O processo de extração pode ser entendido em duas etapas, a primeira de preparo da massa fibrosa com alta velocidade de jogos de faca ou desfibradores e a segunda, como a extração do açúcar por moenda ou difusor. A velocidade das facas rotativas está compreendida entre 400 e 700 rpm de um modo geral, mas, em alguns locais ela é admitida até 1200 rpm.

Na etapa de preparo, as canas são conduzidas por esta esteira, passam pelos jogos de faca ou desfibradores, sendo intensamente cortadas e desintegradas, condição esta que vai facilitar a extração do caldo. Para facilitar as operações sequenciais de extração do caldo pela moagem e pela difusão, é realizado o preparo prévio da cana, que tem como principais objetivos:

• aumentar a capacidade das moendas pelo aumento de densidade da massa de alimentação, tornando-a compacta e homogênea;
• romper a estrutura da cana fazendo com que a extração do caldo pela moagem seja mais fácil e efetiva;
• produzir um bagaço que facilite a embebição; e
• redução do índice de desgaste e quebra das moendas e difusor.  

Antes de chegar às moendas esta massa de cana, transportada por uma esteira de lona com maior velocidade sofre a ação de um eletroímã que identifica a presença de elementos ferrosos, sejam parafusos, chapas, arruelas, pedaços de faca, até que podem danificar os frisos das moendas.

Tal massa de cana, intensamente desintegrada, alcançando as moendas sofre várias compressões, resultando dessa operação de moagem, ou a extração. A extração do caldo da cana consiste no processo físico de separação da fibra (bagaço), sendo feito, fundamentalmente, por meio de dois processos: moagem ou difusão.

Na extração por moagem, a separação é feita por pressão mecânica dos rolos da moenda sobre o colchão de cana desfibrada. O aumento da extração é conseguido pela embebição que se faz durante o trajeto do bagaço entre uma moenda e outra ou no interior do difusor. O bagaço, à medida que sai da última moenda, vai sendo encaminhado para as caldeiras, servindo como combustível para produção de vapor usado no acionamento das turbinas motoras, responsável pela força motriz da unidade e, também, na produção de bioeletricidade.

 Na difusão, a separação é feita pela lavagem da sacarose absorvida ao colchão de cana, que somente ocorre se as células da cana que contém açúcar foram rompidas na operação anterior de preparo.

Esses processos serão melhor detalhados a seguir.

Extração do caldo por moendas

A cana intensamente picada e desfibrada chega às moendas por meio de um alimentador vertical, o Chutt – Donelly. Cada conjunto de rolos de moenda, montados numa estrutura denominada castelo (Figura 1), constitui um terno de moenda. 

O número de ternos (trem de moagem) utilizados no processo de moagem varia de quatro a seis, e cada um deles é formado por três cilindros principais, denominados cilindro de entrada, cilindro superior e cilindro de saída.

Normalmente, as moendas contam com um quarto rolo, denominado rolo de pressão, que melhora a eficiência de alimentação. A carga que atua na camada de bagaço é transmitida por um sistema hidráulico que atua no rolo superior. Com o aumento da capacidade de moagem advindo do preparo da cana, é necessária a instalação do rolo de pressão, cuja finalidade é manter constante o fluxo de alimentação da moenda.

A cana desfibrada chega à primeira moenda (Figura 2), onde recebe a primeira compressão entre o cilindro anterior e superior e uma segunda compressão entre o cilindro posterior e o superior. Tem-se, pois, um caldo conhecido como primário. O bagaço resultante segue pela esteira intermediária para o segundo terno de moagem, recebendo novamente duas pressões, como mencionado anteriormente. Os esmagamentos se sucedem para os ternos seguintes. 

O bagaço final sai com umidade em torno de 50% e segue para as caldeiras onde se produz vapor, que será consumido em todo o processamento e no acionamento das próprias moendas.

Durante a passagem do bagaço de uma moenda para outra, realiza-se a embebição, ou seja, a adição de água (Figura 3) ou caldo diluído, com a finalidade de aumentar a extração de sacarose. Os três cilindros que compõem a moenda são posicionados de forma triangular. Os cilindros inferiores trabalham rigidamente em suas posições, enquanto o superior trabalha sob o controle de uma pressão. As moendas são acionadas por turbinas a vapor.

Eficiência das moendas

A eficiência de um terno de moenda pode ser medida por dois parâmetros: capacidade e eficiência de extração. Entende-se por capacidade de um terno de moagem a quantidade de cana moída por unidade de tempo. Já o termo eficiência de extração refere-se à quantidade de sacarose extraída da cana pelas moendas.

Alguns fatores que afetam a capacidade de moagem no processamento da cana são:

• preparo da cana;

• eficiência de alimentação da moenda e conjuntos auxiliares (calha de alimentação tipo Donnely, rolo de pressão Press-Roller e top roller);

• tamanho (diâmetro e de comprimento das camisas) e tipo dos cilindros da moenda;

• regulagem da bagaceira;

• teor de fibra da cana;

• camisas de alta drenagem, usando rolo perfurado tipo Lotus;

• Velocidade de trabalho da moenda.

Alguns fatores que afetam a eficiência da extração do açúcar da cana para o caldo pela moagem no processamento da cana são: preparo de cana, embebição, regulagem da moenda, teores de fibra, que são necessárias à obtenção de altas extrações.

Extração do caldo por difusão

A difusão consiste na condução da cana em aparelhos conhecidos como difusores, a fim de que a sacarose adsorvida ao material fibroso seja diluída e removida por lixiviação ou lavagem num processo de contra-corrente. Visando reduzir a quantidade de água necessária, é feita uma operação de retorno do caldo diluído extraído. Assim, ao final da operação, quando o bagaço se apresenta exaurido ao máximo, faz-se a lavagem com água fresca. O líquido obtido dessa lavagem, contendo alguma sacarose que se conseguiu extrair do bagaço, é usado na lavagem anterior por ser um pouco mais rico e, assim sucessivamente. Esse retorno pode ser efetuado de cinco a 20 vezes, dependendo do grau de esgotamento desejado.

Com a utilização de difusores, obtém-se eficiência de extração da ordem de 98%, contra os 96% conseguidos com a extração por moendas. Os tipos de difusores utilizados são:

• difusores oblíquos (DDS);

• difusores horizontais;

• difusores circulares. 

No Brasil é usado o difusor horizontal. A seguir, estão relacionadas algumas vantagens do uso de difusores:

• baixo custo de manutenção;

• baixo consumo de energia;

• obtenção de caldos mais puros;

• alta extração de sacarose;

• menor desgaste. 

A desvantagem do uso de difusores é que estes carregam mais impurezas com o bagaço para as caldeiras, exigindo maior limpeza das caldeiras devido à pior qualidade do bagaço.

Literatura recomendada

DELGADO, A. A.; CESAR, M. A. A.; SILVA, F. C. da. Elementos de tecnologia e engenharia da produção do açúcar, etanol e energia. Piracicaba: FEALQ, 2019. 984 p. Colaborador: Luis Guilherme de Abreu e Lima Antoneli.