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Cristalização e Cozimento do Açúcar
O objetivo deste trabalho é apresentar de maneira simples e direta como se pode obter os melhores resultados possíveis no processo de cristalização e cozimento e a importância de cada etapa para se atingir uma boa Retenção de Açúcar na Fábrica, mantendo a qualidade do produto final. Primeiramente, é importante se entender os sistemas de massas cozidas que a Usina trabalha e a importância da pureza do mel final na retenção de açúcar na fábrica. O esquema abaixo mostra uma Usina que trabalha com sistema de uma massa cozida, sendo que o mel pobre vai para a Destilaria na forma de mel final, não sendo mais reaproveitado na fábrica.
Como esse sistema de uma massa proporciona um esgotamento muito baixo, a maioria das Usinas não utiliza esse sistema, utilizando o sistema de duas massas, conforme esquema abaixo:
Dessa forma, podemos observar que o objetivo da massa B (ou de 2ª) é recuperar parte do açúcar perdido na massa A (ou de 1ª), aumentando a recuperação de açúcar na fábrica. A tabela abaixo mostra a importância da pureza do mel final na Recuperação de Açúcar da Fábrica partindo de um xarope com pureza conhecida, ou seja, vamos tomar como exemplo 100 kg de sólidos no xarope com pureza de 85% entrando no setor de cozimento do açúcar obtendo mel final com pureza de 60% e 70%.
Podemos notar que, partindo de um xarope com a mesma pureza e obtendo mel final com duas purezas diferentes, a produção de açúcar vai ser maior quanto menor for a pureza do mel final. Ou seja, com pureza mais alta no mel final teremos maior quantidade de açúcar com a mesma quantidade de impurezas (esta depende da pureza do xarope), gerando maior volume de mel final e menor quantidade de açúcar.
Outro fato importante para se entender é que a recuperação de açúcar na fábrica depende também da pureza do xarope, como mostra o quadro abaixo de dois xarope com purezas diferentes (80 e 90%), obtendo mel final com a mesma pureza (60%).
Zona Insaturada - Não há a formação espontânea de cristais e os cristais adicionados se dissolvem. Zona Metaestável - Não há a formação espontânea de cristais e os cristais adicionados se desenvolvem (cristalização). Zona Lábil - Há a formação espontânea de cristais e os cristais existentes se desenvolvem rapidamente. Podemos então notar que, para obtermos uma cristalização uniforme e padronizada, temos que fazer a adição da semente na zona Metaestável e, após a injeção desta, evitar que atinja tanto a zona insaturada, na qual os cristais adicionados se dissolverão, como a zona lábil, na qual aparecerão cristais indesejáveis chamados de falsos cristais ou de “poeira”.
A velocidade de cristalização depende de 4 fatores:
- (^) Viscosidade - depende da pureza e da qualidade da matéria prima, sendo difícil interferir diretamente para a redução da viscosidade na hora de cristalizar, a não ser com a aplicação de produtos químicos chamados de “lubrificantes de massa”. Portanto, temos a viscosidade como um fator que podemos interferir pouco quando desejamos trabalhar com um alto esgotamento de açúcar na fábrica, ou seja, temos que fazer a cristalização só com o mel pobre que sobrou da massa A e a pureza do mel a cristalizar não deve ser corrigida com a adição de xarope ou mel rico no cozedor de massa B durante a formação do pé para cristalização. Obs.: A viscosidade diminui à medida que se aumenta a temperatura do mel a cristalizar. E, quanto maior for a viscosidade do mel, mais lenta será a cristalização.
Temperatura - como citado anteriormente, a temperatura reduz a viscosidade e, portanto, aumenta a velocidade de cristalização. É por esse motivo que fazemos a cristalização a 70ºC como forma de reduzir um pouco o efeito da viscosidade durante a formação dos cristais.
Supersaturação - A velocidade de absorção dos cristais é maior à medida que aumenta a supersaturação. Porém, é importante observar a concentração para não se atingir a zona lábil onde a cristalização se realiza de modo desordenado, com abundante formação de cristais falsos. Obs.: Esse é outro recurso que temos para controlar a cristalização. O brix do mel a ser cristalizado deve ser controlado de acordo com a pureza do mel a ser cristalizado. Ou seja, quanto mais alta a pureza, menor será o brix para se fazer a cristalização e vice e versa.
Pureza - A velocidade de cristalização diminui bastante à medida que diminui a pureza do licor mãe (mel que envolve os cristais). Por isso que um cozimento com baixa pureza ( Massa B ) exige mais tempo que um cozimento de pureza mais alta ( Massa A ). No entanto, como o objetivo é esgotar bem o mel final que será enviado para a destilaria, deve-se fazer a cristalização com purezas baixas, ou seja, apenas com o mel pobre, conforme citado anteriormente, não sendo conveniente na prática usar também esse recurso para melhorar a cristalização.
2. Procedimento para a Cristalização
Descrevemos a seguir o procedimento adotado para fazer a cristalização, com o objetivo de evitar a formação de cristais falsos e obter açúcar de boa qualidade a partir de mel com pureza baixa.
1º- Fazer a carga do vácuo com mel pobre até o nível da calandra e colocar o vácuo em funcionamento.
2º- Alimentar com mel pobre à medida que o vácuo for evaporando até atingir o nível de granagem.
Obs. 1- Estabelecer um nível de cristalização constante para que haja padronização entre uma cristalização e outra. Obs. 2- Verificar se não tem cristais no mel antes de injetar a semente, provenientes da má diluição do mel pobre. Caso haja, dissolvê-los antes da injeção da semente.
3º- Concentrar o mel até o ponto de fio (2 a 3 cm) a uma temperatura de 70°C (regulando a água do multi-jato) e injetar a semente. Obs.: A quantidade de semente a ser adicionada deve ser de 0,5 a 1,25 litro por 100 hl de capacidade do cozedor, dependendo do número de cortes que se deseja fazer na massa B e da granulometria do açúcar. É importante considerar que os cristais não podem ser muito grandes na massa B pois eleva a cor e cinzas do açúcar, além de tirar o brilho. E nem muito fino para não atrapalhar a drenagem do mel nas centrífugas contínuas, dificultando a centrifugação.
4º- Abrir a água quente logo em seguida para manter o mel na mesma concentração por alguns minutos e, assim que aparecerem os cristais (se tornarem visíveis a olho nu), deixar a concentração ir aumentando devagar, reduzindo a abertura da válvula de água, por um tempo de 15 a 30 minutos (dependendo da viscosidade), até a redução da viscosidade do mel e a formação de uma massa cozida com cristais bem formados e com consistência característica de massa cozida e já não mais de mel.
5º- Após terminada a etapa anterior, abrir a água do multi-jato na condição normal de trabalho para que a temperatura da massa abaixe para 60 °C, iniciando também a alimentação com mel pobre. É interessante evitar o uso de mel rico e xarope no cozimento de massa de B, a fim de obter pureza mais baixa no mel final.
6º- É importante observar também que a condução do cozimento a partir da etapa anterior, deve ser com a massa firme, o que garante que o mel fique sempre numa região alta de supersaturação, na zona metaestável, provocando a deposição da sacarose nos cristais, esgotando o mel final.
Mais alguns detalhes devem ser observados no cozimento da massa B, sendo:
O brix da massa cozida após o final do cozimento deve estar ao redor de 92 °Bx. Deve haver uma queda de pureza entre 15 e 20 pontos percentuais entre a massa B e o mel final, o que indica um bom esgotamento. Todo o mel pobre deve ser consumido na fábrica para se obter uma boa recuperação. Caso parte do mel pobre seja enviada para a Destilaria, a pureza que deve ser considerada para calcular a Recuperação de Açúcar na Fábrica é a pureza do mel coletado no tanque da destilaria e não a do mel que sai das centrífugas contínuas.
2. Centrífugas Contínuas
As centrífugas contínuas têm por objetivo fazer a separação física entre os cristais da massa B (magma) e o mel final. Alguns cuidados devem ser tomados para que esta separação tenha bons resultados, sendo:
- Deve-se utilizar o mínimo de água na lavagem do açúcar nas centrífugas contínuas a fim de obter a menor diluição possível dos cristais, sem comprometer a qualidade do magma. A carga das centrífugas contínuas deve ser ajustada de acordo com a necessidade no cozimento de massa A, trabalhando sem interrupções. A tela deve ser lavada a cada 8 horas aproximadamente, para evitar que se formem incrustações na contra-tela. Tem que haver um equilíbrio entre a quantidade de magma necessário na massa A e a quantidade de massa B produzida em função do mel pobre disponível, de modo que não falte magma para os vácuos de massa A nem sobre massa B, obrigando o desvio de mel pobre para a destilaria. Caso isso aconteça, deve refundir o magma para incorporar ao xarope, evitando esse descarte de mel pobre. Esse “excesso de mel pobre” pode-se dar por dois fatores: 1º) Baixa pureza do xarope e consequentemente da massa A e; 2º) Má condução do cozimento de massa A, com baixo esgotamento e aumento da pureza e quantidade de mel pobre.
Para termos um controle adequado do processo de cozimento, é importante fazermos a determinação da Retenção de Açúcar nas massas A e B, o que vão determinar a Recuperação de Açúcar na Fábrica. A Retenção de açúcar nas massas pode ser determinada pela seguinte equação:
R = (pureza da massa - pureza do mel) / (pureza do açúcar - pureza do mel) x 100
Sendo:
- R = Retenção na massa - %
- (^) Pureza da massa A ou B - %
- Pureza do pobre para determinação da Retenção da massa A e mel final para massa B - %
- Pureza do Açúcar (Pol do açúcar para determinação da massa A e pureza do magma para determinação da massa B) - %
A seguinte tabela de Brix e Purezas serve como uma referência para se controlar essa etapa do processo:
Dados Brix^ Pureza
Massa A 91,0 a 93,0 1 a 2 pontos > pureza xarope Mel Rico (diluído) 65 a 70% = ou maior que a pureza do xarope Mel Pobre (diluído) 65 a 70% 12 a 15 pontos < pureza massa A Massa B 91,0 a 93,0 = pureza do mel pobre Magma > 90,0 > 95,0% Mel Final >82,0 15 a 20 pontos < pureza da massa B
A Recuperação de Açúcar na Fábrica pode ser calculada a partir da seguinte equação:
pol do açúcar x (pureza do xarope - pureza do mel final) R = ------------------------------------------------------------------------------ x 100 pureza do xarope x ( pol do açúcar - pureza do mel final)
Sendo:
- R = Recuperação de Açúcar na Fábrica - %
Apresentamos abaixo algumas tabelas mostrando a variação de pureza nos méis a partir da mesma massa cozida.
Tab. N.º 1 - Massa A com 88% de pureza e pol do açúcar de 99,75%. A retenção da massa A será a seguinte, em função da pureza do mel pobre:
Pureza do Retenção Mel Pobre Massa A 80 40, 79 43, 78 45, 77 48, 76 50,
Com a boa condução do cozimento pode-se obter a pureza de 74% no mel pobre (ou até mais baixa), obtendo-se a retenção ao redor de 55%.
Tab. N.º 2 e N.º 3 - Considerando que a pureza da massa B seja de 74% (igual a do mel pobre conseguido na massa A) e magma = 92%, teremos as seguintes retenções de açúcar na massa B, mostradas
Pureza do Retenção Pureza do Retenção
Mel Final Massa B Mel Final na Fábrica
70 18,18 70 63, 68 25,00 68 67, 66 30,77 66 70, 64 35,71 64 72, 62 40,00 62 74, 60 43,75 60 76, 58 47,06 58 78, 56 50,00 56 80, 54 52,63 54 81, 52 55,00 52 83, 50 57,14 50 84,
Para se ter uma idéia de como a Recuperação de Açúcar na Fábrica é importante para a produção, consideramos uma fábrica com capacidade média de 10.000 sacas por dia e que opera durante 200 dias efetivos por safra. Mostramos abaixo um quadro que nos dá a perda de produção ou o ganho em relação a uma recuperação padrão de 78,72% ( Mel final = 58% ), com os mesmos dados de pureza de xarope acima, ou seja, 86,5%.
200 dias de safra x 10.000 sacas por dia = 2.000.000 de sacas na safra
Pureza Média Recuperação Produção na Perda/Ganho de Perda do Mel Final na Fábrica % Safra - Sacas Produção - Sacas % 70 63,96 1.624.945 -375.055 -18, 68 67,19 1.707.142 -292.858 -14, 66 70,04 1.779.597 -220.403 -11, 64 72,58 1.843.946 -156.054 -7, 62 74,84 1.901.476 -98.524 -4, 60 76,88 1.953.216 -46.784 -2, 58 78,72 2.000.000 0 0, 56 80,39 2.042.506 42.506 2, 54 81,92 2.081.296 81.296 4,
