APRESENTAO

CURSO: ACAR E LCOOL MATRIA: TECNOLOGIA DE FABRICAO DE ACAR PROFESSOR: RENAN ATANZIO AULA 07: TRATAMENTO DO CALDO

TRATAMENTO DO CALDO

Etapas do tratamento de caldo: Peneiramento Pr-aquecimento Sulfitao Caleao Fosfatao Aquecimento Fhasheamento Decantao Filtrao

TRATAMENTO DO CALDO

Objetivos do tratamento de caldo: Mxima eliminao de no-acares Mxima eliminao de colides Caldo com baixa turbidez Mnima formao de cor Mxima taxa de sedimentao Volume mnimo de lodo (cachaa) Baixo teor de clcio no caldo clarificado pH adequado para evitar a inverso da sacarose e

decomposio dos acares redutores

TRATAMENTO DO CALDO

Para se obter um bom sistema de tratamento de caldo necessrio: Moer canas sadias Controle automtico de pH Alcalinizao e sulfitao adequadas Vazo estvel do caldo Um eficiente processo de decantao Tratamento eficiente no setor de filtrao Correto uso de auxiliares de clarificao

PENEIRAMENTO

Tem por objetivo remover o material grosseiro (bagacilho) em suspenso no caldo.

Bagacilho: TERRA + BAGAO + PALHA

Inconvenientes: Danos e entupimentos das tubulaes, vlvulas e bombas.

Equipamentos: Peneira cush-cush, Peneira esttica e Peneira rotativa.

PENEIRAMENTO

Peneira cush-cush

PENEIRAMENTO

Peneira cush-cush J foi muito utilizada nas usinas, mas hoje vem sendo largamente substituda pelas peneiras rotativas.

Proporciona grande desgaste nas telas e manuteno nas correntes.

Apresenta difcil limpeza, favorecendo ao desenvolvimento de microorganismo prejudiciais que causam a decomposio do caldo.

Hoje, muito utilizada na recuperao de canas provenientes da lavagem de cana.

PENEIRAMENTO

Peneira esttica

PENEIRAMENTO

Peneira esttica Utilizada tanto para peneiramento de caldo bruto como de caldo clarificado.

Sua capacidade varia de acordo com o tipo de tela utilizada e o grau de inclinao.

Normalmente para caldo bruto so utilizados malhas de 50 a 100 mesh com 45o de inclinao e para o caldo clarificado 15o com malha de 150 a 200 mesh.

PENEIRAMENTO

Peneira rotativa

PENEIRA ROTATIVA

Funcionamento Tem como princpio de funcionamento a rotao contnua de uma tela cilndrica acionada por meio de um acionamento motor-redutor.

O caldo entra diretamente na tela de filtrao, que por estar em movimento contnuo permite que o lquido esteja sempre em contato com uma zona limpa de tela.

O caldo peneirado sai pela parte inferior do equipamento.

O bagao retido na tela direcionado a parte externa, retornando a moenda.

PENEIRA ROTATIVA

Alguns cuidados Manuteno adequada das telas.

Limpeza eficiente das telas.

SULFITAO

Definio: a operao que consiste em adicionar o SO2 (dixido de enxofre), obtido pela queima de S (enxofre) Objetivos: Reduzir os corantes vegetais presentes no caldo.

Reduzir a concentrao de sais frricos que se formam no processo (que tm cor mais intensa) para sais ferrosos (que tm cor mais fraca).

SULFITAO ACAR BRANCO

SULFITAO

Dixido de enxofre

Anidrido sulfuroso

Gs sulfuroso

SULFITAO

Efeitos da Sulfitao 1. Precipitao dos no-aucares: formao no caldo de

um precipitado de pequenos cristais de CaSO3 (Sulfito de clcio), resultando em poderosos auxiliares de decantao.

2. Anti-sptico: a sulfitao destri os microrganismos contido no caldo da cana, principalmente a Leuconostoc Messenterides, evitando a ao danosa destes.

SULFITAO

Efeitos da Sulfitao 3. Redutor de viscosidade: sob a ao do gs sulfuroso,

alguns sais orgnicos de clcio so decompostos, ocorrendo diminuio considerada na viscosidade dos xaropes e massas cozidas.

4. Ao descolorante: por ser um redutor energtico, o

SO2 atua sobre as substncias corantes, reduzindo a cor do caldo.

SULFITAO

32g + 32g = 64g

1 kg de enxofre necessita 1 kg de oxignio. A combusto se inicia a 250C.

Produo de SO2

S + O2 SO2

SULFITAO

Cuidados na operao de queima do enxofre Formao de SO3 e cido Sulfrico (H2SO4)

S + O2 SO2

SO2 + O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

Causas: Altas temperaturas Excesso de ar elevado Ar mido

SULFITAO

Produo de SO2

SULFITAO

Cuidados para minimizar a formao de SO3: Controle da vazo de ar na alimentao do forno, bem como sua umidade;

Deve-se controlar a temperatura no interior do forno entre 300 e 350C.

O gs na sada do forno no deve ultrapassar 300C, sendo depois resfriado a 100 200C.

Coluna de resfriamento: utilizao de gua (no h contato com o gs sulfuroso).

SULFITAO

Algumas caractersticas da Sulfitao: Quanto maior a temperatura, menor ser absoro de SO2 no caldo.

Produtos formados:

Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O Sulfito de Ccio (insolvel)

Se houver uma sulfitao exagerada, teremos:

2HSO-3 + Ca+2 Ca(HSO3)2

Bissulfito de Ccio (solvel)

SULFITAO

A combusto do enxofre e a temperatura:

119C: fuso do enxofre; 119 180C: enxofre fundido aumenta viscosidade e escurece; Acima de 180C a viscosidade diminui; 250C: inicia-se o processo de combusto; 250 400C: inicia a formao de SO3; 400 500C: intervalo de temperatura no qual a formao do SO3 tima;

Acima de 800C: sublimao do enxofre.

SULFITAO

A quantidade de ar a ser introduzida no forno, deve ser de 5 a 7 m3 por quilo de enxofre queimado.

Ar atmosfrico

Clculo de excesso de ar:

Consumo de enxofre: 250 a 500g por tonelada de cana.

Nitrognio (N2): 79%

Oxignio (O2): 21%

[ ] [ ][ ]NECESSRIO

NECESSRIOUTILIZADO

OOO

Excesso2

22 =

SULFITAO

Clculo da quantidade (m ar / kg S) e excesso (%) de ar utilizado na sulfitao Sabe-se os seguintes dados: Cana moda: 8000 ton/dia Consumo de enxofre: 500 g/TC Quantidade de ar utilizado: 1000 kg/h Densidade do ar ( 25C e 1 atm): 1,184 kg/m Calcule a vazo de ar em m/h e o excesso de ar. OBS: Considerar necessrio 5 m de ar/kg de S

SULFITAO

Exerccio: Considere os seguintes dados: Cana moda: 10000 ton/dia Consumo de enxofre: 500 g/TC Quantidade de ar utilizado: 1,2 ton/h Densidade do ar ( 25C e 1 atm): 1,184 kg/m Calcule a vazo de ar em m/h e o excesso de ar.

Operao de Sulfitao

SULFITAO

Ejetor Multijato

SULFITAO

Processos mais comuns de sulfitao: 1. Sulfitao fria Sulfitar em pH na faixa de 3,8 a 4,5;

Efetuar calagem at pH 7,0;

Aquecimento: entre 103 e 105C;

Decantao.

SULFITAO

Processos mais comuns de sulfitao: 2. Sulfitao quente Aquecimento: 65 a 75C; Sulfitar em pH na faixa de 3,8 a 4,5;

Efetuar calagem at pH 7,0;

Aquecimento: entre 103 e 105C;

Decantao.

SULFITAO

Processos mais comuns de sulfitao: 3. Sulfitao Fracionada (ndia) Aquecimento: 50 a 70C; Pr-calagem at pH 8,0;

Sulfitao em pH na faixa de 5,1 a 5,3;

Calagem at pH 7,0 a 7,2;

Aquecimento: entre 103 e 105C;

Decantao.

SULFITAO

Processos mais comuns de sulfitao: 4. Sulfitao Fracionada (Ihas Maurcio) Aquecimento: 55 a 60C; Pr-calagem: 400 g de CaO/TC

Sulfitao: 0,4 g de SO2 por litro de caldo

Calagem at pH 7,4 a 7,5;

Aquecimento: entre 103 e 105C;

Decantao.

SULFITAO

Vantagens da sulfitao 1. Decantao mais rpida.

2. Maior eliminao de impurezas, o que resulta em acar

de melhor qualidade.

3. Massas cozidas menos viscosas.

4. Reduo do tempo de cozimento.

SULFITAO

Desvantagens da sulfitao 1. Teor de cinzas mais alto no acar produzido.

2. Maior inverso de sacarose.

3. Maior formao de incrustaes duras nos aquecedores

e nas caixas de evaporao.

TEOR DE ENXOFRE NO ACAR

O resduo de enxofre contido no acar produzido est na forma de sulfito (SO3-2 ).

Limite permitido de 15 mg por quilo de acar cristal, ou seja, 15 ppm.

Traos residuais elevados de enxofre podem ocasionar alteraes sensoriais do produto, principalmente, de sabor e odor, alm de reaes alrgicas e dores de cabea, no caso de concentraes maiores.

USO DO OZNIO

Caractersticas:

Forma qumica: O3 um gs temperatura ambiente, incolor, altamente

instvel.

Forte agente oxidante. produzido naturalmente na estratosfera, pela ao dos

raios ultravioletas sobre as molculas de oxignio.

USO DO OZNIO

Vantagens do oznio:

Eficiente na descolorao do xarope Substitui totalmente o enxofre Reduo nos custos de manuteno Soluo para problemas de ordem ambiental e de

segurana do trabalho

Aproveitamento do excedente de oznio produzido como agente germicida nas moendas e fermentao.

USO DO OZNIO

Desvantagens do oznio:

Alto custo de investimento Compra de novos equipamentos Tecnologia ainda pouco utilizada (poucas unidades)

BICARBONATAO

um mtodo alternativo para a substituio do enxofre, no processo de clarificao do caldo, com reduo de consumo de cal, utilizando o Bicarbonato de Clcio (CaH(CO3)2).

facilmente dosado na linha de caldo.

Construo de uma unidade produtora de Bicarbonato de Clcio.

CALEAO

a operao que consiste em se adicionar ao caldo o CaO (xido de clcio), sob a forma de leite de cal,

Ca(OH)2 (Hidrxido de clcio).

xido de clcio gua + =

Leite de cal (Hidrxido de Clcio)

CALEAO

Aes da cal sobre o caldo: 1. Neutralizante: Deve-se elevar o pH para 7,0 a 7,8 para

que no ocorra a inverso da sacarose.

2. Coagulante: Algumas protenas com ponto isoeltrico acima de pH = 5,5 coagulam.

3. Precipitante: de longe a mais importante. O Clcio reage com fosfatos, produzindo sais insolveis, os quais vo ser eliminados na decantao.

CALEAO

Ionizao do hidrxido de clcio

Reaes com o clcio

(Hidroxiapatita)

Ca(OH)2 CaOH+ + H-

CaOH+ Ca++ + OH-

a. Ca++ + K2HPO4 CaHPO4 + 2K+

b. Ca++ + 2CaHPO4 Ca2(PO4)2 + 2H+

c. Ca2(PO4)2 + Ca(OH)2 3Ca3(PO4)2Ca(OH)2

CALEAO

Hidroxiapatita Forma um precipitado floculento com alto poder de

adsoro.

Durante a sedimentao, exerce uma varredura no caldo, arrastando partculas em suspenso e outros no-

aucares presentes.

CALEAO

Pureza da cal A qualidade da cal utilizada muito importante

Evita-se cal contendo mais de 2% de MgO

Uma boa cal deve possuir uma dosagem de 90% a 95%

de CaO.

>90% Excelente Entre 80 e 90% Bom Entre 75 e 80% Razovel

75% Ruim

PREPARO DO LEITE DE CAL

Local de preparao do leite de cal: CALEADEIRA Tipos de processos Hidratador de cal rotativo com tanques de sedimentao

e de preparo.

Hidratador de cal tipo piscina.

gua

Cal Tambor rotativo

Peneira

Tanques de sedimentao

Tanques de preparo do leite (15Be) 12 horas sob agitao

Tanque de alimentao (5Be) 6 horas sob agitao

Hidratador de cal rotativo

Piscina de cal

gua Cal

Tanques de diluio (15Be)

Tanque de alimentao (5Be)

Hidratador de cal tipo piscina

CALEAO

Dosagem do leite de cal O leite de cal um lquido viscoso. Para uma boa

disperso no caldo necessrio um tempo de reteno de 15 a 20 minutos.

O equipamento utilizado geralmente so tanques (2 ou 3) cilindros de ao carbono com agitao. Geralmente, so chamados de mexedeira.

O leite de cal adicionado ao caldo com uma concentrao entre 5 a 10 Baum.

CALEAO

Dosagem do leite de cal

Caldo misto ou sulfitado

Leite de cal

Caldo caleado

CALEAO

Cuidados durante a dosagem de leite de cal Limpeza peridica nos tanques de preparao de leite de

cal (retirada da borra de cal).

Limpeza peridica no tanque receptor de leite de cal

Cuidados com entupimento nas tubulaes de leite de cal.

Cuidados com entupimento na suco das bombas dosadoras de leite de cal.

Controle automtico e eficiente de dosagem de leite de cal.

CALEAO

Consumo de cal Sem sulfitao: 500 a 800 g/TC

Com sulfitao: 1,5 a 2,5 kg/TC

SACARATO DE CLCIO

Sacarato = Leite de cal + Xarope

Vantagens: 1. totalmente solvel 2. Aumento na velocidade da reao de neutralizao 3. Tem reao instantnea com os cidos dos caldos 4. Produz caldo mais claro Desvantagens: 1. Produz lodo mais fino e volumoso 2. Necessita de sistema automatizado 3. No suporta variaes na concentrao do leite de cal e xarope

FOSFATAO

O cido Fosfrico encontrado na cana sob duas formas principais:

1. Fosfatos solveis do caldo (P2O5).

2. Em combinao na protena das clulas. S os fosfatos solveis intervm na alcalinizao.

O P2O5 presente no caldo da cana reage com o cal

adicionada formando fosfatos de clcio insolveis, que so os principais agentes de purificao do caldo.

FOSFATAO

Quanto maior a concentrao de P2O5 na cana, mais fcil ser a clarificao.

A concentrao de P2O5 varia de acordo com a variedade da cana-de-acar.

Considera-se um valor mnimo de 300 ppm (mg/L) de P2O5 na cana.

Utiliza-se o cido fosfrico (H3PO4) para repor o teor de P2O5 deficitrio na cana.

O cido fosfrico acrescentado antes da caleao.

ADIO DE CIDO FOSFRICO

Exemplo: Em uma determinada usina de acar do estado de Alagoas, foi apresentado os seguintes dados: VAZO VOLUMTRICA DE CALDO = 350 m/h TEMPERATURA DO CALDO = 38C BRIX DO CALDO: 18B P2O5 NO CALDO = 162 ppm % DE P2O5 NO CIDO FOSFRICO = 72% Obter a vazo volumtrica de cido fosfrico necessria para corrigir o P2O5 do caldo para 300 ppm.

ADIO DE CIDO FOSFRICO

PASSO 01: Obteno da densidade do caldo.

Resposta

++=

CCBBd160

)20(036,0154000

)200(1

/0677,1 mtond =

ADIO DE CIDO FOSFRICO

PASSO 02: Obteno da vazo mssica de caldo

Vazo mssica = Vazo volumtrica x Densidade

Vazo mssica = 350 x 1,0677

Vazo mssica = 373 ton/h

ADIO DE CIDO FOSFRICO

Passo 03: Obteno da massa de P2O5 a ser adicionada no caldo.

Massa de P2O5 = 373 x 138

Massa de P2O5 = 51,5 kg/h

P2O5 do caldo = 162 ppm

1 ton de caldo = 162 g de P2O5

Temos que corrigir para 300 ppm, ento devemos adicionar 138g de P2O5 por tonelada.

ADIO DE CIDO FOSFRICO

Passo 04: Obteno da massa de cido fosfrico a ser adicionada no caldo.

hkgxFosfricoc /1,7110072

5,51. ==

ADIO DE CIDO FOSFRICO

A partir do exemplo, podemos verificar: Consumo dirio de cido fosfrico:

1706 kg / dia

Custo dirio de cido fosfrico (sendo 1kg = R$ 1,00):

R$ 1706,00 por dia

Custo mensal de cido fosfrico:

R$ 51.180,00

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