Aula No10 Difusores

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 - A.10 - 
EXTRAÇÃO DO CALDO POR DIFUSÃO:
PRINCÍPIOS DA DIFUSÃO, TECNOLOGIA E CONDUÇÃO DOS DIFUSORES E, TIPOS DE DIFUSORES
Guia para Iniciação ao Estudo da Agroindústria Sucro-alcooleira
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DIFUSORES DE CANA SUA IMPORTÂNCIA NA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
1. INTRODUÇÃO
Início da extração de sacarose da cana-de-açúcar por difusão
	  primeiras constatações 1885 a 1905, em Cuba, Louisiana, Maurícius, etc.
Interesse desta técnica se deve	bom desempenho na extração
						 (beterraba açucareira)
					menor eficiência das moendas
					menor índice de extração
					bagaço úmido (caldeiras)
Devido ao crescimento da agro-indústria da beterraba
 motivou-se estudos sobre uso racional das moendas
	  conclusão  utilização de trens de moagens
		  maiores índices de extração
		  umidade mais favorável
Maior eficiência das moendas + dificuldade do processo de difusão
	 abandono da extração por difusão
 difícil secagem do bagaço
 problemas mecânicos e microbiológicos
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Egito - Naudet: processo misto de moagem e difusor que perdurou.
- Constataram
 Entretanto, no campo da indústria da beterraba
	 os estudos dos difusores continuavam (Hildebrant - Alemanha)
		  objetivo  Troca do sistema de extração intermitente  contínuo
			  conseqüências  sistema contínuo
				  operações mais fáceis
				  maior economia (vapor, espaço e mão de obra)
				  mais eficiente
Com o progresso da difusão em beterraba açucareira
	  Houve interesse da aplicação deste processo na indústria da cana - (Louisiana, 1950 e Hawai, 1957)
Preparo intenso da cana (facas, desfibradores, ...)
seguido a extração  60% do caldo
lavagem - residuária - 2 moendas
bagaço - vários compartimentos contra-corrente
excesso H2O - bagaço => caldeiras 
pré-clarificação
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Hoje existem difusores de diferentes concepções operando: 
África do Sul
Hawai
México
Maurício, etc.
Brasil - 1968	(BMA + 4 termos)
(1) U.S. São Francisco
 - Piracicaba-SP
(2) RG do Norte - DDS
Atualmente: Difusores Horizontais lineares
 - Usina Galo Bravo, Cruz Alta, etc.
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2. PRINCÍPIOS DE DIFUSÃO
Difusão (osmose)
			Membrana semipermeável
			Semelhança
			 Processo muito lento
			massa da cana (água quente)
			 extração de 3%
exosmose
endosmose
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Extração do caldo por difusão
	lixiviação
	lavagem (água quente)		embebição composta (moendas)
	percolação					
Eficiência da extração  constituição e preparo da cana
2.1. Constituição da cana
	tecido parenquimatoso, fundamental ou medula	reserva de açúcar
						maior pureza
	feixes fibro-vasculares ou vasos de circulação  condutores de seiva
	feixes fibrosos do córtex  resistência e sustentação
						menor pureza do caldo
cana
12,5%
fibra	
maceração
Partes duras
Partes moles
caldo 75%
fibra 25%
caldo 92%
fibra 8%
=> 20% do caldo total
=> 80% do caldo total
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Diferença entre difusor de cana e bagaço:
	  difusor de cana - não tem extração prévia
	  difusor de bagaço - tem extração prévia (moendas)
Três pontos importantes na difusão:
	  preparo inicial da matéria prima
	  separação do caldo pelo sistema de recirculação em contra-corrente
	  secagem do bagaço
3. PREPARO DA CANA 
Objetivo				 camada uniforme
 máximo de células abertas		 compacta	
	(massa fibrosa)		 permeável
Equipamentos
 mesmos da extração por moendas (facas niveladoras e picadora; desfibradores)
open cells >= 94%
distribuição de camada uniforme e homogênea
não deve forma de grau de compactação dificulta a penetração de água e caldo.
Não compactado
preparo
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4. TIPOS DE DIFUSORES
a - Construção
oblíquos (DDS)
horizontais (BMA, De Smet)
circulares (Silver - Circ. Horizontal - Saturno Circular vertical)
b - material processado
cana
bagaço
c - princípio de funcionamento
lixiviação
maceração
4.1. Difusor oblíquo (DDS)
Difusor de bagaço (moagem-difusão)
Importância do pH e da temperatura	pH do caldo = 6,2
					retenção no difusor maior com a temperatura
					ocorrerá uma inversão de sacarose (< 0,05%)
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Vista longitudinal e transversal do Difusor DDS
1 - Hélices helicoidais transportadoras,
2 - Alimentação do bagaço com 35 a 40% de caldo,
3 - Eixos centrais,
4 - Parafusos sem fim para a retirada do bagaço,
5 - Água fresca para a lavagem (55 a 60ºC),
6 - Caldo diluído extraído das moendas desunificadoras (água doce),
7 - Saída de caldo para a fabricação,
8 - Câmaras de aquecimento a vapor para o caldo retornado (60-70 ºC).
Funcionamento:
Velocidade da hélice - 2 rpm 
Tempo do ciclo - 20-30 min
Ação mecânica diferente dos outros processos, retira o caldo residual do bagaço após a passagem das canas pela moagem.
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Instalação do difusor DDS e tratamento de caldo
Comparação entre o sistema de moagem com o de moagem-difusão
Sistema de trabalho
Cana-de-açúcar
Pol % de bagaço
Extração %
Açúcar em t
Kg por T.C.
Toneladas
Pol
4 ternos de moendas 26 x 48"
8.251
12,98
3,29
92,49
827
100,23
4 ternos mais difusor
8.497
13,10
1,48
96,87
914
107,57
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4.2. Difusor horizontal (De Smet)
Difusores de cana ou de bagaço
cana: corpo metálico c/ forma retangular - comprimento 35 a 52m
cinta metálica perfurada com 2 correntes p/ tração
	(tempo: 40 a 60 min.)
Princípio: lixiviação ou lavagem sucessivas c/ caldo diluído, H2O doce e água pura em contra-corrente.
Aquecedor de caldo diluído = 65 - 70°C
(aço inox)
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 Difusor de cana de SMET
Legenda:
1 - Corpo metálico
2 - Cinta metálica perfurada
3 - Compartimentos individuais
4 - Raspador rotativa (retirada de bagaço)
5 - Bomba centrífuga
6 - Calha de caldo
7 - Entrada de água
8 - Circulação de água doce
9 - Saída do caldo 
10 - Aquecedor de caldo
11 - Facas rotativas e desintegrador
12 - Rolo compressor
13 - Moenda de secagem
14 - Clarificação de caldo
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Difusor tipo DCZ-400 (8000 TCD)
FUNCIONAMENTO DE DUFUSOR HORIZONTAL
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4.3. Difusores circulares (Saturne)
Trabalha no sistema de maceração, sendo um difusor de bagaço
Origem francesa
Princípio: maceração e lixiviação
2 cintas metálicas móveis em anel
diâmetros externo - 12m
		 interno - 9m
largura = 5 - 6m
altura = 1,5m
Caldo de reciclagem 75ºC e p# 8-9
FASES:
A - Extração de caldo
B - Percolação e remoção (lavagem)
C - Remoção do caldo
D - Maceração do bagaço (concentração)
E - Entrada de caldo
F - Entrada de água pura (quente)
G - Remoção de bagaço.
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Difusor Saturne (SUCATLAN)
LEGENDA- números:
1 - Diâmetro externo (12m)
2 - Diâmetro interno (9m)
3 e 4 - Rolos de encosto (guia)
5 - Acionamento hidráulico
6 - Catraca (controle de movimento)
7 - Entrada de água
8 - Entrada de caldo
9 - Depósito de caldo (p/ circulação)
10 - Entrada de caldo
11 - Crivo externo
12 - Depósito (p/ fabricação)
13 - Aquecedor
14 - Entrada de caldo (p/ recirculação)
15 - Retirada de caldo rico
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4.4. Outros tipos de difusores
 Difusor BMA, trabalha tanto com cana como apenas com bagaço
 Difusor Silver, trabalha com cana
 Difusor Van Hengler, trabalha pelo processo de moagem-difusão
 Difusor horizontal Sul Africano, trabalha apenas com cana
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5. DIFUSÃO DE CANA E DIFUSÃO DE BAGAÇO
Difusores	 cana
			 bagaço
Defensores do difusor de bagaço
	 maior economia (retirada da sacarose residual)
	 extração inicial (moendas), prepara o bagaço para o difusor 
	 maior capacidade (TC) de processamento por hora
	 elevação da extração para níveis de 97%
		Comparação entre Moagem e Difusão:
uso difusão - desenvolvimento tecnológico
	a) locais de tecnologia avançada	custo de prod. elevadabom preparo da cana
	b) regiões menos adiantadas  difusores de bagaço
Tenderá difusor de cana + barato moenda
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6. VANTAGENS DA DIFUSÃO EM CANA-DE-AÇÚCAR 
Vantagens: 
a) pol do bagaço  1 a 2%
b) extração em sacarose % de sacarose de cana  96,5 a 98,0%
c) menor custo inicial (investimento comparativo)
d) baixo custo de manutenção
e) processo automático
f) baixo consumo de energia
g) facilidade de trabalho para esterilização (t ºc)
h) obtenção de caldos parcialmente clarificados
i) obtenção de caldos mais puros < colchão de cana - elemento filtrante >
j) possibilidade de retorno do lodo ao processo
l) obtenção de caldos de maior pureza
Limitantes ao bom desempenho: 
a) quantidade de cana ou bagaço processado por hora
b) qualidade da matéria-prima
c) índice de preparo da cana adequado
d) profundidade do leito de massa fibrosa
e) tempo de ciclo de difusão
f) quantidade de água de embebição
g) quantidade e qualidade do caldo de retorno
h) temperatura e pH da difusão
i) número de retornos