Tratamento do Caldo Açucareiro

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Reunion
Curso
TRATAMENTO DO CALDO
Antonio Roberto P De Andrade
Tercio Marques Dalla Vecchia
Maio 2004
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ReunionTRATAMENTO DO CALDO
Conteúdo.
1. Terminologia e conceitos.
2. Objetivo e considerações.
3. Peneiramento e hidrociclones
4. Regeneração.
5. Sulfitação.
6. Queima e preparo do leite de cal.
7. Dosagem e adição de polieletrólito.
8. Aquecimento do caldo.
9. Flasheamento.
10. Decantação e peneiramento de caldo clarificado.
11. Filtração do lodo.
12. Captação de bagacilho.
13. Apêndices.
14. Referências.
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ReunionALGUNS CONCEITOS
Transmitância: T =I2/I1 , Onde I1 é a luz incidente e I 2 é a luz transmitida
Transmitância relativa (Ts): Relação entre a transmitância da solução e a do solvente puro
Absorbância: As= -log Ts
Índice de Atenuação ou de absorbância: (-log Ts)/ (bxc) onde b é o comprimento da
cubeta e c é a concentração em g/cm3 da solução
Cor Icumsa: É o índice de atenuação multiplicado por 1000. É uma medida da luz absorvida pela 
solução, referida a luz incidida na solução. Utiliza-se solução filtrada para análise.
Turbidez: É a medida da luz que se dispersa em uma solução. É calculada medindo-se o índice 
de atenuação antes e depois da filtração da amostra.
Cor Total: É a soma da cor e da turbidez. Calculada medindo-se o índice de atenuação sem a 
filtração da amostra.
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OBJETIVO E 
CONSIDERAÇÕES.
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OBTER UM CALDO CLARIFICADO LÍMPIDO, ISENTO DE MATÉRIA EM SUSPENSÃO, COM 
REAÇÃO APROXIMADAMENTE NEUTRA E COM COR ADEQUADA AO AÇÚCAR QUE SE 
PRETENDE PRODUZIR.
O caldo obtido através da operação de extração é um líquido complexo contendo materiais em 
suspensão (impurezas minerais e vegetais, compostos coloidais e insolúveis) e materiais 
dissolvidos (sacarose, açúcares redutores e sais minerais).
Impurezas minerais : areia e argila.
Impurezas vegetais : bagacilho.
O caldo também contém ar.
A composição do caldo depende de uma série de fatores :
- variedade da cana e estágio de maturação;
- solo e adubação;
- clima;
- tempo entre queima, corte e moagem;
- tipo de colheita;
- conteúdo de pontas e palha
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Faixas de variação para a composição química do caldo 
- água 75 a 88 %
- sacarose 10 a 21 %
- açúcares redutores 0,3 a 2,5 % 
- não açúcares (orgânicos) 0,5 a 1,5 % (proteínas, amido, ceras, corantes)
- não açúcares (inorgânicos) 0,2 a 0,7 % (sais)
- sólidos totais (Brix) 12 a 23 %
- pH 4,7 a 5,6 ( canas sadias = pH maiores)
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TRATAMENTO DE 
CALDO
Reunion
O tratamento do caldo misto consiste em submetê-lo a uma série de passos que 
envolverão ações físicas (peneiramento, aquecimento, flasheamento) e químicas
(reações promovidas pela adição de produtos químicos), visando :
- máxima eliminação de não açúcares;
- máxima eliminação de colóides;
- baixa turbidez;
- mínima formação de cor;
- máxima taxa de sedimentação;
- mínimo volume de lodo;
- mínimo conteúdo de cálcio no caldo;
- pH do caldo adequado, evitando-se a inversão da sacarose ou a decomposição dos 
açúcares redutores.
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TRATAMENTO DE CALDO
QUASE PADRÃO
PENEIRAMENTO
PRIMEIRO AQUECIMENTO
SULFITAÇÃO
CALAGEM
SEGUNDO AQUECIMENTO
FLASH
DECANTAÇÃO
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COM ESTE TRATAMENTO PRETENDE-SE:
Eliminar as impurezas grosseiras insolúveis 
Coagular e flocular as demais impurezas tornando-as passíveis de 
separação por decantação
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REAÇÕES NA 
CLARIFICAÇÃO:
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Mudança de pH pela adição de leite de cal.
Coagulação de colóides.
Formação da sais insolúveis de cálcio.
Remoção de compostos solúveis do caldo.
A cal neutralizará os ácidos orgânicos e, após o aquecimento, formará um 
precipitado de composição complexa contendo :
- sais insolúveis;
- proteínas coagulada pelo calor;
- ceras e gomas.
Ácidos orgânicos presentes no caldo: 
aconítico, cítrico, oxálico, fórmico, etc.
Sais inorgânicos presentes no caldo: 
Cátions: K, Ca, Fe, Al, Na, Mg, Mn, Cu, Co, Zn, Bo etc.
Ânions: Fosfatos, cloretos, sulfatos, Nitratos, Silicatos etc.
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REAÇÕES NA 
CLARIFICAÇÃO
Reunion
O principal precipitado formado é o fosfato de cálcio que, na 
decantação, arrastará consigo a matéria coloidal. Desta forma, é
necessário um teor mínimo de fosfato no caldo - 250 a 350 ppm.
Para a produção de açúcar cristal branco também é necessária a 
participação do (SO2), enxofre, pois o sulfito de cálcio formado agirá 
de forma semelhante ao fosfato de cálcio, arrastando consigo, na
decantação, partículas em suspensão existentes no caldo.
A FORMAÇÃO DA REDE DE PRECIPITADOS É QUE PERMITE A 
REMOÇÃO DOS COLÓIDES
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REAÇÕES 
INDESEJÁVEIS
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Decomposição da Sacarose em meio ácido
SACAROSE + ÁGUA ⇒ GLICOSE + FRUTOSE
C12 H22 O11 + H2O ⇒ C6H12O6 + C6H12O6
Quanto mais baixo o pH maior a inversão
Quanto mais alta a temperatura maior a inversão
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REAÇÕES 
INDESEJÁVEIS
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DECOMPOSIÇÃO DO AÇÚCAR EM MEIO ALCALINO
É MUITO MAIS BRANDA DO QUE EM MEIO ÁCIDO. APENAS ACIMA 
DE 80C A SACAROSE SE DECOMPÕE EM GLICOSE E FRUTOSE 
ACIMA DE PH 10 A SACAROSE SE DECOMPÕE EM DIVERSOS 
PRODUTOS FORMADORES DE COR
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REAÇÕES 
INDESEJÁVEIS
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DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DA SACAROSE
O aquecimento demorado até 140 C ou acima provoca a 
destruição intensa da sacarose, formando gás 
carbônico, ácido fórmico, água, trisacarídeos e 
pigmentos (caramelo). 
Quanto mais impura a solução de sacarose maior a 
formação de cor pela decomposição térmica.
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REAÇÕES 
INDESEJÁVEIS
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DECOMPOSIÇÃO BIOQUÍMICA DA SACAROSE
Principais reações bioquímicas
Inversão da sacarose pela Invertase (30 a 40C)
Produção de ácidos orgânicos por microrganismos, 
principalmente láctico (30 a 65C)
Produção de dextrana por microrganismos (20-30 C)
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REAÇÕES 
INDESEJÁVEIS
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REAÇÕES DOS AÇÚCARES REDUTORES
Decomposição química: Sempre com grande formação 
de cor, principalmente altas temperaturas e pH
Reação de Maillard: reação com aminoácidos 
formadores de cor intensa
Decomposição bioquímica: formação de álcool,
ácidos e outros produtos
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CONCLUSÃO: 
HÁ DIVERSOS COMPROMISSOS ENTRE 
TEMPERATURA, PH E TEMPO DE TRATAMENTO PARA 
SE OBTER UMA BOA CLARIFICAÇÃO DO CALDO.
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TRATAMENTO MECÂNICO
PENEIRAS 
CUSH-CUSH
DSM
VIBRATÓRIAS
ROTATIVAS
ELIMINADORES DE AREIA
HIDROCICLONES
SEPARADORES DE AREIA 
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ReunionCUSH - CUSH
Os sólidos presentes no caldo são retidos sobre as telas, sendo 
posteriormente removidos por raspas (taliscas com rodo de borracha).
apresentam desempenho razoável, que melhorou muito com 
a adoção de telas do tipo Johnson (tela perfurada : 0,7 - 2,0 
mm / barras : abertura : 0,7 mm);
possui peças móveis - desgaste/manutenção;
difícil limpeza - favorece o aparecimento de focos de 
microrganismos 
capacidade: 0,05 a 0,1 m2/tonelada de cana
potência: 5 a 10 HP
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ReunionCUSH - CUSH
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Reunion
DSM
Sua tela é composta por barras de seção triangular, 
dispostas perpendicularmente em relação ao sentido 
do fluxo de caldo. O caldo flui pela superfície da tela, 
cujo perfil, associado à forma da seção transversal das 
barras, acelera o líquido tangencialmente em 
relação às partículas. Este fato permite a esta peneira 
remover partículas menores que sua própria abertura.
pouca manutenção;
fácil limpeza;
capacidade varia com o 
espaçamento entre as barras;
abertura : 0,7 - 0,5 - 0,35 e 0,2 mm; 
inclinação : 45 graus
capacidade: 60t/h por m linear ( 0,7mm)
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ReunionVIBRATÓRIAS
Sua vibração permite o tratamento de grandes quantidades de caldo em pequenas 
áreas de peneiramento.
vibração - rompimento de telas - manutenção;
aberturas : 0,2 a 0,6 mm;
inclinação : 15 a 35 graus; 
Frequência de vibração: 600 vpm
Capacidade: 0,03 a 0,06 m2/tc
Potência 2 a 5 HP
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ReunionPENEIRAS ROTATIVAS
Constam de uma estrutura cilíndrica 
formada pelo próprio elemento filtrante 
(telas de barras trapezoidais dispostas 
longitudinalmente). Esta estrutura 
cilíndrica, inclinada a 6 graus, em 
movimento rotativo recebe o caldo a ser 
peneirado tangencialmente, através de 
calha interna.
-pequeno espaço para instalação (grandecapacidade)
-facilidade de limpeza - automática (água 75 oC/2,0 kgf/cm2);
-baixa rotação/baixo consumo de potência;(10 rpm, 1 a 3 HP)
-aberturas : 0,5 mm. 
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ReunionPENEIRAS ROTATIVAS
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ReunionPENEIRAS ROTATIVAS
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Reunion
SEPARADORES DE AREIA
O caldo misto após ter sido peneirado pode ainda conter uma quantidade razoável de 
areia. Com a finalidade de remover esta areia foram empregados os separadores de 
areia.
Dois modelos basicamente foram empregados :
decantador circular, tipo Copersucar;
retangular afunilado.
Ambos se baseavam na decantação da areia, com remoção via taliscas, idênticas 
àquelas empregadas nos cush-cush’s.
Estes equipamentos deixaram de ser utilizados devido à elevada ocorrência de 
infecções. 
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Reunion
SEPARADORES DE 
AREIA
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Reunion
SEPARADORES DE AREIA
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Reunion
HIDROCICLONES
A separação é feita através de ação centrífuga. O material é removido 
pelo fundo do ciclone e, devido a seu conteúdo em açúcar pode 
necessitar de diversas lavagens e ciclonagens. O caldo limpo é 
descarregado pelo centro, no topo do equipamento.
A eficiência de separação dos ciclones é em grande parte 
determinada pelo tamanho da partícula que queremos separar e, 
caso quiséssemos separar todas as partículas contidas no caldo 
seria necessária a instalação de um banco de ciclones. 
Trata-se de equipamentos de custo relativamente elevado, pois 
apresentam soluções sofisticadas para suportar a agressividade do 
meio.
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Reunion
HIDROCICLONES
COMENTÁRIOS
A seleção deste equipamento é mais difícil, pois deve-se conhecer as 
características detalhadas dos sólidos;
Quanto menor o diâmetro do hidrociclone maior separação de 
sólidos de menor tamanho, portanto maior eficiência;
Diâmetros pequenos necessitam tratamento prévio para não entupir;
Cuidado com destino do rejeito ( não para o cush-cush), melhor lavar 
e descartar. 
Não tolera grandes variações de vazão de alimentação, Isto implica 
em automação da carga, com recirculação de caldo ou parada parcial 
da bateria de hidrociclones
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Reunion
ASSEPSIA
Toda instalação para peneiramento de caldo deve contar com infra-estrutura e 
expedientes de operação que procurem garantir uma boa condição de limpeza e 
assepsia, para se minimizar a propagação de microrganismos. Os microrganismos dão 
origem a produtos indesejáveis (ácidos orgânicos e polissacarídeos, como a dextrana) 
com efeitos negativos no processo, comprometendo performance e rendimento.
Estes cuidados são extremamente facilitados nas instalações de peneiras rotativas, 
que permitem a sua automatização, mas que não dispensam a atenção do pessoal da 
operação.
Antissépticos podem ser usados em tratamento contínuo ou dosagens de choque, mas 
água quente e escova podem fazer uma grande parte do trabalho.
- escolha do produto;
- definir pontos de dosagem;
- acompanhamento microbiológico.
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ReunionREGENERAÇÃO
Consiste na recuperação da energia contida numa determinada corrente de caldo por 
pré-aquecimento da mesma, ou de outra corrente, com consequente economia de 
vapor.
Exemplos :
caldo clarificado para fermentação pré-aquecendo o caldo misto enviado para o 
tratamento de caldo da destilaria;
caldo clarificado : resfriado de 95 oC para 50 oC;
caldo misto : aquecido de 30 oC para 75 oC.
vinhaça pré-aquecendo o caldo misto enviado para o tratamento de caldo para 
fabricação de açúcar.
vinhaça : resfriada de 90 oC para 64 oC;
caldo misto : aquecido de 35 oC para 50 oC.
pode-se utilizar condensados ou qualquer corrente com temperaturas apropriadas
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ReunionREGENERAÇÃO
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ReunionREGENERAÇÃO
REGENERAÇÃO POR CONTATO DIRETO
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ReunionSULFITAÇÃO
Utilizado para a produção de açúcar cristal branco direto.
A sulfitação consiste em promover o contato do caldo com o gás sulfuroso (SO2), para 
sua absorção.
A sulfitação tem por finalidade a :
- redução do pH, auxiliando a precipitação e remoção de proteínas do caldo;
- diminuição da viscosidade do caldo e consequentemente do xarope, massas 
cozidas e méis;
- formação de complexos com os açúcares redutores, impedindo a sua 
decomposição e controlando a formação de compostos coloridos em 
alcalinidade alta;
- preservação do caldo contra alguns microorganismos;
- prevenção do amarelecimento do açúcar cristal branco, por algum tempo, 
durante o armazenamento.
Dentre todas as funções da sulfitação, a mais importante fica por conta de sua ação 
inibidora da formação de cor.
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ReunionGÁS SULFUROSO 
(SO2).
O gás sulfuroso, ou dióxido de enxofre (SO2), é obtido pela combustão direta do 
enxofre sólido.
S (enxofre) + O2 (ar) → SO2
Esta reação ocorre a 363 oC e libera 2217 kcal/kg de enxofre reagido.
Como esta reação se processa com excesso de ar e sendo este ar úmido, pode 
ocorrer a reação complementar de formação de gás SO3, precursor da formação de 
ácido sulfúrico. O excesso de ar é tal que se consegue nos gases uma 
concentração de cerca de 12 a 14% de SO2.
A reação complementar para SO3 se processa idealmente entre 400 e 500 oC, 
portanto, o resfriamento rápido do gás de combustão a valores abaixo de 200 oC, 
logo após a sua formação, minimiza a formação de SO3.
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ReunionGÁS SULFUROSO 
(SO2).
O SO3, além de permitir a formação de ácido sulfúrico (H2SO4) responsável por 
corrosão das partes metálicas dos equipamentos, permitirá, em reação com a cal, a 
formação do sulfato de cálcio (CaSO4), o qual é mais solúvel do que o sulfito de 
cálcio (CaSO3), sendo o primeiro e principal causador de incrustações nos 
evaporadores.
A formação de SO3 acarreta :
- aumento dos teores de sais no caldo;
- consumo adicional de enxofre.
O processo deve então ser conduzido no sentido do favorecimento da formação do 
SO2, que na reação com a cal formará sulfito de cálcio (CaSO3), muito menos solúvel 
que o sulfato de cálcio (CaSO4) e que, por isso, precipitará, sendo removido na 
decantação.
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ReunionGÁS SULFUROSO 
(SO2).
Investigações sobre solubilidade e precipitação do sulfito de cálcio (CaSO3) 
mostraram que a reação de cristalização atinge seu máximo a temperaturas entre 70 
e 75 oC. A 70 oC a precipitação do CaSO3 é quase que instantânea.
Deste fato nasceu a sulfitação a quente, que visa o aumento da velocidade da 
reações de cristalização do sulfito de cálcio, visando sua precipitação antes de sua 
passagem pelos tubos dos aquecedores e evaporadores, que certamente 
incrustariam de forma mais intensa.
Atenção : a temperatura do caldo não deve ser elevada a valores maiores do que o 
estritamente necessário (70 - 72 oC), porque, valores acima aumentarão a taxa de 
inversão de sacarose e a velocidade de decomposição de açúcares redutores, com 
formação de cor.
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ReunionSULFITAÇÃO
Variações no processo de sulfitação.
- sulfitação a frio : o caldo misto é sulfitado a pH = 3,8 a 4,2;
segue-se dosagem com cal a pH = 7,0;
aquecimento a 105 oC;
flash;
decantação.
- sulfitação a quente : o caldo misto é aquecido a 70 - 72 oC
sulfitado a pH = 3,8 a 4,2;
segue-se dosagem com cal a pH = 7,0;
aquecimento a 105 oC;
flash;
decantação.
O processo a quente deve ser o preferido pelas razões acima expostas.
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ReunionSULFITAÇÃO
FORNO DE ENXOFRE
A maioria das usinas utiliza fornos rotativos para a queima de enxofre sólido.
A alimentação dos fornos rotativos deve ser a mais contínua possível. Antigamente 
a alimentação era manual e precária. Hoje, vários sistemas foram desenvolvidos 
para alimentação controlada, alguns disponíveis no mercado, inclusive com inversor 
de frequência (moega com rosca alimentadora). Atenção à qualidade do enxofre, que 
precisa ser granulado ou, no mínimo, peneirado.
A capacidade dos fornos existentes se situa ao redor de 25 a 28 kg de S/m2.h.
É interessante que a rotação do forno seja variável, para controle da queima.
A eficiência de queima pode ser controlada pelo consumo de enxofre, por exemplo, 
em g/saco de açúcar. (Variação 100g a 300 g/saco)
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ReunionSULFITAÇÃO
Pode-se utilizar enxofre atomizado com ar comprimido aumentandoa eficiência da 
combustão
Pode-se utilizar enxofre derretido e injetado em queimadores com ar comprimido 
como os de óleo combustível
Pode-se utilizar so2 líquido. Extremamente limpo, simples mas caro.
Nestes três casos elimina-se a coluna de absorção já que a absorção pode ocorrer 
sob pressão em um misturador em linha na tubulação.
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ReunionSULFITAÇÃO
FORNO DE ENXOFRE
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ReunionSULFITAÇÃO
QUEIMA DO ENXOFRE
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ReunionSULFITAÇÃO
Queimador com atomizador e ar comprimido
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ReunionSULFITAÇÃO
CÂMARA DE SUBLIMAÇÃO.
O nome destas câmaras deveria ser câmara de combustão, pois nela se completa a 
combustão do enxofre. Seu volume deve permitir um tempo de residência (contato) 
suficiente para conclusão da reação entre o enxofre vaporizado e o ar.
Por este fato o volume destas câmaras, geralmente, está aquém das reais 
necessidades. Para garantir a combustão completa do enxofre, estas câmaras 
devem ter um volume de cerca de :
Volume da câmara = 1,7 m3/ t de enxofre queimado/dia
A área de instalação do sistema de queima de enxofre deve, preferencialmente, ser 
abrigada por cobertura para proteção contra chuva.
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ReunionSULFITAÇÃO
Camisa de resfriamento e tubulações de gás.
As camisas devem ser dimensionadas para permitir o 
controle da temperatura do gás entre 180 e 220 oC. 
Abaixo de 250 oC para diminuir a formação de SO3 e 
acima de 120 oC para evitar empedramento.
As tubulações de gás devem dispor, em suas curvas, de 
portas de visita, para facilitar o acesso para limpeza e 
desobstrução.
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ReunionSULFITAÇÃO
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ReunionSULFITAÇÃO
Sistemas para absorção do SO2 no caldo.
a) Ejetores e Multijatos
Menor investimento inicial.
Tiragem via bombeamento. Necessitam pressão constante, portanto vazão 
constante.
A recirculação é necessária - custo adicional de energia elétrica e de instalações de 
bombeamento.
Custo adicional de manutenção devido a desgaste acentuado por processar caldos 
não tratados
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ReunionSULFITAÇÃO
ABSORÇÃO DE SO2 POR MULTIJATO
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ReunionSULFITAÇÃO
COLUNA DE SULFITAÇÃO 
Instalação muito simples e de fácil 
manutenção.
Tiragem via ventoinha e Venturi, 
exaustor (resina) ou ejetor a vapor em 
seu fundo.
Grande capacidade para absorver 
variações na vazão de caldo.
Instalação pode trabalhar sem 
necessidade de supervisão constante
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ReunionSULFITAÇÃO
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
Com a queima da cal transformaremos a cal (CaO) em uma suspensão de hidróxido 
de cálcio [Ca(OH)2], chamada de “leite de cal”.
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15,2 Kcal
A cal virgem recebida pela usina deve ser imediatamente queimada, não se 
permitindo seu armazenamento ao ar livre.
O ar contém umidade e gás carbônico (CO2) que promoverão a hidratação e a 
carbonatação da cal, diminuindo o teor de CaO útil.
A queima pode ser feita em piscinas, tanques e equipamentos especialmente 
projetados para esta finalidade (hidratador Copersucar).
A queima em piscinas produzirá uma pasta com cerca de 15 oBé, sendo 
posteriormente enviada aos tanques de diluição para correção da concentração a 4 a 
6 oBé, constituindo-se no chamado leite de cal, adequado à adição direta ao caldo, 
via controle automático.
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
TABELA Bé x Densidade de CaO no leite de cal
Bé Densidade g de CaO/L % de CaO
1 1,007 7,5 0,75 
2 1,014 16,5 1,64 
3 1,022 26,0 2,54 
4 1,029 36,0 3,50 
5 1,037 46,0 4,43 
6 1,045 56,0 5,36 
7 1,052 65,0 6,18 
8 1,060 75,0 7,08 
9 1,067 84,0 7,87 
10 1,075 94,0 8,74 
11 1,083 104,0 9,60 
12 1,091 115,0 10,54 
13 1,100 126,0 11,45 
14 1,108 137,0 12,35 
15 1,116 148,0 13,26 
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
Com a disponibilidade no mercado da cal pelotizada e da micropulverizada a 
operação de queima ficou extremamente simplificada e eficiente. Uma instalação bem 
projetada, fazendo uso de moega, rosca e tanques agitados queima cal 
micropulverizada com 100 % de eficiência - sem perdas.
Esta cal tem sido fornecida sem contaminantes do tipo : areia, pedregulhos, pregos, 
pedaços de madeira etc.
A cal micropulverizada permite seu armazenamento em big-bag’s - depósito coberto 
e fechado lateralmente - com possibilidade de manutenção de uma área de queima 
organizada, limpa e sem desperdício.
Para preparo de sacarato esta concentração pode ser mais alta - 10 oBé.
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
Considerações práticas :
- a instalação deve permitir e os operadores devem procurar produzir o leite de cal, ou 
sacarato, numa solução de concentração sempre o mais uniforme possível, o que se 
traduzirá em melhor desempenho dos sistemas de controle;
- a água utilizada para queima deve ser limpa e isenta de impurezas solúveis;
- água quente melhora a eficiência de queima;
- a quantidade de água deve ser de 3,5 a 4,0 vezes o peso da cal;
- a cal hidratada deverá permanecer em repouso por 4 horas após a queima;
- partículas de dimensões menores facilitam a queima;
- peneirar o leite de cal antes de seu envio ao processo - abertura 1,2 mm;
- manter o leite de cal em recirculação para evitar sedimentação e entupimento das 
tubulações;
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
Hidratador de Cal
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Reunion
PREPARO DO LEITE DE CAL.
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ReunionUSO DE MgO
O óxido de magnésio pode ser utilizado no lugar do óxido de cálcio com os mesmos 
efeitos.
A cal dolomítica contém :
•Oxido de calcio: 58% 
•Oxido de magnesio: 28 - 33% 
•Silicatos: 2% max.
•Óxidos metálicos: 0.5% max.
•Vantagens: menor incrustação
•Desvantagens: custo + maior tempo de reação (+- 20 minutos)
Qualidade do caldo é parecida.
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ReunionDOSAGEM
A dosagem, ou calagem, é a operação de adição do leite de cal, ou sacarato, ao caldo 
em tratamento, elevando seu pH até o valor desejado.
Funções da dosagem :
- neutralização da acidez do caldo;
- corrigir o pH até o valor desejado : 7,0 a 7,2;
- reação com os ácidos orgânicos presentes no caldo;
- precipitação dos colóides presentes no caldo;
- formação de Ca3(PO4)2 e de CaSO3, quando o caldo é sulfitado;
- floculação e arraste de partículas em suspensão.
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ReunionDOSAGEM
DOSAGEM COM LEITE DE CAL.
Dosagem a frio :
- caldo misto (30 oC, pH=5,4) é dosado a pH=7,0 em tanque (tempo de 
residência de 15 minutos);
- aquecido a 105 oC;
- balão de flash;
- decantação.
Vantagem :
- menor inversão pelo aquecimento a pH=7,0.
Desvantagens :
- aumenta a ocorrência de incrustações;
- decompõe açúcares redutores.
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ReunionDOSAGEM
DOSAGEM COM LEITE DE CAL.
Dosagem fracionada :
Caldo misto (30 oC, pH=5,4) dosado a pH = 6,2 a 6,4;
- aquecido a 105 oC;
- balão de flash;
- dosado a pH=7,0 no balão de flash;
- decantação.
Vantagens :
- melhor controle de pH;
- formação de incrustações é reduzida;
- reduz corrosão dos equipamentos devido ao manuseio do caldo em 
reação menos ácida.
Desvantagens :
- duas adições de cal.
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ReunionDOSAGEM
DOSAGEM COM LEITE DE CAL.
Dosagem a quente :
- caldo misto (30 oC, pH=5,4) é aquecido a 105 oC;
- balão de flash;
- dosado a pH=7,0 no balão de flash;
- decantação.
Vantagens :
- alta velocidade de reação (praticamente na temperatura. de ebulição);
- não há tanques de dosagem (não há tempo de retenção, diminuindo os efeitos da 
ação bacteriana);
- formação de incrustações é reduzida;
- melhora a precipitação de colóides;
- maior velocidade de sedimentação.
Desvantagens :
- aumenta a inversão da sacarose pelo aquecimento em meio ácido;
- maior corrosão dos equipamentos devido ao manuseio do caldo em 
reação ácida.
63
ReunionDOSAGEM
Dosagem com sacarato de cálcio :
O sacarato de cálcioé obtido pela mistura 7 partes de sacarose para 1 parte de óxido de 
cálcio (CaO). Esta proporção, e a adição do leite de cal no xarope, com agitação violenta 
(200 rpm) por 5 minutos, garantem a obtenção do monossacarato de cálcio que é 
totalmente solúvel (o di e o trissacarato não são totalmente solúveis).
A principal vantagem da dosagem com sacarato é o aumento da velocidade da reação 
de neutralização do caldo. No sacarato, o cálcio está na forma iônica, sendo instantânea 
sua reação com os ácidos do caldo.
No leite de cal temos a maior parte do hidróxido de cálcio em suspensão e apenas uma 
pequena parte em solução, sendo que apenas este em solução reage com os ácidos do 
caldo. Portanto, o hidróxido em suspensão precisa primeiro se dissolver para depois 
reagir, conquanto que no sacarato é maior a disponibilidade do cálcio acelerando a 
reação.
64
ReunionDOSAGEM
Dosagem com sacarato de cálcio :
Considerações práticas :
- identicamente ao comentário feito em relação ao leite de cal aqui também há que se 
cuidar pela manutenção de concentração uniforme no sacarato. Portanto, as 
concentrações do leite e do xarope não devem apresentar grandes variações para não 
haver o comprometimento na produção do sacarato;
- o preparo do sacarato deve ser automatizado;
- a utilização de sacarato resulta em caldos mais claros e limpos, no entanto gerando 
um lodo mais fino e volumoso - necessário filtração bem dimensionada.
65
ReunionDOSAGEM
Sistema automático descontínuo para preparo de sacarato de cálcio.
66
ReunionDOSAGEM
Controle do pH de dosagem.
Independentemente do processo escolhido o controle automático do pH é de 
fundamental importância. Instalação e instrumentos confiáveis e bem manutenidos
garantirão operação tranquila.
Considerações práticas :
- geralmente os problemas estão associados a deficiências das instalações e a 
problemas operacionais e não aos instrumentos e eletrodos utilizados;
- a instalação deve permitir a substituição dos eletrodos para limpeza, sem prejuízo da 
operação, nem risco de danos aos eletrodos;
- deve haver vários jogos de eletrodos disponíveis para substituição a cada 8 horas, 
ou menos, dependendo da intensidade de deposição de impurezas na membrana. Os 
jogos sobressalentes permanecerão em limpeza permanente no laboratório;
67
ReunionDOSAGEM
Considerações práticas (cont.)
- o comprimento das linhas de amostragem e a câmara do eletrodo devem ser 
projetadas para pequenos tempos de resposta (menores que 10 segundos);
- pequenos tempos de resposta, concentração de leite de cal, ou sacarato, uniforme, 
com instalações e malhas de controle bem concebidas, significam controle eficaz de 
pH, garantindo floculação boa e uniforme, com bom desempenho da decantação;
- a malha de controle de pH deve contemplar a instalação de um registrador para 
avaliação do comportamento da curva ao longo do dia. Sistemas supervisórios
tornam esta tarefa muito fácil sem gerar papel.
68
PREPARO E ADIÇÃO DE 
POLIELETRÓLITO
Reunion
Os polieletrólitos são auxiliares de floculação empregados na decantação do caldo 
para promover :
- a aglomeração dos flocos;
- o aumento da velocidade de sedimentação;
- a compactação e redução do volume de lodo;
- a diminuição da turbidez do caldo clarificado.
O polieletrólito, na forma como é recebido, precisa ter sua molécula distendida, por 
dissolução em água, para que então possa desempenhar bem sua função.
A solubilização do polieletrólito em água deve ser feita levando-se em conta uma série 
de cuidados, a fim de garantir sua correta utilização.
69
PREPARO E ADIÇÃO DE 
POLIELETRÓLITO
Reunion
Os polieletrólitos são compostos de alto peso molecular, apresentando-se na forma 
de cadeias longas, sendo que sua atividade máxima coincide com a máxima 
linearização da cadeia. Por terem alto peso molecular e se apresentarem na forma de 
cadeias longas são mais frágeis, podendo sofrer rompimento em cadeias menores, 
perdendo atividade.
Vários fatores concorrem para essa quebra da molécula :
- agitação;
- pH;
- temperatura.
A qualidade da água utilizada na dissolução do polieletrólito também desempenha 
papel importante, devendo ser pura e isenta de sais minerais e impurezas sólidas.
70
PREPARO E ADIÇÃO DE 
POLIELETRÓLITO
Reunion
71
Reunion
PREPARO E ADIÇÃO 
DE POLIELETRÓLITO
72
PREPARO E ADIÇÃO DE 
POLIELETRÓLITO
Reunion
Características dos polieletrólitos.
O bom desempenho dos polieletrólitos depende dos seguintes fatores :
a) grau de hidrólise: desempenho do polieletrólito deve ser determinado 
experimentalmente via testes de laboratório. No Brasil, valores de 25 a 40 % têm dado 
bons resultados.
b) peso molecular (PM: quanto maior o PM maior será a velocidade de sedimentação. 
No Brasil se tem conseguido bons resultados com PM de 10 a 15 x 106 - para os 
decantadores tradicionais, com elevado tempo de retenção, para os decantadores 
sem bandeja necessitam de polímeros com PM de 20 a 25 x 106.
c) carga elétrica: na indústria do açúcar geralmente se utilizam polieletrólitos 
aniônicos;
d) dosagem empregada: geralmente entre 1 a 5 ppm em relação ao caldo a ser tratado, 
sendo que a melhor dosagem deve ser determinada através de testes em laboratório. 
CUIDADO:dosagens elevadas podem levar a efeitos opostos, ou seja, ao invés de 
ocorrer a aglomeração das partículas haverá a repulsão, estabilizando o colóide e 
dificultando a floculação.
73
PREPARO E ADIÇÃO DE 
POLIELETRÓLITO
Reunion
Cuidados no preparo.
- os tanques devem ser construídos em aço carbono, mas revestidos com 
resina epóxy;
- a agitação mecânica deve ser leve = 20 rpm;
- diluição no preparo 0,1 a 0,5 % e na dosagem de 0,05 a 0,02 %;
- evitar o contato entre partículas de floculante úmido;
- o uso de um dosador vibratório para dispersão do pó em uma corrente de 
água gerada em um funil dá bons resultados;
- após a dissolução a solução deverá descansar por uma hora;
Água para dissolução.
- deve ser isenta de sólidos em suspensão;
- isenta de sais minerais ou baixa dureza (30 ppm em Ca e Mg);
- pH entre 7,0 e 8,0 para tanques revestidos e entre 9,0 e 9,5 para tanques não 
revestidos - se necessário usar NaOH para a correção;
- pode ser usada água condensada, porém com Tdo pré (VG1) aquecimento final : 70 a 105 oC;
Vegetal da 1a caixa (VG2) 2o aquecimento : 55 a 72 oC;
Vegetal da 2a caixa (VG3) 1o aquecimento : 35 a 55 oC;
As tubulações de vapor que alimentam os aquecedores devem ser dotadas de 
termômetros e manômetros.
79
ReunionAQUECIMENTO
CÁLCULO DE AQUECEDORES
Q= S. λs= M . cp . (t2 - t1)
S = Vazão mássica de vapor
λs = Calor latente de vaporização do vapor
M = Vazão mássica de caldo a aquecer
cp = Calor específico do caldo
t2 = Temperatura final do caldo
t1 = Temperatura inicial do caldo
Q = U.A.∆T
Q = Quantidade de calor trocado
U = Coeficiente Global de Troca Térmica
A = Superfície de Troca Térmica
∆T= Diferença média de temperaturas entre o fluído quente e o frio
∆T= (t2 - t1)/(ln((Ts - t1)/(Ts - t2)))
Ts = temperatura do vapor
80
ReunionAQUECIMENTO
COEFICIENTE DE TROCA TÉRMICA (U)
Aquecedores tubulares verticais:
U = Ts . (5 + V)
Onde 
U = Coeficente global de troca térmica ( kcal/h/m2/C)
V = velocidade do caldo (m/s)
Ts = Temperatura do vapor ( C)
Normalmente 
varia de 600 kcal/h/m2/C a 1000 kcal/h/m2/C (700 a 1163 W/m2/C)
Aquecedores tubulares horizontais:
O coeficiente global é cerca de 20 % maior do que o do vertical
Aquecedores a placas: 
Coeficiente global cerca de 3 a 5 vezes maior do que o tubular vertical
81
ReunionAQUECIMENTO
PERDA DE CARGA
∆P = 0,0025 . V2 . N (L+1)/D 
onde
∆P = perda de carga em mca
V = velocidade do caldo em m/s
N = número de passes
L = comprimento dos tubos
D = diâmetro dos tubos
Normalmente varia de 10 a 70 mca.
82
ReunionAQUECIMENTO
Remoção de incondensáveis.
O vapor de aquecimento contém ar e gases dissolvidos que precisam ser removidos 
das calandras dos aquecedores, pois seu acúmulo compromete o desempenho do 
equipamento.
Retiradas :
- superior utilizada na partida;
- inferior utilização constante - deve ser regulada para evitar 
desperdício de vapor.
Seu envio pode ser feito para a caixa de evaporação seguinte àquela de onde é 
retirado o vapor para o aquecedor.
83
ReunionAQUECIMENTO
Remoção de condensados.
O condensado deve ser removido continuamente, a fim de garantir exposição plena 
da superfície de aquecimento ao vapor.
O acúmulo de condensado no aquecedor diminui a área disponível para aquecimento 
do caldo.
A remoção é feita através de purgadores e sifões, dependendo da pressão do vapor 
de aquecimento empregado.
Purgadores: necessitam programa de manutenção de rotina, 
principalmente limpeza de filtros.
Sifões : quando bem dimensionados trabalham sem problemas e, 
praticamente, sem manutenção.
84
ReunionAQUECIMENTO
Incrustações.
São o depósito de impurezas nas superfícies internas dos tubos dos aquecedores.. 
Estas substâncias agem como isolantes, dificultando a transferência de calor e 
comprometendo o desempenho dos equipamentos, que não aquecerão o caldo até as 
temperaturas desejadas.
A bateria de aquecedores deve contar com corpos de reserva para permitir o rodízio 
de operação para limpeza.
É comum o uso de raspadores rotativos para remoção de incrustações, sendo 
necessário cuidado na definição do diâmetro da roseta e na conferência das peças 
recebidas, para garantia de que nem se agrida o tubo (φ maior), nem se deixe 
incrustação não removida (φ menor).
85
ReunionAQUECIMENTO
Incrustações.
Alternativas auxiliares para facilitar a limpeza :
- circular caldo misto (pH=5,5) a quente (70 oC), promovendo-se, praticamente, uma 
limpeza ácida da tubulação;
- circular vapor com o aquecedor aberto, para secagem da incrustação.
Atenção : cuidado com o uso de água fria.
- limpeza química
Velocidades altas aumentam as taxas de transferência de calor e diminuem a 
formação de incrustações. O projeto e o arranjo dos aquecedores deve contemplar a 
definição de velocidades que minimizem os depósitos, sem comprometimento da 
perda de carga.
86
ReunionFLASHEAMENTO
Ao aquecermos o caldo a 105 oC, contido na tubulação, sob pressão, estamos 
impedindo que ele entre em ebulição, pois, na pressão atmosférica, a cerca de 98oC, 
ele já ferveria.
Tirando proveito deste fato é que foi concebida a operação de flasheamento, que 
consiste na expansão brusca do caldo de sua pressão na tubulação para a pressão 
atmosférica.
Esta ebulição explosiva e violenta elimina o ar e os gases dissolvidos contidos no 
caldo, inclusive aquele adsorvido na superfície das partículas de bagacilho.
Se a remoção destes gases não for efetuada a decantação, e a clarificação, ficarão 
seriamente comprometidas.
87
ReunionBALÃO DE FLASH
Consiste de um vaso cilíndrico vertical, ou horizontal, construído em aço carbono, 
que deve oferecer superfície suficiente para a completa liberação do vapor de flash e 
dos gases.
É importante o correto dimensionamento da área de flash para liberação de ar e 
gases, e da área de chaminé para minimizar o arraste.
Problemas mais frequentes :
- balão de flash subdimensionado;
- balão de flash muito elevado em relação aos decantadores.
Deve-se limitar a um máximo de 500 mm o desnível entre o fundo do balão e a 
entrada do decantador, para se evitar velocidades muito altas de alimentação.
Deve-se evitar a sucção de ar pela saída de caldo do balão, através do uso de quebra-
vórtices. O ideal seria manter um selo entre a saída do balão e o nível de caldo no 
decantador.
Câmaras amortecedoras e sifões podem ajudar a minimizar estes problemas.
88
ReunionBALÃO DE FLASH
89
TANQUES DE DISTRIBUIÇÃO DE 
CALDO
Reunion
Quando uma usina opera vários decantadores, cuidados 
devem ser tomados para que o caldo seja distribuído em 
proporção às suas respectivas capacidades.
Para tanto, pode ser utilizado um tanque intermediário com 
vertedores de largura regulável, que, em caso de variações 
no fluxo total de caldo, manterá as proporções inalteradas.
90
Reunion
DECANTAÇÃO
Depois do caldo ter sido submetido ao tratamento desejado, deve-se 
permitir a separação do caldo clarificado dos flocos formados. Esta 
separação é efetuada através da operação de decantação.
Na decantação são utilizados equipamentos denominados 
“decantadores”, cuja finalidade é oferecer superfície para deposição 
e coleta dos flocos contidos no caldo, liberando o caldo limpo e livre 
de impurezas.
91
Reunion
DECANTAÇÃO
O sucesso do trabalho dos decantadores, além daqueles relativos às operações de 
preparação do caldo, depende de uma série de fatores, da qual podemos destacar os 
seguintes :
- alimentação;
- controle da floculação;
- temperatura de alimentação;
- pH do caldo de alimentação e queda de pH;
- tempo de residência;
- extração de gases;
- vazão de retirada de caldo clarificado;
- nível de lodo no decantador.
92
Reunion
DECANTAÇÃO
Alimentação.
Para um bom desempenho dos decantadores a vazão de 
alimentação deve ser constante e uniforme, evitando-se as 
altas velocidades.
Alta velocidade = turbulência = decantação deficiente.
Câmaras amortecedoras e distribuidores de caldo podem 
garantir a diminuição da velocidade de alimentação, caso o 
desnível entre o balão e os decantadores seja muito grande.
93
CONTROLE DA 
FLOCULAÇÃO
Reunion
Na tubulação de alimentação, próximo ao costado de cada decantador 
deve ser instalada uma válvula para tomada de amostra do caldo a ser 
decantado. Através do uso de uma proveta pode-se observar o 
tamanho dos flocos, que devem ser grandes e bem formados, bem 
como sua velocidade de decantação, que deve ser alta.
A observação do comportamento dos flocos no teste acima indicado, 
permite a aferição da dosagem de polieletrólito praticada - ver figura 
10.1.
94
CONTROLE DA 
FLOCULAÇÃO
Reunion
Figura10.1. – Micrografia de Iodo (A) Sem polieletrólito; (B) Com 5 ppm de polieletrólito
95
TEMPERATURA DE 
ALIMENTAÇÃO
Reunion
No aquecimento final do caldo, sua temperatura foi elevada acima da temperatura de 
ebulição à pressão atmosférica para eliminação de gases dissolvidos e ar, inclusive 
ocluso nas partículas de bagacilho (105 (105 ooCC).).
Após o flash, a temperatura do caldo deve estar ao redorde 98 oC, que é uma 
temperatura boa para alimentação dos decantadores.
Temperaturas menores significarão uma decantação problemática, pela :
- floculação incompleta;
- flóculos com menor velocidade de decantação;
- bagacilho e flóculos saindo com o caldo clarificado.
96
TEMPERATURA DE 
ALIMENTAÇÃO
Reunion
A queda de temperatura nos decantadores deve ser da ordem de 3 graus Celsius. Ou 
seja, para o caldo entrando a 98 oC, deveremos ter um caldo clarificado saindo a 95 oC.
Caso esta queda seja muito acentuada verificar:
- o tempo de retenção do decantador que apresenta queda elevada de temperatura. Ele 
pode estar sendo subalimentado.
- se há muitos decantadores operando para uma determinada capacidade. Redução de 
moagem pode implicar na necessidade de retirada de decantadores de operação.
- isolamento insuficiente. Neste caso, além da queda de temperatura, aparecerão no 
interior do decantador correntes de convecção que podem revolver o lodo em 
sedimentação, ou já sedimentado, sujando o caldo clarificado.
97
pH DO CALDO DE ALIMENTAÇÃO E 
QUEDA DE pH. Reunion
Como citado no tópico “dosagem” o caldo a decantar deve apresentar um pH de cerca 
de 7,0 a 7,2 , que permite uma boa floculação sem destruição de açúcar.
pH’s menores significarão : - floculação deficiente, com flóculos e bagacilho 
( 7,6 - 7,8) - aumento da cor do caldo;
- aumento de incrustações.
Para acompanhamento da operação dos decantadores, é interessante o 
acompanhamento da diferença entre o pH do caldo entrando no decantador e o pH do 
caldo clarificado, ou seja, a queda de pH.
98
pH DO CALDO DE ALIMENTAÇÃO E 
QUEDA DE pH. Reunion
A queda de pH se situa ao redor de 0,5. Valores maiores indicam ocorrência de 
problemas na operação dos decantadores e no tratamento do caldo, que podem ser 
decorrentes de :
- nível alto de lodo no decantador;
- decomposição de lodo;
- aquecimento insuficiente;
- pH de caldo muito alto ou muito baixo;
- tempo de residência muito longo;
- temperaturas muito altas.
99
ReunionTEMPO DE RESIDÊNCIA
Para os decantadores acelerados (tipo SRI - sem bandejas) o tempo de residência é da 
ordem de 20 a 30 minutos - ver figura 10.2.
Para os decantadores convencionais este tempo deve ser da ordem de 2,5 a 3,0 horas -
ver figura 10.3.
Tempos menores significarão decantação incompleta, com caldos turvos e 
comprometimento da qualidade do açúcar.
Tempos muito longos significarão decomposição de açúcares e aumento de cor do 
caldo.
100
ReunionDECANTADOR ACELERADO
Figura 10.2
Decantador SRI.
A – alimentação, 
B – Poço de alimentação, C 
– Chapa defletora, 
D, E – Saída de caldo 
clarificado, 
F- sondas de Iodo, 
G – Raspas de Iodo, 
H – Tomadas para 
liquidificação, 
I – Raspas de areia
101
ReunionDECANTADOR SEM BANDEJAS
102
Reunion
DECANTADOR 
CONVENCIONAL
103
Reunion
DECANTADOR CONVENCIONAL
104
ReunionEXTRAÇÃO DE GASES
Para bom funcionamento dos decantadores todos os seus compartimentos devem 
possuir saídas para o ar e gases que possam se acumular. 
Dependendo do diâmetro do decantador, devem ser instalados dois ou quatro sistemas 
para retirada de gases.
O sistema de retirada de gases deve permitir sua limpeza com facilidade, devendo ser 
instalado externamente ao decantador para comprovação de seu funcionamento, mesmo 
em operação.
105
VAZÃO DE RETIRADA DO 
CALDO CLARIFICADO
Reunion
A vazão de retirada de caldo clarificado deve ser ajustada de forma que, praticamente, 
quantidades iguais de caldo sejam retiradas de cada compartimento. Desta forma 
minimizamos o aparecimento de correntes preferenciais no interior do decantador.
O cuidado deve ser maior nos decantadores com saídas de caldo em lados opostos, 
para que a remoção de caldo num lado não seja maior que no outro.
106
NÍVEL DE LODO NO 
DECANTADOR
Reunion
O lodo ao decantar arrasta consigo uma grande carga bacteriana e é um meio 
perfeito para o desenvolvimento e a proliferação de microrganismos. Há 
bactérias termofílicas que suportam até 125 oC. Portanto, níveis elevados de 
lodo nos decantadores são prejudiciais pois, permitirão um desenvolvimento 
aumentado de microrganismos, que destruirão açúcares e gerarão gases que 
prejudicarão a decantação.
Os decantadores devem dispor de provas de lodo no compartimento do fundo, 
que devem ser inspecionadas frequentemente para regulagem da retirada de 
lodo.
107
NÍVEL DE LODO NO 
DECANTADOR
Reunion
A retirada de lodo deve ser contínua e uniforme, controlando-se via fluxo e 
concentração. Não se deve retirar lodo de maneira intermitente, que é 
duplamente prejudicial :
- mantendo o lodo no decantador o seu nível se eleva aumentando o volume 
disponível para o desenvolvimento de microrganismos;
- quando se retira o lodo se desenvolvem correntes de fluxo no decantador que 
quebram a estabilidade operacional, alterando velocidades e prejudicando a 
decantação.
108
NÍVEL DE LODO NO 
DECANTADOR
Reunion
Uma das razões geralmente alegadas para retenção do lodo no decantador é a de que ele 
está fino. Deve-se então procurar os motivos do lodo fino e não retê-lo no decantador :
- parâmetros de tratamento do caldo;
- dosagem de polieletrólitos;
- sistema de remoção de gases.
Concentrações de 8,0 a 12,0 % de sólidos no lodo são boas referências.
Há casos em que se retém lodo no decantador por subdimensionamento da seção de 
filtração. Deve-se então trabalhar pela readequação da seção de filtros, para se evitar a 
retenção de lodo nos decantadores.
109
CUIDADOS COM O 
DECANTADOR
Reunion
Coletores de caldo (serpentinas).
As serpentinas devem permitir a retirada de caldo uniformemente distribuída ao longo da 
periferia do decantador. Serpentinas com várias tomadas, corretamente dimensionadas, 
distribuem a perda de carga e reduzem as correntes direcionais.
As extremidades dos tubos coletores de caldo (tomadas) devem estar niveladas e 
locadas o mais alto possível, a cerca de 80 a 100 mm da bandeja superior.
110
CUIDADOS COM O 
DECANTADOR
Reunion
Raspas.
As raspas devem remover todo o lodo decantado, não permitindo que haja material 
remanescente entre elas.
As raspas devem ser instaladas a ângulos de 45o, de forma a direcionar o lodo no 
sentido do fosso central. 
Seus braços e articulações devem permitir movimento para cima e para baixo e de 
rotação em relação a seu próprio eixo, para que as ondulações das bandejas sejam 
varridas.
É importante que se faça, periodicamente, a liquidação dos decantadores durante a 
safra, em chuvas ou, de maneira programada, a cada seis semanas. Nesta oportunidade, 
antes da limpeza enérgica que deve ser praticada, deve ser feita uma inspeção para 
constatação que o lodo esteja sendo removido por completo das bandejas. Geralmente 
um pouco de lodo sempre fica nas bandejas, indicando onde as correções deverão ser 
efetuadas.
111
CONSIDERAÇÕES 
PRÁTICAS
Reunion
Bagacilho no caldo clarificado.
Geralmente se deve a um flash mal efetuado ou, eventualmente, a um balão de flash 
subdimensionado ou instalado a um nível muito elevado em relação aos decantadores.
Verificar : - temperatura de flash;
- floculação deficiente;
- arraste de gases na saída do balão/tanque de distribuição.
- tempo de decantação;
112
CONSIDERAÇÕES 
PRÁTICAS
Reunion
Caldo clarificado turvo.
Geralmente se deve a floculação inadequada, consequência de fatores relacionados com 
o tratamento do caldo. Pode se dever a um problema localizado, caso se manifeste em 
um único equipamento ou em determinadas bandejas.
Verificar : - temperatura de flash;
- tempo de decantação;
- dosagem de polieletrólito;
- dosagem de fosfato;
- nível de lodo;
- estado dos braços e raspas.
113
CONSIDERAÇÕES 
PRÁTICAS
Reunion
Liquidação e perdas durante as paradas.
Conservação do caldo durante as paradas.
Manter o caldo estocado no decantador significa facilitar a ocorrência de perdas deaçúcar.
Estas perdas dependem da temperatura, do pH e do tempo de armazenamento.
Geralmente, para caldos sulfitados se admite o armazenamento no máximo por até 22 a 
24 horas e, para caldos não sulfitados, no máximo 12 horas.
Os gráficos a seguir (Hugot - 1, pg 437) mostram a influência da temperatura e do pH na 
queda de pureza.
114
CONSIDERAÇÕES 
PRÁTICAS
Reunion
Liquidação e perdas durante as paradas.
Conservação do caldo durante as paradas.
pH finalTemperatura
Figura 10.4 – Queda de pureza em Figura 10.5 – Queda de pureza
40 h, em função da temperatura em 40 h, em função do pH final
115
CONSIDERAÇÕES 
PRÁTICAS
Reunion
Liquidação e perdas durante as paradas.
Conservação do caldo durante as paradas.
As seguintes providências podem ser tomadas por ocasião das paradas :
- elevação do pH do caldo clarificado a 7,3 a 7,5, cerca de 3,0 horas antes da parada;
- reduzir a temperatura do caldo aquecido para 85 oC, cerca de 3,0 horas antes parada;
- remover a maior quantidade possível de lodo dos decantadores antes da parada.
Spencer e Meade (1952) citam que caldo dosado a pH 7,6 a 8,3 pode ser mantido por 22 
horas a 71 - 82 oC, sem aumento de acidez nem inversão. Cuidado : a temperatura não 
pode cair abaixo de 70 oC, o que aceleraria a atividade microbiana.
116
CONSIDERAÇÕES 
PRÁTICAS
Reunion
Liquidação e perdas durante as paradas.
Conservação do caldo durante as paradas.
Em Mauritius (ISSCT - 1965) se observou que um caldo mantido no decantador a uma 
temperatura média inicial de 94 oC e atingindo 83 oC após 24 horas apresentou uma 
queda de pureza de 2,6 pontos. Quando a temperatura inicial foi reduzida para 83 oC, e 
apresentando 74 oC após, também, 24 horas, a queda de pureza foi de 0,9 pontos.
Hugot (1), pg 437, cita que a redução de temperatura para cerca de 80 oC é muito mais 
efetiva que a elevação do pH.
Lembrando :
- a elevação do pH aumenta-se a taxa de destruição de açúcares redutores, que darão 
formação a ácidos que reduzirão o pH. Estes ácidos reagirão com o cálcio formando 
sais. Se favorece a formação de cor.
- a redução da temperatura do caldo dificultará a decantação tanto do precipitado como 
do bagacilho.
117
PENEIRAS PARA CALDO 
CLARIFICADO
Reunion
Mesmo com todos os cuidados tomados no tratamento do caldo, ou no caso de falha 
destes, pode haver o escape de bagacilho pelo caldo clarificado. Há variedades de cana 
que facilitam sobremaneira esta ocorrência, como a SP 70-1143.
Como proteção contra este escape e com a finalidade de garantir a remoção da maior 
parte dos insolúveis presentes no caldo, que certamente comprometerão a qualidade do 
açúcar, são instaladas peneiras para peneiramento do caldo clarificado.
As peneiras mais utilizadas são as peneiras estáticas, inclinadas a 15o, ou do tipo DSM.
Para as peneiras estáticas são utilizadas telas de aço inoxidável ou nylon, com malha de 
200 mesh. Para as peneiras DSM se utilizam telas com espaçamento 0,35 mm.
118
PENEIRAS PARA CALDO 
CLARIFICADO
Reunion
Considerações práticas :
- a peneira é um equipamento auxiliar e não deve ser desculpa para descuidos nas 
operações de tratamento de caldo. O tratamento de caldo deve ser conduzido 
adequadamente sendo o responsável pela obtenção de um caldo clarificado livre de 
partículas;
- as peneiras promoverão um certo resfriamento do caldo, portanto os cuidados com sua 
limpeza são importantes. O material retido precisa ser constantemente retirado. Seu 
acúmulo facilita o desenvolvimento de microrganismos;
- deve haver capacidade suficiente em peneiras para que se possa promover sua 
manutenção sem interrupção do peneiramento de caldo.
119
ReunionTURBO FILTRO
120
ReunionFILTRAÇÃO DO LODO
O processo de tratamento de caldo tem como produtos o caldo clarificado e o lodo.
O caldo clarificado é enviado para a evaporação e o lodo para o sistema de filtração, 
para recuperação de parte de seu conteúdo de açúcar.
Filtro rotativo a vácuo.
O filtro mais utilizado nas usinas de açúcar é o de tambor rotativo a vácuo, do tipo 
Oliver.
Como o próprio nome indica, trata-se de um tambor rotativo, isto é, um cilindro que gira 
na horizontal, suportado por seu próprio eixo, dispondo de um meio filtrante (telas 
perfuradas) em sua superfície externa. 
Este tambor é montado sobre um tanque que contém o lodo a ser filtrado.
O tambor é dividido em seções que se conectam por tubulações a um cabeçote que 
controlará a aplicação de vácuo durante sua rotação.
121
ReunionFILTRAÇÃO DO LODO
122
FILTRO MAUSA
123
ReunionFILTRAÇÃO DO LODO
Figura11.1. – Operação de um filtro rotativo a vácuo.
124
125
ReunionFILTRAÇÃO DO LODO
1. FORMAÇÃO DA TORTA, “PEGA” Nesta seção o vácuo aplicado é baixo, de 7 a 10 “Hg, 
para permitir uma boa formação da torta sem a passagem de grande quantidade de 
sólidos ao filtrado. De qualquer forma este caldo filtrado será bastante turvo, recebendo 
a denominação de filtrado escuro. É durante esta fase que o bagacilho auxiliará na 
formação de uma torta porosa e de boa filtrabilidade. O controle do vácuo é importante 
para garantia de uma boa formação da torta.
2. FILTRAÇÃO E LAVAGEM . Na sequência da rotação do tambor, a tubulação da seção 
que estava imersa atinge a região do cabeçote que permitirá um aumento do vácuo para 
20 a 22 “Hg. Começa então a lavagem da torta. A água é pulverizada sobre a torta, 
passando pelos poros e carregando parte do açúcar ainda restante. O caldo filtrado 
agora obtido é chamado de filtrado claro.
3. SECAGEM E DESCARGA DA TORTA.A lavagem continuará até o tambor atingir o 
ponto superior, ou um pouco além, sendo que daí em diante cessa a aplicação de água, 
mas o vácuo será mantido para secagem da torta, até a linha central horizontal do lado 
de descarga. Ao ser ultrapassada esta linha o cabeçote cortará então o vácuo, liberando 
a torta para ser destacada pelos raspadores.
126
ReunionO CONTROLE DA OPERAÇÃO 
DE FILTRAÇÃO
O objetivo da filtração do lodo é processar todo o lodo, obtendo uma torta com Pol 
menor que 1,0 %. Este é o melhor parâmetro para avaliação do desempenho da estação 
de filtração
Para se atingir este objetivo, além da disponibilidade de área de filtração em quantidade 
suficiente (da ordem de 0,6 m2/tc), alguns cuidados são necessários :
- a temperatura do lodo no filtro não deve ser menor que 80 oC, que diminui a 
viscosidade e impede a solidificação de gomas e ceras;
- o pH do lodo deverá ser corrigido para valores entre 7,5 e 8,5, para facilitar a 
manutenção dos flocos e melhorar a filtrabilidade;
- adição de polieletrólito : 4 a 5 ppm em relação ao lodo (1 ppm em relação à cana). 
Geralmente dispensável. Interessante em determinadas situações. Polieletrólitos de 
baixo PM e elevado grau de hidrólise são os mais recomendados.
127
O CONTROLE DA OPERAÇÃO 
DE FILTRAÇÃO
Reunion
- água para lavagem da torta : deve ser filtrada, para evitar o entupimento dos bicos, e 
quente, com temperatura superior a 80 oC. Geralmente se utiliza água na razão de 150 a 
200% do peso de torta produzida, devendo esta quantidade ser suficiente para manter 
um leve excesso sobre a superfície da torta, sem escorrer. Bicos aspersores de cone 
cheio são ideais.
- acompanhamento das pressões de operação: - baixo vácuo : 7 a 10 ”Hg
- alto vácuo: 20 a 22 “Hg
Os vacuômetros instalados nos filtros devem realmente funcionar, 
sendo calibrados e aferidos, permitindo a verificação das pressões 
aplicadas;
- rotação do tambor : 10 a 15 rph. Velocidades mais baixas melhoram a eficiência de 
redução de pol da torta;
- espessura da torta : 7 a 10 mm permitem resultados favoráveis. Está relacionada à 
velocidade de rotação do filtro.
128
O CONTROLE DA OPERAÇÃO 
DE FILTRAÇÃO
Reunion
- quantidade de bagacilho adicionada : 3,0 a 5,0 kg por tonelada de cana moída. 
Bagacilho em excesso eleva demais a espessura da torta, aumentando a pol da torta. A 
falta de bagacilho reduz a filtrabilidade, permite obstrução de telas e entupimento de 
tubulações devido à maior quantidadede sólidos do lodo passando com o caldo.
Dentre todos os parâmetros acima mencionados a Pol%Torta e a rotação do filtro no 
instante da coleta devem ser registrados no boletim de controle químico.
É interessante se avaliar periodicamente a retenção dos filtros, que deve se manter 
acima de 85%. Se a retenção se situar numa faixa muito baixa certamente sobrecarregará 
a decantação.
Fatores que afetam a retenção :
- concentração do lodo;
- qualidade e quantidade do bagacilho adicionado;
- faixa de vácuo durante a pega;
- tempo de formação da torta;
129
O CONTROLE DA OPERAÇÃO 
DE FILTRAÇÃO- Instrumentação
Reunion
Os controles devem ser instalados no piso de operação da filtração para evitar que o 
operador precise de deslocar para chegar aos acionamentos para suprimento de 
bagacilho, velocidade do filtro e bombas de lodo, vácuo e caldo filtrado.
A instrumentação mínima consta de :
- vacuômetros : - nas linhas de vácuo;
- nos cabeçotes dos filtros;
- nos coletores de filtrado;
- nas bombas de vácuo.
- termômetros : - para a temperatura do lodo;
- para a temperatura da água de lavagem da torta.
- manômetro : - na linha de água de lavagem de torta.
130
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Existem vários esquemas adotados para o circuito de lodo, em função de 
particularidades de cada usina. No entanto alguns cuidados são válidos de maneira 
geral, trazendo bons resultados quando aplicados.
Geralmente as instalações dispõe de :
- tanque de lodo;
- misturador de bagacilho;
- bombas de lodo.
131
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Figura 11.2: Fluxograma do setor de filtração
132
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Legenda para a figura do slide anterior:
Ponto Comentário
1, 2, 3 e 4 Indicam tubulações de lodo, que devem ser inclinadas
no sentido do fluxo para evitar acúmulo e se auto-drenarem 
nas paradas. Diâmetros devem ser generosos para minimizar a 
quebra de flocos.
5, 9, 10 e 13 Indicam linhas sob vácuo, que devem ser dimensionadas para
o fluxo de ar e vapor a densidades baixas. Devem ser solda-
das para prevenção de vazamentos. Inclinar as linhas que 
conduzem também caldo, para garantir a auto-drenagem.
6, 7 e 14 Linhas que operam sob vácuo precisam garantir estanquei-
dade - não podem vazar.
133
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Tanque de lodo.
Sua capacidade deve absorver flutuações na vazão de lodo, mas sem significar um 
tempo de retenção exagerado. Se recomenda de a 6 a 15 minutos, no máximo.
Este tanque deve dispor de agitador suave (baixa velocidade), para evitar a decantação, 
mas sem destruir os flocos.
O tanque deverá ser isolado para manter a temperatura do lodo acima de 80 oC. Se for 
necessário o aquecimento do lodo no tanque, este deverá ser feito através de serpentina 
de vapor.
O operador do filtro deve dispor da informação do nível de lodo no tanque.
O controle automático do nível da caixa de lodo deve estar relacionado primeiramente 
com a capacidade de aumento da rotação dos filtros e em seguida com a diminuição da 
retirada de lodo dos decantadores, que nunca deve ser levada a zero, pelos motivos 
vistos em decantação. Se for necessária a operação de todos os filtros sempre na 
rotação máxima e, mesmo assim, o sistema solicitar que se pare de tirar lodo dos 
decantadores, com certeza o dimensionamento da seção de filtração precisará ser 
revisto.
134
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Misturador de bagacilho (quando não se 
usa o lodo para transporte do 
bagacilho).
Este equipamento permite a mistura do 
bagacilho ao lodo sob condições 
controladas e, uma vez garantido o 
suprimento adequado de bagacilho, 
deve operar com um mínimo de atenção 
- ver figura 11.3.
Há misturadores projetados para 
alimentação de dois e três filtros, no 
máximo. Misturadores maiores 
significarão ineficiência na mistura 
lodo/bagacilho.
Figura 11.3: Misturador de bagacilho
135
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Bombas de lodo.
A instalação ideal seria aquela que permitisse o envio do lodo por gravidade do 
decantador para o misturador de bagacilho e deste para o filtro, como medida para 
evitar a quebra de flocos. No entanto, a maioria das instalações requer, no mínimo, 
uma operação de bombeamento de lodo.
Para o bombeamento do lodo devem ser utilizadas apenas bombas de deslocamento 
positivo do tipo mono, que preservam o floco durante o transporte.
A capacidade dos filtros e a instalação de bombeamento (velocidade variável) devem 
permitir a operação com um mínimo de recirculação através de transbordamento pelo 
ladrão do tanque do filtro.
136
O CIRCUITO DE LODO Reunion
Considerações Práticas
- os raspadores de torta devem apresentar contato completo, não fazendo uso de 
pressão excessiva, que poderá provocar danos às telas;
- os condensadores barométricos e os balões de caldo filtrado não devem apresentar 
vazamento. Toda a instalação sob vácuo precisa ser inspecionada quanto a 
vazamentos;
- nas paradas programadas incluir a limpeza dos filtros. Sua operação com a água 
aberta e com água quente no tanque durante uma hora promoverá a limpeza de todos 
os componentes.
137
CAPTAÇÃO DO 
BAGACILHO
Reunion
O bagacilho, utilizado como auxiliar na filtração do lodo, é separado do bagaço de 
cana através de dispositivos especiais. Podem ser utilizadas :
- peneiras vibratórias: equipamentos que apresentam partes móveis, sujeitos a 
manutenção, principalmente das telas.
- chapas perfuradas: instaladas nos transportadores de bagaço, permitem boa coleta 
de bagacilho já na moega de alimentação do ventilador de transporte, situada sob a 
esteira;
- existem chapas de furos cônicos e de furos oblongos, estas últimas trabalhando 
muito bem.
Deve-se garantir um suprimento contínuo de bagacilho, mesmo durante paradas das 
moendas, portanto é interessante que as telas sejam instaladas no circuito de 
transporte de bagaço.
138
CAPTAÇÃO DO 
BAGACILHO
Reunion
SEPARADOR TIPO 
“LOUVRE”
separa bagacilho de boa 
qualidade. 
Instalação 
requer 
grande”disponibilidade 
de altura entre 
transportadores, 
dificultando seu uso;
139
CAPTAÇÃO DO 
BAGACILHO
Reunion
Figura 11.5: Captador de 
bagacilho. – Tela não 
obstruível.
Ventilador conectado 
diretamente na moega Sua 
instalação também requer 
grande disponibilidade de 
altura entre ransportadores
140
TRANSPORTE DE 
BAGACILHO
Reunion
Pneumático.
O bagacilho é encaminhado das moegas de coleta aos misturadores via transporte 
pneumático, sendo separado da corrente de ar de transporte via ciclone.
Os sistemas disponíveis são :
- ventilador conectado diretamente na captação de bagacilho. (fig. 11.5)
Como o bagacilho passa através do ventilador (e areia também) há o 
desgaste acelerado de suas palhetas.
- ventilador insuflando ar em ejetor do tipo Venturi, que succiona o 
bagacilho. (fig. 11.6)
Este sistema necessita de ventiladores de potência mais elevada 
devido à perda de carga no Venturi. Não há desgaste de palhetas.
141
TRANSPORTE DE 
BAGACILHO
Reunion
(continuaçãodos sistemas disponíveis)
- válvula rotativa.
O sistema é totalmente pressurizado e o bagacilho é adicionado à 
linha de transporte via válvula rotativa, que também deve garantir 
a selagem do sistema.
Não apresenta as desvantagens dos sistemas anteriores, mas tem 
custo inicial ligeiramente mais elevado.
Válvula rotativa requer manutenção sofisticada para garantir a 
selagem.
142
TRANSPORTE DE 
BAGACILHO
Reunion
Figura 11.6: Captação de bagacilho. –
Ventilador com ejetor Venturi
143
TRANSPORTE DE 
BAGACILHO
Reunion
Via lodo.
O bagacilho também pode ser transportado via lodo. Poderá existir seu transporte 
pneumático até o tanque de mistura com lodo. 
Este é um sistema utilizado em determinadas situações, mas que deve ser 
evitado, principalmente se o bombeamento de lodo mais bagacilho for efetuado 
através de bombas centrífugas, devido à destruição do floco - ver figura 11.7.
A utilização de bombas mono minimizará a quebra de flocos numa instalação que 
precise adotar esta solução - ver figura 11.8.
144
Reunion
Figura 11.7:Transporte de 
bagacilho via lodo
TRANSPORTE DE 
BAGACILHO
145
TRANSPORTE DE 
BAGACILHO
Reunion
Figura 11.8: Transporte de bagacilho via lodo – com bombas mono
146
Reunion
147
ReunionPRENSA 
DESAGUADORA
148
PRENSA 
DESAGUADORA
Reunion
149
Atenuação de cor ao 
longo do processo
Reunion
150
Referências 
Bibliográficas
Reunion
1 - Hugot, E. - Handbook of Cane Sugar Engineering - Elsevier Publishing Co. - 1986.
2 - Medeiros, Carlos Eduardo do Val - Tratamento do Caldo - Curso para Operadores.
3 - Perk, Charles G. M. - The Manufacture of Sugar From Sugarcane - Sugar Milling
Research Institute - 1973.
4 - Baikow, V. E. - Manufacture and Refining of Raw Cane Sugar - Elsevier Publishing
Co. - 1967.
5 - Copersucar - Processo de fabricação de açúcar - Parte I.
6 - Copersucar - V Seminário de Tecnologia Industrial - 1993.
7 - Copersucar - Clarificação - Reunião Técnica Sobre Clarificação - 1988.
151
Referências 
Bibliográficas
Reunion
8 - Hale, D. J. e Whayman, E. - Developments in Clarifier Design - Proceedings ISSCT 
14th Congress - 1971.
9 – Silva Jr., J. F. e Zarpelon, F – Color and Ash Levels in Process Streams at Three
Factories Producing Raw, Sulfitation White and High Pol Raw Sugars – Proceedings
ISSCT 16th Congress 1977.
152
HOMENAGENS Reunion
	CursoTRATAMENTO DO CALDOAntonio Roberto P De AndradeTercio Marques Dalla VecchiaMaio 2004
	Conteúdo.1. Terminologia e conceitos.2. Objetivo e considerações.3. Peneiramento e hidrociclones4. Regeneração.5. Sulf
	Transmitância: T =I2/I1 , Onde I1 é a luz incidente e I 2 é a luz transmitidaTransmitância relativa (Ts): Relação entre a t
	OBTER UM CALDO CLARIFICADO LÍMPIDO, ISENTO DE MATÉRIA EM SUSPENSÃO, COM REAÇÃO APROXIMADAMENTE NEUTRA E COM COR ADEQUADA AO A
	Faixas de variação para a composição química do caldo - água75 a 88 %- sacarose10 a 21 %- açúcares redutores
	O tratamento do caldo misto consiste em submetê-lo a uma série de passos que envolverão ações físicas (peneiramento, aquecimen
	TRATAMENTO DE CALDOQUASE PADRÃOPENEIRAMENTOPRIMEIRO AQUECIMENTOSULFITAÇÃOCALAGEMSEGUNDO AQUECIMENTOFLASHDECANTAÇÃO
	COM ESTE TRATAMENTO PRETENDE-SE:Eliminar as impurezas grosseiras insolúveis Coagular e flocular as demais impurezas tornan
	Mudança de pH pela adição de leite de cal.Coagulação de colóides.Formação da sais insolúveis de cálcio.Remoção de compos
	O principal precipitado formado é o fosfato de cálcio que, na decantação, arrastará consigo a matéria coloidal. Desta forma
	Decomposição da Sacarose em meio ácidoSACAROSE + ÁGUA  GLICOSE + FRUTOSEC12 H22 O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12
	DECOMPOSIÇÃO DO AÇÚCAR EM MEIO ALCALINOÉ MUITO MAIS BRANDA DO QUE EM MEIO ÁCIDO. APENAS ACIMA DE 80C A SACAROSE SE DECOMPÕE
	DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DA SACAROSEO aquecimento demorado até 140 C ou acima provoca a destruição intensa da sacarose, formand
	DECOMPOSIÇÃO BIOQUÍMICA DA SACAROSEPrincipais reações bioquímicasInversão da sacarose pela Invertase (30 a 40C)Produção
	REAÇÕES DOS AÇÚCARES REDUTORESDecomposição química: Sempre com grande formação de cor, principalmente altas temperaturas e
	CONCLUSÃO: HÁ DIVERSOS COMPROMISSOS ENTRE TEMPERATURA, PH E TEMPO DE TRATAMENTO PARA SE OBTER UMA BOA CLARIFICAÇÃO DO CALDO.
	 PENEIRAS CUSH-CUSHDSMVIBRATÓRIASROTATIVASELIMINADORES DE AREIAHIDROCICLONESSEPARADORES DE AREIA 
	Os sólidos presentes no caldo são retidos sobre as telas, sendo posteriormente removidos por raspas (taliscas com rodo de bor