O uso de vácuo no mercado sucroalcooleiro

Uso do vácuo no mercado sucroalcooleiro

Uma síntese do uso de vácuo no setor Sucroalcooleiro

O vácuo é empregado nas principais operações unitárias do setor

Basicamente pode ser listado como potenciais fundamentais:

  • Evaporação de caldo
  • Cristalização de xarope
  • Filtração de lodo de caldo de cana
  • Destilação alcoólica direta (Colunas de destilação)
  • Desidratação alcoólica (peneira molecular)
  • Outros

O uso de vácuo pode ser distinguido nas áreas de produção de açúcar sólido, na filtração e na produção de líquidos por destilação, como segue:

Vácuo na produção de açúcar sólido

Na produção de açucar sólido o objetivo fundamental é o de conservar as propriedades originais da sacarose com o fundamento de realizar evaporação a baixa temperatura. Quanto maior for a temperatura tanto maior será a degradação dos açúcares. O produto de maior valor consiste na obtenção da molécula de sacarose composta de 12 carbonos. Quando a sacarose degrada-se ela se quebra por ação principal de temperatura passando a gerar moléculas com seis carbonos, denominadas de Glicose ou Frutose que não se tornarão mais cristalizáveis, servindo somente para uso direto em forma líquida e ou transformadas em Etanol.

Nos processos de evaporação o vácuo é utilizado para aumentar a concentração de açúcares sacarose contidas no fluxo de caldo das moendas que é entregue a aproximadamente 12 a 18 Brix (concentração em por cento da quantidade de sólidos solúveis em suspensão, representado em sua maior parte aproximadamente 85% de sacarose e o restante por sais e minerais).

Este caldo passa por sucessivas evaporações em efeitos contínuos denominado de efeitos conjuntos e sua função, além de realizar evaporação, o faz de forma que a temperatura diminua com o aumento da concentração.  No final dos efeitos de evaporação composto normalmente de 4 a 5 efeitos, o caldo se transforma na corrente liquida denominada de xarope, com concentração em torno de 60 a 65 Brix, e nesta condição a evaporação ocorre a temperatura de 54ºC ou equivalente a pressão de 100 a 120 Torr o que que representa o estado de vácuo. A solução de xarope se mantem com os mesmos 85% de sacarose sendo somente extraído da corrente inicial de caldo a parte aquosa. Este xarope, é portanto transferido para equipamentos também a vácuo, denominados de cozedores, os quais elevam sua concentração até 94% de Brix, onde o produto se torna cristalizável.   Esta operação é realizada a pressão de 80 a 100 Torr e temperatura mantida abaixo de 54ºC, repetindo para garantir a qualidade do produto final (açúcar sólidos), sem que ele se caramelize ou tecnicamente não incorpore cor oriunda pela  queima a alta temperatura.

Filtração a vácuo

Na filtração a vácuo, os resíduos contidos no caldo extraído na moagem, como minerais (sílica, areia) e orgânicos (bagaço, coloides e outros), representam para o produto final a parte colorida e não desejada que devem ser retiradas do processo. Esses caldos, passam por processos de esterilização química, com rebaixamento e correção de potencial de hidrogênio (pH), através da adição de gases de enxofre (processo de sulfitação) e correção de pH com leite de cal. Este processo é cuidadosamente controlado de forma que nenhum deste produtos utilizados no tratamentos químicos existam em partes por milhão no açúcar final, sendo estes valores inferiores aos encontrados nos melhores vinhos europeus e portanto sem impactos a saúde do consumidor.

Uma segunda etapa de esterilização se refere ao aquecimento dos caldos a baixa concentração por curtos períodos devido a redução de degradação o qual é influenciado pela parceria temperatura e tempo, gerando transformação da degradação da sacarose.

Ao término das etapas de esterilização química e física, ocorre a coagulação das substâncias nocivas e da parte colorida composta de sólidos minerais e orgânicos, e a próxima etapa consiste na clarificação do caldo com separação da corrente de caldo clarificado e no fundo ou precipitado o lodo de caldo de cana.

Aqui se inicia a etapa de filtração com adição de auxiliar filtrante na forma de bagaço fino e então se realiza a operação de filtração a vácuo. O vácuo é o propulsor hidráulico para a passagem deste fluido de forma contínua por telas onde a parte solida é retirada do processo na forma de torta de filtração. O sistema de vácuo é servido por bombas de vácuo de anel líquido e condensadores de vapores.

Vácuo na produção de etanol

Na produção de etanol, o objetivo principal é a economia de energia térmica. Destiladores convencionais alcoólicos consomem em torno de 2,5kg de vapor por litro de álcool e sistemas a vácuo reduzem este consumo entre 1,0 a 1,5kg de vapor por litro de álcool. Os processos utilizam vácuo nas etapas de fermentação e destilação. No processo de fermentação a parte volátil dos fluidos fermentescíveis é retirada do processo pela evaporação a baixa temperatura e recuperados em colunas de condensação. No processo de destilação os álcoois são separados do azeotropo formado com moléculas de água, pela diferença de temperatura de ebulição a vácuo realizados a baixa temperatura, representando baixo emprego de energia para desidratação.

Os processos que requerem uma maior concentração de álcoois em solução e isentos de outros voláteis que descaracterizam o produtos, como óleos, acéticos, aldeídos e outros é realizado com o emprego de peneira molecular, que se utiliza de zeólitas, material que permite a separação pelo diferencial de tamanho das moléculas, e sem a existência do vácuo esta operação não seria realizável. Também nesta operação são empregados bombas de vácuo de anel líquido.

Outras aplicações

Outros sistemas a vácuo são empregados no transporte pneumático, principalmente para açúcares, bagaço, cal, e outros sólidos granulados. Além de sistemas de empacotamento, no manuseio de embalagens.

Conclusão

Sistemas de vácuo são fundamentais no processo do setor sucroalcooleiro.

Geralmente utilizam-se pressões em torno de 80 a 150 Torr, caracterizada pela literatura como baixo vácuo, obtidas por equipamentos do tipo bombas de anel liquido, compressor tipo “roots” e/ou combinando os processos de bombas de anel liquido acopladas a equipamentos tipo “roots”.

O setor industrial sucroalcooleiro sem a utilização do vácuo não seria competitivo, devido dispêndio de energia, e nem atingiria as qualidades requeridas mínimas pelo mercado consumidos, sendo esta uma operação fundamental da cadeia produtiva, e de relevante importância para o setor.


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Sobre o autor deste artigo

Walter Luiz Polonio

Engenheiro Mecânico

Mestre em Engenharia Industrial/Filtração a vácuo