima à saturação(CSS variando 
de 1,0 a 1,2), não há a formação de cristais. Se forem adicionados cristais de sacarose à 
solução nesta região, estes crescerão, fazendo o coeficiente de supersaturação tender para o 
seu limite inferior, igual a 1,0. 
 
76
 
 
Região ou zona intermediária: é a região onde pode haver a formação de novos 
cristais (novos núcleos, falsos cristais), porém somente na presença de cristais existentes, 
gerando um decréscimo no CSS. Se a região metaestável for atingida, cessará a formação de 
cristais, mas continuará o crescimento dos cristais, até que o valor de CSS atinja 1,0. O CSS 
varia entre 1,2 e 1,3. 
 
Região ou zona lábil: nesta região os cristais existentes aumentam, havendo ao 
mesmo tempo formação de novos cristais. Nessa região existe ocorrência de nucleação 
espontânea. O CSS igual ou maior que 1,3. 
 
Figura 6.1 – Curva de supersaturação da Sacarose 
Observações: 
 
a) A região intermediária, se realmente existe, é tão reduzida que não apresenta nenhuma 
importância, na prática. 
b) A separação entre as duas regiões (zonas) principais é muito variável, dependendo da 
pureza. 
c) Este limite entre as duas zonas depende pouco da temperatura. A supersaturação que 
estabelece o limite diminui um pouco quando a tempera aumenta, porém o efeito não é 
significativo. 
Curvas de Supersaturação - Sacarose Pura
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
50 60 70 8090 100
Temperatura (C)
p
ar
te
s
 d
e
 S
a
c
ar
o
se
 /
 1
0
0
 p
a
rt
e
s
 d
e
 a
g
u
a
1,0 SS
1,2 SS
1,3 SS
INSATURADO
ZONA
METAESTÁVEL
ZONA
 DE SUPERSATURAÇAO
ZONA
 INTER.
77
Os parâmetros da Figura 6.1, realizados com os dados de solubilidade de sacarose 
quimicamente pura em água não são exatamente os mesmos para o caso das soluções 
impuras de sacarose (xaropes de cana). Essas regiões de supersaturação têm seus limites 
relativamente alterados quando se pratica a crista1ização da sacarose. Esta alteração é 
devida, sem dúvida nenhuma, à presença, em solução, de açúcares invertidos e sais 
inorgânicos. 
Em so1uções de sacarose, para uso prático nas usinas do açúcar, o controle da 
crísta1ização deve ser observado na faixa de um CSS, variando de 1,15 a 1,40. 
Estas considerações são teóricas. Na prática constatou-se que o açúcar começa a 
cristalizar-se com supersaturações variando de 1,10 a 1,50. Geralmente 1,20, é considerado 
como normal, porém há casos reportados em que a cristalização começou com 1,07. Em 
outras ocasiões, em soluções puras, os cristais não se formam antes de alcançar 1,50. Os 
motivos desta variabilidade não são conhecidos exatamente, porém acredita-se que seja 
ocasionada pelas propriedades características a cada caldo: viscosidade (atrasando a 
cristalização), presença de materiais insolúveis em suspensão (facilitando a cristalização), 
vazamentos de ar nos cozedores, por onde penetram poeiras que provocam a formação de 
cristais. Geralmente, opera-se com supersaturação entre 1,25 e 1,40.
 
6.4 - O Processo de Cozimento 
 
Após os evaporadores, como explicado anteriormente, o xarope é enviado a outras 
etapas de concentração, a primeira é denominada cozimento e a segunda cristalização por 
resfriamento. 
No cozimento são utilizados equipamentos denominados cozedores ou tachos, 
sendo os cozedores semelhantes aos evaporadores, que trabalham individualmente sob 
vácuo de 62 a 65 cm de Hg e de forma descontínua ou contínua. A evaporação da água dá 
origem a uma mistura de cristais envolvidos em mel (solução açucarada) que recebe o 
nome de massa cozida. 
 A concentração dessa massa cozida é de aproximadamente 93 a 95 Brix, podendo-
se atingir um Brix 100, o que corresponde a 94% de matérias dissolvidas reais, mas na 
prática não ultrapassa 96%, e a sua temperatura de descarga é de 65 a 75oC. Dependendo 
da conveniência pode-se trabalhar com 1, 2 ou 3 massas cozidas. A Figura 6.2 ilustra a 
operação de cozimento e mostra a etapa de cristalização e de centrifugação. 
Figura 6.2 – Esquema de cozimento com dois cozedores. 
78
Na primeira etapa de cozimento, a massa cozida A, é iniciada utilizando um pé-de- 
xarope com pureza da ordem de 83 a 88(normalmente 85), quando mais de 60% da 
sacarose é cristalizada, torna-se quase uma massa sólida que não pode se centrifugada. No 
caso de haver xarope, com pureza mais alta, mel A é adicionado ao pé de granagem. 
Contudo, se a pureza do xarope for menor que 85, nada pode ser feito, a não ser ajustar o 
procedimento de granagem. 
A cristalização, portanto, é mantida abaixo deste ponto, e o mel (pobre) é enviado 
para a segunda etapa ou massa cozida B. Nesta etapa, o limite para a sacarose na forma de 
cristais é menor, devido à maior viscosidade do licor mãe, e, assim, o limite máximo não 
excede 50%. O mel da massa cozida B, também é submetido à cristalização adicional, mas 
o produto não pode ser comercializado, possui tamanho pequeno e baixo Pol. O açúcar B 
pode ser comercializado ou então ser transformado em magma por dissolução para servir 
de pé ao cozimento A. 
A massa cozida deve ter um conteúdo de cristais acima de 50%, com diminuição da 
pureza em cerca de 20% e o mel “A” separado em centrífugas deverá ter 65% de pureza. 
Os cristais de A apresentam “cor” melhor que os do cozimento B. 
 A pureza em que a massa cozida B é realizada depende do mel de A e do refundido 
C. Como a pureza do mel A é de cerca de 65% e do refundido na faixa de 80 a 85%, a 
pureza da massa B fica em torno de 75. As condições de cozimento em B são similares às 
da massa A. A viscosidade é maior e a taxa de cristalização será mais baixa, portanto maior 
tempo será necessário para o cozimento. Devido à menor pureza o conteúdo de cristais 
será menor, sendo razoável da ordem 40%. 
 A Figura 6.3 mostra o processo empregado com mais freqüência formado com três 
massas cozidas. 
Figura 6.3 – Esquema de cozimento com três cozedores.
79
 
A massa cozida A, com pureza 80 a 85, é obtida com um pé-de-cozimento formado 
com magma C e aumentada, de acordo com a pureza do xarope, somente com o xarope 
puro ou, então, com os xaropes puros, acrescidos de quantidade variável de mel A no final 
do cozimento. 
A massa cozida B, com pureza 68 a 72, é obtida com pé-de-cozimento de magma C 
e aumentada com mel A. A massa cozida C, com pureza 56 a 60, é obtida com pé-de-
cozimento de uma mistura de xarope e mel A de pureza 72 a 75, introduzindo-se sementes 
de cristais, que faz crescer os cristais, e aumentada com mel B. 
Separam-se os açúcares A e B, cuja turbinagem é, geralmente, efetuada com uma 
pequena lavagem com água. Neste caso, obtém-se um açúcar claro, com polarização de 
cerca de 98,5° em A, 97,5° em B. A lavagem pode ser modificada de acordo com a 
qualidade de açúcar desejada. É mais freqüente efetuar uma lavagem bastante intensa com 
vapor. 
O açúcar C é pegajoso, sendo possível fundi-lo novamente, porém a solução mais 
econômica e comum é dissolvê-lo com água, caldo ou xarope. Provavelmente, a melhor 
solução é o caldo, retirado do tanque de caldo clarificado, estocado e esfriado num 
pequeno tanque não isolado. 
É possível obter um açúcar C de 0,3 mm, um açúcar B de 0,7 mm e um açúcar A de 
1 mm. O tamanho do cristal C determina o dos cristais B. O tamanho do cristal C depende 
da quantidade de açúcar moído introduzido na sementeira e da granulometria. 
 
6.4.1 – Métodos de condução de Cozimento 
 
O pé-de-xarope é concentrado até uma supersaturação ótima para formação dos 
grãos (cristais). A granagem é realizada no momento que a supersaturação adquire o valor 
requerido, e pode efetuada por semeadura, por choque, com introdução de um xarope frio 
ou por espera. 
 
Método de espera: este método consiste em alimentar o cozedor com xarope, 
enquanto processa a evaporação da água. Há um aumento do CSS, quando este atinge 
valores superiores a 1,3, correspondente à zona lábil, ocorre o surgimento espontâneo dos 
cristais, ou seja, moléculas de sacarose deixam a solução passando a constituir a fase 
cristalina. Assim o CSS do licor mãe reduz, atingindo a região intermediária. Nesta, agora, 
ocorre a formação de novos cristais, que são os falsos cristais ou cristais poeira, assim 
denominados por serem menores que os formados na zona lábil, que tiveram tempo para 
crescer. Os falsos cristais são indesejáveis, pois são menores, causam desuniformidade na 
massa de cristais e causam obstrução na tela das centrífugas. 
O método de cristalização (cozimento) por espera é o mais antigo da indústria 
açucareira e está fora de uso devido: 
 
• Dificuldade de controlar o número de grãos formados. 
• Inevitável a formação de conglomerados. 
• Aplicável para cristalizar massas com alta pureza. 
 
Método de choque: neste método promove-se a concentração até a zona 
intermediária. Para isso trabalha-se com temperatura acima da temperatura normal de 
funcionamento do cozedor (vácuo menor). Quando a zona intermediária é atingida, 
promove-se uma redução do aquecimento às (ou aumento brusco do vácuo) condições 
80
 
 
normais do aparelho, promovendo uma redução da temperatura do xarope dentro do 
cozedor. Isso faz com que haja um aumento em CSS, atingindo a zona lábil, quando ocorre 
a cristalização dasacarose. Uma vez ocorrida a cristalização, há redução do CSS no licor 
mãe, tendo a retornar à condição de saturação. 
Assim novas alimentações de xarope devem ser realizadas para manter CSS na 
região metaestável, para que haja crescimento no tamanho dos cristais. 
 
Método da semeadura: este método consiste em concentrar o xarope até a região 
metaestável, e em seguida, injetar no interior do cozedor uma suspensão de microcristais 
preparada em laboratório através da moagem de cristais de sacarose suspensos em etanol 
absoluto. Estes cristais passarão a crescer em tamanho, pois o processo é realizado na 
região metaestável através da adição de xarope durante o cozimento. Estes cristais 
introduzidos à massa irão orientar o crescimento de todos os cristais. Este procedimento é 
adotado para termos uma maior quantidade de cristais uniformes e com melhor qualidade. 
Porém, estes cristais são partículas tão pequenas que tendem a aglomerar-se. Para evitar a 
aglomeração quando as partículas sedimentam, uma técnica consiste em adicionar 1% de 
fosfato de cálcio. Por isto, e por outras causas, é comum adicionar-se cerca de 2 a 3 vezes a 
quantidade calculada de sementes. Assim podem-se desenvolver cristais do tamanho médio 
desejado. 
Depois da semeadura, o vapor de aquecimento deve se fechado até que os cristais 
sejam estabelecidos. Tal fase dura cerca de 5 minutos, o que permite que os cristais 
desenvolvam uma superfície suficiente para incorporar a sacarose introduzida quando a 
alimentação de xarope é iniciada. Depois, desse período a alimentação do vapor é efetuada 
de modo gradual. 
 
Vantagens da adição de sementes: 
 x Padronização e rapidez das operações x Controle do tamanho do cristal obtido x Exaustão mais completa dos melaços x Garantia da qualidade do açúcar. 
 
 
Observações: 
 
Falsos cristais: são assim chamados os cristais que se formam quando os outros já 
cresceram bastante, também podem ser chamados de poeira, em razão de sua aparência, 
quando observados nas amostras sobre lâminas de vidro. Para evitar a formação dos falsos 
cristais, mantêm-se constantes o vácuo e a pressão do vapor, e evita-se a entrada de ar por 
junta mal vedada, a introdução de xarope ou mel frios e a evaporação muito rápida. Uma 
boa circulação é o fator mais importante para reduzir o número de cristais indesejáveis. 
Geralmente, no momento de descarregar a massa cozida, o volume de massa deve ser no 
mínimo 8 vezes o volume do pé de granagem, para dar cristais do tamanho desejado. 
 
Taxa de cristalização: a taxa de transferência de sacarose para os cristais é 
proporcional ao quadrado da supersaturação. Porém a supersaturação não deve ultrapassar 
o valor crítico de 1.44, acima do qual a cristalização realiza-se de modo desordenado (out of 
control) com abundante formação de cristais falsos. A taxa de cristalização diminui muito 
acentuadamente 
81
 
 
quando a pureza do licor-mãe decresce, figura 6.4. Por esse motivo, o cozimento de 
material de baixa pureza, exige mais tempo que de uma massa cozida com alta pureza, 
massas cozidas de 3ª gastam até vários dias para cristalizar. 
 
 
Figura 6.4 - Variação da taxa de cristalização com a pureza do xarope 
 A Velocidade de Cristalização é função da:
x Viscosidade: o aumento da viscosidade diminui a mobilidade e retarda a 
cristalização. x Temperatura: o aumento da temperatura implica na diminuição da 
viscosidade e do CSS. Se T diminui, é preciso aumentar o CSS para manter a 
velocidade de cristalização.x Do coeficiente de supersaturação(CSS): a velocidade de absorção da sacarose 
pelos cristais é proporcional ao quadrado da supersaturação. Na prática, o valor 
de CSS não deve ultrapassar 1,44, acima do qual a cristalização se realiza de 
modo desordenado, com abundante formação de falso cristal. x Pureza do licor mãe: a velocidade de cristalização diminui rapidamente 
quando a pureza do licor mãe diminui. Por este motivo, um cozimento de baixa 
pureza exige mais tempo que uma massa cozida de primeira. Por exemplo: para 
uma pureza 100, tem-se uma velocidade de cristalização 100, para uma pureza 
90, a velocidade de cristalização cai pra 30 e para uma pureza 80, a velocidade 
cai pra 10 (Pureza = (Pol / Brix) x 100). x Movimentação da massa cozida – aumenta a velocidade de cristalização. 
82
Figura 6.5 – Esquema geral dos processos de cozimento e cristalização. 
 
6.4 – Cozedores
 
6.4.1 - Introdução 
Os cozedores ou evaporadores de simples efeito, são semelhantes a um evaporador 
do conjunto de múltiplo efeito, porém são independentes, e cada um encontra-se ligado a 
um condensador e a uma bomba de vácuo. Trabalham em torno de 60ºC, num vácuo de 62 
– 65 cm Hg e possuem fundo cônico, visando facilitar a descarga da massa cozida. Nessa 
região encontra-se a válvula de descarga. Enquanto os evaporadores de múltiplo-efeito 
utilizam-se tubos com diâmetro interno de 27 a 46 mm, os cozedores utilizam diâmetros 
de 100 mm (4”). 
O tubo central (poço central) da calandra tem diâmetro de 40% do diâmetro do corpo. 
 Nos cozedores a calandra é mais baixa e os tubos são de maior diâmetro que nos 
evaporadores. A massa cozida ascende ao longo da superfície de aquecimento através dos 
tubos da calandra. Essa massa cozida deve corresponder a uma massa descendente igual, 
nos evaporadores isso não é difícil de conseguir. A realização do planejamento da 
circulação da massa cozida nos cozedores, cuja massa cozida é viscosa constitui-se em uma 
característica de grande importância. 
83
 
 
 
6.4.2 - Características dos cozedores: 
 x Devem ser retos, para reduzir pontos mortos e facilitar a circulação da massa. x O Fundo deve ser o menor possível. x O Volume da calandra deve ter 1/3 do volume total da massa. x A Calandra deve ser fixa e com tubos de 0,90 a 1,0 m de altura. x A Altura, da massa acima da calandra, deve ser de no máximo de 1,5 m. x A relação superfície/volume deve ser da ordem de 7,0 m2/m3. x Possuir entrada única de vapor. x Os espelhos devem ser de aço inox 304, com tubos em inox e paredes revestidas 
por chapa de inox, para evitar formação de ferrugem e reações com polifenois, que 
escurecem a massa. 
 
 
 
Figura 6.5 – Foto de um cozedor de massa A. 
 
84
 
 
6.4.3 – Tipos de cozedores 
 
Existem diversos tipos de cozedores com calandras e características particulares. 
 x Cozedor Clássico: utilizado para o cozimento de massas de baixa pureza. 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 6.6 - Cozedor Clássico 
 
 
85
 
 x Cozedor com calandra fixa com tubo central 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.7 - Detalhes de um cozedor de calandra com tubo interno 
 
 x Cozedor com paredes inclinadas: tem como objetivo facilitar a lavagem 
e o desprendimento da massa cozida depositada no espelho superior. Na parte inferior há 
acréscimo da superfície de troca de calor e a geometria permite o ajuste à forma do fundo. 
 
 
86
 
 
Figura 6.8 - Cozedor com calandra fixa e espelhos inclinados. 
 x cozedor com calandra flutuante: a massa cozida recebe no centro calor 
na 
calandra e ascende pelo interior dos tubo, descendo pelos lados ao longo da parede 
fria do cozedor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 6.9 - Circulação da massa cozida num cozedor com calandra flutuante. 
87
 
x cozedor horizontal de placas: neste tipo de cozedor a distância entre as 
placas é de 45 mm e a circulação da massa cozida é diametral. 
 . 
 
 
 
 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura6.10 – Vista de um cozedor horizontal com placas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.11 – Foto de um cozedor horizontal com placas. 
 
 
 
88
 
 x cozedores com circulação mecânica. 
 
 
Figura 6.12 – Cozedor com circulação mecânica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.13 – Calandra com agitador mecânico de aletas radiais. 
 
89
 
Capítulo Extra 
TACHOS CONTÍNUOS 
 
1 - COZIMENTO 
 O xarope, obtido no setor de evaporação das usinas açucareiras, juntamente com os 
méis reciclados no processo de fabricação de açúcar, são utilizados ao setor de cozimento, 
onde ocorre a formação e crescimento dos cristais de sacarose nos chamados tachos de 
cozimento. 
 
2 - TACHOS DE COZIMENTO 
 
São encontrados, basicamente, dois projetos distintos de tachos de cozimento. Os 
tachos que trabalham em batelada alimentada, que são os mais comuns, e aqueles em 
processamento contínuo, menos difundidos. 
 Os tachos em batelada alimentada recebem certa quantidade de “semente” ou “pé 
de cozimento” para, só então, ser alimentado com o licor a ser esgotado, fazendo com que 
aqueles cristais presentes no pé de cozimento cresçam retirando o máximo de açúcar 
presente no licor utilizado. O design dos tachos de cozimento em batelada alimentada se 
assemelha muito ao dos evaporadores, porém são munidos de uma calandra com tubos de 
diâmetro bem maior, de 3 a 4 polegadas, e o “tubulão” central auxilia na circulação da 
massa dentro do próprio cozedor (Figura 1.1). Além disso, boa parte deles possui um 
mexedor mecânico acoplado ao tacho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1. Tacho de cozimento em batelada alimentada (Foto e esboço de projeto). 
 
Os tachos contínuos, por sua vez, são alimentados continuamente com o pé de 
cozimento e o licor a ser esgotado. Esta alimentação é controlada por uma malha de 
controle cujo princípio se baseia no controle permanente do balanço de massa no tacho. O 
design dos tachos contínuos também é bem diferente dos tachos em batelada alimentada. 
 
90
 
 
Possuem disposição horizontal e são divididos em compartimentos que promovem 
uma melhor circulação da massa ao longo de todo tacho (Figuras 1.2 e 1.3). 
 
 
 
 
Figura 1.2. Foto de um tacho de cozimento contínuo Fives Cail. 
 
 
 Figura 1.3. Croquis do perfil interno de um tacho contínuo. 
 
2.1 - TACHOS CONTÍNUOS 
 
2.1.1 - PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO 
 O magma ou a semente é alimentado para dentro do primeiro compartimento 
através de uma bomba de deslocamento positivo. O mel ou xarope é alimentado em cada 
compartimento pelo fundo do equipamento, nas devidas quantidades. A massa cozida, por 
sua vez, circulará através de todos os compartimentos, conforme esquematizado na Figura 
1.3, a fim de se obter uma boa circulação da mesma e, ainda, que esta circulação aconteça 
da forma mais metódica possível, para uma boa conservação da qualidade granulométrica 
do açúcar. 
 
91
 
O vapor alimentado na calandra circula pelo tacho em dois ou três passes. Drena-se 
o condensado em ambos os lados da calandra na caixa de vapor. Os gases incondensáveis 
são removidos no término do circuito através de controle manual. A água evaporada no 
tacho sai pela parte superior do equipamento, que contém um separador de arraste. Este 
vapor é encaminhado a um condensador, para só então, ser direcionado para o sistema de 
aspersão (spray) do setor. 
 O princípio de controle do tacho se baseia no controle permanente de seu balanço 
de massa. A entrada de mel / xarope e a de magma / semente, é controlada por uma malha 
de controle que lê a vazão de condensado saindo da calandra, o brix do mel / xarope de 
entrada, o brix do magma / semente estabelecido em um set point, além de constantes 
numéricas ajustadas para o equipamento. Na prática, o único propósito do controle é 
manter o balanço de massa do tacho. O balanço em questão é o que segue. Apesar de a 
dedução ter sido realizada com a nomenclatura “mel”, o mesmo balanço é válido para a 
utilização de xarope como licor a ser esgotado. 
 
Convencionando: 
Q = Vazão mássica (ton/h) 
D = Vazão volumétrica (m3/h) 
Bx = Brix (%) 
d = densidade 
Teremos: 
QevaporadodaQmassacoziQmelQpé � � (1) 
idaBxmassacozdaQmassacoziBxmelQmelBxpéQpé ... � (2) 
idaBxmassacozdaQmassacoziBxmeldmelDmelBxpédpéDpé ..... � (3) 
De (1), temos: 
QevaporadodmelDmeldpéDpéQevaporadoQmelQpédaQmassacozi �� �� .. 
(4) 
Substituindo em (3): 
idaBxmassacozQevaporadodmelDmeldpéDpéBxmeldmelDmelBxpédpéDpé )...(.... �� � (5) 
idaBxmassacozQevaporadoidaBxmassacozdmelDmelidaBxmassacozdpéDpéBxmeldmelDmelBxpédpéDpé ......... �� �
 (6) 
).(.).(.. BxmelidaBxmassacozdmelDmelBxpéidaBxmassacozdpéDpéidaBxmassacozQevaporado ��� 
 Relativo ao magma 
Relativo ao mel 
 
Pode-se considerar o termo relativo ao magma / semente desprezível. Logo: 
).(.. BxmelidaBxmassacozdmelDmelidaBxmassacozQevaporado � (7) 
 
Pode-se considerar, com pequeno erro, que: 
oDcondensadkQevaporado . 
Substituindo na equação (7): 
).(... BxmelidaBxmassacozdmelDmelidaBxmassacozoDcondensadk � 
¹¸·©¨§ �¹¸·©¨§ BrmelidaBxmassacoz idaBxmassacozoDcondensaddmelkDmel .. 
Como (k/dmel) é aproximadamente constante, teremos: � � ¹¸·©¨§ � BxmelidaBxmassacoz idaBxmassacozoDcondensadKLDmel . (8) 
92
 
 
A equação (8) mostra que é possível calcular a vazão total de mel em função da 
vazão de condensado e do brix do mel medido pelos instrumentos de aferição. O valor 
desejado para o brix do massa cozida é estabelecido em um set point lido pela malha de 
controle. 
 A vazão de mel que entra no tacho é distribuída ao longo do cozedor, ou seja, 
entrará em cada compartimento, de maneira racional. Para isso, existem alguns coeficientes 
de distribuição deste mel que estarão ligados a cada uma destas malhas de controle. Logo, 
para cada entrada de mel do tacho, teremos: 
 � � ¹¸·©¨§ � BxmelidaBxmassacoz idaBxmassacozoDcondensadikKLiDmel ).(.)( 
Onde: ¦ ni ik1 1)( 
 Finalmente, a vazão de magma / semente se calcula da seguinte forma: 
BxmelDmelKMDpé .).( 
 
 Onde o KM é uma constante que fixa a proporção da vazão de magma / semente 
sobre a vazão de sólidos presentes no mel / xarope. O valor de KM influenciará 
diretamente na granulometria do açúcar, uma vez que mais ou menos semente será 
alimentada no tacho. Portanto, é um parâmetro que deve ser bem ajustado, com pequenas 
intervenções, levando em consideração os resultados obtidos no próprio equipamento. 
 
Portanto, temos: � � ¹¸·©¨§ � BxmelidaBxmassacoz idaBxmassacozoDcondensadKLDmel . 
BxmelDmelKMDpé .).( 
 
 Para que as alimentações sejam realizadas nas proporções corretas e a massa saia 
com as características desejadas, é de fundamental importância que o tacho trabalhe de 
maneira estável, ou seja, o nível de massa cozida dentro do aparelho deve ser mantido 
constante, assim como a vazão de água evaporada, a temperatura do vapor e a pressão do 
tacho. Para isso, além de uma malha de controle para a alimentação de licor e pé de 
cozimento, existem ainda as seguintes malhas de controle atuando no tacho: 
 
 - Regulagem de pressão do corpo por ação de uma válvula de regulagem do vácuo 
(set point local) 
 - Regulagem do nível do último compartimento do tacho por ação sobre a 
velocidade de uma bomba de extração de massa cozida (set point local) 
 - Regulagem do nível do balão (tanque) de condensado por ação de uma válvula de 
regulagem (set point local) 
 
 
93
 
Logo, a malha de alimentação do tacho segue o seguinte algoritmo (Figura 1.4): 
 
 
 
Figura 1.4. Algoritmo simplificado do ajuste das vazões de alimentação do tachocontínuo. 
 
Portanto, se o operador deseja aumentar a quantidade de massa cozida a ser 
produzida pelo tacho, basta aumentar o set point da vazão de condensado a ser retirada do 
balão de condensado. Conseqüentemente, as vazões de alimentação de mel / xarope e 
semente / magma irão aumentar, para que a quantidade de condensado produzida atinja o 
valor ajustado no set point. Atingido o valor desejado, a malha trabalhará para que o tacho 
trabalhe de forma estável. Vale lembrar que para cada tipo de massa cozida trabalhada, 
deve-se respeitar um tempo de residência mínimo dentro do tacho contínuo para que o 
cristal tenha tempo de alcançar a granulometria desejada. 
 
2.1.2 - PERFIL DE DESEMPENHO 
 A alimentação de mel / xarope em cada compartimento corresponderá a uma 
porcentagem da vazão total de mel / xarope que entra no tacho. Normalmente, alimenta-se 
o primeiro compartimento com uma boa quantidade de mel / xarope para que o brix do 
magma / semente caia e elimine possíveis cristais falsos que porventura existam. No 
compartimento seguinte, a alimentação de mel / xarope será um pouco menor para que a 
massa se concentre e volte a atingir um brix maior, próximo ao brix do magma / semente 
que alimenta o tacho. Nos compartimentos intermediários, a vazão de mel / xarope que 
alimenta o tacho volta a aumentar. 
No entanto, a alta taxa de evaporação faz com que, apesar do aumento na 
alimentação de mel / xarope, o brix da massa continue aumentando progressivamente até 
94
 
 
os últimos compartimentos, onde a alimentação de mel / semente voltará a diminuir, 
chegando a valores de vazão bem pequenos no último compartimento, onde a massa atinge 
a sua mais alta densidade (brix). O perfil de densidade (brix) ao longo do tacho está 
representado graficamente na Figura 1.5, logo abaixo: 
 
 
 
 
Figura 1.5. Perfil de densidade (brix) dentro de um tacho contínuo. 
 
 
 Se o perfil da curva acima não é verificado pelas amostragens analisadas em 
laboratório, os coeficientes ki deverão ser modificados e outra bateria de análises deverá ser 
realizada. Outro critério para avaliação do desempenho do tacho é a granulometria atingida 
e ausência de falsos cristais. Deve-se identificar a origem dos mesmos (mel, semente, 
magma, etc.) e eliminá-los. 
 Um balanço de massa esquemático, utilizando as equações que regem a malha de 
controle das vazões de alimentação do tacho contínuo de massa B está exporto na Figura 
1.6, logo abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
95
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
96
 
 
Capítulo 7 
CRISTALIZAÇÃO 
7.1 – Introdução 
 
A massa cozida descarregada de um cozedor apresenta uma supersaturação muito 
pronunciada. Deixando-a em repouso, o açúcar ainda contido no licor-mãe continua a 
depositar-se sobre os cristais. Porém, esta massa cozida é muito densa e o licor-mãe muito 
viscoso. Após muito pouco tempo, se a massa cozida ficar em repouso, a cristalização, 
praticamente, interromper-se-á, porque a camada de licor--mãe envolvendo os cristais ter-
se-á rapidamente esgotado e a viscosidade da massa impedirá as moléculas de açúcar mais 
afastadas de difundirem-se e chegarem às proximidades dos cristais. 
Desejando aproveitar o grande potencial de cristalização que a massa cozida 
apresenta após o cozimento, é preciso agitar esta massa, para modificar constantemente o 
licor-mãe e os cristais. No conjunto esta operação é denominada “cristalização”. Na 
fabricação, o amplo processo no cozimento consiste em cristalização da sacarose, contudo, 
nas usinas, o termo cristalização é usado, particularmente, para a cristalização após a 
descarga da massa cozida dos cozedores. 
Portanto, na operação da cristalização efetua-se agitação da massa cozida 
descarregada dos cozedores durante certo tempo, antes de passar às turbinas, e tem por 
finalidade completar a formação dos cristais e aumentar o esgotamento do licor-mãe. 
 
 
7.2 – OPERAÇÃO 
7.2.1 - Proporções de massa cozida 
 
Na Tabela 1 indicam-se proporções médias em sistema de três massas 
cozidas. A densidade da massa cozida quente é de 1,47 kg/L. Para a massa cozida fria, 
entre 30 e 40oC, o valor é de 1,50 kg/L. 
 
7.2.2 - Diluição da massa cozida 
 
 Quando a massa cozida apresenta dificuldades à turbinagem, às vezes é 
diluída com água, mel ou melaço. Esta diluição, principalmente com água, torna mais lento 
o esgotamento e deve ser evitada. Havendo necessidade de diluir antes da turbinagem, é 
necessário realizar antes de 2 ou 3 horas da operação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
97
 
 
 Tabela 7.1 - Sistema de três massas cozidas . 
 
 
Quantidades L/t c a (ft
3
/ t c a) 
7.2.3 - Temperatura de esfriamento da massa cozida 
 
Na saída do cozedor, a massa cozida possui uma temperatura de cerca de 70 a 
75°C. Até que ponto a temperatura deve ser esfriada, no cristalizador? 
Massa cozida de baixa pureza. — Noël Deerr estima que a temperatura ótima de 
esfriamento dos produtos de baixa pureza está entre 41 e 43°C e que, abaixo desta 
temperatura, o licor-mãe torna-se tão viscoso que o aumento em açúcar dos cristais é 
retirado pela quantidade de água suplementar necessária à lavagem nas centrífugas. Jenkins 
estabelece-a em cerca de 38°C, porém aquecendo-a antes de turbinar a temperatura pode 
ser reduzida até 36oC. 
Massa cozida de alta pureza – o limite de temperatura pode ser menor, pois o 
aumento da viscosidade com a diminuição da temperatura é menor do que na baixa pureza. 
Então, quando a massa cozida é difícil de ser turbinada, deve-se aquecê-la antes da 
turbinagem, para diminuir sua viscosidade. 
 
7.2.4 - Velocidade (speed) de cristalização 
A velocidade (taxa) de cristalização em uma massa cozida em movimento é função 
da supersaturação, temperatura e da área da superfície do cristal. Desejando manter uma 
velocidade constante de cristalização, é preciso modificar a temperatura em função da 
supersaturação ou inversamente. A experiência mostrou que os melhores resultados 
correspondem a uma cristalização com supersaturação constante do licor-mãe, deve-se 
procurar mantê-la a cerca de S = 1,2. 
 
7.2.5 - Diminuição de pureza na cristalização 
 
Praeger afirma ser possível obter por cristalização, no processo a três massas 
cozidas, uma diminuição de pureza suplementar de 6 pontos, para cada tipo de massa 
cozida. 
Na Louisiana, Daubert assinala que deve ser possível obter normalmente, com uma 
massa cozida C bem trabalhada, uma queda de pureza aparente de 27 pontos entre a massa 
cozida e o melaço, ou seja:
98
x 15 a 16 pontos no cozedor 
x 11 a 12 pontos no cristalizador 
De acordo com Hugot (1986) esta última diminuição é muito otimista. 
Na Austrália, Foster considera que, deixando a massa cozida alcançar seu equilíbrio, 
a pureza verdadeira seria reduzida de um ponto, cada vez que a temperatura de esfriamento 
diminuísse de 4°C. 
 
7.2.6 – Supersaturação 
A massa cozida final pode ser descarregada do cozedor com uma supersaturação de 
1,2, sem perigo de geração de cristais falsos na cristalização. Contudo, a mistura de resto de 
massa cozida fria com massa cozida que acaba de ser descarregada do cozedor, fatalmente, 
provoca cristais falsos. 
 
7.2.7 - Esgotamento da massa cozida 
Ao invés de calcular a eficiência em kg de açúcar por unidade de volume ou massa 
cozida, é interessante calculá-la em massa de cristais recuperados da sacarose da massa 
cozida. Este esgotamento deve ser de 60 a 65%, independentemente de A, B ou C. Os 
valores inferiores a 60% indicam uma operação insatisfatória 
. 
7.2.8 - Instalação de cozedores 
 
Em certas usinas os cozedores são instalados no andar térreo, o que é um 
erro. É muito difícilobter uma massa cozida espessa (especialmente para a massa C). As 
massas depois de esfriadas na cristalização, são de difícil manuseio. As bombas não operam 
bem com esse material e o pessoal encarregado da alimentação das centrífugas de baixa 
pureza acrescentam mel, às vezes até água para diluir a massa, facilitando o bombeamento. 
Isso acarreta perda da atividade de concentração anterior, e os operários às vezes abusam 
da diluição. 
Um paliativo são as bombas rotativas, após a descarga, e munidas de tubos de 
aspiração curtos e de grande diâmetro. Para evitar o uso de bombas é preciso dispor os 
cozedores no 2º andar acima dos cristalizadores, que ficarão no primeiro andar. O 
misturador que antecede as turbinas deve ser instalado no andar térreo. 
 
7.3 – CRISTALIZADORES 
 
7.3.1 - Descrição dos cristalizadores 
O cristalizador comum é um simples recipiente de chapa, com seção vertical em 
forma de U, munido de um dispositivo de agitação que mantém a massa cozida em 
movimento. A Figura 1 mostra o principio de funcionamento de um sistema circular. 
 
99
 
Figura7.1 - Princípio de funcionamento de cristalizador horizontal.
 
As Figuras 7.2, 7.3, 7.4 mostram modelos de cristalizadores que possuem eixo 
composto por um tubo central que distribui água fria aos componentes fixados 
perpendicularmente ao eixo, a água aquecida é descarregada por uma tubulação. 
Na Figura 7.2 cada dispositivo de agitação é constituído por um tubo reto e outro 
em forma de S. 
Na Figura 7.3 a água de resfriamento escoa em espaço existente no interior das 
paletas. O lado externo das paletas efetua o deslocamento axial da massa cozida e 
internamente escoa a água de resfriamento. 
A Figura 7.4 consiste em um cristalizador em que a forma externa é parecida com 
um cristalizador comum, porém o eixo contém discos ao invés de paletas ou hélice. O 
processo de transferência de calor é em contracorrente. A massa cozida alimentada entra 
em contato com água já aquecida e gradativamente vai sendo resfriada. Isso evita a 
formação de cristais falsos. 
 A Figura 7.5 mostra como a água escoa em um disco. A Tabela 1 mostra 
resultados de processo com três massas cozidas, sendo a cristalização efetuada com um 
cristalizador modelo Werkspoor. A Figura 6 mostra a distribuição de temperatura no 
cristalizador. 
 
Figura 7.2 - Cristalizador modelo Blanchard. 
100
 
Figura 7.3 - Cristalizador com paletas.
 
Figura 7.4 - Cristalizador Werkspoor. 
Figura 5. Escoamento da água em um disco. 
 
101
 
 
7.4 - CRISTALIZADORES VERTICAIS 
7.4.1 - Introdução 
 
Existem muitos problemas na operação de cristalizadores verticais como, por 
exemplo, curto circuito de massa cozida. Devido a isso, é comum a seleção de 
cristalizadores horizontais. Contudo o custo é menor quando se utiliza cristalizador vertical. 
Os volumes dos cristalizadores verticais variam de 64 a 300 m3, com diâmetros de 3 a 5 m. 
No projeto dos cristalizadores os sistemas de agitação e de resfriamento devem evitar a 
ocorrência de regiões estagnadas e de caminhos preferenciais. O mais adequado é que 
massa cozida escoe descendentemente, pois ao variar a densidade com a diminuição da 
temperatura tende a ocorrer escoamento pistonado. 
 
7.4.2 - Descrição de cristalizadores 
 
A relação entre a superfície de troca de calor para o volume situa-se entre 1,2 a 1,6 
m2/m3. A ação do dispositivo de agitação nas proximidades da parede do cristalizador evita 
que massa cozida permaneça estagnada nas paredes do vaso e melhora a transferência de 
calor com as paredes externas. 
As Figuras 7.6 e 7.7 mostram tipos de cristalizadores verticais “Vitória” e “BMA”.
 
Figura 7.6 - Cristalizadores Vitória
102
Figura 7.8 - Cristalizadores BMA. 
 
 
7.5 - Cristalizadores contínuos em série 
Para melhorar a eficiência da cristalização recomenda-se instar um sistema de 
escoamento em série em cristalizadores horizontais (ver a Figura 9 a 13) ou então 
utilizar cristalizadores verticais.
 
Figura 7.9 - Dispositivo de cristalização em múltiplas etapas. 
103
Figura 7.10 - Cristalizadores contínuos dispostos em série 
Cada unidade da série deve estar disposta 0,14 m acima da seguinte. A massa cozida 
é alimentada em uma extremidade da primeira unidade, escoa através de um conector para 
a segunda e assim sucessivamente. 
 A Tabela 7.2 mostra as mudanças que ocorrem de um para outro cristalizador 
dispostos em série: temperatura, pureza do mel, perda de pureza, viscosidade e 
percentagem de açúcar C. 
 Tabela 7.2 - Desempenho de um sistema contínuo de cristalizadores.
104
Figura 7.11 – Foto de um conjunto de cristalizadores.
 
105
Capítulo 8 
CENTRIFUGAÇÃO 
 
 
8.1 – Introdução 
 
A centrifugação do açúcar é considerada uma etapa fundamental para a obtenção de 
um produto de qualidade. Esta etapa consiste, basicamente, na separação dos cristais do 
licor mãe (mel), quando este está quase esgotado, para obtenção do açúcar comercial. A 
qualidade do açúcar depende de uma centrifugação bem conduzida. 
O conhecimento das máquinas, equipamentos e técnicas corretas envolvidas nesta 
etapa são fundamentais para obter, desta operação, o máximo de eficácia, qualidade e 
segurança. 
 
8.2 – Centrífugas 
 
A turbina centrífuga é formada por uma cesta cilíndrica na qual se alimenta a massa 
cozida, sustentada por um eixo vertical que é acionado por um motor. A cesta é perfurada 
para permitir o escoamento do mel, é reforçada com anéis para garantir a resistência à força 
centrífuga, e guarnecida com telas metálicas para reter o açúcar. 
 A cesta é ligada ao eixo por um cone, que ocupa a parte inferior. Ela é envolvida 
por um protetor, destinado a receber o mel centrifugado e a proteger os operadores das 
partes móveis. A massa cozida é alimentada de um pequeno cristalizador ou misturador 
disposto atrás do motor da centrífuga. Uma tubulação de água e outra de vapor viabilizam 
a lavagem do açúcar. Ao final da centrifugação, a paragem da centrífuga é realizada através 
de um freio. 
 As centrífugas podem ser classificadas em dois tipos: centrífugas intermitentes ou 
descontínuas e centrífugas contínuas. 
 
 
8.2.1 – Centrífugas descontínuas 
 
A centrífuga descontínua é normalmente utilizada para centrifugação de massa A 
resultando na produção de açúcar cristal, demerara e VHP. A capacidade de produção de 
açúcar deste equipamento depende de três fatores principais: 
 
a) Conteúdo do cesto em volume; 
b) Duração do ciclo; 
c) Conteúdo de cristais na massa cozida. 
 
 
 
106
 
 
 
Figura 8.1 – Centrífuga Descontínua 
 
Alguns dos ajustes operacionais que podem ser feitos nas centrífugas descontínuas, 
dentre eles: x Pressão e temperatura da água superaquecida. x Bicos de lavagem de açúcar entupidos. x Carregamento de massa completo do cesto. x Mínima quantidade de açúcar no fundo e na tela da centrifuga, após a descarga. x Ajuste mínimo do tempo de lavagem de açúcar. x Ajuste mínimo do tempo de carregamento (através da válvula). x Limpeza da tela da centrífuga. x Vazamento e gotejamento de mel na bica de jogo. 
 
O conteúdo do cesto em volume de massa depende da superfície da tela, do seu 
diâmetro e altura (em m²), e da espessura da camada de massa. Já a duração de um ciclo 
depende da velocidade de rotação e do tempo de operação de cada etapa do ciclo. A 
quantidade de cristais na massa cozida depende da espessura da camada de massa cozida, 
que é dada em função do diâmetro interno. 
107
 
Os ciclos de operação de uma centrífuga descontínua variam muito dependendo de: 
a) Tipos de centrífugas utilizadas. 
b) Controle automático das diversas etapas do ciclo. 
c) Qualidade da massa cozida e qualidade do açúcar desejado.Um ciclo é composto, geralmente, pelas seguintes etapas: x Carregamento da centrífuga. x Tempo de retirada do mel (centrifugação). x Lavagem com água (geralmente durante a aceleração). x Lavagem com vapor (logo após lavagem com água com duração até o fim da 
frenagem, caso não seja água superaquecida). x Frenagem e descarregamento. x Lavagem do cesto. 
 
 Quanto mais uniformes forem os cristais e menor a viscosidade do mel (a 
viscosidade varia com a pureza), para que seu escoamento entre os cristais seja mais rápido, 
melhores as condições para uma boa centrifugação. 
 A massa cozida é constituída de três frações de mel. O excesso de mel é facilmente 
eliminado pela força centrífuga. Já o mel entre espaços vazios dos cristais, é mais difícil de 
ser retirado. A película fina de mel que envolve os cristais é aderente aos cristais por forças 
capilares, ela é dificilmente removível por simples centrifugação, por isso necessita de 
operações de lavagem. 
 A lavagem com água é feita, geralmente, durante a aceleração. Ela consiste na 
pulverização uniforme sobre a parede do açúcar, deve ser utilizada a mínima quantidade 
possível de água para evitar a dissolução do açúcar. Já a lavagem com vapor, tem como 
função elevar a temperatura, diminuindo a fluidez do mel residual, caso a água não seja 
superaquecida. 
Um cristal não homogêneo apresenta um sinal característico, o aparecimento de 
uma película de mel sobre a parede do cesto. Isso se deve ao fato de que pequenos cristais 
fecham os furos da tela dificultando a passagem do mel. 
 
 Os equipamentos que constituem as centrífugas descontínuas são: 
 
a) Os cestos 
 
Os cestos são constituídos em chapas de ferro fundidos e são revestidos com uma 
pintura epóxi. Podem ser feitos também em aço inox perfurado. Quando são encontradas 
grandes quantidades de bagaços na massa, estas ficarão aderidas na extremidade inferior do 
cesto. 
 
 
 
108
 
 
 
 
 
Figura 8.2 - Cestos 
 
b) Cabeçote de Acionamento 
 No cabeçote de acionamento está fixado o eixo de acionamento, juntamente com 
os rolamentos e o acoplamento do motor elétrico da centrífuga. Estes, possuem sistemas 
de lubrificação manual. 
 
 
 
Figura 8.3 – Cabeçote de Acionamento 
 
c) Descarregador Automático 
 O descarregador automático tem por finalidade retirar o açúcar retido na tela e 
dirigi-lo a bica de jogo. Ele é construído por um eixo quadrado com uma rosca interna. Em 
uma de suas extremidades está a raspadeira e na outra, a polia do motor. 
 
 
109
 
 
 
Figura 8.4 – Descarregador Automático 
 
d) Sistema de Água Superaquecida 
 
 O sistema de água superaquecida é composto por válvulas automáticas. Sua 
principal finalidade é: 
 x Lavar o açúcar; x Lavar o Chute-Bajar (bandeja); x Lavar a articulação do cônico de fechamento do cesto (BMA); x Lavar o cesto. 
 
e) Sistema de Vapor 
 
O sistema de vapor é constituído por uma válvula. Ele tem como finalidade 
desentupir a comporta de alimentação de massa e, também, fazer a vaporização da caixa do 
cesto, a fim de limpar suas paredes do mel remanescente. 
 
 
Figura 8.5 – Lavagem do açúcar. 
110
 
 
f) Cônico de Fechamento de Fundo 
 
O cônico de fechamento de fundo tem como finalidade a distribuição da massa do 
cesto, durante a alimentação; e de fechar o fundo do cesto, durante a centrifugação. 
 
g) Sistema de Alimentação de Massa 
 
O sistema de alimentação de massa é constituído por uma válvula borboleta, que 
possui acionamento pneumático. Tem como finalidade fazer a alimentação de massa da 
centrífuga. 
 
 
Figura 8.6 – Sistema de Alimentação de Massa 
 
h) Limitador de Carga 
 
O limitador de carga, também conhecido como apalpador, tem como função 
controlar a camada de massa presente no cesto. Ele está ligado pneumaticamente em 
paralelo com a válvula de carga, com a qual ele trabalha em combinação, comandando sua 
abertura e fechamento. 
 
i) Bandeja de Gotejo 
 
 A bandeja de gotejo é constituída de aço inox e é posicionada no fechamento 
superior do cesto. Ela é acionada por um pistão pneumático e tem por finalidade reter 
respingos de água e mel que por ventura possam cair da comporta de alimentação. 
 
 
 
Figura 8.7 – Bandeja de Gotejo 
111
 
j) Bica de Jogo 
 
A bica de jogo é constituída em aço inox. Sua finalidade é transportar o açúcar 
centrifugado até o elevador de canecas. A massa cozida é descarregada no interior do cesto, 
sob o cônico de fechamento que a distribui uniformemente. Sob a ação da força centrifuga 
decorrente da rotação do cesto, o mel flui dos orifícios da tela, sendo encaminhado para a 
caixa de mel. Os cristais de açúcar retidos na malha da tela são lavados com água e vapor, 
sendo em seguida retirados pela raspa e encaminhados à bica de jogo. 
 
 
Figura 8.8 – Bica de Jogo 
 
k) Sistema de Exaustão 
 
 O sistema de exaustão é composto por exaustores instalados nas extremidades do 
conjunto de centrífugas. Sua finalidade é retirar os gases decorrentes da centrifugação. 
 
l) Agentes Auxiliares 
 
 Os agentes auxiliares na centrifugação são o vapor, a água superaquecida e o ar 
comprimido. Utiliza-se vapor direto para desobstruir a comportam o vapor é utilizado após 
ter sua pressão rebaixada através de válvula rebaixadora. A água superaquecida é a mistura 
de água condensada com vapor, resultando em uma temperatura de aproximadamente 
112°C com uma pressão de 7 a 10 kgf/cm². O ar comprimido é fornecido com pressões de 
80 lbf/pol², e tem por finalidade acionar os pistões pneumáticos nas centrífugas e 
proporcionar a limpeza de fundo. 
 
As vantagens de se utilizar água superaquecida são: x Pulverização mais eficiente, devido ao efeito flash nos bicos das centrífugas, 
melhorando a distribuição de água sobre a camada de açúcar; x Manter constante a temperatura da água de lavagem; x Possibilitar a redução da temperatura do açúcar na alimentação do secador, 
reduzindo, assim, a temperatura no ensaque; x Reduzir o consumo de vapor; x Reduzir o tempo de lavagem. 
 
112
 
 
É importante observar que para se obter uma boa distribuição do fluido de lavagem 
sobre a camada de açúcar, é necessário que o espaçamento entre os bicos e a distancia até a 
parede de açúcar não permita a sobreposição dos leques, o que provocaria a formação de 
cavidades pela dissolução do açúcar. 
Uma desvantagem dos agentes auxiliares é com a sua utilização haverá uma maior 
tendência à dissolução de açúcar dos cristais, sendo recomendável a otimização do tempo 
de lavagem. 
 
8.2.2 - Centrífugas contínuas 
 
 
Figura 8.9 – Centrífuga Contínua 
 
 A centrífuga contínua é a mais utilizada atualmente, ela surgiu devido à 
complexidade da operação de cada ciclo de centrífugas descontínuas. É considerada ideal 
sob o ponto de vista mecânico: a turbina gira em uma mesma velocidade sem parar, é 
alimentada por um “fio” contínuo, fornece uma vazão constante de açúcar e não precisa de 
nenhum operador, sendo uma vistoria periódica suficiente. 
 A centrífuga contínua é utilizada para massas B ou C, porém não é utilizada para 
massa A, pois trabalha à altas rotações, o que pode causar apreciáveis quebras no açúcar. 
Como o tempo de residência é pequeno, requer altas velocidades. 
 A capacidade destas centrífugas depende da superfície de contato: da altura do 
cesto, do diâmetro do cesto e da rotação do cesto. 
 Na centrífuga contínua a massa cozida escoa através do sistema central, 
continuamente, para centrifugação. A massa é distribuída uniformemente sobre a tela de 
separação do cesto. O mel se separará sozinho da massa cozida durante o avanço da 
mesma sobre a tela. O mel desliza então sobre o cone liso, que se encontra sob a tela, 
devido à ação da força centrífuga.O mel sai pelos orifícios do anel superior do cesto e se 
dirige até a caixa dos méis. 
 
 Alguns parâmetros são utilizados para ajustar a qualidade do açúcar. Entre eles 
estão: x Controle da vazão de massa, por meio da válvula de controle de fluxo; x Controle da vazão de água e vapor na Tubulação de Alimentação da Massa; x Controle da vazão de água no conjunto de bicos pulverizadores de água. 
113
 
A limpeza das centrífugas é de fundamental importância. A tubulação de 
alimentação, o distribuidor de produto, as telas e a câmera de açúcar da centrífuga devem 
ser limpos periodicamente. Os intervalos entre uma limpeza a outra dependem das 
condições de processo. 
 
 Os equipamentos presentes na centrífuga contínua são: 
 
a) As Telas 
 
As telas são constituídas em aço níquel-cromo com furações de 0,09 mm de 
diâmetro, por exemplo. Elas devem ser inspecionadas cuidadosamente sempre que a 
produção normal não puder ser alcançada, dando origem a um açúcar de baixa qualidade. 
A presença de substâncias estranhas atrás da tela pode obstruir os furos de modo que o mel não possa mais fluir. 
 
 
b) A Caixa 
 
A caixa tem por finalidade acomodar o cesto, que é utilizado para conduzir os 
cristais para o transportador de magma. É constituída em aço carbono e possui 
internamente um compartimento separador de mel. 
 
 
 
Figura 8.10 – Caixa 
 
c) O Cesto Giratório 
 
O cesto giratório é constituído em aço inox, tem formato cônico com inclinação de 
34° e possui uma contra tela fixa, do mesmo material, sobre a qual são fixadas as telas. O 
cesto está acoplado sob o cabeçote, que é quem lhe transmite a força centrífuga. 
 
 
114
 
 
 
Figura 8.11 – Cesto Giratório 
 
d) Cabeçote de Acionamento 
 
O cabeçote de acionamento tem por finalidade transmitir a potência do motor para 
o cesto giratório, ao qual está acoplado. O cabeçote é composto basicamente por: polia, 
eixo, rolamentos, retentores e sistema de lubrificação. A lubrificação é feita através de óleo, 
sendo que a centrífuga nunca deverá operar sem que a bomba de óleo seja ligada. Na 
bomba de óleo existe um pressostato que bloqueia o acionamento do motor quando a esta 
não estiver ligada. 
 
 
Figura 7.12 – Cabeçote de Acionamento 
 
e) Sistema de Alimentação 
 
O sistema de alimentação é feito através dos seguintes equipamentos: 
 
115
 
 x Válvula de Acionamento Automático, que tem com função regular o fluxo de 
massa para centrífuga. x Filtro Angular Metálico, que retém partículas indesejáveis que possam afetar a tela; x Duto de Alimentação, que conduz o fluxo de massa até o distribuidor. 
 
 
Figura 8.12 – Sistema de Alimentação 
 
f) Sistema de Lavagem 
 
O sistema de lavagem tem como finalidade melhorar a qualidade do açúcar, através 
de um sistema de bicos dispostos de forma estratégica, que abrangem toda superfície da 
tela. 
 
g) Transporte de Magma 
 
O Transporte de Magma é composto por uma caixa de aço inox com eixo central, 
onde estão fixados aletas espirais de transporte. Tem por finalidade misturar os cristais de 
açúcar com água, formando o magma, e de conduzi-lo até a bomba, que o enviará ao 
reservatório. 
 
 
Figura 8.13 – Foto de um conjunto de centrífugas. 
116
 
 
Capítulo 9 
SECAGEM 
 
9.1 – Introdução 
 
 Após a centrifugação, os cristais são descarregados das centrifugas e enviados para 
secadores/resfriadores. Na maioria dos secadores o açúcar circula em contracorrente com 
o ar. O secador é dividido em duas partes. A primeira metade, com ar quente, tem a função 
de reduzir a umidade do açúcar a níveis de 0,05%, ponto em que a umidade é compatível 
com a umidade de estocagem do açúcar. A segunda metade, com ar frio, tem a função de 
diminuir a temperatura do açúcar até a temperatura ambiente. 
 A secagem e o resfriamento têm como finalidade evitar o “empedramento” ou o 
“amarelamento” do açúcar, que pode ocorrer com a troca de umidade e temperatura com o 
ambiente de estocagem. 
 O conteúdo de umidade do açúcar que abandona as centrífugas, de 0,5 a 2,0%, é 
demasiado alto para manuseio e estocagem. Esta umidade pode representar graves 
inconvenientes quanto à conservação do açúcar quando passa de certo limite, 
principalmente quando superior a 1,0%. 
 O resfriamento e a secagem do açúcar são realizados em um secador, o qual é 
constituído por um cilindro metálico através do qual ar escoa em contracorrente com o 
açúcar. Ao deixar o secador, com uma temperatura que varia entre 35 e 40°C e umidades 
na faixa de 0,03 a 0,04%, o açúcar está pronto para ser enviado ao ensaque. O ar que passa 
pelo secador arrasta uma pequena quantidade de pó de açúcar, sendo, portanto, necessária 
a lavagem deste ar para recuperação do açúcar arrastado, retornando-o posteriormente ao 
processo. 
 
 Os principais fatores que podem acarretar em temperaturas muito elevadas no 
ensaque são: 
 x Falta de vapor para aquecimento do ar; x Vazão de ar do ventilador insuficiente; x Vazão de ar do exaustor insuficiente; x Tempo de retenção insuficiente (o valor recomendado é de 5 a 10 minutos, 
dependendo da temperatura do ar e umidade do açúcar desejado no ensaque); x Cascateamento do açúcar no interior do secador rotativo deficiente, isso pode 
ocorrer devido à distribuição e geometria das telas; x Temperaturas muito elevadas na alimentação do secador; x Tempos de lavagem com vapor excessivamente longos nas centrífugas. 
 
 
 
117
 
 
Os tipos de secadores mais utilizados são: tambores rotativos e verticais de bandeja. 
 
9.2. – Secadores de Tambor Rotativo 
 
 Também conhecido como secador horizontal, o secador de tambor rotativo é o 
mais utilizado. Ele consiste num cilindro metálico disposto com um pequeno ângulo em 
relação à horizontal. Este secador possui suspensões projetadas para reter os cristais de 
açúcar durante uma rotação, até uma determinada altura, deixando-os escoarem em queda 
livre até atingirem o fundo do secador, iniciando-se um novo percurso enquanto os cristais 
avançam axialmente no secador. 
 Geralmente o açúcar caminha ao longo do secador em contra corrente com o ar, 
efetuando-se um contato efetivo dos cristais com o ar de secagem. Nos melhores projetos 
o corpo secador é dividido em duas partes: a de secagem e a de resfriamento. 
 No secador também se encontram um transportador de alimentação, um aquecedor 
de ar, um exaustor, um ciclone e um separador de pó. 
 
 
 
 
 
Figura 9.1 – Secador de Tambor Rotativo 
 
9.3 – Separadores Magnéticos 
 
Os separadores de partículas magnéticas têm por finalidade remover as ferrugens, 
estas têm sua origem na corrosão dos equipamentos. O equipamento mais recomendável é 
a grade imanta, pois possui limpeza automática. 
O aparecimento de partículas magnéticas no açúcar pode indicar mal 
funcionamento do separador magnético. 
 
118
 
 
9.4 – Processos de Secagem 
 
 Consiste basicamente das etapas de secagem propriamente dita e, resfriamento até a 
temperatura de ensaque por uma corrente de ar, formada por um ventilador de capacidade 
adequada. A umidade do açúcar é removida por evaporação, para qual se necessita de uma 
quantidade de calor suficiente para transformar o líquido em vapor. 
 Geralmente, o ar transporta certa quantidade de pó de açúcar, principalmente se o 
açúcar é seco abaixo do conteúdo de umidade. Assim, as perdas podem ser consideráveis se 
um separador de pó não for utilizado. Os separadores, geralmente, são centrífugos, e nesse 
caso os cristais são separados bem secos. Outra opção é usar spray de água ou escoamento 
de um filme de água na parede do separador, para reter e dissolver os pequenos cristais. 
 O pó de sacarose, disposto no ar, apresenta um sério risco de incêndio. Por isso, os 
motores devem ser protegidose deve ser efetuada a proibição de fumar no local de 
processamento. 
 É importante a utilização de isotermas de equilíbrio para sacarose comercial, em 
função da umidade e temperatura do ar para realização de estudos e planejamentos 
técnicos. Pois, como no caso de outros materiais, o açúcar não pode ser seco a conteúdos 
de umidade inferiores ao de equilíbrio com o ar ambiente. A umidade de equilíbrio varia 
com a umidade do ar e no caso do açúcar comercial, com a quantidade de impurezas 
presentes. 
 Geralmente, o ar deve ser aquecido para possibilitar a secagem do açúcar. O ar que 
alimenta o secador deve apresentar umidade relativa suficiente baixa para reduzia o 
conteúdo de umidade do açúcar. 
 O tempo de residência dos cristais no secador depende do diâmetro, da velocidade 
de rotação e do ângulo de inclinação do cilindro.