Seminário stab 2013 industrial - 11. quantificação das perdas de açúcares nas águas...
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Quantificação de Perdas de Açúcares nas Águas
Industriais Através da Cromatografia Iônica
Eng° José Robério Cavalcante da SilvaCentral Analítica LTDA
17° Seminário Regional sobre Cana-de-açúcarRecife, abril de 2013
Avaliações de Fábricas Sucroenergéticas
• Eficiências Setoriais• Extração
• Tratamento de caldo
• Fabricação de açúcar (SJM)
• Fermentação
• Destilação
• Eficiência Geral• ART
• ATR
• Balanço do ART
Avaliações de Fábricas Sucroenergéticas
• Balanço de ART
• Eficiência Geral Industrial (EGI)
• Perdas nas águas industriais
• Perdas na extração (bagaço)
• Perdas no tratamento (torta)
• Perdas na fermentação
• Perdas na destilação
• Perdas indeterminadas
OBS: Perdas indeterminadas devem estar entre 1,5 a 2,0%
• Por definição:
EGI = [(sac produzida (kg) + proc) (etanol produzido(L) + proc)
0,95 0,6475
Total de ART (kg) na cana moída
• Considerações• Considerar a pol em função dos diversos tipos de açúcar
• Transformar os tipos de álcool produzidos em absoluto
• Estimativa do ART na cana (equações de AR e F)
Eficiência Geral Industrial
+ +Kg mel x %ART
Perdas na Extração
• Considerações
• Rendimento de bagaço (ver eficiência de extração)
• ART do bagaço � relação de paridade
• ART%cana --- P%C
ART%bag ----- P%bag � ART%bag = P%bag x (ART%cana / P%C)
Kg ART bagaço = Rbag (kg/t) x cana moída (t) x ART%bag x 0,01
Perdas%ART bagaço = (kg ART bagaço / kg ART entrado) x 100
Perdas no Tratamento
� Considerações
� Rendimento de torta (pesado)
� Interferência � fuligem pesada junto com torta
� ART do torta � relação de paridade� ART%cana --- P%C
ART%torta ----- P%torta � ART%torta = P%torta x (ART%cana / P%C)
Kg ART torta = Rtorta (kg/t) x cana moída (t) x ART%torta x 0,01
Perdas%ART torta = (kg ART torta / kg ART entrado) x 100
Perdas na Fermentação
Perdas Fermentação = ART mosto – (ART álcool + Proc) – ART perdido dest
Kg ART perd ferm= (ART álcool prod / EGD) – (ART álcool + P) – ART perdido dest
Perdas%ART Fermentação = (kg ART perd ferm / kg ART entrado) x 100
Fermentação ART MOSTO
PERDASFERMENTAÇÃO
ART VINHODestilação
ART ÁLCOOL
PERDASDESTILAÇÃO
Perdas na Destilação
Kg ART per dest = (100 -ºGLv/ºGLv) x Alc prod x ºGL x 0,01) +
2,5 x Vf x Alc prod x ºGL x 0,01
Perdas%ART Destilação = (kg ART perd dest / kg ART entrado) x 100
Fermentação ART MOSTO
PERDASFERMENTAÇÃO
ART VINHODestilação
ART ÁLCOOL
PERDASDESTILAÇÃO
Perdas Indeterminadas
PI = 100 – EGI – Perdas (A+B+C+D+E)
Onde:
A ���� perdas % águas
B � perdas % extração (bagaço)
C � perdas % tratamento (torta)
D � perdas % fermentação
E � perdas % destilação
OBS:
A não determinação das perdas nas águas AUMENTA
as PERDAS INDETERMINADAS
Perdas nas Águas (lavagem de cana e multijato)
• Considerações
• Amostragem � Amostrador contínuo e ponderal
• Medição de vazão (m3/h) � horas efetivas de moagem (hem)
• Análise � HPLC ou Antrona � % ART � antes e após o uso
Volume de água (m3) = Q (m3/h) x hem
Kg ART Águas = V água (m3) x [(g/m3 ARTsaída – g/m3 ARTentrada)/1000]
Perdas%Águas ALC = (kg ART ALC / kg ART entrado) x 100
Perdas nas Águas (residuária)
• Considerações
• Amostragem � Amostrador contínuo e ponderal
• Medição de vazão (m3/h) � horas efetivas de moagem (hem)
• Análise � HPLC ou Antrona � % ART � antes e após o uso
Volume de água (m3) = Q (m3/h) x hem
Kg ART Água Residuária = V água (m3) x [(g/m3 ART)/1000]
Perdas%Águas ALC = (kg ART ALC / kg ART entrado) x 100
Perdas nas Águas
Quantificação dos volumes
• Tubulações até 10pol de diâmetro
• Medidores de vazão (fluxo)
• Tubulações acima de 10pol de diâmetro
• Placas de orifício
• Canaletas
• Calha Paschal
Perdas nas Águas
Processo de Amostragem
• Obrigatoriamente TEM que ser contínuo pela variação da concentração de açúcares nas amostras
• DEVE ser PONDERAL pela variação dos volumes de água
Perdas nas Águas
Analítica
• Eynon-Lane (adição de padrão)
• Vários métodos espectrofotométricos, MAS NÃO SELETIVOS para ART. Medem todos os carboidratos• Antrona (mede também HMF e furfural)
• Sommogy-Nelson
• DNSA
• Cromatografia• Líquida (detector de IR)
• Iônica (detector amperométrico)
Estudo de CasoUsina Rio Claro – Odebrecht (GO)
Processo de Quantificação e Amostragem(amostrador contínuo ponderal TESPRO)
Estudo de CasoUsina Rio Claro – Odebrecht (GO)
Processo de Quantificação e Amostragem(amostrador contínuo ponderal TESPRO)
Estudo de CasoUsina Rio Claro – Odebrecht (GO)
Comparativo de Métodos Analíticos• Antrona
• IC
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73
% m/v
Dados
Comparativo de Métodos
IC
Antrona
R = 0,99Médias IC =0,335%Antrona = 0,417%
Estudo de CasoUsina Rio Claro – Odebrecht (GO)
Método IC• OBS: Ilustração de um cromatograma de análises de
perdas em águas (injeção sem diluição)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 mi n
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
uA
Cell
1
Gli
co
se 5
.76
7
Fr
uto
se 4
.36
0
Sac
ar
ose
55
.67
1
Estudo de CasoUsina Rio Claro – Odebrecht (GO)
Rotina
• Informação por turno (supervisório) do volumede águas industriais
• Coleta a cada 8h
• Analisa a cada 8h pelo IC (metrohm)
Conclusão
1. Para um correto balanço de ART devem serdeterminadas as perdas nas águas
2. Na Usina Odebrecht Rio Claro asdeterminações de açúcares nas águasdiminuíram as PERDAS INDETERMINADAS
3. Com as determinações das perdas naságuas foi dada maior atenção as perdas nafermentação
4. A IC é a técnica mais adequada para estasdeterminações por sua seletividade esensibilidade