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FabricaFabricao de Ao de AcarcarCozimento DescontCozimento Descontnuonuo
Seminrio Nacional de Cristalizao da Sacarose
STAB
Eduardo Calichman - Novembro 2011
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Tcnicas de Granagem
Sistemas de Cozimento de Acar
Preparo de Magma Afinao
Levantamento de um Cozimento/Cortes
Caractersticas de uma massa cozida para uma boa
centrifugao ( e condies de equipamentos)
Fabricao de AcarTPICOS PRINCIPAIS
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Cristalizao ou Granagem
A cristalizao do acar o primeiro passo para se conseguir os resultados esperados e o maisimportante.Existem 3 mtodos diferentes para fazer a granagem do acar : por espera, por choque ou por meiode adio de semente. Este ltimo mtodo o nico utilizado atualmente porque o que d maioruniformidade nos cristais obtidos e padronizao entre uma cristalizao e outra.Para se entender melhor o processo de cristalizao, fundamental conhecer alguns conceitosbsicos.Quando uma soluo contm a quantidade de acar total que capaz de dissolver, diz-se que esta uma soluo saturada.
Porm, na prtica, trabalhamos apenas com solues impuras que contm, alm da sacarose, glicose,frutose, sais minerais, etc. Com isso, a solubilidade do acar diminui na mesma proporo que apureza.Quando um mel qualquer concentrado em um cozedor, em determinado momento atinge o seu pontode saturao. A partir deste ponto, os cristais no aparecem imediatamente, e se forem adicionadoscristais j formados, estes se desenvolvero. A soluo neste ponto chamada ento deSupersaturada.Continuando a concentrar o mel, este passar da zona supersaturada para a Zona Lbil, na qual oscristais existentes continuaro se desenvolvendo e haver a formao espontnea de novos cristais.Resumindo, podemos ter o mel em trs zonas diferentes de concentrao, de acordo com o Grficoabaixo, sendo:
Zona Insaturada ou no saturadaZona Metaestvel
Zona Lbil
Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao
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Out 2010
Zona Insaturada - No h a formaoespontnea de cristais e os cristaisadicionados se dissolvem
Zona Metaestvel - No h a formaoespontnea de cristais e os cristais
adicionados se desenvolvem(cristalizao).
Zona Lbil - H a formao espontneade cristais e os cristais existentes sedesenvolvem rapidamente.
- Espera (c=1,4 - zona lbil) : O processo
conduzido em condies normais at a zona lbilonde aparecem os primeiros cristais. Nesse ponto,corta-se a alimentao de xarope e vapor, fazendocom que o material se esfrie vagarasamente(espera-se de 40 a 60 min). Amostra examinadaem lamina de vidro contra a luz, para avaliar-se apopulao de cristais. - Choque (c = 1,2 a 1,3 - zona intermediria) :Leva-se o cozimento at a zona intermediaria em
vcuo baixo (23 pol - Hg ; ~ 75C). Nesse pontoeleva-se o vcuo ( 25 pol-Hg - 56C) o que fazaparecerem os cristais. Volta-se lentamente scondies normais, uma vez conseguido o no. decristais desejados ( lamina de vidro ).- Induo ( c= 1,2 a 1,3 - zona intermediria )injeta-se uma certa quantidade de p de acar oque faz aparecer outros cristais na regio- Semeadura (c = 1,0 a 1,2 - zona metaestvel) :
processo semelhante ao de induo, porm no h aformao de novos cristais.Fonte: Peter Rein
Fabricao de AcarCRISTALIZAO - Fundamentos
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- Espera (c=1,4 - zona lbil): O processo conduzido emcondies normais at azona lbil onde aparecem osprimeiros cristais. Nesseponto, corta-se aalimentao de xarope evapor, fazendo com que o
material se esfrievagarasamente (espera-sede 40 a 60 min). Amostra examinada em lamina devidro contra a luz, paraavaliar-se a populao decristais. - Choque (c = 1,2 a 1,3 -zona intermediria) : Leva-se
o cozimento at a zonaintermediaria em vcuo baixo(23 pol - Hg ; ~ 75C). Nesseponto eleva-se o vcuo ( 25pol-Hg - 56C) o que fazaparecerem os cristais.Volta-se lentamente scondies normais, uma vezconseguido o no. de cristais
desejados ( lamina de vidro).- Induo ( c= 1,2 a 1,3 -zona intermediria ) injeta-seuma certa quantidade de pde acar o que faz apareceroutros cristais na regio- Semeadura (c = 1,0 a 1,2- zona metaestvel) :
processo semelhante ao deinduo, porm no h aformao de novos cristais.
Fonte: Peter Rein
ESPERA
SEMENTE
Aula Palestra Fabricao de AcarPROCESSOS DE CRISTALIZAO - Fundamentos
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PREPARO DE SEMENTES- Padronizao,granulometria, otimizao de equipamentos,recuperao de acar
DISPOSITIVOS DE CAMPO Melhorias nos tachos,conduo do processo de Granagem, cuidadosoperacionais
SISTEMTICA DOS COZIMENTOS Clculo
preliminar, validao em campo
Fabricao de AcarPREPARO E AVALIAO DAS SEMENTES
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MONHOS HORIZONTAIS: Mais comumente
encontrados. Fabricados nas prprias unidades.
Diversas Geometrias, Rotaes, Quantidade deEsferas, Propores Acar/lcool, etc.
MONHOS VERTICAIS: Tambm muito difundidos.
MONHOS COMERCIAIS: Bastante encontrados.
Fabricao de AcarTIPOS DE MONHOS
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Fabricao de AcarTIPOS DE MONHOS
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Fabricao de AcarMONHO E MATURADOR
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Caractersticas Desejveis:
1) Isento de pontos mortos
2) Quase hermtico para no favorecer evaporaode etanol
3) Facilmente manusevel e que proporcioneSegurana Operacional
4) Produza Sementes Mais Homogneas Possveis
Fabricao de AcarTIPOS DE MONHOS
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Fabricao de AcarAVALIAES EMPRICAS QUALITATIVAS RESULTADOS
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Perfil de Tamanho dos Cristais - Experimental
550
120
50 4525 18 10 7 6 6 60
100
200
300
400
500
600
0 0,25 0,5 0,75 1 2 3 4 5 6 7
Dias de Moagem
Tamanho
(microns)
Realizado Unidade Diamante 2000/ Eduardo Calichman/Nivaldo Mello
Fabricao de AcarSEMENTES MAIS UNIFORMES:
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Fabricao de AcarCOMO TRANSCENDER DO QUALITATIVO AO QUANTITATIVO?
MEDINDO!!
-EXISTEM ATUALMENTE DIVERSOS PROGRAMAS PARA
AVALIAO DE IMAGENS ONDE PODE SER POSSVEL UMAANLISE MAIS CRITERIOSA DE DISPERSO.
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Fabricao de AcarCOMO TRANSCENDER DO QUALITATIVO AO QUANTITATIVO?
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Fabricao de AcarBOA QUALIDADE:
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Fabricao de AcarBOA QUALIDADE:
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Fabricao de AcarQUALIDADE MEDIANA...
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Fabricao de AcarPROCESSO DE CRISTALIZAO Semente Moinho Vibratrio
PHE/Sweco
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Fabricao de AcarPROCESSO DE CRISTALIZAO Semente Moinho Vibratrio
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AUSNCIA DE CRISTAISQUEBRADOS
MAIOR UNIFORMIDADE
Aula Palestra Fabricao de AcarSEMENTES MAIS UNIFORMES:
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possvel otimizar-se o preparo de semente:
Avaliar a condio da semente produzida emmicroscpio;
Proporcionalizar a massa de esferas (de mesmodimetro) com massa de acar e lcool. Relao 1:1:2,por exemplo;
Encontrar o ponto timo de cada monho com relaoao tempo de moagem, %esferas, etc;
Peneiramento de acar antes e aps preparo;
Utilizar sistema de maturao;
No foram verificadas diferenas significativas com uso
de AEH e Anidro;
Fabricao de AcarSEMENTES MAIS UNIFORMES:
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DETERMINAO DO TAMANHO MDIO DA SEMENTE
LENTE MICROMTRICA ACOPLADA OCULAR DOMICROSPIO
SISTEMA DIGITAL (diversos)
CRISTALOSCPIO
SUCROSCPIO
Fabricao de AcarVOLUME APLICADO DE SEMENTES:
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VOLUME DE MASSA B 1000 HL 100 mTEOR DE CRISTAIS 50 %DENSIDADE DA MASSA 1480 kg/mTAMANHO DOS CRISTAIS 350 microns
TAMANHO DA SEMENTE 5 micronsBRIX DA MASSA 92 %QUANTIDADE DE MASSA A PRODUZIR 148000 kg (volume*densidade)MASSA DE CRISTAIS 68080 kg (volume*densidade*%crista is*Brixmassa)MASSA DE SEMENTE NECESSRIA 0,198 kg (massa cristais * (diam sem/diam acar)^3)
Preparo da Semente proporo 1:2 1kg/2lDensidade do acar 1,55 kg/l
Volume de acar 0,645 l acar 2 l EtanolVolume total de suspenso 2,65 l suspenso que contm 1kg de acarr
Concentrao da suspenso de aucar 0,378 kg semente/l suspenso
Massa de semente necessria 0,198Volume de suspenso necessrio 0,525 litros
525,0 ml
Valor emprico ut ilizado (2Xsemente teorico) 1050 ml
Em resumo: 1,05 ml semente /hl de massaou
105,0 ml semente / 100 hl de massa
Volume de Semente
Fabricao de AcarVOLUME APLICADO DE SEMENTES:
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SistemaL rede
(mm)
Diam rede
(pol)
Volume duto
(litros)1 300 1 0,15
2 1000 1 0,5
3 2500 1 1,3
4.a 2500 4 20
4.b 2500 6 45
Fabricao de AcarPONTO DE ADIO DE SEMENTE: Exemplo Prtico
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Aula Palestra Fabricao de AcarPONTO DE ADIO DE SEMENTE: Exemplo Prtico
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Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao
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Volume do depsito compatvel com o volume desemente
Sistema com agitao, se possvel
Vlvula automtica que no permita a entrada de arfalso, ou ainda esfera de reteno
Convergncia da tubulao ao tubo central do tachode cozimento
Fabricao de AcarPONTO DE ADIO DE SEMENTE: Exemplo Prtico
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Para compatibilizar o volume da semente eevitar que o lcool volatilize no percurso??
Calcular a quantidade necessria e, apscolocao desta em frascos, utilizar q.s.p. comlcool anidro
Fabricao de AcarPONTO DE ADIO DE SEMENTE: Exemplo Prtico
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Podemos ento notar que, para obtermos uma cristalizao uniforme epadronizada, temos que fazer a adio da semente na zona Metaestvel e, aps a
injeo desta, evitar que atinja tanto a zona insaturada, na qual os cristaisadicionados se dissolvero, como a zona lbil, na qual aparecero cristais
indesejveis chamados de falsos cristais ou de poeira
COMO CONTROLAR O GRAU DESUPERSATURAO??
Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao
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Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao real
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Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao
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Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao
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QUAL A MELHOR POSIO??
Aula Palestra Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao
** International Sugar Journal Mai/2011
F b i d A
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Ponto de fioDiluio de melCurva de alimentao
Calibrao instrumentos (sondaRF, microondas, refratmetros, etc)Plano de CozimentoCuidados Operacionais
Fabricao de AcarCONTROLE AUTOMTICO DA GRANAGEM
Fonte - FCS
F b i d A
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Existem alguns mtodos para clculo de volume a serutilizado. Alguns mais complexos, outros mais simplificados.
Como o processo e preparo das mesmas varia bastante,usina a usina, o mtodo da regra dos cubos, vem semostrado bastante representativa e rapidamente efetuada
quando comparada com resultados prticos
VOLUMEsem
* (DIAMetapa
)3 = VOLUMEETAPA
* (DIAMsem
)3
Fabricao de AcarSISTEMTICA E CONTROLE DE COZIMENTO/CORTES
* Prof. Dr. G. Vaccari
F b i d A
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Fabricao de AcarPLANEJAMENTO DO COZIMENTO: Exemplo Prtico
F b i d A
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Fabricao de AcarPLANEJAMENTO DO COZIMENTO: Exemplo Prtico
CASO 1 CASO 2 CASO 3
Fabricao de Acar
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Fabricao de AcarPLANEJAMENTO DO COZIMENTO: Exemplo Prtico
Fabricao de Acar
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)
)
)
Fabricao de AcarVOLUMES APLICADOS : Exemplo Prtico
Fabricao de Acar
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O OBJETIVO DA CENTRIFUGAO CONSISTE BASICAMENTE NA SEPARAO DOS MIS OULIQUOR ME QUE ENVOLVEM OS CRISTAIS DE ACAR EM UMA MASSA COZIDA.
DE MANEIRA GERAL, A CAPACIDADE DE UMA CENTRFUGA EST DIRETAMENTE RELACIONADA
FORA CENTRFUGA (FORA G) APLICADA.COM O DESENVOLVIMENTO TECNOLGICO DAS CENTRFUGAS, A FORA G APLICADA NASMQUINAS FOI-SE ELEVANDO, VARIANDO AO QUADRADO DA ROTAO DAS MESMAS.
G = D . (rpm)^2 /1800 ONDE D=diametro (m)
G- REPRESENTA O N DE VEZES A FORA GRAVITACIONAL
CENTRFUGAS ATUAIS COM G VARIANDO DE 1000 - 1250
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO QUALIDADE DE MASSA COZIDA
EM NENHUMA ETAPA DO PROCESSAMENTO, TANTOACAR PODE SER PERDIDO TO RAPIDAMENTE E
COM POUCO OU NENHUM AVISODr. JOHN PAYNE - 1992
Fabricao de Acar
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CARACTERSTICAS DA MASSA PARA UMA BOA PURGA:
1- CRISTAIS UNIFORMES, FRUTO DAS TCNICAS DE GRANAGEM E COZIMENTO
Fabricao de AcarQUALIDADE DE MASSA COZIDA
MASSA COZIDA MB MAGMA 1 PURGA
MASSA COZIDA MA ACAR CRISTAL
Usina Maraca-2010
Fabricao de Acar
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CARACTERSTICAS DA MASSA PARA UMA BOA PURGA:
2- MASSAS ESGOTADAS DE FORMA A RETER-SE O MXIMO DE SLIDOS
3- MANTER-SE A TEMPERATURA DA MASSA, VISANDO VISCOSIDADE ADEQUADA DEMODO QUE TENHA-SE BOA PURGA, CICLOS RPIDOS, MENOR USO DE GUA/VAPOR
Fabricao de AcarQUALIDADE DE MASSA COZIDA
*Fonte: Peter Rein
Fabricao de Acar
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Fonte: Peter Rein
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
Fabricao de Acar
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Aspectos Mecnicos-Operacionais-Massa B:
1- Manter-se temperatura de massa sempre entre 60/65oC, atravs deencamisamento do melaceiro, garantindo fluidez e viscosidade
2- Ter bom dimensionamento dos dutos alimentadores das mquinas
3- Controlar alimentao Corrente X Aduo Massa B ou no mnimo monitorar ascorrentes de operao (devidamente indicadas nos Ampermetros em campo)
4- Possibilidade de uso de telas 0,06mm para maior reteno de cristais
5- Garantir rotao nominal com uso de correias tipo BondTyres (conjugadas)
6- Vaporizar todas as mquinas contnuas pelo menos 1 vez/turno por 20minutostanto o cesto/telas como costado (principalmente se o empastameto for efetudo no
costado)
7- Disponibilizar tomadas de gua condensada e vapor para limpeza do Cesto, Costado eCopo Alimentador
8- Instalao de tomadas individuais nas sadas de mel final de cada mquina paraavaliao de passagem de cristais (vidro de relgio)
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
Fabricao de Acar
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Aspectos Mecnicos-Operacionais
CONDIES DAS TELAS
A condio fsica e mecnica das telas das centrfugas contnuas bastanteimportante no que tange:
Recuperao e esgotamento do mel final
Condio fsica dos cristais de Magma -> Qualidade final do acar
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
Fabricao de Acar
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Aspectos Mecnicos-Operacionais
Tela Nova
Tela Uso Normal
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
Fabricao de Acar
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Tela Substituda
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
Aspectos Mecnicos-Operacionais
Fabricao de Acar
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Aspectos Mecnicos-Operacionais
Tela Substituda
Tela 3 dias de uso
ab cao de caCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
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Estudos mostram que a elevao de pureza da ordem de 1pp podem ocorrer com assubstituies de telas (contnuas) em perodos superiores 1 ms. Tal fato pode serfacilmente acompanhado e medido nas unidades produtoras. O tempo de substituio dastelas correspondem de certa forma com aos primeiros sinais de sada do cromo das mesmas(sinais dourados na tela). Sugere-se que este tipo de monitoramento deva ser feito,
comparando-se as elevaes de pureza x estado das telas.
(Proceedings ASSCT- Whitr/Greig/Kirby)
CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
Aspectos Mecnicos-Operacionais
Fabricao de Acar
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A Afinao consiste em uma dupla centrifugao (Doube Purging) onde na qual omagma da primeira purga lavado com gua e centrifugado novamente.
Com isso, a cor presente no mel que envolve os cristais de magma so retirados e
retornam ao processo.
E-1
E-2
E-3
MASSA B
MEL FINAL
ACAR B/MAGMA
Rosca MagmaE-4
P-3
Alimentao
E-5
MAGMA AFINADO
CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B AFINAO
Aspectos Mecnicos-Operacionais
Fabricao de Acar
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CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B AFINAO
Fabricao de Acar
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Efeito Afinao de Magma
500
1000
1500
2000
2500
3000
2340
2545
2766
2988
3209
3513
3637
3730
3861
3891
3982
4260
4687
7095
Cor UI Magma
Cor
UIM
agma
Afina
d
CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B AFINAO
~red60%
Fabricao de Acar
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CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B AFINAO
G a n h o P z a - A f i n a o d e M a g m aR 2 = 0 , 8 1 9 4
0
2
4
6
8
1 0
1 2
84,8
91,6
92
,4
92
,5
93
,4
93
,6
94,0
94,1
94,3
94,4
94,7
95
,6
95
,8
96
,9
P z a M a g m a
DeltaPzaA
finao(p%)
C o r M a g m a X P z a M a g m a
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
7 0 0 0
8 0 0 0
84,84
91,56
92
,43
92
,50
93
,44
93
,62
93
,99
94,14
94,26
94,38
94,72
95
,57
95
,84
96
,93
P z a ( % )
Cor
UI
Fabricao de Acar
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CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B
1 Purga
2 Purga
Fabricao de Acar
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CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B AFINAO
Aspectos Mecnicos-Operacionais
Fabricao de Acar
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CENTRIFUGAO DE ACAR Massa A
Aspectos Operacionais
*Fonte Fives Cail
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Aspectos Mecnicos-OperacionaisMassa A:
1- Manter-se temperatura de massa sempre entre 60/65oC, atravs deencamisamento do melaceiro, garantindo fluidez e viscosidade
2- Ter bom dimensionamento dos dutos alimentadores das mquinas (garantirvelocidade de ciclos), melaceiros, etc.
3- Possibilidade de uso de telas Cubanas e contratelas Tubulares, garantindo umamelhor purga dos mis ainda durante a carga das mquinas
4- Lavar as telas manualmente de todas as mquinas pelo menos 1 vez/turno portempo suficiente para deix-las totalmente desobstrudas
5- Disponibilizar tomadas de gua condensada e vapor para limpeza do Cesto, Costado,Bandeja de Respingo
6- Instalao de tomadas individuais nas sadas de mis de cada mquina paraavaliao de passagem de cristais (vidro de relgio)
7- Garantir que os descarregadores estejam com as folgas mecnicas mnimas afim deevitar-se acidentes e possibilitar uma maior raspagem de cristais das telas.
CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Aspectos Mecnicos-OperacionaisMassa A:
8- Como exemplo, uma MAC1500 com restos de 1mm de acar em sua tela por todo ocesto redissolve/recircula cerca de 3,0 kg de acar por ciclo (ou ainda 6000 sacos em
uma safra de 200 dias por mquina)
9- A implementao de centralizadores para a etapa de descarregamento permite melhorraspagem das telas e menor uso de gua de lavagem das telas TAMBM de lavagem damassa durante o ciclo
- Menor recirculao de acar- Maior recuperao de fbrica- Menor gerao de mis
10- Uso de bicos tipo Spraying/Bikos em detrimento dos bices tipo MAUSA
11- Uso de gua superaquecida (105/110oC) para lavagem massa
12- Posio dos bicos/ tempo de inicio da entrada de gua
CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
5/22/2018 3 Tecnologia de Cozimento Descontinuo Eduardo Calichman Raizen
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Sistema para centralizao do eixo durante a descarga de acar MASSA A
CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Lavagem Deficiente de acar
CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Lavagem Deficiente de Acar
Local de SobreposioExcessiva dos Leques
Local de Falhas dosLeques
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Lavagem Eficiente de Acar
CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Lavagem Eficiente de Acar Lavagem com Problemas
CENTRIFUGAO DE ACAR
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Descarga de Acar- Raspadores Pneumticos
Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR
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Lavagem Deficiante noFundo do Cesto
Vibrao Excessiva
Maior uso de GUA!!
Maior gerao de MEL!!!Menor RECUPERAO de FBRICA
Lavagem Deficiente de Acar
Fabricao de AcarResultados
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Calichman, Eduardo; Cunha, Andr ITE 2001
Fabricao de AcarResultados
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Ref. Usina - 2011
Fabricao de AcarReferncias
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1) Calichman, Eduardo; Cunha, Andr Luis; Segalla, Matheus; Xavier, Paulo. Os Benefcios Tcnico-EEconmicos daAutomao Industrial e do Desenvolvimento de um Monho de Sementes de Acar na Usina Super Sugar ITE,Bauru 2001.
2) Francisco Garcia Lpez, Jos Antonio Clark. Control de Las Variables que Determinan el Tamano del Grano em laFabricacion de Azucar Crudo de Tamano Extragrande Associacin de Tecnicos Azucareros de Cuba.
3) Ziegler, John www.zieglerassociates.com Sugar Boiling: Some Facts and Some Fancies.4) Palestra Fermentec Dr G. Vaccari.
5) E.T.White; C.R.Greig; L.K.Kirby. Economics o Screen Replacement ASSCT, 1987.
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MUITO OBRIGADO!
Agradecimentos:
Equipe Engenharia/Superviso da Raizen- Unidade Tarum (Lucas Bombach,Natanael Fusco)
Equipe Engenharia/Superviso da Raizen- Unidade Maraca (Rafael Pomari,
Fernando Gomes)Dr. Ross Broadfoot QUT Austrlia.
Dr. Jos Paulo Stupiello e Florenal Zarpelon