070414 Evaporacao cozimento secagem e armazenagem

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Master Technology
Administration
Evaporação, cozimento, secagem 
e armazenagem
Aula MTA PA 03
Evaporação
• O caldo de cana tratado consiste numa solução mais 
ou menos impura de sacarose com uma 
concentração de 12 a 15 % de sólidos dissolvido.
• Para se obter o açúcar, é necessário eliminar a água 
e cristalizar a sacarose. Esta etapa é realizada por 
etapas.
• A concentração do caldo evaporado deve ser a mais 
elevada possível visando economia de vapor no 
cozimento, mas não tão alta que possa provocar 
uma cristalização precoce da sacarose presente no 
xarope.
• Os valores mais adotados estão entre 60 a 70oBrix, 
mas não é incomum valores como 55oBrix.
2
Operações preliminares
O caldo clarificado com ao redor de 15% 
de sólidos dissolvidos pode ser enviado 
diretamente para a evaporação ou ser 
peneirado (dependendo da presença de 
material insolúvel), principalmente se a 
usina produz açúcar branco de alta 
qualidade onde o teor de material 
insolúvel no açúcar (resíduo insolúvel) 
for um item de qualidade importante.
3
Evaporação
• Considerando o caldo de cana como sendo uma 
solução formada por um soluto não volátil, em 
sua maior parte sacarose e um solvente volátil, 
a água, a sua concentração se procede pela 
evaporação da água.
• Como, cada litro, ou kg, de água evaporada 
consome 550 kcal ou mais, portanto deve-se ter 
o máximo cuidado no projeto deste setor, para 
que a industria não venha a ter problemas 
energéticos e deve-se considerar que esta 
operação apresenta um alto consumo de 
energia.
4
Princípios da evaporação
O princípio da evaporação é 
fundamentado na hipótese de que as 
soluções são compostas por um material 
não volátil na temperatura do 
processamento, denominada de soluto e 
pela água que é o solvente. A 
concentração dessa solução é dada em 
porcentagem mássica que são as 
gramas de soluto contidas em 100 
gramas de solução. 
5
Balanço de massa
• Como a quantidade de soluto permanece 
constante e que ela é proporcional a massa 
multiplicada pela concentração, podemos 
escrever: 
• Mi: massa inicial do produto em kg,
• Ci: concentração inicial do produto em %,
• Mf: massa final do produto em kg,
• Cf: concentração final do produto em %.
CfMfCiMi ×=×
Cf
CiMiMf ×=
6
Balanço de massa
• A quantia de água a ser evaporada (E), 
pode ser calculada por diferença:
MfMiE −=
)1(
Cf
CiMi
Cf
CiMiMiE −×=×−=
7
Exemplo de cálculo
• Considerando 1000 kg de caldo de cana 
com 15% de sólidos dissolvidos que 
pretendemos elevar para 60% por 
evaporação, teremos:
kgprodutodofinalMassa 250
60
151000 ==
kgevaporadaÁgua 7502501000 =−=
8
Separador de 
arraste
Evaporado
Saída de
incondensáveis
Vapor
Alimentação
De caldo
Saída de caldo
concentrado
9
Evaporador 
em usina de 
açúcar
Caixa tipo Roberts
Princípio da troca térmica
A troca térmica num evaporador ocorre na 
superfície da calandra ou do trocador de 
calor, sendo a quantidade de calor 
transferido (Q) proporcional a área de 
troca térmica (S), a diferença de 
temperatura (∆t = tv – tj) e ao coeficiente 
global de troca térmica (K):
Q = K . S . ∆t
S = Q / K. ∆t
10
Coeficiente de troca térmica
kcal/h.m2.oC
Tríplice Quádruplo Quíntuplo
1º corpo 2000 a 2200 2000 2000
2º corpo 1400 a 1500 1400 1400
3º corpo 600 a 700 900 a 1000 1000
4º corpo 400 a 500 700 a 750
5º corpo 400 a 450
11
Evaporador de tubo longo tipo 
Kestner
12
Componentes de um evaporador
Separador de arraste
• Os vapores emitidos durante a evaporação, podem 
arrastar pequenas gotículas, especialmente se a 
evaporação for muito turbulenta ou os vapores 
saírem com muita velocidade.
• Esse arraste de microgotículas, algumas são 
verdadeiras bolhas tipo bolha de sabão, pode 
resultar em perda de açúcar.
• Para evitar esta perda todos os evaporadores, 
principalmente aquelas que trabalham com fluídos 
concentrados ou sob vácuo a terem dispositivos 
para reter estas gotículas.
13
Evaporador em múltiplo efeito
• A operação de evaporação demanda uma 
quantia bastante elevada de energia, que 
pode inclusive inviabilizar muitos projetos.
• Uma forma para diminuir o consumo de 
energia na evaporação foi descoberta na 
Lousiania EUA, Norbert Relliaux em 1844, 
que é a evaporação em múltiplos efeitos. Em 
1851 inventou o evaporador de tubos 
verticais tal como conhecemos hoje.
• Com esse invento o consumo de energia 
chegou a cair 5 a 6 vezes.
14
Múltiplo efeito
• A grande descoberta de Relliaux, foi que o 
vapor gerado pela evaporação do caldo 
poderia servir para aquecer o evaporador 
seguinte. O vapor gerado por este segundo 
corpo evaporador poderia, por sua vez 
utilizado num corpo seguinte e assim 
sucessivamente.
• Assim, 1 kg de vapor utilizado num corpo 
evaporador geraria 1 kg de água evaporado 
que poderia ser utilizada.
15
Múltiplo efeitos
Numa evaporação em múltiplo efeito 
ocorre uma diminuição do consumo de 
vapor no aquecimento, em relação a 
uma evaporação clássica, em n vezes 
sendo n o número de caixas 
evaporadoras interconectadas (efeitos).
2 caixas duplo efeito
3 caixas tríplice efeito
4 caixas quádruplo efeito
16
Múltiplo efeito
17
Múltiplo efeito - limitações
• Para que a transferência de calor ocorra é 
necessário uma diferença de temperatura 
entre o vapor e o líquido. Esta diferença 
de temperatura deve ser de 10 a 15oC 
para que a áreas de troca térmica do 
equipamento não seja muito alta.
• Assim, o número de corpos num múltiplo 
efeitos fica limitado a um número que na 
prática é de cinco corpos (quíntuplo 
efeito).
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Escala de pressão e temperatura num 
quíntuplo efeito
EFEITO PRESSÃO
Kg/cm2
TEMP.
oC
VAZIO
cm
1o 1,61 113 *
2o 1,22 105 *
3o 0,95 95 12
4o 0,50 80 40
5o 0,16 55 64
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Limites de temperatura numa 
evaporação
• O caldo a ser evaporado não deve ser 
submetido a uma temperatura superiora 130oC 
pois pode ocorrer um escurecimento pela ação 
da caramelização da sacarose.
• Por outro lado temperaturas de ebulição 
inferiores a 50oC exigem um vácuo muito 
elevado que torna antieconômico o aparelho.
• Desta forma o número máximo de efeitos será:
efeitosNúmero 53,5
15
50130 ≈=−=
20
Coeficiente de evaporação dos 
múltiplos efeito
Simples efeito 100 Kg/h/m2 de superfície total
Duplo efeito 50 Kg/h/m2 de superfície total
Tríplice efeito 33 Kg/h/m2 de superfície total
Quádruplo efeito 25 Kg/h/m2 de superfície total
Quíntuplo efeito 20 Kg/h/m2 de superfície total
21
Pré-evaporador
• Em geral o primeiro corpo evaporador é 
superdimensionado, gerando mais vapor que o 
necessário para os corpos seguintes.
• O vapor excedente dessa evaporação é 
denominado “vegetal”, sendo utilizado nos 
aquecedores de caldo p. ex.
• Por sua grande capacidade de gerar vapor a 
primeira caixa de evaporação é denominada 
muitas vezes de segunda caldeira da usina.
22
Principais arranjos de uma 
evaporação
Quadruplo efeito puro
190 kg/TCH
Caixa de pre-evaporação seguida de um quadruplo efeito
230 kg/TCH
420 kg/TCH
23
Condensadores
• Caso o evaporador opere a pressão atmosférica 
ou superior, o vapor resultante poderia ser 
simplesmente lançado na atmosfera.
• Como os múltiplo efeito operam em pressão 
abaixo da atmosférica nos últimos corpos, é 
necessário dispositivos para retirar esses vapor 
e condensá-lo
• Condensadores são dispositivos que realizam 
esta tarefa, condensando o vapor por sua 
aspersão com água e a o mesmo tempo geram 
um vácuo pelo princípio da coluna barométrica
24
Xarope
• Xarope e a designação do caldo de cana tratado 
e evaporadoaté uma concentração que varia de 
55 a 65 oBrix.
• O destino do xarope numa usina de açúcar e a 
cristalização de sua sacarose. Muitas usinas 
realizam um tratamento adicional do xarope afim 
de retirar impurezas sólidas como partículas de 
ferrugem, bagacinho,colóides e polissacarídeos 
cuja eliminação foi insuficiente ou parcial na 
decantação. Este tratamento é denominado de 
flotação
25
Flotação do xarope
Consiste na formação de um precipitado de 
fosfato de cálcio no xarope, que absorve e 
retêm as impurezas sólidas leves (de baixa 
densidade) e colóides, utilizando de floculantes
para aglomerar os flocos.
É utilizada a injeção de micro-bolhas de ar nos 
flocos, que lhe conferem uma densidade inferior 
a do xarope provocando a sua flutuação.
Segundo a literatura, este procedimento pode 
retirar até 70 % das impurezas insolúveis do 
xarope.
26
Fluxograma da flotação
27
Grau de solubilidade de uma 
solução
É a quantidade de uma substância, em 
gramas, necessária para saturar uma certa 
quantia de solvente, p.ex. 100g, sob 
condições físicas de temperatura, pressão, 
etc, bem estabelecidas.
Disse que um solvente está saturado de 
um soluto, quando qualquer quantia do 
mesmo que for adicionado permanece não 
dissolvido, depositando no recepiente. 
28
Curva de solubilidade
A concentração de saturação de uma solução 
varia com a temperatura, em geral cresce, 
conforme a curva apresentada a seguir, 
dividindo as soluções em:
• Subsaturadas: com concentração inferior a 
concentração de saturação,
• Saturadas: com concentração igual a 
concentração de saturação,
• Supersaturadas: com concentração superior 
aconcentração de saturação.
29
30
Curva de 
solubilidade da 
sacarose
Características das regiões de saturação
• Região insaturada: Os cristais do soluto 
adicionados dissolvem.
• Região saturada: Os cristais do soluto 
adicionados não crescem nem dissolvem.
• Região supersaturada: Esta região se 
divide em duas sub regiões. No inicio, 
região metaestável, os cristais 
adicionados crescem. Na sub-região lábil, 
os cristais crescem e induzem o 
surgimento de novos cristais.
31
Grau de supersaturação (SS)
• Se denomina grau de SS a relação:
Valores de SS
saturadasoluçãodaãoConcentraç
soluçãodaãoConcentraçSS =
SS < 1 Solução sub-saturada
SS = 1 Solução saturada
SS > 1 Solução supersaturada
1 < SS < 1,20 Zona metaestável
SS > 1,20 Zona lábil
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Cristalização por semeamento
• Processo que ocorre na região metaestável, onde os 
cristais crescem mas não surgem novos núcleos.
• A solução é concentrada por evaporação até que ela atinja 
o ponto desejado, o que ocorre em geral na faixa de 75 a 
85oBrix. É então inoculado uma certa quantia de pequenos 
cristais, que crescem por deposição de sacarose sobre a 
sua superfície.
• Durante a operação é necessária uma evaporação para 
compensar a queda de concentração devido a retirada da 
sacarose pelos cristais em crescimento.
• Quando os cristais atingem o tamanho desejado o 
processo é interrompido.
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Massa da semente
A massa da semente (MS) está relacionada com a massa do 
açúcar (MA) a ser produzido como a relação do cubo dos 
tamanhos da semente (dS) e do açúcar (dA), onde V é o 
volume da massa cozida, p a sua densidade e c o teor de 
cristais na massa:
3
3
S
A
d
d
MA
MS =
3
3
S
A
d
dMAMS ×=
)( 3
3
S
A
d
dcVMS ××= ρ
34
Produção de açúcar nas usinas
• Todo açúcar cristal e refinado granulado é 
produzido em nosso país pelo método de 
semeamento.
• Em geral um açúcar comercial e colocado num 
moinho de bolas junto com álcool e o aparelho é 
posto para funcionar por um período de 8 horas.
• Os cristais são esmagados formando uma pasta 
com o álcool, onde os grânulos apresentam um 
tamanho uniforme de aproximadamente 5 u.
35
Condução do cozimento
• Com a cristalização, a medida que os cristais 
crescem pela deposição da sacarose, a solução vai 
ficando mais pobre neste componente, ou seja, vai 
perdendo pureza.
• Um xarope com, por exemplo, 85 % de pureza, após 
o crescimento dos cristais pode ter sua pureza 
reduzida em 15 pontos percentuais, ficando com 
uma pureza de 70 % passando a ser denominado de 
mel.
• Esse mel com pureza reduzida pode ser 
sucessivamente cristalizado até que sua pureza ser 
reduzida até um valor na faixa de 30 a 35 %.
36
Cozimento em diversas massas
• A maioria das usinas no Brasil pratica cozimento 
em duas massas esgotando o xarope até 50 a 
60 % de pureza.
• Tecnicamente pode se reduzir a pureza do mel 
até 30 % ou menos pelo uso de 3 a 4 
cozimentos (cozimento em 3 a 4 massas).
• Na maioria dos paises se pratica o esgotamento 
do mel, exceto no Brasil pois com o uso do mel 
pata a produção de álcool não é econômico 
investir nesse setor.
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Cozimento em duas massas
Cozimento
A
Cozimento
B
Centrífuga
A
Centrífuga
B
Magma
Xarope
Magma
Mel rico
Água
Açúcar B
38
Mel pobre
Semente
Açúcar A
Cozimento em três massas
39
Massa cozida
• A cristalização gera uma suspensão de 
cristais em mel denominada de massa 
cozida.
• Em geral esta massa é composta por 40 a 
50 % de cristais com o espaço vazio 
intercristalino é preenchido pelo mel 
parcialmente esgotado de sua sacarose.
40
Cristalizadores - cozedores
Em geral são evaporadores em simples efeito que 
operam de forma descontínua. Como a massa 
cozida atinge altas densidades e viscosidade em 
seu interior, sua construção é projetada para esse 
tipo de fluído, com tubos largos que permitem uma 
boa circulação da massa.
Esses equipamentos trabalham a pressão sub-
atmosféricas (vácuo), que resultam em evaporação 
a temperatura reduzida (60 a 70 oC).
41
42
Cristalizados 
(cozedor) 
clássico
Circulação da massa cozida no cristalizador
Durante a evaporação do xarope e do crescimento 
dos cristais, o material no interior do equipamento 
deve estar em contínuo movimento, o que ocorre 
primeiro pela ação do movimento convectivo e das 
bolhas de vapor formadas que ao subirem 
impulsionam a massa.
Esse movimento é muito importante para o bom 
desenvolvimento dos cristais, sendo que muitos 
cristalizadores dispõem de hélices em seu interior 
para melhorar essa movimentação (cristalizadores 
de convecção forçada).
43
44
Circulação natural
num cristalizador
Circulação 
forçada num 
cristalizador
45
Cozimento contínuo
• Nos últimos anos tem sido implantado em 
nosso país equipamentos de cozimento 
contínuo de vários modelos.
• Esses equipamentos são alimentados por 
uma massa cozida com cristais de 0,2 mm 
que ao longo do equipamento crescem até 
o tamanho comercial (de 0,5 a 0,6 mm).
46
Cozedor contínuo
Vapor Condensado
Pé-de-cozimento
Massa
cozida
Licor
Água
evaporada
47
Sistema de cozimento contínuo
Xarope
Vácuo
de pé
Vácuo
contínuo
Cristali-
zador
Centrífuga
Açúcar
comercia l
Mel pobre
(destilaria)
Mel rico
48
Vácuo contínuo FL - DZ
49
Controle de cozimento
• Sistemas empíricos: ponto de fio, consistência 
da massa medida manualmente, etc.
• Viscosidade da massa: Pode ser medido pela 
potencia requerida por um motor elétrico que 
aciona um corpo de prova mergulhado na 
massa. Quanto mais concentrada for a solução, 
maior será a sua viscosidade e a potencia 
requerida.
• Condutividade elétrica: Pela determinação da 
correste elétrica quer percorre a massa. Quanto 
mais concentrada for a solução, maior será a 
sua resistência elétrica
50
Centrifugação
Até o final do século XIX todo açúcar 
produzido no mundo era do tipo não 
centrifugado, onde a separação do mel 
dos cristais(purga) ou não era realizada 
como no açúcar mascavo batido, ou era 
utilizando a força da gravidade num 
processo que poderia durar dias.
51
Purga natural da massa cozida
A massa cozida composta pelos cristais e 
o mel é depositado num recipiente com 
um orifício na parte inferior.
lentamente o mel vai escoando pelo 
orifício, sendo que de tempos em tempos 
era colocada uma certa quantia de água 
para lavar todo mel residual.
52
Força centrífuga
• É toda força que se origina quando um corpo 
muda a direção de sua trajetória e, como o 
nome indica, atua na direção do raio de 
curvatura e no sentido do centro para o exterior 
(fugindo do centro).
• Um corpo em movimento de rotação sofre uma 
força centrífuga proporcional a massa do corpo, 
sua velocidade angular e o raio de giro
53
Intensidade da força centrífuga
Para fins práticos sua intensidade é calculada 
como sendo de quantas vezes a sua 
intensidade pe maior que a força de gravidade 
terrestre, denominado de G:
nalgravitasioForça
centrífugaForçaG =
1800
2NDG ×=
54
• Exemplo: Uma centrífuga com cesto de 1 m de 
diâmetro e girando a 1200 rpm apresenta qual 
valor de G?
• Isto significa que um corpo no interior do cesto 
da centrífuga está submetido a uma força 800 
vezes maior que a de seu peso.
800
1800
12001
1800
22
=×=×= NDG
55
Tipos de centrífugas
• Centrífugas contínuas, onde a massa 
cozida é alimentada continuamente 
resultando em dois fluxos, um de açúcar e 
outro do mel.
• Centrífugas descontínuas, onde a massa 
cozida é introduzida no cesto, a maquina 
é posta em movimento provocando a 
saída do mel. Os cristais retidos no cesto 
são retirados após um tempo conveniente
56
57
Centrífuga 
descontínua
Ciclo de operação de uma centrífuga 
descontínua
Carregamento 20 segundos
Saída (purga) do mel 35 segundos
Lavagem dos cristais 15 a 30 segundo
Frenagem e 
descarregamento 30 segundos
TOTAL
1 min e 40 seg
1 min e 55 seg
58
• O ciclo total esta ao redor de 2 a 2,5 
minutos, o que resulta de 18 a 20 ciclos 
por hora.
• O tempo de centrifugação depende de 
vários fatores dos quais os principais são:
• Tamanho dos cristais
• Uniformidade dos tamanhos dos cristais
• Viscosidade da massa
59
Cristais uniformes significa que o espaço entre os 
cristais esta desimpedido para a circulação do mel
CRISTAIS UNIFORMES CRISTAIS DESUNIFORMES
60
VISCOSIDADE
• É uma grandeza física que mede a 
resistência que os fluídos apresentam a se 
movimentarem.
• Quanto mais viscoso for o mel, mais difícil 
será a sua capacidade de fluir.
A viscosidade dos méis depende em grande 
parte de dois fatores:
Concentração (Brix) – quanto mais 
concentrado for o mel maior será a sua 
viscosidade.
Temperatura – Quanto mais alta for a 
temperatura menor será a viscosidade.
61
Lavagem do açúcar
• Parte do mel, ao redor de 4%, permanece 
aderido na superfície dos cristais.
• A retirada dessa película é a única maneira de 
se obter um açúcar dentro das especificações.
• A lavagem provoca a dissolução de açúcar (2,5 
a 3,5kg por litro de água), assim o seu volume 
deve ser o menor possível. Se recomenda que a 
água deve ser na quantia equivalente a 4 a 8 % 
do açúcar contido no cesto (1 a 2 % sobre a 
massa cozida).
62
Temperatura da água de lavagem
• A água de lavagem deve apresentar uma 
temperatura elevada pois a viscosidade do mel 
é inversamente proporcional a temperatura.
• Temperatura da água muito baixa significa baixa 
drenagem do mel.
• Deve-se ter o máximo cuidado com a qualidade 
dessa água para que o açúcar não seja 
contaminado, principalmente com substancias 
salinas.
63
Centrífuga contínua
• A utilização, de operações contínuas é 
sempre recomendável por permitir um 
maior controle do processo e sua 
automatização. Hoje este tipo de 
centrifuga ér utilizada em massa de 
segunda, por quase todas as usinas, e em 
poucas delas para massa de primeira.
64
As centrífugas contínuas operam com 
velocidade angular de 1500 a 2000 rpm e 
uma força centrífuga de 2000 G.
Essas condições extremas causam danos 
aos cristais o que tem limitado o seu uso 
na produção de açúcar comercial, sendo 
utilizada praticamente para centrifugar 
massa de 2a gerando cristais de 0,15 mm 
que são misturados com caldo de cana e 
com o nome de magma é utilizado como 
“pé de cozimento de primeira”.
65
Descrição de uma centrífuga contínua
Alimentação
SólidoSólido
Líquido
Cesto
giratório
Motor
66
Centrífuga contínua
Este equipamento opera com um tempo 
de estadia do açúcar muito pequeno, de 
segundos sendo que a massa forma uma 
camada muito estreita sobre a tela, de 3 a 
4 mm.
67
Centrífugas contínuas
• Vantagens
– Os processos contínuos são mais controláveis e 
automatizáveis,
– Consomem muito menos energia no seu 
acionamento,
– Custo de manutenção inferior
• Desvantagens
– Provoca danos nos cristais de sacarose tanto 
pelo atrito com a tela como no impacto ao sair do 
cesto cônico
68
Utilização dos méis rico e pobre no 
cozimento
Cozimento
A
Cozimento
B
Centrífuga
A
Centrífuga
B
Magma
Xarope
Magma
Mel rico
Água
Açúcar B
69
Mel pobre
Açúcar A
O açúcar é formado por grânulos de 
tamanho variado como:
Açúcar cristal 0,4 a 0,6 mm
Açúcar demerara 0,8 a 1,0 mm
Refinado amorfo 0,2 mm
. Os cristais saem da centrífuga com uma 
umidade bastante elevado, ao redor de 0,4 a 
0,6 % e temperatura ao redor de 60oC, 
quando o correto seria uma temperatura 
inferior a 38oC e a umidade inferior a 0,05%
70
Secagem e resfriamento
Para se adequar as exigências das 
especificações, todo açúcar deve ser 
encaminhado a uma operação de 
secagem e resfriamento antes de 
seguir para seu destino (armazenagem 
ou consumo), pois nas condições que 
sai da centrifuga seguramente 
empedraria.
71
Manipulação do açúcar úmido
Após a centrifugação o açúcar úmido é 
despejado sobre um condutor 
posicionado na parte inferior da 
centrífuga que pode ser:
– ESTEIRA ROLANTE DE BORRACHA
– TRANSPORTADOR OSCILANTE TIPO 
GAFANHOTO
72
Comportamento higroscópico do 
açúcar
• O açúcar tem um comportamento como um 
corpo higroscópico, ou seja, a pressão de 
vapor parcial da sua umidade (água) é 
menor que a da água pura à mesma 
temperatura e esta pressão de vapor 
aumenta com a umidade do produto.
• Em contato com a atmosfera, o açúcar perde 
ou ganha umidade, conforme a sua pressão 
parcial de vapor seja ela maior ou menor que 
a da água da atmosfera.
73
Comportamento de um material higroscópico em 
relação a atmosfera envolvente
Grânulo
De
açúcar
Grânulo
De
açúcar
Grânulo
De
açúcar
Em
equilíbrio
Perde
umidade
Ganha
umidade
Pressão parcial da umidade na atmosfera
Pressão parcial da umidade no açúcar
74
Remoção da umidade
• A umidade externa (película de mel) é de 
retirada mais ou menos fácil, utilizando-se para 
isso o secador que eliminará grande parte dela.
• A umidade ocluída ou interna, praticamente não 
é retirada pelo secador e ela tende a migrar 
para a superfície do cristal, quando este é 
submetido a um gradiente de temperatura, por 
exemplo. Esta umidade é alta em cristais 
aglomerados, geminados ou aqueles 
produzidos em cozedores que apresentam 
problemas de circulação de massa.
75
Isotermas de equilíbrio ou curva de 
umidade de equilíbrio
• Para cada pressão parcial de vapor da 
água na atmosfera, existe uma umidade 
do açúcar, formando a denominada 
isoterma de umidade de equilíbrio do 
produto.
• As isotermas diferem de um açúcar para 
outro, pois dependem dos componentes 
minerais e orgânicospresentes, em 
especial os açúcares redutores.
• A curva é também uma função da 
temperatura. 76
Isoterma de umidade de 
equilíbrio
% de U.R.
P
U
m
i d
a d
e 
d o
 c
o r
p o
 ( b
a s
e 
ú m
i d
a )
 e
m
 %
Umidade 
desligada
 10 30 50 70 90 
Umidade 
Ligada 
Umidade
livre 
Umidade de
equilíbrio
77
Isotermas de açúcar
78
Secagem
• Consiste na retirada parcial da água de 
um produto visando sua melhor 
utilização, conservação, manipulação, 
armazenagem e transporte.
• Em geral se retira a chamada água 
desligada, ou seja, toda a água que 
excede uma determinada umidade de 
equilíbrio.
79
Problemas na secagem
• Provoca danos físicos nos cristais de 
sacarose, pois eles não suportam 
impacto a mais de 10m/s de velocidade.
• Amarelamento que resulta num aumento 
da cor ICUMSA e diminuição da 
reflectância.
• Aquecimento do açúcar que pode causar 
problemas na armazenagem.
80
Tipos de secadores
• Existem muitos modelos de secadores 
de ar quente utilizados na indústria 
açucareira, dos quais o mais utilizado 
é o tipo tambor rotativo e em menor 
posição o secador vertical de 
bandejas.
• De pouco uso em nosso país 
podemos citar o secador de leito 
fluidizado vibratório, leito fluidizado 
fixo, etc.
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Secador vertical de bandejas
• Aparelho em forma de cilindro vertical, sendo 
o açúcar alimentado pelo topo descarregado 
em bandejas onde é distribuído por 
raspadores e vai caindo por bandejas 
sucessivas recebendo uma corrente de ar 
quente, até a sua saída pelo fundo.
• Este equipamento é utilizado quando é 
necessário preservar os cristais pois a 
movimentação do produto em seu interior é 
muito suave.
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Turbo secador 
resfriador
equipado com 
pré-secador
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Secador tipo tambor rotativo
• É o modelo mais utilizado em nosso país, 
que tem um custo relativamente baixo e 
de instalação simples.
• Por outro lado é um equipamento de baixa 
eficiência e que pode danificar os cristais 
de sacarose, principalmente na zona de 
resfriamento.
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Secador tipo tambor rotativo
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Vista de um secador 
rotativo com 
dispositivos internos 
para evitar quebra de 
cristais
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Características técnicas do 
secador rotativo
Consiste num cilindro rotativo, montado 
horizontalmente, com uma leve inclinação 
de 5 a 7o. No interior do cilindro existem 
aletas destinadas a recolher o açúcar 
elevado e derramá-lo em cortina.
O ar para a secagem ou resfriamento 
atravessa o secador em sentido contrário 
a movimentação do açúcar.
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Velocidade do ar no secador
• A velocidade do ar deve se situar entre 1,0 a 
1,5 m/s.
• Abaixo de 1 a secagem será deficiente e acima 
de 1,5 o arraste de açúcar começará a ser 
elevado.
• Velocidade abaixo de 1 m/s torna difícil o 
resfriamento do açúcar a temperatura inferior a 
40oC, a menos que o açúcar chegue ao 
secador com uma temperatura inferior a 55oC.
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Tempo de retenção
• O valor recomendado é entre 5 a 10 minutos, 
dependendo da temperatura do ar, da 
umidade do açúcar na entrada do aparelho e 
da umidade do açúcar no ensaque.
• Este tempo é proporcional ao comprimento do 
tambor e inversamente proporcional ao seu 
número de revoluções e a sua inclinação.
• Tempo insuficiente resulta em secagem 
incompleta, tempo excessivo resulta em 
amarelamento do açúcar. 
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Temperaturas
• Do ar na entrada do secador: Nunca deve ser 
superior a 90oC, sendo recomendável o uso de 
vapor vegetal em seu aquecimento.
• Do ar na entrada do resfriador: O ideal é não 
ultrapassar 22oC para garantir um resfriamento 
do açúcar a uma temperatura inferior a 38oC. 
Em locais quentes se recomenda que o ar 
passe através de um trocador de calor com 
água gelada para que o resfriamento seja 
conseguido.
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Secador vertical de bandejas
• Este tipo de secador não é muito 
utilizado no Brasil, mas consiste num 
equipamento que dispõe de uma série 
de bandejas internas.
• O açúcar úmido é alimentado na parte 
superior sendo que raspadoras vão o 
empurrando para as bandejas 
inferiores em contra corrente com um 
fluxo de ar quente.
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Vista interna de um secador de 
bandejas
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Vista de um secador de 
bandejas
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Secador resfriador multitubular
Amarelamento do açúcar no armazém
• Açúcar quente (mais de 40oC).
• Açúcar que apresente impurezas do 
tipo polifenóis, aminoácidos ou ferro, 
por exemplo.
• Açúcar muito úmido ou muito 
higroscópico (alto teor de açúcares 
redutores, por exemplo).
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Cor, temperatura e tempo de 
armazenagem
140
240
340
0 20 40 60 80 100
dias de armazenagem 
c
o
r
 
I
C
U
M
S
A
60C 55C
45C
Ambiente
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A água de um produto migra de um local 
para outro nas seguintes condições:
1. Do local de temperatura maior para o de 
temperatura menor.
2. Do local mais úmido para o local menos 
úmido.
3. Do local que contém produto com menor 
teor de impurezas higroscópicas (i.e. 
açúcares redutores) para o local onde essa 
concentração seja maior.
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Aglomeramento e empedramento
• Aglomeramento é o fenômeno mais brando 
e reversível de formações de terrões de 
açúcar, que se desfazem por uma 
compressão manual.
• Empedramento é o fenômeno de soldagem 
entre os pontos de contato de uma porção 
de açúcar, numa intensidade tal, que seja 
impossível ser desfeito por uma simples 
compressão manual ou exposição a uma 
atmosfera úmida. 
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Pontos de contacto entre os 
cristais
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Causas do aglomeramento e do 
empedramento
Como o fenômeno consiste na 
soldagem dos pontos de contato 
entre os grânulos pela deposição de 
sacarose em sua superfície, toda 
perda de umidade do açúcar em 
condição estática ou que causem a 
supersaturação da sua película 
superficial, são agentes causadores 
de empedramento.
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Agentes causadores do 
empedramento
• Açúcar com excesso de umidade.
• Açúcar com temperatura muito superior a do 
ambiente por ser produzido muito quente ou 
por ser exposto a uma atmosfera muito fria.
• Açúcar com diferentes umidades, 
temperaturas ou composição estocado no 
mesmo local.
• Açúcar armazenado em local não hermético 
em períodos do ano de baixa UR.
• Açúcar seco muito rapidamente ou em alta 
temperatura que ocasiona uma película 
supersaturada. 101
Vícios de fabricação que 
predispõem o açúcar a empedrar
• Problema granulométrico como cristais muito 
pequenos ou desuniformes, que resultam num 
alto número de pontos de contato entre os 
grânulos, que são os locais onde pode ocorrer a 
“soldagem.”
• Alto teor de AR ou outras impurezas no açúcar 
que o tornem muito sensível às variações da 
umidade atmosférica.
• Problemas cristalográficos como cristais longos, 
cristais aglomerados, etc.
• Açúcar muito quente ou com umidade e 
composição variável no mesmo armazém.
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Problemas no armazém
• Armazém não hermético que permite que as 
oscilações da UR da atmosfera ajam sobre o 
açúcar.
• Armazém que estoque produtos diferentes no 
mesmo espaço, como produtos higroscópicos, 
com odor forte, etc.
• Armazém que não vede a entrada de animais 
como roedores, pássaros e insetos.
• Localização próxima de fontes emissoras de 
poeira ou outro tipo de particulado.
• Infiltração de umidade. 
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Armazenagem em silos à granel
A armazenagem a granel de açúcar 
é uma prática corrente na Europa e 
nos EUA, mas que no Brasil aínda
não esta generalizada.
Nos estados de Pernambuco e 
Alagoas o açúcar demerara
produzido é estocado em grandes 
pilhas em armazém.
104FIM
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