Clarificação do caldo de cana mediante ozonização em reator batelada

Abstract

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e o maior produtor e exportador de açúcar do mundo. Para reduzir a cor do açúcar e, consequentemente, produzir açúcar com melhor qualidade, a grande maioria das usinas brasileiras utilizam o processo de clarificação por sulfitação que promove a redução de cor do caldo pelo contato com o dióxido de enxofre (SO2), resultando em resíduos de enxofre no açúcar produzido. Tais resíduos são indesejados e podem provocar problemas à saúde, tais como broncoespasmos, dermatite de contato, cefaleia e dor abdominal. Por esse motivo, recentemente, o mercado externo vem impondo limites máximos para os resíduos de enxofre presentes no açúcar e forçando os produtores a investirem em novas tecnologias para a substituição da sulfitação no processo de clarificação do caldo de cana-de-açúcar. A ozonização é uma das alternativas a serem consideradas na substituição da sulfitação nesse processo de clarificação e, embora algumas usinas sucroalcooleiras já estejam utilizando tal processo, ainda não existem trabalhos relevantes publicados com relação a este tipo de tratamento, nem relacionados à cinética de clarificação mediante ozonização. O presente trabalho apresenta a construção de um sistema de controle para auxiliar na determinação dos coeficientes de um modelo matemático, também proposto nesse trabalho, com objetivo de descrever a cinética de clarificação do caldo de cana-de-açúcar utilizando gerador de ozônio por efeito corona em reator batelada. O modelo sugerido apresenta a clarificação do caldo em função da absorbância medida no caldo para o comprimento de onda _ = 420 _m, baseado na unidade internacional de medida de cor do caldo de cana-de-açúcar. O ajuste dos coeficientes do modelo matemático foi obtido numericamente, através do software MATLAB, com base em dados experimentais de Absorbância vs. Tempo para 3 temperaturas. Os levantamentos experimentais foram realizados garantindo a saturação do caldo de cana-de-açúcar com ozônio, atendendo as premissas impostas durante a modelagem matemática da cinética de clarificação. Os resultados obtidos foram bastante satisfatórios, pode-se concluir que o modelo matemático generalizado mostrou representar bem a cinética de clarificação do caldo de cana-de-açúcar mediante ozonização em reator batelada nas temperaturas envolvidas

Brazil is the largest producer of sugar cane and the largest producer and exporter of sugar in the world. To reduce the color of sugar and produce sugar with best quality, most Brazilian industries are using the clarification process by sulfitation which promotes color reduction of sugarcane juice by contact with sulfur dioxide (SO2), resulting in residues of sulfur in sugar produced. Such wastes are not desired and can cause health problems such as bronchospasm, contact dermatitis, headaches and abdominal pain. For this reason, recently the export market has imposed maximum limits for residues of sulfur present in the sugar and forcing producers to invest in new technologies to replace the sulfitation in juice clarification of sugar cane process. Ozonation is one of the alternatives to be considered in the substitution of sulfation in the clarification process and, as yet not found in this process, have not yet been worked relevant related to this type of treatment, nor related to clarification kinetics through ozonization. The present work presents the construction of a control system to assist in the determination of coefficients of a proposed mathematical model with the objective of describing a kinetic clarification of sugarcane boiler using ozone generator by corona effect in batch reactor. The suggested model presents a clarification of the broth as a function of the absorbance measured in the broth for the wave length _ = 420 _. The adjustment of the coefficients of the mathematical model was obtained numerically, through text (MATLAB), based on experimental data of Absorbance vs. Time to 3 temperatures. Experimental surveys were carried out to guarantee the saturation of the cane of sugarcane with ozone, taking into account the assumptions imposed during a mathematical modeling of clarification kinetics. The results obtained with quite satisfactory, it can be concluded that the generalized mathematical model showed to represent well the kinetic of clarification of the sugarcane juice through ozonization in batch reactor in the temperatures involved