Extração do Caldo de Cana: Moagem e Difusor

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UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE EMBEBIÇÃO NA EXTRAÇÃO DO CALDO DE CANA: MOAGEM E DIFUSOR
Universidade Estadual da Paraíba
Componente Curricular: Tecnologia do açúcar e do álcool 
Discentes: Fabricia Andrade
Iasmyn Vasiljevic
Isabele Lopes Bezerra
Curso: Química Industrial
INTRODUÇÃO
A cana é uma planta composta, em média, de 65% a 75% de água, mas seu principal componente é a sacarose, que corresponde de 70% a 91% de substâncias sólidas solúveis. O caldo conserva todos os nutrientes da cana-de-açúcar, entre eles minerais (de 3 a 5%) como ferro, cálcio, potássio, sódio, fósforo, magnésio e cloro, além de vitaminas do complexo B e C. 
EXTRAÇÃO DO
CALDO DE CANA
A extração do caldo de cana consiste no processo físico de separação da fibra (bagaço) do caldo propriamente dito, sendo executado fundamentalmente pela escolha de um dos processos vigentes: moagem ou difusão. 
Moagem: pressão mecânica dos rolos da moenda sobre o colchão de cana desfibrada. 
Difusão: operação de lixiviação, lavagem e de percolação em que o caldo é extraído pelo efeito de embebição composta 
Processos mais antigos: 
Moagem de cana inteira: baixa extração 
Atualmente: moagem da cana desintegrada 
C
Para Burgi (1995) o principal objetivo da cana-de-açúcar ser submetida à moagem, às sucessivas prensagens e a opulentes lavagens, é obter o máximo grau de ruptura das células para extração máxima do caldo. 
MOENDAS
A
Nogueira & Venturini-Filho (2005), ainda, asseguram viável o processo de empregar a embebição do bagaço de cana-de-açúcar, que consiste na adição de água + caldo diluído sobre o bagaço a fim de diluir a sacarose resultante da primeira moagem, com o objetivo de aumentar a extração nos ternos de moenda. 
Um segundo objetivo da moagem é a produção de fibra oriunda do bagaço final com um menor teor de umidade e de acordo com Pereira (2006) o bagaço final do processo de moagem convencional proporciona uma queima rápida e eficiente, adequando-se perfeitamente à linha de produção existente. 
Figura 1: Esquema de extração do caldo de cana por moagem. Disponivel em:http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1B/palcooll.html
N
A moenda consiste em uma unidade esmagadora constituída de 3 cilindros ou rolos principais, dispostos de tal modo que a união de seus centros forma um triângulo. Ocorre dois ou mais ternos. 
 
1° terno – 50 a 70% de extração 
O bagaço vai para o 2º terno 
Sofre embebição 
A
Base da moenda 
Castelos 
 Estruturas que sustentam os cilindros esmagadores 
Mancais 
Peças destinadas a suportarem os eixos das moendas e assentadas nas fendas dos castelos 
Bagaceira 
Manter os frisos limpos 
Facilitar a condução da cana 
Pentes 
manter os frisos limpos 
Rolos 
COMPONENTES BÁSICOS 
DE UMA MOENDA
Figura 4: Partes de uma moenda. Disponível: http://www.revistaseletronicas.fmu.br/index.php/rms/article/view/1460/html
Figura 5: Imagem real de moendas Dedini. Disponivel: Processos de Moagem e Difusão para a extração do caldo da cana-de-açúcar.
Figura 7: Representação dos rolos de compressão (top-roller) e do rolo de pressão (press –roller). Disponível: Processos de Moagem e Difusão para a extração do caldo da cana-de-açúcar.
Figura 6: Traçado da bagaceira, na qual facilita a condução da cana. Disponível: Processos de Moagem e Difusão para a extração do caldo da cana-de-açúcar.
Figura 8: Ranhuras ou frisos de moendas , nas quais são constituídas nos cilindros com a finalidade de aumentar a superfície útil de contato com o bagaço. Disponível: Processos de Moagem e Difusão para a extração do caldo da cana-de-açúcar.
 
EXTRAÇÃO
Extração= Sacarose no caldo misto%cana*100
Sacarose%cana
O termo “extração de um conjunto de moendas” indica a fração ou porcentagem do açúcar contido na cana que efetivamente aparece no caldo misto e é enviado à fábrica, sendo que o restante é perdido no bagaço. De forma mais técnica, a extração é definida como sendo a sacarose no caldo misto por cento de cana, dividido pela sacarose por cento cana, ou seja,
ANÁLISE DO SETOR 
DA MOENDA
Nesse setor são analisados os caldos extraídos no primeiro, no segundo e ultimo ternos da moenda (%brix, leitura sacarimétrica, acidez, pH e %AR). Também coleta-se uma amostra do bagaço do ultimo terno para determinar umidade e a leitura sacarimétrica.
A umidade ideal fica entre 48-52%, para uma boa queima e vale salientar que se o bagaço possuir uma umidade muito baixa indica uma baixa extração de sacarose e falha na embebição. E a leitura sacarimétrica indica se a extração do caldo foi satisfatória. Seu valor fica entre 1-4.
Figura 9: Moagem da cana de acucar . Disponivel: http://www.ceisebr.com/conteudo/moagem-de-cana-no-cs-ganha-ritmo-produtividade-deve-aumentar.html
FATORES QUE AFETAM
A CAPACIDADE DE MOAGEM
Preparo da cana 
Uniformidade de alimentação 
Fibra da cana 
Velocidade das moendas 
Automatismo do sistema de alimentação
Consumo de potência 
Regulagem da bagaceira 
EMBEBIÇÃO
Com o bagaço resultante da primeira prensagem é adicionado água quente (50 a 65 0C) para que se obtenha a segunda extração. A embebição seria o ato de adicionar água ou caldo diluido ao bagaço entre um terno e outro sendo controlado pelo pol do bagaço. Se o pol estiver alto deve-se aumentar a embebição. Ela é realizada de forma inversa ao fluxo da cana desfibrada, ou seja, a embebição é feito , por exemplo, do quinto terno para o quarto, para o terceiro e assim por diante.
TIPOS DE 
EMBEBIÇÃO
1. Embebição simples: acrescenta água ao bagaço após cada moenda 
Embebição simples única: água em um ponto 
Embebição simples dupla: água em 2 pontos 
2. Embebição composta: acrescenta-se água e caldo diluído ao bagaço 
3. Embebição com recirculação: Desvia parte do caldo extraído pelo terno, para embeber o bagaço a ser processado no próprio terno e a outra parte do caldo embebe o bagaço que será processado pela terno anterior. 
SISTEMAS 
DE APLICAÇÃO
Tubo perfurado: o liquido sai pelos orifícios na forma de filetes que aspergem o bagaço.
Bicos injetores: o liquido sai sob pressão, formando um jato que atinge o bagaço.
Calhas de transbordamento: derramam o liquido sob a forma de uma cortina sobre o bagaço.
A quantidade de água a ser usada na embebição é um parâmetro muito importante para a obtenção de uma boa extração de sacarose pela moenda. De modo geral, quanto maior a quantia de água aplicada maior é a extração, mas como essa água ocasiona uma diluição do caldo com consequências negativas para o balanço térmico da usina.
QUANTIDADE DE 
ÁGUA DE EMBEBIÇÃO
No processamento da cana-de-açúcar no difusor, a sacarose é extraída exclusivamente por um processo de lavagem repetitiva, passando por diluição para a solução de menor concentração. 
A razão principal da necessidade de um excelente preparo de cana é possibilitar à água entrar em contato com o maior número de células abertas e assim alcançar os elevados índices de extração no difusor. 
DIFUSÃO
Água de embebição é alimentada na parte final do difusor 
Um aquecedor por contato direto com vapor com controle automático permite manter a adequada temperatura da água. 
A embebição é enviada a uma canaleta transversal que cobre toda a largura do difusor e é uniformemente distribuída sobre o colchão de bagaço; a água percola através das fibras, passa pela chapas perfuradas e é recolhida no captador de caldo 
A circulação dos caldos é feita em contra-corrente com o bagaço, permitindo assim a manutenção de um diferencial de concentração praticamente constante ao longo do difusor. 
ESQUEMA 
DO DIFUSOR
TIPOS DE
DIFUSOR
Difusor de bagaço: equipamento onde a cana é processada por um terno de moenda, que extrai entre 60 e 70% da sacarose, sendo o bagaço então enviado para um difusor de 8 a 9 estágios, que extrai o restante da sacarose.
Difusor de cana: equipamento que processa diretamente a cana desfibrada, sem uma moenda no inicio. Esse equipamento é formado por 12 a 16 estágios de recirculação e, como o equipamento anterior, possui um terno de moenda instalado na saída paraextrair o excesso de umidade do bagaço.
VANTAGENS
 pol do bagaço:1 a 2% 
 extração em sacarose % de sacarose de cana:96,5 a 98,0% 
menor custo inicial (investimento comparativo) 
baixo custo de manutenção 
processo automático 
baixo consumo de energia
facilidade de trabalho para esterilização (t ºc)
obtenção de caldos parcialmente clarificados
 obtenção de caldos mais puros 
possibilidade de retorno do lodo ao processo 
 obtenção de caldos de maior pureza 
QUESTIONAMENTOS
1. O DIFUSOR EXTRAI MAIS DO QUE A MOENDA ? 
Na teoria não, mas na prática brasileira sim. 
Para os critérios de comparação normalmente vigentes no Brasil, podemos dizer que o difusor extrai mais do que a moenda (97,5 a 98,5% do difusor contra 96,5 a 97,5% da moenda). 
2. O DIFUSOR CONSOME MENOS ENERGIA DO QUE A MOENDA ? 
Temos que pensar em dois tipos de energia, energia mecânica e energia térmica. 
O difusor consome muito menos energia mecânica, mas sempre vão existir perdas de calor para o ambiente, as quais são menores na moenda. 
3. O DIFUSOR TEM MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO ? 
O difusor tem um custo de manutenção muito menor do que um tandem de moendas equivalente, principalmente se estivermos falando de instalações com o mesmo nível de extração. 
Temos um terno de secagem contra seis ternos, o que significa 80 a 85% menos manutenção em eixos, camisas, mancais, etc.