Embora as resinas de troca iônica normalmente não sejam utilizadas até o estágio de refino, é importante entender as operações da usina.

As usinas de açúcar de cana-de-açúcar extraem açúcar de cana-de-açúcar, onde o suco extraído é purificado e cristalizado em um açúcar de cor amarronzado conhecido como "açúcar bruto". O açúcar que as pessoas consomem é ainda mais refinado de modo que nenhuma cor, sabor ou odor seja transmitido aos alimentos e bebidas que comemos e bebemos. Em uma refinaria de açúcar de cana, o açúcar bruto é dissolvido e a sacarose é ainda mais descolorida com resinas de troca de iônica ou carvão. Em seguida, é processado e cristalizado como açúcar branco que é usualmente utilizado por indústrias, consumidores e confeiteiros.

Colheita em Usinas de Açúcar de Cana
A cana-de-açúcar é cultivada em climas tropicais até a maturidade, quando os caules atingem um diâmetro de três a cinco cm e têm de dois a três metros de altura. Eles são então cortados manualmente ou com uma colheitadeira mecânica e transportados para uma usina. As folhas e as raízes são deixados no campo. Na fábrica, os caules são retirados dos caminhões com guindastes e jogados em moinhos. Caminhões inteiros também podem ser levantados para despejar a carga de cana em moinhos. À medida que a cana é colocada nos moinhos, um nivelador mecânico auxilia para que toda a cana fique em uma altura mais consistente. As facas de corte, em seguida, destroem os caules em pequenas pedaços de fibra.

Bagaço
Os pedaços são alimentados a uma série de quatro a seis moinhos de esmagamento de cana que espremem o suco açucarado da cana e reduzem ainda mais o tamanho das fibras. Água a 70° C é adicionada em contracorrente ao movimento da fibra durante a operação de moagem para auxiliar a extração do açúcar das fibras de cana. O suco resultante da usina tem uma concentração de açúcar de aproximadamente 17° Brix. A fibra restante, chamada bagaço, é enviada para a caldeira onde é queimada para produzir vapor e eletricidade para a usina. O bagaço pode produzir o suficiente ou até mesmo excesso de energia para as necessidades da usina.

Aquecendo e Clarificando o Suco da Usina
O suco da usina com brix de 17° é aquecido a 105° C e misturado com cal, floculantes e CO2, ou SO2 e H3PO4, e depois enviado a um clarificador para iniciar o processo de clarificação. No clarificador, a cal destrói açúcares invertidos não cristalizáveis e aminoácidos. A cal e CO2 ou SO2 e H3PO4 combinam para formar um precipitado de carbonato ou fosfato que atrai cor e outras impurezas.

Os sólidos precipitados carregados de cor afundam e são descarregados da parte inferior do clarificador, enquanto o suco esclarecido transborda por cima. Alternativamente, o clarificador pode usar ar para forçar a flotação das impurezas até a a superfície onde é descartado enquanto o suco esclarecido flui para fora da parte inferior.

O suco clarificado passa por filtros de pressão ou à vácuo para remover qualquer precipitado colorido residual. O suco filtrado, agora a 14° Brix devido a alguma diluição durante o processo de remoção da cal, passa por um evaporador de efeito múltiplo para elevar a concentração a aproximadamente 70° Brix. O xarope concentrado é alimentado nas panelas de vácuo onde ocorre mais evaporação e supersaturação da solução de sacarose. A cristalização da sacarose ocorre na primeira panela de vácuo e a mistura resultante de cristais de açúcar e xarope, chamada massa cozida, é lançada em uma centrífuga.

Cristalização do açúcar de cana
A centrífuga gira a mistura em alta velocidade para separar os cristais de sacarose coloridos mais claros do xarope colorido mais escuro. Os cristais de sacarose são retidos por telas centrífugas. Depois que o xarope escuro é girado, o açúcar bruto é jogado para fora pelo fundo da centrífuga.

Os cristais de açúcar bruto amarronzados da primeira cristalização (pan A) são enviados a uma refinaria de cana anexada para maior purificação ou são secos e enviados para refinarias não associadas. O xarope da máquina, ainda contendo uma grande quantidade de açúcar, mas com menor pureza e cor mais alta, é enviado para a panela de vácuo B para maior cristalização de sacarose. O açúcar recuperado da panela B é misturado com o xarope concentrado alimentado à pan A. O xarope da pan B é alimentado para a pan C. Em seguida, o açúcar da pan C é adicionado à alimentação da pan B. O xarope da pan C é alimentado em um cristalizador. A cristalização da sacarose torna-se mais difícil à medida que o nível de impureza no xarope aumenta. No cristalizador, a sacarose é ainda mais reduzida até que o xarope restante contenha apenas cerca de 50% de sacarose. Este xarope, a 80° Brix, é chamado de melaço e é vendido como um aditivo de ração animal.