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ENGENHARIA
E
TECNOLOGIA
AÇÚCAREIRA
Departamento Engenharia Química
CTG - UFPE
2006
2
ENGENHARIA
E
TECNOLOGIA
AÇUCAREIRA
Prof. Sebastião Beltrão de Castro
Profa. Samara Alvachian C. Andrade
3
Capitulo I
ENGENHARIA E TECNOLOGIA AÇÚCAREIRA
Matéria prima a cana de açúcar - Do ponto de vista tecnológico, a cana-de-
açúcar é da espécie “Saccharum Officinarum”, compõe-se de fibra e de caldo.
O caldo que é extraído da cana tem composição variável, possui uma série de
fatores tais como:
- Variedade de cana;
-Clima;
-Natureza do solo;
-Adubação;
-Irrigação;
-Estágio de maturação;
-Florescimento;
-Sistema de despalha;
-Sanidade cultural;
-Condições e duração de armazenamento.
Cana-de-açúcar - A cana-de-açúcar, pertence a família das gramíneas e ao gênero
Saccharum. As canas nobres ou nativas, cultivadas em regiões tropicais e sub tropicais do
globo até a introdução de variedades nascidas de semente, pertenciam todas a mesma
espécie: Saccharum Officinarum. Existem 4 espécies adicionais: s. berberie, s. sinense, s.
spontaneum e s. robustum.
A primeira conhecida como cana da Índia, muito dura e de pouco peso, que
juntamente com a segunda são utilizadas com o fim de cruzamento, devido a sua alta
resistência e imunidade às pragas.
4
As canas hoje cultivadas resultam da hibridação da espécie s. officinarum com as
outras espécies. As plantas de sementeiras são designadas por iniciais e números, onde
as iniciais indicam a origem e os números, o número de ordem do cruzamento P.O.J.
(Posto de Observação de Java); C.P. (Cana Point) – Co (Coimbatore – Índia); D
(Demerara – Guiana); P.R. (Porto Rico – E.U.); C.B. (Campos Brasil); RB863129, RB
867515, RB 872552, RB 92759, RB 32520, RB 943365, RB 943538 e etc..
A formação de açúcar na haste da cana resulta de uma ação foto-sintética. A cana é
um acumulador de carbono, hidrogênio, oxigênio, energia solar, clorofila e forças
radioativas, por via de suas folhas e de toda riqueza orgânica e mineral do solo, por via de
suas raízes. É a cana-de-açúcar uma eficiente fábrica de carboidrato. Ela é uma das
maravilhas do reino vegetal, e o açúcar é o alimento mais puro e energético da natureza,
pois, não é nada mais nada menos do que a “luz solar cristalizada”.
Cana de açúcar -Sob o ponto de vista tecnológico, a cana de açúcar compõe-se de fibra e
caldo.
O caldo que se extrai da cana, é a matéria prima da industria açucareira, e tem
composição variável. Para que possa ter idéia desta composição o caldo extraído de uma
cana sadia possui a seguinte composição:
Água...................................................... 75,0 – 82,0 %
Sólidos totais dissolvidos...................... 18,0 – 25,0 %
Açucares................................................ 15,4 – 24,0 %
Sacarose................................................ 14,5 – 23,5 %
Glicose.................................................. 0,2 - 1,0 %
Levulose................................................ 0,0 - 0,5 %
Não açucares.......................................... 1,0 - 2,5 %
Substancias orgânicas........................... 0,8 - 1,5 %
Substancias inorgânicas........................ 0,2 - 0,7 %.
Pode-se considerar que um colmo normal de cana madura contenha 12,5% de fibra
e 88,0 % de caldo. O colmo possui cerca de 25,0 % de partes duras, representadas pelos
nós, e cascas, e 75,0 % das partes moles constituídas pelas as partes internas dos
meritalos.
5
Nas partes duras,o teor de fibra se eleva a 25,0 %, e portanto, e a proporção de
caldo abaixa para 75,0 % o que vale a dizer que mais ou menos 20,0 % do caldo total do
colmo acham-se encerrado nos tecidos dos nós e nas cascas ( córtex ).
Por outro lado as partes moles compõe-se de 8,0 % de fibra e 92,0 % de caldo de
que se deduz que 80,0 % do caldo total que está armazenado.
Concluímos que uma cana fornecerá um rendimento industrial tanto maior, quanto
mais grosso for o colmo e quanto mais espaçados forem os nós.
Composição da cana de açúcar - A composição da cana de açúcar varia entre países,
entre regiões e nos distintos anos em uma mesma zona. O percentual em peso de
sacarose oscila de 10 a 16%, segundo a sua origem.
Por exemplo, na região açucareira da Argentina, 10% de sacarose na cana é um
percentual mais para alto do que para médio. Em Cuba, nos bons anos agrícolas, um
percentual entre 15 a 16%, não é difícil de ser constatado. Quanto a sua composição é
ainda função do clima, do solo, da pluviosidade, do tipo de cultivo, da idade, da adubação
e da variedade botânica da cana. Zerban isolou do caldo da cana a asparagina, a
glutamina e a tirosina. E essas, como outras substâncias nitrogenadas, apresentam
inconvenientes na elaboração do açúcar. Uma parte dessas substâncias se dissocia
durante o processo de fabricação, indo os ácidos aspartico e glutânico se acumular nos
méis, com a asparagina e glutamina não decompostas.
A decomposição dessas amidas se deve ao desprendimento do amoníaco durante a
evaporação do caldo de cana. Uma análise completa da cana, levada a efeito pelo Dr.
Browne permitiu elaborar o seguinte quadro:
Dados de análise da cana: %
Agua 74,50
SiO2 0 .25
K2O 0 .12
Na2O 0.01
CaO 0.02
MgO 0.01
Cinzas 0.5
Fe2O5 vestígios
6
P2O5 0.7
SO3 0.2
Cl vestígios
%
% Celulose 5.50
Fibra 10,00 Pentosana (Xylan) 2.00
Araban……………………………………. 0.50
Lignina…………………………………….. 2.00
Sacarose
Açúcares 14,00 Dextrose 0 .90
Levulose 0.60
Albuminóides 0 .12
Amidos (P.e.asparagina) 0.07
Corpos 0,40 Amido ácidos (a. aspartico) 0.20
Nitrogenados Ácido Nítrico 0.01
Amoníaco traços
Corpos Xânticos traços
Graxas e ceras 0.20
Pectinas 0.20
Ácidos livres (a. málico) 0.08
Ácidos combinados (a.sucínico) 0.12
Glicose ou Dextrose
Frutose ou Levulose
Clorofila
Componentes que aumentam Amido
com o crescimento e diminuem Substâncias corantes
com a maturação Gomas
Cêras
Ácidos orgânicos
Água
Sacarose
7
Componentes que aumentam com Fibra
Maturação Destrose
Substancias nitrogenadas
Substancias minerais
Substâncias nitrogenadas
Nos estudos feitos por Browne, as canas ainda verdes apresentam um mesmo teor
de Dextrose e Levulose, mas quando as canas de aproximam de sua maturação, a
levulose diminui e às vezes desaparece, mas que irá aparecer no mel final. Isso se deve a
uma transformação isomérica da dextrose, quando soluções quentes de sacarose são
reaquecidas em meio alcalino, especialmente em presença de sais de potássio.
O aumento da sacarose no período de maturação caracteriza-se pelo decréscimo
dos não-açúcares, ocasionando conseqüentemente um aumento na pureza dos caldos.
A fibra aumenta com a maturação, o que é benéfico para a indústria, devido ser
usada como combustível.
As substâncias nitrogenadas durante o período de crescimento não são albuminas
coaguláveis pelo calor e a cal, o que vem explicar o motivo porque as canas maduras
clarificam melhor.
O conteúdo mineral é mais alto no período de maturação, primeiro porque tendo
terminado a maturação da cana, também terminou o armazenamento de elementos
minerais, acúmulo que faz e que não se perde durante todo período vegetativo, e assim,
encontramos mais fósforo, mais potássio,
etc, na maturação, do que no crescimento. Em segundo lugar, devido à concentração que
existe no período de maturação, em virtude da evaporação que se processa pelas folhas.
As substâncias corantes diminuem com a maturação. As canas maduras são um pouco
mais ácidas do que aquelas que se acham no período de crescimento, isto devido ao
aumento do ácido fosfórico.
Do que vimos, não apenas interessam desde o ponto de vista de fabricação o teor
de sacarose na cana, se não a relação desta com os sólidos e a quantidade dos
constituintes que possam ser prejudiciais à fabricação.
Daí porque, as usinas bem orientadas nos campos e nas fábricas têm sempre seus
canaviais, divididos em canas de maturação precoce e as de maturação tardia; a fim de
que possam elas ser moída no seu período ótimo de maturação.
8
Microflora da cana-de-açúcar – A cana-de-açúcar, S. Officinarum possui flora epifítica
característica que influenciou os microorganismos na fabricação de açúcar. Nos estudos
levados a efeito por Kuhr, há uns 40 anos, concluiu da incidência de microorganismos nas
canas, desde pequenas infestações nos cultivos nas montanhas a elevadas concentrações
naqueles cultivos nas partes baixas, naquela ocasião, o tipo de bactéria encontrada era
similar ao “bacillus herbícola aureum”.
Hutchinson e Lamayar isolaram da cana uma levedura da variedade
Saccharomyces Cerevidiae e uma espécie de aspergillus.
As canas danificadas pela Diatrene Saccharalis, segundo os estudos de Mokaig e
Fort tinham um percentual menor de sólidos e sacarose, um conteúdo maior de não-
açúcares orgânicos e índices maiores de constituintes minerais para uma mesma
variedade.
Também Iwata informou que as canas perfuradas e infestadas pela podridão
vermelha, que a acompanha continham mais nitrogênio que as canas normais.
Os estudos de Patrícia Mayeux demonstraram que as folhas enfermas das hastes
enfermas continham uma quantidade quatro a cinco vezes maior quantidade de bactérias
e fungos do que as encontradas nas folhas normais.
A moagem de canas doentes aumenta sensivelmente as bactérias e fungos dos
caldos extraídos.
A concentração de bactérias encontradas no pó do perfurados da cana, era de 85 a
100 milhões de organismos por graus de amostra.
Isto demonstra o prejuízo da moagem de tais canas, além do decréscimo de sua
pureza. O efeito deteriorado desta micro-flora sobre o caldo extraído é de grande
significado. Nas experiências da Sra. Mayeux, a flora bacteriana que procedia do 1º terno
predominava o Aerobacter Aerogenes, bactéria do grupo coliforme e muito semelhante a
Escherichia Coli em suas características fisiológicas e morfológicas. As concentrações
encontradas por Mayeux, chegaram a níveis de 400 a 500 milhões, de Aerobecter
Aerogenes.
Nas perfurações produzidas nas hastes das canas foi isolada uma bactéria que
fermentava a glicerina e como espécie nova foi chamada Bacterium Saccharalis. Das
investigações feitas por Mayeux, concluímos que tanto o Aerobacter Aerogenes como o
9
Leuconostoc, existiam nas terras próximas as touceiras ou corpos, e que, a partir de 6” a
18” o índice de infestações decrescia muito.
Flecha de cana – A “Flecha da cana” ou o florescimento, que representa sem dúvidas o
clímax do processo de crescimento da planta, com vistas a perpetuação da espécie. Que
algumas variedades emitem o escapo floral antes de ter atingido o estágio na maturação
enquanto outros iniciam o florescimento quando já se passou o estágio de maturação.
Partes da cana - Morfologicamente, a cana se compõe das seguintes partes:
Nós
Colmo ........................... internódios, internos ou meritalos
Parte aérea Folhas gêmeos
Flores
Parte subterrânea Raízes
Rizomas
A parte mais importante do ponto de vista da indústria de açúcar, é o colmo, cujo
caldo contido em suas células encerra a sacarose e outras substâncias.
Matéria estranha – Matéria estranha é o material que nem junto a cana e é
entregue a Usina. Esta matéria estranha também é chamada de impurezas.
O material estranho pode ser classificado em cinco categorias:
1 – Material fibroso - Folhas secas
-Ponteiros,
-Material em decomposição,
-Raízes,
-Cana seca,
-Mato, capim.
2 – Terra – Argila,
- Areia,
10
- Barro.
3 – Rochas – Pedras
- Pedregulho.
4 - Metais –
5 – Água -
Limpeza da cana – as etapas essenciais na limpeza da cana colhida por sistema
mecânico são: - Abertura do feixe,
- Remoção de pedras, seixos e areia,
- Remoção das impurezas fibrosas,
-Lavagem.
Aberturas do feixe – Para se obter boas limpeza recomenda-se um colchão de
cana com espessura de dois ou três colmos.
Remoção de pedras, seixos e areia. – Pedras seixos e areia constituem o material
prejudicial à cana colhida por colhida pelo sistema de apanho mecânico para se ter uma
separação aceitável esta só pode ser feita através do sistema de lavagem da cana.. Este
material poderá ser aproveitado em aterros
Remoção das impurezas fibrosas – As impurezas fibrosas que são os ponteiros,
folhas e raízes é reduzida por meio de rolos eliminadores de impurezas. Estas impurezas
podem ser utlizadas nos canaviais.
Lavagem – A lavagem é iniciada na esteira de arrasto tipo taliscas. Utiliza-se o
principio de cascatas com grande volume de água adicionado no topo da esteira utilizando
um fluxo turbulento. A esteira de arrasto recomenda-se um ângulo de 40º e velocidade
mínima de 50 m / minuto. Também se usa mesas alimentadores com ângulos de 45º e 50º
para lavagem da cana jorrando água no topo da mesa. O volume necessário de água para
lavagem é na ordem de 10 m³ por tonelada de cana hora.
Reutilização da água – A água turva ou usada recomenda-se passar por um
tratamento de limpeza de maneira igual ao da água limpa a fim de ser reutilizada. Neste
caso o volume de água limpa é na ordem de 4 m³ por tonelada d cana hora.
11
Perdas nas limpezas – As perdas nas limpezas podem ser consideradas em duas
categorias:
a – Perdas mecânicas – Perdas de canas, pedras, seixos, areia , material
fibrosa etc,. Estas perdas de açúcar são na ordem de 2% ou mais.
b – Perda de açúcar durante a lavagem da cana – A perda de pol depende
dos danos causados na cana durante o corte e o carregamento mecanico. Estas perdas é
na ordem máxima de 1%.a lavagem de cana.
Fotossíntese - As canas cultivadas nas regiões tropicais e semitropicais, para que a cana
floresça e metabolize a sacarose e outros açúcares monossacarídeos, são necessários
três fatores principais: calor, luz e umidade.
. O açúcar da cana é um carboidratado de fórmula geral C12H22O11, é um
dissacarídeo que consiste de dois compostos monossacarídeo: D-glicose e D-frutose. Os
componentes monossacarídeos se condensam em grupos glicosídicos. Estes dois grupos,
que nos monossacarídeos livres mostram um equilíbrio de configuração α e β, se fixam na
molécula de sacarose em uma configuração α da frutose; enquanto que a componente
glicose está ligada na sua forma peronosidica normal, a frutose mostra na molécula de
sacarose uma forma normal furonosídica, que não é observada na frutose livre. De acordo
com essas circunstâncias, o nome químico da sacarose – D – glucopiranosil – B – D –
fruto furanosídio.
H – C CH2OH
O
HO – C - OH C
HO – C O H - C - H
O
H – C H - C - OH
H – C H - C
CH2OH CH2OH
Glicose Frutose
Nas plantas, os carboidratos (açúcares, amido e celulose), se formam por um
processo fotossintético de assimilação.
12
6 CO2 + 6 H2O + 675 Kcal = C6H12O6 + 6O2
Este processo se catalisa com a clorofila. O CO2 tomado do ar é equivalente ao O2
cedido ao ar. A energia necessária, por moléculas de oxigênio formado, corresponde pelo
menos três quarto da luz alaranjada absorvida pela clorofila Warburg, encontrou que
apenas um quarto da luz é tomada por cada molécula de oxigênio, formado, enquanto a
outra energia necessária, para a síntese, é a energia primeira tomada do processo de re-
oxidação.
Esta formação ocorre nas partes verdes da planta, porém a sacarose se encontra
também nos talos, nas raízes e nos frutos.
A cana é realmente uma fábrica de carboidratos, por isso tem que admitir que é
uma maravilha do reino vegetal e que o açúcar é o alimento mais puro e mais energético
da natureza, por isso, não é nada mais, nada menos que a luz solar centralizada. E, além
disso, é comercialmente considerado o alimento barato..
Maturação - Para a industrialização da cana-de-açúcar, em bases racionais e
econômicas, torna-se imprescindível a determinação de sua maturação. Açúcares, água,
sais minerais, matéria orgânica, etc, são os componentes mais importantes, e dentre
estes, a sacarose se destaca em proporção, sendo ela a base para a determinação da
maturação. A sacarose se forma nos tecidos vegetais, em presença da clorofila e sob a
influência da luz, formam-se carboidratos de óxido carbônico e de água, aumentando esse
processo com maior intensidade da luz. Tem sido discutido o curso do processo, quais os
corpos se formam primeiro. A sacarose finalmente formada passa ao colmo e se uma
quantidade maior se forma, o excesso se depositará em forma de amido, que se
dissolverá, quando as condições forem propícias, caminhando para o colmo em forma de
dextrose. Os açúcares provenientes de uma folha inferior entram no internodio (meritalo)
correspondente, sem sofrer modificações posteriores. Mas os açúcares que procedem de
folhas jovens, segue a parte superior do colmo, onde os processos de assimilação são
muito intensos, sofrendo por isso várias modificações. O armazenamento do açúcar será
tanto maior quanto mais normal e uniforme for o crescimento da planta.
Quando finalmente, a folha que corresponde a um internódio inferior, seca ou morre,
aquele meritalo não recebe mais açúcar, além de que flui dos internódios superiores.
13
Assim, a cana começa a amadurecer primeiramente a sua parte inferior, sendo que a
última a atingir esta etapa é a superior, mas antes que isso ocorra já a parte inferior
começa a mostrar um princípio de degradação da sacarose. Estes são os fatores que
devem determinar o momento mais indicado para o corte, tendo em conta não apenas
pureza da parte superior e inferior da cana, mas também o seu peso relativo.
Dentro das condições normais de desenvolvimento, a maturação da cana-de-açúcar
é função direta de vários fatores, tais como, a umidade do solo, tratos culturais,
variedades, época do plantio, praga, moléstias, topografia do terreno, variedades, etc.
Os dois primeiros exercem maiores influências, de vez que, os períodos de intensa
umidade e alta temperatura correspondem a aquela de maior atividade do crescimento
vegetativo, ocasião em que a cana não consegue armazenar açúcar, pois este depende
de sua atividade funcional. Somente quando cessa o crescimento da planta, é que o teor
de sacarose do caldo começa a se elevar, este fenômeno é favorecido quando os fatores
água e temperatura baixam, sendo que a água é o fator mais importante.
É esta uma das razões pelos quais os caldos de canas mais ricas em sacarose, são
encontrados por vezes em regiões onde ocorrem estações climáticas acentuadamente
secas e relativamente frescas.
Para que uma fábrica possa obter alto rendimento, torna-se necessário que se
plante variedades de diferentes épocas de maturação: a) Maturação precoce,
b) Maturação média e
c) Maturação tardia.
Em regiões mais privilegiadas, no que diz respeito a regularidade pluviométrica,
uma mesma variedade botânica de cana-de-açúcar, poderá apresentar uma maturação
jovem ou tardia, segundo a época em que seja plantada.
Determinação da maturidade e do rendimento provável - Faz-se três determinações
refratométricas do Brix: inferior, médio e superior.
Quando o Brix da parte média for tanto mais próximo da parte superior e sendo este
aqui nós da ordem de 18, indica do estado ótimo de maturação. Exemplo:
Brix parte inferior da cana ou pé = 22
Brix parte média da cana, ou meio = 18
Brix parte superior da cana = 17
Total....= 57
14
Brix médio = 57/3 = 19
Para obtermos o rendimento provável da fábrica, base de 96 de Pol, multiplica-se o
Brix médio pelo fator da fábrica.
Esse fator que deve ser obtido para as canas grossas (aquelas de mais de 1” de
diâmetro).
O fator se obtém dividindo o rendimento da fábrica pela média de refração, isto é
Brix refratométrico do caldo do esmagador obtido durante uma semana.
Está claro que durante uma semana, deveremos moer canas grossas, e fator de
canas finas o Brix refratométrico médio deverá ser medido, também durante uma semana
moendo canas finas.
Exemplo: Brix refratométrico 19,00
Rendimento. Base de 96 de semana 11,97
O fator será 11,97/19 = 0,63.
Aplicação do fator de Java – Aplicação do fator de Java na determinação do peso da
cana. - O fator de.Java. varia de 0,77 a 0,84, mas poderá atingir um índice mais alto,
desde que seja entregue a primeira pressão, um bagaço de maior coeficiente de finura.
Nas fábricas havaianas, onde além do ótimo trabalho de facas, se instalou o desfibrador, o
fator de Java atingiu até 0,90.
F.J. = Pol % na cana . 100___
Pol % caldo de 1ª pressão
Peso de cana-peso de extraída / (Pol % na cana – perda em bagaço % de cana)
Exemplo:
Fator de.Java ......................................................... 0,80
Pol % caldo 1ª pressão ............................. 18,45
Toneladas de pol extraída......................................... 305,7
Fibra na cana (análise direta) ............................ 11,3
Fibra no bagaço (análise direta) ................ 48,9
Bagaço % de cana 11,3 x 100/48,9 ................ 23,11
Pol % no bagaço ........................................ 4,5
% de Pol na cana = 0,8 x 18,45 ................. 14,76
Perda em bagaço % de cana = 23,11 x 0,045.... 1,04
15
Aplicando a fórmula anterior, teremos:
Peso da cana = 305,7 / ( 14,76 – 1,04 ) = 2228 tons.
100
Importância industrial do Leuconostoc - Nas espécies L. Mesenteroides e L.
Dextranium tem adquirido uma importância capital nesses últimos anos, como produtoras
de Dextrana a partir do caldo.
Este polissacarídeo alcançou a partir de 1948, na Suécia, um papel relevante na
preparação do plasma sanguíneo.
A dextrana clínica resultou ser melhor do que um substituto do plasma sanguíneo,
principalmente porque nem o sangue nem o plasma podem ser esterilizados por calefação.
Anteriormente se descobriu uma aplicação da Diana quando foi utilizada como aditivo dos
fluidos usados nas perfurações dos poços petrolíferos, técnica na qual usava para inibir a
perda de água nos poços de perfuração.
Capitulo II
PREPARO DA CANA
Provisionamento de canas - O abastecimento de canas às usinas, se faz por tração
mecânica (caminhão, treminhões trator, vagões), durante as 24 horas do dia.
Alimentação de canas á esteira - A alimentação de canas se faz através de mesas
alimentadoras, ponte rolante, tombadores, etc.
Esteiras - As esteiras transportadoras, segundo a sua função dividem-se:
Alimentar as moendas........... – Alimentadoras
– Principal
16
Entre ternos ........................... – Intermediaria
Após as moendas ................... – Elevadora de bagaço
– Distribuidora de bagaço
– Elevadora de bagacinho
– Retorno de bagaço
Esteira alimentadora - Tem por finalidade, suprir a esteira principal de uma camada de
cana mais ou menos uniforme, e que permita desordenar as canas, para uma melhor
eficiência das navalhas. Sua largura é idêntica a do condutor principal.A esteira
alimentadora pode ser transversal ou axial.
Sua velocidade deve ser a metade da velocidade do condutor principal, entretanto,
seu acionamento, deve ser feito por motores elétrico, dotadas de variador de velocidade,
cuja velocidade permita variar no momento que for necessário.
Compreende uma seção horizontal e outra seção inclinada.
O comprimento da seção horizontal deve ser de duas vezes maior, que o
comprimento da
maior carroceria dos caminhões existentes no transporte de cana para abastecer a usina.
Quanto ao desnível, entre o topo de esteira alimentadora a parte horizontal de
principal é de mais ou menos 5,00 m. Quanto à potência necessária para o seu
acionamento (Hugot), é:
T = 0. 6 x S
T = C.V. absorvidos pelo condutor alimentador.
S = Área carregada com cana no condutor auxiliar em m2
.
Esteira principal - A esteira principal conduz as canas desde o ponto de entrega da
esteira alimentadora, até ao primeiro esmagamento. Compreende uma parte horizontal,
uma parte inclinada e topo.
Quanto à sua inclinação (aclive) o ângulo é aproximadamente de 18º. Sua largura
será igual ao comprimento dos rolos do primeiro terno. As taliscas são metálicas. Sua
tração poderá ser feita por máquinas térmicas ou elétricas. Sua velocidade linear
corresponde à velocidade periférica dos rolos da moenda.
17
Hugot recomenda que a velocidade da esteira principal à velocidade periférica das
moendas, de tal sorte que: V = 0,5 v .
Onde : V = velocidade média do condutor
v = velocidade média periférica dos rolos.
A capacidade da esteira principal será fornecida pela seguinte fórmula:
1000. C = 60 . v . L. h . d
Onde: C = Capacidade em T.C.H. ( 1000 C são Kg de cana por hora);
V = Velocidade da esteira em metros por minuto;
L = Largura da esteira em metros;
h = Altura média do colchão de canas na esteira em metros;
d = Densidade aparente da cana no condutor.
d = 125 Kg/m3
(em canas desordenadas)
d = 150 Kg/m3
(em canas paralelas)
d = 300 Kg/m3
(em canas picadas por navalhas)
Se relacionarmos a capacidade da esteira à capacidade do “tandem”, poderemos
facilmente determinar a altura do colchão de canas na esteira. Quanto ao comprimento da
seção horizontal, é calculada pela a seguinte fórmula: LH = 5 3
C
Onde: LH = Comprimento da seção horizontal em metros..
C = T. C. H.
Potência – A potência consumida pela esteira principal é a resultante das potências:
A potência necessária para vencer o atrito.
A potência necessária para conduzir o peso da cana:
a) A potência média necessária para vencer o atrito é dada por:
Pf = ( Q + K ) f + K f' ' v . λ
60 x 75
Pf = Potência necessária para vencer a fricção em C.V.
Q = Peso em Kg de cana sobre a esteira.
K = Peso em Kg da parte superior da esteira.
f = Coeficiente de fricção da parte superior, 0,6
f ’ = Coeficiente de fricção da parte inferior, 0,1
v = Velocidade do condutor em m/minuto
18
λ = Coeficiente das engrenagens ë aproximadamente 1,4 à 1,5.
b) A potência necessária para elevar a cana, é dada por:
Pe = 1000 C . H λ
75 x 3600
Pe = Potência necessária para elevar a cana em C.V
C = Capacidade da moenda em T. C. H.
H = Desnível existente entre o topo do esmagador e o piso das moendas.
λ = Coeficiente de atrito, devido as engrenagens que variam de 1,4 a 1,5. No
caso das mesas de 45o
, λ = 1,1, ficando com margem de segurança de 45%.
P = Potência total média absorvida pela esteira, que aproximadamente pode ser
tomada como:
P = C / 2
Esteira intermediária – A esteira intermediária conduz o bagaço do terno anterior ao
seguinte.
A esteira intermediaria podem ser de: borracha, metálica, arraste e ancinhos.
Sua velocidade é aproximadamente de 1,2 da velocidade periférica dos rolos do
terno que será alimentado. Quando a esteira é de taliscas, é de 1,5 a 3,0 da velocidade
periférica dos rolos da mesma unidade. Recomendam-se velocidades de até 20 vezes a
velocidade periférica dos rolos de moenda.
A Potência dos condutores intermediários é da ordem T = 0,1 C aproximadamente
5% da potência de acionamento do terno.
19
Esteira elevadora de bagaço - A esteira elevadora de bagaço, conduz o bagaço desde a
saída do último terno à distribuidora do bagaço às fornalhas. Suas taliscas, que se situam
perpendicularmente à calha do condutor, tem uma função raspadora. Essas taliscas
poderão ainda ser suprimida por ancinho. A velocidade é, aproximadamente, três vezes
maior do que a velocidade periférica dos rolos do último terno. E a sua potência equivale a
2 C.V. por cada dez metros de condutor, levando-se em conta a parte tensa e a de
retorno.
Esteira distribuidora de bagaço - A esteira distribuidora de bagaço, tem por objetivo
distribuir o bagaço às fornalhas. Seu desenho é semelhante à esteira elevadora, quanto à
velocidade, é em geral três vezes maior do que da esteira elevadora e quanto a sua
potência, corresponde a 1 C.V. por cada dez metros de esteira, parte tensa e inferior de
retorno.
Esteira elevadora de bagacinho - Esteira elevadora que faz retornar o bagacinho retido
pela tela do (cush-cush), ao colchão de bagaço entre ternos. As taliscas são de borracha,
a fim de evitar o desgaste das telas coadoras. O cálculo da potência procede-se de forma
idêntica ao condutor de cana.
A superfície filtrante deve ser de 0,1 m2
/TCH , com perfurações das telas deverão ser
de 0,6 a 0,8 mm de diâmetro para os dois primeiros ternos de 1,5 mm de diâmetro para os
demais ternos. A espessura das telas deverá ser de 1,0 mm para os primeiros ternos e de
1,1 a 2 mm para os demais ternos a velocidade linear das correntes é de 15,24 m/min.
Mesa alimentadora - Tem por objetivo, permitir melhor alimentação da esteira principal e
permitir maior moagem horária.
Há autores que dimensionam as mesas alimentadoras pelas T.C.H. moídas pela
fábrica, aplicando a fórmula: S = 0,6 . C
Onde: S = Superfície da massa em m2
.
C = trabalho da fábrica em T.C.H.
Devemos dimensionar a largura das mesas, baseado na maior carroceria dos
caminhões que transportam canas, acrescida de um metro de cada lado. As correntes de
arrastos da mesa alimentadora tem velocidade maior que a do condutor principal.
20
. Com velocidade menor haverá o risco de que as canas caiam em grandes volumes
que poderá produzir o travamento das navalhas.
Inclinação - Quanto à plataforma das mesas alimentadoras podem apresentar as
seguintes posições:
a) - horizontal
b) - inclinada: com aclive de 15º
com declive de 5º.
c) - especiais com ângulos de 45 ou 50°
Quanto à potência que usamos para as mesas convencionais é fornecida pela
seguinte fórmula: T = 0,5 S
Onde: S = superfície de mesa em m2
T = Potencia em C.V. do motor.
Facas rotativas - Chamadas de navalhas rotativas, tem a função de cortar a cana em
pequenos pedaços, facilitando o trabalho do esmagamento e aumento de capacidade de
moagem do “Tandem”. Quanto à forma das lâminas, estas variam de fabricante para
fabricante. Elas giram em sentido oposto ao deslocamento da esteira principal. Sua
velocidade no eixo é aproximadamente de 600 rpm e sua potência varia de acordo com as
toneladas moídas por hora, e o percentual de fibra na cana.
Um jogo de navalhas aumenta em 20% a moagem diária e a extração do Pol de
0,33 a 0,75%. São acionadas por máquinas térmicas ou elétricas.
Quanto ao acoplamento do acionamento ao eixo das navalhas, pode ser feito por
meio de luvas elásticas. O número de lâminas é um número par de facas por quatro ou
seis. O número de facas é determinado pela seguinte fórmula: N = L / P - 1
Onde: N = Número de facas
L = Largura do condutor em mm.
P = Passo = distância entre duas facas em mm.
Cálculo da potência de acionamento - Para determinar a potência de acionamento de
uma navalha, é necessário que se determine à proporção de canas não cortadas e
conseqüentemente as de canas cortadas.
Esses parâmetros são obtidos aplicando as seguintes fórmulas:
21
Proporção de cana que não foram cortadas: i = r / h = 100
Onde: r = ajuste em mm.
h = altura do colchão de canas em mm
Proporção de canas cortadas: 100 – i
K = -----------------
100
Onde: K = percentagem de canas cortadas em relação a unidade.
Potência Motora: é dada por:
K C n f R
P = 0,0025 ----------------------
P
Onde: P = potência motora em C. V.
K = percentagem de canas cortadas em relação a unidade.
C = esmagamento em T. C. H.
N = rpm do eixo.
F = fibra contida na cana em relação a unidade.
R = raio do círculo descrito pelas lâminas em cm.
p = passe em cm.
Desfibrador - É um implemento instalado após as navalhas, o qual tem a finalidade de
desfibrar as canas facilitando o trabalho das moendas, permitindo um aumento de
aproximadamente 20% em um conjunto já completo com navalhas e ternos, acarretando
um aumento de extração de Pol.
Sua velocidade de rotação varia de 500 rpm, a 1500 rpm. Sua potência de
acionamento varia segundo o fabricante, é na ordem de 25 C.V a 45 C.V por TFH.
No caso do desfibrador Tongart, podendo a chegar a 50 C.V por TFH.
Implementos alimentadores - Existem vários tipos de alimentadores: O rotativo (também
chamados rolos alimentadores). Os alternados (conhecidos como socadores), e os
alimentadores contínuos à pressão (WALKERS Limited), press- roll e o top roll.
São empregados para facilitar o trabalho dos ternos, evitando que os rolos deixem de
pegar o bagaço, quando bem triturados e submetidos a altas imbibições.
22
Separadores magnéticos – Este dispositivo tem por finalidade reter na rampa de
alimentação do primeiro terno, os pedaços de ferro que vem com as canas se alimentam
às moendas.
O aparelho descrito é um eletro-ímã disposto em toda largura da calha de
alimentação do
esmagador. Ele retém os pedaços de ferro que passam em seu campo. Consome
uma potência de aproximadamente 2,0 C.V., por metro de largura da calha condutora.
Quanto à sua eficiência, é calculada da ordem de 70% e melhora aproximadamente
85% das lesões que ocorrem na superfície dos rolos %.
Ele é provido de um servo-motor, que faz basculhar a rampa do condutor de
bagaço, atraindo melhor os pedaços de ferro existentes no colchão do bagaço.
A esteira transportadora recomendada é a de borracha.
Capitulo III
23
MOENDAS
Moagem - A moagem é a operação da extração da sacarose.. A cana constitui-se em uma
fração
sólida, que é a fibra, e a outra líquida que é o caldo.
A separação é feita num tandem de moenda no qual o caldo é expelido da fibra-que
funciona como vasos capilares-através de sucessivas aplicações de pressão a medida
que a cana é espremida entre pares de rolos de moendas.
A eficiência de esmagamento é determinada por:
- Numero de compressões,
- Pressão efetiva,
- Grau de rupturas das células,
- Drenagem do caldo,
- Propriedades físicas da fibra.
Moendas - As moendas, geralmente são constituídas de quatro a seis ternos. Cada terno
é composto essencialmente de três rolos horizontais, formando um triângulo.
O rolo superior ou rolo de pressão localiza-se no vértice superior do triângulo,
O rolo de entrada ou rolo caneiro localiza-se na linha inferior ao rolo superior,
juntamente com o rolo de saída ou rolo bagaceiro.
Os rolos de entrada e saídas são fixos, enquanto que o rolo superior flutua
controlado por um sistema hidráulico.
Os rolos se compõem de camisa e eixo. A camisa é vestida ao eixo, isto é, ferrada
a quente. Os moentes dos eixos de moendas repousam em mancais de bronze, providos
de circulação de água e canais de lubrificação. O rolo tem por objeto, esmagar as canas
em duas etapas ou duas pressões, fazendo com que o bagaço passe do tambor de
entrada ao de saída, através da bagaceira ou virola.
A bagaceira ou virola funciona como um transportador fixo, onde o bagaço em
transito desliza-se sobre ela.
As camisas são dotadas de frisos para melhorar a capacidade de alimentação e
permitir uma melhor drenagem, formando ângulos que variam de 45 ° a 50° e que o ângulo
dos frisos do tambor de saída são iguais ao ângulo dos frisos do tambor de pressão, e
possuindo a mesma altura.
Os frisos são de três tipos :
Frisos circunferências: São ranhuras circulares, usinadas na superfície lateral do
cilindro, formando como que planos perpendiculares ao eixo.
24
Frisos Messchaerts: São usados no rolo de entrada de cada terno, com intervalo
de quatro em quatro polegadas e profundidade de uma polegada e largura de um quarto
de polegada.Frisos chevrons: São usados nos rolos de entrada e superior, com formato
de um V.
Nos tambores de pressão dos ternos vamos encontrar os flanges ou pestanas.
Virgens ou castelos - São pares de estruturas em aço, que são fixados sobre os
lageirões, por possantes parafusos. Os castelos ou virgens suportam aos rolos de
moendas e a virola ou bagaceira. Os lajeirões são construídos geralmente em aço, estão
presos à base. Quase sempre sua parte central, é côncava, servindo de coletor de caldo, e
recebe o nome de párol. Costuma-se forrar o párol, com
um lençol de cobre, com objetivo de protegê-lo contra a oxidação produzida pelo caldo e
pelos produtos anticépticos.
Com o fim de evitar modificações nas aberturas de entrada e saída dos rolos, assim
como flutuações acima dos limites do tambor de pressão, os mancais que suportam os
moentes dos tambores estão fortemente fixados pelos cabeçotes.
Os castelos das auto-reguláveis - As principais particularidades da moenda tipo “Auto-
Regulável”, fabricada pela Fives Lille – Cail, em relação aos outros tipos de moendas
chamados “clássicos”, são as seguintes:
A estrutura de uma concepção nova compreende dois castelos constituídos cada
um de duas peças importantes:
a) Parte inferior suportando os dois cilindros, inferior o de entrada e de saída;
b) Parte superior ou chapéu suportando o cilindro superior. Este chapéu é
articulado a uma extremidade sobre a parte inferior e a extremidade oposta é
ligada ao macaco hidráulico.
- O cilindro superior é absolutamente flutuante e possui uma grande liberdade de
movimento devido à articulação dos chapéus.
- A relação das aberturas E/S é constante qualquer que seja o valor do
levantamento do cilindro superior.
- A regulagem das aberturas de entrada e saída, assim como a da lâmina de
bagaceira, faz-se pelo exterior dos castelos com a ajuda de dispositivos especiais.
- Os macacos hidráulicos são independentes das bases.
25
- O rolo de alimentação forçada é previsto para ser incorporado à moenda.
Entre estas particularidades a mais importante é incontestavelmente a constância
de relação das aberturas entrada/saída.
Com efeito, esta relação não se modifica praticamente em trabalho, da posição
“REPOUSO” à posição “LEVANTAMENTO MAX”.
Antes de empreender a descrição detalhada da nova moenda tipo “Auto-Regulável”,
julgamos ser necessário atrair muito especialmente a atenção, para este princípio de uma
importância capital no funcionamento e no rendimento das moendas.
Nas antigas moendas do tipo “Clássico” (esquematizada na figura 1) a forma do
castelo e a direção das reações, não permitem resolver de maneira conveniente o
deslocamento do cilindro superior, em virtude do atrito dos mancais superiores nas caixas.
Os construtores utilizaram processos tais como: as placas de deslize em materiais
de fraco coeficiente de atrito, os rolamentos, o recuo da pressão hidráulica (pH colocado
em F), inclinação dos castelos superiores a 15º (Direção de F), ou ainda levantamento do
cilindro de entrada para conservar os castelos superiores verticais.
Todas estas modificações melhoram o deslocamento dos cilindros superiores,
amaciando este movimento que, pelo contrário, não teve nenhuma influência no
melhoramento da constância da relação E/S.
F1
F PH
CILINDRO SUPERIOR
F2
ENTRADA
S
E
CILINDRO DE ENTRADA CILINDRO DE SAÍDA
26
Fig. 1 – Decomposição das reações dos cilindros de uma moenda clássica.
Com a moenda tipo “Auto-Regulável”, a articulação dos chapéus sendo equipada
com rolamentos, suprime totalmente os atritos devidos aos deslizadores dos mancais
superiores nas moendas convencionais e resolve ao mesmo tempo a questão da relação
E/S.
Com efeito, o deslocamento do cilindro superior faz-se para trás, isto é, seguindo
um arco de círculo cujo centro está situado de tal maneira que a relação E/S permanece
sempre constante.
Além disso, para permitir uma fácil regulagem em função dos diâmetros dos
cilindros novos ou usados, o centro de rotação A pode ser igualmente modificado pela
rotação de um excêntrico.
A moenda tipo “Auto-Regulável” é a única cuja relação E/S não se modifica em
trabalho, qualquer que seja o valor do deslocamento do cilindro superior.
Pelo contrário, as moendas chamadas tipo Clássico, se estão na cabeça reta,
abrem-se com a mesma quantidade na entrada e na sida, e se estão na cabeça inclinada
ou com cilindro de entrada elevado, abrem-se mais na saída do que na entrada.
É corrente variar a relação das aberturas E/S em marcha de 2,5 a 2 da primeira à
última moenda da uma bateria.
Se examinarmos a importância da variação da relação E/S em função do tipo de
moenda utilizada, obteremos a moenda tipo “Auto-Regulável ”.
Para as moendas do tipo “Clássico”, a variação é de +33 a +125%, enquanto para a
moenda tipo “Auto-Regulável ” é de 0,0 a +5,0 %.
Podemos afirmar que a relação das aberturas E/S com a nova moenda tipo “Auto-
Regulável”, permanece constante para qualquer posição do cilindro superior.
Esta disposição apresenta, além disso, a vantagem de assegurar uma pressão de
saída contínua invariável.
Com efeito, qualquer que seja a espessura da camada de canas ou de bagaço que
entra na moenda é sempre prensada da mesma maneira, portanto nas melhores
condições de extração.
27
Bagaceira ou virola das auto-reguláveis - A bagaceira se regula do exterior dos castelos
da moenda e a largura da lâmina foi reduzida ao mínimo.
As virolas ou bagaceiras das tradicionais - A virola ou bagaceira é a peça que conduz
o bagaço desde o tambor de entrada ao de saída.
Geralmente feita em aço de alta dureza ou ferro fundido, ela é curva e segundo os
cálculos matemáticos de Bergmann, formando uma espiral logarítmica. A determinação do
raio da virola, do ponto de contato dela no tambor caneiro (bico da virola) e o seu término;
constituiu até o ano de 1951, o grande problema dos especialistas em moendas. O
processamento se fazia por tentativa; não era possível, sem a observação de pelo menos
5 anos em uma usina, para precisar com exatidão o fator baixo de cada terno que
compõem os “tandem”.
Precisamente naquele ano, cubano Júlio C. G. Maiz com sua forma analítica
resolveu o problema. Hoje em dia, graças ao professor Maiz, é possível a qualquer tecnico
desde que tome conhecimento do seu método, precisar a altura do fator baixo de uma
moenda sem necessitar do acervo do conhecimento dessa mesma moenda.
A distância do término da virola ao tambor de saída, é outra medida que se vem
diminuindo, a ponto de alguns fabricantes construírem as virolas entrosadas nos rolos de
saídas, com o objetivo de impedir a queda do bagacinho no parol.
Instruções para que um terno funcione bem:
- Que o rolo de pressão tenha livre flutuação e que este trabalhe nivelado;
- Desde que o rolo flutue livremente teremos melhorado um dos pontos mais
importantes do esmagamento das canas, porque: melhoramos a eficiência mecânica e a
extração;
- Reduzimos os desgastes, a manutenção e chegamos mesmo a evitar certas
ruturas;
- Obtemos operações mais uniformes, com buchas menos freqüentes das moendas;
- Não havendo aparelhos magnéticos, os ferros e outros objetos sólidos que
comumente vêm com as canas, podem passar sem ocasionar danos tão grandes nos
frisos dos rolos.
28
Considerações para melhorar a flutuação dos rolos - São as seguintes as causas
inibidoras:
Pistões que se travam nos cabeçotes das virgens podem ser: desenho deficiente, falta de
lubrificação descentralização causada por desgaste do mesmo.
Chumaceiras ou mancal superior que se travam na queixada das virgens; pode ser pelos
os seguintes motivos:
A) - Hidráulico em má condição, pode ser por: desgaste de suas partes internas e
externas, produzindo o travamento; inércia devido aos pesos; distância
demasiada grande entre os cabeçotes e os acumuladores do hidráulico,
ocasionando uma alta fricção do fluxo de óleo, afetando o movimento do rolo
superior.
B) - Ajuste das moendas: quando a relação de entrada e saída é muito alta, a
resultante das forças tende a revirar as chumaceiras e pistões; que o eixo das
carretas conduzidas, do trem das engrenagens das moendas (a que se acopla ao
rolo de pressão) esteja entre 1/4 “a 3/8” mais altas que os eixos dos rolos de
pressão, quando em sua posição de repouso. Quando isto não ocorre, ou seja, o
eixo da carreta mais alta que o eixo do tambor de pressão, quando este se
encontra em sua posição de repouso, a eficiência da luva é mínima e afeta
grandemente a flutuação do rolo de pressão.
C) - Carretas dos rolos defeituosos podem ser: carretas más desenhadas, carretas
em más condições, que devido à reação dos dentes, obrigam ao rolo superior a
momentos alheios aos que deveriam ter, pela variação do colchão de bagaço.
D) - o desnível do rolo superior influi muito no movimento do mesmo, por travações
que ocorrem.
29
Métodos para eliminar os impedimentos de construção:
- Pistões - No desenho dos pistões tem-se que levar em conta, que seu comprimento
deve ser de pelo menos 1,5 vezes o seu diâmetro. Alguns fabricantes estão construindo
pistão oco, transmitindo a pressão hidráulica, através de duas barras de aço, de tal modo,
que faz às vezes de junta universal, e qualquer desequilíbrio do mancal superior, não se
transmite ao pistão.
- Lubrificação - Os pistões hidráulicos comuns usam solas, umas em forma de taça e
outras em forma de U em sua parte superior, de tal forma justa, que o óleo que poderia
lubrificar, não lubrifica, a menos que a sola se rompa. Deste modo, deve-se pensar em
instalar algum método efetivo de lubrificação no passeio do pistão. No tipo de pistão, a
vedação se faz na parte inferior, substituindo-se a sola por borracha sintética, de sorte que
o pistão fique completamente banhado em óleo.
- Desgaste - Um pistão deve estar bem ajustado à sua camisa, a fim de evitar que revire.
- Chumaceiras - Desenho de Construção: A resultante do paralelo que forma as forças de
um terno, obriga a chumaceira a trabalhar sobre um dos seus lados, daí, ser evidente a
necessidade de se desenhar as chumaceiras com o dito lado maior que o oposto a saída
do bagaço, para evitar que revire.
Desgaste - É muito importante manter as chumaceiras superiores bem ajustadas às
virgens. Estas devem ser forradas com uma chapa metálica presa por parafusos, para se
repor quando desgastadas.
- Lubrificação: Devemos manter um método efetivo de lubrificação entre a queixada da
virgem e a chumaceira, não somente para evitar o desgaste, como também para permitir
melhor flutuação do rolo superior.
Ajuste das moendas - Relação entre entrada e saída:
30
Quando a relação entre as áreas de entrada e saída é muito alta, a resultante das
forças tende a revirar os pistões e chumaceiras. Deve-se manter esta relação a mais baixa
possível sem afetar a extração das moendas.
É muito importante ajustar as entradas e saídas das moendas, ainda que se
mantenha a relação desejada, para que o tambor tenha uma média de levantamento igual
a diferença em elevação entre a mesma em repouso e o eixo da carreta que veste a luva.
Quando sua flutuação é maior ou menor, se afeta consideravelmente a efetividade a luva,
requerendo maior potência para operar as moendas e naturalmente, afetando o
deslocamento do tambor de pressão.
Carreta ou rodetes dos rolos - Desenho de construção:
O desenho dos dentes de uma carreta deve ser de tal que com a variação no
levantamento, não resulte velocidade periférica demasiado variável, acomodando-se o
melhor possível aos diâmetros e posições do tambor de pressão, nem reações violentas
que afetem o seu levantamento normal.
Desgaste - Carretas com dentes sumamente desgastados produzem em muitos casos,
flutuação do rolo superior diretamente relacionado com o movimento do eixo.
Rolo superior desnivelado - Quando um rolo trabalha desnivelado, tem a tendência a
revirar as chumaceiras superiores, ocasionando não apenas aquecimento devido à
concentração de pressão em pequenas áreas, se não a tendência a travar a chumaceira
na virgem, interferindo no movimento do rolo superior.
Outros motivos - Enumeram outros motivos, tais como:- desgastes das virolas e rolos das
moendas; - pressões diferentes nos hidráulicos da moenda;- parafuso distribuidor do
bagacinho;- uniformidade do colchão do bagaço;- tipo de canas, etc...
Pressão das moendas - O sistema hidráulico compõe-se de um acumulador hidráulico, e
mais uma peça interposta entre estes e os mancais superiores rolos de pressão, que se
situa no interior do cabeçote de pressão, nada mais é que um cilindro munido de um
31
pistão, cuja finalidade, é transmitir aos mancais, a pressão hidráulica, proveniente do
acumulador.
O êmbolo, assim como a tampa que obtura o cilindro no interior do cabeçote,
recebe uma gaxeta de couro (sola hidráulica) para vedar o óleo, o qual, proveniente do
acumulador, atinge o cabeçote superior através de uma canalização em aço.
A força exercida sobre cada mancal do rolo superior é dada por: F = P . S
Onde: F = carga hidráulica em toneladas
P = pressão exercida em kg / cm2
S = área do cilindro hidráulico
Pressões exercidas em cada cabeçote: Primeiro terno = 250 kg / cm2
Segundo terno = 210 kg / cm2
Terceiro terno = 220 kg / cm2
Quarto terno = 230 kg / cm2
Quinto terno = 240 kg / cm2
Sexto terno = 250 kg / cm2
.
Embebição - Uma moenda, depois de bem ajustada, é responsável por uma eficiência de
trabalho de 90% do açúcar e não-açúcar contido na cana moída.
Daí, porque, sob qualquer ponto de vista industrial ou econômico que se analisa,
deve-se dispensar às moendas, um cuidado todo especial, além de requerer experiência e
em seu manuseio.
Os números usados no controle químico e que representam a eficiência de trabalho
de um “tandem”, são: Sacarose: Extraída % de sacarose em cana;
Perdas nas moendas;
Caldo absoluto perdido % de fibra.
Constituição físico-química e fisiológico da cana - Em qualquer estudo sobre a
embebição é indispensável considerar, em primeiro lugar, as características físico-
químicas e fisiológicas da cana, pois se tratando de um organismo formado por células
vivas, instintivamente resistem a ceder o caldo por elas aprisionado, enquanto conservam
a sua vitalidade.
A função do “tandem” é, por conseguinte, destruir o máximo de células (triturando-
as) e após esmagando-as, para obtenção de seu caldo constituinte.
32
Pode-se considerar a cana constituída por três caldos:- O medular (o mais rico);– O
contido pelos nós (o menos rico);- E o de córtex (o mais pobre).
Esses três caldos constituem o caldo absoluto da cana. Porém, a moagem a seco,
não é bastante, para permitir a extração de um máximo econômico do caldo normal, uma
vez que, o alto
poder absorvente da fibra seca, retém o caldo extraído de outras células pela ação
compressiva dos rolos.
Teremos que usar a embebição e a maceração, para a atingir o objetivo de obter
uma extração máxima.
Estas razões justificam uma desintegração preliminar da cana antes de passar
pelos ternos, como na prática é conseguido com o uso de navalhas, desfibradores e
esmagadores. O conhecimento desses princípios básicos, ajuda a melhorarmos a
extração das moendas.
Principais fatores para tornar eficiente a embebição ou a maceração - São os
seguintes, os fatores que afetam a eficiência da embebição ou da maceração:
– Grau de desintegração do bagaço;
– Proporção e estrutura da fibra do bagaço;
– Altura do colchão de bagaço;
– Tempo e amplitude do contato da água ou do caldo diluído, com o
bagaço;
– Quantidade de água, ou de caldo diluído, aplicado sobre o bagaço;
– Temperatura e pureza da água e do caldo diluído aplicado sobre o
bagaço;
– Diferenças ou quedas de Brix e Pureza entre o líquido macerador;
– E o caldo original no bagaço; – infecção bacteriológica dos caldos
diluídos.
Uma das causas principais da baixa eficiência das moendas está na ineficiência dos
sistemas de embebição usados.
Com efeito, se fixarmos em 100% a proporção teórica da mistura da água de
embebição ou de caldo diluído de maceração com o caldo original no bagaço, a
experiência nos mostra, que na prática esta proporção de mistura varia entre 20 a 70%.
33
Esta grande flutuação provém geralmente, de sistema inadequado de embebição e
maceração. A correção desses sistemas propiciam ganhos substanciais de açúcar
extraído pelo “tandem”.
- Grau de desintegração do bagaço - Em igualdade de condições tanto a embebição
como a maceração, será mais eficiente, quanto mais desintegrado esteja o bagaço.
- Proporção e estrutura da fibra do bagaço - Cada variedade de cana, apresenta um
conteúdo e estrutura de fibra distinta. É evidente, que para obtermos uma mesma
extração, necessitamos de uma maior quantidade de água para um maior conteúdo de
fibra. A quantidade de água será mínima de 2,5 vezes o peso da fibra.
- Altura do colchão de bagaço – Nas mesmas condições: moagem diária, dimensões dos
rolos, pressão e velocidade periférica dos tambores, que são os fatores determinantes da
altura do colchão de bagaço, tanto a embebição como a maceração será mais eficiente,
isto é, terá tanto maior poder de penetração, tanto vertical como lateral, quanto menor
seja a altura do colchão, desde que ele se mantenha compacto.
J. Salinas observou que a embebição ou maceração aplicada à saída de cada terno
permite uma maior penetração do líquido macerante do que quando aplicada à entrada
das moendas. Destas observações concluiu da conveniência de colchões mais finos de
bagaços. Para que não afetasse a moagem diária, teve que moer com altas velocidades
periféricas nos rolos, onde em alguns casos, usou até velocidades variantes entre 18 a 25
metros por minuto, resultados inteiramente coroados de êxito. Usam-se velocidades nos
transportadores intermediários de 8 á 20 vezes a velocidade periférica dos cilindros de
moendas. Nestas condições a camada de bagaço sobre o condutor, formará um colchão
de 10 a 20 mm. de espessura sobre o transportador, que neste caso ele deverá ser de
borracha.
- Tempo de contacto da água ou do caldo diluído com o bagaço - Este é um fator
decisivo na eficiência da embebição ou maceração.
O motivo principal que nos conduz a aplicar a água ou o caldo diluído à saída de
cada terno é propiciar um tempo máximo de contacto entre o líquido macerador e o
bagaço, a fim de que o primeiro, possa realizar a sua função diluidora e lixiviadora, fato
34
que não se produz instantaneamente, em virtude das características físicas e fisiológicas
do bagaço.
- Quantidade de água ou de caldo diluído aplicado sobre o bagaço - Este fator está
relacionado
com a capacidade de evaporação da fábrica, é evidente que o limite da água de
embebição depende dos múltiplos efeito e da sobra de bagaço.
A má colocação da embebição de 30% sobre a cana, (ou 250% sobre a fibra) com
um fator de mistura de 20%, não seria tão eficaz como uma boa colocação de embebição
de 20% sobre cana (166% sobre a fibra aproximadamente) com um fator de mistura de
50%. No segundo caso, a eficiência da maceração será 40% maior que no primeiro, com
outras, substanciais vantagens econômicas.
- Temperatura e pureza da água ou do caldo diluído aplicado sobre o bagaço - Das
inúmeras provas feitas com água fria e água quente (condensado dos aquecedores,
evaporação e tachos a vacuo), chegou-se ao seguinte resultado: Muito embora a
embebição com a água quente, não atingisse nunca a 100% sobre a água fria os
resultados foram bem alentadores, não obstante houvesse aumento de impurezas
provenientes do bagaço, (principalmente ceras e substâncias pécticas). Por outro lado, a
água fria além de proporcionar uma menor extração, não deixa de causar certas
perturbações à fabricação, mormente se as águas são duras ou magnesianas, cujos sais
minerais, além de serem incrustantes, são substâncias melaçogênicas. A temperatura
ótima da água de embebição é de 70º C.
- Infecção bacteriológica dos caldos diluídos - Em virtude do baixo Brix dos caldos
macerantes torna-se necessário se ter um cuidado todo especial com a assepsia das
moendas, sob pena de grandes prejuízos serem causados neste departamento.
Várias bactérias que provém do campo, são termófilas, tais como “Leuconostoc de
Mesenteroides” e outros, sensíveis apenas aos produtos clorados.
Fórmula de capacidade das moendas - A fórmula de capacidades de moendas é dada
pela fórmula de E. Hugot (2ª Edição 1970).
35
0,8 . c. n. (1-0,06 n D) L.D
2
N
C = ------------------------------------------------
F
Onde C = Capacidade em T.C.H.
c = Fator de preparação e 1,10 a 1,25
n = rpm dos ternos
L = Comprimento dos rolos em m.
D = Diâmetro dos rolos em m.
N = Número de rolos de moendas do tandem.
F = Fibra em relação e unidade.
Quando o conjunto de moendas é dotado de queda Donnelly toma-se um fator f =
1,25 e quando é dotado de Press-Roll toma-se um fator 1,35.
Em 1945, López Ferrer, apesar de reconhecer que não existia nenhuma expressão
matemática aceitável, propunha como aproximada, em arrobas cubanas/hora, a seguinte
fórmula:
Qa = π x d x L x R x A x 1.620
F x 25
Onde:
d = Diâmetro do rolo de pressão em pés;
L = Comprimento do rolo de pressão em pés;
R e A = Respectivamente revoluções por hora dos rolos e altura de entrada do
colchão de bagaço, sendo A medido no 1º terno, expresso em pés.
Fora da incógnita A relativa ao primeiro terno, a qual é função da cana moída, não
existe o número de rolos ou ternos do “tandem”. Na mesma época que aparecia a fórmula
de López Ferrer
Onde: C = Capacidade em TC.H.;
c = Fator de preparação e 1,10 a 1,25;
n = rpm dos ternos;
L = Comprimento dos rolos em m.;
D = Diâmetro dos rolos em m.;
N = Número de rolos de moendas do tandem;
f = Fibra em relação à unidade.
36
Após dissecarmos as fórmulas conhecidas de capacidade de um “tandem”, iremos
apresentar aquela que nos atrevemos chamar de “RACIONAL”, pelas razões abaixo:
1. A capacidade é função direta da velocidade periférica dos rolos, lógico que ela é
considerada independente do grau do esgotamento do bagaço, ou melhor dito,
da cana.
2. Esse grau de esgotamento deve dar-se apenas no último terno, sendo os
anteriores, apenas preparadores do colchão de bagaço, para entregar em
condições ótimas de volume e pressão ao último terno.
3. A extração de sacarose % da sacarose em cana fora de certos limites de
moagem em seco, não é função direta dos ternos, se não da quantidade e
distribuição da embebição.
4. Para cada “tandem” de determinado número de rolos e sempre que as pressões
sejam adequadas às velocidades empregadas, existe uma relação
fibra/velocidade, que é constante para um comprimento determinado dos rolos
quando o grau de esgotamento é igual.
5. Quando o número de rolos varia, a constante anterior varia também, se bem que
não seja na mesma proporção, porém em relação menor.
Reynoso, com 30 Kg/cm2
ou (426 Lib/pol2
) em cana desfibrada, obtinha 78% de
caldo sobre o peso da cana, enquanto que Deerr, utilizando pedaços de cana de
1 pol3
, conseguia apenas 52% apesar de utilizar pressões maiores de 34 Kg/cm2
ou (490 Lib/pol2
).
6. O grau de desfibramento da cana pode expressar-se como “Coeficiente de finura”
daí porque a capacidade de um “tandem” será inversamente proporcional a esse
coeficiente de finura do bagaço.
A determinação desse fator é o ponto mais delicado para se estabelecer uma
fórmula racional, uma vez que, varia não apenas com o número de ternos, como ainda,
com os tipos de frisos e especialmente, sua profundidade. Do que foi possível aos
estudiosos do assunto observar, o coeficiente de finura, varia com os diferentes tipos de
frisos dos rolos, além do número destes, onde as navalhas são consideradas como dois
rolos.
Coeficiente de finura = 1____
Kr √ N
37
Kr = função do friso;
N = número de rolos onde as navalhas são consideradas como dois rolos.
Daí a fórmula: ____
Qa = 100 x Kr x L x V x √ N
F
Qa = capacidade em arrobas cubanas/hora;
F = % fibra na cana;
L = comprimento dos rolos em pés;
V = velocidade periférica do último terno em pés/minuto;
Kr = variando de 1,25 (mínimo) a 1,50 (máximo).
Daí porque pode a fórmula acima, tomar os seguintes aspectos:
Qa mínimo = L x V x √ N x 125
F
Qa máximo = L x V x √ N x 150
F
EXEMPLO: Uma usina que tenha uma navalha, um esmagador e quatro ternos, cujos rolos
tenham 7 pés de comprimento, velocidade periférica dos últimos rolos de 40 pés/minuto,
moendo cana de 11,5% de fibra, moerá normalmente:
____
Mínimo: = 125 x 7 x 40 x √ 16 = 12,173 @. cubanas/hora = 140 ton./hora
11,5
____
Máximo: = 7 x 40 x √ 16 x 150 = 14,609 @ cubanas/hora = 170 ton./hora
11,5
Potência das moendas - As potências que indicam as obras técnicas, estão, geralmente,
em função das toneladas de fibra manipuladas.
Nas instalações movidas a vapor, estas potências se determina em H.P. por
tonelada de fibra por hora (H.P.I./T.F.H.), ou por tonelada de cana por hora (H.P.I./T.C.H.).
A determinação da potência consumida por um tandem é complexa e integra
numerosos fatores, tais como:
1. - Potência consumida pela compressão do bagaço;
2. - Potência consumida pela fricção entre os mancais e os moentes;
38
3. - Potência consumida por fricção entre o bagaço e a virola;
4. - Potência consumida por fricção dos frisos da virola contra os cilindros de
moendas e os pentes raspadores;
5. - Potência consumida pelos transportadores (externos) intermediárias;
6. - Potência consumida pelas as engrenagens.
Há outros fatores, de determinação difícil ou de estimar, como: variedades de cana,
lubrificação, ajuste da aberturas de entrada e saída do coeficiente de finura com que a
cana é entregue ao primeiro esmagamento etc.
Fórmula geral simplificada - Potência Normal Absorvida por um Terno, em C.V.I.:
Primeiro terno: PN = 0,20 F.n.D.
Outros ternos: PN = 0,18 F.n.D.
Potência absorvida máxima por um terno, em C.V.I.
Primeiro terno: Pp = 0,25 F.n.D.
Outros ternos: Pp = 0,22 F.n.D.
Em termos práticos temos para: Primeiro terno: P = 22 CV por TFH
Segundo terno: P = 17 CV por TFH
Terceiro terno: P = 18 CV por TFH
Quarto terno: P = 19 CV por TFH
Quinto terno: P = 20 CV por TFH
Sexto terno: P = 22 CV por TFH
Cálculo das aberturas das moendas - Este é um dos cálculos mais importantes,
anualmente feitos nas usinas, onde existem realmente técnicos e técnica.
Na maioria de nossas fábricas, para não dizer a totalidade, as áreas de abertura de
entrada e saída das moendas não são determinadas por cálculos. Mas, que os mecânicos
ou serralheiros imaginam pelo simples fato de terem aprendido de seus mestres que, para
moer-se uma taxa de X ton/hora, em uma moenda cujos rolos tenham “Y” de diâmetro e
“Z” de comprimento, cujo R.P.M. dos rolos seja V e o número de ternos ∆, carece então de
uma abertura de entrada e saída respectivamente de Se e Ss.
39
É meridiano que duas usinas da mesma capacidade de esmagamento e dispondo
ainda dos mesmos implementos de preparação e esmagamento, mas que em uma, as
canas têm baixa percentagem de fibras, enquanto que na outra o percentual de fibra em
cana é alto, elas jamais poderão ter as mesmas áreas de abertura e saída. Entretanto, no
conceito vigentes de nossos serralheiros e mecânicos, a este dado tão importante, não
dispensam a mínima atenção.
Fatores básicos para determinar as áreas de entrada e saída dos ternos do tandem. -
São fatores básicos para a determinação das áreas de entrada e saída dos ternos, os
seguintes:
1) - Quantidade de cana que se deseja moer;
2) - Percentagem de fibra na cana;
3) - Composição quantitativa do bagaço à saída de cada terno;
4) - Velocidade angular e linear dos rolos de cada terno do “tandem” ;
5) - Natureza do material de que são feitos os rolos e virolas;
6) - Drenagem do caldo extraído;
7) - Dispositivo alimentador dos ternos;
8) - Tipo de maceração e quantidade do líquido macerante;
9) – E outros fatores tais como: condições mecânicas das moendas;
embebição com cachaça, quantidade e distribuição do bagacinho, etc.
1) Quantidade de cana que se quer moer - As aberturas dependem da quantidade de
cana que se deseja moer na unidade tempo. Desde que se mantenham constantes as
velocidades dos rolos e o teor de fibra em cana seja mais ou menos o mesmo, é evidente
que, nestas condições, para moermos mais, carecemos dar maiores áreas de entrada e
saída aos ternos.
Para os nossos cálculos posteriores, vamos designar por W a quantidade de canas,
em arrobas cubanas (11,5 quilos), moídas nas 24 horas. Na prática, quando somos
forçados a aumentar ou diminuir a moagem diária, ocasionalmente, na impossibilidade de
modificarmos os nossos ajustes ou “setting” apelarmos para as máquinas que acionam o
“tandem”, dando-lhe maior ou menor velocidade.
40
2) Percentagem de fibra em cana – O percentual de fibra em cana é fator básico que
governa os ajustes de uma moenda. A uma maior percentagem de fibra na cana
corresponderá maiores aberturas; desde que todos os demais fatores permaneçam
constantes. Como os ajustes têm que ser fixados antes do início da safra e em cujos
cálculos deve se levar em conta principalmente à fibra, ocorrerá que quando esta variar
durante a safra, deverão variar também as aberturas, em correspondência com essas
flutuações.
Isto se consegue perfeitamente, uma vez que as aberturas se ajustam
automaticamente a essas exigências, graças à liberdade que tem o rolo superior de se
suspender. Desde que não haja variação na altura do colchão de bagaço, a variação do
percentual de fibra em cana, poderá ser observado pelo movimento contínuo das placas
dos acumuladores hidráulicos, denotando uma auto-ajustagem dos rolos da moenda em
estudo.
Chamando F o porcento de fibra em cana, W a quantidade de cana moída em 24
horas, a quantidade Q de fibra moída na unidade de tempo, será dado por:
Q = W . F / 100 = arrobas de fibra/24 horas
Q = W . F . 25 / 24 x 100 x 60 / lbs. de fibra/minuto
3 Composição quantitativa do bagaço, à saída de cada terno - Chamamos de bagaço,
a cana após sofrer seu primeiro esmagamento. À medida que o colchão de bagaço
avança, sofrendo sucessivas compressões pelos ternos que compõe o “tandem”, ai
reduzindo-se o coeficiente de finura do bagaço e a composição quantitativa deste,
experimenta variações. Assim sendo, a composição do bagaço, à saída de cada terno, é
um fator importante no ajuste do terno.
Por outro lado, este fator é função dos implementos preparadores do colchão da
natureza da cana que se mói, da eficiência própria das moendas e da posição do terno no
conjunto.
Imaginemos o bagaço constituído de duas partes principais:
a) - Uma parte sólida representada pela fibra seca;
b) - Outra líquida , representada pelo caldo presente juntamente com a
água de diluição.
Portanto, em cada 100 partes de bagaço à saída de cada terno, existirá F' % de
fibra seca e H% de líquido, é desnecessário dizer que:
41
F' + H = 100
Chamando de umidade, a parte líquida contida no bagaço. Dos estudos realizados
por Noel Derr, sobre a compressibilidade do bagaço, ele chegou à conclusão de que há
um ponto tal de pressão, a partir da qual, a unidade de volume não sofre redução.
A aplicação de pressões sobre o colchão de bagaço reduzirá seu volume até um
determinado ponto que, a partir do qual, o bagaço atuará como um corpo rígido.
Naturalmente, este ponto muito difícil de ser determinado, torna-se ainda mais, de vez que
depende da variedade da cana e do seu grau de preparação.
A seguir, transcreveremos os resultados obtidos em uma Usina equipada com
uma navalha, um esmagador e seus ternos. Teremos oportunidade de observar que há
uma pequena diferença no peso específico do líquido que acompanha a fibra seca (que
convencionamos chamar de umidade), cujo peso específico é decrescente, à medida que
nos aproximamos do último terno o qual, geralmente, está compreendido entre 66 e 62
Lbs. / pés3
ESMAGADO
R
1
TERNO
2
TERNOS
3
TERNOS
4
TERNOS
5 TERNOS
6
TERNOS
F' 22,00 28,00 35,00 41,00 45,00 49,00 52,00
H 78,00 72,00 65,00 59,00 55,00 51,00 48,00
Fw 78,00 87,00 91,00 95,00 98,00 100,00 101,00
hm 66,00 66,00 65,00 64,00 63,00 62,00 62,00
F' = Fibra % em bagaço que sai de cada terno;
H = Umidade % em bagaço que sai de cada terno;
fw = Peso específico da fibra seca em Lbs./pé3
;
hw = Peso específico d a umidade em Lbs./pé3
.
No quadro acima, vemos que a percentagem de fibra cresce à medida que o
colchão sofre novas compressões, muito embora as pressões dos ternos sejam crescentes
a partir do primeiro terno. Também podemos observar a pequena variação do peso
específico da parte líquida retida pelo bagaço, à saída de cada terno.
A relação H/F' de cada terno depende do grau de preparação que recebeu a cana,
antes de chegar ao 1º terno.
42
Por exemplo: Quando a cana é preparada por uma navalha com um esmagador ou por
um duplo esmagador sem navalhas, a relação do primeiro terno será de H/F' = 72/28. Se
existe um jogo de navalhas e duplo esmagador, ou duplas navalhas e um esmagador ou
ainda uma navalha, um esmagador e um desfibrador entre a relação de umidade para fibra
será de H/F' = 65/35.
Para um conjunto de 5 ternos com um esmagador e uma navalha, a relação para
o último terno será de H/F' = 50/50. E para um outro conjunto que tenha os mesmos
aparelhos preparadores, mas que o “tandem” tenha 6 ternos, a relação será de H/F' =
48/52 também para o último terno.
Das experiências de Deerr, comprovadas posteriormente por outros
investigadores no campo da prática, o bagaço ao ser comprimido, por um “tandem”, chega
a pesar de 70 a 80 lbs./pé3
, segundo o grau de compressão aplicado, ou seja , segundo o
número de ternos considerados.
Em 150 experiências feitas, em um conjunto de 1 esmagador e 6 ternos, chegou-se
aos seguintes resultados:
Esmagador 1º terno 2º terno 3º terno 4º terno 5º terno 6º terno
Bw 1122 1154 1154 1186 1218 1250 1283
Bw = expresso em lbs./pé3
, representa o peso específico do bagaço. Do exposto
concluímos que necessitamos conhecer a composição do bagaço à saída de cada terno, a
fim de calcularmos os ajustes dos mesmos.
4) Velocidade linear dos rolos - A quantidade de fibra que passa pelos ternos de um
“tandem” é constante da unidade de tempo, enquanto que o seu volume irá decrescendo
sob as sucessivas e crescentes pressões a que está submetido o bagaço em trânsito.
Como conseqüência, o operador terá que calcular aberturas compatíveis com a
manutenção do volume correspondente à saída de cada terno.
5) Natureza do material dos rolos e virolas - A qualidade do material que compõe as
camisas dos rolos e das virolas é de grande importância, no estudo dos ajustes dos ternos,
muito embora não entre diretamente nos cálculos das áreas de entrada e saída. As
camisas dos rolos devem ser feitas de ferro (fundido) mole, enquanto que as virolas devem
ser de ferro (aço) duro. É óbvio que, as camisas de ferro mole facilitam a ação de “agarre”
43
do bagaço ao passo que o ferro duro usados na confecção das virolas oferecem a
vantagem de diminuir o coeficiente de atrito, facilitando o deslize do bagaço.
6) Drenagem do caldo extraído - Um dos detalhes mais importantes quando se assenta
uma virola, é o relativo a drenagem que se deve deixar na parte posterior da virola, cujo
objeto é permitir uma boa vazão do caldo extraído pelo rolo superior e o de saída.
Recomenda-se para um bom funcionamento de drenagem, cuidado especial não só
com os Messchaert nos rolos de entrada, como também frisos semelhantes nas virolas. A
má drenagem acarreta jorros de caldo, que se projetam entre os rolos de pressão e saída,
alcançando às vezes boa distância. Quando isto acontece, diz-se que, o terno tende a
cuspir.
Esse fenômeno também resulta algumas vezes de uma relação muito grande entre
as aberturas de entrada e saída.
7) Dispositivos para melhorar a alimentação dos ternos - Os acondicionadores do
colchão de bagaço são aparelhos que se adicionam às moendas, com o objetivo de
melhorar a eficiência da moenda, evitando o engurgitamento dos ternos. É bom salientar
que a eficiência desses dispositivos depende muito, do bom ajuste das moendas. Estes se
tornam ineficazes quando os ajustes são impróprios.
8) Método de maceração empregado e quantidade de líquido macerante - O sistema
de maceração e a qualidade do líquido macerante, são fatores que podem influenciar nos
ajustes previamente calculados.
Uma moenda onde é forçado a usar a cachaça quente como líquido macerante,
pode produzir modificações nos ajustes calculados, em virtude de facilitar o polimento dos
rolos, o que determina um menor “agarre”.
9) Outros fatores - O estado em que se encontram os rolos – presença de estrias
transversais ou helicoidais nos rolos de entrada, isto é, canero, com o fim de melhorar a
alimentação. A presença do chevrons reduz a ação trituradora das moendas, uma vez que
aumenta a área de abertura do terno, embora que em pequena escala. Daí, termos que
levar em conta as estrias, por ocasião dos “settings”.
44
Outros fatores de ordem econômica, tais como: impossibilidade de reposição de
novas camisas de diâmetro desgastado, e que em virtude do diâmetro das carretas,
cavidades de virgem e outros motivos, nos impede de ajustar os nossos “settings”, daí
termos que nos contentar, com dimensões mais próximas das que nos fornecem os
cálculos , etc.
Para fixar-se a capacidade volumétrica do bagaço em transito em um “tandem”, ter-
se-á de levar em consideração não só o cálculo da área de abertura, mas, sobretudo a
velocidade linear desenvolvida pelo tambor superior, a qual é função do diâmetro desse
mesmo rolo.
Cálculo do volume do bagaço em trânsito - Para o cálculo do volume do bagaço em
trânsito admitir a existência de um tambor imaginário, girando, e que tenha um diâmetro
médio Dm distinto do verdadeiro diâmetro externo do rolo superior.
Para a elucidação do que acima ficou dito, estudaremos 3 casos distintos,
representados nas figuras números 1, 2 e 3.
De b h b De b h
a e c a c a
e e
h’ d f d’ h’ a h’ c
d p f d d f
Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3
Frisos de mesmo passo e Frisos de mesmo ângulo e Frisos de mesmo passo e
ângulos iguais passos diferentes ângulos diferentes
Como se constata nas figuras 1,2 e 3, a área efetiva por onde o bagaço passa, para
a secção considerada em cada um dos casos, é fornecida por:
Figura nº 1, chamando:
A1 = Área do triângulo abc
A2 = Área do triângulo acdf
A3 = Área do triângulo def
A’ = Área efetiva por onde passa o bagaço
S = Distância de ponta a fundo de frisos entre os rolos.
45
p = Passe dos frisos
L = Comprimento dos rolos
h = Profundidade dos frisos.
Logo:
A’ = A1 + A2 – A3 porém A1 = A3 por se tratar de triângulos iguais, onde:
A’ = A2
De onde concluímos, que a área efetiva para a secção considerada é igual a do
retângulo acdf, o que é o mesmo que:
A’ = A2 = S . P
Área total será dada por:
A’ = S x L
Figura nº 2, chamando:
A1 = Área do triângulo abc
A2 = Área do triângulo acd’f
A3 = 2 (área do triângulo def)
A’ = Área efetiva por onde passa o bagaço.
Logo:
A’ = A1 + A2 – A3 para a secção correspondente a um dente do rolo.
Figura nº 3, chamando:
A1 = Área do triângulo abc
A2 = Área do triângulo acd’f
A3 = Área do triângulo dcf
A’ = Área efetiva por onde passa o bagaço.
A área correspondente à secção de um dente, será dada por:
A’ = A1 + A2 – A3
Pelo que vimos da figura anterior, concluímos que, a área efetiva, pode ser suposta
como girando ao redor do eixo do tambor superior, formando assim um volume de
revolução. De acordo com esse critério, que é certo, podemos aplicar o teorema de
Pappus, que diz assim:
“O VOLUME QUE GERA UMA ÁREA PLANA QUE GIRA EM TORNO DE UM EIXO, É IGUAL AO
PRODUTO DESSA ÁREA PELA CIRCUNFERÊNCIA QUE DESCREVE SEU CENTRO DE GRAVIDADE”.
46
Então se fizermos:
V1 = Volume gerado pela área A1 ao girar em torno do eixo de pressão.
V2 = Volume gerado pela área A2 ao girar em torno do eixo de pressão.
V3 = Volume gerado pela área A3 ao girar em torno do eixo de pressão.
V = Volume resultante dos anteriores.
C1 = Comprimento da circunferência descrita pelo centro de gravidade da área A1.
C2 = Comprimento da circunferência descrita pelo centro de gravidade da área A2.
C3 = Comprimento da circunferência descrita pelo centro de gravidade da área A3.
Teremos então, aplicando o teorema de Pappus, que:
V = V1 + V2 – V3 = A1C1 + A2C2 – A3C3
V = A1C1 + A2C2 – A3C3
h h
De De-h De De-h Dm De
De-h Dm
h
S De S C De
C
h’ S
Figura 4 Figura 5 Figura 6
Demonstra-se matematicamente que o volume anterior é equivalente ao gerado por
um retângulo determinado pelas linhas de centro dos dentes dos rolos inferior e superior.
O diâmetro de giro desse retângulo e que corresponde a seu centro de gravidade, se
chama “diâmetro médio”, isto se pode apreciar claramente nas figuras 4, 5 e 6. Observa-
se, para qualquer dos 3 casos, o diâmetro médio está expresso por:
Dm = De – h + C (1)
Onde:
47
De = Diâmetro externo do rolo superior
h = Altura do dente do rolo superior
C = Distância entre as linhas de centro dos dentes dos rolos: superior e saída
Como se pode apreciar, na fórmula (1), Dm é função de C e este por sua vez está
subordinado a Dp, cujo valor é o que buscamos para determinar o ajuste. Em outras
palavras, a equação (1) tem duas icógnitas, Dm e C.
Contudo, podemos estabelecer outra equação, que é a seguinte:
V = A x v (2)
Onde:
V = Volume em trânsito em pés3
/minuto
A = Área efetiva por onde passa o bagaço, em pés2
v = Velocidade linear correspondente a um determinado a um tambor imaginário
cujo diâmetro exterior é determinado pelo centro de gravidade do retângulo antes
mencionado, ou seja, cujo diâmetro exterior é Dm.
Por outro lado sabemos que: A = L x C (3)
Onde:
L = É o comprimento dos rolos em polegadas.
C = É a distância entre os centros de dentes, em polegadas.
Sabemos também que:
v = π x Dm x N (4)
Onde: Dm = É o diâmetro médio e
N = o rpm dos rolos.
Substituindo os valores das equações (3) e (4), na equação (2), teremos:
V = L x C x π x Dm x N / 1.728
Dm = 1.728 x V / L x C x π x N (5)
NOTA: O número 1.728 que aparece na equação nº 5 é o fator de conversão de pés3
em
polegadas3
.
1º terno 2º terno 3º terno 4º terno 5º terno 6º terno
Diâmetro exterior do rolo superior em 0,886 0,8636 0,889 0,919 0,902 0,902
48
polegadas (De)
Velocidade angular do rolo superior
em R.P.M. (N)
4,450 4,190 4,710 4,400 7,180 6,220
Velocidade linear do rolo superior em
pé/min (V)
12,399 11,366 13,170 12,750 20,352 17,633
Fibra % de bagaço a saída de cada
terno (F’)
25 35,00 41,00 45,00 49,00 52,00
Umidade % de bagaço a saída de
cada terno (H)
75 65,00 59,00 55,00 51,00 48,00
Peso específico da fibra seca a saída
de cada terno em Kg/m3
(W)
1395 1459 1523 1571 1603 1619
Peso específico líquido do bagaço a
saída de cada terno em Kg/m3
(hw)
1058 1042 1026 1010 994 994
Peso específico do bagaço a saída de
cada terno (bw)
1154 1154 1186 1218 1251 1283
Relação de entrada e saída em
trabalho (R).
1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20
a) Cálculo da quantidade de fibra, Qf, moída na unidade de tempo:
Qf = W . F____ = 200.000 x 15 = 500,0 Kg/min
100 x 24 x 60 100 x 60
b) Cálculo da quantidade de bagaço, Qb, a saída de cada terno:
Qb = Qf x 100
F’
1º terno = 500 x 100 = 2.000
25
2º terno = 500 x 100 = 1.428,6
35
3º terno = 500 x 100 = 1.219,5
41
4º terno = 500 x 100 = 1.111,1
45
5º terno = 500 x 100 = 1.020,4
49
6º terno = 500 x 100 = 961,5
52
c) Cálculo do volume do bagaço em trânsito e saída de cada terno.
Vb = Qb_
bw
49
Vb1 = 2000 = 1,838 m3
/min
1088
Vb2 = 1428,6 = 1,238 m3
/min
1154
Vb3 = 1219,5 = 1,0283 m3
/min
1186
Vb4 = 1111,1 = 0,912 m3
/min
1218
Vb5 = 1020,4 = 0,816 m3
/min
1251
Vb6 = 961,5 = 0,750 m3
/min
1283
Cálculo das aberturas de trabalho de cada terno:
1º Terno: Frisos de passe de 3”3/8 = 86 mm = 0,086 m.
Dm = Vb___ = 1,838_________ = 0,054
L C π n 1,9812 x C x 3,1416 x 5,5 C
Dm = 0,8858 – 0,0397 + C – 0,8461 + C
0,054 = 0,8461 + C
C
0,054 = 0,8461 C + C2
C2
+ 0,8461 C – 0,054 = 0
C = -0,8461 ± √ 0,84612
+ 4 . 1 . 0,054_
2
C = -0,8461 ± 0,9653 = 0,05962 m = 59,62 mm
2
As = C = 59,62 mm
Ae = 7 x As = 2 x 59,62 = 119,2 mm
2º Terno e os demais:
Cálculo é feito de maneira idêntica
PROBLEMA - Imaginemos uma moenda, cujo esmagador tem um comprimento de 78” e
diâmetro de 35”1/2, com frisos de alturas, respectivamente:
50
h = 4”1/4 e h’ = 3”3/8
N = 5,37 rpm e a capacidade volumétrica.
V = 38,40 pés3
/minuto.
Segundo a fórmula nº 5, temos:
Dm = 1.728 x V / 78 x C x π x N
Dm = 1.728 x 38,40 / 78 x C x 3,1416 x 5,37
Dm = 50,4 / C
Substituindo o valor de Dm na fórmula nº 1 , encontraremos:
50,4 / C = De - h + C
C(De - h + C) = 50,4
C(35,5 - 4,25 + C) = 50,4
C2
+ 31,25 C - 50,4 = 0
C = - 31,25 + 31,252
+ 4 x 50,4 / 2
C = 1,565”
Conhecido C poderemos determinar Dp - Com efeito:
C = h / 2 + h’ / 2 + Dp
Dp = C – (h / 2 + h’ / 2)
Substituindo no 2º membros as incógnitas pelos seus respectivos valores, temos:
Dp = 1,565 - (4,25 / 2 + 3,375 / 2)
Dp = 2,2475
O sinal negativo indica que os frisos estão entrosados. Portanto, a distância S, de
ponta a fundo, é determinada por: S = h’ - Dp = 3,375 - 2,2475
S = 1,1275
S = 1”1/8
Regulagem da moenda – A regulagem de um tandem requer tres medidas:
a – A abertura entre o rolo superior e o rolo de entrada,
51
b – A abertura entre o rolo superior e o rolo de saída,
c – A abertura entre o rolo superior e a virola ou bagceira.
Traçado analítico das virolas - Existe vários métodos de traçados da virola.
Nenhum desses traçados dá-nos uma indicação segura, da altura inicial da virola
Graças ao Fator Baixo (F.B.), o qual foi proposto por J. D. Compain no ano de 1950, e
que apenas pelo traçado analítico poderá ser precisado. O Fator Baixo deverá variar entre
3/8 a 1”.
O traçado:
1º ) - Em um ponto qualquer C , da linha ab, se traça a vertical cd, que conterá o centro
do tambor de pressão;
2º ) - Marca-se a distância C 01 = Z, de acordo com os diferentes tipos de virgens. Do
ponto 01 como centro, se descreve o círculo R1, com o diâmetro exterior do rolo superior;
3º ) - Com a distância X = R1 + R2 + E + 1/16” (que compreenda a soma dos raios
do tambor superior e o de entrada, mas a Entrada, e mais 1/16” para o ajuste); desde o
ponto 01 como centro, se intercepta à linha ab no ponto O2. Deste último ponto como
centro e com o raio exterior R2, do rolo de entrada, se descreve o círculo m2;
4º ) - O centro O3 e o círculo m3 do tambor de saída, são obtidos de maneira análoga ao
item 3. A distância Y = R1 + R3 + S , quando S é positivo, é Y = R1 + R3 - S ,
quando S é negativo, isto é, quando a saída está engrenada.
5º ) - Marca-se o ponto N sobre ab, tal que, T = 1/3R1 ; do ponto N, traça-se o
segmento NO1, prologando-se indefinidamente.
6º ) - Com a distância R3 + D, se descreve o arco m4, com centro em O3.
7º ) - Tira-se uma tangente comum ao tambor de pressão e ao tambor de entrada; o ponto
de contacto dessa tangente com o segmento NO1, representa o ponto inicial da virola, e A
a sua altura inicial.
8º ) - Sobre a vertical cd, com a distância R1 = A + 1/4” determina-se a altura B.
9º ) - Com o centro em O1 e o raio R = R1 + B + 1/4” , traça-se o arco m5 , que
intercepta o arco m4 no ponto u3, e C representará a altura da virola.
52
10º ) - Sobre os segmentos u1u2 e u2u3, tira-se as mediatrizes ff' e ee' o ponto de
convergência W, dessa duas últimas linhas, com a 3ª do raio será o centro do arco u1u2u3
e, conseqüentemente, será o centro do arco da espiral da virola.
11º ) - O pescoço de ganso da virola se obtém, traçando-se uma arco de raio V, desde o
ponto u1 ao fundo do friso.
12º ) - A espessura da virola não deve exceder o espaço:
H = P - (R1 + B), sendo P a distância entre o centro do tambor superior e a
superfície superior do gigante ou cêpo da virola.
13º ) - Entrada Real (E.R.) = Entrada de ponta a ponta de friso + h1 / 2 + h2 / 2 ; h1 e
h2 representam respectivamente as profundidades dos frisos dos tambores de pressão e
entrada.
A altura inicial da virola, A = E.R. + F.B.
Fórmula da Entrada Real E.R. = A.R. + h1 / 2 + h2 / 2
53
Capitulo IV
PURIFICAÇÃO DO CALDO
Caldo de cana - O caldo da cana é uma solução de sacarose impura e diluída, cujas
impurezas se encontram em suspensão e em dissolução. O caldo da cana quando
extraído pelo conjunto de esmagamento, tem cor variante, do gris claro ao verde escuro, é
um líquido turvo e que contém bastante ar misturado. Existem nele todos os componentes
solúveis da cana, tais como: sacarose, açúcares redutores, sais orgânicos e inorgânicos,
pectinas e gomas. Além do ar já mencionado, possui em suspensão: bagacinho, terra,
clorofila, albumina, etc. Sua reação logo após a extração, é ácida, débil para as canas
verdes e as maduras, porém forte, para aquelas que passaram do seu estado de
maturação. Para eliminar as impurezas do caldo, faz-se mister o uso de agentes: físicos,
químicos e físico-químicos. O técnico açucareiro tem que conhecer profundamente os
constituintes da cana-de-açúcar, as reações destes com cada um dos agentes usados na
purificação das soluções sacarinas, no decurso da elaboração do açúcar, cuja etapa
derradeira, é a obtenção da sacarose impura sob forma de cristais.
Nas usinas, faz-se um extenso uso de agentes clarificantes com o objetivo de
conseguir variações desejáveis na natureza dos materiais processados. O objetivo de
vários procedimentos de purificação do caldo misturado, que são lodosos e de cor verde
escura, é convertê-los em caldo clarificado brilhante e de cor amarelo claro. O ideal seria,
que o caldo clarificado, tivesse uma cor pelo menos próxima ao hialino.
Com o objetivo de se conseguir um bom caldo clarificado de grau luxímetrico ou
turbidimétrico próximo ao da água, se tem utilizado tanto o calor (agente físico), como
algumas substâncias químicas e físico-químicas, cuja ação é precipitar aqueles não-
açúcares, que, não sendo eliminados do caldo irão interferir negativamente, quer na
quantidade como na qualidade do açúcar produzido. Ë de presumir-se, que a seleção de
substâncias químicas usadas na clarificação do caldo, foi feita com o completo
54
conhecimento da natureza química dos não-açúcares que se desejasse eliminar, porém,
assim não aconteceu.
A cal foi praticamente o único agente purificador em uso, muito antes que as
investigações químicas tivessem revelado a natureza dos não-açúcares presentes no
caldo misturado. O mesmo aconteceu ao agente físico, o calor, cuja aplicação é anterior a
da cal. É a cal o principal agente clarificante. Busca-se por duas vias, conseguir-se
melhores índices de eficiência. A primeira através de melhores, automatizando-os, a fim de
evitar erros do fator humano, e minimizar do custo operacional. A segunda via é coadjuvar
com outras substâncias a função da cal, buscando-se eliminar os não-açúcares refratários
de sedimentar-se com o simples procedimento da caleação e calefação.
Caldo extraído - O caldo extraído pelas moendas , contém, além de todos os
constituintes solúveis de cana, bagacinho, terra e outras impurezas, provenientes da coleta
e esmagamento das canas, assim como substâncias corantes ou não, na sua maioria de
origem orgânica, que se formam por ocasião das etapas anteriores a decantação.
No processo de clarificação simples, o caldo proveniente das moendas, caleado ou
sulfo-caleado, é aquecido e decantado, antes de ser por evaporação, transformando em
xarope. É necessário ter conhecimento, do que possa ocorrer nesta etapa, aparentemente
simples, mas, que na realidade bastante complexa. Tem-se que buscar aumento das
purezas e cuidados sanitários, eliminação de colóides e outros não-açúcares, objetivando
um caldo decantado límpido. Deve-se dar especial atenção ao pH, buscando evitar
hidrólise de sacarose quando ele é ácido ou ter coloração forte, quando básicos. O mais
aconselhável é, na medida de possível, trabalharmos nas proximidades da neutralidade.
Um pouco aquém de 7,0 quando fabricamos branco de consumo direto e até 7,4 quando
fabricamos o demerara. Na verdade, embora, que nós façamos o açúcar branco de
consumo direto, trabalhando em um estágio de simples clarificação, este deveria ser
atribuído ao fabrico do açúcar demerara. Para este último caso, não carecemos na
verdade de um caldo brilhante, de teor coloidal baixo, condições indispensáveis para que
se obtenha um açúcar branco, de consumo direto aceitável, Desde o ponto de vista físico-
químico, o caldo misturado é um dispersóide composto de substâncias em todos os graus
de dispersão, desde partículas bastante grossas até íons.
Ostwald classificou assim os dispersóides:
- Suspensões: partículas maiores de 0.0001 mm;
55
- Soluções coloidais: partículas entre 0.0001 a 0.000001 mm;
- Dispersões iônicas e moleculares: partículas de 0.000001 a menores.
O material grosso e disperso no caldo consiste principalmente de: terra, bagacinho,
cera, etc.
Sua separação faz-se normalmente por tamização e filtração do lodo.
Os colóides no caldo incluem tanto os provenientes do solo como os derivados da
cana.
Além das partículas de terra, por ocasião do esmagamento com a respectiva
embebição, é extraído da cana: ceras, gorduras, proteínas, gomas, pectinas, taninos e
substâncias corantes, que permanecem em solução coloidal.
Os microorganismos que acompanham os caldos da cana podem também favorecer
a aparição de substâncias coloidais. O percentual de substância coloidal situa-se entre
0,50 a 0,30% de caldo. As dispersões iônicas e moleculares incluem o açúcar e os
constituintes da cinza.
Sacarose - O leite de cal tem efeito sobre as soluções de sacarose, apenas a quente, em
soluções concentradas. Fervidas em soluções alcalinas concentradas, a sacarose se
decompõe em ácidos: láctico, fórmico, acético e húmico; os quais se unem a base
presente formando os sais correspondentes. Em apenas pequenas concentrações, os
álcalis combinam-se com a sacarose, a frio, formando combinação solúveis de reação
alcalina, chamadas sacaratos.
O hidróxido de cálcio assim como de outras terras alcalinas (Ba, Sr, etc) formam
também sacaratos. Os sacaratos de cálcio conhecidos são:
Mono – sacarato de cálcio - C12H22O11 CaO
Bi – sacarato de cálcio - C12H22 CaO
Tri – sacarato de cálcio - C12H22O11 3CaO
Operando a quente os dois primeiros são solúveis em água, o terceiro é
praticamente insolúvel. Ao submetermos à ebulição os dois primeiros sacaratos, dá-se a
formação do sacarato tri-cálcio e sacarato livre, tornando-se a solução turva.
Açúcares redutores - Como a ação dos álcalis sobre cada um destes açúcares (glicose e
levulose)
56
difere pouco, estudaremos apenas a sua ação sobre a glicose. Esta é talvez a mais
importante questão, das muitas que possam ocorrer em uma usina de açúcar branco.
Os álcalis e terras alcalinos, diluídos, especialmente em altas temperaturas,
transformam a glucose (dextrose e frutose) em: glicose, frutose e manose; dessas três
substâncias, as duas primeiras são ao término, aproximadamente iguais enquanto que, a
percentagem de manose é bem inferior. A frio os álcalis e terras alcalinas se combinam
com a “glucose”, formando os glucosatos, análogos aos sacaratos.
Esses compostos não se cristalizam e se decompõe com facilidade. Quando em
presença da luz a 50º C, escurece com facilidade. A decomposição da glucose é função
da concentração e temperatura, o que constitui um problema sumamente importante para
o técnico açucareiro, transformando-se neste caso a “glucose” em ácidos orgânicos.
Quando aquecemos uma solução de glucose a uma temperatura aproximadamente
de 70º C, em presença de NaOH ou KOH, notaremos que a reação alcalina vai
desaparecendo gradualmente, a cor torna-se e dá-se a formação de sais derivados dos
ácidos glucínicos e sacáricos. O primeiro se decompõe imediatamente pelo calor e a
concentração em ácido húmico, acético, fórmico, e certa quantidade dar apoglucímico. O
ácido sacárico é mais fixo, formando sais que cristalizam bem. Contudo, em estado livre se
decompõe gradualmente tomando a cor castanha.
A ação da cal sobre a glucose em temperaturas inferiores a 55º C, produz
principalmente, ácido lático, que é muito estável e não está sujeito à decomposição
espontânea, muito embora em altas temperaturas se formem os ácidos glucínicos e
sacáricos, já mencionados, seguindo-se dos produtos de sua decomposição.
Todos os sais normais, solúveis, de reação alcalina, sem distinção, decompõem a
“glucose”, originando a cor escura. Se as condições locais permitires usar uma quantidade
maior de cal, teoricamente ela não ocasionará mais inconvenientes na fabricação do
açúcar branco. Porém, como a percentagem de antocianina depende da maior ou menor
coloração da cana, praticamente, isto é, industrial, torna-se impossível eliminá-lo
completamente.
Nem o uso da sulfitação, será capaz de descorá-la mesmo temporariamente.
Dizem, aqueles que têm experiência no processo de carbonatação, que este, em virtude
do excesso de cal com que se trabalha, ser o único meio de eliminá-la.
Composição dos não-açúcares
57
1) Carboidratos (diferente dos açúcares)
Hemicelulosas e pentanosas (xilas) .................. 8.5 %
Pectinas ................................................................ 1.5 %
2) Compostos orgânicos nitrogenados
Proteínas superiores (albuminas) ...................... 7.0 %
Proteínas simples (albuminas e peptosas) ........... 2.0 %
Aminoácido (glicina, ácido aspártico) .................. 9.5 %
Amidos ácidos (asparagina e glutamina) .......... 15.5 %
Ácidos orgânicos (diferente das aminas)
Aconítico, oxálico, glicolico e málico ................... 13.0 %
3) Substâncias corantes
Clorofila, antociamina, sacaretina e taninas ....... 17.0 %
4) Ceras, gorduras e sabões
Cera de cana ....................................................... 17.0 %
5) Sais inorgânicos
Fosfatos, cloretos, sulfatos, silicatos, nitratos de
sódio, potássio, cálcio, magnésio, alumínio, ferro........ 7.0 %
6) Sílica ...................................................................... 2.0 %
Sacaretina - Este pigmento encontrado na fibra da cana, em contato com substâncias
ácidas é incolor ao passo que em contato com substâncias alcalinas, toma a cor amarela
intensa. Ela, ao
contrário da antocianina é descorada pelo processo de sulfitação, porém, não é eliminada
por nenhum processo, nem mesmo pelo de carbonatação.
Como geralmente, ao manipular-se o branco direto, trabalha-se em zona ácida,
causa poucas dificuldades na manipulação deste tipo de açúcar.
58
Substâncias corantes químicas - Entre os corpos que se podem formar durante a
fabricação de açúcar, podemos em primeiro lugar incluir os produtos corantes da
decomposição dos açúcares redutores; após a combinação corante de ferro e finalmente o
produto do super aquecimento, isto é, caramelo.
Produtos da decomposição da glucose -A”Glucose” em presença de bases ou de sais
de reação alcalinas dão facilmente produto de decomposição de cor escura. Esses
produtos muito embora sejam temporariamente descorados pelo SO2, sua coloração é
reversível e por ocasião de cristalização tingirão os cristais, prejudicando a cor do produto.
Daí, o grande cuidado que deve ter o químico açucareiro, impedindo que haja
aumento do coeficiente glucósico nas distintas etapas de fabricação do branco direto.
Entretanto, como esses produtos corante se formam exclusivamente em meios
alcalinos ou neutros, concluiremos que podemos impedir sua produção, e com bom
resultado, mantendo os caldos sempre ligeiramente ácidos, tendo, entretanto o cuidado de
não aumentar a acidez a ponto de causar inversões, aumentando conseqüentemente as
perdas indeterminadas da usina.
A glucose quando aquecida a temperatura superior a 100 °C, a cor torna-se escura,
tal como acontece com a sacarose.
Influência do calor sobre os componentes do caldo de cana:
A sacarose em soluções puras, fervida durante um longo tempo, à pressão
atmosférica, combina-se com a água, hidrolisando-se.
O grau de hidrólise ou inversão depende notavelmente do material de que é
constituído o
recipiente, onde ocorre a fervura. Assim é que a inversão será mais rápida em vaso de
cobre e mais lenta em vaso de vidro.
As investigações levadas a efeito por Herzfeld, demonstraram que o grau de
inversão aumenta em relação direta com a temperatura e concentração. A sacarose anidra
não sofre nenhuma alteração pelo calor, ainda que se eleve esta temperatura a ponto de
fusão 160º C, porém, em presença de menor vestígio da umidade, a sacarose toma uma
cor escura, desprendendo uma molécula de água, formando caramelo, é que devemos
evitar sua formação do decurso da fabricação de qualquer tipo de açúcar.
59
Capitulo V
SULFITAÇÃO
Gás sulfuroso -O emprego do gás sulfuroso pode ser feito de dois métodos:
-Borbotagem;
-Contra corrente em colunas próprias.
O primeiro processo alem de menos eficiente no que se refere ao contato do SO2
com o caldo, propicia maiores perdas da sacarose por hidrolise.
O segundo processo, o de contra corrente indicado para o fabrico do açúcar branco
direto, por consumir menor quantidade de enxofre por tonelada de cana na obtenção de
um determinado pH e permitir uma perda mínima por hidrolise da sacarose.
Quando sulfitamos os caldos de um pH 5,5 apesar de ter espaço de tempo
relativamente curto entre a calagem e sulfitação, não impede que haja hidrolise da
sacarose, ao mesmo tempo em que a celulose do bagaço se hidrolisa. E como o SO2 não
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  • 2. 2 ENGENHARIA E TECNOLOGIA AÇUCAREIRA Prof. Sebastião Beltrão de Castro Profa. Samara Alvachian C. Andrade
  • 3. 3 Capitulo I ENGENHARIA E TECNOLOGIA AÇÚCAREIRA Matéria prima a cana de açúcar - Do ponto de vista tecnológico, a cana-de- açúcar é da espécie “Saccharum Officinarum”, compõe-se de fibra e de caldo. O caldo que é extraído da cana tem composição variável, possui uma série de fatores tais como: - Variedade de cana; -Clima; -Natureza do solo; -Adubação; -Irrigação; -Estágio de maturação; -Florescimento; -Sistema de despalha; -Sanidade cultural; -Condições e duração de armazenamento. Cana-de-açúcar - A cana-de-açúcar, pertence a família das gramíneas e ao gênero Saccharum. As canas nobres ou nativas, cultivadas em regiões tropicais e sub tropicais do globo até a introdução de variedades nascidas de semente, pertenciam todas a mesma espécie: Saccharum Officinarum. Existem 4 espécies adicionais: s. berberie, s. sinense, s. spontaneum e s. robustum. A primeira conhecida como cana da Índia, muito dura e de pouco peso, que juntamente com a segunda são utilizadas com o fim de cruzamento, devido a sua alta resistência e imunidade às pragas.
  • 4. 4 As canas hoje cultivadas resultam da hibridação da espécie s. officinarum com as outras espécies. As plantas de sementeiras são designadas por iniciais e números, onde as iniciais indicam a origem e os números, o número de ordem do cruzamento P.O.J. (Posto de Observação de Java); C.P. (Cana Point) – Co (Coimbatore – Índia); D (Demerara – Guiana); P.R. (Porto Rico – E.U.); C.B. (Campos Brasil); RB863129, RB 867515, RB 872552, RB 92759, RB 32520, RB 943365, RB 943538 e etc.. A formação de açúcar na haste da cana resulta de uma ação foto-sintética. A cana é um acumulador de carbono, hidrogênio, oxigênio, energia solar, clorofila e forças radioativas, por via de suas folhas e de toda riqueza orgânica e mineral do solo, por via de suas raízes. É a cana-de-açúcar uma eficiente fábrica de carboidrato. Ela é uma das maravilhas do reino vegetal, e o açúcar é o alimento mais puro e energético da natureza, pois, não é nada mais nada menos do que a “luz solar cristalizada”. Cana de açúcar -Sob o ponto de vista tecnológico, a cana de açúcar compõe-se de fibra e caldo. O caldo que se extrai da cana, é a matéria prima da industria açucareira, e tem composição variável. Para que possa ter idéia desta composição o caldo extraído de uma cana sadia possui a seguinte composição: Água...................................................... 75,0 – 82,0 % Sólidos totais dissolvidos...................... 18,0 – 25,0 % Açucares................................................ 15,4 – 24,0 % Sacarose................................................ 14,5 – 23,5 % Glicose.................................................. 0,2 - 1,0 % Levulose................................................ 0,0 - 0,5 % Não açucares.......................................... 1,0 - 2,5 % Substancias orgânicas........................... 0,8 - 1,5 % Substancias inorgânicas........................ 0,2 - 0,7 %. Pode-se considerar que um colmo normal de cana madura contenha 12,5% de fibra e 88,0 % de caldo. O colmo possui cerca de 25,0 % de partes duras, representadas pelos nós, e cascas, e 75,0 % das partes moles constituídas pelas as partes internas dos meritalos.
  • 5. 5 Nas partes duras,o teor de fibra se eleva a 25,0 %, e portanto, e a proporção de caldo abaixa para 75,0 % o que vale a dizer que mais ou menos 20,0 % do caldo total do colmo acham-se encerrado nos tecidos dos nós e nas cascas ( córtex ). Por outro lado as partes moles compõe-se de 8,0 % de fibra e 92,0 % de caldo de que se deduz que 80,0 % do caldo total que está armazenado. Concluímos que uma cana fornecerá um rendimento industrial tanto maior, quanto mais grosso for o colmo e quanto mais espaçados forem os nós. Composição da cana de açúcar - A composição da cana de açúcar varia entre países, entre regiões e nos distintos anos em uma mesma zona. O percentual em peso de sacarose oscila de 10 a 16%, segundo a sua origem. Por exemplo, na região açucareira da Argentina, 10% de sacarose na cana é um percentual mais para alto do que para médio. Em Cuba, nos bons anos agrícolas, um percentual entre 15 a 16%, não é difícil de ser constatado. Quanto a sua composição é ainda função do clima, do solo, da pluviosidade, do tipo de cultivo, da idade, da adubação e da variedade botânica da cana. Zerban isolou do caldo da cana a asparagina, a glutamina e a tirosina. E essas, como outras substâncias nitrogenadas, apresentam inconvenientes na elaboração do açúcar. Uma parte dessas substâncias se dissocia durante o processo de fabricação, indo os ácidos aspartico e glutânico se acumular nos méis, com a asparagina e glutamina não decompostas. A decomposição dessas amidas se deve ao desprendimento do amoníaco durante a evaporação do caldo de cana. Uma análise completa da cana, levada a efeito pelo Dr. Browne permitiu elaborar o seguinte quadro: Dados de análise da cana: % Agua 74,50 SiO2 0 .25 K2O 0 .12 Na2O 0.01 CaO 0.02 MgO 0.01 Cinzas 0.5 Fe2O5 vestígios
  • 6. 6 P2O5 0.7 SO3 0.2 Cl vestígios % % Celulose 5.50 Fibra 10,00 Pentosana (Xylan) 2.00 Araban……………………………………. 0.50 Lignina…………………………………….. 2.00 Sacarose Açúcares 14,00 Dextrose 0 .90 Levulose 0.60 Albuminóides 0 .12 Amidos (P.e.asparagina) 0.07 Corpos 0,40 Amido ácidos (a. aspartico) 0.20 Nitrogenados Ácido Nítrico 0.01 Amoníaco traços Corpos Xânticos traços Graxas e ceras 0.20 Pectinas 0.20 Ácidos livres (a. málico) 0.08 Ácidos combinados (a.sucínico) 0.12 Glicose ou Dextrose Frutose ou Levulose Clorofila Componentes que aumentam Amido com o crescimento e diminuem Substâncias corantes com a maturação Gomas Cêras Ácidos orgânicos Água Sacarose
  • 7. 7 Componentes que aumentam com Fibra Maturação Destrose Substancias nitrogenadas Substancias minerais Substâncias nitrogenadas Nos estudos feitos por Browne, as canas ainda verdes apresentam um mesmo teor de Dextrose e Levulose, mas quando as canas de aproximam de sua maturação, a levulose diminui e às vezes desaparece, mas que irá aparecer no mel final. Isso se deve a uma transformação isomérica da dextrose, quando soluções quentes de sacarose são reaquecidas em meio alcalino, especialmente em presença de sais de potássio. O aumento da sacarose no período de maturação caracteriza-se pelo decréscimo dos não-açúcares, ocasionando conseqüentemente um aumento na pureza dos caldos. A fibra aumenta com a maturação, o que é benéfico para a indústria, devido ser usada como combustível. As substâncias nitrogenadas durante o período de crescimento não são albuminas coaguláveis pelo calor e a cal, o que vem explicar o motivo porque as canas maduras clarificam melhor. O conteúdo mineral é mais alto no período de maturação, primeiro porque tendo terminado a maturação da cana, também terminou o armazenamento de elementos minerais, acúmulo que faz e que não se perde durante todo período vegetativo, e assim, encontramos mais fósforo, mais potássio, etc, na maturação, do que no crescimento. Em segundo lugar, devido à concentração que existe no período de maturação, em virtude da evaporação que se processa pelas folhas. As substâncias corantes diminuem com a maturação. As canas maduras são um pouco mais ácidas do que aquelas que se acham no período de crescimento, isto devido ao aumento do ácido fosfórico. Do que vimos, não apenas interessam desde o ponto de vista de fabricação o teor de sacarose na cana, se não a relação desta com os sólidos e a quantidade dos constituintes que possam ser prejudiciais à fabricação. Daí porque, as usinas bem orientadas nos campos e nas fábricas têm sempre seus canaviais, divididos em canas de maturação precoce e as de maturação tardia; a fim de que possam elas ser moída no seu período ótimo de maturação.
  • 8. 8 Microflora da cana-de-açúcar – A cana-de-açúcar, S. Officinarum possui flora epifítica característica que influenciou os microorganismos na fabricação de açúcar. Nos estudos levados a efeito por Kuhr, há uns 40 anos, concluiu da incidência de microorganismos nas canas, desde pequenas infestações nos cultivos nas montanhas a elevadas concentrações naqueles cultivos nas partes baixas, naquela ocasião, o tipo de bactéria encontrada era similar ao “bacillus herbícola aureum”. Hutchinson e Lamayar isolaram da cana uma levedura da variedade Saccharomyces Cerevidiae e uma espécie de aspergillus. As canas danificadas pela Diatrene Saccharalis, segundo os estudos de Mokaig e Fort tinham um percentual menor de sólidos e sacarose, um conteúdo maior de não- açúcares orgânicos e índices maiores de constituintes minerais para uma mesma variedade. Também Iwata informou que as canas perfuradas e infestadas pela podridão vermelha, que a acompanha continham mais nitrogênio que as canas normais. Os estudos de Patrícia Mayeux demonstraram que as folhas enfermas das hastes enfermas continham uma quantidade quatro a cinco vezes maior quantidade de bactérias e fungos do que as encontradas nas folhas normais. A moagem de canas doentes aumenta sensivelmente as bactérias e fungos dos caldos extraídos. A concentração de bactérias encontradas no pó do perfurados da cana, era de 85 a 100 milhões de organismos por graus de amostra. Isto demonstra o prejuízo da moagem de tais canas, além do decréscimo de sua pureza. O efeito deteriorado desta micro-flora sobre o caldo extraído é de grande significado. Nas experiências da Sra. Mayeux, a flora bacteriana que procedia do 1º terno predominava o Aerobacter Aerogenes, bactéria do grupo coliforme e muito semelhante a Escherichia Coli em suas características fisiológicas e morfológicas. As concentrações encontradas por Mayeux, chegaram a níveis de 400 a 500 milhões, de Aerobecter Aerogenes. Nas perfurações produzidas nas hastes das canas foi isolada uma bactéria que fermentava a glicerina e como espécie nova foi chamada Bacterium Saccharalis. Das investigações feitas por Mayeux, concluímos que tanto o Aerobacter Aerogenes como o
  • 9. 9 Leuconostoc, existiam nas terras próximas as touceiras ou corpos, e que, a partir de 6” a 18” o índice de infestações decrescia muito. Flecha de cana – A “Flecha da cana” ou o florescimento, que representa sem dúvidas o clímax do processo de crescimento da planta, com vistas a perpetuação da espécie. Que algumas variedades emitem o escapo floral antes de ter atingido o estágio na maturação enquanto outros iniciam o florescimento quando já se passou o estágio de maturação. Partes da cana - Morfologicamente, a cana se compõe das seguintes partes: Nós Colmo ........................... internódios, internos ou meritalos Parte aérea Folhas gêmeos Flores Parte subterrânea Raízes Rizomas A parte mais importante do ponto de vista da indústria de açúcar, é o colmo, cujo caldo contido em suas células encerra a sacarose e outras substâncias. Matéria estranha – Matéria estranha é o material que nem junto a cana e é entregue a Usina. Esta matéria estranha também é chamada de impurezas. O material estranho pode ser classificado em cinco categorias: 1 – Material fibroso - Folhas secas -Ponteiros, -Material em decomposição, -Raízes, -Cana seca, -Mato, capim. 2 – Terra – Argila, - Areia,
  • 10. 10 - Barro. 3 – Rochas – Pedras - Pedregulho. 4 - Metais – 5 – Água - Limpeza da cana – as etapas essenciais na limpeza da cana colhida por sistema mecânico são: - Abertura do feixe, - Remoção de pedras, seixos e areia, - Remoção das impurezas fibrosas, -Lavagem. Aberturas do feixe – Para se obter boas limpeza recomenda-se um colchão de cana com espessura de dois ou três colmos. Remoção de pedras, seixos e areia. – Pedras seixos e areia constituem o material prejudicial à cana colhida por colhida pelo sistema de apanho mecânico para se ter uma separação aceitável esta só pode ser feita através do sistema de lavagem da cana.. Este material poderá ser aproveitado em aterros Remoção das impurezas fibrosas – As impurezas fibrosas que são os ponteiros, folhas e raízes é reduzida por meio de rolos eliminadores de impurezas. Estas impurezas podem ser utlizadas nos canaviais. Lavagem – A lavagem é iniciada na esteira de arrasto tipo taliscas. Utiliza-se o principio de cascatas com grande volume de água adicionado no topo da esteira utilizando um fluxo turbulento. A esteira de arrasto recomenda-se um ângulo de 40º e velocidade mínima de 50 m / minuto. Também se usa mesas alimentadores com ângulos de 45º e 50º para lavagem da cana jorrando água no topo da mesa. O volume necessário de água para lavagem é na ordem de 10 m³ por tonelada de cana hora. Reutilização da água – A água turva ou usada recomenda-se passar por um tratamento de limpeza de maneira igual ao da água limpa a fim de ser reutilizada. Neste caso o volume de água limpa é na ordem de 4 m³ por tonelada d cana hora.
  • 11. 11 Perdas nas limpezas – As perdas nas limpezas podem ser consideradas em duas categorias: a – Perdas mecânicas – Perdas de canas, pedras, seixos, areia , material fibrosa etc,. Estas perdas de açúcar são na ordem de 2% ou mais. b – Perda de açúcar durante a lavagem da cana – A perda de pol depende dos danos causados na cana durante o corte e o carregamento mecanico. Estas perdas é na ordem máxima de 1%.a lavagem de cana. Fotossíntese - As canas cultivadas nas regiões tropicais e semitropicais, para que a cana floresça e metabolize a sacarose e outros açúcares monossacarídeos, são necessários três fatores principais: calor, luz e umidade. . O açúcar da cana é um carboidratado de fórmula geral C12H22O11, é um dissacarídeo que consiste de dois compostos monossacarídeo: D-glicose e D-frutose. Os componentes monossacarídeos se condensam em grupos glicosídicos. Estes dois grupos, que nos monossacarídeos livres mostram um equilíbrio de configuração α e β, se fixam na molécula de sacarose em uma configuração α da frutose; enquanto que a componente glicose está ligada na sua forma peronosidica normal, a frutose mostra na molécula de sacarose uma forma normal furonosídica, que não é observada na frutose livre. De acordo com essas circunstâncias, o nome químico da sacarose – D – glucopiranosil – B – D – fruto furanosídio. H – C CH2OH O HO – C - OH C HO – C O H - C - H O H – C H - C - OH H – C H - C CH2OH CH2OH Glicose Frutose Nas plantas, os carboidratos (açúcares, amido e celulose), se formam por um processo fotossintético de assimilação.
  • 12. 12 6 CO2 + 6 H2O + 675 Kcal = C6H12O6 + 6O2 Este processo se catalisa com a clorofila. O CO2 tomado do ar é equivalente ao O2 cedido ao ar. A energia necessária, por moléculas de oxigênio formado, corresponde pelo menos três quarto da luz alaranjada absorvida pela clorofila Warburg, encontrou que apenas um quarto da luz é tomada por cada molécula de oxigênio, formado, enquanto a outra energia necessária, para a síntese, é a energia primeira tomada do processo de re- oxidação. Esta formação ocorre nas partes verdes da planta, porém a sacarose se encontra também nos talos, nas raízes e nos frutos. A cana é realmente uma fábrica de carboidratos, por isso tem que admitir que é uma maravilha do reino vegetal e que o açúcar é o alimento mais puro e mais energético da natureza, por isso, não é nada mais, nada menos que a luz solar centralizada. E, além disso, é comercialmente considerado o alimento barato.. Maturação - Para a industrialização da cana-de-açúcar, em bases racionais e econômicas, torna-se imprescindível a determinação de sua maturação. Açúcares, água, sais minerais, matéria orgânica, etc, são os componentes mais importantes, e dentre estes, a sacarose se destaca em proporção, sendo ela a base para a determinação da maturação. A sacarose se forma nos tecidos vegetais, em presença da clorofila e sob a influência da luz, formam-se carboidratos de óxido carbônico e de água, aumentando esse processo com maior intensidade da luz. Tem sido discutido o curso do processo, quais os corpos se formam primeiro. A sacarose finalmente formada passa ao colmo e se uma quantidade maior se forma, o excesso se depositará em forma de amido, que se dissolverá, quando as condições forem propícias, caminhando para o colmo em forma de dextrose. Os açúcares provenientes de uma folha inferior entram no internodio (meritalo) correspondente, sem sofrer modificações posteriores. Mas os açúcares que procedem de folhas jovens, segue a parte superior do colmo, onde os processos de assimilação são muito intensos, sofrendo por isso várias modificações. O armazenamento do açúcar será tanto maior quanto mais normal e uniforme for o crescimento da planta. Quando finalmente, a folha que corresponde a um internódio inferior, seca ou morre, aquele meritalo não recebe mais açúcar, além de que flui dos internódios superiores.
  • 13. 13 Assim, a cana começa a amadurecer primeiramente a sua parte inferior, sendo que a última a atingir esta etapa é a superior, mas antes que isso ocorra já a parte inferior começa a mostrar um princípio de degradação da sacarose. Estes são os fatores que devem determinar o momento mais indicado para o corte, tendo em conta não apenas pureza da parte superior e inferior da cana, mas também o seu peso relativo. Dentro das condições normais de desenvolvimento, a maturação da cana-de-açúcar é função direta de vários fatores, tais como, a umidade do solo, tratos culturais, variedades, época do plantio, praga, moléstias, topografia do terreno, variedades, etc. Os dois primeiros exercem maiores influências, de vez que, os períodos de intensa umidade e alta temperatura correspondem a aquela de maior atividade do crescimento vegetativo, ocasião em que a cana não consegue armazenar açúcar, pois este depende de sua atividade funcional. Somente quando cessa o crescimento da planta, é que o teor de sacarose do caldo começa a se elevar, este fenômeno é favorecido quando os fatores água e temperatura baixam, sendo que a água é o fator mais importante. É esta uma das razões pelos quais os caldos de canas mais ricas em sacarose, são encontrados por vezes em regiões onde ocorrem estações climáticas acentuadamente secas e relativamente frescas. Para que uma fábrica possa obter alto rendimento, torna-se necessário que se plante variedades de diferentes épocas de maturação: a) Maturação precoce, b) Maturação média e c) Maturação tardia. Em regiões mais privilegiadas, no que diz respeito a regularidade pluviométrica, uma mesma variedade botânica de cana-de-açúcar, poderá apresentar uma maturação jovem ou tardia, segundo a época em que seja plantada. Determinação da maturidade e do rendimento provável - Faz-se três determinações refratométricas do Brix: inferior, médio e superior. Quando o Brix da parte média for tanto mais próximo da parte superior e sendo este aqui nós da ordem de 18, indica do estado ótimo de maturação. Exemplo: Brix parte inferior da cana ou pé = 22 Brix parte média da cana, ou meio = 18 Brix parte superior da cana = 17 Total....= 57
  • 14. 14 Brix médio = 57/3 = 19 Para obtermos o rendimento provável da fábrica, base de 96 de Pol, multiplica-se o Brix médio pelo fator da fábrica. Esse fator que deve ser obtido para as canas grossas (aquelas de mais de 1” de diâmetro). O fator se obtém dividindo o rendimento da fábrica pela média de refração, isto é Brix refratométrico do caldo do esmagador obtido durante uma semana. Está claro que durante uma semana, deveremos moer canas grossas, e fator de canas finas o Brix refratométrico médio deverá ser medido, também durante uma semana moendo canas finas. Exemplo: Brix refratométrico 19,00 Rendimento. Base de 96 de semana 11,97 O fator será 11,97/19 = 0,63. Aplicação do fator de Java – Aplicação do fator de Java na determinação do peso da cana. - O fator de.Java. varia de 0,77 a 0,84, mas poderá atingir um índice mais alto, desde que seja entregue a primeira pressão, um bagaço de maior coeficiente de finura. Nas fábricas havaianas, onde além do ótimo trabalho de facas, se instalou o desfibrador, o fator de Java atingiu até 0,90. F.J. = Pol % na cana . 100___ Pol % caldo de 1ª pressão Peso de cana-peso de extraída / (Pol % na cana – perda em bagaço % de cana) Exemplo: Fator de.Java ......................................................... 0,80 Pol % caldo 1ª pressão ............................. 18,45 Toneladas de pol extraída......................................... 305,7 Fibra na cana (análise direta) ............................ 11,3 Fibra no bagaço (análise direta) ................ 48,9 Bagaço % de cana 11,3 x 100/48,9 ................ 23,11 Pol % no bagaço ........................................ 4,5 % de Pol na cana = 0,8 x 18,45 ................. 14,76 Perda em bagaço % de cana = 23,11 x 0,045.... 1,04
  • 15. 15 Aplicando a fórmula anterior, teremos: Peso da cana = 305,7 / ( 14,76 – 1,04 ) = 2228 tons. 100 Importância industrial do Leuconostoc - Nas espécies L. Mesenteroides e L. Dextranium tem adquirido uma importância capital nesses últimos anos, como produtoras de Dextrana a partir do caldo. Este polissacarídeo alcançou a partir de 1948, na Suécia, um papel relevante na preparação do plasma sanguíneo. A dextrana clínica resultou ser melhor do que um substituto do plasma sanguíneo, principalmente porque nem o sangue nem o plasma podem ser esterilizados por calefação. Anteriormente se descobriu uma aplicação da Diana quando foi utilizada como aditivo dos fluidos usados nas perfurações dos poços petrolíferos, técnica na qual usava para inibir a perda de água nos poços de perfuração. Capitulo II PREPARO DA CANA Provisionamento de canas - O abastecimento de canas às usinas, se faz por tração mecânica (caminhão, treminhões trator, vagões), durante as 24 horas do dia. Alimentação de canas á esteira - A alimentação de canas se faz através de mesas alimentadoras, ponte rolante, tombadores, etc. Esteiras - As esteiras transportadoras, segundo a sua função dividem-se: Alimentar as moendas........... – Alimentadoras – Principal
  • 16. 16 Entre ternos ........................... – Intermediaria Após as moendas ................... – Elevadora de bagaço – Distribuidora de bagaço – Elevadora de bagacinho – Retorno de bagaço Esteira alimentadora - Tem por finalidade, suprir a esteira principal de uma camada de cana mais ou menos uniforme, e que permita desordenar as canas, para uma melhor eficiência das navalhas. Sua largura é idêntica a do condutor principal.A esteira alimentadora pode ser transversal ou axial. Sua velocidade deve ser a metade da velocidade do condutor principal, entretanto, seu acionamento, deve ser feito por motores elétrico, dotadas de variador de velocidade, cuja velocidade permita variar no momento que for necessário. Compreende uma seção horizontal e outra seção inclinada. O comprimento da seção horizontal deve ser de duas vezes maior, que o comprimento da maior carroceria dos caminhões existentes no transporte de cana para abastecer a usina. Quanto ao desnível, entre o topo de esteira alimentadora a parte horizontal de principal é de mais ou menos 5,00 m. Quanto à potência necessária para o seu acionamento (Hugot), é: T = 0. 6 x S T = C.V. absorvidos pelo condutor alimentador. S = Área carregada com cana no condutor auxiliar em m2 . Esteira principal - A esteira principal conduz as canas desde o ponto de entrega da esteira alimentadora, até ao primeiro esmagamento. Compreende uma parte horizontal, uma parte inclinada e topo. Quanto à sua inclinação (aclive) o ângulo é aproximadamente de 18º. Sua largura será igual ao comprimento dos rolos do primeiro terno. As taliscas são metálicas. Sua tração poderá ser feita por máquinas térmicas ou elétricas. Sua velocidade linear corresponde à velocidade periférica dos rolos da moenda.
  • 17. 17 Hugot recomenda que a velocidade da esteira principal à velocidade periférica das moendas, de tal sorte que: V = 0,5 v . Onde : V = velocidade média do condutor v = velocidade média periférica dos rolos. A capacidade da esteira principal será fornecida pela seguinte fórmula: 1000. C = 60 . v . L. h . d Onde: C = Capacidade em T.C.H. ( 1000 C são Kg de cana por hora); V = Velocidade da esteira em metros por minuto; L = Largura da esteira em metros; h = Altura média do colchão de canas na esteira em metros; d = Densidade aparente da cana no condutor. d = 125 Kg/m3 (em canas desordenadas) d = 150 Kg/m3 (em canas paralelas) d = 300 Kg/m3 (em canas picadas por navalhas) Se relacionarmos a capacidade da esteira à capacidade do “tandem”, poderemos facilmente determinar a altura do colchão de canas na esteira. Quanto ao comprimento da seção horizontal, é calculada pela a seguinte fórmula: LH = 5 3 C Onde: LH = Comprimento da seção horizontal em metros.. C = T. C. H. Potência – A potência consumida pela esteira principal é a resultante das potências: A potência necessária para vencer o atrito. A potência necessária para conduzir o peso da cana: a) A potência média necessária para vencer o atrito é dada por: Pf = ( Q + K ) f + K f' ' v . λ 60 x 75 Pf = Potência necessária para vencer a fricção em C.V. Q = Peso em Kg de cana sobre a esteira. K = Peso em Kg da parte superior da esteira. f = Coeficiente de fricção da parte superior, 0,6 f ’ = Coeficiente de fricção da parte inferior, 0,1 v = Velocidade do condutor em m/minuto
  • 18. 18 λ = Coeficiente das engrenagens ë aproximadamente 1,4 à 1,5. b) A potência necessária para elevar a cana, é dada por: Pe = 1000 C . H λ 75 x 3600 Pe = Potência necessária para elevar a cana em C.V C = Capacidade da moenda em T. C. H. H = Desnível existente entre o topo do esmagador e o piso das moendas. λ = Coeficiente de atrito, devido as engrenagens que variam de 1,4 a 1,5. No caso das mesas de 45o , λ = 1,1, ficando com margem de segurança de 45%. P = Potência total média absorvida pela esteira, que aproximadamente pode ser tomada como: P = C / 2 Esteira intermediária – A esteira intermediária conduz o bagaço do terno anterior ao seguinte. A esteira intermediaria podem ser de: borracha, metálica, arraste e ancinhos. Sua velocidade é aproximadamente de 1,2 da velocidade periférica dos rolos do terno que será alimentado. Quando a esteira é de taliscas, é de 1,5 a 3,0 da velocidade periférica dos rolos da mesma unidade. Recomendam-se velocidades de até 20 vezes a velocidade periférica dos rolos de moenda. A Potência dos condutores intermediários é da ordem T = 0,1 C aproximadamente 5% da potência de acionamento do terno.
  • 19. 19 Esteira elevadora de bagaço - A esteira elevadora de bagaço, conduz o bagaço desde a saída do último terno à distribuidora do bagaço às fornalhas. Suas taliscas, que se situam perpendicularmente à calha do condutor, tem uma função raspadora. Essas taliscas poderão ainda ser suprimida por ancinho. A velocidade é, aproximadamente, três vezes maior do que a velocidade periférica dos rolos do último terno. E a sua potência equivale a 2 C.V. por cada dez metros de condutor, levando-se em conta a parte tensa e a de retorno. Esteira distribuidora de bagaço - A esteira distribuidora de bagaço, tem por objetivo distribuir o bagaço às fornalhas. Seu desenho é semelhante à esteira elevadora, quanto à velocidade, é em geral três vezes maior do que da esteira elevadora e quanto a sua potência, corresponde a 1 C.V. por cada dez metros de esteira, parte tensa e inferior de retorno. Esteira elevadora de bagacinho - Esteira elevadora que faz retornar o bagacinho retido pela tela do (cush-cush), ao colchão de bagaço entre ternos. As taliscas são de borracha, a fim de evitar o desgaste das telas coadoras. O cálculo da potência procede-se de forma idêntica ao condutor de cana. A superfície filtrante deve ser de 0,1 m2 /TCH , com perfurações das telas deverão ser de 0,6 a 0,8 mm de diâmetro para os dois primeiros ternos de 1,5 mm de diâmetro para os demais ternos. A espessura das telas deverá ser de 1,0 mm para os primeiros ternos e de 1,1 a 2 mm para os demais ternos a velocidade linear das correntes é de 15,24 m/min. Mesa alimentadora - Tem por objetivo, permitir melhor alimentação da esteira principal e permitir maior moagem horária. Há autores que dimensionam as mesas alimentadoras pelas T.C.H. moídas pela fábrica, aplicando a fórmula: S = 0,6 . C Onde: S = Superfície da massa em m2 . C = trabalho da fábrica em T.C.H. Devemos dimensionar a largura das mesas, baseado na maior carroceria dos caminhões que transportam canas, acrescida de um metro de cada lado. As correntes de arrastos da mesa alimentadora tem velocidade maior que a do condutor principal.
  • 20. 20 . Com velocidade menor haverá o risco de que as canas caiam em grandes volumes que poderá produzir o travamento das navalhas. Inclinação - Quanto à plataforma das mesas alimentadoras podem apresentar as seguintes posições: a) - horizontal b) - inclinada: com aclive de 15º com declive de 5º. c) - especiais com ângulos de 45 ou 50° Quanto à potência que usamos para as mesas convencionais é fornecida pela seguinte fórmula: T = 0,5 S Onde: S = superfície de mesa em m2 T = Potencia em C.V. do motor. Facas rotativas - Chamadas de navalhas rotativas, tem a função de cortar a cana em pequenos pedaços, facilitando o trabalho do esmagamento e aumento de capacidade de moagem do “Tandem”. Quanto à forma das lâminas, estas variam de fabricante para fabricante. Elas giram em sentido oposto ao deslocamento da esteira principal. Sua velocidade no eixo é aproximadamente de 600 rpm e sua potência varia de acordo com as toneladas moídas por hora, e o percentual de fibra na cana. Um jogo de navalhas aumenta em 20% a moagem diária e a extração do Pol de 0,33 a 0,75%. São acionadas por máquinas térmicas ou elétricas. Quanto ao acoplamento do acionamento ao eixo das navalhas, pode ser feito por meio de luvas elásticas. O número de lâminas é um número par de facas por quatro ou seis. O número de facas é determinado pela seguinte fórmula: N = L / P - 1 Onde: N = Número de facas L = Largura do condutor em mm. P = Passo = distância entre duas facas em mm. Cálculo da potência de acionamento - Para determinar a potência de acionamento de uma navalha, é necessário que se determine à proporção de canas não cortadas e conseqüentemente as de canas cortadas. Esses parâmetros são obtidos aplicando as seguintes fórmulas:
  • 21. 21 Proporção de cana que não foram cortadas: i = r / h = 100 Onde: r = ajuste em mm. h = altura do colchão de canas em mm Proporção de canas cortadas: 100 – i K = ----------------- 100 Onde: K = percentagem de canas cortadas em relação a unidade. Potência Motora: é dada por: K C n f R P = 0,0025 ---------------------- P Onde: P = potência motora em C. V. K = percentagem de canas cortadas em relação a unidade. C = esmagamento em T. C. H. N = rpm do eixo. F = fibra contida na cana em relação a unidade. R = raio do círculo descrito pelas lâminas em cm. p = passe em cm. Desfibrador - É um implemento instalado após as navalhas, o qual tem a finalidade de desfibrar as canas facilitando o trabalho das moendas, permitindo um aumento de aproximadamente 20% em um conjunto já completo com navalhas e ternos, acarretando um aumento de extração de Pol. Sua velocidade de rotação varia de 500 rpm, a 1500 rpm. Sua potência de acionamento varia segundo o fabricante, é na ordem de 25 C.V a 45 C.V por TFH. No caso do desfibrador Tongart, podendo a chegar a 50 C.V por TFH. Implementos alimentadores - Existem vários tipos de alimentadores: O rotativo (também chamados rolos alimentadores). Os alternados (conhecidos como socadores), e os alimentadores contínuos à pressão (WALKERS Limited), press- roll e o top roll. São empregados para facilitar o trabalho dos ternos, evitando que os rolos deixem de pegar o bagaço, quando bem triturados e submetidos a altas imbibições.
  • 22. 22 Separadores magnéticos – Este dispositivo tem por finalidade reter na rampa de alimentação do primeiro terno, os pedaços de ferro que vem com as canas se alimentam às moendas. O aparelho descrito é um eletro-ímã disposto em toda largura da calha de alimentação do esmagador. Ele retém os pedaços de ferro que passam em seu campo. Consome uma potência de aproximadamente 2,0 C.V., por metro de largura da calha condutora. Quanto à sua eficiência, é calculada da ordem de 70% e melhora aproximadamente 85% das lesões que ocorrem na superfície dos rolos %. Ele é provido de um servo-motor, que faz basculhar a rampa do condutor de bagaço, atraindo melhor os pedaços de ferro existentes no colchão do bagaço. A esteira transportadora recomendada é a de borracha. Capitulo III
  • 23. 23 MOENDAS Moagem - A moagem é a operação da extração da sacarose.. A cana constitui-se em uma fração sólida, que é a fibra, e a outra líquida que é o caldo. A separação é feita num tandem de moenda no qual o caldo é expelido da fibra-que funciona como vasos capilares-através de sucessivas aplicações de pressão a medida que a cana é espremida entre pares de rolos de moendas. A eficiência de esmagamento é determinada por: - Numero de compressões, - Pressão efetiva, - Grau de rupturas das células, - Drenagem do caldo, - Propriedades físicas da fibra. Moendas - As moendas, geralmente são constituídas de quatro a seis ternos. Cada terno é composto essencialmente de três rolos horizontais, formando um triângulo. O rolo superior ou rolo de pressão localiza-se no vértice superior do triângulo, O rolo de entrada ou rolo caneiro localiza-se na linha inferior ao rolo superior, juntamente com o rolo de saída ou rolo bagaceiro. Os rolos de entrada e saídas são fixos, enquanto que o rolo superior flutua controlado por um sistema hidráulico. Os rolos se compõem de camisa e eixo. A camisa é vestida ao eixo, isto é, ferrada a quente. Os moentes dos eixos de moendas repousam em mancais de bronze, providos de circulação de água e canais de lubrificação. O rolo tem por objeto, esmagar as canas em duas etapas ou duas pressões, fazendo com que o bagaço passe do tambor de entrada ao de saída, através da bagaceira ou virola. A bagaceira ou virola funciona como um transportador fixo, onde o bagaço em transito desliza-se sobre ela. As camisas são dotadas de frisos para melhorar a capacidade de alimentação e permitir uma melhor drenagem, formando ângulos que variam de 45 ° a 50° e que o ângulo dos frisos do tambor de saída são iguais ao ângulo dos frisos do tambor de pressão, e possuindo a mesma altura. Os frisos são de três tipos : Frisos circunferências: São ranhuras circulares, usinadas na superfície lateral do cilindro, formando como que planos perpendiculares ao eixo.
  • 24. 24 Frisos Messchaerts: São usados no rolo de entrada de cada terno, com intervalo de quatro em quatro polegadas e profundidade de uma polegada e largura de um quarto de polegada.Frisos chevrons: São usados nos rolos de entrada e superior, com formato de um V. Nos tambores de pressão dos ternos vamos encontrar os flanges ou pestanas. Virgens ou castelos - São pares de estruturas em aço, que são fixados sobre os lageirões, por possantes parafusos. Os castelos ou virgens suportam aos rolos de moendas e a virola ou bagaceira. Os lajeirões são construídos geralmente em aço, estão presos à base. Quase sempre sua parte central, é côncava, servindo de coletor de caldo, e recebe o nome de párol. Costuma-se forrar o párol, com um lençol de cobre, com objetivo de protegê-lo contra a oxidação produzida pelo caldo e pelos produtos anticépticos. Com o fim de evitar modificações nas aberturas de entrada e saída dos rolos, assim como flutuações acima dos limites do tambor de pressão, os mancais que suportam os moentes dos tambores estão fortemente fixados pelos cabeçotes. Os castelos das auto-reguláveis - As principais particularidades da moenda tipo “Auto- Regulável”, fabricada pela Fives Lille – Cail, em relação aos outros tipos de moendas chamados “clássicos”, são as seguintes: A estrutura de uma concepção nova compreende dois castelos constituídos cada um de duas peças importantes: a) Parte inferior suportando os dois cilindros, inferior o de entrada e de saída; b) Parte superior ou chapéu suportando o cilindro superior. Este chapéu é articulado a uma extremidade sobre a parte inferior e a extremidade oposta é ligada ao macaco hidráulico. - O cilindro superior é absolutamente flutuante e possui uma grande liberdade de movimento devido à articulação dos chapéus. - A relação das aberturas E/S é constante qualquer que seja o valor do levantamento do cilindro superior. - A regulagem das aberturas de entrada e saída, assim como a da lâmina de bagaceira, faz-se pelo exterior dos castelos com a ajuda de dispositivos especiais. - Os macacos hidráulicos são independentes das bases.
  • 25. 25 - O rolo de alimentação forçada é previsto para ser incorporado à moenda. Entre estas particularidades a mais importante é incontestavelmente a constância de relação das aberturas entrada/saída. Com efeito, esta relação não se modifica praticamente em trabalho, da posição “REPOUSO” à posição “LEVANTAMENTO MAX”. Antes de empreender a descrição detalhada da nova moenda tipo “Auto-Regulável”, julgamos ser necessário atrair muito especialmente a atenção, para este princípio de uma importância capital no funcionamento e no rendimento das moendas. Nas antigas moendas do tipo “Clássico” (esquematizada na figura 1) a forma do castelo e a direção das reações, não permitem resolver de maneira conveniente o deslocamento do cilindro superior, em virtude do atrito dos mancais superiores nas caixas. Os construtores utilizaram processos tais como: as placas de deslize em materiais de fraco coeficiente de atrito, os rolamentos, o recuo da pressão hidráulica (pH colocado em F), inclinação dos castelos superiores a 15º (Direção de F), ou ainda levantamento do cilindro de entrada para conservar os castelos superiores verticais. Todas estas modificações melhoram o deslocamento dos cilindros superiores, amaciando este movimento que, pelo contrário, não teve nenhuma influência no melhoramento da constância da relação E/S. F1 F PH CILINDRO SUPERIOR F2 ENTRADA S E CILINDRO DE ENTRADA CILINDRO DE SAÍDA
  • 26. 26 Fig. 1 – Decomposição das reações dos cilindros de uma moenda clássica. Com a moenda tipo “Auto-Regulável”, a articulação dos chapéus sendo equipada com rolamentos, suprime totalmente os atritos devidos aos deslizadores dos mancais superiores nas moendas convencionais e resolve ao mesmo tempo a questão da relação E/S. Com efeito, o deslocamento do cilindro superior faz-se para trás, isto é, seguindo um arco de círculo cujo centro está situado de tal maneira que a relação E/S permanece sempre constante. Além disso, para permitir uma fácil regulagem em função dos diâmetros dos cilindros novos ou usados, o centro de rotação A pode ser igualmente modificado pela rotação de um excêntrico. A moenda tipo “Auto-Regulável” é a única cuja relação E/S não se modifica em trabalho, qualquer que seja o valor do deslocamento do cilindro superior. Pelo contrário, as moendas chamadas tipo Clássico, se estão na cabeça reta, abrem-se com a mesma quantidade na entrada e na sida, e se estão na cabeça inclinada ou com cilindro de entrada elevado, abrem-se mais na saída do que na entrada. É corrente variar a relação das aberturas E/S em marcha de 2,5 a 2 da primeira à última moenda da uma bateria. Se examinarmos a importância da variação da relação E/S em função do tipo de moenda utilizada, obteremos a moenda tipo “Auto-Regulável ”. Para as moendas do tipo “Clássico”, a variação é de +33 a +125%, enquanto para a moenda tipo “Auto-Regulável ” é de 0,0 a +5,0 %. Podemos afirmar que a relação das aberturas E/S com a nova moenda tipo “Auto- Regulável”, permanece constante para qualquer posição do cilindro superior. Esta disposição apresenta, além disso, a vantagem de assegurar uma pressão de saída contínua invariável. Com efeito, qualquer que seja a espessura da camada de canas ou de bagaço que entra na moenda é sempre prensada da mesma maneira, portanto nas melhores condições de extração.
  • 27. 27 Bagaceira ou virola das auto-reguláveis - A bagaceira se regula do exterior dos castelos da moenda e a largura da lâmina foi reduzida ao mínimo. As virolas ou bagaceiras das tradicionais - A virola ou bagaceira é a peça que conduz o bagaço desde o tambor de entrada ao de saída. Geralmente feita em aço de alta dureza ou ferro fundido, ela é curva e segundo os cálculos matemáticos de Bergmann, formando uma espiral logarítmica. A determinação do raio da virola, do ponto de contato dela no tambor caneiro (bico da virola) e o seu término; constituiu até o ano de 1951, o grande problema dos especialistas em moendas. O processamento se fazia por tentativa; não era possível, sem a observação de pelo menos 5 anos em uma usina, para precisar com exatidão o fator baixo de cada terno que compõem os “tandem”. Precisamente naquele ano, cubano Júlio C. G. Maiz com sua forma analítica resolveu o problema. Hoje em dia, graças ao professor Maiz, é possível a qualquer tecnico desde que tome conhecimento do seu método, precisar a altura do fator baixo de uma moenda sem necessitar do acervo do conhecimento dessa mesma moenda. A distância do término da virola ao tambor de saída, é outra medida que se vem diminuindo, a ponto de alguns fabricantes construírem as virolas entrosadas nos rolos de saídas, com o objetivo de impedir a queda do bagacinho no parol. Instruções para que um terno funcione bem: - Que o rolo de pressão tenha livre flutuação e que este trabalhe nivelado; - Desde que o rolo flutue livremente teremos melhorado um dos pontos mais importantes do esmagamento das canas, porque: melhoramos a eficiência mecânica e a extração; - Reduzimos os desgastes, a manutenção e chegamos mesmo a evitar certas ruturas; - Obtemos operações mais uniformes, com buchas menos freqüentes das moendas; - Não havendo aparelhos magnéticos, os ferros e outros objetos sólidos que comumente vêm com as canas, podem passar sem ocasionar danos tão grandes nos frisos dos rolos.
  • 28. 28 Considerações para melhorar a flutuação dos rolos - São as seguintes as causas inibidoras: Pistões que se travam nos cabeçotes das virgens podem ser: desenho deficiente, falta de lubrificação descentralização causada por desgaste do mesmo. Chumaceiras ou mancal superior que se travam na queixada das virgens; pode ser pelos os seguintes motivos: A) - Hidráulico em má condição, pode ser por: desgaste de suas partes internas e externas, produzindo o travamento; inércia devido aos pesos; distância demasiada grande entre os cabeçotes e os acumuladores do hidráulico, ocasionando uma alta fricção do fluxo de óleo, afetando o movimento do rolo superior. B) - Ajuste das moendas: quando a relação de entrada e saída é muito alta, a resultante das forças tende a revirar as chumaceiras e pistões; que o eixo das carretas conduzidas, do trem das engrenagens das moendas (a que se acopla ao rolo de pressão) esteja entre 1/4 “a 3/8” mais altas que os eixos dos rolos de pressão, quando em sua posição de repouso. Quando isto não ocorre, ou seja, o eixo da carreta mais alta que o eixo do tambor de pressão, quando este se encontra em sua posição de repouso, a eficiência da luva é mínima e afeta grandemente a flutuação do rolo de pressão. C) - Carretas dos rolos defeituosos podem ser: carretas más desenhadas, carretas em más condições, que devido à reação dos dentes, obrigam ao rolo superior a momentos alheios aos que deveriam ter, pela variação do colchão de bagaço. D) - o desnível do rolo superior influi muito no movimento do mesmo, por travações que ocorrem.
  • 29. 29 Métodos para eliminar os impedimentos de construção: - Pistões - No desenho dos pistões tem-se que levar em conta, que seu comprimento deve ser de pelo menos 1,5 vezes o seu diâmetro. Alguns fabricantes estão construindo pistão oco, transmitindo a pressão hidráulica, através de duas barras de aço, de tal modo, que faz às vezes de junta universal, e qualquer desequilíbrio do mancal superior, não se transmite ao pistão. - Lubrificação - Os pistões hidráulicos comuns usam solas, umas em forma de taça e outras em forma de U em sua parte superior, de tal forma justa, que o óleo que poderia lubrificar, não lubrifica, a menos que a sola se rompa. Deste modo, deve-se pensar em instalar algum método efetivo de lubrificação no passeio do pistão. No tipo de pistão, a vedação se faz na parte inferior, substituindo-se a sola por borracha sintética, de sorte que o pistão fique completamente banhado em óleo. - Desgaste - Um pistão deve estar bem ajustado à sua camisa, a fim de evitar que revire. - Chumaceiras - Desenho de Construção: A resultante do paralelo que forma as forças de um terno, obriga a chumaceira a trabalhar sobre um dos seus lados, daí, ser evidente a necessidade de se desenhar as chumaceiras com o dito lado maior que o oposto a saída do bagaço, para evitar que revire. Desgaste - É muito importante manter as chumaceiras superiores bem ajustadas às virgens. Estas devem ser forradas com uma chapa metálica presa por parafusos, para se repor quando desgastadas. - Lubrificação: Devemos manter um método efetivo de lubrificação entre a queixada da virgem e a chumaceira, não somente para evitar o desgaste, como também para permitir melhor flutuação do rolo superior. Ajuste das moendas - Relação entre entrada e saída:
  • 30. 30 Quando a relação entre as áreas de entrada e saída é muito alta, a resultante das forças tende a revirar os pistões e chumaceiras. Deve-se manter esta relação a mais baixa possível sem afetar a extração das moendas. É muito importante ajustar as entradas e saídas das moendas, ainda que se mantenha a relação desejada, para que o tambor tenha uma média de levantamento igual a diferença em elevação entre a mesma em repouso e o eixo da carreta que veste a luva. Quando sua flutuação é maior ou menor, se afeta consideravelmente a efetividade a luva, requerendo maior potência para operar as moendas e naturalmente, afetando o deslocamento do tambor de pressão. Carreta ou rodetes dos rolos - Desenho de construção: O desenho dos dentes de uma carreta deve ser de tal que com a variação no levantamento, não resulte velocidade periférica demasiado variável, acomodando-se o melhor possível aos diâmetros e posições do tambor de pressão, nem reações violentas que afetem o seu levantamento normal. Desgaste - Carretas com dentes sumamente desgastados produzem em muitos casos, flutuação do rolo superior diretamente relacionado com o movimento do eixo. Rolo superior desnivelado - Quando um rolo trabalha desnivelado, tem a tendência a revirar as chumaceiras superiores, ocasionando não apenas aquecimento devido à concentração de pressão em pequenas áreas, se não a tendência a travar a chumaceira na virgem, interferindo no movimento do rolo superior. Outros motivos - Enumeram outros motivos, tais como:- desgastes das virolas e rolos das moendas; - pressões diferentes nos hidráulicos da moenda;- parafuso distribuidor do bagacinho;- uniformidade do colchão do bagaço;- tipo de canas, etc... Pressão das moendas - O sistema hidráulico compõe-se de um acumulador hidráulico, e mais uma peça interposta entre estes e os mancais superiores rolos de pressão, que se situa no interior do cabeçote de pressão, nada mais é que um cilindro munido de um
  • 31. 31 pistão, cuja finalidade, é transmitir aos mancais, a pressão hidráulica, proveniente do acumulador. O êmbolo, assim como a tampa que obtura o cilindro no interior do cabeçote, recebe uma gaxeta de couro (sola hidráulica) para vedar o óleo, o qual, proveniente do acumulador, atinge o cabeçote superior através de uma canalização em aço. A força exercida sobre cada mancal do rolo superior é dada por: F = P . S Onde: F = carga hidráulica em toneladas P = pressão exercida em kg / cm2 S = área do cilindro hidráulico Pressões exercidas em cada cabeçote: Primeiro terno = 250 kg / cm2 Segundo terno = 210 kg / cm2 Terceiro terno = 220 kg / cm2 Quarto terno = 230 kg / cm2 Quinto terno = 240 kg / cm2 Sexto terno = 250 kg / cm2 . Embebição - Uma moenda, depois de bem ajustada, é responsável por uma eficiência de trabalho de 90% do açúcar e não-açúcar contido na cana moída. Daí, porque, sob qualquer ponto de vista industrial ou econômico que se analisa, deve-se dispensar às moendas, um cuidado todo especial, além de requerer experiência e em seu manuseio. Os números usados no controle químico e que representam a eficiência de trabalho de um “tandem”, são: Sacarose: Extraída % de sacarose em cana; Perdas nas moendas; Caldo absoluto perdido % de fibra. Constituição físico-química e fisiológico da cana - Em qualquer estudo sobre a embebição é indispensável considerar, em primeiro lugar, as características físico- químicas e fisiológicas da cana, pois se tratando de um organismo formado por células vivas, instintivamente resistem a ceder o caldo por elas aprisionado, enquanto conservam a sua vitalidade. A função do “tandem” é, por conseguinte, destruir o máximo de células (triturando- as) e após esmagando-as, para obtenção de seu caldo constituinte.
  • 32. 32 Pode-se considerar a cana constituída por três caldos:- O medular (o mais rico);– O contido pelos nós (o menos rico);- E o de córtex (o mais pobre). Esses três caldos constituem o caldo absoluto da cana. Porém, a moagem a seco, não é bastante, para permitir a extração de um máximo econômico do caldo normal, uma vez que, o alto poder absorvente da fibra seca, retém o caldo extraído de outras células pela ação compressiva dos rolos. Teremos que usar a embebição e a maceração, para a atingir o objetivo de obter uma extração máxima. Estas razões justificam uma desintegração preliminar da cana antes de passar pelos ternos, como na prática é conseguido com o uso de navalhas, desfibradores e esmagadores. O conhecimento desses princípios básicos, ajuda a melhorarmos a extração das moendas. Principais fatores para tornar eficiente a embebição ou a maceração - São os seguintes, os fatores que afetam a eficiência da embebição ou da maceração: – Grau de desintegração do bagaço; – Proporção e estrutura da fibra do bagaço; – Altura do colchão de bagaço; – Tempo e amplitude do contato da água ou do caldo diluído, com o bagaço; – Quantidade de água, ou de caldo diluído, aplicado sobre o bagaço; – Temperatura e pureza da água e do caldo diluído aplicado sobre o bagaço; – Diferenças ou quedas de Brix e Pureza entre o líquido macerador; – E o caldo original no bagaço; – infecção bacteriológica dos caldos diluídos. Uma das causas principais da baixa eficiência das moendas está na ineficiência dos sistemas de embebição usados. Com efeito, se fixarmos em 100% a proporção teórica da mistura da água de embebição ou de caldo diluído de maceração com o caldo original no bagaço, a experiência nos mostra, que na prática esta proporção de mistura varia entre 20 a 70%.
  • 33. 33 Esta grande flutuação provém geralmente, de sistema inadequado de embebição e maceração. A correção desses sistemas propiciam ganhos substanciais de açúcar extraído pelo “tandem”. - Grau de desintegração do bagaço - Em igualdade de condições tanto a embebição como a maceração, será mais eficiente, quanto mais desintegrado esteja o bagaço. - Proporção e estrutura da fibra do bagaço - Cada variedade de cana, apresenta um conteúdo e estrutura de fibra distinta. É evidente, que para obtermos uma mesma extração, necessitamos de uma maior quantidade de água para um maior conteúdo de fibra. A quantidade de água será mínima de 2,5 vezes o peso da fibra. - Altura do colchão de bagaço – Nas mesmas condições: moagem diária, dimensões dos rolos, pressão e velocidade periférica dos tambores, que são os fatores determinantes da altura do colchão de bagaço, tanto a embebição como a maceração será mais eficiente, isto é, terá tanto maior poder de penetração, tanto vertical como lateral, quanto menor seja a altura do colchão, desde que ele se mantenha compacto. J. Salinas observou que a embebição ou maceração aplicada à saída de cada terno permite uma maior penetração do líquido macerante do que quando aplicada à entrada das moendas. Destas observações concluiu da conveniência de colchões mais finos de bagaços. Para que não afetasse a moagem diária, teve que moer com altas velocidades periféricas nos rolos, onde em alguns casos, usou até velocidades variantes entre 18 a 25 metros por minuto, resultados inteiramente coroados de êxito. Usam-se velocidades nos transportadores intermediários de 8 á 20 vezes a velocidade periférica dos cilindros de moendas. Nestas condições a camada de bagaço sobre o condutor, formará um colchão de 10 a 20 mm. de espessura sobre o transportador, que neste caso ele deverá ser de borracha. - Tempo de contacto da água ou do caldo diluído com o bagaço - Este é um fator decisivo na eficiência da embebição ou maceração. O motivo principal que nos conduz a aplicar a água ou o caldo diluído à saída de cada terno é propiciar um tempo máximo de contacto entre o líquido macerador e o bagaço, a fim de que o primeiro, possa realizar a sua função diluidora e lixiviadora, fato
  • 34. 34 que não se produz instantaneamente, em virtude das características físicas e fisiológicas do bagaço. - Quantidade de água ou de caldo diluído aplicado sobre o bagaço - Este fator está relacionado com a capacidade de evaporação da fábrica, é evidente que o limite da água de embebição depende dos múltiplos efeito e da sobra de bagaço. A má colocação da embebição de 30% sobre a cana, (ou 250% sobre a fibra) com um fator de mistura de 20%, não seria tão eficaz como uma boa colocação de embebição de 20% sobre cana (166% sobre a fibra aproximadamente) com um fator de mistura de 50%. No segundo caso, a eficiência da maceração será 40% maior que no primeiro, com outras, substanciais vantagens econômicas. - Temperatura e pureza da água ou do caldo diluído aplicado sobre o bagaço - Das inúmeras provas feitas com água fria e água quente (condensado dos aquecedores, evaporação e tachos a vacuo), chegou-se ao seguinte resultado: Muito embora a embebição com a água quente, não atingisse nunca a 100% sobre a água fria os resultados foram bem alentadores, não obstante houvesse aumento de impurezas provenientes do bagaço, (principalmente ceras e substâncias pécticas). Por outro lado, a água fria além de proporcionar uma menor extração, não deixa de causar certas perturbações à fabricação, mormente se as águas são duras ou magnesianas, cujos sais minerais, além de serem incrustantes, são substâncias melaçogênicas. A temperatura ótima da água de embebição é de 70º C. - Infecção bacteriológica dos caldos diluídos - Em virtude do baixo Brix dos caldos macerantes torna-se necessário se ter um cuidado todo especial com a assepsia das moendas, sob pena de grandes prejuízos serem causados neste departamento. Várias bactérias que provém do campo, são termófilas, tais como “Leuconostoc de Mesenteroides” e outros, sensíveis apenas aos produtos clorados. Fórmula de capacidade das moendas - A fórmula de capacidades de moendas é dada pela fórmula de E. Hugot (2ª Edição 1970).
  • 35. 35 0,8 . c. n. (1-0,06 n D) L.D 2 N C = ------------------------------------------------ F Onde C = Capacidade em T.C.H. c = Fator de preparação e 1,10 a 1,25 n = rpm dos ternos L = Comprimento dos rolos em m. D = Diâmetro dos rolos em m. N = Número de rolos de moendas do tandem. F = Fibra em relação e unidade. Quando o conjunto de moendas é dotado de queda Donnelly toma-se um fator f = 1,25 e quando é dotado de Press-Roll toma-se um fator 1,35. Em 1945, López Ferrer, apesar de reconhecer que não existia nenhuma expressão matemática aceitável, propunha como aproximada, em arrobas cubanas/hora, a seguinte fórmula: Qa = π x d x L x R x A x 1.620 F x 25 Onde: d = Diâmetro do rolo de pressão em pés; L = Comprimento do rolo de pressão em pés; R e A = Respectivamente revoluções por hora dos rolos e altura de entrada do colchão de bagaço, sendo A medido no 1º terno, expresso em pés. Fora da incógnita A relativa ao primeiro terno, a qual é função da cana moída, não existe o número de rolos ou ternos do “tandem”. Na mesma época que aparecia a fórmula de López Ferrer Onde: C = Capacidade em TC.H.; c = Fator de preparação e 1,10 a 1,25; n = rpm dos ternos; L = Comprimento dos rolos em m.; D = Diâmetro dos rolos em m.; N = Número de rolos de moendas do tandem; f = Fibra em relação à unidade.
  • 36. 36 Após dissecarmos as fórmulas conhecidas de capacidade de um “tandem”, iremos apresentar aquela que nos atrevemos chamar de “RACIONAL”, pelas razões abaixo: 1. A capacidade é função direta da velocidade periférica dos rolos, lógico que ela é considerada independente do grau do esgotamento do bagaço, ou melhor dito, da cana. 2. Esse grau de esgotamento deve dar-se apenas no último terno, sendo os anteriores, apenas preparadores do colchão de bagaço, para entregar em condições ótimas de volume e pressão ao último terno. 3. A extração de sacarose % da sacarose em cana fora de certos limites de moagem em seco, não é função direta dos ternos, se não da quantidade e distribuição da embebição. 4. Para cada “tandem” de determinado número de rolos e sempre que as pressões sejam adequadas às velocidades empregadas, existe uma relação fibra/velocidade, que é constante para um comprimento determinado dos rolos quando o grau de esgotamento é igual. 5. Quando o número de rolos varia, a constante anterior varia também, se bem que não seja na mesma proporção, porém em relação menor. Reynoso, com 30 Kg/cm2 ou (426 Lib/pol2 ) em cana desfibrada, obtinha 78% de caldo sobre o peso da cana, enquanto que Deerr, utilizando pedaços de cana de 1 pol3 , conseguia apenas 52% apesar de utilizar pressões maiores de 34 Kg/cm2 ou (490 Lib/pol2 ). 6. O grau de desfibramento da cana pode expressar-se como “Coeficiente de finura” daí porque a capacidade de um “tandem” será inversamente proporcional a esse coeficiente de finura do bagaço. A determinação desse fator é o ponto mais delicado para se estabelecer uma fórmula racional, uma vez que, varia não apenas com o número de ternos, como ainda, com os tipos de frisos e especialmente, sua profundidade. Do que foi possível aos estudiosos do assunto observar, o coeficiente de finura, varia com os diferentes tipos de frisos dos rolos, além do número destes, onde as navalhas são consideradas como dois rolos. Coeficiente de finura = 1____ Kr √ N
  • 37. 37 Kr = função do friso; N = número de rolos onde as navalhas são consideradas como dois rolos. Daí a fórmula: ____ Qa = 100 x Kr x L x V x √ N F Qa = capacidade em arrobas cubanas/hora; F = % fibra na cana; L = comprimento dos rolos em pés; V = velocidade periférica do último terno em pés/minuto; Kr = variando de 1,25 (mínimo) a 1,50 (máximo). Daí porque pode a fórmula acima, tomar os seguintes aspectos: Qa mínimo = L x V x √ N x 125 F Qa máximo = L x V x √ N x 150 F EXEMPLO: Uma usina que tenha uma navalha, um esmagador e quatro ternos, cujos rolos tenham 7 pés de comprimento, velocidade periférica dos últimos rolos de 40 pés/minuto, moendo cana de 11,5% de fibra, moerá normalmente: ____ Mínimo: = 125 x 7 x 40 x √ 16 = 12,173 @. cubanas/hora = 140 ton./hora 11,5 ____ Máximo: = 7 x 40 x √ 16 x 150 = 14,609 @ cubanas/hora = 170 ton./hora 11,5 Potência das moendas - As potências que indicam as obras técnicas, estão, geralmente, em função das toneladas de fibra manipuladas. Nas instalações movidas a vapor, estas potências se determina em H.P. por tonelada de fibra por hora (H.P.I./T.F.H.), ou por tonelada de cana por hora (H.P.I./T.C.H.). A determinação da potência consumida por um tandem é complexa e integra numerosos fatores, tais como: 1. - Potência consumida pela compressão do bagaço; 2. - Potência consumida pela fricção entre os mancais e os moentes;
  • 38. 38 3. - Potência consumida por fricção entre o bagaço e a virola; 4. - Potência consumida por fricção dos frisos da virola contra os cilindros de moendas e os pentes raspadores; 5. - Potência consumida pelos transportadores (externos) intermediárias; 6. - Potência consumida pelas as engrenagens. Há outros fatores, de determinação difícil ou de estimar, como: variedades de cana, lubrificação, ajuste da aberturas de entrada e saída do coeficiente de finura com que a cana é entregue ao primeiro esmagamento etc. Fórmula geral simplificada - Potência Normal Absorvida por um Terno, em C.V.I.: Primeiro terno: PN = 0,20 F.n.D. Outros ternos: PN = 0,18 F.n.D. Potência absorvida máxima por um terno, em C.V.I. Primeiro terno: Pp = 0,25 F.n.D. Outros ternos: Pp = 0,22 F.n.D. Em termos práticos temos para: Primeiro terno: P = 22 CV por TFH Segundo terno: P = 17 CV por TFH Terceiro terno: P = 18 CV por TFH Quarto terno: P = 19 CV por TFH Quinto terno: P = 20 CV por TFH Sexto terno: P = 22 CV por TFH Cálculo das aberturas das moendas - Este é um dos cálculos mais importantes, anualmente feitos nas usinas, onde existem realmente técnicos e técnica. Na maioria de nossas fábricas, para não dizer a totalidade, as áreas de abertura de entrada e saída das moendas não são determinadas por cálculos. Mas, que os mecânicos ou serralheiros imaginam pelo simples fato de terem aprendido de seus mestres que, para moer-se uma taxa de X ton/hora, em uma moenda cujos rolos tenham “Y” de diâmetro e “Z” de comprimento, cujo R.P.M. dos rolos seja V e o número de ternos ∆, carece então de uma abertura de entrada e saída respectivamente de Se e Ss.
  • 39. 39 É meridiano que duas usinas da mesma capacidade de esmagamento e dispondo ainda dos mesmos implementos de preparação e esmagamento, mas que em uma, as canas têm baixa percentagem de fibras, enquanto que na outra o percentual de fibra em cana é alto, elas jamais poderão ter as mesmas áreas de abertura e saída. Entretanto, no conceito vigentes de nossos serralheiros e mecânicos, a este dado tão importante, não dispensam a mínima atenção. Fatores básicos para determinar as áreas de entrada e saída dos ternos do tandem. - São fatores básicos para a determinação das áreas de entrada e saída dos ternos, os seguintes: 1) - Quantidade de cana que se deseja moer; 2) - Percentagem de fibra na cana; 3) - Composição quantitativa do bagaço à saída de cada terno; 4) - Velocidade angular e linear dos rolos de cada terno do “tandem” ; 5) - Natureza do material de que são feitos os rolos e virolas; 6) - Drenagem do caldo extraído; 7) - Dispositivo alimentador dos ternos; 8) - Tipo de maceração e quantidade do líquido macerante; 9) – E outros fatores tais como: condições mecânicas das moendas; embebição com cachaça, quantidade e distribuição do bagacinho, etc. 1) Quantidade de cana que se quer moer - As aberturas dependem da quantidade de cana que se deseja moer na unidade tempo. Desde que se mantenham constantes as velocidades dos rolos e o teor de fibra em cana seja mais ou menos o mesmo, é evidente que, nestas condições, para moermos mais, carecemos dar maiores áreas de entrada e saída aos ternos. Para os nossos cálculos posteriores, vamos designar por W a quantidade de canas, em arrobas cubanas (11,5 quilos), moídas nas 24 horas. Na prática, quando somos forçados a aumentar ou diminuir a moagem diária, ocasionalmente, na impossibilidade de modificarmos os nossos ajustes ou “setting” apelarmos para as máquinas que acionam o “tandem”, dando-lhe maior ou menor velocidade.
  • 40. 40 2) Percentagem de fibra em cana – O percentual de fibra em cana é fator básico que governa os ajustes de uma moenda. A uma maior percentagem de fibra na cana corresponderá maiores aberturas; desde que todos os demais fatores permaneçam constantes. Como os ajustes têm que ser fixados antes do início da safra e em cujos cálculos deve se levar em conta principalmente à fibra, ocorrerá que quando esta variar durante a safra, deverão variar também as aberturas, em correspondência com essas flutuações. Isto se consegue perfeitamente, uma vez que as aberturas se ajustam automaticamente a essas exigências, graças à liberdade que tem o rolo superior de se suspender. Desde que não haja variação na altura do colchão de bagaço, a variação do percentual de fibra em cana, poderá ser observado pelo movimento contínuo das placas dos acumuladores hidráulicos, denotando uma auto-ajustagem dos rolos da moenda em estudo. Chamando F o porcento de fibra em cana, W a quantidade de cana moída em 24 horas, a quantidade Q de fibra moída na unidade de tempo, será dado por: Q = W . F / 100 = arrobas de fibra/24 horas Q = W . F . 25 / 24 x 100 x 60 / lbs. de fibra/minuto 3 Composição quantitativa do bagaço, à saída de cada terno - Chamamos de bagaço, a cana após sofrer seu primeiro esmagamento. À medida que o colchão de bagaço avança, sofrendo sucessivas compressões pelos ternos que compõe o “tandem”, ai reduzindo-se o coeficiente de finura do bagaço e a composição quantitativa deste, experimenta variações. Assim sendo, a composição do bagaço, à saída de cada terno, é um fator importante no ajuste do terno. Por outro lado, este fator é função dos implementos preparadores do colchão da natureza da cana que se mói, da eficiência própria das moendas e da posição do terno no conjunto. Imaginemos o bagaço constituído de duas partes principais: a) - Uma parte sólida representada pela fibra seca; b) - Outra líquida , representada pelo caldo presente juntamente com a água de diluição. Portanto, em cada 100 partes de bagaço à saída de cada terno, existirá F' % de fibra seca e H% de líquido, é desnecessário dizer que:
  • 41. 41 F' + H = 100 Chamando de umidade, a parte líquida contida no bagaço. Dos estudos realizados por Noel Derr, sobre a compressibilidade do bagaço, ele chegou à conclusão de que há um ponto tal de pressão, a partir da qual, a unidade de volume não sofre redução. A aplicação de pressões sobre o colchão de bagaço reduzirá seu volume até um determinado ponto que, a partir do qual, o bagaço atuará como um corpo rígido. Naturalmente, este ponto muito difícil de ser determinado, torna-se ainda mais, de vez que depende da variedade da cana e do seu grau de preparação. A seguir, transcreveremos os resultados obtidos em uma Usina equipada com uma navalha, um esmagador e seus ternos. Teremos oportunidade de observar que há uma pequena diferença no peso específico do líquido que acompanha a fibra seca (que convencionamos chamar de umidade), cujo peso específico é decrescente, à medida que nos aproximamos do último terno o qual, geralmente, está compreendido entre 66 e 62 Lbs. / pés3 ESMAGADO R 1 TERNO 2 TERNOS 3 TERNOS 4 TERNOS 5 TERNOS 6 TERNOS F' 22,00 28,00 35,00 41,00 45,00 49,00 52,00 H 78,00 72,00 65,00 59,00 55,00 51,00 48,00 Fw 78,00 87,00 91,00 95,00 98,00 100,00 101,00 hm 66,00 66,00 65,00 64,00 63,00 62,00 62,00 F' = Fibra % em bagaço que sai de cada terno; H = Umidade % em bagaço que sai de cada terno; fw = Peso específico da fibra seca em Lbs./pé3 ; hw = Peso específico d a umidade em Lbs./pé3 . No quadro acima, vemos que a percentagem de fibra cresce à medida que o colchão sofre novas compressões, muito embora as pressões dos ternos sejam crescentes a partir do primeiro terno. Também podemos observar a pequena variação do peso específico da parte líquida retida pelo bagaço, à saída de cada terno. A relação H/F' de cada terno depende do grau de preparação que recebeu a cana, antes de chegar ao 1º terno.
  • 42. 42 Por exemplo: Quando a cana é preparada por uma navalha com um esmagador ou por um duplo esmagador sem navalhas, a relação do primeiro terno será de H/F' = 72/28. Se existe um jogo de navalhas e duplo esmagador, ou duplas navalhas e um esmagador ou ainda uma navalha, um esmagador e um desfibrador entre a relação de umidade para fibra será de H/F' = 65/35. Para um conjunto de 5 ternos com um esmagador e uma navalha, a relação para o último terno será de H/F' = 50/50. E para um outro conjunto que tenha os mesmos aparelhos preparadores, mas que o “tandem” tenha 6 ternos, a relação será de H/F' = 48/52 também para o último terno. Das experiências de Deerr, comprovadas posteriormente por outros investigadores no campo da prática, o bagaço ao ser comprimido, por um “tandem”, chega a pesar de 70 a 80 lbs./pé3 , segundo o grau de compressão aplicado, ou seja , segundo o número de ternos considerados. Em 150 experiências feitas, em um conjunto de 1 esmagador e 6 ternos, chegou-se aos seguintes resultados: Esmagador 1º terno 2º terno 3º terno 4º terno 5º terno 6º terno Bw 1122 1154 1154 1186 1218 1250 1283 Bw = expresso em lbs./pé3 , representa o peso específico do bagaço. Do exposto concluímos que necessitamos conhecer a composição do bagaço à saída de cada terno, a fim de calcularmos os ajustes dos mesmos. 4) Velocidade linear dos rolos - A quantidade de fibra que passa pelos ternos de um “tandem” é constante da unidade de tempo, enquanto que o seu volume irá decrescendo sob as sucessivas e crescentes pressões a que está submetido o bagaço em trânsito. Como conseqüência, o operador terá que calcular aberturas compatíveis com a manutenção do volume correspondente à saída de cada terno. 5) Natureza do material dos rolos e virolas - A qualidade do material que compõe as camisas dos rolos e das virolas é de grande importância, no estudo dos ajustes dos ternos, muito embora não entre diretamente nos cálculos das áreas de entrada e saída. As camisas dos rolos devem ser feitas de ferro (fundido) mole, enquanto que as virolas devem ser de ferro (aço) duro. É óbvio que, as camisas de ferro mole facilitam a ação de “agarre”
  • 43. 43 do bagaço ao passo que o ferro duro usados na confecção das virolas oferecem a vantagem de diminuir o coeficiente de atrito, facilitando o deslize do bagaço. 6) Drenagem do caldo extraído - Um dos detalhes mais importantes quando se assenta uma virola, é o relativo a drenagem que se deve deixar na parte posterior da virola, cujo objeto é permitir uma boa vazão do caldo extraído pelo rolo superior e o de saída. Recomenda-se para um bom funcionamento de drenagem, cuidado especial não só com os Messchaert nos rolos de entrada, como também frisos semelhantes nas virolas. A má drenagem acarreta jorros de caldo, que se projetam entre os rolos de pressão e saída, alcançando às vezes boa distância. Quando isto acontece, diz-se que, o terno tende a cuspir. Esse fenômeno também resulta algumas vezes de uma relação muito grande entre as aberturas de entrada e saída. 7) Dispositivos para melhorar a alimentação dos ternos - Os acondicionadores do colchão de bagaço são aparelhos que se adicionam às moendas, com o objetivo de melhorar a eficiência da moenda, evitando o engurgitamento dos ternos. É bom salientar que a eficiência desses dispositivos depende muito, do bom ajuste das moendas. Estes se tornam ineficazes quando os ajustes são impróprios. 8) Método de maceração empregado e quantidade de líquido macerante - O sistema de maceração e a qualidade do líquido macerante, são fatores que podem influenciar nos ajustes previamente calculados. Uma moenda onde é forçado a usar a cachaça quente como líquido macerante, pode produzir modificações nos ajustes calculados, em virtude de facilitar o polimento dos rolos, o que determina um menor “agarre”. 9) Outros fatores - O estado em que se encontram os rolos – presença de estrias transversais ou helicoidais nos rolos de entrada, isto é, canero, com o fim de melhorar a alimentação. A presença do chevrons reduz a ação trituradora das moendas, uma vez que aumenta a área de abertura do terno, embora que em pequena escala. Daí, termos que levar em conta as estrias, por ocasião dos “settings”.
  • 44. 44 Outros fatores de ordem econômica, tais como: impossibilidade de reposição de novas camisas de diâmetro desgastado, e que em virtude do diâmetro das carretas, cavidades de virgem e outros motivos, nos impede de ajustar os nossos “settings”, daí termos que nos contentar, com dimensões mais próximas das que nos fornecem os cálculos , etc. Para fixar-se a capacidade volumétrica do bagaço em transito em um “tandem”, ter- se-á de levar em consideração não só o cálculo da área de abertura, mas, sobretudo a velocidade linear desenvolvida pelo tambor superior, a qual é função do diâmetro desse mesmo rolo. Cálculo do volume do bagaço em trânsito - Para o cálculo do volume do bagaço em trânsito admitir a existência de um tambor imaginário, girando, e que tenha um diâmetro médio Dm distinto do verdadeiro diâmetro externo do rolo superior. Para a elucidação do que acima ficou dito, estudaremos 3 casos distintos, representados nas figuras números 1, 2 e 3. De b h b De b h a e c a c a e e h’ d f d’ h’ a h’ c d p f d d f Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Frisos de mesmo passo e Frisos de mesmo ângulo e Frisos de mesmo passo e ângulos iguais passos diferentes ângulos diferentes Como se constata nas figuras 1,2 e 3, a área efetiva por onde o bagaço passa, para a secção considerada em cada um dos casos, é fornecida por: Figura nº 1, chamando: A1 = Área do triângulo abc A2 = Área do triângulo acdf A3 = Área do triângulo def A’ = Área efetiva por onde passa o bagaço S = Distância de ponta a fundo de frisos entre os rolos.
  • 45. 45 p = Passe dos frisos L = Comprimento dos rolos h = Profundidade dos frisos. Logo: A’ = A1 + A2 – A3 porém A1 = A3 por se tratar de triângulos iguais, onde: A’ = A2 De onde concluímos, que a área efetiva para a secção considerada é igual a do retângulo acdf, o que é o mesmo que: A’ = A2 = S . P Área total será dada por: A’ = S x L Figura nº 2, chamando: A1 = Área do triângulo abc A2 = Área do triângulo acd’f A3 = 2 (área do triângulo def) A’ = Área efetiva por onde passa o bagaço. Logo: A’ = A1 + A2 – A3 para a secção correspondente a um dente do rolo. Figura nº 3, chamando: A1 = Área do triângulo abc A2 = Área do triângulo acd’f A3 = Área do triângulo dcf A’ = Área efetiva por onde passa o bagaço. A área correspondente à secção de um dente, será dada por: A’ = A1 + A2 – A3 Pelo que vimos da figura anterior, concluímos que, a área efetiva, pode ser suposta como girando ao redor do eixo do tambor superior, formando assim um volume de revolução. De acordo com esse critério, que é certo, podemos aplicar o teorema de Pappus, que diz assim: “O VOLUME QUE GERA UMA ÁREA PLANA QUE GIRA EM TORNO DE UM EIXO, É IGUAL AO PRODUTO DESSA ÁREA PELA CIRCUNFERÊNCIA QUE DESCREVE SEU CENTRO DE GRAVIDADE”.
  • 46. 46 Então se fizermos: V1 = Volume gerado pela área A1 ao girar em torno do eixo de pressão. V2 = Volume gerado pela área A2 ao girar em torno do eixo de pressão. V3 = Volume gerado pela área A3 ao girar em torno do eixo de pressão. V = Volume resultante dos anteriores. C1 = Comprimento da circunferência descrita pelo centro de gravidade da área A1. C2 = Comprimento da circunferência descrita pelo centro de gravidade da área A2. C3 = Comprimento da circunferência descrita pelo centro de gravidade da área A3. Teremos então, aplicando o teorema de Pappus, que: V = V1 + V2 – V3 = A1C1 + A2C2 – A3C3 V = A1C1 + A2C2 – A3C3 h h De De-h De De-h Dm De De-h Dm h S De S C De C h’ S Figura 4 Figura 5 Figura 6 Demonstra-se matematicamente que o volume anterior é equivalente ao gerado por um retângulo determinado pelas linhas de centro dos dentes dos rolos inferior e superior. O diâmetro de giro desse retângulo e que corresponde a seu centro de gravidade, se chama “diâmetro médio”, isto se pode apreciar claramente nas figuras 4, 5 e 6. Observa- se, para qualquer dos 3 casos, o diâmetro médio está expresso por: Dm = De – h + C (1) Onde:
  • 47. 47 De = Diâmetro externo do rolo superior h = Altura do dente do rolo superior C = Distância entre as linhas de centro dos dentes dos rolos: superior e saída Como se pode apreciar, na fórmula (1), Dm é função de C e este por sua vez está subordinado a Dp, cujo valor é o que buscamos para determinar o ajuste. Em outras palavras, a equação (1) tem duas icógnitas, Dm e C. Contudo, podemos estabelecer outra equação, que é a seguinte: V = A x v (2) Onde: V = Volume em trânsito em pés3 /minuto A = Área efetiva por onde passa o bagaço, em pés2 v = Velocidade linear correspondente a um determinado a um tambor imaginário cujo diâmetro exterior é determinado pelo centro de gravidade do retângulo antes mencionado, ou seja, cujo diâmetro exterior é Dm. Por outro lado sabemos que: A = L x C (3) Onde: L = É o comprimento dos rolos em polegadas. C = É a distância entre os centros de dentes, em polegadas. Sabemos também que: v = π x Dm x N (4) Onde: Dm = É o diâmetro médio e N = o rpm dos rolos. Substituindo os valores das equações (3) e (4), na equação (2), teremos: V = L x C x π x Dm x N / 1.728 Dm = 1.728 x V / L x C x π x N (5) NOTA: O número 1.728 que aparece na equação nº 5 é o fator de conversão de pés3 em polegadas3 . 1º terno 2º terno 3º terno 4º terno 5º terno 6º terno Diâmetro exterior do rolo superior em 0,886 0,8636 0,889 0,919 0,902 0,902
  • 48. 48 polegadas (De) Velocidade angular do rolo superior em R.P.M. (N) 4,450 4,190 4,710 4,400 7,180 6,220 Velocidade linear do rolo superior em pé/min (V) 12,399 11,366 13,170 12,750 20,352 17,633 Fibra % de bagaço a saída de cada terno (F’) 25 35,00 41,00 45,00 49,00 52,00 Umidade % de bagaço a saída de cada terno (H) 75 65,00 59,00 55,00 51,00 48,00 Peso específico da fibra seca a saída de cada terno em Kg/m3 (W) 1395 1459 1523 1571 1603 1619 Peso específico líquido do bagaço a saída de cada terno em Kg/m3 (hw) 1058 1042 1026 1010 994 994 Peso específico do bagaço a saída de cada terno (bw) 1154 1154 1186 1218 1251 1283 Relação de entrada e saída em trabalho (R). 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 a) Cálculo da quantidade de fibra, Qf, moída na unidade de tempo: Qf = W . F____ = 200.000 x 15 = 500,0 Kg/min 100 x 24 x 60 100 x 60 b) Cálculo da quantidade de bagaço, Qb, a saída de cada terno: Qb = Qf x 100 F’ 1º terno = 500 x 100 = 2.000 25 2º terno = 500 x 100 = 1.428,6 35 3º terno = 500 x 100 = 1.219,5 41 4º terno = 500 x 100 = 1.111,1 45 5º terno = 500 x 100 = 1.020,4 49 6º terno = 500 x 100 = 961,5 52 c) Cálculo do volume do bagaço em trânsito e saída de cada terno. Vb = Qb_ bw
  • 49. 49 Vb1 = 2000 = 1,838 m3 /min 1088 Vb2 = 1428,6 = 1,238 m3 /min 1154 Vb3 = 1219,5 = 1,0283 m3 /min 1186 Vb4 = 1111,1 = 0,912 m3 /min 1218 Vb5 = 1020,4 = 0,816 m3 /min 1251 Vb6 = 961,5 = 0,750 m3 /min 1283 Cálculo das aberturas de trabalho de cada terno: 1º Terno: Frisos de passe de 3”3/8 = 86 mm = 0,086 m. Dm = Vb___ = 1,838_________ = 0,054 L C π n 1,9812 x C x 3,1416 x 5,5 C Dm = 0,8858 – 0,0397 + C – 0,8461 + C 0,054 = 0,8461 + C C 0,054 = 0,8461 C + C2 C2 + 0,8461 C – 0,054 = 0 C = -0,8461 ± √ 0,84612 + 4 . 1 . 0,054_ 2 C = -0,8461 ± 0,9653 = 0,05962 m = 59,62 mm 2 As = C = 59,62 mm Ae = 7 x As = 2 x 59,62 = 119,2 mm 2º Terno e os demais: Cálculo é feito de maneira idêntica PROBLEMA - Imaginemos uma moenda, cujo esmagador tem um comprimento de 78” e diâmetro de 35”1/2, com frisos de alturas, respectivamente:
  • 50. 50 h = 4”1/4 e h’ = 3”3/8 N = 5,37 rpm e a capacidade volumétrica. V = 38,40 pés3 /minuto. Segundo a fórmula nº 5, temos: Dm = 1.728 x V / 78 x C x π x N Dm = 1.728 x 38,40 / 78 x C x 3,1416 x 5,37 Dm = 50,4 / C Substituindo o valor de Dm na fórmula nº 1 , encontraremos: 50,4 / C = De - h + C C(De - h + C) = 50,4 C(35,5 - 4,25 + C) = 50,4 C2 + 31,25 C - 50,4 = 0 C = - 31,25 + 31,252 + 4 x 50,4 / 2 C = 1,565” Conhecido C poderemos determinar Dp - Com efeito: C = h / 2 + h’ / 2 + Dp Dp = C – (h / 2 + h’ / 2) Substituindo no 2º membros as incógnitas pelos seus respectivos valores, temos: Dp = 1,565 - (4,25 / 2 + 3,375 / 2) Dp = 2,2475 O sinal negativo indica que os frisos estão entrosados. Portanto, a distância S, de ponta a fundo, é determinada por: S = h’ - Dp = 3,375 - 2,2475 S = 1,1275 S = 1”1/8 Regulagem da moenda – A regulagem de um tandem requer tres medidas: a – A abertura entre o rolo superior e o rolo de entrada,
  • 51. 51 b – A abertura entre o rolo superior e o rolo de saída, c – A abertura entre o rolo superior e a virola ou bagceira. Traçado analítico das virolas - Existe vários métodos de traçados da virola. Nenhum desses traçados dá-nos uma indicação segura, da altura inicial da virola Graças ao Fator Baixo (F.B.), o qual foi proposto por J. D. Compain no ano de 1950, e que apenas pelo traçado analítico poderá ser precisado. O Fator Baixo deverá variar entre 3/8 a 1”. O traçado: 1º ) - Em um ponto qualquer C , da linha ab, se traça a vertical cd, que conterá o centro do tambor de pressão; 2º ) - Marca-se a distância C 01 = Z, de acordo com os diferentes tipos de virgens. Do ponto 01 como centro, se descreve o círculo R1, com o diâmetro exterior do rolo superior; 3º ) - Com a distância X = R1 + R2 + E + 1/16” (que compreenda a soma dos raios do tambor superior e o de entrada, mas a Entrada, e mais 1/16” para o ajuste); desde o ponto 01 como centro, se intercepta à linha ab no ponto O2. Deste último ponto como centro e com o raio exterior R2, do rolo de entrada, se descreve o círculo m2; 4º ) - O centro O3 e o círculo m3 do tambor de saída, são obtidos de maneira análoga ao item 3. A distância Y = R1 + R3 + S , quando S é positivo, é Y = R1 + R3 - S , quando S é negativo, isto é, quando a saída está engrenada. 5º ) - Marca-se o ponto N sobre ab, tal que, T = 1/3R1 ; do ponto N, traça-se o segmento NO1, prologando-se indefinidamente. 6º ) - Com a distância R3 + D, se descreve o arco m4, com centro em O3. 7º ) - Tira-se uma tangente comum ao tambor de pressão e ao tambor de entrada; o ponto de contacto dessa tangente com o segmento NO1, representa o ponto inicial da virola, e A a sua altura inicial. 8º ) - Sobre a vertical cd, com a distância R1 = A + 1/4” determina-se a altura B. 9º ) - Com o centro em O1 e o raio R = R1 + B + 1/4” , traça-se o arco m5 , que intercepta o arco m4 no ponto u3, e C representará a altura da virola.
  • 52. 52 10º ) - Sobre os segmentos u1u2 e u2u3, tira-se as mediatrizes ff' e ee' o ponto de convergência W, dessa duas últimas linhas, com a 3ª do raio será o centro do arco u1u2u3 e, conseqüentemente, será o centro do arco da espiral da virola. 11º ) - O pescoço de ganso da virola se obtém, traçando-se uma arco de raio V, desde o ponto u1 ao fundo do friso. 12º ) - A espessura da virola não deve exceder o espaço: H = P - (R1 + B), sendo P a distância entre o centro do tambor superior e a superfície superior do gigante ou cêpo da virola. 13º ) - Entrada Real (E.R.) = Entrada de ponta a ponta de friso + h1 / 2 + h2 / 2 ; h1 e h2 representam respectivamente as profundidades dos frisos dos tambores de pressão e entrada. A altura inicial da virola, A = E.R. + F.B. Fórmula da Entrada Real E.R. = A.R. + h1 / 2 + h2 / 2
  • 53. 53 Capitulo IV PURIFICAÇÃO DO CALDO Caldo de cana - O caldo da cana é uma solução de sacarose impura e diluída, cujas impurezas se encontram em suspensão e em dissolução. O caldo da cana quando extraído pelo conjunto de esmagamento, tem cor variante, do gris claro ao verde escuro, é um líquido turvo e que contém bastante ar misturado. Existem nele todos os componentes solúveis da cana, tais como: sacarose, açúcares redutores, sais orgânicos e inorgânicos, pectinas e gomas. Além do ar já mencionado, possui em suspensão: bagacinho, terra, clorofila, albumina, etc. Sua reação logo após a extração, é ácida, débil para as canas verdes e as maduras, porém forte, para aquelas que passaram do seu estado de maturação. Para eliminar as impurezas do caldo, faz-se mister o uso de agentes: físicos, químicos e físico-químicos. O técnico açucareiro tem que conhecer profundamente os constituintes da cana-de-açúcar, as reações destes com cada um dos agentes usados na purificação das soluções sacarinas, no decurso da elaboração do açúcar, cuja etapa derradeira, é a obtenção da sacarose impura sob forma de cristais. Nas usinas, faz-se um extenso uso de agentes clarificantes com o objetivo de conseguir variações desejáveis na natureza dos materiais processados. O objetivo de vários procedimentos de purificação do caldo misturado, que são lodosos e de cor verde escura, é convertê-los em caldo clarificado brilhante e de cor amarelo claro. O ideal seria, que o caldo clarificado, tivesse uma cor pelo menos próxima ao hialino. Com o objetivo de se conseguir um bom caldo clarificado de grau luxímetrico ou turbidimétrico próximo ao da água, se tem utilizado tanto o calor (agente físico), como algumas substâncias químicas e físico-químicas, cuja ação é precipitar aqueles não- açúcares, que, não sendo eliminados do caldo irão interferir negativamente, quer na quantidade como na qualidade do açúcar produzido. Ë de presumir-se, que a seleção de substâncias químicas usadas na clarificação do caldo, foi feita com o completo
  • 54. 54 conhecimento da natureza química dos não-açúcares que se desejasse eliminar, porém, assim não aconteceu. A cal foi praticamente o único agente purificador em uso, muito antes que as investigações químicas tivessem revelado a natureza dos não-açúcares presentes no caldo misturado. O mesmo aconteceu ao agente físico, o calor, cuja aplicação é anterior a da cal. É a cal o principal agente clarificante. Busca-se por duas vias, conseguir-se melhores índices de eficiência. A primeira através de melhores, automatizando-os, a fim de evitar erros do fator humano, e minimizar do custo operacional. A segunda via é coadjuvar com outras substâncias a função da cal, buscando-se eliminar os não-açúcares refratários de sedimentar-se com o simples procedimento da caleação e calefação. Caldo extraído - O caldo extraído pelas moendas , contém, além de todos os constituintes solúveis de cana, bagacinho, terra e outras impurezas, provenientes da coleta e esmagamento das canas, assim como substâncias corantes ou não, na sua maioria de origem orgânica, que se formam por ocasião das etapas anteriores a decantação. No processo de clarificação simples, o caldo proveniente das moendas, caleado ou sulfo-caleado, é aquecido e decantado, antes de ser por evaporação, transformando em xarope. É necessário ter conhecimento, do que possa ocorrer nesta etapa, aparentemente simples, mas, que na realidade bastante complexa. Tem-se que buscar aumento das purezas e cuidados sanitários, eliminação de colóides e outros não-açúcares, objetivando um caldo decantado límpido. Deve-se dar especial atenção ao pH, buscando evitar hidrólise de sacarose quando ele é ácido ou ter coloração forte, quando básicos. O mais aconselhável é, na medida de possível, trabalharmos nas proximidades da neutralidade. Um pouco aquém de 7,0 quando fabricamos branco de consumo direto e até 7,4 quando fabricamos o demerara. Na verdade, embora, que nós façamos o açúcar branco de consumo direto, trabalhando em um estágio de simples clarificação, este deveria ser atribuído ao fabrico do açúcar demerara. Para este último caso, não carecemos na verdade de um caldo brilhante, de teor coloidal baixo, condições indispensáveis para que se obtenha um açúcar branco, de consumo direto aceitável, Desde o ponto de vista físico- químico, o caldo misturado é um dispersóide composto de substâncias em todos os graus de dispersão, desde partículas bastante grossas até íons. Ostwald classificou assim os dispersóides: - Suspensões: partículas maiores de 0.0001 mm;
  • 55. 55 - Soluções coloidais: partículas entre 0.0001 a 0.000001 mm; - Dispersões iônicas e moleculares: partículas de 0.000001 a menores. O material grosso e disperso no caldo consiste principalmente de: terra, bagacinho, cera, etc. Sua separação faz-se normalmente por tamização e filtração do lodo. Os colóides no caldo incluem tanto os provenientes do solo como os derivados da cana. Além das partículas de terra, por ocasião do esmagamento com a respectiva embebição, é extraído da cana: ceras, gorduras, proteínas, gomas, pectinas, taninos e substâncias corantes, que permanecem em solução coloidal. Os microorganismos que acompanham os caldos da cana podem também favorecer a aparição de substâncias coloidais. O percentual de substância coloidal situa-se entre 0,50 a 0,30% de caldo. As dispersões iônicas e moleculares incluem o açúcar e os constituintes da cinza. Sacarose - O leite de cal tem efeito sobre as soluções de sacarose, apenas a quente, em soluções concentradas. Fervidas em soluções alcalinas concentradas, a sacarose se decompõe em ácidos: láctico, fórmico, acético e húmico; os quais se unem a base presente formando os sais correspondentes. Em apenas pequenas concentrações, os álcalis combinam-se com a sacarose, a frio, formando combinação solúveis de reação alcalina, chamadas sacaratos. O hidróxido de cálcio assim como de outras terras alcalinas (Ba, Sr, etc) formam também sacaratos. Os sacaratos de cálcio conhecidos são: Mono – sacarato de cálcio - C12H22O11 CaO Bi – sacarato de cálcio - C12H22 CaO Tri – sacarato de cálcio - C12H22O11 3CaO Operando a quente os dois primeiros são solúveis em água, o terceiro é praticamente insolúvel. Ao submetermos à ebulição os dois primeiros sacaratos, dá-se a formação do sacarato tri-cálcio e sacarato livre, tornando-se a solução turva. Açúcares redutores - Como a ação dos álcalis sobre cada um destes açúcares (glicose e levulose)
  • 56. 56 difere pouco, estudaremos apenas a sua ação sobre a glicose. Esta é talvez a mais importante questão, das muitas que possam ocorrer em uma usina de açúcar branco. Os álcalis e terras alcalinos, diluídos, especialmente em altas temperaturas, transformam a glucose (dextrose e frutose) em: glicose, frutose e manose; dessas três substâncias, as duas primeiras são ao término, aproximadamente iguais enquanto que, a percentagem de manose é bem inferior. A frio os álcalis e terras alcalinas se combinam com a “glucose”, formando os glucosatos, análogos aos sacaratos. Esses compostos não se cristalizam e se decompõe com facilidade. Quando em presença da luz a 50º C, escurece com facilidade. A decomposição da glucose é função da concentração e temperatura, o que constitui um problema sumamente importante para o técnico açucareiro, transformando-se neste caso a “glucose” em ácidos orgânicos. Quando aquecemos uma solução de glucose a uma temperatura aproximadamente de 70º C, em presença de NaOH ou KOH, notaremos que a reação alcalina vai desaparecendo gradualmente, a cor torna-se e dá-se a formação de sais derivados dos ácidos glucínicos e sacáricos. O primeiro se decompõe imediatamente pelo calor e a concentração em ácido húmico, acético, fórmico, e certa quantidade dar apoglucímico. O ácido sacárico é mais fixo, formando sais que cristalizam bem. Contudo, em estado livre se decompõe gradualmente tomando a cor castanha. A ação da cal sobre a glucose em temperaturas inferiores a 55º C, produz principalmente, ácido lático, que é muito estável e não está sujeito à decomposição espontânea, muito embora em altas temperaturas se formem os ácidos glucínicos e sacáricos, já mencionados, seguindo-se dos produtos de sua decomposição. Todos os sais normais, solúveis, de reação alcalina, sem distinção, decompõem a “glucose”, originando a cor escura. Se as condições locais permitires usar uma quantidade maior de cal, teoricamente ela não ocasionará mais inconvenientes na fabricação do açúcar branco. Porém, como a percentagem de antocianina depende da maior ou menor coloração da cana, praticamente, isto é, industrial, torna-se impossível eliminá-lo completamente. Nem o uso da sulfitação, será capaz de descorá-la mesmo temporariamente. Dizem, aqueles que têm experiência no processo de carbonatação, que este, em virtude do excesso de cal com que se trabalha, ser o único meio de eliminá-la. Composição dos não-açúcares
  • 57. 57 1) Carboidratos (diferente dos açúcares) Hemicelulosas e pentanosas (xilas) .................. 8.5 % Pectinas ................................................................ 1.5 % 2) Compostos orgânicos nitrogenados Proteínas superiores (albuminas) ...................... 7.0 % Proteínas simples (albuminas e peptosas) ........... 2.0 % Aminoácido (glicina, ácido aspártico) .................. 9.5 % Amidos ácidos (asparagina e glutamina) .......... 15.5 % Ácidos orgânicos (diferente das aminas) Aconítico, oxálico, glicolico e málico ................... 13.0 % 3) Substâncias corantes Clorofila, antociamina, sacaretina e taninas ....... 17.0 % 4) Ceras, gorduras e sabões Cera de cana ....................................................... 17.0 % 5) Sais inorgânicos Fosfatos, cloretos, sulfatos, silicatos, nitratos de sódio, potássio, cálcio, magnésio, alumínio, ferro........ 7.0 % 6) Sílica ...................................................................... 2.0 % Sacaretina - Este pigmento encontrado na fibra da cana, em contato com substâncias ácidas é incolor ao passo que em contato com substâncias alcalinas, toma a cor amarela intensa. Ela, ao contrário da antocianina é descorada pelo processo de sulfitação, porém, não é eliminada por nenhum processo, nem mesmo pelo de carbonatação. Como geralmente, ao manipular-se o branco direto, trabalha-se em zona ácida, causa poucas dificuldades na manipulação deste tipo de açúcar.
  • 58. 58 Substâncias corantes químicas - Entre os corpos que se podem formar durante a fabricação de açúcar, podemos em primeiro lugar incluir os produtos corantes da decomposição dos açúcares redutores; após a combinação corante de ferro e finalmente o produto do super aquecimento, isto é, caramelo. Produtos da decomposição da glucose -A”Glucose” em presença de bases ou de sais de reação alcalinas dão facilmente produto de decomposição de cor escura. Esses produtos muito embora sejam temporariamente descorados pelo SO2, sua coloração é reversível e por ocasião de cristalização tingirão os cristais, prejudicando a cor do produto. Daí, o grande cuidado que deve ter o químico açucareiro, impedindo que haja aumento do coeficiente glucósico nas distintas etapas de fabricação do branco direto. Entretanto, como esses produtos corante se formam exclusivamente em meios alcalinos ou neutros, concluiremos que podemos impedir sua produção, e com bom resultado, mantendo os caldos sempre ligeiramente ácidos, tendo, entretanto o cuidado de não aumentar a acidez a ponto de causar inversões, aumentando conseqüentemente as perdas indeterminadas da usina. A glucose quando aquecida a temperatura superior a 100 °C, a cor torna-se escura, tal como acontece com a sacarose. Influência do calor sobre os componentes do caldo de cana: A sacarose em soluções puras, fervida durante um longo tempo, à pressão atmosférica, combina-se com a água, hidrolisando-se. O grau de hidrólise ou inversão depende notavelmente do material de que é constituído o recipiente, onde ocorre a fervura. Assim é que a inversão será mais rápida em vaso de cobre e mais lenta em vaso de vidro. As investigações levadas a efeito por Herzfeld, demonstraram que o grau de inversão aumenta em relação direta com a temperatura e concentração. A sacarose anidra não sofre nenhuma alteração pelo calor, ainda que se eleve esta temperatura a ponto de fusão 160º C, porém, em presença de menor vestígio da umidade, a sacarose toma uma cor escura, desprendendo uma molécula de água, formando caramelo, é que devemos evitar sua formação do decurso da fabricação de qualquer tipo de açúcar.
  • 59. 59 Capitulo V SULFITAÇÃO Gás sulfuroso -O emprego do gás sulfuroso pode ser feito de dois métodos: -Borbotagem; -Contra corrente em colunas próprias. O primeiro processo alem de menos eficiente no que se refere ao contato do SO2 com o caldo, propicia maiores perdas da sacarose por hidrolise. O segundo processo, o de contra corrente indicado para o fabrico do açúcar branco direto, por consumir menor quantidade de enxofre por tonelada de cana na obtenção de um determinado pH e permitir uma perda mínima por hidrolise da sacarose. Quando sulfitamos os caldos de um pH 5,5 apesar de ter espaço de tempo relativamente curto entre a calagem e sulfitação, não impede que haja hidrolise da sacarose, ao mesmo tempo em que a celulose do bagaço se hidrolisa. E como o SO2 não