Orientação do Prof. Dr. Luis Carlos Scalon Cunha.
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Coorientadora: Profa. Dra. Gislaine Fernandes

Dissertação (Mestrado)- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro, Campus Uberaba, 2025.

Inclui bibliografia

A concentração do caldo da cana-de-açúcar é uma operação realizada nas usinas sucroalcooleiras durante a produção de etanol e açúcar. Para concentrar o caldo, são utilizados evaporadores de múltiplos efeitos, os quais evaporam a água presente no caldo visando aumentar a concentração de sacarose....

A concentração do caldo da cana-de-açúcar é uma operação realizada nas usinas sucroalcooleiras durante a produção de etanol e açúcar. Para concentrar o caldo, são utilizados evaporadores de múltiplos efeitos, os quais evaporam a água presente no caldo visando aumentar a concentração de sacarose. Existem diversos tipos de evaporadores com diferentes configurações de construção e características de operação e, nas usinas brasileiras, o tipo mais utilizado é o evaporador Robert. Este trabalho teve como objetivos monitorar o processo e parâmetros do sistema de evaporação de uma usina sucroalcooleira de Minas Gerais por meio dos balanços e análises realizadas por polarimetria, titulometria e cromatografia. Análises físico-químicas de brix, pol, pureza, pH, açúcares redutores, açúcar redutores totais e cromatografia líquida de alta eficiência foram realizadas em amostras de caldo coletadas em treze diferentes pontos dos evaporadores do setor de evaporação. Além disso, cálculos de vazão, quantidade de água evaporada, taxa de evaporação, recuperação de fábrica, perda de açúcar em sacas e em reais foram também realizadas para monitorar o setor e verificar possíveis interferentes no processo. Em relação aos parâmetros pH, brix, pol e pureza, o caldo clarificado (CC) coletado na entrada do primeiro evaporador apresentou valores de 6,47, 14,21, 11,90 % e 83,74 %, respectivamente. Ao longo do processo de evaporação foram observadas discretas diminuições do pH chegando a 5,82 no caldo evaporado coletado na saída do último evaporador (CE12 - Xarope destinado à produção de açúcar). A diferença encontrada entre o pH inicial e final pode indicar uma possível degradação do caldo. A pureza do caldo apresentou reduções, chegando a 77,77% no penúltimo evaporador (CE11) e em seguida, retornou para 82,75 % em C12. Os valores de brix e pol aumentaram durante o processo atingindo os valores de 68,16 e 56,40, respectivamente no xarope final. Os resultados de brix e pH dos vapores condensados indicaram que não houve significativo arraste de açúcar. Os resultados das análises de sacarose (g/L) e pol (% m/m) realizadas por cromatografia líquida e por polarimetria foram comparados e apresentaram diferenças ao longo do processo, entretanto, seguiram a mesma tendência atingindo resultados próximos com o caldo em CE12 (CLAE - CE12: Sacarose 817,67 g/L e pol 56,03 % m/m; Polarimetria - CE12: Sacarose 822,93 g/L e pol 56,40 % m/m). O monitoramento dos açúcares redutores (AR) também evidenciou diferenças nos dados obtidos das amostras de caldo quando analisadas por CLAE e por titulometria - método Eynon-Lane (CLAE - CC: 0,554 g/100 mL ? CE12: 3,12 g/100 mL / Titulometria - CC: 0,93 g/100 mL ? CE12: 2,49 g/100 mL). Os açúcares redutores totais (ART) indicaram maior diferença entre as metodologias sendo que as concentrações por CLAE e titulometria (Eynon-Lane) no xarope final foram respectivamente 58,17 e 43,95 % m/m. Por ambas as técnicas utilizadas, foi evidenciada a mesma tendência dos resultados ao longo do setor evaporativo. Entretanto, a CLAE é uma técnica mais precisa, na qual os analitos são quantificados separadamente fornecendo resultados mais confiáveis. Os cálculos teóricos de vazão dos evaporadores estiveram próximos daqueles indicados nos sensores dos evaporadores. Os dados da quantidade de água evaporada e a taxa evaporativa indicaram diminuição desses parâmetros em um dos evaporadores. O valor encontrado para o rendimento da fábrica foi de 70 %. As análises realizadas neste estudo permitiram verificar em alguns pontos do setor evaporativo, possíveis perdas no processo. Os resultados obtidos podem indicar possíveis melhorias no setor de evaporação da usina, evitando perdas, elevando a produtividade e lucratividade por meio da redução dos custos de produção.

Palavras-chave: evaporadores; múltiplos efeitos; sacarose, cromatografia; Eynon-Lane.