Recepção, preparo da cana e extração do caldo

A recepção, preparo da cana e extração do caldo são as etapas iniciais do processo de industrialização da cana de açúcar.

3.6.1.1

Recepção da cana de açúcar

Os procedimentos relacionados à recepção da cana nas unidades produtivas envolvem a pesagem, amostragem e análise da matéria-prima, e o seu descarregamento.

A pesagem, amostragem e análise da matéria-prima fornecem informações importantes ao controle operacional da usina. A amostragem é realizada utilizando-se um amostrador por sonda e o caldo é extraído em prensa hidráulica, onde são analisados: o brix (percentagem de

sólidos solúveis no caldo), o pol do caldo (percentagem de sacarose aparente no caldo), pureza e fibra residual (CONSECANA, 2004, apud ALBUQUERQUE, 2005). O descarregamento da cana é um processo mecanizado e pode ser realizado diretamente na mesa alimentadora das moendas, ou em área de estocagem para uso posterior.

3.6.1.2

Preparo da cana

Com a lavagem da cana eliminam-se as impurezas minerais a ela agregadas ao longo da etapa de produção agrícola (areia, argila, palha, etc.), com o objetivo de se obter um caldo de melhor qualidade e aumentar a vida útil dos equipamentos.

O grau de sujidade da cana que chega à unidade produtiva varia de acordo com a época da colheita, do tipo de solo e procedimentos de colheita. O valor médio de impurezas minerais em percentagem de peso da cana é de 1%, e a faixa varia de 0,14 a 3,21%. As impurezas vegetais são representadas pela palha e pontas que não são removidas na lavagem de cana (ELIA NETO; SHINTAKU, 2009a).

Segundo esses autores, efetua-se a lavagem com jatos de água no topo da mesa de alimentação, que cai em contracorrente com a cana, na medida em que essa sobe a rampa através de sistema de corrente.

O efluente é despejado no fundo perfurado da mesa, e encaminhado para peneiramento (“cush-cush”) visando à remoção de materiais grosseiros (toletes de cana e palhas arrastadas durante a lavagem), que retornam à esteira de cana.

As águas residuárias geradas nessa operação apresentam alto potencial poluidor, obrigando as unidades a instalarem sistemas de tratamento desse efluente, antes do descarte na lavoura ou corpo receptor (PIACENTE, 2005).

Verifica-se, na atualidade, que as unidades de produção de açúcar e etanol vêm procedendo à reutilização da água de lavagem, após encaminhamento a tanques de decantação ou decantadores circulares. O resíduo sedimentado é destinado à lavoura e a água retorna ao processo, diminuindo o consumo de água.

Com o aumento da colheita mecanizada6 a lavagem da cana torna-se pouco indicada uma vez que ocorre uma maior perda de sacarose. Visando à adequação a essa nova realidade algumas usinas têm adotado a limpeza a seco.

O processo de limpeza com ar ocorre na saída da mesa alimentadora ou do transportador metálico. As impurezas são coletadas em uma câmara e a cana limpa vai para a esteira transportadora e é enviada à etapa de extração do caldo. Esse processo requer a utilização de água para a lavagem das correntes, esteiras e terra acumulada nas mesas de alimentação, ainda que ocorra uma redução significativa dos volumes requeridos.

Após a lavagem/limpeza, a cana é conduzida através de esteiras rolantes para um jogo de facas niveladoras, seguido do picador, do desfibrador e do eletroímã. O nivelador proporciona uma alimentação uniforme. O picador e o desfibrador têm como objetivo aumentar a densidade (aumentando a capacidade de moagem), e romper ao máximo as células para forçar uma maior eficiência de extração do açúcar. O eletroímã, por sua vez, visa retirar possíveis materiais ferrosos presentes na cana, evitando a quebra dos rolos das moendas.

6

A mecanização da colheita da cana no Estado de São Paulo ocorre em atendimento à Lei n° 11.241, de 19 de setembro de 2002 (SÃO PAULO, 2002a), e ao Decreto n° 47.700, de 11 de março de 2003 (SÃO PAULO, 2003), que estabelece a eliminação gradativa da queima de palha de cana de açúcar. De acordo com esses dispositivos legais a eliminação total da prática de queima da palha de cana de açúcar deve ocorrer até o ano de 2021 em áreas mecanizáveis.

3.6.1.3

Extração do caldo da cana

Considerando que a cana constitui-se em uma fração sólida (fibra) e uma líquida (caldo), faz-se necessário que essas frações sejam separadas. Os processos de extração em escala industrial são a moagem e a difusão.

Na moagem a extração dos líquidos da cana é feita pelo esmagamento nos rolos das moendas, que exercem forte pressão. Os três rolos (terno) de uma moenda convencional são dispostos em triângulo, tal que a fibra seja espremida duas vezes: entre o rolo superior e o de entrada, e o rolo superior e o de saída. Os rolos de entrada e saída são fixos, enquanto o rolo superior levanta e abaixa por meio de um sistema de pressão hidráulica. A cana é conduzida de um terno a outro através de esteiras intermediárias (PAYNE, 1989). Em geral, as moendas são constituídas de quatro a seis ternos (ELIA NETO; SHINTAKU; DONZELLI, 2009).

Na difusão, o caldo é deslocado da cana desintegrada por um fluxo em contra corrente, ao invés de ser expelido por prensagem, ocorrendo a extração do caldo por lixiviação. O preparo da cana para um deslocamento eficiente requer a redução do tamanho de forma a permitir um leito permeável compacto, e um índice de ruptura das células de estocagem do caldo próximo a 94% (PAYNE, 1989).

No processo de extração do caldo por moagem, com o objetivo de diluir os sólidos remanescentes no bagaço e aumentar a extração, adiciona-se água ao bagaço antes de passar pelos últimos rolos. Em geral, a embebição utilizada é do tipo composta, que consiste em adicionar água entre os últimos ternos e fazer retornar o caldo extraído desse último para o anterior, e assim sucessivamente até o segundo terno. Nas usinas com destilaria anexa, o caldo do segundo terno é encaminhado para a produção de etanol, enquanto o denominado caldo misto é utilizado na fabricação de açúcar.

Segundo Elia Neto, Shintaku e Donzelli (2009), na difusão a água de embebição é aplicada no final do difusor e, em seguida, a massa passa por um conjunto de moendas para retirada do caldo residual do bagaço.

Em geral, na embebição é utilizada água condensada oriunda dos aquecedores do caldo da cana, ou seja, a própria cana fornece a água utilizada nessa etapa do processo. A água deve ser aplicada o mais quente possível, desde que não cause problemas na alimentação. A fibra torna-se plástica em altas temperaturas e assim é mais facilmente comprimida, possibilitando maior extração de caldo. No entanto, temperaturas mais altas também fazem a fibra tornar-se escorregadia, provocando problemas na alimentação (PAYNE, 1989).

Uma vez extraído o caldo, em moendas ou difusores, tem-se bagaço final com baixa umidade para ser queimado nas caldeiras de forma a suprir as necessidades de energia da unidade produtiva.