Produção de Açúcar na Colômbia: Da Cana ao Cristal

Açúcar: Definição e Propriedades

A sacarose é comumente chamada de açúcar, cuja fórmula química é C₁₂H₂₂O₁₁, também conhecido como açúcar de mesa. A sacarose é um dissacarídeo composto por uma molécula de glicose e uma de frutose, obtidos principalmente a partir de cana-de-açúcar ou beterraba. No contexto industrial, a palavra “açúcar” ou “açúcares” é utilizada para designar os diferentes monossacarídeos e dissacarídeos, que geralmente possuem sabor doce. Por extensão, o termo pode referir-se a todos os carboidratos.

O açúcar pode caramelizar quando aquecido acima do seu ponto de decomposição (reação de escurecimento). Se aquecido acima de 145 °C na presença de compostos derivados de aminoácidos, tais como proteínas, ocorre a complexa reação de Maillard, gerando cores, aromas e sabores geralmente desejáveis, mas também pequenas quantidades de compostos indesejáveis.

O açúcar é uma fonte importante de calorias na dieta moderna, mas é frequentemente associado a “calorias vazias”, devido à ausência total de vitaminas e minerais.

História da Indústria Açucareira na Colômbia

A cana-de-açúcar foi trazida por Sebastián de Belalcázar em Cali, que a cultivou em sua propriedade em Yumbo. De lá, a cultura se espalhou pela bacia do Rio Cauca. Durante a época colonial, a produção de cana, açúcar e melaço era uma tarefa tradicional e assim permaneceu até o início do século XX, quando a Usina Manuelita abriu uma fábrica moderna. Em 1930, havia apenas três usinas no Vale do Cauca: Manuelita, Providencia e Ríopaila. A partir desses anos, a indústria açucareira começou a se expandir na região, totalizando 22 usinas.

Cultivo da Cana-de-Açúcar

Um dos empreendimentos agrícolas mais planejados na Colômbia é, sem dúvida, o cultivo da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum). É assim que a indústria açucareira nesta região do país opera, passo a passo, com tarefas específicas para alcançar o melhor desempenho possível da cana, da qual se extrai a sacarose.

O trabalho de “preparo” começa com a adequação do solo onde a cana irá se enraizar. Para este efeito, há máquinas e pessoal encarregado do preparo do solo.

A equipe de planejamento especializada será encarregada de determinar a direção do cultivo da cana, a localização dos reservatórios de água e a irrigação das culturas. Também são responsáveis por localizar e preparar as vias de acesso para a entrada e saída de veículos de colheita e transporte da cana. Assim, a equipe de campo é composta por agrônomos, engenheiros civis, topógrafos e assistentes de campo. Isso ocorre porque certas tarefas são terceirizadas para empresas privadas, já que a equipe interna destinada a esse fim é insuficiente.

Preparo do Solo para o Cultivo

A aração profunda revolve o solo com arado de discos que podem penetrar de 50 a 60 cm no chão. O objetivo é permitir que as raízes da cana penetrem mais facilmente no solo, pois se estiver muito compactado, dificulta o desenvolvimento do sistema radicular e a absorção de nutrientes, que são cruciais para o crescimento e tamanho das hastes. Este processo pode levar de 9 a 12 horas por hectare.

Gradagem Cruzada

Após a conclusão da aração profunda, o campo é “partido” ou fragmentado em sua área. Devido à natureza do arado utilizado, o solo pode apresentar torrões irregulares, sendo necessário um processo adicional para alcançar maior uniformidade.

Em seguida, realiza-se um novo processo de aração, mas utilizando discos menores e mais profundos, que opera de diversas formas, por isso é conhecida como a fase de “cruzada” no campo. O tempo para esta operação é de uma a duas horas.

Nivelamento e Polimento

Em seguida, utiliza-se novamente um disco de tamanho menor e profundidade para arar em uma terceira fase, chamada de “polimento”, que, assim como as duas anteriores, visa separar ainda mais as partículas do solo, sendo realizada de diversas maneiras, como na “cruzada”. Este processo também leva cerca de duas horas.

Uma vez que o solo está compactado, o trabalho visa nivelar a superfície. Na Colômbia, esta prática parece ser aplicada apenas à cana-de-açúcar, não por ser uma exigência exclusiva da cultura, mas devido aos altos custos envolvidos em sua implementação.

O processo de nivelamento começa com o trabalho de mapeamento, identificação do contorno do terreno para determinar as áreas com excesso ou deficiência de terra. Em seguida, a superfície é nivelada, seja pela remoção ou adição de material, até que esteja pronta para o plantio.

O nivelamento facilita o trabalho de controle de plantas daninhas, manejo de pragas, corte e transporte da cana, pois a mobilidade em um campo regular é mais eficiente do que em um irregular, tanto para homens quanto para máquinas.

Atualmente, a Usina “Cauca” possui um único dispositivo capaz de realizar todo o processo, conhecido como “niveladora a laser”, que consiste em um trator com cabine de comando que guia dois reboques, os quais realizam a puxada, escavação e coleta ou descarga de solo conforme as irregularidades do terreno.

Subsolagem

Antes de iniciar o plantio de cana-de-açúcar, são feitos sulcos em uma linha de 50 cm a 1 m de profundidade. A distância entre o sulco e o sulco pode variar de 5 metros a 15 metros. A função destes sulcos é coletar o excesso de água que escorre, funcionando como drenagem.

Semeadura

As “sementes” são colocadas no campo preparado. Estas foram selecionadas e preparadas sob condições de temperatura e umidade específicas, a fim de que resultem em culturas o mais saudáveis possível. As “sementes” se assemelham a pedaços de caule da cana-de-açúcar, com cerca de 30 a 45 cm de comprimento, que possuem gemas laterais que darão origem à nova planta. O plantio é feito manualmente.

Todas as “sementes” são levadas para o campo em um veículo fechado, em um tanque, que será posteriormente processado nas usinas. Um vagão-tanque que transporta as “sementes” é chamado de “gôndola” e é movido por um trator.

O processo é o seguinte: O trator puxa a gôndola com as “sementes”. Quatro homens, a cada 10 metros, lançam um pacote contendo cerca de 30 “sementes”. Atrás vêm os “arrumadores”, que as depositam no sulco, sem enterrá-las. Sete trabalhadores atuam nesse espaço entre os blocos de “sementes”. Outros sete homens da equipe são responsáveis por cobri-las com uma pá.

Dependendo do teor de umidade do solo, é feita (ou não) uma irrigação das “sementes” recém-plantadas, para auxiliar na germinação.

Tratos Culturais da Cana-de-Açúcar

As práticas culturais significam, em termos agronômicos, todas as tarefas destinadas a cuidar e melhorar o crescimento de uma cultura e garantir o melhor desempenho possível da cultura.

O conjunto de práticas culturais da cana inclui irrigação, controle de plantas daninhas, pragas e doenças, capina manual (azadoneo), cultivo e adubação.

As “sementes” também são desinfetadas antes do plantio; para isso, é utilizado pessoal treinado.

As principais causas de doenças são alguns tipos de fungos e bactérias, como o carvão, um fungo que transforma a haste em uma estrutura frágil. Durante o processo de crescimento, são realizadas tarefas como a capina, que consiste em revolver o solo no sulco com uma enxada para afrouxá-lo quando compactado.

Neste ponto, a haste concentra o maior nível de sacarose e inicia-se a segunda etapa da fase de campo: a colheita.

Corte e Transporte

Corte

Existem dois tipos de plantio de cana-de-açúcar, que influenciam o tipo de corte a ser realizado, quais sejam:

• Canal Point (CP): são de origem australiana, seus caules crescem eretas, o que oferece vantagens no corte, mas sua desvantagem é a alta suscetibilidade a doenças. Seu corte é feito após 15 meses.
• POJ 2878: Possui alta resistência a doenças da cana, cresce com caules entrelaçados e o ponto de corte é de 18 meses. Tem um elevado grau de pureza do caldo e em grande parte resiste à seca. A característica mais importante é que ela pode ser cultivada em terras de fertilidade média.

Para fazer o corte, é necessário realizar uma “queima” prévia. Trata-se de atear fogo de forma controlada em certas áreas da lavoura para facilitar a manobra do “cotero” (cortador de cana), que executa a tarefa de corte. Essa queima reduz a quantidade de folhas por haste e impede o fiapo da cana, que dificulta a respiração do “cotero”.

Essa queima é controlada, pois as plantas começam a perder a concentração de sacarose com o aumento do tempo de queima. Diz-se que, inicialmente, essa queima era usada para forçar os “coteros” a realizar o trabalho de corte, pois no início dos anos 70 houve uma grande imigração para a Venezuela, o que gerou uma demanda por salários mais altos. Assim, os proprietários incentivavam a queima para manter a oposição ao aumento de pagamento, e a cana precisava ser colhida.

Após a queima, os “coteros” utilizam facões para cortar a cana a partir da base do caule e remover as folhas que não foram eliminadas pela queima. Os “coteros” empilham este material em “ninhos”, que são locais designados para agrupar os lotes de cana cortada. Cada “cotero” possui sulcos específicos para o pagamento de seu trabalho, calculado pelo número de toneladas de cana cortada.

Há também um elevador que levanta a cana empilhada e a coloca em um vagão de trem. Além disso, existem carregadeiras mecânicas ou máquinas elevadoras, que levantam a cana com ganchos e prensas.

Transporte

A cana colhida é transportada diretamente para a usina por trem, responsável por transportar o material em vagões, geralmente não excedendo a distância de 30 km ao redor da usina. Quando as distâncias são maiores, a cana é transportada por reboques, que carregam entre 3,5 e 5 toneladas até a usina.

Ao chegar à usina, a cana é lançada em uma esteira rolante que a leva diretamente a um moinho que a tritura completamente.

Processamento na Usina

Nesta fase da produção do adoçante, são realizadas tarefas destinadas a extrair o caldo da cana, que, por determinadas práticas industriais, se transforma fundamentalmente em açúcar e melaço.

Como primeiro passo, a cana é desfibrada. Em seguida, a fibra é macerada por um conjunto de moinhos, resultando em bagaço (fibras maceradas) e caldo (que contém o açúcar). O bagaço é utilizado como combustível nas caldeiras ligadas às turbinas usadas para mover os moinhos, bem como para aquecer o caldo em diferentes partes da cadeia de produção.

Por sua vez, o caldo é, primeiramente, aquecido, filtrado e clarificado antes que os cristais de açúcar dissolvidos nele sejam formados. Uma vez atingido um ponto, os cristais são centrifugados, separando-os completamente do xarope (líquido), que também é armazenado para o mercado. Dependendo do tipo de cristalização realizada, alcança-se um determinado nível de refinamento. Por fim, o ciclo se encerra com a seção de embalagem e armazenamento.

Recepção da Cana

O material vegetal entra na usina através do “pátio de cana”. Sua primeira parada é a balança, onde o veículo transportador é pesado, registrando a quantidade de cana e também a carga que precisou ser cortada e elevada. Após a coleta desses dados, o veículo se move em direção ao guindaste de descarga. A capacidade deste último é de despejar todo o conteúdo do reboque ou vagão em um máximo de três minutos. A operação é a seguinte: o veículo é posicionado paralelamente ao guindaste, que o carrega com cabos conectando as hastes para depósito no pátio. No caso de um reboque, eles são projetados para bascular seu conteúdo, como um balanço lateral.

A cana que foi descarregada no pátio deve ser conduzida para a “moenda”. Para isso, utiliza-se outro conjunto de guindastes (o “fio” ou “portal”), que consiste em uma grande estrutura onde se movem guindastes equipados com polias que, com a ajuda de cabos, elevam e inclinam os “pacotes” de hastes de cana sobre as mesas.

A “mesa de cana” é uma chapa de metal curvada em um de seus lados, que, de fato, limita o “tapete rolante”. De tal forma que os caules, ao serem colocados ali, deslizam por uma rampa, terminando na “esteira” que os leva para a usina.

A Usina “Manuelita”, por exemplo, utiliza dois guindastes de descarga (no “pátio”): um de 7 toneladas e outro de 8 toneladas, e dois guindastes “portal” para colocar na “mesa”, cada um com 30 toneladas de capacidade. Atualmente, o manejo dos guindastes durante todo o processo requer 5 trabalhadores e um supervisor.

Picadoras

A primeira estação por onde passa a haste é a picadora. A cana entra em um túnel, cujo interior é atravessado longitudinalmente por um eixo que sustenta facas, como facões. Como resultado da passagem do material vegetal, as hastes se transformam em algo semelhante a aparas de madeira, mas com partículas brancas e longas. A Usina “Manuelita”, por exemplo, tem uma primeira seção de picagem com 32 facas que giram a 600 rpm, seguida de uma segunda com 64 facões na mesma velocidade, mas localizados mais próximos entre si do que a primeira seção. Os motores que movem as picadoras são elétricos e são controladas a partir do painel de controle da usina.

A fibra viaja a bordo da correia transportadora que a leva a um trem de moinhos de maceração.

Moinhos

Cada conjunto de moagem é composto por três cilindros (moendas), sendo cada um um cilindro de ferro fundido que precisa ser removido para manutenção em seu ambiente. Para construir um moinho horizontal (utilizado pelas refinarias), existem dois cilindros na mesma horizontal e um terceiro é colocado na união deles. O trem de moagem (ou bateria) de uma grande usina é composto por seis moendas, precedidas por dois cilindros colocados um sobre o outro, na vertical, que é conhecido como “ralador”.

Toda a usina é movida por grandes turbinas a vapor (seis moendas, três turbinas) que processam uma capacidade de 4.800 toneladas/dia. No entanto, a fibra passa, primeiramente, pelo moinho triturador para depois seguir para as moendas do trem de moagem.

A equipe designada para operar a máquina é composta por: um coordenador e um operador de painel de controle; um “lubrificador” responsável pela lubrificação das engrenagens que transmitem o movimento das turbinas para as moendas; o “lubrificador” garante a boa rotação dos eixos e moendas; e um “operador de canal” que impede a formação de “tacos” (acúmulos) no canal onde a fibra é transportada para o trem de moagem.

Neste momento, obtém-se o bagaço e o caldo de cana. A seguir, a descrição detalha o processo de cada uma das substâncias.

Bagaço (Caldeiras)

A correia transportadora leva o bagaço diretamente para as caldeiras. Lá, ele é seco e armazenado para uso posterior como combustível, ou mesmo vendido para a indústria de papel, onde possui potencial como matéria-prima.

Na estação de caldeiras de grandes usinas, seis unidades são monitoradas, incluindo a entrada de água e a pressão gerada por elas, por meio de um boletim eletrônico automático. São utilizados 10 “operadores de caldeira” e um número igual de “foguistas” para alimentar e controlar a entrada de combustível e água.

A energia produzida é convertida utilizando turbinas de 1.200 kW, 2.000 kW e 3.500 kW. Além disso, vapor de alta temperatura é usado para aquecer o caldo em fases posteriores.

O Caldo

Abaixo, o trem de moagem coleta o caldo de cana que escorre entre os sulcos das moendas. O líquido é bombeado para tanques (geralmente dois), onde é pesado. O peso do caldo em toneladas por hora é registrado. Grandes usinas possuem tanques com capacidade de 7 toneladas cada, que são preenchidos até 50 vezes por hora, com controle automático.

O caldo está cheio de impurezas coletadas no campo durante o transporte e no pátio da cana. Ele é cinza-escuro e possui densidade semelhante à da água. Em seguida, inicia-se o processo de aquecimento e clarificação em busca de obter o melhor açúcar.

Cristalização

A cristalização ocorre em tachos de vácuo de sentido único, onde o xarope é evaporado até ficar saturado com açúcar. Neste momento, sementes de cristais de açúcar são adicionadas para servir como base para o crescimento, e mais xarope é adicionado à medida que a água evapora. O crescimento dos cristais continua até que o tacho esteja cheio.

A massa cozida (o conteúdo do tacho) é então descarregada através de uma válvula de fundo para um misturador ou cristalizador.

Centrifugação, Purga e Reebulição do Mel

A massa cozida da mesa de mixagem ou cristalizador é transferida para máquinas rotativas chamadas centrífugas.

O tambor cilíndrico, suspenso por um eixo, possui paredes laterais perfuradas, revestidas internamente com tecido. Entre o tecido e as paredes, há placas de metal contendo 400 a 600 furos por polegada quadrada. O cilindro gira a uma velocidade entre 1000 e 1800 rpm. O revestimento perfurado retém os cristais de açúcar, que podem ser lavados com água, se desejado. O licor-mãe, ou mel, passa através do revestimento devido à força centrífuga exercida (de 500 a 1800 vezes a força da gravidade). O açúcar é removido e a centrífuga fica pronta para receber outra carga de massa cozida. As máquinas modernas são exclusivamente de alta velocidade (ou alta gravidade), equipadas com controle automático de todo o ciclo. Os açúcares de um grau podem ser removidos utilizando centrífugas contínuas.

Máquinas e Equipamentos

O primeiro tipo de engenhos de cana empregava rolos verticais de madeira movidos por animais, água ou vento. Sematon é creditado por ter sido o primeiro a ter três cilindros horizontais na forma triangular atual, e alguns renomados autores afirmam que foi ele quem inventou o primeiro engenho deste tipo, impulsionado por vapor de água na Jamaica.

Capacidade dos Equipamentos

Devido ao fato de que há muitos fatores que influenciam a escolha de equipamento adequado para o açúcar, os valores médios podem ser enganosos. As condições locais, características e teor de sacarose da cana, o tipo de processo, a qualidade desejada de produção e muitas outras considerações afetam o tamanho e a capacidade das máquinas e equipamentos em diferentes etapas da usina.