ENGENHO NOVO TECNOLOGIA LTDA.

Transcrição

1 TRATAMENTO DE CALDO FILTRADO POR FLOTAÇÃO ENGENHO NOVO 1. Introdução O reciclo do caldo filtrado é um dos maiores responsáveis pela sobrecarga e o baixo desempenho de um sistema de tratamento de caldo, tendo como conseqüência principal o comprometimento da qualidade do produto. Isso ocorre pois o caldo filtrado reciclado para o tratamento de caldo representa um aumento médio de 10 a 25% na vazão de caldo alimentada para o tratamento, assim como uma carga adicional de impurezas de 30 a 60%, em comparação ao caldo misto. Para piorar ainda mais este quadro, no filtro a vácuo as impurezas mais finas e, por conseqüência, mais problemáticas para a decantação, seguem, preferencialmente, no caldo filtrado. E ainda mais, ao retornar para a decantação, o caldo filtrado é submetido novamente à longa seqüência do processo, favorecendo em muito a contaminação, a inversão de açúcares e a produção de compostos orgânicos que irão aumentar a cor do açúcar final ou prejudicar a fermentação alcoólica. Tais fatores adversos podem ser reduzidos com a introdução de uma unidade de clarificação de caldo filtrado por flotação, possibilitando ainda um significativo aumento na capacidade do sistema de decantação existente, e uma melhora na qualidade da matéria-prima e no desempenho da etapa de filtração. O Processo de Flotação de Caldo Filtrado ENGENHO NOVO é uma alternativa segura, eficiente e econômica ao retorno do caldo filtrado para a decantação. Esse processo, consiste na instalação de uma pequena unidade de flotação de caldo filtrado que transforma esse caldo em um produto com qualidade igual ou superior a obtida nos melhores decantadores, podendo, portanto, ser enviado diretamente para a evaporação ou a fermentação. O processo compreende as etapas de microfloculação, aeração com ar atmosférico no Sistema AIR-JET, macrofloculação, e separação das impurezas. Dependendo do destino do caldo flotado, podem ser utilizados diferentes insumos. Nesse sentido, cabe ressaltar que a flotação de caldo filtrado não origina um maior consumo de produtos químicos, uma vez que o consumo de produtos na decantação pode ser reduzido proporcionalmente. 1

2 2. Conseqüências Diretas do Reciclo do Caldo Filtrado As Fig. 1 e 2 ilustram o efeito que se tem sobre o caldo que alimenta o tratamento de caldo com o reciclo do caldo filtrado diretamente para a decantação (sem considerar problemas adicionais indiretos como os que foram mencionados no parágrafo anterior). A Fig. 1 mostra a vazão de caldo filtrado reciclada para a decantação em função do teor de impurezas no caldo misto, para várias eficiências do sistema de filtração. Por exemplo, para um caldo misto típico com 3%v/v de impurezas e numa condição de eficiência de filtração de 70%, a vazão de caldo filtrado reciclada para a decantação corresponde a 13% da vazão de caldo misto. No caso de um teor de impurezas no caldo misto de 5%v/v, esta vazão chega a cerca de 23% da vazão de caldo misto. Vazão de Filtrado/Vazão de Misto (%) Eficiência da Filtração: 60 % 75 % % 80 % % 85 % Impurezas no Caldo Misto (%v/v) Figura 1 - Razão Vazão de Caldo Filtrado/Vazão de Caldo Misto em Função do Teor de Impurezas no Caldo Misto para Diferentes Eficiências do Sistema de Filtração de Lodo. A Fig. 2 quantifica a carga de impurezas que é reciclada para a decantação junto com o caldo filtrado. Observe que o reciclo de impurezas depende exclusivamente da eficiência da filtração e, para valores da eficiência de filtração da ordem de 70-75%, este reciclo corresponde a algo entre 35 e 45% das impurezas originalmente presentes caldo misto. Em outras palavras, aproximadamente 40% das impurezas que foram alimentadas ao processo com o caldo misto retornam para o decantador com o reciclo do caldo filtrado. 2

3 Impurezas Filtrado/Impurezas Misto (%) Eficiência da Filtração (%) Figura 2 - Razão Quantidade de Impurezas no Caldo Filtrado/Quantidade de Impurezas no Caldo Misto em Função da Eficiência da Filtração do Lodo. 3. Comparação entre Vários Circuitos Possíveis Para o Caldo Filtrado Para exemplificação, a Fig. 3 compara três circuitos possíveis para o caldo filtrado. No caso A, o caldo filtrado é reciclado sem tratamento para a decantação, acarretando um aumento significativo na vazão e na quantidade de impurezas para a decantação. No caso B, o caldo filtrado é tratado por flotação e reciclado para a decantação. Neste caso, não ocorre o reciclo de impurezas e o caldo flotado corresponde a um aumento de vazão proporcionalmente menor do que no caso anterior (não é reciclado o lodo removido no flotador). No caso C, o caldo filtrado é flotado e enviado diretamente para o processo, acarretando uma redução significativa tanto na vazão quanto na carga de impurezas alimentadas à decantação. Figura 3 - Circuitos Alternativos para o Processamento do Caldo Filtrado. 3

4 O tempo de retenção necessário para uma decantação eficiente depende da concentração de impurezas no caldo. A Fig. 4 mostra o tempo de retenção em um decantador que é necessário para promover a completa separação de todas as partículas com tamanho superior a 200 mesh (considerando-se a geometria de um decantador convencional e condições típícas de matéria prima e operação). 4 Tempo de Retenção (h) 3,5 3 2,5 2 Impurezas na Alimentação do Decantador (%v/v) Figura 4 - Tempo de Retenção para Decantar uma Partícula de Impureza Típica com Granulometria de 200 mesh, em Função da Concentraçâo de Impurezas Alimentada ao Decantador. Levando em consideração a vazão de caldo e a quantidade de impurezas que é alimentada à decantação, a Fig. 5 mostra, para os três circuitos mostrados na Fig. 3, o volume de decantação que é necessário dispor para que se tenha um tratamento eficiente do caldo, em função da concentração de impurezas no caldo misto. Volume de Decantação (m³/ m³/h misto) 5,2 s/ Flotação de Caldo Filtrado Caldo Flotado p/ Decantação 4,4 Caldo Flotado p/ Processo 3,6 2,8 2,0 Impurezas no Caldo Misto (%v/v) Figura 5 - Volume de Decantação Necessário para o Eficiente Tratamento do Caldo em Função da Concentração de Impurezas no Caldo Misto. 4

5 Como pode ser visto a partir da Fig. 5, numa indústria que processa 100 m 3 /h de caldo misto com 3%v/v de impureza, os volumes de decantação exigidos pelos circuitos A, B e C mostrados na Fig. 3 são de 379, 347 e 322 m 3, respectivamente. Ou seja, em comparação ao caso A (reciclo do caldo filtrado para a decantação), o caso B proporciona um aumento de 9% na capacidade da decantação, enquanto o caso C proporciona um aumento na capacidade da decantação de cerca de 18%. 4. Outros Ganhos É importante salientar que os estudos de ganho de capacidade mostrados acima consideram apenas a mecânica dos fluidos das partículas de impureza no interior do decantador, não levando em consideração a tendência do filtro a vácuo em separar na torta somente as partículas mais grosseiras, enquanto as partículas mais finas seguem, preferencialmente, junto com o caldo filtrado, o que dificulta ainda mais o processo de decantação. Além disso, com a introdução de uma unidade de flotação de caldo filtrado, sendo o lodo do flotador mais concentrado do que o do decantador (10% mais concentrado, na média), tem-se também uma melhora no desempenho do filtro à vácuo, com um conseqüente ganho na qualidade do caldo filtrado (menor teor de impurezas) e a produção de uma torta de filtro menos úmida (redução da perda de açúcar na torta). Por outro lado, conforme mencionado anteriormente, o reciclo contínuo do caldo filtrado para a decantação favorece a contaminação do caldo, a inversão de açúcares e a produção de compostos orgânicos que irão aumentar a cor do açúcar final e prejudicar a fermentação alcoólica. 5. Desempenho do Processo Na tabela a seguir é apresentado o que pode ser esperado, em termos do desempenho, de um sistema de flotação de caldo filtrado. Desempenho Ítem s/ Adição de P 2 O 5 c/ Adição de P 2 O 5 Teor de Impurezas no Caldo Flotado < 0,2 % v/v ~ 0 % v/v Transmitância do Flotado (560 nm) 25 a 35 % 55 a 65 % 5