O documento aborda a tecnologia de extração de caldo de cana-de-açúcar por difusão, explicando o funcionamento do difusor e os processos de extração da sacarose. O difusor utiliza a técnica de lavagem repetitiva com controle de temperatura para maximizar a extração, enquanto se preocupa com a densidade do bagaço e a eficiência de drenagem. Parâmetros operacionais e especificações técnicas são fornecidos para otimizar a produção de açúcar.

1. TECNOLOGIA DE
FABRICAÇÃO DO
AÇÚCAR I
EXTRAÇÃO DO CALDO POR DIFUSÃO
CURSO TÉCNICO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL

2. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO
 A Difusão é baseada no princípio, misturando-
se, se agitação, duas soluções de
concentrações diferentes, ou uma solução com
o solvente puro, haverá um movimento
espontâneo das partículas do soluto no sentido
de se distribuírem uniformemente por todo
sistema. Desse modo após certo tempo, a
concentração do soluto será a mesma em
qualquer ponto da solução final.

3. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO
O equipamento difusor é na realidade um lixiviador
de cana:
 Processamento da beterraba,
 elevada temperatura de operação promove uma
quebra química das membranas das células que
contém a solução rica em sacarose, aumentando
desta forma sua permeabilidade e permitindo que a
sacarose passe através da membrana na direção de
uma solução com menor concentração (transferência
de massa por diferença de concentração).

4. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO
Processamento da cana-de-açúcar:
 as células que contém a sacarose são completamente
insensíveis à temperatura,
 o difusor de cana a sacarose é extraída exclusivamente
por um processo de lavagem repetitiva, passando por
diluição para a solução de menor concentração.
 razão principal da necessidade de um excelente preparo
de cana, para que seja possível à água entrar em
contato com o maior número de células abertas e assim
alcançar os elevados índices de extração no difusor.

5. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO
Funcionamento do difusor de cana:
 a água de embebição é alimentada na parte final do
difusor, próximo da saída do bagaço,
 a uma temperatura entre 75 e 90ºC; um aquecedor por
contato direto com vapor controlado automaticamente
permite manter a adequada temperatura da água.
 A embebição é a seguir enviada a uma canaleta
transversal que cobre toda a largura do difusor e é
uniformemente distribuída sobre o colchão de bagaço;

6. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO

7. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO
Funcionamento do difusor de cana:
 a água percola através das fibras, passa pela chapas
perfuradas e é recolhida no captador de caldo; para
facilitar a passagem da sacarose da solução rica para a
pobre,
 a circulação dos caldos é feita em contra-corrente com o
bagaço, permitindo assim a manutenção de um
diferencial de concentração entre as soluções
praticamente constante ao longo do difusor.
 o caldo aumenta sua concentração gradualmente até
atingir seu máximo no captador situado junto à entrada
da cana no difusor, de onde é bombeado para
peneiramento e daí para o processo.

8. EXTRAÇÃO DE CALDO POR
DIFUSÃO
v1
v2
vR
Cana
LEGENDA
V1= velocidade d e percolação
V2= velocidade do difusor (0 a 1,1 m/min)
VR= velocidade resultante

9. COMPORTAMENTO DO
DIFUSOR

10. CARACTERISTICAS
OPERACIONAIS DO DIFUSOR
O difusor de cana é basicamente um condutor de
bagaço que pode ser classificado de duas formas:
 Difusor Tela Fixa: o leito é movimentado por taliscas
com um fundo fixo de chapas perfuradas; as taliscas são
articuladas sobre os elos de correntes especiais.
 Difusor Tela Móvel: O fundo é formado por tela
maleavél que é movimentao leito é conduzido pela
movimentação da fundo esteira transportadora com um
fundo de chapas perfuradas.

11. CARACTERISTICAS
OPERACIONAIS DO DIFUSOR
Difusor Tela Móvel:
 O leito é conduzido
pela tela móvel de
chapas perfuradas
que compõem o
fundo do
equipamento

12. CARACTERISTICAS
OPERACIONAIS DO DIFUSOR
Difusor Tela Fixa:
 O leito é movimentado
por taliscas com um
fundo fixo de chapas
perfuradas; as taliscas
são articuladas sobre
os elos de correntes
especiais.

13. CARACTERISTICAS
OPERACIONAIS DO DIFUSOR
Bombas de recirculação que alimenta uma calha
de embebição :
 Embaixo das chapas perfuradas estão diversos
compartimentos transversais semi-cilíndricos que
captam o caldo extraído da cana; cada captador é
dotado de uma bomba de recirculação que
alimenta uma calha de embebição situada dentro
do corpo do difusor e acima do colchão de cana.

15. REDUÇÃO DA DENSIDADE DO
COLCHÃO DE CANA
 Devido ao seu peso próprio e à recirculação de
caldo, o colchão de bagaço tende a compactar-
se, o que poderia criar problemas de inundação
com a conseqüente queda de rendimento; para
evitar esse inconveniente, o difusor é dotado de
duas baterias transversais de roscas sem-fim
verticais que erguem o bagaço e diminuem sua
densidade aparente.

16. REDUÇÃO DA DENSIDADE DO
COCHÃO DE CANA

17. SEÇÃO DE SAÍDA DO BAGAÇO
ROLO FLUTUANTE
 Rolo flutuante proporciona um selo hidráulico
em toda a largura do difusor
 Também permite que a umidade do bagaço na
saída do corpo do difusor não exceda 80%.
 A esteira transversal de saída deposita o
bagaço em um condutor intermediário de arraste
que por sua vez alimenta o sistema desaguador
de dois rolos;

18. DESAGUAMENTO DO BAGAÇO
 Sistema projetado para eliminar o excesso
de água contido no bagaço, evitando
assim inundação da moenda de secagem;
 Este sistema permite que o bagaço na
entrada da moenda tenha umidade inferior
a 72%;

19. DESAGUAMENTO DO BAGAÇO
 Estágio final do processo de extração,
pois uma certa quantidade de pol nas
células não abertas e no líquido residual é
recuperada e retorna ao difusor
 habitualmente consiste utiliza-se moendas
convencionais para tal finalidade

20. DESAGUAMENTO DO BAGAÇO
 Estágio final do processo de extração,
pois uma certa quantidade de pol nas
células não abertas e no líquido residual é
recuperada e retorna ao difusor
 habitualmente consiste utiliza-se moendas
convencionais para tal finalidade

21. DESAGUAMENTO DO BAGAÇO
 Na operação de uma moenda depois de um difusor deve
ser levada em consideração a diferença nas
propriedades entre o bagaço da moenda e o do difusor.
 De início este apresenta um maior conteúdo de líquido,
da ordem de 650% da fibra. É mais ou menos o dobro
do bagaço entrando no último terno de uma moenda,
com embebição de 200% da fibra.
 O bagaço do difusor tem cerca da mesma relação entre
líquido e fibra que a cana inteira. A drenagem deve
receber, portanto, cuidados especiais.

22. DESAGUAMENTO DO BAGAÇO

23. DESAGUAMENTO DO BAGAÇO
 Em segundo lugar, o bagaço está a uma
temperatura maior que a normal para as
moendas.
 É, portanto, mais plástico e escorregadio, dando
um menor coeficiente de atrito com os rolos. Isto
resulta numa pega deficiente.
 Grande atenção deve, pois, ser dada aos
dispositivos de alimentação e manutenção dos
frisos da moenda.

24. TRATAMENTO DO CALDO
PRENSA
 Objetivo: recuperação de parte da pol residual
no caldo do equipamento de desaguamento do
bagaço é retorna-lo ao difusor.
 Cuidados: O material insolúvel neste caldo
pode impermeabilizar o leito e causar
afogamento e, por isso, precisa ser tratado.
 Investigações mostraram que a
impermeabilização é causada principalmente
por partículas com tamanho de 40 mícrons ou
menos. Tais partículas finas formam uma
camada de baixa permeabilidade pelo
enchimento dos interstícios próximos ao topo do
leito.

25. TRATAMENTO DO CALDO
PRENSA
 A percolação do caldo através do leito diminui,
com acúmulo de caldo na parte superior do leito:
é a condição chamada de afogamento.
 O caldo abaixo da camada impermeável é
drenado, deixando um leito poroso, o qual
resulta em contato pobre ao caldo. Um fluxo
temporário pode ser induzido pela quebra
mecânica da camada, mas, rapidamente, a
camada se formará novamente mais abaixo do
leito.

26. AFOGAMENTO NO DIFUSOR
 A dificuldade para o caldo percolar adequadamente
através do leito, resultando na acumulação de líquido no
topo do leito e, em especial, em frente das roscas-sem-
fim de descarga, constitui o principal problema
encontrado na operação.
 Como já foi indicado, isto é usualmente causado pela
impermeabilização com partículas de terra finamente
divididas.

27. TRATAMENTO DO CALDO
PRENSA
 Confirmou-se que as partículas que
causam impermeabilização decantam
rapidamente neste caldo de baixa
densidade.
 Assim, a simples sedimentação natural
produz um caldo relativamente bom.

28. TIRAGEM (QUANTIDADE DE
CALDO) E DILUIÇÃO
 Tiragem é o caldo extraído mais a água
de diluição
 O índice 100 de tiragem corresponde a
uma diluição de cerca de 17% do caldo
absoluto (Caldo em cuja composição
entram todos os sólidos solúveis na cana
e toda a água da cana)

29. TIRAGEM (QUANTIDADE DE
CALDO) E DILUIÇÃO
 O balanço de líquido no difusor deve ser
mantido a tal nível que o leito seja saturado. Isto
significa que o nível de líquido deve ser o
mesmo que o nível do leito.
 Se o nível de líquido for muito alto, o fluxo acima
da superfície resultará em mistura indesejável.

30. TIRAGEM (QUANTIDADE DE
CALDO) E DILUIÇÃO
 Se o nível cair abaixo da superfície do leito, um
fluxo tubular não será mais possível e os canais
cheios de ar resultarão em um contato
insatisfatório entre o líquido e a fibra, baixando a
eficiência de extração.
 O leito não deve jamais ser deixado drenar
completamente para se verificar a formação de
bolsas de ar que permanecem mesmo se o leito
for afogado novamente.

31. TIRAGEM (QUANTIDADE DE
CALDO) E DILUIÇÃO
 Para manter o leito saturado, a quantidade
de líquido deve ser da ordem de 1.200%
da fibra.
 Esta quantidade de líquido é mantida pelo
envio ao difusor de todo o retorno da
unidade de desaguamento, mais a água
fresca para completar o total de tiragem.

32. TIRAGEM (QUANTIDADE DE
CALDO) E DILUIÇÃO
 Quando o difusor pára, o fluxo de caldo é
automaticamente desviado, sendo
bombeado para avançar num fluxo
contracorrente completo apenas no lado
da descarga, mas recircula sobre si
mesmo com um pequeno fluxo de avanço
no lado da alimentação.
 O objetivo é manter um leito saturado.

33. PARÂMETROS BÁSICO PARA
CONTROLE DE UM DIFUSOR
 Quantidade (taxa) de cana processada;
 Índice de preparo;
 Velocidade do difusor e profundidade do
leito;
 Quantidade de água de diluição aplicada.

34. EXEMPLO DE ESPECIFICAÇÕES
TÉCNICAS DO DIFUSOR
 Capacidade........................................................ até 80 toneladas de fibra por hora (TFH)
 Distância entre centros dos eixos.................................................................... 61,5 metros
 Largura............................................................................ compatível com sua capacidade
 Tempo de retenção.............................................................. aproximadamente 50 minutos
 Altura do colchão de bagaço.................................................................... 0,8 a 1,6 metros
 Velocidade linear das correntes....................................................................... 1 metro/min
 Consumo total de energia (sem moenda de secagem)................................ 16,6 HP/TFH
 Embebição............................................................................................... 250 a 300% fibra
 Temperatura em operação................................................................................. 75 a 90o C
 Consumo de vapor de baixa pressão....... 60 a 100 kg de vapor por ton cana/hora (TCH)
 Extração de sacarose......................................................................................... até 98,5%
 Umidade final do bagaço com moenda de secagem.......................................... 49 a 51%
 Índice de células abertas................................................................................ 89% mínimo

35. FIM