Decoloración de licores de azúcar de refinería con bajo impacto ambiental – Un semi juicio industrial

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SIT TORONTO, CANADÁ - 2014

Decoloración de licores de azúcar de refinería con bajo impacto ambiental – Un semi juicio industrial. [pic 1]

Luis Bento1 António Alberto Stuchi2  

(1) www.sucropedia.com

(2) Raizen SA, Piracicaba, Brasil

1. Introducción

Con una producción de azúcar de 4 500 000 toneladas, moliendo 61 millones de toneladas de caña de azúcar, Raizen  es el principal productor de azúcar de Brasil. Además de azúcar, Raizen produce 2 100 000 m3 de etanol.

En las refinerías de Tarumã y Barra Bonita, el azúcar del ingenio es clarificada y decolorada con resinas de intercambio iónico. Después de la decoloración, el licor se concentra y cristaliza por el proceso de azúcar amorfo. En este proceso, toda la sacarosa contenida en el licor se seca y transformado en el azúcar amorfo. No se producen jarabes residuales.

Este proceso se denomina técnicamente como "transformación" y fue descrito por Nicol, 1976. Hay Hay dos procesos para producir amorfo: cristalización y secado al vacío o

el proceso atmosférico. El primero se utiliza en Portugal (Bento, 1983), Bélgica y Venezuela, y el  segundo en Brasil. El término “amorfo” no es correcto ya que el producto

consiste en pequeños cristales rodeados por una capa de jarabe.

En el proceso atmosférico el licor se hierve a presión atmosférica y el secado se realiza en agitadores verticales  de alta velocidad, también llamados “batedeiras”, a presión atmosférica.

Toda la materia seca de la masa cocida se transforma en azúcar amorfo. Para tener una alta calidad producto, es necesario producir un licor con una calidad ligeramente mejor que el azúcar amorfo para

producir, para compensar la formación de color durante las operaciones de evaporación y transformación.

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2. El sistema de decoloración de la Refinería de Tarumã.

La Refinería de Tarumã produce 1 150 toneladas de azúcar amorfo por día y 1 800 toneladas de azúcar blanca por  día. Después de la clarificación, el licor se decolora con resinas aniónicas en 7 columnas para la 1ra decoloración y 6  columnas para la 2da decoloración. Cada columna tiene 12 m3 de capacidad.

El análisis de licor final se presenta en la Tabla 2 (promedio de 6 meses).

Las resinas se regeneran con soluciones alcalinas de cloruro de sodio, independientemente en cada columna.  La duración del ciclo de decoloración está definida por el color de UI de salida (Unidades ICUMSA), y varía de 1  a 3 días.

3. El nuevo proceso de decoloración propuesto.

Con el fin de producir un licor de alta calidad y bajo color, para la producción de azúcar amorfo, se

propuso un sistema de decoloración alternativo para sustituir las resinas de intercambio aniónico utilizadas en ambas refinerías Raizen, mencionadas anteriormente.

El proceso a instalar fue estudiado para obedecer a las siguientes exigencias:

- alta capacidad de decoloración, produciendo un color de licor final inferior a 35 UI;

- más económico en los productos químicos utilizados en las regeneraciones, en comparación con el sistema actual;

- licor final de igual o mejor calidad que el licor final de Refinería en los siguientes

parámetros: color, brix, pH, pureza, azúcares reductores, cenizas, turbidez y contaminación

(sólidos insolubles);

- menor producción de efluentes contaminantes.

El proceso de decoloración propuesto consta de los siguientes pasos:

-

Primera decoloración con dos columnas de Resina Aniónica, en serie;

- Segunda decoloración por Carbón Activado Granular (GAC) en dos columnas en serie; - Regeneración de resinas mediante el proceso de sacarato de calcio (Bento, 1997); - Regeneración de GAC utilizando el proceso de regeneración de etanol (Bento, 2006); - Recoger los efluentes coloreados de las regeneraciones para enviarlos a la Destilería.

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4. La Instalación de la Planta Piloto

En este proyecto se diseñó una instalación para el tratamiento de 6 m3 /h de Licor Clarificado de la Refinería, a ser instalada en la antigua planta de Azúcar Líquida de la Refinería de Tarumã.

El diagrama de flujo de la instalación se presenta en la Figura 1. La instalación consta de cuatro partes: - Columnas de resina de intercambio iónico;

- Sistema de calentamiento de licor de resina;

- Columnas de Carbón Activado Granular;

- Tanques de Preparación Química de Regeneración (no representados).

RESINAS ANIÓNICAS

aclarado

Espíritu

CARBONO ACTIVADO GRANULADO

Tanque

R1 R2

Calor

intercambiador

C1

C2

Licor Fino

SIT 2014 – L. Bento AA Stuchi

Figura 1 – Diagrama de flujo de la planta piloto

La foto de la instalación de la Planta Piloto se presenta en la Figura 2.

Se instalaron dos columnas de resina de 6 m3 de capacidad total con posibilidad de trabajar en en paralelo y en serie, con licor entrando en la primera o segunda columna. Estas columnas se llenaron con 2,5 m3 de resina  AmberliteTM FPA 90 Cl.

Después de las columnas de resina, el licor se calienta en un intercambiador de calor de placas antes de las columnas de carbón. Se modificaron y prepararon dos antiguas columnas de resina para trabajar con carbón activado granular. Cada columna se cargó con 3 m3 de Carbón Activado Calgon, Tipo Cane Cal 12x40 carbon.

Ambos adsorbentes se colocaron sobre cuatro capas de arena de diferentes granulometrías.

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Figura 2 – Pilot Plant  

La tercera parte de la instalación consta de dos tanques para la preparación de productos químicos de regeneración. Estos tanques se instalaron con agitadores y vapor directo para calentamiento.

Se dotó a la instalación de tuberías para Licor Clarificado de Refinería, soluciones de regeneración, agua fría y caliente, aire a presión y vapor. La instalación se dotó de caudalímetros,

Indicadores de temperatura y presión. Se instaló un sistema de control central para controlar el proceso.

Tabla 1 – La Prueba

2012.05.28 Puesta en marcha 

2014.03.27

Columnas de resina Días laborables

570 días laborables totales 570

(85% de los días naturales)

Ciclos:

Columnas de carbono Días laborables

Ciclos :

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