PalestraTRATAMENTO DE CALDO
X
QUALIDADE DO AÇÚCAR
Carlos A. Tambellini
EVAPORAÇÃO X
CONSUMO DE VAPOR DIRETO
UDOPAraçatuba/SP11 e 12/11/03
TRATAMENTO DE CALDO TRATAMENTO DE CALDO XX
QUALIDADE DO AQUALIDADE DO AÇÚÇÚCARCAR
• Sulfitação ou Fábrica de ácido sulfúrico.
• Regeneração de calor x Sobra de bagaço.
• Decantador multi-feed x Decantador rápido.
• Filtro rotativo x Filtro prensa.
• Sulfitação ou Fábrica de ácido sulfúrico.
• Regeneração de calor x Sobra de bagaço.
• Decantador multi-feed x Decantador rápido.
• Filtro rotativo x Filtro prensa.
CONTROLE DO FLUXO DE CALDOCONTROLE DO FLUXO DE CALDO
Nível mínimoLC
Medidor de vazão
"Set point"
Nível máximo
Válvula de controle
Sensor de nível
Fluxo Constante
Fluxo Variável
Caldo Misto
SETOR DE MOENDASSETOR DE MOENDAS
Água de embebição
Água de lavagem de cana (saída)
Cana
Água de lavagem de cana (entrada)
Bagacilho para lodo
Bagaço para caldeira
Caixa decaldo LC
Medidor de vazão
Caldo para sulfitação
CondensadoVinhaça
- Embebição- Filtros- Outros
Para lavoura
Regeneradorcaldo x vinhaça
Regeneradorcaldo x condensado
• Pureza : > 99,5%
• Umidade: < 3%
• Cinzas : < 0,07%
• Betume : < 0,3%
• Arsênio : Isento
• Acidez (como H2SO4): < 0,07
• Forma : Peletizado
• Embalagem : Saco/bag
• Consumo : 80 a 200 g/s de açúcar
QUALIDADE DO ENXOFRE
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
• Descolorante.• Anti-séptico.• Precipita colóides orgânicos.• Reduz viscosidade.• Atenua a reação de Maillard.• Evita ação do “Leuconostoc”.
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
AAÇÇÃO DO ENXOFRE NO CALDOÃO DO ENXOFRE NO CALDO
• S + 02 : SO2 + calor
• Liquefação : 120°C
• Combustão : 250°C
• Ebulição : 450°C
COMBUSTÃO DO ENXOFRECOMBUSTÃO DO ENXOFRE
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
• Material de construção do forno : ferro fundido ou aço carbono
• Área de combustão : 0,02 m²/TCH• Fornos compridos são mais eficientes
(comprimento = 3 diâmetros).• Rotação 0,3 a 3 rpm com inversor de frequência.• Teor de SO2 nos gases : 10 a 14% SO2• Combustor de alvenaria com estrutura metálica.
Tamanho/volume : ~0,08 m³/TCH.• Os gases devem sofrer rápido resfriamento entre o
sublimador e a coluna através de camisa de água fria na tubulação de gases.
FORNOS DE ENXOFREFORNOS DE ENXOFRE
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
A - MULTIJATO
B - COLUNA COM BANDEJAS.
C - COLUNA COM BICOS ASPERSORES.
D - SISTEMA MISTO COM OU SEM
RECIRCULAÇÃO DE CALDO.
TIPOS DE SULFITADORTIPOS DE SULFITADOR
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
A - EJETOR A VAPOR.
B - EJETOR COM AR (VENTOINHA).
C - EXAUSTOR.
D - MULTIJATO.
TIPOS DE EXTRATIPOS DE EXTRAÇÇÃO DE GASES ÃO DE GASES
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
SETOR DE TRATAMENTO DE CALDOSETOR DE TRATAMENTO DE CALDO
Vapor
Aquecedores
Caldo filtrado
Condensado
Leite de cal
LC
Medidor de vazão
Caldo das Moendas
Enxofre sólido
Água de resfriamento
Balão Flash
Entrada Polímero
Multijato
Sulfitaçãodo caldo
Decantador rápido
Paracaixa de
Lodo
Nível do caldo
Caldo para Evaporação
Entrada de AR
Entrada de AR
Entrada de água
Saída de água
250°C
200°C
Saída de água
Entrada de água
Gases
Polímero
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
10 12 14 16 18 20 220,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Curvas teórica e experimental de equilíbrio termodinâmico entre SO2 e SO3 nos gases de combustão de enxofre
%
em
vol
ume
de S
O3
% em volume de SO2
Experimental Teórico
• NATUREZA = ROCHA CaCO3
• CaCO3 + CALOR = CaO + CO2
• CaO + H2O = Ca (OH)2
• CONSUMO:
- Açúcar Demerara ou VHP = 200 g/Sc açúcar
- Açúcar Cristal = 200 a 500 g/Sc aç.
CALCAL
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
““VIRGEMVIRGEM””• Teor de CaO = 85 a 90%
• Pedras brancas de
tamanho homogêneo.
• Embalagem bag/granel.
• Armazenamento em silo
ou depósito.
QUALIDADE DO CALQUALIDADE DO CAL
““HIDRATADAHIDRATADA””• Teor de Ca (OH)2 > 90%
• Umidade < 2%
• Embalagem bag
• Armazenamento em silo
ou depósito.
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
• Manual em tanques de alvenaria.• Contínuo em tambores rotativos.• Maturação do leite de cal por cerca de 24 h
em solução com ~15° Bé ou seja 200 g/l de Ca (OH)2 à 20°C.
• Controle de pH no caldo:- Açúcar branco - 6,8 / 7,0- Açúcar V.H.P./Demerara - 7,0 / 7,2
SISTEMA DE HIDRATASISTEMA DE HIDRATAÇÇÃOÃO
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
• Não são sulfitados.
• A cor não é limitante.
AAÇÚÇÚCAR DEMERARA OU V.H.P.CAR DEMERARA OU V.H.P.
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
• É fabricado com caldo sulfitado.• A cor é importante.• De modo geral é necessário se complementar fósforo
(P2O5) no caldo para melhorar as condições do tratamento até cerca de 300 ppm de P2O5.
• Consegue-se fabricar açúcar cristal direto com cor de 60-200 UI.
• O nível de enxofre no açúcar é desprezível. • Vinhos recebem SO2 depois de prontos para ajustes
de cor e como anti-séptico.
AAÇÚÇÚCAR CRISTAL BRANCOCAR CRISTAL BRANCO
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
•• ReaReaçção Importanteão Importante
S + O2 : S02 + calorSO2 + H2O (caldo) : H2S03 (anidrido de ácido sulfuroso)H2S03 + Ca (OH)2 : CaSO3 + 2 H2O (precipitado)
• A somatória entre o teor de P2O5 orgânico (cana) com o P2O5 inorgânico (adicionado) deverá ser da ordem de 300 ppm para se obter uma boa clarificação. Os fosfatos orgânicos e inorgânicos reagem com o cálcio (Cal) e formam compostos do tipo fosfato ácido de cálcio (CaHPO4) que são precipitáveis e que em presença de polímeros incorporam impurezas tipo colóides em suspensão no caldo e as transformam em lodo.
REAREAÇÇÕES QUÕES QUÍÍMICASMICAS
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
REAREAÇÇÕES QUÕES QUÍÍMICASMICAS
SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO
•• ReaReaçção Indesejão Indesejáável vel : : Formação de H2SO4 elevada corrosãonas partes em contado
2 SO2 + O2 : 2 S03
SO3 + H2O (caldo) : H2S04 (ácido sulfúrico)H2S04 + Ca (OH)2 : CaSO4 + 2 H2O
(O sulfato é parcialmente solúvel e incrustante).
FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA
CLARIFICACLARIFICAÇÇÃO E FILTRAÃO E FILTRAÇÇÃOÃO
Lodo dos decantadores
Filtro rotativo
Tanque de caldo filtrado
Bagacilho
Caldo filtrado para o tanque
de calagem
Moega de torta
Sistema de geraçãode vácuo Embebição
Bomba de vácuo Torta
Caldo para Evaporação
Decantador rápido
Caldo 100°C
Caldo 100°C
Lodo dos decantadores
97°C
95°CCaldo para Evaporação
PRENSA DESAGUADORAPRENSA DESAGUADORAFILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA
Prensa desaguadora
Bomba de vácuo
Tanque de caldo filtrado
Bagacilho
Caldo filtrado para o tanque
de calagem
Moega de torta
Lodo dos decantadores
Água de limpeza da
tela
Cal
Polímero
Tanque de água
residual
Água para embebição da moenda
Água de Embebição
DECANTADOR MULTIDECANTADOR MULTI--FEED X DECANTADOR RFEED X DECANTADOR RÁÁPIDO PIDO
VANTAGENS DESVANTAGENS
- Menor exigência de controle- Menor consumo de polímero.- Maior retirada de bagacilho.
- Menor tempo de residência. (menor degradação e infecção)
- Menor custo de implantação e manutenção.
- Maior custo de implantação.- Maior degradação e infecção(maior tempo de residência).
- Maior consumo de polímero.- Maior exigência de controle. - Menor retirada de bagacilho.
MU
LTI-F
EED
RÁ
PID
O
FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA
VANTAGENS DESVANTAGENS
- Menor consumo de polímero.- Maior área ocupada.- Maior custo de manutenção.- Maior quantidade de torta.
- Melhor qualidade do caldo
filtrado.
- Facilidade operacional.
- Pode operar sem bagacilho.
- Maior capacidade unitária.
- Maior consumo de polímero.- Gera água de lavagem de tela com açúcar (~0,5°B).(usar na embebição)
- Caldo filtrado mais diluído (∆ ~ 2°B)
RO
TATI
VOPR
ENSA
A - CALDO MISTO X CALDO CLARIFICADO OU PRÉ-EVAPORADO P/ DESTILARIA.
B - CALDO MISTO X VINHAÇA.
C - CALDO MISTO X ÁGUA CONDENSADA (FRIA).
D - CALDO MISTO X ÁGUA CONDENSADA (QUENTE).
REGENERAREGENERAÇÇÃO DE CALORÃO DE CALOR
TROCADOR DE CALOR À PLACAS
REGENERADOR X SOBRA DE BAGAREGENERADOR X SOBRA DE BAGAÇÇO O
CALDO X CALDO
CALDO X VINHAÇA
CALDO X CONDENSADO (FRIO)
CALDO X CONDENSADO (QUENTE)
TOTAL
ECONOMIA DE VAPORECONOMIA DE VAPOR
REGENERADOR
REGENERADOR X SOBRA DE BAGAREGENERADOR X SOBRA DE BAGAÇÇO O
-
20 (9,0)
15 (6,8)
15 (6,8)
50 (23,0)
100% CALDO
AÇÚCARkgv/TC
15 ( 6,8)
20 (9,0)
10 (4,5)
10 (4,5)
55 (25,0)
60% CALDO
AÇÚCARkgv/TC
(*) kg bagaço/TC
REGENERADOR X SOBRA DE BAGAREGENERADOR X SOBRA DE BAGAÇÇO O
MIX DE PRODUÇÃO
Moenda Difusor Moenda DifusorConsumo de vapor
Usina Standard - kgv/TC 550 600 480 530
1 - Regenerador de calor Caldo x Caldo - - 15 10
2 - Regenerador de calor Caldo x Vinhaça 20 - 20 -
3 - Regenerador de calor Caldo x Condens. Vapor 30 20 20 20
4 - VV-1 Destilaria 20 20 30 30
5 - VV-2 Aquec. de caldo 10 15 10 15
6 - VV-2 Cozedores 15 15 15 15
7 - Elev. conc. xarope de 58°Brix para 68°B 30 35 20 25
8 - Recuperação do flash vapor escape 15 20 10 15
9 - Recuperação do flash vapor vegetal 10 15 5 10
Consumo de vaporUsina econômica - kgv/TC 410 460 340 390
100% CALDO PARA AÇÚCAR
60% CALDO PARA AÇÚCAR
ECONOMIA KG/TC
EVAPORAEVAPORAÇÇÃO ÃO X X
CONSUMO DE VAPOR DIRETOCONSUMO DE VAPOR DIRETO
• Roberts x Falling Film x Placa.
• Controle de nível.
• Perdas de açúcar - Degradação e arrastes.
• Quantidade de efeitos x Consumo de bagaço.
• Purificação do xarope.
• Condensação de vapor-Multijato x Condensador.
• Roberts x Falling Film x Placa.
• Controle de nível.
• Perdas de açúcar - Degradação e arrastes.
• Quantidade de efeitos x Consumo de bagaço.
• Purificação do xarope.
• Condensação de vapor-Multijato x Condensador.
TRANSMISSÃO DE CALOR EM TUBO DE EVAPORATRANSMISSÃO DE CALOR EM TUBO DE EVAPORAÇÇÃOÃO
VAPOR
Incrustação
Parede do tubo
Película de Condensado descendente
Película de Caldodescendente
Tubo de evaporação
CALDO
Calor do Vapor
CALDOVAPOR
Calor do Caldo
VAPOR
CONTROLE DE NCONTROLE DE NÍÍVELVEL
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Variação do coeficiente de transmissão de calorem função do nível do caldo na calandra.
C
oefic
ient
e de
tran
smis
são
(%)
Nível de caldo sobre a altura do tubo (%)
EVAPORADOR TIPO ROBERTSEVAPORADOR TIPO ROBERTS
PRPRÉÉ--EVAPORADOR EVAPORADOR ÀÀ PLACASPLACAS
PRPRÉÉ--EVAPORADOR COM REBOILEREVAPORADOR COM REBOILER
EVAPORADOR TIPO FALLING FILMEVAPORADOR TIPO FALLING FILM
ROBERTS X FALLING FILM X PLACAS X MULTIROBERTS X FALLING FILM X PLACAS X MULTI--REBREB
• Taxa mais constante (35/25).• Recirculação natural.• Baixa potência.
• Instalação alta e onerosa.• Reserva para limpeza cara.• Ampliação cara.• Campanha de 7 dias.• Elevação da temperatura de ebulição.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Taxa alta (limpo).• Limpeza química.• Campanhas mais longas (15d).• Compacto e auto-portante.• Tempo de residência menor.• Sem elevação de temp. de ebulição.
• Taxa variável (50/25), operando com produtos de incrustação inorgânica.
• Eventual limpeza mecânica.• Problema com distribuidor de caldo dos
tubos.• Ampliação cara.• Recirculação forçada com alta potência (5V).
• Taxa mais constante (35/25).• Recirculação natural.• Baixa potência.• Limpeza mecânica com alta segurança
operacional.• Sistema modular de baixo custo.• Reserva para limpeza de baixo custo.
• Campanha de 7 dias.
• Elevação da temperatura de ebulição
• Taxa alta (limpo).• Limpeza química.• Facilidade de ampliação
• Taxa variável (40/25).• Não permite limpeza mecânica.• Ampliação barata.
• Taxa alta.• Limpeza química.• Campanha mais longa.
• Não permite limpeza mecânica.• Ampliação cara.• Taxa variável (70/30).
ROBERTS(CONVECTIVO)
FALLING FILM(Tubo longo
8 a 12m)
MULTI-REB(CONVECTIVO)
PLACA(CONVECTIVO)
FALLING FILM (PLACA)
PERDAS DE APERDAS DE AÇÚÇÚCAR CAR -- DEGRADADEGRADAÇÇÃO E ARRASTESÃO E ARRASTES
0 1 2 3 4 50,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0,24
0,28
Degradação da sacarose na evaporação
g
/ 100
g . h
Efeitos
PERDAS DE APERDAS DE AÇÚÇÚCAR CAR -- DEGRADADEGRADAÇÇÃO E ARRASTESÃO E ARRASTES
Recuperaçãopossível de álcool
Litros/período
Recuperaçãopossível
de açúcarSacos/período
Perdas Efetivas
kgART/TC
Perdas Padrão(base
unipral 100)KgART/TC
LOCAL
1 - Lavagem de cana 1,5 8.864 -
3 - Torta 0,42 (Pol = 1,0%) 7.446 -
4 - Fermentação 3,99(Ef. = 91%) - 1.608.856
5 - Vinhaça 0,13(T.A = 0,03%) - 95.000
6 - Águas residuárias(transbord. e descartes)Canaletas (Destilaria/ Fábrica/Lodo)
7 - Perda de álcool na col. de recup. de CO2.
0,10Ef. Torre = 95%
TOTAL 94.934 1.849.856UNIPRAL 100 100
0,10 17.730 -
8 - Indeterminadas
- 146.000- -3,37
2,0
0,84 (Pol = 2,0%)
6,2(Ef. = 86%)
0,26(T.A = 0,06%)
0,30não tem torre
94,5
1,00
3,37
MOAGEM 1.000.000 TCS
2 - Bagaço (Moenda 6T) 4,35(Pol = 1,60%) 43.255 -6,79
(Pol = 2,5%)
9 - Águas de multijato0,005
20 ppm vapor 0,5 ppm água 17.639 -
1,0004.000 ppm vapor
100 ppm água
SEPARADOR DE ARRASTESEPARADOR DE ARRASTE
Perdas de Açúcar4.000 ppm no vapor
100 ppm na água
SEPARADOR DE ARRASTESEPARADOR DE ARRASTE
Perdas de Açúcar2.000 ppm no vapor
50 ppm na água
SEPARADOR DE ARRASTESEPARADOR DE ARRASTE
SEPARADORDE ARRASTE
SEPARADORDE ARRASTE
SAÍDA DE VAPOR
FACE SUPERIOR DO ESPELHO
SEPARADOR DE ARRASTESEPARADOR DE ARRASTE
Perdas de Açúcar20 ppm no vapor0,5 ppm na água
SEPARADOR DE ARRASTESEPARADOR DE ARRASTE
Perdas de Açúcar20 ppm no vapor0,5 ppm na água
PURIFICAPURIFICAÇÇÃO DO XAROPEÃO DO XAROPE
Opção:- Filtro manta contínuo.
CONDENSACONDENSAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR--MULTIJATO X CONDENSADORMULTIJATO X CONDENSADOR
MULTIJATOMULTIJATO
Torre de refrigeração
ÁguaQuente
ÁguaFria
Cozedor
Vapor / Ar / Arraste
1 Kg
40 L/Kg
1 K
g
41 L
/Kg
45 ºC
45 ºC 30
ºC
Base: L/Kg de vapor
AR
Ar + Gases
Descarte
REGENERADOR X SOBRA DE BAGAREGENERADOR X SOBRA DE BAGAÇÇO O
CONDENSADOR BAROMCONDENSADOR BAROMÉÉTRICOTRICO
CONDENSACONDENSAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR--MULTIJATO X CONDENSADORMULTIJATO X CONDENSADOR
Torre de refrigeração
Descarte
ÁguaQuente
ÁguaFria
Cozedor
Bomba de vácuo
Vapor / Ar / Arraste
Ar / Gases
30 ºC
1 K
g
0,4
L/K
g
23 L/Kg - 30°C
1 Kg24
L/K
g55
ºC
55 ºC
Base: L/Kg de vapor
AR
CONDENSACONDENSAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR--MULTIJATO X CONDENSADOR X EVAPORATIVOMULTIJATO X CONDENSADOR X EVAPORATIVO
Condensador Multijato Evaporativo(Kg/h) 1.000 1.000 1.000(m³/h) 23 40 15(ºC) 30 30 -(ºC) 55 45 -(ºC) - - 45
(m³/h) 0 0 0(m³/h) 0 0 0
(Kw/TC) 2,6 2,6 2,2
Vapor a condensarÁgua em circuito fechado
DADOS DE DESEMPENHO
Excedente de águaConsumo de energia elétrica
Temperatura da água friaTemperatura da água quenteCondensado em circulaçãoConsumo de água
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