extração e tratamento de caldo

Extração e Tratamento de Caldo

Safra 17/18

Polo Araguaia

Março/2017

Determinação Brix Refratométrico

PROVA

Refração

Lei de Snell-Descartes, também conhecida como lei de Snell ou lei de Descartes ou ainda,simplesmente, lei de refração, se resume a uma expressão que dá o desvio angular sofrido porum raio de luz ao passar para um meio diferente do qual ele estava percorrendo. Cada meioapresenta um tipo "resistência" a passagem da radiação. Essa resistência também depende docomprimento de onda da radiação. Essa tal "resistência" é conhecida como índice de refração(n) uma grandeza adimensional definida pela expressão:

𝒏 =𝑪

𝑽

onde C = 3 x 108 m/s é a velocidade da luz no vácuo e V é a velocidade da luz num certo meio.

Refração

Brix é uma escala numérica que mede a quantidade de sólidos solúveis em uma solução desacarose. A escala de brix, criada por Adolf F. Brix (1798 - 1870), foi derivada originalmente daescala de Balling, recalculando a temperatura de referência de 15,5 °C.A quantidade de sólido solúvel é o total de todos os sólidos dissolvidos em água, começandocom açúcar, sal, proteínas, ácidos e etc e os valores de leitura medido é a soma de todos eles.

Refração

Conversão Índice de Refração em °Brix

Brix = 0,0087 + 699,82353 x (n20D – 1,3330) – 1801,9215 x (n20

D – 1,3330)2 + 4696,422 x (n20D –

1,3330) 3 – 6427,26 x (n20D – 1,3330)4

n20D = índice de refração

Calcular o ° Brix com um índice de refração de 1,35466.

° Brix 14,37

Indice Refração 1,35466

Determinação Leitura Sacarimétrica

PROVA

Determinação Leitura Sacarimétrica

Cálculo:

A pol do caldo é obtida pela seguinte fórmula:

Pol % = Ls*(0,2605 – 0,0009882 x Brix)

(Correlação Brix / Fator de Polarização)

Onde:

Ls = Leitura sacarimétrica corrigida de acordo com clarificante usado na análise

A transformação da leitura sacarimétrica com a mistura clarificante, “Octapol” para a leitura

equivalente em Subacetato de Chumbo, será feita pela equação:

Ls = 0,99879 x LOCT+ 0,47374.

Onde:

Ls = leitura sacarimétrica equivalente a de subacetato de chumbo

LOCT= leitura sacarimétrica obtida com a mistura clarificante de Octapol

Luz Polarizada

Luz – fenômeno ondulatório em que as vibrações se produzem perpendicularmente à

direção de propagação. O plano de vibração pode ser em qualquer do número infinito

deles (em todas as direções).

Luz polarizada – as vibrações produzem-se apenas num destes possíveis planos.

Substância opticamente ativa é aquela que produz rotação do plano da luz

polarizada.

Luz Polarizada

Luz Polarizada

Atividade ópticaUm feixe de luz polarizada ao passar através de uma molécula sofre quase sempre umapequenina rotação no respectivo plano devido à interação com as partículas carregadaseletricamente da molécula.

Luz Polarizada

Rotação específicaO valor da rotação depende do número de moléculas interpostas no trajeto da luz, através dotubo Será duplo o número de moléculas que agem sobre a luz se, em vez de 10 cm, o tubo tiver 20

cm de comprimento e dupla será a rotação. O número de moléculas que se interpõem no trajeto da luz também depende da

concentração. Para um dado comprimento do tubo, a luz encontrará duas vezes maismoléculas numa solução de 2g/L do que numa solução de 1g/L

Rotação específica é a rotação, em graus, observada quando se usa um tubo de 1 decímetrode comprimento e quando o composto se encontra na concentração de 1g/cm3.

A rotação específica é uma propriedade tão característica do composto como o ponto defusão, o ponto de ebulição, a densidade ou o índice de refração.

Sacarose = + 66,53° (dextrogira)Glicose = + 52,7 ° (dextrogira)Frutose = - 92,4° (levogira)

Luz Polarizada

Refração

α = rotação observada.l = comprimento do tubo em dm ( 1mm = 0,01 dm).c = concentração ou massa específica do líquido puro (g/cm3) ( 1cm³ = 1 ml).O número 25 indica a temperatura e o D o comprimento de onda da luz utilizada na medidarisca D do sódio - 589,3 nm.

Tubo 200 mm, 100 ml solução, 20° C e sódio - 589,3 nm.

Sacarose ( +/- 15 % Cana)= α + 66,53 =

Glicose ( +/- 0,7 % Cana)= α + 52,7 =

Frutose ( +/- 0,4 % Cana)= α – 92,4 =

rotação observada +19,959

rotação observada + 0,7378

rotação observada - 0,7392

Luz Polarizada

Desvio polarimétrico em °Z.

A solução de sacarose 26,016 gramas gera um desvio polarimétrico de 34,6168 utilizandocomprimento de tubo de 200 mm, 20° C e luz Sódio 589,3 nm.

Para conversão da rotação em °Z = 5,776006 (luz Sódio 589,3 nm) para tubos de 100 mm o queme dá uma rotação, segundo cálculo acima, de 17,3084448 ( x 5,776006) = 100,00 ° Z(considerando temperatura)

Exemplo.

34,596 desvio --------- 100°ZDesvio “x “ --------- x ° ZSe a solução tiver 9,53 g de sacarose em 100 ml de solução é passada em um tubo de 200 mm,20° C e com luz de Sódio 589,3 nm, qual será seu desvio polarimétrico em °Z? Considera rotaçãoespecífica da sacarose = + 66,53.

α = 66,53*0,0953*2 = 12,680618 de rotação específica (tubo de 200 mm) > (12,680618 /

2) * 5,776006 = 36,62 °Z

Determinação Leitura Sacarimétrica

Cálculo:

A pol do caldo é obtida pela seguinte fórmula:

Pol % = (0,99879 x LOCT+ 0,47374 )*(0,2605 – 0,0009882 x Brix)

Considerando minha leitura sacarimétrica 60,5 e um brix de 17,4;

Pol % = ?

Determinação Pureza %

Cálculos:

A determinação da %pureza aparente dos caldos é feita indiretamente por cálculo,

utilizando-se a seguinte expressão:

% PUREZA = 100 x (%POL / BRIX)

A pureza aparente do caldo é definida com a porcentagem de pol em relação ao brix.

Considerando os dados anteriores temos:

Pureza % = ?

Determinação pH Caldos

Determinação Pol % Bagaço

PROVA

Determinação Pol % Bagaço

Cálculo:

A pol% do bagaço é obtida pela equação:

Pol = (2 x L x 26 x (1.000 + Ub)) / (20.000 - (2x L x 26 x 100 / Q))

Onde:

L: Leitura sacarimétrica;

Ub: Umidade do bagaço;

Q: pureza do caldo residual.

Determinação Pol % Bagaço

Considerando:

Leitura Sacarimétrica = 1,065

Umidade do Bagaço = 52,5

Pureza do Caldo Residual = 26,2

Pol % Bagaço = ?

Pol = (2 x L x 26 x (1.000 + Ub)) / (20.000 - (2x L x 26 x 100 / Q))

Pol % Bagaço = 2,945

Determinação Umidade Bagaço

Determinação Umidade Bagaço

Cálculo:

%UMIDADE BAGAÇO = 2 x (P1 – P2)

Onde:

P1: Peso Inicial do conjunto cana + cesto;

P2: Peso Final do conjunto cana + cesto.

Determinação Brix Bagaço

Cálculo:A determinação do Brix do bagaço (Brix_Bag) é feita indiretamente por cálculo, utilizando-se a expressão:Brix% Bagaço = % (Pol do Bagaço x 100) / Pureza Caldo ResidualExemplo:

Pol do Bagaço = 1,02Pureza % caldo residual = 70,00Brix% Bagaço = (1,02 x 100) / 70Sendo assim:Brix% Bagaço = 1,46

Determinação Fibra do Bagaço

Cálculo:A determinação da fibra no bagaço (Fb) é feita indiretamente por cálculo, utilizando-se a expressão:Fibra% Bagaço = 100 - (Umidade do Bagaço + Pol % Bagaço x 100 / %Pureza Caldo Residual)Exemplo:

Umidade % bagaço = 50,00Pureza % caldo residual = 70,00Pol % bagaço = 2,60Fibra% Bagaço = 100 - (50,0 + 3,0 x 100/70,0)Sendo assim:Fibra% Bagaço = 46,28%

Determinação Impureza no Caldo

Cálculo:

%Impurezas = ((Vol. De impurezas decantadas) / (Somatória dos Vol. Usados)) x 100.

Determinação Taxa de Retenção do Lodo

Cálculo:

%Impurezas = ((Vol. De impurezas decantadas) / (Somatória dos Vol. Usados)) x 100.

Determinação Pol% da Torta

Determinação Umidade da Torta

Cálculo:

A umidade da torta é calculada pela expressão:

U (%) = (P1 – P2)*2

Determinação Fosfato do Caldo

O teor de fosfato é determinado colorimétricamente atravésda formação de ácido fósfomolibdico e a ação de um agenteredutor usado para reduzir o Mo(VI) a Mo(V), formandoentão um complexo azul, produzindo “azul de molibdênio”.

7H3PO4 + 12(NH4)3Mo7O24 + 51H+ à 7(NH4)3PO4· 12MoO3 + 51NH4+ + 36H2O

Onde 12MoO3 indica a coloração azulada.

Cálculo - Fosfato do Caldo

Cálculo:

1º Caso:

Diluir 5 ml do caldo filtrado a 100 ml e após a clarificação, tomar 5 ml e diluir a 50 ml,

multiplicar o valor de P2O5 lido na curva por 4 (5 para 50 = diluição de 10 para 2,5 ml = 4)

Leitura abs. = 0,200

P2O5 (obtido na curva) = 246,24*0,200+3,23 = 52,5

P2O5 (mg/l) = P2O5 Curva * Diluição = ?

2º Caso:

Diluir 5 ml do caldo filtrado a 100 ml e após a clarificação, tomar 10 ml e diluir a 50 ml,

multiplicar o valor de P2O5 lido na curva por 2 (10 para 50 = diluição de 5 para 2,5 ml = 2)

Leitura abs. = 0,095

P2O5 (obtido na curva) = 246,24*0,095+3,23 = 26,6

P2O5 (mg/l) = P2O5 Curva * Diluição = ?

Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Caldo MistopH

pH baixo pode indicar inversão de sacarose por meio de infecções ou aquecimento emexcesso dentro do difusor. Prejudica a lixiviação / percolação e os equipamentos. O pHauxilia na correção interna do difusor (leite de cal).

BrixUtilizado para o cálculo da etanol em processo (tanque de caldo misto), indicativo delixiviação / percolação inicial e controle de embebição já que o brix baixo acarreta maiorconsumo de vapor no tratamento.

Pol %Indica a concentração aparente de sacarose no caldo. Utilizado para o cálculo da etanolem processo (tanque de caldo misto). Indicador de performance de extração.

Pureza %Relação Pol / Brix. Índice atrelado ao dados anteriores.

Impureza %Indica mal funcionamento da peneira rotativa de caldo misto.

FosfatoCaldo contendo menos fosfato são deficientes na clarificação devido a baixa formação deflocos de fosfato, mas grandes quantidades de fosfato pode acarretar uma maiorquantidade de lodo e menor velocidade de decantação. Fator que interfere notratamento.

PROVA

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Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Captador A e BpH

Valores altos de pH provocam a obstrução do colchão, afetam a percolação do caldo, epodem ser uma causa de inundação. Valores de pH baixo demais levam ao aumento dacorrosão dos componentes de aço carbono em contato com o caldo e indicar inversão desacarose por meio de infecções e temperatura.

BrixIndicativo de extração.

Caldo CaptadoresBrix

Indicativo de extração. Bagaço MegaçoUmidade %

Indicativo para funcionamento do tambor adensador. Umidade alta significa pouca águano tambor adensador.

Pol %Indicativo para cálculo da extração dos ternos.

Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Caldo ResidualpH

Uma queda no pH pode indicar inversão de sacarose por meio de infecções. Corrosão dosequipamentos da moenda.

BrixIndicativo para cálculo da extração da moenda.

Pol %Indicativo para cálculo da extração do difusor / moenda.

Pureza %Relação Pol /Brix. Indicativo para cálculo da extração do difusor / moenda.

BagaçoPol %

Indicativo para cálculo da extração do difusor / moenda.Umidade %

Indicativo para cálculo da extração do difusor (utilizado no cálculo da fibra bagaço) eindicativo para o processo de queima na caldeira. Umidade muito alta pode prejudicar aeficiência das caldeiras. O contrário pode indicar uma má extração.

BrixIndicativo para cálculo da extração do difusor (utilizado no cálculo da fibra bagaço)

Fibra %Indicativo para cálculo da extração do difusor.

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Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Caldo DosadopH

Caldo muito ácido indica favorecimento da inversão da sacarose e do desenvolvimento debactérias e decantação ruim devido a dificuldade de afinidade com o polímero paradecantação. O pH alto indica gasto excessivo de cal, provoca um aumento de viscosidadedo caldo, dificultando a decantação e aumento o volume de lodo. Corrosão dosequipamentos.

BrixUsado para calcular consumo de vapor nos aquecedores. Utilizado para balanço de massareferente ao caldo misto e clarificado.

Pol %Valor utilizado para calcular a pureza %.

Pureza %Utilizado para balanço de massa para operação do tratamento de caldo. Exemplo adiferença (decrescente) entrada de pureza de um equipamento não pode ser muitogrande referente à saída (dosado para clarificado = 0,3 a 0,5 %).

PROVA

Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Caldo DecantadopH

Controle comparativo entre dosado e clarificado. Quando há uma diferença 0,3 % - 0,5%entre dosado (entrada) e clarificado (saída) pode indicar inversão de sacarose e tempo deretenção inadequado (diminuição da temperatura e aumento de consumo de vapor nosprés).

BrixUtilizado para balanço de massa referente ao caldo dosado e clarificado. Utilizado no

cálculo de eficiência industrial como etanol em processo.Pol %

Valor utilizado para calcular a pureza %. Utilizado no cálculo de eficiência industrial comoetanol em processo.

Impureza %Determinar desempenho do decantador e mecate.

FosfatoCaldo contendo menos fosfato são deficientes na clarificação devido a baixa formação deflocos de fosfato, mas grandes quantidades de fosfato pode acarretar uma maiorquantidade de lodo e menor velocidade de decantação.

Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

LodopH

pH do lodo influem na aderência do lodo no filtro rotativo. Se o lodo possuir um pH baixo,a aderência do lodo no filtro não será satisfatória. A correção de solo feita pela tortatambém tem influencia do pH.

ConcentraçãoIndica a consistência de lodo/caldo retirado na decantação. A quantidade de impurezasimplica na retirada do lodo quando ele está com concentração alta e diminuir a retiradaquando está com concentração baixa.

BrixMonitoração da arraste de caldo.

Torta de FiltroUmidade

Indica o bom funcionamento dos vácuos e dos bicos de embebição.Pol %

Indica o bom funcionamento dos vácuos e dos bicos de embebição. Entra no cálculo deperdas.

Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Caldo Pré-EvaporadopH

Controle comparativo entre clarificado e evaporado. Quando há uma diferença 0,3 % -0,5% entre clarificado (entrada) e evaporado (saída) pode indicar inversão de sacarose etempo de retenção inadequado no pré. Cálculo de etanol no processo.

BrixControle de evaporação do caldo para posterior envio para a fermentação. A oscilaçãoconstante desse valor prejudica a alimentação da fermentação. O brix alto indica gasto devapor no processo de evaporação e possíveis incrustações. Utilizado no cálculo deeficiência industrial como etanol em processo.

Pol %Controle de evaporação do caldo para posterior envio para a fermentação. A Pol % baixaindica gasto de vapor no processo de evaporação, queima da sacarose que toma a formade CO2 (gás carbônico) consequentemente, arrastado com o vapor vegetal (V1)aumentando as perdas indeterminadas, pelo fato de não conseguirmos quantifica-las.Utilizado no cálculo de eficiência industrial como etanol em processo.

Pureza %Segue a linha de raciocínio do pH.

Determinação Analítica Extração e Tratamento de Caldo

Caldo FiltradopH

pH do lodo influem na aderência do lodo no filtro rotativo. Se o lodo possuir um pH baixo,a aderência do lodo no filtro não será satisfatória. A correção de solo feita pela tortatambém tem influencia do pH.

BrixControle de eficiência do vácuo do filtro.

Pol %Controle de eficiência do vácuo do filtro e embebição.

Impureza %Controle de eficiência do vácuo do filtro e adição de bagacilho.

Pureza %Controle de eficiência do vácuo do filtro.

Obrigado!