3 Tecnologia de Cozimento Descontinuo Eduardo Calichman Raizen

5/22/2018 3 Tecnologia de Cozimento Descontinuo Eduardo Calichman Raizen

1/70

FabricaFabricao de Ao de AcarcarCozimento DescontCozimento Descontnuonuo

Seminrio Nacional de Cristalizao da Sacarose

STAB

Eduardo Calichman - Novembro 2011


2/70

Tcnicas de Granagem

Sistemas de Cozimento de Acar

Preparo de Magma Afinao

Levantamento de um Cozimento/Cortes

Caractersticas de uma massa cozida para uma boa

centrifugao ( e condies de equipamentos)

Fabricao de AcarTPICOS PRINCIPAIS


3/70

Cristalizao ou Granagem

A cristalizao do acar o primeiro passo para se conseguir os resultados esperados e o maisimportante.Existem 3 mtodos diferentes para fazer a granagem do acar : por espera, por choque ou por meiode adio de semente. Este ltimo mtodo o nico utilizado atualmente porque o que d maioruniformidade nos cristais obtidos e padronizao entre uma cristalizao e outra.Para se entender melhor o processo de cristalizao, fundamental conhecer alguns conceitosbsicos.Quando uma soluo contm a quantidade de acar total que capaz de dissolver, diz-se que esta uma soluo saturada.

Porm, na prtica, trabalhamos apenas com solues impuras que contm, alm da sacarose, glicose,frutose, sais minerais, etc. Com isso, a solubilidade do acar diminui na mesma proporo que apureza.Quando um mel qualquer concentrado em um cozedor, em determinado momento atinge o seu pontode saturao. A partir deste ponto, os cristais no aparecem imediatamente, e se forem adicionadoscristais j formados, estes se desenvolvero. A soluo neste ponto chamada ento deSupersaturada.Continuando a concentrar o mel, este passar da zona supersaturada para a Zona Lbil, na qual oscristais existentes continuaro se desenvolvendo e haver a formao espontnea de novos cristais.Resumindo, podemos ter o mel em trs zonas diferentes de concentrao, de acordo com o Grficoabaixo, sendo:

Zona Insaturada ou no saturadaZona Metaestvel

Zona Lbil

Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao


4/70

Out 2010

Zona Insaturada - No h a formaoespontnea de cristais e os cristaisadicionados se dissolvem

Zona Metaestvel - No h a formaoespontnea de cristais e os cristais

adicionados se desenvolvem(cristalizao).

Zona Lbil - H a formao espontneade cristais e os cristais existentes sedesenvolvem rapidamente.

- Espera (c=1,4 - zona lbil) : O processo

conduzido em condies normais at a zona lbilonde aparecem os primeiros cristais. Nesse ponto,corta-se a alimentao de xarope e vapor, fazendocom que o material se esfrie vagarasamente(espera-se de 40 a 60 min). Amostra examinadaem lamina de vidro contra a luz, para avaliar-se apopulao de cristais. - Choque (c = 1,2 a 1,3 - zona intermediria) :Leva-se o cozimento at a zona intermediaria em

vcuo baixo (23 pol - Hg ; ~ 75C). Nesse pontoeleva-se o vcuo ( 25 pol-Hg - 56C) o que fazaparecerem os cristais. Volta-se lentamente scondies normais, uma vez conseguido o no. decristais desejados ( lamina de vidro ).- Induo ( c= 1,2 a 1,3 - zona intermediria )injeta-se uma certa quantidade de p de acar oque faz aparecer outros cristais na regio- Semeadura (c = 1,0 a 1,2 - zona metaestvel) :

processo semelhante ao de induo, porm no h aformao de novos cristais.Fonte: Peter Rein

Fabricao de AcarCRISTALIZAO - Fundamentos


5/70

- Espera (c=1,4 - zona lbil): O processo conduzido emcondies normais at azona lbil onde aparecem osprimeiros cristais. Nesseponto, corta-se aalimentao de xarope evapor, fazendo com que o

material se esfrievagarasamente (espera-sede 40 a 60 min). Amostra examinada em lamina devidro contra a luz, paraavaliar-se a populao decristais. - Choque (c = 1,2 a 1,3 -zona intermediria) : Leva-se

o cozimento at a zonaintermediaria em vcuo baixo(23 pol - Hg ; ~ 75C). Nesseponto eleva-se o vcuo ( 25pol-Hg - 56C) o que fazaparecerem os cristais.Volta-se lentamente scondies normais, uma vezconseguido o no. de cristais

desejados ( lamina de vidro).- Induo ( c= 1,2 a 1,3 -zona intermediria ) injeta-seuma certa quantidade de pde acar o que faz apareceroutros cristais na regio- Semeadura (c = 1,0 a 1,2- zona metaestvel) :

processo semelhante ao deinduo, porm no h aformao de novos cristais.

Fonte: Peter Rein

ESPERA

SEMENTE

Aula Palestra Fabricao de AcarPROCESSOS DE CRISTALIZAO - Fundamentos


6/70

PREPARO DE SEMENTES- Padronizao,granulometria, otimizao de equipamentos,recuperao de acar

DISPOSITIVOS DE CAMPO Melhorias nos tachos,conduo do processo de Granagem, cuidadosoperacionais

SISTEMTICA DOS COZIMENTOS Clculo

preliminar, validao em campo

Fabricao de AcarPREPARO E AVALIAO DAS SEMENTES


7/70

MONHOS HORIZONTAIS: Mais comumente

encontrados. Fabricados nas prprias unidades.

Diversas Geometrias, Rotaes, Quantidade deEsferas, Propores Acar/lcool, etc.

MONHOS VERTICAIS: Tambm muito difundidos.

MONHOS COMERCIAIS: Bastante encontrados.

Fabricao de AcarTIPOS DE MONHOS


8/70



9/70

Fabricao de AcarMONHO E MATURADOR


10/70

Caractersticas Desejveis:

1) Isento de pontos mortos

2) Quase hermtico para no favorecer evaporaode etanol

3) Facilmente manusevel e que proporcioneSegurana Operacional

4) Produza Sementes Mais Homogneas Possveis



11/70

Fabricao de AcarAVALIAES EMPRICAS QUALITATIVAS RESULTADOS


12/70

Perfil de Tamanho dos Cristais - Experimental

550

120

50 4525 18 10 7 6 6 60

100

200

300

400

500

600

0 0,25 0,5 0,75 1 2 3 4 5 6 7

Dias de Moagem

Tamanho

(microns)

Realizado Unidade Diamante 2000/ Eduardo Calichman/Nivaldo Mello

Fabricao de AcarSEMENTES MAIS UNIFORMES:


13/70

Fabricao de AcarCOMO TRANSCENDER DO QUALITATIVO AO QUANTITATIVO?

MEDINDO!!

-EXISTEM ATUALMENTE DIVERSOS PROGRAMAS PARA

AVALIAO DE IMAGENS ONDE PODE SER POSSVEL UMAANLISE MAIS CRITERIOSA DE DISPERSO.


14/70

Fabricao de AcarCOMO TRANSCENDER DO QUALITATIVO AO QUANTITATIVO?


15/70

Fabricao de AcarBOA QUALIDADE:


16/70

Fabricao de AcarBOA QUALIDADE:


17/70

Fabricao de AcarQUALIDADE MEDIANA...


18/70

Fabricao de AcarPROCESSO DE CRISTALIZAO Semente Moinho Vibratrio

PHE/Sweco


19/70

Fabricao de AcarPROCESSO DE CRISTALIZAO Semente Moinho Vibratrio


20/70

AUSNCIA DE CRISTAISQUEBRADOS

MAIOR UNIFORMIDADE

Aula Palestra Fabricao de AcarSEMENTES MAIS UNIFORMES:


21/70

possvel otimizar-se o preparo de semente:

Avaliar a condio da semente produzida emmicroscpio;

Proporcionalizar a massa de esferas (de mesmodimetro) com massa de acar e lcool. Relao 1:1:2,por exemplo;

Encontrar o ponto timo de cada monho com relaoao tempo de moagem, %esferas, etc;

Peneiramento de acar antes e aps preparo;

Utilizar sistema de maturao;

No foram verificadas diferenas significativas com uso

de AEH e Anidro;

Fabricao de AcarSEMENTES MAIS UNIFORMES:


22/70

DETERMINAO DO TAMANHO MDIO DA SEMENTE

LENTE MICROMTRICA ACOPLADA OCULAR DOMICROSPIO

SISTEMA DIGITAL (diversos)

CRISTALOSCPIO

SUCROSCPIO

Fabricao de AcarVOLUME APLICADO DE SEMENTES:


23/70

VOLUME DE MASSA B 1000 HL 100 mTEOR DE CRISTAIS 50 %DENSIDADE DA MASSA 1480 kg/mTAMANHO DOS CRISTAIS 350 microns

TAMANHO DA SEMENTE 5 micronsBRIX DA MASSA 92 %QUANTIDADE DE MASSA A PRODUZIR 148000 kg (volume*densidade)MASSA DE CRISTAIS 68080 kg (volume*densidade*%crista is*Brixmassa)MASSA DE SEMENTE NECESSRIA 0,198 kg (massa cristais * (diam sem/diam acar)^3)

Preparo da Semente proporo 1:2 1kg/2lDensidade do acar 1,55 kg/l

Volume de acar 0,645 l acar 2 l EtanolVolume total de suspenso 2,65 l suspenso que contm 1kg de acarr

Concentrao da suspenso de aucar 0,378 kg semente/l suspenso

Massa de semente necessria 0,198Volume de suspenso necessrio 0,525 litros

525,0 ml

Valor emprico ut ilizado (2Xsemente teorico) 1050 ml

Em resumo: 1,05 ml semente /hl de massaou

105,0 ml semente / 100 hl de massa

Volume de Semente

Fabricao de AcarVOLUME APLICADO DE SEMENTES:


24/70

SistemaL rede

(mm)

Diam rede

(pol)

Volume duto

(litros)1 300 1 0,15

2 1000 1 0,5

3 2500 1 1,3

4.a 2500 4 20

4.b 2500 6 45

Fabricao de AcarPONTO DE ADIO DE SEMENTE: Exemplo Prtico


25/70

Aula Palestra Fabricao de AcarPONTO DE ADIO DE SEMENTE: Exemplo Prtico


26/70



27/70

Volume do depsito compatvel com o volume desemente

Sistema com agitao, se possvel

Vlvula automtica que no permita a entrada de arfalso, ou ainda esfera de reteno

Convergncia da tubulao ao tubo central do tachode cozimento



28/70

Para compatibilizar o volume da semente eevitar que o lcool volatilize no percurso??

Calcular a quantidade necessria e, apscolocao desta em frascos, utilizar q.s.p. comlcool anidro



29/70

Podemos ento notar que, para obtermos uma cristalizao uniforme epadronizada, temos que fazer a adio da semente na zona Metaestvel e, aps a

injeo desta, evitar que atinja tanto a zona insaturada, na qual os cristaisadicionados se dissolvero, como a zona lbil, na qual aparecero cristais

indesejveis chamados de falsos cristais ou de poeira

COMO CONTROLAR O GRAU DESUPERSATURAO??



30/70

Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao real


31/70



32/70



33/70

QUAL A MELHOR POSIO??

Aula Palestra Fabricao de AcarPRODUO DE ACAR Cristalizao

** International Sugar Journal Mai/2011

F b i d A


34/70

Ponto de fioDiluio de melCurva de alimentao

Calibrao instrumentos (sondaRF, microondas, refratmetros, etc)Plano de CozimentoCuidados Operacionais

Fabricao de AcarCONTROLE AUTOMTICO DA GRANAGEM

Fonte - FCS

F b i d A


35/70

Existem alguns mtodos para clculo de volume a serutilizado. Alguns mais complexos, outros mais simplificados.

Como o processo e preparo das mesmas varia bastante,usina a usina, o mtodo da regra dos cubos, vem semostrado bastante representativa e rapidamente efetuada

quando comparada com resultados prticos

VOLUMEsem

* (DIAMetapa

)3 = VOLUMEETAPA

* (DIAMsem

)3

Fabricao de AcarSISTEMTICA E CONTROLE DE COZIMENTO/CORTES

* Prof. Dr. G. Vaccari

F b i d A


36/70

Fabricao de AcarPLANEJAMENTO DO COZIMENTO: Exemplo Prtico

F b i d A


37/70


CASO 1 CASO 2 CASO 3

Fabricao de Acar


38/70


Fabricao de Acar


39/70

)

)

)

Fabricao de AcarVOLUMES APLICADOS : Exemplo Prtico

Fabricao de Acar


40/70

O OBJETIVO DA CENTRIFUGAO CONSISTE BASICAMENTE NA SEPARAO DOS MIS OULIQUOR ME QUE ENVOLVEM OS CRISTAIS DE ACAR EM UMA MASSA COZIDA.

DE MANEIRA GERAL, A CAPACIDADE DE UMA CENTRFUGA EST DIRETAMENTE RELACIONADA

FORA CENTRFUGA (FORA G) APLICADA.COM O DESENVOLVIMENTO TECNOLGICO DAS CENTRFUGAS, A FORA G APLICADA NASMQUINAS FOI-SE ELEVANDO, VARIANDO AO QUADRADO DA ROTAO DAS MESMAS.

G = D . (rpm)^2 /1800 ONDE D=diametro (m)

G- REPRESENTA O N DE VEZES A FORA GRAVITACIONAL

CENTRFUGAS ATUAIS COM G VARIANDO DE 1000 - 1250

Fabricao de AcarCENTRIFUGAO QUALIDADE DE MASSA COZIDA

EM NENHUMA ETAPA DO PROCESSAMENTO, TANTOACAR PODE SER PERDIDO TO RAPIDAMENTE E

COM POUCO OU NENHUM AVISODr. JOHN PAYNE - 1992

Fabricao de Acar


41/70

CARACTERSTICAS DA MASSA PARA UMA BOA PURGA:

1- CRISTAIS UNIFORMES, FRUTO DAS TCNICAS DE GRANAGEM E COZIMENTO

Fabricao de AcarQUALIDADE DE MASSA COZIDA

MASSA COZIDA MB MAGMA 1 PURGA

MASSA COZIDA MA ACAR CRISTAL

Usina Maraca-2010

Fabricao de Acar


42/70

CARACTERSTICAS DA MASSA PARA UMA BOA PURGA:

2- MASSAS ESGOTADAS DE FORMA A RETER-SE O MXIMO DE SLIDOS

3- MANTER-SE A TEMPERATURA DA MASSA, VISANDO VISCOSIDADE ADEQUADA DEMODO QUE TENHA-SE BOA PURGA, CICLOS RPIDOS, MENOR USO DE GUA/VAPOR

Fabricao de AcarQUALIDADE DE MASSA COZIDA

*Fonte: Peter Rein

Fabricao de Acar


43/70

Fonte: Peter Rein

Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B

Fabricao de Acar


44/70

Aspectos Mecnicos-Operacionais-Massa B:

1- Manter-se temperatura de massa sempre entre 60/65oC, atravs deencamisamento do melaceiro, garantindo fluidez e viscosidade

2- Ter bom dimensionamento dos dutos alimentadores das mquinas

3- Controlar alimentao Corrente X Aduo Massa B ou no mnimo monitorar ascorrentes de operao (devidamente indicadas nos Ampermetros em campo)

4- Possibilidade de uso de telas 0,06mm para maior reteno de cristais

5- Garantir rotao nominal com uso de correias tipo BondTyres (conjugadas)

6- Vaporizar todas as mquinas contnuas pelo menos 1 vez/turno por 20minutostanto o cesto/telas como costado (principalmente se o empastameto for efetudo no

costado)

7- Disponibilizar tomadas de gua condensada e vapor para limpeza do Cesto, Costado eCopo Alimentador

8- Instalao de tomadas individuais nas sadas de mel final de cada mquina paraavaliao de passagem de cristais (vidro de relgio)


Fabricao de Acar


45/70

Aspectos Mecnicos-Operacionais

CONDIES DAS TELAS

A condio fsica e mecnica das telas das centrfugas contnuas bastanteimportante no que tange:

Recuperao e esgotamento do mel final

Condio fsica dos cristais de Magma -> Qualidade final do acar


Fabricao de Acar


46/70


Tela Nova

Tela Uso Normal


Fabricao de Acar


47/70

Tela Substituda



Fabricao de Acar


48/70


Tela Substituda

Tela 3 dias de uso

ab cao de caCENTRIFUGAO DE ACAR Massa B

Fabricao de Acar


49/70

Estudos mostram que a elevao de pureza da ordem de 1pp podem ocorrer com assubstituies de telas (contnuas) em perodos superiores 1 ms. Tal fato pode serfacilmente acompanhado e medido nas unidades produtoras. O tempo de substituio dastelas correspondem de certa forma com aos primeiros sinais de sada do cromo das mesmas(sinais dourados na tela). Sugere-se que este tipo de monitoramento deva ser feito,

comparando-se as elevaes de pureza x estado das telas.

(Proceedings ASSCT- Whitr/Greig/Kirby)

CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B


Fabricao de Acar


50/70

A Afinao consiste em uma dupla centrifugao (Doube Purging) onde na qual omagma da primeira purga lavado com gua e centrifugado novamente.

Com isso, a cor presente no mel que envolve os cristais de magma so retirados e

retornam ao processo.

E-1

E-2

E-3

MASSA B

MEL FINAL

ACAR B/MAGMA

Rosca MagmaE-4

P-3

Alimentao

E-5

MAGMA AFINADO

CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B AFINAO


Fabricao de Acar


51/70


Fabricao de Acar


52/70

Efeito Afinao de Magma

500

1000

1500

2000

2500

3000

2340

2545

2766

2988

3209

3513

3637

3730

3861

3891

3982

4260

4687

7095

Cor UI Magma

Cor

UIM

agma

Afina

d


~red60%

Fabricao de Acar


53/70


G a n h o P z a - A f i n a o d e M a g m aR 2 = 0 , 8 1 9 4

0

2

4

6

8

1 0

1 2

84,8

91,6

92

,4

92

,5

93

,4

93

,6

94,0

94,1

94,3

94,4

94,7

95

,6

95

,8

96

,9

P z a M a g m a

DeltaPzaA

finao(p%)

C o r M a g m a X P z a M a g m a

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

84,84

91,56

92

,43

92

,50

93

,44

93

,62

93

,99

94,14

94,26

94,38

94,72

95

,57

95

,84

96

,93

P z a ( % )

Cor

UI

Fabricao de Acar


54/70

CENTRIFUGAO DE ACAR Massa B

1 Purga

2 Purga

Fabricao de Acar


55/70



Fabricao de Acar


56/70

CENTRIFUGAO DE ACAR Massa A

Aspectos Operacionais

*Fonte Fives Cail

Fabricao de AcarCENTRIFUGAO DE ACAR


57/70

Aspectos Mecnicos-OperacionaisMassa A:

1- Manter-se temperatura de massa sempre entre 60/65oC, atravs deencamisamento do melaceiro, garantindo fluidez e viscosidade

2- Ter bom dimensionamento dos dutos alimentadores das mquinas (garantirvelocidade de ciclos), melaceiros, etc.

3- Possibilidade de uso de telas Cubanas e contratelas Tubulares, garantindo umamelhor purga dos mis ainda durante a carga das mquinas

4- Lavar as telas manualmente de todas as mquinas pelo menos 1 vez/turno portempo suficiente para deix-las totalmente desobstrudas

5- Disponibilizar tomadas de gua condensada e vapor para limpeza do Cesto, Costado,Bandeja de Respingo

6- Instalao de tomadas individuais nas sadas de mis de cada mquina paraavaliao de passagem de cristais (vidro de relgio)

7- Garantir que os descarregadores estejam com as folgas mecnicas mnimas afim deevitar-se acidentes e possibilitar uma maior raspagem de cristais das telas.

CENTRIFUGAO DE ACAR



58/70

Aspectos Mecnicos-OperacionaisMassa A:

8- Como exemplo, uma MAC1500 com restos de 1mm de acar em sua tela por todo ocesto redissolve/recircula cerca de 3,0 kg de acar por ciclo (ou ainda 6000 sacos em

uma safra de 200 dias por mquina)

9- A implementao de centralizadores para a etapa de descarregamento permite melhorraspagem das telas e menor uso de gua de lavagem das telas TAMBM de lavagem damassa durante o ciclo

- Menor recirculao de acar- Maior recuperao de fbrica- Menor gerao de mis

10- Uso de bicos tipo Spraying/Bikos em detrimento dos bices tipo MAUSA

11- Uso de gua superaquecida (105/110oC) para lavagem massa

12- Posio dos bicos/ tempo de inicio da entrada de gua

CENTRIFUGAO DE ACAR



59/70

Sistema para centralizao do eixo durante a descarga de acar MASSA A

CENTRIFUGAO DE ACAR



60/70

Lavagem Deficiente de acar

CENTRIFUGAO DE ACAR



61/70

CENTRIFUGAO DE ACAR



62/70

Lavagem Deficiente de Acar

Local de SobreposioExcessiva dos Leques

Local de Falhas dosLeques

CENTRIFUGAO DE ACAR



63/70

Lavagem Eficiente de Acar

CENTRIFUGAO DE ACAR



64/70

Lavagem Eficiente de Acar Lavagem com Problemas

CENTRIFUGAO DE ACAR



65/70

Descarga de Acar- Raspadores Pneumticos



66/70

Lavagem Deficiante noFundo do Cesto

Vibrao Excessiva

Maior uso de GUA!!

Maior gerao de MEL!!!Menor RECUPERAO de FBRICA

Lavagem Deficiente de Acar

Fabricao de AcarResultados


67/70

Calichman, Eduardo; Cunha, Andr ITE 2001

Fabricao de AcarResultados


68/70

Ref. Usina - 2011

Fabricao de AcarReferncias


69/70

1) Calichman, Eduardo; Cunha, Andr Luis; Segalla, Matheus; Xavier, Paulo. Os Benefcios Tcnico-EEconmicos daAutomao Industrial e do Desenvolvimento de um Monho de Sementes de Acar na Usina Super Sugar ITE,Bauru 2001.

2) Francisco Garcia Lpez, Jos Antonio Clark. Control de Las Variables que Determinan el Tamano del Grano em laFabricacion de Azucar Crudo de Tamano Extragrande Associacin de Tecnicos Azucareros de Cuba.

3) Ziegler, John www.zieglerassociates.com Sugar Boiling: Some Facts and Some Fancies.4) Palestra Fermentec Dr G. Vaccari.

5) E.T.White; C.R.Greig; L.K.Kirby. Economics o Screen Replacement ASSCT, 1987.


70/70

MUITO OBRIGADO!

[email protected]

[email protected]

Agradecimentos:

Equipe Engenharia/Superviso da Raizen- Unidade Tarum (Lucas Bombach,Natanael Fusco)

Equipe Engenharia/Superviso da Raizen- Unidade Maraca (Rafael Pomari,

Fernando Gomes)Dr. Ross Broadfoot QUT Austrlia.

Dr. Jos Paulo Stupiello e Florenal Zarpelon

Documents

3 Tecnologia de Cozimento Descontinuo Eduardo Calichman Raizen