FALANDO UM POUCO SOBRE DIFUSOR

Olá usuários do Linkedin, sou um apaixonado por processos de produção de Açúcar, Etanol e derivados de cana de açúcar.

Neste pequeno texto vamos discorrer um pouco sobre Difusor, uma ótima opção para separar a parte sólida (bagaço) da parte líquida (caldo), deixando o bagaço com o mínimo possível de água e açúcar e o caldo com o máximo possível de açúcar.

Mesmo fazendo e adaptando tudo que possa ser justificada técnica e economicamente em um tandem de moendas (melhor preparo da cana, maior número de ternos, melhor embebição, pressão maior no cilindro), o grau de extração tem seus limites (92 a 97%). Isto se explica porque, por intermédio de pressão nunca haverá um rompimento e destruição total das células que contém a sacarose, por melhor que seja o preparo da cana. Este rompimento das células só é obtido se estas forem desnaturadas com água quente, fenômeno que ocorre na difusão.

A difusão é definida como o fenômeno pelo qual duas soluções de diferentes concentrações, separadas por uma membrana permeável ou porosa, depois de algum tempo se misturam e adquirem a mesma concentração. As células do parênquima da cana posta em contato com a água funcionam como paredes semipermeáveis e a sacarose, nelas contida, são extraídas por um processo que consiste basicamente, no escoamento de um fluido (água e caldo diluído) através de um leito poroso de cana desfibrada.

Essa extração sólido-líquido ocorre de duas maneiras distintas: parte do caldo é extraído por meio de um processo de lavagem, tecnicamente chamado de lixiviação; a parte restante do caldo, contidas em células não fragmentadas e em pequenos capilares no interior das partículas, é extraída por meio de processo de troca físico-química causado por pressão osmótica e difusão molecular entre o caldo dentro das células e o líquido de extração.

Breve histórico

O princípio de extração de caldo por difusão teve origem no Egito no início do século XX.

Os primeiros difusores para operação com cana de açúcar eram difusores de bagaço.

O primeiro difusor de cana foi instalado no Hawaii na década de 60.

O primeiro difusor instalado no Brasil foi na Usina São Francisco, localizada no município de Sertãozinho, estado de São Paulo, na década de 70 e era um difusor de bagaço. Já o difusor de cana foi instalado no Brasil pela primeira vez em 1985, na Usina Galo Bravo, localizada no município de Ribeirão Preto, Estado de São Paulo.

O primeiro difusor da África do Sul também foi instalado na década de 70 e também era um difusor de bagaço.

FATORES QUE INFLUENCIAM A EXTRAÇÃO NO DIFUSOR

Vários fatores influenciam esses mecanismos e devem ser controlados durante o processo. A seguir estão relacionados os principais fatores:

• Dimensões das partículas: dependem do grau de preparo da cana, já que na difusão, ao contrário da moagem, as partículas não mais sofrerão deformação mecânica. O formato, tamanho e rigidez das partículas são importantes, uma vez que exercem influência direta na distribuição do líquido de extração através do colchão de cana (taxa de percolação). Para Payne (1989), para ter um eficiente deslocamento do caldo contido na fibra é importante manter o mínimo de moagem da mesma, mantendo-se o comprimento do feixe fibroso de 10 cm a 15 cm. O tecido da célula deve ser desfibrado do feixe fibroso produzindo uma mistura de pedaços de tiras de fibras de tecido de medula. O equipamento melhor indicado para esta operação é o desfibrador de martelos oscilantes. Utiliza-se, para efeito de avaliação do preparo das partículas, o índice de preparação ou índice de células abertas “open-cells”. Para a difusão, tal índice deve ser superior a 90%.
• Desnaturação térmica: o tratamento térmico no tecido vegetal deve ser aplicado com cautela, de modo que não ocorra sobreaquecimento e conseqüente dissolução de materiais indesejáveis que, piorando o comportamento mecânico do leito (por exemplo, formando canais preferenciais) resultam em menor extração. Após esse processo, as paredes das células deixarão passar o líquido contendo sacarose, que será conduzido por capilaridade até a superfície, onde será coletado pelo líquido lixiviador.
• Temperatura de extração: altas temperaturas são vantajosas por reduzirem a viscosidade do líquido lixiviador, portanto, aumentarem a extração. Além disso, fica reduzida a atividade microbiológica e enzimática, mantendo-se condições de esterilização e evitando a inversão da sacarose. Por outro lado, temperaturas demasiadamente altas causam alta desnaturação térmica, reduzindo a extração. A temperatura média recomendada para uma boa operação do difusor situa-se em torno de 75ºC. Há casos de difusores que operam com temperatura de até 90ºC. Segundo Payne (1989), a temperatura ideal é de 70ºC. Não convém manter a temperatura muito alta, pois podem ocorrer perdas de açúcar por inversão. A 70ºC, a perda média de açúcar por inversão da sacarose no difusor, com um caldo não caleado (pH de 5,2 – 5,5) é em torno de 0,14%.
• Valor de pH: baixos valores favorecem a inversão da sacarose, enquanto que valores altos aumentam a extração de polissacarídeos indesejáveis da fibra. A faixa usualmente praticada é de 6,0 a 6,5.
• Taxa de percolação: é o volume de líquido de extração que passa por certa área do colchão de cana desfibrada por unidade de tempo. Esta taxa varia com a preparação física do material, com a distribuição das partículas no colchão e com a temperatura de operação.
• Taxa de embebição: é a relação entre o peso de água de embebição e o peso da fibra. A taxa de embebição máxima depende da taxa de percolação, mas não deve exceder a capacidade de evaporação da planta e não causar inundação do difusor, misturando todos os seus estágios. A taxa de embebição mínima depende de um fluxo contínuo do caldo de recirculação em todo o difusor, sendo a água de embebição cerca de 100% do peso de cana, podendo atingir valores em torno de 250%, dependendo do teor de fibra.
• Gradiente de concentração: é provavelmente o fator mais importante no desempenho dos difusores, já que é à base do processo de difusão e depende fortemente da eficiência do processo de circulação de contra corrente do líquido de extração.
• Tempo de retenção: é o tempo que a fibra (portando o caldo) permanece no difusor. Quanto maior, maior é a extração promovida. Se excessivo, pode ocasionar variação na cor do caldo, fator prejudicial na fabricação de açúcar. O tempo normalmente empregado para a retenção da cana é em torno de 50 minutos.

Espero que tenham gostado dessas informações, continuarei falando mais sobre difusor em breve.

Valdemir Alves de Lima - MTA em Gestão de Produção Sucroenergética.