aula7

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Prof. Claudio L. Aguiar
Tecnologia do Açúcar
CONCENTRAÇÃO DO CALDO DE 
CANA-DE-AÇÚCAR
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CONCENTRAÇÃO DO CALDO
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EVAPORAÇÃO
FUNDAMENTOS DA EVAPORAÇÃO
 1ª fase - Pré-evaporação - 13 a 15°Brix  20 - 25°Brix
condição operação temperatura: 115 -120°C
pressão: 0,69 - 0,99 kgf/cm²
 2ª fase – Evaporação: 20 a 25°Brix  55-65°Brix 
Temperaturas: 107° < 55°C
Pressão: 0,37 kgf/cm² < 64 cmHg
a) xarope diluído
maior consumo de vapor no cozimento;
maior tempo de cozimento;
necessidade de maior número de 
equipamentos;
escurecimento da massa cozida e,
maior cor do açúcar.
b) xarope muito concentrado
maior dificuldade na produção do pé de 
cozimento;
dificulta a condução do cozimento;
dificulta o controle de crescimento dos 
cristais;
facilita a formação de falsos cristais.
Fatores limitantes - concentração pela evaporação
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2. EVAPORAÇÃO
2.1. FUNDAMENTOS DA EVAPORAÇÃO
 1ª fase - Pré-evaporação - 13 a 15°Brix  20 - 25°Brix
condição operação temperatura: 115 -120°C
pressão: 0,69 - 0,99 Kgf/cm²
 2ª fase – Evaporação: 20 a 25°Brix  55-65°Brix 
Temperaturas: 107° < 55°C
Pressão: 0,37 Kgf/cm² < 64 cmHg
a) xarope diluído
maior consumo de vapor no cozimento;
maior tempo de cozimento;
necessidade de maior número de 
equipamentos;
escurecimento da massa cozida e,
maior cor do açúcar.
b) xarope muito concentrado
maior dificuldade na produção do pé de 
cozimento;
dificulta a condução do cozimento;
dificulta o controle de crescimento dos 
cristais;
facilita a formação de falsos cristais.
Fatores limitantes - concentração pela evaporação
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2.2. PRINCÍPIOS DE EVAPORAÇÃO EM MULTIPLOS-EFEITOS 
(Fundamentos)
 Norbert Rillieux  foi o primeiro a definir os princípios básicos de 
evaporação - 1848.
a) Primeiro Princípio:
“Em um evaporador de múltiplos-efeitos, cada quilograma de vapor, 
usado no primeiro vaso, evaporará tantos quilogramas de água quantos 
forem os números de vasos.”
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2.2. PRINCÍPIOS DE EVAPORAÇÃO EM MULTIPLO-EFEITO 
(Fundamentos)
 Norbert Rillieux  foi o primeiro a definir os princípios básicos de 
evaporação - 1848.
a) Primeiro Princípio:
“Em um evaporador de múltiplos-efeitos, cada quilograma de vapor, 
usado no primeiro vaso, evaporará tantos quilogramas de água quantos 
forem os números de vasos.”
Diante deste princípio, tem-se que:
no simples-efeito: 1 kg de vapor evapora 1 kg de água;
no duplo-efeito: 1 kg de vapor evapora 2 kg de água;
com n vasos: 1 kg de vapor evapora n kg de água.
Prática: [n max. vasos = 4 ou 5] (implicações técnicas e econômicas)
Webre: 1° vaso - 100% 3° vaso - 115%
2° vaso - 107,5% 4° vaso - 121%
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b) Segundo Princípio:
“ A extração de vapor de qualquer unidade de um evaporador de 
múltiplo-efeito para ser usado em outro setor da fábrica conduz a 
uma economia que será igual ao número de quilogramas de vapor 
extraído, dividido pelo nº de vasos do conjunto e multiplicado pelo nº 
de ordem que o corpo ocupa”
Exemplificando-se, que W o peso de vapor, M o nº de vasos e N o nº de 
ordem que o vaso ocupa no conjunto de evaporação, a economia de 
vapor E será igual a:
E = W.N
M
E1º vaso = 1. 1/4 = 1/4 ... E3º vaso = 1. 3/4 = 3/4
 Prática  utiliza-se vapores dos vasos  aquecimento parcial do 
caldo ou outros fins. Entretanto, últimos vasos  t ºC mais baixas 
sangria difícil.
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c) Terceiro Princípio:
“Em todo aparelho no qual se condensa vapor, é necessária extrair 
continuamente o acúmulo de gases incondensáveis que ficam, 
internamente”.
 Prática  instalam nos evaporadores dispositivos mecânicos 
para a extração dos gases incondensáveis.
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


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CONSTRUÇÃO DE UM MÚLTIPLO-EFEITO
Facilidade de construção 
corpos do sistema 
(forma, altura, capacidade)
Aparelho
4 partes
- Fundo
- Calandra
- Corpo cilíndrico
- Cabeça
Detalhe da cabeça
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CONSTRUÇÃO TECNICA DE UM EVAPORADOR
V max 5 m/s
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IMPACTO DE IMPUREZAS
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CADEIA PRODUTIVA E INCRUSTAÇÕES
ADUBAÇÃO - SOLO
PROCESSO
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Processos: 
(a) Mecânico:
 tipos: raquete e chicote
flexível
(b) Químico:
 produtos: NaOH e HCl
de 1 a 2% (2 a 5h)
(c) Biológico:
 Solução diluída de 
melaço de 15 a 20º Bx até 
cobrir o espelho (fermentação - 15 a 20 dias)
Sistemas de limpeza de tubulações
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HIDROJATEAMENTO
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Relações entre pressões, temperaturas e Brix.
FUNCIONAMENTO DE UM MÚLTIPLO-EFEITO
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BALANÇO TÉRMICO E DE MASSA
VAPOR
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BALANÇO TÉRMICO E DE MASSA
ÁGUA CONDENSADA
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PRODUÇÃO DE VÁCUO
Condensação do vapor produzido na ultima caixa de evaporação
Condensadores Barométricos + Bomba de Vácuo ou Multi-jato
Menor consumo de água – 35 – 40 L/kg vapor a ser condensado
• Produção de vácuo de até 26” Hg ou 0,16 kgf/cm²
• Funcionamento por efeito cascata 
• Necessidade de torre de resfriamento de água
(circuito fechado)
• Temperatura da água : 32°C 
(grande influência no consumo de água )
• Necessidade de bomba de vácuo ou multi-jato para 
retirada dos gases incondensáveis
• Instalação – 11 – 12 m (tubo de selo hidráulico)
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PRODUÇÃO DE VÁCUO
Condensação do vapor produzido na ultima caixa de evaporação
Condensadores Multi-jato
Maior consumo de água – 40 - 45 L/kg vapor a ser condensado
• Produção de vácuo de até 26” Hg ou 0,16 kg/cm²
• Funcionamento por injeção de água a 1 kgf/cm²
(Bicos injetores) – Arraste dos gases incondensáveis
• Necessidade de torre de resfriamento de água
(circuito fechado)
• Temperatura da água : 32°C
(grande influência no consumo de água )
• Instalação – 11 – 12 m (tubo de selo hidráulico)
Vapor
Água
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Cozimento
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SOLUBILIDADE DE SACAROSE
Solubilidade da sacarose pura em água
Soluções classificadas
como:
 caldo cana, xarope e méis - soluções diluídas
 cristalização - ocorre - solução super-saturadas
 Massa Cozida
- A sacarose, a semelhança de outras substâncias químicas, é altamente solúvel 
em água. Esta solubilidade, entretanto, sofre influência dos sais minerais e 
açúcar redutor. 
- Sais minerais: substâncias melacigênicas positivos (KCl, NaCl, ...)
- Açúcares redutores: substâncias melacigênicas negativos (AR, MgSO4, CaCl2)
De modo geral, os sais minerais tendem a aumentar a solubilidade da 
sacarose, enquanto o açúcar invertido tende a diminuir.
- Diluída, instável ou não saturada
- Concentrada, estável ou saturada
- Super concentrada, instável ou super-saturada
Questione-se sobre o caldo de sorgo sacarino!!!
VINHAÇA
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Soluções Supersaturadas de Sacarose
(C1) Coeficiente de supersaturação (C.S.S.)
C.S.S. = S’’ , onde:
S’
S’’ = peso da sacarose (partes), dissolvidas em 100 partes de água, de 
uma solução supersaturada, de pureza R e a temperatura t0C
S’ = peso da sacarose (partes), dissolvidas em 100 partes de água, de 
uma solução saturada, pura e a temperatura t0C
Valor da C.S.S. Interpretação
1 solução saturada
<1 solução não saturada ou diluída
>1 solução supersaturada
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CSS = 1.0
CSS < 1.0
CSS > 1.0
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Zonas de Supersaturação e a Cristalização
1 - Zona Metaestável (CSS: 1,0 a 1,2)
 apenas crescimento dos núcleos cristalinos existentes;
 não ocorre nucleação ou formação de sacarose como cristal;
 tendência do coeficiente de supersaturação se aproximar do 
limite inferior.
2 - Zona intermediária (CSS: 1,2 a 1,3)
 crescimento dos cristais existentes;
 formação de novos núcleos ou de falsos cristais (falso grão);
 tendência do CSS atingir o limite superior da zona 
metaestável.
3 - Zona lábil (CSS: >= 1,3)
 ocorrência de nucleação espontânea da sacarose;
 tendência de abaixamento do CSS para limite superior da 
zona intermediária.
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EQUIPAMENTOS DE COZIMENTO
Descrição De Um Cozedor Intermitente Clássico
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Cozedor à vácuo Intermitente Clássico
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CRISTALIZAÇÃO DA SACAROSE E O COZIMENTO
(NUCLEAÇÃO)
Processo de cozimento
a) Concentração inicial do xarope:
• Funcionamento do vácuo (o condensador e ejetor à vapor, 
condensador e bomba de vácuo ou simplesmentemultijato;
• redução de pressão “aspira” o xarope até cobrir a superfície 
superior da calandria;
• ajuste (de pressão à 590mmHg (23” Hg) com temperatura de 
63ºC;
• concentração gradual do material (perda de água) e compensado 
pela adição em filete contínuo de xarope ou mel
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b) Nucleação da sacarose
Métodos de
formação
dos cristais
(1) Espera: aparecimento espontâneo de cristais em condição 
de supersaturação na zona lábil
• Identificação do ponto: (a) aparelho de controle (índice de 
refração, elevação de temp., pureza, etc); (b) observação visual 
(velocidade de escorrimento do xarope no vidro da luneta).
(2) Choque: obtida em condições de temperatura mais elevada 
(72°C) e sob vácuo (24”Hg - 50cmHg)  temperatura cai 
rápido ( 60cmHg - t = 61ºC) atingida a zona lábil e forma 
cristais
(3) Indução: conc. zona intermediária introduz com pó de 
sacarose (pé de açúcar), para ocorrer a cristalização. 
(3.1) Semeadura: insere-se um número de núcleos , 
determinando-se e controlando o tamanho dos cristais. O 
crescimento dos cristais mantido na zona metaestável (CSS de 
1,1 a 1,2). 
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c) Crescimento dos cristais pela condução do cozimento (levantamento)
Crescimento de cristais
condição
controle
(visual na luneta ou através de equipamentos)
d) Concentração Final
 “Aperto” de massa  máxima concentração (interferem circulação de massa 
devido alta viscosidade).
e) Descarregamento
 fecha se o vapor e a água de multijato abre-se a “quebra vácuo” e a válvula de 
descarga
Vazio e temperatura 
normais.
Alimentação gradual c/ 
xarope, mel rico e pobre.
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Obrigado pela Atenção!
Prof. Claudio Aguiar
USP - ESALQ
Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição
3447-8682
claguiar@usp.br CLA’15