Tratamento do Caldo

Podemos dividir a indústria atual em duas partes principais: a boca e o estômago. A boca é constituída pela moenda ou pelo difusor. O estômago é constituído pelos equipamentos que vão transformar a sacarose e os açúcares redutores extraídos da cana em açúcar e/ou etanol. O sistema de tratamento de caldo, a primeira parte do estômago, deve entregar o caldo tratado para as etapas seguintes do processo, com o mínimo consumo de energia.

O objetivo do sistema de tratamento é remover do caldo os elementos indesejáveis, os quais podem ser resumidos em microorganismos, impurezas insolúveis, impurezas solúveis e água. A eficiência de remoção destes elementos é avaliada medindo-se respectivamente a contagem de colônias,a turbidez, a cor e o brix.

Os microorganismos indesejáveis são removidos pelo aumento da temperatura, razão pela qual o aquecimento do caldo é a primeira etapa do tratamento. No futuro próximo a necessidade de atendermos às Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho (NR-8, NR-12, NR-33, entre outras) vai resultar em sistemas de limpeza CIP automáticos. Neste contexto, trocadores de calor a placas deverão ser mais utilizados, principalmente os do tipo selado e que podem receber várias fontes de aquecimento para economia de energia, inclusive vapor vegetal de baixa temperatura sob vácuo. Antevemos também o uso de trocadores projetados para recuperar o calor perdido na auto-evaporação (flash) do caldo.

As impurezas insolúveis têm sido removidas por sedimentação (com brix baixo) ou por flotação (com brix alto), o que deve continuar no futuro próximo utilizando-se clarificadores sem bandejas com baixo tempo de residência. Em estudo estão as alternativas usando-se membranas ou centrífugas horizontais (decanter).  Membranas que suportam temperatura mais elevada são caras, e as que trabalham com limite de temperatura não são indicadas devido ao risco de contaminações. Ambas consomem muita energia elétrica e produtos químicos para sua regeneração, ficando as impurezas no “retido”, cujo destino deve ser equacionado caso a caso. Centrífugas horizontais também são caras e consomem muita energia elétrica, devendo ser testadas como foram as membranas. Ambas as alternativas removem bem turbidez, mas não removem cor. Os equipamentos tipo “turbo-filtro” para remoção de turbidez “fina” após a sedimentação são a melhor escolha no momento.

O melhor processo para a remoção de impurezas solúveis é a cristalização, a qual ocorre no sistema de cozimento. Mas parte da cor pode ser removida antes no sistema de tratamento (sedimentação ou flotação) pela adição de produtos químicos que tornam parte das impurezas solúveis em impurezas insolúveis. O elemento químico mais barato para esta finalidade é o enxofre, aplicado na forma de SO₂.Embora exista pressão dos compradores pelo banimento do enxofre no processo, até os melhores vinhos franceses tem na sua composição sulfito como conservante. O importante é manter o teor de sulfito no produto final dentro dos limites da legislação e adotar na indústria sistemas automáticos de segurança para evitar a emissão acidental de SO₂ para a atmosfera. O produto que surge como alternativa para um futuro próximo é o ozônio, compromessas de redução significativa nos custos de produção e de manutenção, a serem confirmadas na prática.

A turbidez removida por sedimentação encontra-se no lodo, que deve ser filtrado. Na filtração a prensa desaguadora tem ocupado cada vez mais o lugar do tradicional filtro rotativo a vácuo, e esta tendência deve continuar. A centrífuga horizontal poderá ser testada nesta aplicação, embora tenha um custo inicial mais elevado e um maior consumo de energia elétrica.

A remoção de água deve ser feita por evaporação até se atingir o brix necessário para a produção de açúcar ou de etanol. Um desafio no futuro próximo será atender às NR’s do MT acima citadas. Terão preferência os equipamentos que permitam a limpeza automática com sistema CIP e sem colocar em risco a segurança dos trabalhadores. Provavelmente a eficiência da limpeza deve diminuir, resultando na necessidade de maior superfície de troca térmica a ser instalada e de materiais cuja limpeza seja mais fácil. Outro desafio será evitar a degradação de açúcares, com o conseqüente aumento da cor no caldo. A degradação de açúcares ocorre por uma combinação de brix, de temperatura e de tempo de residência elevados nos equipamentos. Vai continuar a tendência de se fazer muita sangria no primeiro e segundo efeitos da evaporação, para economizar vapor de processo e assim exportar o máximo de energia elétrica. Esta sangria elevada significa caldo com brix e temperatura mais altos, aumentando o risco de degradação de açúcares. Desta maneira será vantajosa a utilização de evaporadores que apresentem baixos tempos de residência e baixa elevação do ponto de ebulição. Independentemente do projeto dos evaporadores propriamente ditos, serão indispensáveis sistemas de monitoramento e de automação mais avançados, visando controlar com precisão brix e temperatura. A evaporação é uma “fábrica de água”, e assim separadores de arraste eficientes deverão ser incorporados para, além de evitar perdas, facilitar o uso dos condensados. O vapor vegetal do último efeito passará a ser condensado em trocadores indiretos (condensador evaporativo), visando reduzir o impacto no meio ambiente.

Para remoção de turbidez do xarope, após a evaporação e quando necessário, têm sido testados sistemas de filtração visando substituir o processo de flotação, no qual parte da cor é também removida. Não temos conhecimento de que tais sistemas tenham sido aprovados na prática. Para economizarmos vapor de processo, cada vez mais vamos trabalhar com brix no xarope perto de 70%, e a filtração do xarope mais denso e mais viscoso será sempre complicada.