Tecnologia Industrial – Tratamento de caldo: decantadores com ou sem bandeja?

Especialistas defendem que decantadores sem bandejas são a melhor opção. Em alguns casos, o tempo de decantação chega a ser cinco vezes menor

Alisson Henrique

O caldo de cana obtido da extração realizada na moenda apresenta-se como uma mistura complexa que contém, além dos componentes integrais da cana-de-açúcar, materiais estranhos incorporados acidentalmente a este líquido através do corte, colheita, transporte e também das operações realizadas durante o processo de moagem desta matéria-prima. O tratamento de caldo tem por objetivo eliminar a maior parte das impurezas como terra, bagacilho e materiais corantes que interferem na qualidade do açúcar – cor, resíduos insolúveis, cinzas etc.

Na colheita mecanizada há um incrementado significativo de matéria vegetal presente na cana. Com isso, há uma maior incidência de contaminantes como compostos fenólicos, insolúveis, amido, dextrana e cinzas. Estas impurezas devem ser removidas afim de propiciar um processo produtivo estável, de menor custo, mais eficiente e com a melhor qualidade do produto final. “A remoção ocorre através de processo físico-químico em base a sulfitação e fosfatação – oxirredução de matéria orgânica indesejável e formação de flóculos de Fosfato de Cálcio para a precipitação iônica destas impurezas com o auxílio de floculantes químicos”, explica Marcos Katsuda Ito, diretor da Sugar e Azucar Engenharia e Consultoria.

No processo, alguns dilemas sobre qual técnica ou sistema específico usar entra em jogo. Um desses dilemas é quanto aos decantadores. Com ou sem bandejas? Warriman Feitosa, gerente Industrial da usina Santa Vitória Açúcar e Álcool, conta que os decantadores são de grande importância no tratamento de caldo, tanto na produção de açúcar quanto na produção do álcool porque tratam de remover grande parte das impurezas que prejudicam a produção e ainda eliminam contaminações microbiológicas.

De acordo com Dalla Vecchia,a vantagem do decantador sem bandeja é permitir uma clarificação rápida, o que implica em menor destruição de açúcares

Antes da decantação há um processo termoquímico que faz com que as proteínas e sais do caldo precipitem. O caldo com o precipitado entra no sistema de decantação onde fica submetido a um regime de baixas velocidades permitindo que este precipitado decante. “Ao decantar, forma-se uma rede de particulados que arrastam as impurezas não solúveis para o fundo do decantador. O tratamento do caldo para etanol é bem mais brando que o para açúcar, pois não há intenção de retirada máxima de impurezas, já que algumas são, inclusive, benéficas para a fermentação”, acrescenta Tercio Marques Dalla Vecchia, engenheiro e CEO da Reunion Engenharia.

DECANTADOR: COM OU SEM BANDEJA?

Os floculos formados são separados do caldo em tanques de decantação que, ao longo dos anos, tem evoluído, principalmente, no sentido de reduzir o tempo requerido de decantação e minimizar as perdas de açúcares por degradação térmica. “Os decantadores tradicionais modelo Dorr Oliver tipo 4 x 4 x 4 (quatro bandejas, quatro extrações de lodo e quatro saídas de caldo claro) requerem de duas a três horas, enquanto os modelos atuais rápidos (sem bandejas, com uma extração de lodo pelo fundo e uma saída de caldo) chegam a finalizar o processo em 30 minutos”, relata Ito.

 A clarificação é uma operação que exige superfície e tempo de decantação. As bandejas servem para aumentar a superfície disponível na separação de bandejas. “Um decantador sem bandejas tem como superfície de decantação apenas a superfície projetada do diâmetro, enquanto os decantadores com cinco bandejas tem uma superfície cinco vezes maior. Com o desenvolvimento de produtos químicos floculantes mais complexos e eficientes, e dos sistemas de automação, foi possível baixar o tempo de residência e daí surgiram os decantadores rápidos e sem bandejas”, explica Vecchia

De acordo com ele, a vantagem do decantador sem bandeja é permitir uma clarificação rápida, o que implica em menor destruição de açúcares. Entretanto, exige estabilidade operacional maior (automação) e consome mais produtos químicos. “Nossa sugestão é que o primeiro decantador de uma usina seja o convencional (com bandejas), pois permite uma boa flutuação na vazão de caldo, comum nas usinas que tem apenas um decantador. Os demais decantadores, cujas vazões possam ser controladas, podem ser sem bandejas”, detalha.

VANTAGENS X DESVANTAGENS

Feitosa, gerente Industrial da Santa Vitória Açúcar e Álcool, revela que na usina o sistema sem bandejas – conhecido por decantador rápido – é o mais usado. “Esta tecnologia apresenta um baixo tempo de retenção do caldo. Além disso, podemos destacar como vantagens o menor custo de instalação e de manutenção, e a maior absorção no volume de caldo. A parte da eficiência também merece destaque, já que tem registrado tempo de uma hora de retenção, ante duas horas e meia do modelo com bandejas.” Ele revela que na empresa tem-se utilizado o sistema rápido na produção do etanol por não fazer a clarificação e o semi-rápido na produção de açúcar por ter a necessidade de clarificação do caldo, o que influencia diretamente na cor do açúcar.

Marcos Katsuda Ito conta que o tempo elevado de decantação dos equipamentos tradicionais possibilita uma maior estabilidade operacional em função da variação das condições de processo, sobretudo, em relação a contaminação do caldo clarificado por insolúveis e presença de floculos. Contudo, segundo ele, é possível obter um caldo de melhor qualidade com os decantadores rápidos mediante a automatização das principais variáveis como vazão, temperatura, pH e dosificação de químicos (ácido fosfórico quando necessário e polímero floculante). “Além da automatização das variáveis de processo, também é fundamental a instalação adequada dos sistemas periféricos como flash tanque, preparação e aplicação do polímero floculante, aquecedores de caldo e tanques de floculação. O caldo obtido com os decantadores rápidos instalados adequadamente apresentam menos cor e maior pH devido a hidrolise da sacarose que produz ácidos orgânicos”, destaca.

Ele complementa ainda que os decantadores rápidos apresentam maior benefício em plantas que produzem açúcar de qualidade, que possuem limites de cinzas, insolúveis, cor, turbidez e filtrabilidade. “No Brasil ocorreram experiências malsucedidas devido ao desconhecimento da importância dos sistemas periféricos, da automatização adequada das variáveis de processo e inclusive por erros conceituais no desenho e na instalação do tanque decantador, o que prejudicou a maior difusão desta tecnologia. Os decantadores rápidos apresentam menor consumo de cal e polímero floculante. Além disso, podem operar com pH menor (caldo caleado) desde que instalados adequadamente. As plantas que produzem açúcar VHP e etanol podem prescindir desta tecnologia”, conclui.

O QUE VEM POR AÍ

Sempre em movimento, a área industrial tem apresentado novidades quando o assunto são os decantadores. Segundo Della Vechia e Feitosa, empresas vem trabalhando em filtros que eliminam o uso de decantadores e desta forma eliminam também a utilização de insumos, não precisando dosar leite de cal e polímero. No entanto, relatam que essas tecnologias ainda não são competitivas economicamente. O CEO da Reunion Engenharia, acredita que provavelmente eles serão economicamente viáveis no futuro, mas diz que outras inovações estão sendo apresentadas ao mercado. “Além das citadas, podemos destacar outras melhorias como a que vêm no bojo da automação e inteligência artificial, capazes de detectar os melhores pontos de operação sem a contribuição humana”, acrescenta.

A EFICIÊNCIA NO TRATAMENTO DE CALDO

Segundo Carlos Calmanovici, responsável pela área de Processos e Inovação da Atvos, no cenário além dos decantadores, hoje os processos são de alta eficiência, normalmente acima de 99,5%. Para ele, os segredos para se atingir um tratamento de caldo ideal impõem dois grandes desafios: otimização de custos e estabilidade operacional. “O uso de aditivos de alto desempenho como polímeros aniônicos, por exemplo, permite otimizar as condições de processo e obter elevada eficiência nos decantadores e filtros de processo”, conta.

De acordo com os especialistas, hoje o maior desafio para a aplicação da tecnologia e dos conceitos reside em cinco fatores:

1) Nas más experiências anteriores devido ao uso de projetos e conceitos ‘copiados’;

2) No desconhecimento da importância dos ‘detalhes’ e conceitos dos sistemas periféricos para o ótimo funcionamento;

3) No desconhecimento das consequências e dos efeitos dos contaminantes sobre o processo, seja para a produção de açúcar ou etanol;

4) Na ausência de metodologias e rotinas de medição e avaliação do desempenho de cada etapa do processo (perdas, custos, eficiência);

5) No comodismo, fazendo que se atue sobre as consequências e não sobre as causas.

Para Jorge Luiz Scaff, diretor da Reunion Engenharia, dois aspectos devem ser levados em consideração quando o assunto é eficiência. O primeiro é a qualidade do caldo, que deve ser sempre a mais próxima do ideal. O outro aspecto são as perdas de sacarose (no caso da produção de açúcar) e as perdas de açúcares totais, que devem ser as menores possíveis. “A eficiência ideal é aquela que atenda aos requisitos estabelecidos para o produto final, seja açúcar ou etanol, nem mais nem menos. Este número é muito variável. Depende de cada unidade industrial e está fundamentada em alguns pilares como os processos colhidos corretamente ou não para o produto desejado e para a cana disponível”, conclui.

DECANTAÇÃO

OBJETIVO: fazer a separação física entre os flocos formados e o caldo clarificado

No AÇÚCAR o processo é utilizado para separar os flocos

formados no tratamento químico do caldo

No ETANOL, serve para eliminar as impurezas em suspensão

CONVENCIONAIS X SEM BANDEJA

Tempo de retenção: 2h30 X 1h

Dosagem de floculante: 1 a 3 g/tc X 1 a 3 g/tc

Manutenção elevada Manutenção reduzida

Maior inversão de açúcar X Menor inversão de açúcar

Maior custo de instalação Menor custo de instalação