Cane Sugar Production

In order to convert sugar cane into sugar there are two processes that take place: milling and refining. Although ion exchange resins are not used in the milling stage, it is useful to understand mill operations first.

In the cane sugar refining process, sucrose is extracted from the sugar cane stalk in a cane sugar mill, purified and crystallized into a tan colored raw sugar. The sugar we consume must be further refined so as to not impart color, flavor or odor to the foods and beverages it sweetens. In a cane sugar refinery the raw sugar is remelted and the sucrose is further decolorized with ion exchange resins, carbon or bone char and crystallized into white sugar or delivered as liquid in bulk tanker trucks for industry, consumers and confectioners. Liquid sugar can be further refined with ion exchange resins to remove ash or inverted as required for the application.

There is an impact on the ion exchange resin itself during these operations. Installing the correct product with the correct specifications as well as understanding the cleaning and regeneration procedures is critical to overall operational performance. 

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O QUE ACONTECE EM UMA USINA DE AÇÚCAR DE CANA?

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.