Como otimizar processos e reduzir custos na produçac de açúcar

Medições precisas em concentrações líquidas podem aumentar, consideravelmente, a rentabilidade no processamento de açúcar com o uso de refratômetros.

1. Aplicações em Açúcar: 

Otimizando processos em líquidos, cristalização e conformidade com aplicações específicas rigorosas em produtos finais. 
Abaixo, alguns exemplos em processos de moagem e refino da cana de açúcar: 

● Extração de caldo de açúcar da cana de açúcar no processo de moagem: após a moagem pode-se usar um refratômetro para se medir o teor de açúcar do caldo retirado (qualidade).
● Controle de evaporação para maximizar a capacidade e eficiência do evaporador: os equipamentos podem estar colocados antes e depois dos evaporadores para analisarmos o brix do material e sua evolução no processo. 
● Cristalização/Panela de vácuo: supersaturação, semeadura automática e controle de cristalização (em todo o processo) podem ser obtidos com algoritmo adicional. Isso garante a distribuição de tamanho uniforme (CSD) com maior qualidade e a abertura média (MA) correta na 1ª vez, eliminando a necessidade de triagem e reprocessamento desnecessários reduzindo custos de produção. 
● Centrifugação do melaço final. 
● Troca iônica: controle automático do processo de descoloração e regeneração do xarope marrom. 

O desempenho de todas as etapas do processo de moagem e refino da cana de açúcar podem ser otimizados com medições em tempo real, ou seja, com uso de refratômetros que medem o brix do caldo com maior precisão. 

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2. Refratômetro de Processo Polaris PR53GP: a estrela do processo de cristalização

Auxilia no controle de supersaturação em tempo real para melhorar a qualidade e obter um cristal superior. Isso por que, produzir um cristal com tamanho e formato uniformes aumenta o rendimento e diminui a reprodução dispendiosa de cristais irregulares. 
Com o PR53GP conseguimos ter o controle de vapor, de vácuo, alimentação de xarope e de semeadura (panelas de vácuo), além do controle da temperatura e semeadura (cristalizadores de resfriamento). 
No desenho abaixo, podemos observar que utilizamos o refratômetro junto ao sensor de microondas e sensor de nível. Os cálculos precisos de supersaturação requerem medições exatas de concentração do licor-mãe e do conteúdo de sólidos da massa cozida. 
● O refratômetro de processo Vaisala mede seletivamente o licor-mãe (fase líquida), sobre o processo de cristalização completa. 
● Já o sensor de microondas mede os sólidos totais (fase líquida e de sólidos não dissolvidos) da massa cozida. 

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Quando se trabalha com supersaturação para ter uma cristalização adequada e de boa qualidade, você precisa saber o brix exato – somente - do licor-mãe que é obtido elo refratômetro. O sensor de microondas mede tudo, mas nessa etapa não será necessário, apenas na fase final do processo para saber a massa final obtida. 

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O processo de cristalização afeta a qualidade, custo de produção e o rendimento do produto. A supersaturação excessiva resulta em baixa qualidade do cristal e formação de finos (baixa qualidade) e conglomerados (muito concentrado).

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Dessa forma, eles precisarão ser novamente derretidos, concentrados, reciclados e cristalizados, resultando em: 
● Desperdício de tempo e energia
● Redução do rendimento efetivo do açúcar produzido
● Aumento do uso da água e custo de produção 
Reprocessar sempre tem custo. Na usina você não vê, pois, a supersaturação acaba fazendo parte do seu dia a dia e é embutida no custo de produção. Mas, a partir do momento que você tem um maior controle sobre o processo você terá reduções significativas desse custo.

3. A importância do Controle da Supersaturação 
Quando há uma supersaturação crescente, nos primeiros níveis, não há crescimento de cristais e você precisa aumentá-la até atingir a zona metaestável ou zona de interesse, onde produz-se cristal de boa qualidade. Na figura, a zona metaestável é atingida com 1,10. Caso caso a supersaturação seja superior, ocorre a nucleação espontânea que causa a produção de conglomerados de cristais que posteriormente deverão ser reprocessados gerando um aumento de recursos para refazer o processo.
 

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4. Por que precisamos do controle avançado de Supersaturação 

A supersaturação é uma solução que contém mais material dissolvido do que poderia ser dissolvido que um solvente faria em condições normais: 
●    Temperatura
●    Pureza do Açúcar
●    Concentração do Açúcar

Supersaturação = açúcar na solução/açúcar na saturação 
Cálculos confiáveis de supersaturação requerem medição confiável da concentração de líquido (precisão de +/- 1% ou melhor)
 

Função de cálculo da supersaturação = f (C, T, Q, m, b, c)

A supersaturação deve ser calculada online considerando todos os parâmetros da função de supersaturação. Só o refratômetro Vaisala pode oferecer tamanha precisão (sensibilidade):
●    C: concentração de xarope/licor-mãe (%); sensível 0,0705 / Brix
●    T: temperatura (oC), sensível 0,0143 / oC
●    Q: pureza do xarope/licor-mãe (%); sensível 0,009 / % de pureza
●    m, b, c: parâmetros de qualidade do xarope (-)
Importante! Outras tecnologias e equipamentos não conseguem alcançar tamanha precisão nos resultados como os refratômetros Vaisala levando ao reprocessamento do produto final.

5. Exemplos de monitoramento e opções de controle

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Display:

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6. Panela de Vácuo Automática para controle automático de panela de lote

Sistema de proteção, monitoramento e controle

Para maximizar o desempenho do processo de panela de vácuo, o sistema a seguir deve ser implementado:

● Controle de vácuo
● Sequência de lote de panela a vácuo automática
● Controle de vapor
● Controle do nível de massa cozida
● Sistema de monitoramento de temperatura
● Controle de velocidade do agitador 
● Receita do lote
● Sistema de loteamento totalmente automático (proteção e monitoramento)
 

Benefícios:
 

● Diminuição do tempo de fervura
● Redução de sacarose no melaço final 
● Melhoria de CV/MA
● Redução de carga de trabalho (fácil de usar)
● Redução do consumo de vapor (muito mais economia)

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Abaixo, temos o exemplo comparativo de controle de supersaturação e do uso de vapor de uma usina, antes e depois da aplicação dos refratômetros Vaisala :
 

(ANTES) 
Uso de vapor ao dia: 2 toneladas a um custo de U$ 10/tonelada = US$ 20/dia
 

(DEPOIS) 
> Uso de vapor ao dia: 1,7 toneladas, economia de 300 toneladas ou US$ 3.000/dia
> No mês menos US$ 90.000 (praticamente o custo de um refratômetro)
> E ao ano uma economia de US$ 1.080.000

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7. Refratômetros de Processo Vaisala - Linha Polaris

A Vaisala é uma empresa global com a maior expertise na produção de refratômetros de processo. A Polaris, é a nossa linha digitalizada mais moderna, de 5ª geração, com medições não afetadas por contaminantes. Conforme necessidade da indústria solicitante, é possível pedir alguns tipos de adaptações de peças e soluções para melhor adequação ao processo.

●    Qualidade garantida Vaisala
●    Confiabilidade refinada de 5ª geração 
●    Design robusto 
●    Medição sem deriva
●    A mais ampla oferta e experiência do setor 
●    Engenharia de serviços
●    Atendimento e suporte especializado global e local 
●    Entrega rápida

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8. Função do Refratômetro em uma linha de produção

O refratômetro de processo em linha Polaris PR53 é um instrumento que mede a concentração de líquidos. A medição é realizada através da refração da luz na linha de processo, uma maneira precisa e segura de medição de líquidos. O Polaris PR53 mede o índice de refração (IR) e a temperatura do meio do processo. Usando um modelo de concentração pré-definido (curva química), o refratômetro usa os dados de medição para calcular a concentração de sólidos diluídos. Ou seja, com essa tecnologia, para saber o Brix da solução, independente dos contaminantes sólidos presentes, conseguimos informar com precisão o açúcar dissolvido naquele material.

9. Essencialidade e Ganho de Produção 

Com a utilização dos refratômetros Polaris PR53 há uma melhora significativa na eficiência dos processos produtivos. Eles fornecem dados precisos e confiáveis que são essenciais para manter a qualidade do produto e otimizam o uso dos recursos como: água, energia elétrica, entre outros. Isso resulta em uma maior produtividade, menor desperdício e, consequentemente, na redução dos custos operacionais. Mais economia, maior rentabilidade, maior saúde financeira.

10. Medição de ângulo crítico: o ponto-chave do refratômetro 

Como funciona o refratômetro? Aqui temos uma fonte de luz que incide sobre o meio de processo que atinge o alvo (ou seja, o que queremos ver) e leva essa luz refletida de volta ao detector de imagem ótica. Ele não recebe a influência e nem lê bolhas, partículas ou cores. Ele vai atingir no caso do Brix, por exemplo, o açúcar dissolvido e, a luz que volta e é refletida, retorna a um leitor de câmera CCD, que é traduzido através das curvas químicas implementadas no equipamento, e transfere as informações do Brix. As demais partículas são direcionadas a uma zona de perda onde é calculado o que deve ser descontado no processo.

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11. Medição sem deriva com estabilidade excepcional. Como funciona? 
 

O equipamento é construído com design robusto justamente para durar e medir nas condições e processos mais exigentes (temperatura alta, condições adversas). A sua estrutura é altamente resistente para, justamente, não perder a sua capacidade de leitura. A parte central do equipamento (CORE-optics) possui uma blindagem que isola os eletrônicos da temperatura do processo, recebendo, apenas, a influência de calor do sensor integrado. Toda a informação trabalhada internamente, tanto o índice de refração da fonte luminosa, quanto a temperatura medida pelo sensor, é lida na câmera CCD com extrema precisão pois a mesma está embutida e protegida no CORE-optics. 

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12. Vaisala Polaris no seu setor: o que podemos oferecer?

Produtos: 
● Refratômetro PR53: pode ou não ter sistema de lavagem de prisma conforme necessidade e momento de uso

● Ìndigo520 transmissor: auxilia no recebimento das informações

● Insight PC software: auxilia na calibração e aferição do funcionamento do equipamento

13. Produtos Polaris para processos higiênicos em Usinas de Açúcar

São várias as etapas, desde a moagem da cana, evaporadores e panelas a váculo. Em todas as fases podem ter equipamentos diferentes dependendo do objetivo e necessidade do que está sendo feito.

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Polaris PR53AC: Refratômetro de Processo Compacto Sanitário para Evaporação e Moagem

- Qualidade, desempenho e conformidade
- Certificado sanitário 3A e EHEDG
- Faixa completa de 0-100 Brix (alta precisão)
- Digital, preciso, repetível
- Calibração rastreável ISO 9000
- Longa vida útil (robusto feito para não quebrar)
- Sem manutenção (apenas substituição de sobressalentes, se necessário, por desgaste ou tempo de uso)

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Polaris PR53AP: Refratômetro de Processo Compacto Sanitário com sonda mais longa para lugares-chave

- Qualidade, desempenho e conformidade
- Certificado sanitário 3A e EHEDG
- Faixa completa de 0-100 Brix (alta precisão)
- Pré-calibração de fábrica
- Calibração rastreável ISO 9000
- Longa vida útil (robusto feito para não quebrar)
- Fácil de instalar e pronto para usar
- Resiste a CIP e condições rigorosas de processamento
- Muito similar ao PR53AC

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Polaris PR53GP: Refratômetro de Processo de Sonda aplicado na panela a vácuo para o processo de cristalização

- Refratômetro de Sonda para aplicações industriais gerais em tubos e vasos
- Materiais especiais para peças molhadas disponíveis
- Fácil de instalar e pronto para usar
- Faixa completa de 0-100 Brix (alta precisão)
- Pré-calibração de fábrica
- Calibração rastreável ISO 9000

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Lavagem de Prisma:

Esse equipamento oferece, ao término do processo, uma lavagem de prisma por meio de uma válvula que joga água e retirando o resíduo do açúcar, uma espécie de “caramelo”, devido ao alto índice de Brix. O caramelo pode cobrir o prisma comprometendo ou inativando a sua leitura. 
 

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Transmissor Vaisala Indigo520:

Com esse transmissor você gerencia e visualiza tudo que precisa, toda a informação, faz registros, faz regulação, gera gráficos e controla o processo. 
- Gerenciamento de dados moderno com exibição e interface do usuário 
- Diagnóstico e análise de imagem ótica de nova geração 
- Controle de lavagem do prisma 
- Registro de dados e tendências
- Robusto, IP66, NEMA 4

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