extração do caldo

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Extração do caldo Marcos Omir Marques FCAVJ/UNESP

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Page 1: Extração Do Caldo

Extração do caldo

Marcos Omir Marques

FCAVJ/UNESP

Page 2: Extração Do Caldo

Introdução

Objetivo

Separar a fração líquida do colmo,

contendo açúcares (caldo) da fração

fibra da cana, com o máximo de

eficiência possivel.

Page 3: Extração Do Caldo

Equipamentos

Moendas

– Epregadas em usinas de açúcar de cana.

– Equipamentos de baixa velocidade e alta

pressão. Apresentam desgaste acentuado

ao longo da safra.

– Extraem o caldo por expressão. (96-97%).

Page 4: Extração Do Caldo

Equipamentos

Difusores

– Equipamentos desenvolvidos para usinas

que processam beterraba açucareira,

podendo também extrair caldo de cana.

– Extraem caldo pelo princípio de difusão e

lixiviação. (97-98%).

– Desgastam-se menos e têm custo de

manutenção inferior às moendas.

Page 5: Extração Do Caldo

Moendas

Componente básico - cilindro

Page 6: Extração Do Caldo

Castelo

Estrutura de sustentação

Page 7: Extração Do Caldo

Terno

Unidade básica de extração

Page 8: Extração Do Caldo

Tandem de moendas

Page 9: Extração Do Caldo

Bagaceira

Características

– Estrutura metálica localizada abaixo do

cilíndro superior e entre os cilíndros

inferiores.

Funções

– Conduzir a cana para o segundo

esmagamento.

– Promover a limpeza do rola-cana.

Page 10: Extração Do Caldo

Embebição

Definição

Adição de água ou caldo diluido em um ou

mais pontos do tandem de moendas com o

objetivo de dissolver o açúcar remanescente e

reduzir a proporção de fibra na cana,

facilitando a extração e evitando a reabsorção

do caldo extraído pelo bagaço.

Page 11: Extração Do Caldo

Embebição

Page 12: Extração Do Caldo

Embebição

Page 13: Extração Do Caldo
Page 14: Extração Do Caldo
Page 15: Extração Do Caldo
Page 16: Extração Do Caldo

2. MOENDAS: COMPONENTES BÁSICOS

Visão de um conjunto de moagem (4 a 6 ternos):

Page 17: Extração Do Caldo

3. FATORES DE EFICIÊNCIA DAS MOENDAS

3.1. ALIMENTAÇÃO DA CANA NA ESTEIRA

Trabalho do operador da

mesa

Mesas convencionais

(15° ou 18°)

devido

Mesas de 45° ou de 50°

(associado às de 15°) Solução

Busca a uniformidade na alimentação

irregularidade

vs.

perdascapacidade

extração

a) lavagem de cana

(50 a 60% da necessidade de

água)

b) melhora a alimentação do

esteirão

altura de alimentação da esteira

dificuldades de fracionamento da carga

embuchamento

B ) Limpeza - via seca

A ) Limpeza - via úmida

Page 18: Extração Do Caldo

Vantagens:

- deixa de perder 2% do açúcar por TC na lavagem (~ 2a 3 kg Aç/TC);

- economia de recursos hídricos e baixo redução de impacto ambiental;

- menor necessidade de manutenção de grelhas da caldeira;

- melhoria na decantação e filtração do caldo e redução na produção de torta;

Componentes:

(a) hillo de descarregamento

(hidráulico ou mecânico);

(b) mesa de alimentação: recepção,

armazenamento temporário, facilita

a detecção de impurezas grosseiras;

(c)ventiladores: remove as palhas e

parte da terra.

Fonte: Techpertersen

B ) Limpeza - via seca

Page 19: Extração Do Caldo

3.3. ALIMENTAÇÃO DO PRIMEIRO TERNO

1º Terno - Determina capacidade e extração

Sistemas

Bicão

Esteira alimentadora forçada

Donnely (calha de alimentação)

Esteira de Alimentação forçada

Impulso fraco

Alimentação por bicão

Page 20: Extração Do Caldo
Page 21: Extração Do Caldo

Tambor de alimentação forçada

(Top-roller)

(Press-roller)

Page 22: Extração Do Caldo

3.5. REGULAGEM DAS MOENDAS

Regulagem da moenda:

Inicia: trabalhos de manutenção da entre-safra nivelamento/

alinhamento/esquadrejamento. (c/ acionamento de turbinas)

- Nivelamento/ Precisão: 0,02 a 0,04 centésimos de mm/m linear.

Traçado da bagaceira:

• Relação das aberturas de entrada e saída

Posição da bagaceira:

alta:

baixa:

maior consumopotência

maior desgaste

dificulta o “pega”/caminhamento

reduz a capacidade

1,8 a 2,0 (c/ press-roller)

2,3 a 3,0 (s/ press-roller)

Pontos de regulagem das moendas

Page 23: Extração Do Caldo
Page 24: Extração Do Caldo

Tambor de alimentação forçada

(Top-roller)

(Press-roller)

Page 25: Extração Do Caldo

3.8. TIPOS DE RANHURAS

Finalidades

Tipos de ranhuras:

a) Circunferenciais- Fulton- Passo-Duplo- Hind-Renton

b) Transversais- chevronsRanhuras transversais

Desvantagem:- perda de superfície- região baixa pressão- aumento bagaço no caldo

c) Canais de drenagemRanhuras Fulton

Ranhuras Hind Renton

Ranhuras de passo duplo

- aumentar a superfície útil do cilindro

- melhorar a drenagem do caldo

- melhorar a apreensão

Page 26: Extração Do Caldo

Ranhuras circunferencias

Canais

Passo f ( f% cana; Moagem; Limpeza cana...)

Ângulo - 35 a 45º

Atrito 35º = 1 = 3,5 vezes

(Sen 35º)/2

Atrito 45º = 1 = 2,6 vezes

(Sen 45º)/2

Ranhuras MessachaertRanhuras “Chevrons”

Passo

Ângulo

Altura

Maior apreensão

Maior drenagem do caldo

Melhor preparo da cana

Page 27: Extração Do Caldo

Esquema embebição composta

Forma de expressar:

– embebição % cana - quantidade

– embebição % fibra

Exemplo:

32,5% emb. % cana

fibra da cana = 13,0

Emb. % fibra = Emb % cana x 100 = 32,5 x 100 = 250%

fibra % cana 13

águaCaldo Diluído

Page 28: Extração Do Caldo

Formas de aplicação

Canos perfurados: na forma de filetes contínuos

Bicos injetores: na forma de jatos sobre pressão

Calhas derramantes: na forma de lençol derramante

Distribuição de água ou caldo diluído

por lençol derramante

Embebição com bicos pulverizadores

Page 29: Extração Do Caldo

Análise química do metal depositado

C Cr Si Mn V Mo

EM MM

Amperagem

Corrente

4

130 a 160

CC (+)

Análise química do metal depositado

C Cr Mn Si

Dureza: 60RC

3,25 4 5

100 125 160

EM MM

Amperagem

Corrente CC (-) CA

Chapisco

Picote e frisos de moenda

Page 30: Extração Do Caldo

Cálculo da Extraçãocana = caldo + bagaço

açúcar na cana = açucar no caldo + açúcar no bagaço

Page 31: Extração Do Caldo

Cálculo da Extração

cana + água = caldo misto + bagaço

bagaço = água + fibra + sólidos solúveis (Brix)

caldo = água + sólidos solúveis (Brix)

Page 32: Extração Do Caldo

Componentes necessários

Peso da água

Peso do caldo

Peso do bagaço*

* De difícil determinação

Page 33: Extração Do Caldo

Cálculo da Extração

Dados:peso de cana (p.c.) = 2400t

peso de caldo misto (p.c.m.) = 2300t

pol do caldo misto (pol c.m.) = 15%

peso de bagaço (p.b.)= 600t

pol do bagaço (pol b.)=

Page 34: Extração Do Caldo

Cálculo da Extração

– 1. Peso de pol no caldo misto (p.pol c.m.)

100 c.m. pol c.m.

p. c.m. .

p.pol c.m. = 2300 . 15/100 = 345t

p.pol c.m

Page 35: Extração Do Caldo

Cálculo da Extração

– Peso de pol no bagaço (p.pol b.)

100 b. pol b.

p. b.

p. pol b. = 600 . 4/100 = 24t

p.pol b.

Page 36: Extração Do Caldo

Cálculo da Extração

– peso de pol na cana (p.pol c.)

p.pol c. = p.pol c.m. + p.pol b.

p.pol c. = 345 + 24

p.pol c. = 369t

Page 37: Extração Do Caldo

Extração

– Extração (%)

p.pol c. 100%

p.pol c.m. Extração(%)

Extração (%) = 345.100/369 = 93,5%

Page 38: Extração Do Caldo

Extração por Difusão

Page 39: Extração Do Caldo

2. PRINCÍPIOS DE DIFUSÃO

Difusão (osmose)

Membrana semipermeável

Semelhança

Processo muito lento

massa da cana (água quente)

extração de 3%

Soluto Solvente

exosmose

endosmose

Células do

Parênquima da canaÁgua

Page 40: Extração Do Caldo

Vista longitudinal e transversal do Difusor DDS

1 - Hélices helicoidais transportadoras,

2 - Alimentação do bagaço com 35 a 40% de caldo,

3 - Eixos centrais,

4 - Parafusos sem fim para a retirada do bagaço,

5 - Água fresca para a lavagem (55 a 60ºC),

6 - Caldo diluído extraído das moendas desunificadoras

(água doce),

7 - Saída de caldo para a fabricação,

8 - Câmaras de aquecimento a vapor para o caldo retornado

(60-70 ºC).

Funcionamento:

•Velocidade da hélice - 2 rpm

•Tempo do ciclo - 20-30 min

•Ação mecânica diferente dos outros

processos, retira o caldo residual do bagaço

após a passagem das canas pela moagem.

Page 41: Extração Do Caldo

Cana-de-açúcarSistema de

trabalho Toneladas Pol

Pol % de

bagaço

Extração

%

Açúcar

em t

Kg por

T.C.

4 ternos de

moendas 26 x

48"

8.251 12,98 3,29 92,49 827 100,23

4 ternos mais

difusor8.497 13,10 1,48 96,87 914 107,57

Instalação do

difusor DDS e

tratamento de

caldo

Comparação entre o sistema de moagem com o de moagem-difusão

Page 42: Extração Do Caldo

Difusor de cana de SMET

Legenda:

1 - Corpo metálico

2 - Cinta metálica perfurada

3 - Compartimentos individuais

4 - Raspador rotativa (retirada de bagaço)

5 - Bomba centrífuga

6 - Calha de caldo

7 - Entrada de água

8 - Circulação de água doce

9 - Saída do caldo

10 - Aquecedor de caldo

11 - Facas rotativas e desintegrador

12 - Rolo compressor

13 - Moenda de secagem

14 - Clarificação de caldo

Tempo 20 a 30 minutos

Temperatura 60 a 70

Inversão de sacarose < 0,05%

Page 43: Extração Do Caldo

Difusor tipo DCZ-400 (8000 TCD)

FUNCIONAMENTO DE DUFUSOR

HORIZONTAL

Page 44: Extração Do Caldo

6. VANTAGENS DA DIFUSÃO EM CANA-DE-AÇÚCAR

Vantagens:

a) pol do bagaço 1 a 2%

b) extração em sacarose % de sacarose de cana 96,5 a 98,0%

c) menor custo inicial (investimento comparativo)

d) baixo custo de manutenção

e) processo automático

f) baixo consumo de energia

g) facilidade de trabalho para esterilização (t ºc)

h) obtenção de caldos parcialmente clarificados

i) obtenção de caldos mais puros < colchão de cana - elemento filtrante >

j) possibilidade de retorno do lodo ao processo

l) obtenção de caldos de maior pureza

Limitantes ao bom desempenho:

a) quantidade de cana ou bagaço processado

por hora

b) qualidade da matéria-prima

c) índice de preparo da cana adequado

d) profundidade do leito de massa fibrosa

e) tempo de ciclo de difusão

f) quantidade de água de embebição

g) quantidade e qualidade do caldo de retorno

h) temperatura e pH da difusão

i) número de retornos