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* * * - A.15 - OPERAÇÕES FINAIS: SECAGEM, CLASSIFICAÇÃO E ARMAZENAMENTO DO AÇÚCAR Guia para Iniciação ao Estudo da Agroindústria Sucro-alcooleira * * * 1. SECAGEM DO AÇÚCAR 1.1. INTRODUÇÃO Açúcar centrífuga – umidade (0,5 - 2,0%) – temperatura (50-60ºC) Higroscopicidade - higrocapacidade - higrossensibilidade Higrocapacidade - capacidade do açúcar absorver água do ar em condições ambientais específicas (t°C e UR) até a umidade de equilíbrio. Ex: açúcar cristal; u = 0,04%, t = 35ºC e UR 75% Eq. 0,12% baixa higrocapacidade. Trigo por ex. UR equilíbrio é 13%. Higrossensibilidade - é a sensibilidade do produto sofrer modificações físico-química, quando a UR equilíbrio ultrapassa a 60% no ambientte, tais como: aglomeração, perda de brilho e inversão Açúcar: alimento de baixa higroscopicidade e moderada higrossensibilidae e não simplesmente “higroscópico” Sem condição de ensacamento e armazenamento Secagem e resfriamento * * * Desvantagens secagem Branco Bruto Standard Superior Especial Especial Extra Tipos de açúcar Demerara VHP - very high polarization VVHP - very very high polarization perda de brilho quebra de cristais aumento de cor * * * 1.2. QUALIDADE DO AÇÚCAR E FATORES DETERMINANTES (UMIDADE E TEMPERATURA). A ) Qualidade do produto final é dependente do açúcar na: saída da centrífuga em função: (1) Temperatura do açúcar para a estocagem (50 a 65ºC): - formação de cor e a perda de brilho Influência no % de aumento de cor pela temperatura na estocagem (Copersucar): Influência da temperatura na reflectância (brilho) durante a estocagem (Copersucar): Temperaturas do açúcar ºC 15-21 24 27 30 40 43 50 60 Aumentos de cor observados: Silo 1 (por mês) % 4 14 29 80 Silo 2 (15 dias) % 32 36 36 (56 dias) % 36 40 43 Silo 3 (por mês) % 5 Silo 4 (por mês) % 10-15 Temperatura Inicial Redução da refletância Após 15 dias Após 30 dias Após 64 dias Ambiente 0,3 1,3 0,7 45ºC 1,4 3,9 9,9 55ºC 65,1 10,1 11,4 13,8 65ºC 12,1 27,2 33,3 * * * 2) Limpeza de equipamentos e dos armazéns (Copersucar): a) Evaporadores e vácuos - cascas de incrustações serem eliminadas vs. jateamento de água (alta pressão) c/ limpeza mecânica; drenos; b) Separadores de arraste - jateamento c/ água quente a alta pressão remoção e limpeza de depósito de incrustações; c) Esteiras e elevadores de canecas remoção de aglomerados de açúcar e eliminação de sujeiras; d) Centrífugas funcionamento eficientemente na eliminação do mel sem contaminando o produto final; cuidado: contato linha de vapor e açúcar; e) Secadores o ar ambiente que alimenta o secador não deve ter impurezas (bagacilho, fuligem de chaminé, insetos, poeiras, etc.) para evitar contaminar o açúcar ; Cuidados: eliminar blocos e torrões anteriormente por peneiragem. * * * B) Cobertura adequada dos equipamentos proteger todas as esteiras, bicas de fogo, caixas de mel e xarope, cristalizadores, mexedores, silos, depósitos de açúcar < impedir a sedimentação do açúcar >; C) Pisos Industriais piso de fácil limpeza. Cuidado: piso das centrífugas que requer uma limpeza freqüente. D) Assepcia e Limpeza dos Armazens depósito, exclusivo, evitar o amontoamento de sacarias novas e/ou defeituosas; caminhões rotas para evitar específicas e sem arraste de água (rodado passar em poças); eliminar as teias de aranha - e/ou insetos. * * * 1.3. TEOR DE UMIDADE DO AÇÚCAR DEPENDE DA POLARIZAÇÃO. “Açúcar mais puro requerem menor umidade para conservação.” Açúcar branco - umidade: 0,04 - 0,07% Açúcar bruto ou demerara - depende da relação de umidade e impurezas , expresso no F.S. ou Índice de Diluição. Correspondência real entre umidade relativa de equilíbrio e umidade de tipos diferentes de açúcar. (1) Quanto mais puro o açúcar mais fácil de deteriorar. (2) Açúcar bruto suporta mais tempo para deteriorar que o açúcar branco. * * * Condições idéias para secagem/resfriamento: Regra geral (Copersucar, 1988) a umidade final após secagem relacionam os fatores e condições do açúcar produzido: temperatura elevada do açúcar exigiria a secagem com ar frio, enquanto a temperatura baixa requer ar com baixa umidade relativa, e aquecido; a UR do ar 60% para garantir a absorção da água presente; Cristais maior de açúcar secam facilmente; Conglomerados dificultam a secagem resultando em uma umidade residual mais elevada; Massas cozidas de pureza mais elevada resulta em umidade residual mais baixa e vice-versa; Cristalização regular contribui para uma melhor secagem do açúcar. * * * (1.3.1) Índices Técnicos da Secagem a) Fator Segurança F.S. = umidade% = umidade% 100 - Pol (Umidade + não Pol) Não Pol = 100 - Pol = representação de não-açúcares presentes no açúcar. F.S. Brasil 0,25 b) Indicador de diluição* I.D. = umidade% x 100 ou 100 - (pol + umidade%) I.D. = 100 x umidade não pol seco ID = 33,3 c) Perdas (pontos) - brilho e cor - quebra de cristais - caramelização * * * 2. TIPOS DE SECADORES DE AÇÚCAR Classificação (tipos) 2.1. SECADORES HORIZONTAIS Partes (secadores) a) tambor rotativo inclinado gira sobre mancais. Duas partes b) elevador de canecas ou esteira c) exaustor d) ciclone e) separador de pó f) silos ou depósitos g) peneiras classifi- cadoras opcional. secagem resfriamento Horizontais Verticais * * * * * * Vista dos secadores Defletor * * * Aquecimento radiador + ventilador chicanas ou anteparos - 12 a 24 inclinadas. Características variáveis segundo a capacidade Relação superfície de secagem por saco de açúcar: a) Horizontal simples 0,44 a 0,85m²/saco/hora ou 0,66 a 1,27m²/TCH b) Secador-resfriador horizontal 0,17 a 0,24m²/saco/hora ou 0,25 a 0,36m²/TCH Comprimento - 6 a 16m Diâmetro - 1,1 a 3,0m Relação peso açúcar/secador 1:3 Capacidade - 2000 a 25000 sacos/dia Nº Rotações - 4 a 10rpm * * * 2.2. SECADORES VERTICAIS - tipo Jenkins - cilindro vertical em compartimentos cônicos aberto no centro capacidade - 4000 sacos/dia Altura - 7 a 12m Velocidade periférica - 1,5 a 2,7 m/seg. INTERIOR DO SECADOR DA NG-DEDINI * * * * * * * * * COMPARAÇÃO DE ALGUNS TIPOS DE SECADORES HORIZONTAL E VERTICAL (Copersucar) 2.3. SEPARADOR DE PÓ Pó de açúcar separado do ar Uso de motor blindado e lâmpadas 2.4. TEMPERATURA DO AR DE SECAGEM Açúcar temperatura extraída 52-60ºC - sai - 35-42ºC aquecido perdas aquecimento 70 a 95ºC Tromp temperatura ar > 110ºC causa cor parte açúcar branco caramelização Açúcar cana secadora/ esfriadora temperatura açúcar ~ 60ºC Tipo do secador Comentários Tambor rotativo simples horizontal Atua como secador ou como resfriador. Instalação mais utilizada, baixo custo, baixa eficiência. Tambor rotativo e resfriador vertical de bandejas Açúcar brilhante e de arestas vivas. Secagem e resfriamento bem controlado. Pequena quebra de cristais. * * * 2.5. VELOCIDADE DE CIRCULAÇÃO DO AR E ROTAÇÃO DO TAMBOR Velocidade ar 12,5m/seg rotação tambor - 4 a 12 rpm tempo circulação açúcar - 4,5 a 10min tipo h dimensões rotação 2.6. SECADOR DE LEITO FLUIDIZADO Transporte neomático - Maior eficiência maior contato entre açúcar e ar aquecido Açúcar umidade 0,98ºC 0,043% resfriamento 55,9ºC 32,1ºC Tempo residência - 2,5 a 4min. ** * 3. PESAGEM DO AÇÚCAR controle do açúcar seco em armazenamento (granel) 3 depósitos (balanças) balanças automáticas ou comuns (até 200kg) a) superior: recebe o açúcar; b) intermediário: faz a pesagem; c) inferior: recebe o açúcar pesado e alimenta o sistema de transporte. * * * 4. ENSACAMENTO DO AÇÚCAR Manejo e acondicionamento de açúcar tendências: a granel containers ou big bag (900 a 1200kg) sacos - 50kg * * * Embalagens usuais para Indústria Pesagem de big-bags (açúcar) CRISTAL REFINADO Tipo Capacidade Especial 30 Demais Granulado Amorfo Glaçúcar Líquido Saco de Polipropileno 50 kg — X — — — — Saco de Polipropileno com revest. polietileno 50 kg X — — — — — BIG BAG até 1200 kg X X X X X — Saco de papel kraft multifoliado 30 kg — — X X — — Granel — X X X X X X Tambores com revest. polietileno 200 kg — — — — — X * * * * * * * * * Unidade de carregamento (Usinas) 1) Redução de mão-de-obra no ensaque, movimentação e armazenamento do açúcar. 2) Redução de mão-de-obra para carregamento de caminhões. 3) Redução de mão-de-obra para estampar e carimbar sacos. 4) Economia de tinta para estampar e economia de linha na costura dos sacos. 5) Eliminação dos problemas de contaminação do açúcar com tinta, no transporte em sacos de 1ª viagem. 6) Redução do capital investido na aquisição de sacos de algodão. 7) Maior assepsia no ensaque e manuseio dos sacos. 8) Menor queda de açúcar durante o ensaque e consequentemente menor retorno deste ao processo. 9) Evita, pelo rápido manuseio, os riscos de amarelamento de açúcar durante a estocagem. 10) Reduz o seguro pago pela armazenagem dos sacos. 11) Melhor controle sanitário do produto. Unidade de recebimento (Refinaria, Empacotadora, etc.) 1) Redução de mão-de-obra para descarregamento do açúcar e abertura dos sacos. 2) Redução da perda de açúcar por ruptura dos sacos e queda de açúcar. 3) Redução do consumo de combustível nas máquinas transportadoras dos pallets com sacos de 50 kg. 4) Menor circulação destas máquinas reduzindo pessoal e riscos de acidentes. 5) Utilização de energia elétrica de maior disponibilidade e menor custo, ao descarregar os caminhões. 6) Menor despreendimento de pó ao descarregar o açúcar nas bancas de desensaque. 7) Reutilização incomparável dos containers em relação aos sacos de algodão. Alguns container têm sido reutilizados em mais de 300 viagens. Vantagens da utilização do transporte de açúcar em containers: * * * Manuseio de cargas * * * 5. ESTOCAGEM DO AÇÚCAR Armazenamento saco a granel 5.1. CONDIÇÕES DE ARMAZENAGEM não permite desenvolvimento de microrganismo (deterioração microbiológica modificação físico-químicas) deterioração depende composição impurezas teor de umidade — microrganismo inversão de sacarose Umidade relativa de Equilíbrio (URE) Umidade ambiente - 65% equilíbrio (não perde e nem absorve umidade) bactérias fungos leveduras Armazém de açúcar * * * Cuidados gerais no armazenamento do açúcar (a granel/ ensacado): (1) Vedação do piso, parede e teto. (2) Cobertura (teto) com material com bom coeficiente isolante térmico e elevado índice de reflexão. (3) Circulação de ar - portas fechadas. URE 65, umid. < 60% (açúcar bruto em pedra) (4) Dimensiona para capacidade de comercializar (5) As pilhas de açúcar devem ser feitas sobre estrados de madeira ou sobre papel betuminado ou lona plástica; (6) As pilhas devem ser compactas e as mais próximas possíveis; com o objetivo de diminuir a superfície de exposição e maior circulação de ar (7) Pilhas devem ser cobertas com material betuminado ou lona plástica. (8) A granel angulo de talude 33 a 36° quando seco, açúcar úmido até 53°. * * * Posição dos sacos ensacados e do termohigrógrafo junto ao piso do armazém ventilado. Posição dos sacos ensacados e do termohigrógrafo no topo da pilha do armazém ventilado. 5.2. Aspectos de armazenagem de açúcar e controle de umidade (Copersucar) * * * 6. CLASSIFICAÇÃO DE AÇÚCAR Especificação do Açúcar para Exportação (Copersucar) * entrega a granel TIPO Cor ICUMSA 420nm Máximo Grau de Polarização Mínimo Cinzas % Máximo Umidade % Máximo REFINADO 45 99,8 0,04 0,04 CRISTAL 100 100 99,8 0,04 0,04 CRISTAL 150 150 99,7 0,07 0,10 CRISTAL 200 200 99,7 0,07 0,10 CRISTAL GRANEL (*) 760 99,5 - - * * * Aplicações do Açúcar (Copersucar) PRIVATE�TIPOS CARACTERÍSTICAS UTILIZAÇÃO Refinado Granulado Ausência de corantes Pureza elevada Baixo Teor de Umidade Ausência de empedramento assegurando fluidez Cristais bem definidos e granulometria homogênea (fina, média ou grossa) Brancura excepcional Produtos Farmacêuticos Confeitos onde aparecem os cristais Xarope de excepcional transparência Mistura seca onde o aspecto visual, escoamento e solubilidade rápida são importantes Refinado Amorfo Baixa cor Dissolução rápida Granulometria fina Brancura excelente Consumo doméstico Misturas sólidas de dissolução instantânea Bolos e Confeitos Caldas Transparentes e Incolores Glaçúcar Granulometria muito fina (açúcar de confeiteiro) Preparo de glacês, suspiros, bolos, chantilly, etc Xarope Simples Solução aqüosa de açúcar Alta transparência Alta limpidez Produtos farmacêuticos Aplicado onde a ausência de cor é essencial, como bebidas claras, balas e doces Xarope de Açúcar Invertido Solução aqüosa contendo aproximadamente 1/3 de glicose, 1/3 de frutose e 1/3 de sacarose Poder anticristalizante Poder umectante Sabor característico Resistência à contaminação microbiológica Frutas em calda Sorvetes Balas e caramelos Licores Geléias Biscoitos Bebidas carbonatadas Cristal Açúcar em forma cristalina produzido diretamente em usina, sem refino Destinado ao uso geral da indústria alimentícia: Bebidas Massas Biscoitos Confeitos * * * Prazos de Validade • Açúcar Cristal e Granulado apresentam prazo de validade de 2 anos, quando armazenados em condições adequadas de temperatura e umidade. • Açúcar Refinado Amorfo e Glaçúcar apresentam prazo de validade de 1 ano quando armazenados em condições adequadas de temperatura e umidade. Podem ocorrer valores superiores de cor e inferiores de reflectância aos especificados, quando armazenados por períodos superiores a 6 meses. Porém, mesmo nessas condições, o produto não perde o poder adoçante e continua perfeitamente adequado ao consumo. • Xarope Simples apresenta prazo de validade de 15 dias e o Xarope Invertido apresenta prazo de validade de 60 dias após a data de produção, quando armazenados em condições adequadas. A lavagem e a sanificação dos tanques de armazenamento e dutos são de fundamental importância na conservação do produto * * * 7. DETERIORAÇÃO DO AÇÚCAR Os principais fatores causadores da deterioração, são: a) falta de assepcia durante o processo;b) água de lavagem do açúcar contaminado; c) tamanho irregular dos cristais; d) retenção excessiva de umidade da película de mel que recobre os cristais; e) mistura de açúcar de diferentes polarizações; f) presença de microrganismos e; g) condições anormais do armazém. 8. MICROBIOLOGIA DOS AÇÚCARES Controle Microbiológico do Açúcar Problemas (Stupiello & Joly) deterioração do açúcar armazenado (mesofílicos) decomposição de produtos manufaturados (termofílicos) Fatores importantes bactérias não esporuladas clarificação/decantação/filtração/ evaporação/cozimento bactérias termofílicas (clarificação) Perdas econômicas armaz./transporte (1) Número e tipo de microrganismos; (2) teor de umidade de película, de mel (pureza - 40 a 50%) * * * Microrganismos presentes no Açúcar: Espécie de bolores e leveduras e número de colônias isoladas em amostras de açúcar cristal superior das marcas comerciais A, B, C e D. (Souza et al., 1987) Amostras Repetições 1 2 3 4 A Aspergillus niger (11)* Penicillium spp (5)* Aspergillus niger (2)* Mycelia sterilia (1)* B Aspergillus niger (2)* Mycelia sterilia (1)* Mucelia sterilia (2)* C Rhodotorula pilimanae (1)* Penicillium spp (2)* Penicillium spp (2)* D Rhodotorula pilimanae (1)* * Número de colonias isoladas. * * * Qualidade Microbiológica do Açúcar Cristal, na Região de Botucatu - SP (Souza & Goldoni, 19891). Resultados obtidos em usinas na região de Botucatu, em comparação aos limites da NATIONAL CANNERS ASSOCIATION2 (1986) Presença de bactérias fungos leveduras - alteram a qualidade do açúcar - reduzem a produção - constitui perigo a saúde pública (1) Bactérias termófitas anaeróbias não produtoras de H2S (Clostridium thermosaccharoeyticum); (2) Bactérias termófitas anaeróbias produtoras de H2S (Desulfotomaculum nigrificans); (3) Baccillus stearothermophilus. Grupo de microrganismos Resultados Exper.1 Média (Min – Max) Limites2 % de amostras (1)Termófilas anaeróbicas – H2S (-) 1,5 (0 – 4,8) 4 tubos positivos fora do limite (2)Termófilas anaeróbicas – H2S (+) 0,2 (0 – 0,5) 5 esporos/10g 8,7% (3)Bactérias “flat sour” 43 – 50 (0 – 314) 50 (fc/10g 30,5% (turbinagem) e 21,7% (ensacamento) Bactérias mesofílicas 176 – 181 (44 – 770) 200 (fc/10g 26,1% Bolores e Leveduras 10 – 17 (0 –140) 20 (fc/10g 13% (turbina) e 21,7% (ensacamento) * * * 9. AMARELECIMENTO DO AÇÚCAR Pigmentos e sua formação - três tipos de pigmentos responsáveis pela cor: a) Melaninas - produtos da degradação enzimática (polifenoloxidases); - Adicionamos H2O2 ou O2 ao caldo antes da clarificação removendo-se por oxidação de compostos, as melaninas. - Evitar presença melaninas inibindo a ação de polifenoloxidade com adição de sulfito ou inativação a 80°C b) Caramelos - produto resultante do aquecimento de açúcares com ou sem presença de água ou catalizadores. - Produtos de degradação química - aparecem na superfície interior dos cristais. c) Melanoidinas - produtos de alto peso molecular estão na parte externa dos cristais. Melanoidinas através de “Reação de Maillard” (*) reação de precursores: AR + aa livres (1) em melaços a reação de Maillard é problema de qualidade de formação de CO2 (espuma). Velocidade de reação (depende) - pH max. 6-7 - teor de sulfito - presença de metais no açúcar principal - temperatura * * * Melanoidinas através de “Reação de Maillard” (*) reação de precursores: AR + aa livres (1) em melaços a reação de Maillard é problema de qualidade de formação de CO2 (espuma). Velocidade de reação (depende) - pH max. 6-7 - teor de sulfito - presença de metais no açúcar principal - temperatura * * * Umidade do açúcar demerada armazenado, ensacado ou granel (1) umidade e temperatura do açúcar que sai da centrífuga; (2) Variação de umidade do açúcar - da saída da centrífuga até o ensacamento; (3) UR da atmosfera do armazém; (4) natureza higroscópica dos contituintes estranhos à sacarose da película de mel. reflete Armazém: Queda de polarização do açúcar (lenta ou gradual-normal/ ou rápida(anormal) Obs: o teor de SO2 inibe a formação de cor amarela e a perda de polarização é mais lenta. depende Variação da reflectância, cor ICUMSA e teor de SO2 de açúcar após 6 meses de armazenagem sem troca de umidade de ambiente. (Copersucar, 1989) Tipo Temperatura Queda de reflectância (pontos) Aumento de cor ICUMSA (Unidades ICUMSA) Perda de SO2 (ppm) Cristal (SO2 - 5 a 8 ppm) até 35ºC < 2.0 22 2 Cristal (SO2 - 35 ppm) até 35ºC < 2.0 4 2 Cristal (SO2 - 12 a 20 ppm) (1ª Etapa, período: 2 meses) 45ºC 9,9 173 10 55ºC 13,8 377 11 65ºC 33,3 890 15 Refinado Amorfo (SO2 = 97 ppm) ambiente (~25ºC) 1,5 5 55 30ºC 4,8 24 68 35ºC 7,5 60 78 Refinado Amorfo (SO2 = 18 ppm) ambiente (~25ºC) 5,4 28 9 30ºC 7,0 52 11 35ºC 8,8 72 12 Granulado Tipo K (SO2 = 0 ppm) até 35ºC 0,7 4 0 * * * Variação de teor de SO2 no açúcar cristal. Variação da cor ICUMSA de açúcar cristal. Copersucar (Marcilha, 1988) * * * 10. EMPEDRAMENTO DO AÇÚCAR depende umidade, temperatura de ensacamento e condições de tempo de armazenamento. Temp > 43°C Umidade Atm < 65% em pedra 11. AGLOMERAÇÃO E DISSOLUÇÃO DE CRISTAIS Umidade Açúcar na superfície em função UR do ambiente Isoterma de absorção de água do açúcar * * * a) Efeito da granulometria sobre a isoterma de adsorção de umidade do açúcar cristal. Representação esquemática da interação entre açúcar e umidade a curva de equilíbrio depende (fatores): a) pureza do açúcar b) tamanhos dos cristais (granulometria) c) temperatura * * * c) Efeito da temperatura sobre a isoterma de adsorção de umidade do açúcar. b) Efeito da pureza sobre a isoterma de adsorção de umidade do açúcar. * * * ANEXO 1 Terminologia (Copersucar) PRIVATE�Açúcares Redutores Substâncias redutoras contidas em açúcares, constituídas principalmente por glicose e frutose, que têm a propriedade de reduzir o cobre em solução cúprica (Licor de fehling) e calculadas como açúcar invertido. Cinzas Condutimétricas Teor de sais solúveis ionizados presentes em uma solução açucarada, medido através de condutividade elétrica. Cor ICUMSA Valor numérico da cor de uma solução açucarada, medido pelo método da Internacional Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis. Anidro Sulfuroso (SO2) Composto utilizado no processo de purificação do caldo de cana. Pontos Pretos Partículas escuras no açúcar visíveis a olho nu. Reflectância Porcentagem de luz refletida por uma superfície e amostras de cristais, medida num fotômetro de reflexão, ou seja, é a expressão numérica de brancura do açúcar. AM (Abertura Média) Tamanho médio dos cristais. Representa a abertura da peneira (mm) que retém 50% dos cristais de uma amostra de açúcar. Resíduo Insolúvel Impurezas insolúveis contidas no açúcar provenientes da cana-de-açúcar. Bolores e Leveduras Fungos amplamente distribuídos no ambiente, podem ser encontrados como parte normal da flora de produtos alimentícios. Salmonella Enterobactérias patogênicas naturais do homem e animais de sangue quente. As salmonellas constituem um vasto grupo que inclui cerca de 1570 sorotipos bioquimicamente relacionados. Termófilas Microorganismos esporulados resistentes ao calor. Ocorrem naturalmente em solos agrícolas, e seus esporos freqüentementeestão presentes em pequeno número em produtos comerciais estéreis.
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