Extração do caldo Marcos Omir Marques FCAVJ/UNESP
Introdução Objetivo Separar a fração líquida do colmo, contendo açúcares (caldo) da fração fibra da cana, com o máximo de eficiência possivel.
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%).
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.
Moendas Componente básico - cilindro
Castelo Estrutura de sustentação
Terno Unidade básica de extração
Tandem de moendas
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.
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.
Embebição
Embebição
2. MOENDAS: COMPONENTES BÁSICOS Visão de um conjunto de moagem (4 a 6 ternos):
3. FATORES DE EFICIÊNCIA DAS MOENDAS 3.1. ALIMENTAÇÃO DA CANA NA ESTEIRA Trabalho do operador da mesa A ) Limpeza - via úmida Mesas convencionais (15 ou 18 ) devido Busca a uniformidade na alimentação irregularidade vs. perdas capacidade extração embuchamento altura de alimentação da esteira dificuldades de fracionamento da carga Mesas de 45 ou de 50 (associado às de 15 ) B ) Limpeza - via seca Solução a) lavagem de cana (50 a 60% da necessidade de água) b) melhora a alimentação do esteirão
B ) Limpeza - via seca 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. Vantagens: Fonte: Techpertersen - 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;
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
(Press-roller) Tambor de alimentação forçada (Top-roller)
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 1,8 a 2,0 (c/ press-roller) 2,3 a 3,0 (s/ press-roller) Posição da bagaceira: alta: baixa: maior consumo potência maior desgaste dificulta o pega / caminhamento reduz a capacidade Pontos de regulagem das moendas
(Press-roller) Tambor de alimentação forçada (Top-roller)
3.8. TIPOS DE RANHURAS Finalidades - aumentar a superfície útil do cilindro - melhorar a drenagem do caldo - melhorar a apreensão Tipos de ranhuras: Ranhuras Hind Renton a) Circunferenciais - Fulton - Passo-Duplo - Hind-Renton b) Transversais - chevrons Ranhuras transversais Desvantagem: - perda de superfície - região baixa pressão - aumento bagaço no caldo c) Canais de drenagem Ranhuras de passo duplo Ranhuras Fulton
Ranhuras Chevrons Ranhuras Messachaert Ranhuras circunferencias Canais Passo Ângulo Altura 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 Maior apreensão Maior drenagem do caldo Melhor preparo da cana
Esquema embebição composta água Caldo Diluído 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
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
Chapisco Análise química do metal depositado C Cr Si Mn V Mo EM MM Amperagem Corrente 4 130 a 160 CC (+) Picote e frisos de moenda Análise química do metal depositado C Cr Mn Si Dureza: 60RC EM MM 3,25 4 5 Amperagem 100 125 160 Corrente CC (-) CA
Cálculo da Extração cana = caldo + bagaço açúcar na cana = açucar no caldo + açúcar no bagaço
Cálculo da Extração cana + água = caldo misto + bagaço caldo = água + sólidos solúveis (Brix) bagaço = água + fibra + sólidos solúveis (Brix)
Componentes necessários Peso da água Peso do caldo Peso do bagaço* * De difícil determinação
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.)=
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 p.pol c.m. = 2300. 15/100 = 345t
Cálculo da Extração Peso de pol no bagaço (p.pol b.) 100 b. pol b. p. b. p.pol b. p. pol b. = 600. 4/100 = 24t
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
Extração Extração (%) p.pol c. 100% p.pol c.m. Extração(%) Extração (%) = 345.100/369 = 93,5%
Extração por Difusão
2. PRINCÍPIOS DE DIFUSÃO Difusão (osmose) exosmose Soluto Solvente endosmose Membrana semipermeável Semelhança Células do Parênquima da cana Água Processo muito lento massa da cana (água quente) extração de 3%
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.
Instalação do difusor DDS e tratamento de caldo Sistema de Cana-de-açúcar Pol % de Extração Açúcar Kg por trabalho Toneladas Pol bagaço % em t T.C. 4 ternos de moendas 26 x 8.251 12,98 3,29 92,49 827 100,23 48" 4 ternos mais difusor 8.497 13,10 1,48 96,87 914 107,57 Comparação entre o sistema de moagem com o de moagem-difusão
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 Tempo 20 a 30 minutos Temperatura 60 a 70 Inversão de sacarose < 0,05% 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
FUNCIONAMENTO DE DUFUSOR HORIZONTAL Difusor tipo DCZ-400 (8000 TCD)
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