- INTRODUÇÃO
A produção de açúcar nas usinas sucroalcooleiras pode ser dividida a grosso modo, nas seguintes “etapas”, Recepção e esmagamento da cana, tratamento e evaporação de caldo, cozimento do açúcar, secagem e armazenamento do produto final, estas etapas maiores podem ser subdivididas em etapas menores. Este trabalho tratará especificamente da evaporação, que está localizada dentro da etapa de tratamento do caldo.
A parte de evaporação, como o nome já sugere, concentra a os açúcares no caldo através da evaporação da água.
Os aparelhos de evaporação dispõem de tubulações que conduzem o vapor e também o caldo, separadamente. Esses dutos que conduzem o caldo acumulam sujeira e incrustações, que acabam dificultando e até impossibilitando que haja a troca de calor. Essas incrustações são provenientes de algumas substâncias sólidas dissolvidas e que devido à troca de temperatura e inúmeros fatores químicos e físicos, tem seu coeficiente de solubilidade reduzido, favorecendo a formação de cristais que se depositam nas paredes da tubulação. A composição dessas incrustações varia, de usina para usina.
Segue abaixo os principais compostos que formam tais incrustações:
• Carbonato de Cálcio – CaCO;
• Oxalato de Cálcio – CaC2O4;
• Hidróxido de Magnésio – Mg(OH);
• Silicato de Cálcio – CaSiO;
• Silicato de Magnésio – MgSiO;
• Óxido de Ferro II – FeO;
• Hidróxido de Zinco – Zn(OH)2.
Para a manutenção do funcionamento ideal do equipamento de evaporação é necessário a manutenção destes tubos limpos. A limpeza dos equipamentos de evaporação, podem ser realizadas de duas formas; (a) Limpeza mecânica (tempo de parada de médio de 22 horas, tempo de limpeza de 8 a 10 horas) e (b) Limpeza química (tempo médio de parada de 22 horas, tempo de limpeza 14 a 18 horas.
Na limpeza mecânica, a remoção da camada de incrustação é realizada pela ação mecânica dos jatos de água do hidrojato ou pelo atrito das engrenagens das rosetas com a camada de incrustação. Na limpeza química, as camadas de incrustação, são removidas pela interação química dos compostos ácidos e alcalinos e os componentes da camada de incrustação.
Um fator importante a ser destacado é que se a tubulação da evaporação não estiver limpa, a incrustação se formará cada vez mais rapidamente, no entanto, se estiver com a superfície dos tubos lisa, não ocorrerá depósito com tanta facilidade.
A deposição de incrustação nas paredes dos tubos, pode ser diminuída consideravelmente com a utilização de antincrustante, proporcionando com isso:
• Aumento do período de campanha do evaporador;
• Economia de vapor devido à maior eficiência na troca térmica dos evaporadores;
• Limpezas rápidas e de alta qualidade;
• Redução de custo com limpeza;
• Aumento na produtividade da fábrica de açúcar, pela melhora no Brix do Xarope;
• Aumento da vida útil do equipamento de evaporação.
O antincrustante age de duas formas no equipamento de evaporação, na primeira o antincrustante forma uma película fina na superfície do tubo, tornando-o mais liso e protegendo a parede do tubo da deposição dos sais, o excedente em solução realiza a segunda etapa da proteção, onde os sais de cálcio e magnésio reagem com o antincrustante presente na solução, evitando o crescimento estável da estrutura cristalina, fazendo com que as pequenas partículas formadas permaneçam em solução, aumento o limite de solubilidade desses sais, retardando assim a precipitação causadora da incrustação. O pouco de incrustação que precipita, fica com uma “dureza” bem menor que a convencional, facilitando assim a limpeza, diminuindo com isso o tempo de limpeza e o consumo de produtos químicos.
A seguir mostraremos um estudo de caso realizado numa unidade sucroenergética localizada no triangulo mineiro, mostrando os benefícios da utilização deste produto na evaporação.
Carta Teste: 012/17
Descrição do Produto: ANTINCRUST SQ 48
Fornecedor: SERQUÍMICA INDÚSTRIA DE PRODUTOS QUÍMICOS LTDA
- METODOLOGIA
Início de dosagem em 26/08/2017 e término em 13/10/2017. A dosagem iniciou com 100 ppm, foi reduzida gradativamente até os 40 ppm, atualmente dosamos 30 ppm de antincrustante em relação ao caldo. A dosagem foi distribuída igualmente entre pré-evaporadores, 3º efeito e 5º efeito.
Metodologia Analítica
A determinação dos dados se deu por análises realizadas pelo laboratório industrial e de sacarose da unidade na qual o teste foi realizado.
- RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados evidenciaram que houve redução da camada de incrustação no feixe tubular dos evaporadores e consequente redução no consumo de ácido fórmico na limpeza química. No gráfico 1 (Anexo A) é apresentado o consumo de ácido fórmico antes do teste, nos meses de julho e agosto, e o resultado do mês de setembro, após a aplicação do antincrustante SQ 48.
Com os evaporadores mantendo-se limpos por maior tempo, observamos uma maior eficiência da evaporação, que podemos comprovar através das análises de Brix do xarope (gráfico 2 – Anexo B).
Com o xarope mais concentrado, a fábrica de açúcar torna-se mais eficiente, reduzindo o tempo de cozimento do açúcar. O efeito foi a maior produção de açúcar (média de 10% de aumento na produção), conforme segue no gráfico 3 (Anexo C).
- CONCLUSÕES
Analisando os resultados obtidos e expostos acima, é possível comprovar os benefícios da utilização de antincrustante na economia de vapor, na redução de custo e na melhoria da limpeza, através do aumento do Brix do xarope e do ganho de produtividade da planta industrial. Estes fatores estão automaticamente atrelados à redução de custos com a utilização de antincrustante na produção de açúcar.
Uma importante consideração foi o aumento do tempo de operação dos equipamentos em condições ideais.
A dosagem ideal de antincrustante depende das condições de incrustação da evaporação, normalmente gira em torno de 30 a 50 ppm, em relação a vazão de caldo da evaporação.
Gerlan Nasário Monteiro da Silva
gerlan.engenharia@Serquimica.com.br
Serquimica Industria de Produtos Químicos LTDA
Anexos
A empresa Serquímica é patrocinadora do Webmeeting Fermentec Reunião Anual 2021
