TALLER SOBRE CLARIFICACION Y REMOCION DE COLOR

Fernando Aponte PServicios de Ingeniería Azucarera

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OBJETIVO DE LA CLARIFICACIÓN

• Producir un Jugo Claro removiendo la máxima cantidad de impurezas tanto disueltas como suspendidas.

• Controlar la inversión de la sacarosa durante el proceso de remoción y subsecuentes procesos.

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CONDICIONES PARA UNA BUENA CLARIFICACIÓN

• Caña limpia y Fresca.• Control de Flujo de Jugo al Proceso.• Control de pH.• Control de fosfatos en jugo.• Control de temperatura.• Control del flujo de Floculante.• Control del nivel en el tanque de Expansión.• Diseño del clarificador.

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• El flujo, la variable más importante a controlar debido a las implicaciones que tiene en las otras.

• El control se efectúa haciendo fluctuar el nivel del tanque de amortiguación, de acuerdo a las variaciones del flujo desde molinos y en los puntos críticos de nivel se pasa a nuevos set point.

• El nivel de control tiene el objetivo de mantener un control en:

Flujo = S. P. ±5% máximo Para 450 m3/hr el Flujo no debe fluctuar más de 22

m3

Control del Flujo de Jugo

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Temperatura

• Extremadamente importante– Básico para evitar bagacillo y flocs en el jugo claro.– Obtener una sedimentación más rápida

• No sobrecaliente el jugo:– Degradación térmica de la sacarosa.– Potencial desarrollo de color.– Posible exceso de vapor para el diseño del tanque

flash que produciría presiones

CONTROL DEL CALENTAMIENTOUn control con variaciones minimizadas por:Calentamiento en 4 etapas, con lo cual los

saltos de Temperatura son más pequeños. Control de flujo, con lo cual solo queda para

controlar el flujo de vapor.Parámetro de Control

103°C +/- 1.0 °C

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DESGACIFICACIÓN DEL JUGO Además de lo visto en una diapositiva

anteriores necesario un control del nivel del jugo dentro del tanque flash que garantice un sello que evite el rearrastre de aire en el jugo.

Es necesario un cuidadoso diseño del tanque flash

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CLARIFIER

OVERFLOWTANKFLASH

HOT JUICE

LIC

L

SPLASH PLATE

JUICE LEVEL

SRI

LESS THAN 20 mm

JUICE

SPLASH PLATE

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pH control

Esencial para la buena clarificación. Las

repercusiones inmediatas son:

Un bajo pH del jugo produce jugo clarificado turbio,

una floculación pobre (flocs pequeños que sedimentan

muy lento)

Un alto pH del jugo produce un jugo claro, pero una

cachaza no compacta, un azúcar con color más alto y

con mayor contenido de cenizas.

• Los valores de pH están basados en obtener un

jugo claro con pH neutro. Para clarificadores

SRT: 7.2 a 7.4 (si se sulfita el jugo).

• Entre el punto de dosificación y la toma de pH

deben haber 30 seg mínimo

• El control debe ser de tal manera que se obtenga:

SP +/- 0.1 de pH.

Si el SP es 7.3 entonces los valores deben fluctuar

entre 7.2 a 7.4

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pH control ....

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pH control ....

PREPARACIÓN DE LA CAL

Hidróxido o Sacarato de Calcio ?• Mayor solubilidad de CaO en soluciones de azúcar que en agua.

• Mejor control de pH con el sacarato.• Produce un mejor jugo clarificado.• Requiere menor uso de CaO.• Con el sacarato se introduce al proceso aprox. la mitad del agua que con Hidróxido

Preparación del Sacarato

Densidad Lechada de cal Meladura

6 Bé 1 m3 0.37 m3

8 Bé 1 m3 0.51 m3

10 Bé 1 m3 0.65 m3

12 Bé 1 m3 0.79 m3

14 Bé 1 m3 0.92 m3

El volúmen de la meladura también depende de la calidad del CaO

Apariencia del sacarato bien preparado

Sacarato preparado con exceso de sirope

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BASES TEORICAS DEL PROCESO DEL PROCESO DE CLARIFICACIÓN

BASES TEORICAS DEL PROCESO

PASO 1 : Neutralización de las impurezas:

- Etapa inicial -Etapa final

--

-

--

----

--

-

PARTICULA DE IMPUREZA

--

-

--

----

--

-

Ca ++Ca ++

Ca ++

PARTICULA DE IMPUREZA NEUTRALIZADA

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BASES DE LA CLARIFICACION

PASO 2: Formación del Fosfato de Calcio (coagulación)

--

-

--

----

--

-

Ca ++Ca ++

Ca ++

--

-

--

----

--

-

Ca ++Ca ++

Ca ++

PO4 3-

Ca ++

PO4 3-

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BASES DE LA CLARIFICACION

PASO 3 : Floculación Primaria

--

-

--

----

--

- +Ca +

Ca ++

Ca ++

--

-

--

----

--

- +Ca +

Ca ++

Ca ++

PO4 3-

Ca ++

PO4 3-

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Ca ++

-COOH

-COOH

Cadena de poliacrilamida

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-COOH

COOH COOH

COOH

BASES DE LA CLARIFICACIONPASO 4 : Floculación Final

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COMO LOGRARLO ?

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SULFITACION DEL JUGO

• Es el proceso de eliminación de color que combina la mayor efectividad en decoloración con el menor costo.

• Los parámetros del proceso a controlar son:Temperatura del gas : la más baja posible. La producción SO2: control de aire (4 veces el peso del

azufre) y de la humedad para evitar la formación de SO3 y H2 SO4 .

Vacío en la torre: 10 a 12 pulg de agua que garantice la succión de los gases de la estufa hacia la torre.

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ALTERNATIVA AL QUEMADO DE AZUFRE

Proceso con base a dos productos :Un coagulante

Una fuente de SO2.Combinados 50/50

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SULFITACION DEL JUGO

VENTAJASDisminuye costos de O&M por la eliminación de

estufas quemadoras, enfriadores, torres, ventiladores o eductores, tuberías.

Remociones de color entre el 20 y el 30%. Un mejor control del proceso al ser más fácil

dosificar que con el sistema tradicional de estufa y torre de absorción.

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ALTERNATIVA QUEMADO DE AZUFRE

ALTERNATIVA ….

Una menor formación de incrustaciones en evaporadores.

Reduce a CERO las emisiones de SOx, con lo cual es más amigable con el ambiente.

Una menor disminución del pH lo cual representa una menor adición de cal (entre 0,1 Y 0,2 kg/TCM) lo cual además trae como consecuencias una menor destrucción de AR (menor color) y menores cenizas en el azúcar .

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ADICIÓN DE FOSFATOS• “El contenido de fosfatos en el jugo, tiene el

más importante papel en el proceso de clarificación…..por lo que fosfatos en jugo es un parámetro que debe ser satisfecho”. P. W.

• Es reconocido que el nivel de 250 ppm de fosfatos (como P2O5) es el mínimo adecuado para una clarificación normal, pero con caña de pobre calidad de caña o de altos niveles de suciedad es necesario incrementar este valor.

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VENTAJAS DE AÑADIR FOSFATOS EXTRAAL JUGO MIXTO

• Se obtiene un jugo claro y cristalino.

• Mayor remoción de impurezas coloidales.

• Reduce las sales de calcio en el jugo a

evaporadores.

• Mayor velocidad de sedimentación.

• Mejora la filtrabilidad de la cachaza.

• Mejora la calidad del azúcar.

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DESVENTAJAS DE AÑADIR FOSFATOS EXTRA AL JUGO MIXTO

• Incrementa el volumen de la

cachaza.

• Mayor consumo de calcio.

Floculantes• Son la parte final de las reacciones

necesarias en el proceso de clarificación.• Función.• Preparación y manejo • La dosificación real necesaria. La PF en situ.• Las características principales de estos

productos son:• La carga iónica, el peso molecular, el grado

de hidrólisis 29

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DEFINICIÓNES

• Sustancia que aglutina sólidos en suspensión, provocando su precipitación

(o flotación).

• Se dispone de floculantes de origen natural (mucilagos) y de origen artificial (químico).

EFECTO DEL GRADO DE HIDROLISIS EN LA RATA DE SEDIMENTACION Y EN LA TURBIEDAD

90JUGO TURBIO JUGO CLARO

80RATA DE SEDIMENTACION

70

60

50

40

30 TURBIEDAD

20

10

0

10 15 20 25 30 35 40 45

GRADO DE HIDROLISIS

100

EFICI

ENCIA

REAL

TIVA

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PROTECNICA INGENIERIA 32

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COMPOSICIÓN

Los floculantes son básicamente poliacrilamidas con la siguiente fórmula

química

- -CH - CH2 - - - CH – CH - - CONH X COO- Na+ Y

Acrilamida Acrilato

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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LA ACTIVIDAD DE UN FLOCULANTE

• Intensidad de la carga iónica.

• Peso molecular.

• Grado de Hidrólisis.

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Intensidad de la carga iónica

De acuerdo con proceso en donde actuará BAJA CARGA ANIONICA: procesos en donde se necesitan flocs livianos como los de clarificación por flotación ALTA CARGA IONICA: Procesos en donde se necesitan flocs pesados como los de clarificación por decantación.

PROTECNICA INGENIERIA 36

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Peso molecular.De acuerdo al Proceso en donde trabajarán

BAJA BAJO PESO MOLECULAR:procesos en donde se necesitan flocs livianoscomo los de clarificación por flotación.

ALTO PESO MOLECULAR Procesos en donde se necesitan flocs pesados de rápida sedimentación como los de clarificación por decantación.

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Grado de Hidrólisis.

El grado de hidrólisis mide el % de moles de acrilato que tiene el floculante y se puede cuantificar con la fórmula:

y Grado de Hidrólisis= 100 x % ( x + y )

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25% de hidrólisis - 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 - 0 - 0 - 0 -

50% de hidrólisis- 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 – 0 –

0 - 0 - 0 - 0 - 0 - 0 - 0 -

Grado de Hidrólisis.

PROTECNICA INGENIERIA 40

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PREPARACION

• Agua limpia, libre de sólidos y de dureza y a 45 °C máximo preferiblemente con pH >9.

• La hidratación debe tener una regla: “ Mucha agua a muy poco floculante”, por lo que debe adicionarse muy lento al vórtice formado por el embudo

• Agitación suave con aspas sin acción cortante.• Tiempo de maduración de mínimo 3 horas.• En dos tanques: Uno de floculante concentrado

(0.1%) y otro de floculante diluido (0.05%)

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DISEÑO DEL CLARIFICADOR

• Evitar flujo cruzados.• Procesos de floculación rápidos, cortos en

distancias y cuidadosos con los flocs formados.

• Areas balanceadas con el volúmen que prevean lugares de sedimentación combinados con pequeños tiempos de residencia.

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