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Processo de Extracção do Caldo da Cana: Moagem e Difusão, Notas de estudo de Química Industrial

Este documento detalha o processo de extração do caldo da cana-de-açúcar, que consiste na separação da fibra (bagaço) por meio de moagem ou difusão. A moagem é realizada por pressão mecânica dos rolos da moenda sobre o colchão de cana desfibrada, enquanto a difusão é feita pela lavagem da sacarose absorvida ao colchão de cana. O documento aborda a extração por moagem, descrevendo os processos que ocorrem em cada terno de moenda, e a extração por difusão, incluindo a adição de água para otimizar a extração de sacarose. Além disso, o documento discute a eficiência das moendas, os tipos de difusores utilizados no brasil e suas vantagens, e o tratamento do caldo para produção de álcool.

Tipologia: Notas de estudo

2011

Compartilhado em 25/10/2011

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wilton-borba-6 🇧🇷

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A extração do caldo da cana consiste no processo físico de
separação da fibra (bagaço), sendo feito, fundamentalmente, por
meio de dois processos: moagem ou difusão.
A extração do caldo da cana consiste no processo físico de
separação da fibra (bagaço), sendo feito, fundamentalmente,
por meio de dois processos: moagem ou difusão.
Na extração por moagem, a separação é feita por pressão
mecânica dos rolos da moenda sobre o colchão de cana
desfibrada. Na difusão, a separação é feita pela lavagem da
sacarose absorvida ao colchão de cana.
Esses processos serão detalhados a seguir.
Extração do caldo por moendas
A cana intensamente picada e desfibrada chega às moendas
por meio de um alimentador vertical, o Chutt – Donelly. Cada
conjunto de rolos de moenda, montados numa estrutura
denominada castelo (Figura 1), constitui um terno de moenda.
O número de ternos utilizados no processo de moagem varia
de quatro a seis, e cada um deles é formado por três cilindros
principais, denominados cilindro de entrada, cilindro superior e
cilindro de saída.
Fig. 1. Vista geral de moendas de cana-de-açúcar.
Foto: Raffaella Rossetto.
Normalmente, as moendas contam com um quarto rolo,
denominado rolo de pressão, que melhora a eficiência de
alimentação. A carga que atua na camada de bagaço é
transmitida por um sistema hidráulico que atua no rolo superior.
Com o aumento da capacidade de moagem advindo do
preparo da cana, é necessária a instalação do rolo de pressão,
cuja finalidade é manter constante o fluxo de alimentação da
moenda.
A cana desfibrada chega à primeira moenda (Figura 2), onde
recebe a primeira compressão entre o cilindro anterior e
superior e uma segunda compressão entre o cilindro posterior
e o superior. Tem-se, pois, um caldo conhecido como primário.
O bagaço resultante segue pela esteira intermediária para o
segundo terno de moagem, recebendo novamente duas
pressões, como mencionado anteriormente. Os esmagamentos
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A extração do caldo da cana consiste no processo físico de

separação da fibra (bagaço), sendo feito, fundamentalmente, por

meio de dois processos: moagem ou difusão.

A extração do caldo da cana consiste no processo físico de separação da fibra (bagaço), sendo feito, fundamentalmente, por meio de dois processos: moagem ou difusão. Na extração por moagem, a separação é feita por pressão mecânica dos rolos da moenda sobre o colchão de cana desfibrada. Na difusão, a separação é feita pela lavagem da sacarose absorvida ao colchão de cana. Esses processos serão detalhados a seguir. Extração do caldo por moendas A cana intensamente picada e desfibrada chega às moendas por meio de um alimentador vertical, o Chutt – Donelly. Cada conjunto de rolos de moenda, montados numa estrutura denominada castelo (Figura 1), constitui um terno de moenda. O número de ternos utilizados no processo de moagem varia de quatro a seis, e cada um deles é formado por três cilindros principais, denominados cilindro de entrada, cilindro superior e cilindro de saída.

Fig. 1. Vista geral de moendas de cana-de-açúcar. Foto: Raffaella Rossetto. Normalmente, as moendas contam com um quarto rolo, denominado rolo de pressão, que melhora a eficiência de alimentação. A carga que atua na camada de bagaço é transmitida por um sistema hidráulico que atua no rolo superior. Com o aumento da capacidade de moagem advindo do preparo da cana, é necessária a instalação do rolo de pressão, cuja finalidade é manter constante o fluxo de alimentação da moenda. A cana desfibrada chega à primeira moenda (Figura 2), onde recebe a primeira compressão entre o cilindro anterior e superior e uma segunda compressão entre o cilindro posterior e o superior. Tem-se, pois, um caldo conhecido como primário. O bagaço resultante segue pela esteira intermediária para o segundo terno de moagem, recebendo novamente duas pressões, como mencionado anteriormente. Os esmagamentos

se sucedem para os ternos seguintes. O bagaço final sai com umidade em torno de 50% e segue para as caldeiras onde se produz vapor, que será consumido em todo o processamento e no acionamento das próprias moendas.

Fig. 2. Moenda de cana-de-açúcar. Foto: Raffaella Rossetto. Durante a passagem do bagaço de uma moenda para outra, realiza-se a embebição, ou seja, a adição de água (Figura 3) ou caldo diluído, com a finalidade de se aumentar a extração de sacarose. Os três cilindros que compõem a moenda são posicionados de forma triangular. Os cilindros inferiores trabalham rigidamente em suas posições, enquanto o superior trabalha sob o controle de uma pressão. As moendas são acionadas por turbinas a vapor.

Fig. 3. Adição de água para otimizar a extração de sacarose. Foto: Patrícia Cândida Lopes. Eficiência das moendas A eficiência de um terno de moenda pode ser medida por dois parâmetros: capacidade e eficiência de extração. Entende-se por capacidade de um terno de moagem a quantidade de cana moída por unidade de tempo. Já o termo eficiência de extração refere-se à quantidade de sacarose extraída da cana pelas

  • preservação de nutrientes, vitaminas, açúcares, fosfatos, sais minerais e aminoácidos livres, necessários ao metabolismo das leveduras;
  • minimização de contaminantes microbianos, os quais competem com as leveduras pelo substrato e podem produzir metabólitos tóxicos a estas, diminuindo a eficiência e a viabilidade do fermento. É importante ressaltar que o rendimento de uma destilaria depende de uma série de fatores, como: qualidade da cana; eficiência de lavagem; preparo para moagem; assepsia da moenda e condução do processo fermentativo. Condução do tratamento O tratamento do caldo para produção de álcool envolve: peneiramento, calagem, aquecimento, decantação, concentração e resfriamento. Considera-se que a lavagem da cana é responsável pela remoção de grande parte das impurezas grosseiras, sendo que essa eficiência depende não só do volume de água, mas também da qualidade da aplicação, do tipo de mesa instalada e das condições de solo e clima durante o carregamento. Peneiramento Visa a redução das partículas leves (bagacilho) e pesadas (areia, terra etc). Os equipamentos utilizados são peneiras e hidrociclones, os quais conseguem eficiência de 70 a 85%, dependendo do teor de sólidos na alimentação, condições de operação, abertura de telas etc. As principais vantagens de sua utilização são, sobretudo, a redução de entupimento e de desgastes em outros equipamentos, válvulas e bombas. Caleação O tratamento de caldo com leite de cal não somente provoca a floculação e favorece a decantação das impurezas, mas também protege os equipamentos contra a corrosão. Em relação ao pH a ser alcançado, quanto mais se aproxima de sete, maior é a remoção de nutrientes do caldo e o excesso de cal pode afetar o crescimento da levedura em cultura. O pH do caldo decantado é ideal quando atinge a faixa entre 5,6 e 5,8, pois não provoca remoção significativa de nutrientes e diminui a ação corrosiva do caldo sobre os equipamentos, além de favorecer a redução do número de microrganismos contaminantes. A calagem é conduzida continuamente pela mistura do leite de cal com o caldo no tanque de calagem, sendo a dosagem automaticamente controlada pelo monitoramento do pH do caldo calado. Aquecimento O aquecimento consiste em elevar a temperatura do caldo entre 103 e 105º C (Celsius). O aquecimento em si pouco reduz a contaminação microbiana devido ao baixo tempo de residência à elevada temperatura. Para aquecer o caldo, utiliza-se normalmente aquecedores verticais, horizontais, tubulares. Após o aquecimento o caldo é levado para a próxima etapa, a decantação. Decantação Visando a separação (por meio da gravidade) de impurezas com mínima remoção de nutrientes, a decantação (Figura
  1. é conduzida em menor intensidade na clarificação do caldo para destilaria do que para produção de açúcar. Esta menor intensidade é dada pelo menor tempo de retenção do caldo no decantador, que gira em torno de três ou três horas e meia contra quatro a cinco horas para a fabricação de açúcar.

Fig. 1. Decantação do caldo da cana-de-açúcar. Foto: Patrícia Cândida Lopes. Concentração do caldo A concentração do caldo para produção e armazenamento de xarope é uma das operações de tratamento que serve como estratégia tanto para a elevação do teor de açúcar total do mosto, com conseqüente aumento do teor alcoólico, quanto para se garantir a continuidade do processo fermentativo em paradas de moagem. No caso de armazenamento de xarope, sua concentração deve ser a mais elevada possível sem, contudo, atingir um limite próximo ao crítico da cristalização. A concentração ideal para armazenamento gira em torno de 60 graus brix (valor do teor de sólidos solúveis contidos no caldo), embora usualmente se produza com concentração entre 50 a 55 brix. A temperatura do caldo que alimenta a dorna é um fator importante no rendimento da fermentação. O sistema de resfriamento de dorna é projetado para manter a temperatura de fermentação e não para resfriar o caldo. Portanto, o caldo proveniente do tratamento deve ser resfriado a temperaturas convenientes por um equipamento adicional antes de ser direcionado à alimentação das dornas.

Colado de <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/ CONTAG01_104_22122006154841.html>