Modelagem dinâmica da cristalização em batelada alimentada da sacarose no processo de duas massas

Abstract

RESUMO: O Brasil está entre os maiores produtores de açúcar do mundo, sendo sua produção obtida por meio do processamento da cana de açúcar. As fábricas de açúcar do país normalmente não buscam esgotar ao máximo a pureza do melaço, pois a grande maioria possui planta de etanol anexa, produto este com relativo sucesso no mercado nacional e que vem se expandindo para os demais mercados. Isto faz com que a dinâmica das fábricas de açúcar brasileiras seja diferente do que é observado no restante do mundo, evidenciando a importância de sua análise. Dentre todas as etapas da fabricação do açúcar, é consenso que o cozimento das massas açucaradas, que é um processo de cristalização em batelada alimentada, seja a mais complexa em termos operacionais, sendo o processo que exige maiores cuidados por parte dos operadores da planta. A instrumentação desta etapa é um desafio para as empresas de automação, devido aos altos valores dos sensores e grande quantidade de equipamentos a serem monitorados. Neste trabalho é apresentada a modelagem da operação do cozimento de massa A e massa B, na indústria sucroenergética. Com algumas adaptações, um modelo dinâmico para cristalização por resfriamento em batelada forneceu o aporte matemático necessário para a realização dos balanços populacionais dos cristais, que em conjunto com os balanços de massa e de energia do processo de cristalização em batelada alimentada cumpriram com o objetivo de obter os dados de tamanho do cristal D(4,3) e a massa total de cristal formada (MCF) em função das variações da Concentração, Temperatura e Volume de Massa dentro do equipamento, cujos respectivos sensores são mais acessíveis. Os resultados foram bastante satisfatórios se mostrando uma alternativa para estimar dados de difícil medição com menor custo

ABSTRACT: Brazil is among the largest sugar producers in the world, and its production is obtained through the processing of sugar cane. The national sugar factories do not normally seek to deplete molasses purity to maximum, since most of them have an ethanol plant in annex, a product with relative success in the local market and that starts to expand to other markets. It makes the Brazilian sugar mills dynamics different from what is observed in the rest of world, showing the importance of their analysis. Among all the sugar manufacture equipment's, it is agreed that massecuite vacuum pan, which is a batch crystallization process, is the most complex in operational terms, and that requires greater care by the plant operators. This stage instrumentation is a challenge for automation companies, due to high values of sensors and large amount of equipment to be monitored. This dissertation presents the modeling of A and B massecuites vacuum pan in the sugar-energy industry, which is a fed-batch crystallization process. With some adaptations, a model for batch cooling crystallization provided the mathematical contribution necessary for the Crystal population balances, which together with the mass and energy balance of fed batch crystallization process complied with the objective of obtaining crystal size D (4,3) and the total formed crystal mass (FCM) data as a function of variations of Concentration, Temperature and Massecuite Volume inside the equipment, whose sensors are more accessible. The results were satisfactory and proved to be an alternative for estimating difficult to measure data with lower cost