Processo de Refinação

O produto obtido nas fábricas de açúcar de cana, açúcar bruto, não aprsenta uma qualidade suficiente, sob o ponto de vista químico e microbiológico, para ser comercializado diretamente para consumo humano.
Assim, o açúcar bruto deve ser purificado para obter a qualidade desejada. Esta purificação é efetuada num processo denominado Refinação.

Esquema simpificado da Refinação do Açúcar de Cana

O açúcar bruto é transportado a granel das fábricas de açúcar para as refinarias. Nas refinarias o açúcar bruto é armazenado em silos, normalmente na forma de capela. Dos silos o açúcar é transportado por tapetes de banda para a secção de Afinação.
Na Afinação o açúcar bruto é misturado com xarope de afinação (inicialmente com água) a 76 ºC, produzindo-se o magma de afinação com 92 a 95 º brix. Este magma é então centrifugado em centrífugas descontínuas de alta velocidade (algumas refinarias usam centrífugas descontínuas). Na centrifugação o açúcar separado nas redes é lavado com água quente. O açúcar obtido na centrifugação, o açúcar afinado, é dissolvido com água quente ou águas doces obtendo-se o licor de afinação, com uma concentração entre 65 e 68ºbrix.
O xarope separado nas centrífugas, o xarope de afinação, é usado para formação do magma de afinação. O excesso de xarope de afinação é enviado para a secção de Recuperação.
Com um açúcar bruto normal (Polarização de cerc de 98,5 ªZ e cor de cerca de 4000 UI), o licor de afinação terá uma pureza de cerca de 99,5 e uma cor de cerca de 1500 UI. 

Devido ao alto teor de substancias em suspensão no licor de afinação, este decve ser clarificado antes das etapas de Descoloração e Cristalização. Esta clarificação pode ser efetuada usando um de três processos:
   - filtração por terras diatomaceas;
   - carbonatação;
   - fosfatação.

No primeiro processo, adiciona-se ao licor de afinação um auxiliar de filtraçãoe é efetuada uma filtração através e uma pré-camada de auxiliar de filtração em filtros de placas, membranas ou rotativos. Este processo não é económico para grandes capacidades e grandes conteúdos de substâncias em suspensão no licor.

Na Carbonatação a filtração do licor de afinação é efetuada através de um precipitado de carbonato de cálcio. O precipitado é obtido fazendo reagir hidróxido de cálcio, adicionado ao licor de afinação, com anidrido carbónico obtido das caldeiras de produção de vapor. Durante a precipitação algumas impurezas de alto peso molecular existentes no licor são co-precipitadas com o carbonato de cálcio. Depois da formaçãodo precipitado, este é filtrado em filtros de placa, membrana ou rotativos.

Na fosfatação obtém-se um precipitado fazendo reagir o hidróxido de cálcio, misturado ao licor de afinação, com ácido fosfórico. O fosfato de cálcio formado é misturado com ar favorecendo a sua flutuação no licor.  A flutuação é melhorada pela adição de floculantes. Para aumentar a separação de corantes aniónicos são usualmete adicionados polimeros catiónicos. A separação do precipitado formado é efetuada em clarificadores. Com este processo pode-se obter uma descoloração,  no licor de afinação, entre 30 e 50%.

O licor clarificado é então descolorado antes de ser concentrado e cristalizado. Os principais sistemas de descoloração são:
   - por resinas de permuta iónica;
   - por carvões adsorventes (em pó ou granulados);
   - por oxidação (peróxido de hidrogénio ou ozono).

Depois da clarificação de descoloração, o licor obtido, licor final, apresenta normalmente uma concentração  65º brix e uma cor inferior a 250 UI.

O licor final é então concentrado a valores de cerca de 68 ºbrix em evaporadores de múltiplo efeito (normalmente dois efeitos). O licor obtido, licor concentrado, é então cristalizado para se obter o açúcar branco. 

Para se obter o açúcar branco o licor concentrado é normalmente cristalizado em três etapas (três cozeduras). Os açúcares obtidos das três cozeduras é normalmente misturado obtendo-se um açucar final de  cerca de 35 UI de cor.
As massas cozidas obtidas nestas cristalizações são centrifugadas em centrífugas de alta velocidade onde os cristais de açúcar são separados do xarope mãe da cristalização. 
O açúcar saído das centrífugas, com uma humidade de cerca de 1,5%, é seco em secadores com uma corrente de ar quente. O açúcar seco é então condicionado em silos para libertar a humidade ligada. Nestes silos o açúcar é contactado com ar quente a 40ºC durante 48 a 72 horas. Depois do condicionamento, o açúcar é peneirado eou classificado antes de ser comercializado a granel, em contentores de 1 tonelada, em sacos de 50 kg, em pacotes de 1 ou 2 kg, emsaquetas ou noutra forma.
O excesso de xarope separado nas centrífugas e re-cristalizado, o xarope de refinação, é enviado para a secção de Recuperação.

Na secção de Recuperação, os excessos de xarope de afinação e de xarope de refinação são cristalizados, normalmente en quatro etapas, produzindo-se o açúcar recuperado e obtendo-se um xarope residual, o melaço.

 
Bibliografia

Cane Sugar Handbook, 1977, Meade - Chen, Chapters 18 and 19, Tenth Edition,John
           Wiley & Sons, Inc
Handbook of Sugar Refining, 2000, Ed. C. C. Chou, Pub. John Wiley & Sons
Technology for Sugar Refinery Workers, Oliver Lyle, Chapman & Hall Ltd, Third
           Edition, 1957

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