Extração do caldo Marcos Omir Marques FCAVJ/UNESP
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
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
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
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
Tambor de alimentação forçada
(Top-roller)
(Press-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
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
Tambor de alimentação forçada
(Top-roller)
(Press-roller)
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
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
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
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
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
Cálculo da Extraçãocana = caldo + bagaço
açúcar na cana = açucar no caldo + açúcar no bagaço
Cálculo da Extração
cana + água = caldo misto + bagaço
bagaço = água + fibra + sólidos solúveis (Brix)
caldo = água + 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. = 2300 . 15/100 = 345t
p.pol c.m
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.
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)
Membrana semipermeável
Semelhança
Processo muito lento
massa da cana (água quente)
extração de 3%
Soluto Solvente
exosmose
endosmose
Células do
Parênquima da canaÁgua
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.
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
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%
Difusor tipo DCZ-400 (8000 TCD)
FUNCIONAMENTO DE DUFUSOR
HORIZONTAL
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