Estudo da solubilidade da sacarose em soluções técnicas (impuras) de cana de açúcar
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2021
Autores
Goehler, M. P. D.
Orientador
Condotta, R.
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Citação
GOEHLER, M. P. D. Estudo da solubilidade da sacarose em soluções técnicas (impuras) de cana de açúcar. 2021. 159 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.31414/EQ.2021.D.131399.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
cana-de-açúcar,melado,sacarose,solubilidade,cristalização
Resumo
A otimização do processo de cristalização requer o conhecimento da solubilidade da sacarose no melado. Esta, por sua vez, é fator determinante no controle da nucleação, sem o que se reduz a eficiência industrial. Embora a solubilidade da sacarose em soluções aquosas puras seja amplamente conhecida, a sua solubilidade em soluções aquosas impuras, a partir da cana-de-açúcar, ainda carece de estudo e conhecimento. Algumas publicações encontradas avaliam a solubilidade da sacarose em água na presença de impurezas, mas atém-se a purezas próximas a 100%, uma vez que constroem as respectivas soluções de estudo a partir da diluição de açúcar mais ou menos puro em água. O presente trabalho estudou a solubilidade da sacarose em soluções aquosas impuras, produzidas a partir do mel de cana residual do processo industrial, avaliando-se a relação entre a solubilidade da sacarose e a pureza da solução, para determinadas temperaturas pré-fixadas. Os ensaios deste estudo foram conduzidos a 40 °C, a 50 °C e a 60 °C, numa faixa de pureza da solução variando entre 99% e 45%, obtidas através da saturação de amostras com adição de sacarose em excesso. O conhecimento da solubilidade da sacarose em soluções aquosas impuras permite a determinação da concentração da solução, correspondente a sua pureza e temperatura de processo, de modo a garantir a supersaturação desejada no processo industrial. Os resultados obtidos confirmam, para o açúcar da cana, comportamento semelhante àquele encontrado na literatura para a beterraba açucareira. Discute-se ainda uma tentativa de ajuste da equação empírica da solubilidade de Nyvlt, modificada para a variação da pureza da solução a uma dada temperatura e por fim, se avalia um estudo para a modelagem termodinâmica da solubilidade da sacarose em soluções aquosas impuras, seguindo a equação UNIQUAC. Enquanto a modelagem UNIQUAC proposta não apresenta correspondência com os resultados experimentais, na faixa de pureza estudada, o ajuste apresentado para a equação empírica modificada da solubilidade de Nyvlt traz alguma concordância com os ensaios, sobretudo na faixa de pureza entre 95% e 70% nas soluções açucaradas e promove assim, o interesse na realização de ensaios industriais de cristalização, com o uso dos valores advindos dessa modelagem
The crystallization process optimization requires the technical knowledge of the sucrose solubility in syrup. Therefore, the sucrose solubility is a key factor to control the nucleation, and strongly implies on the industrial yields. Although the sucrose solubility in pure water solution is widely known, the sucrose solubility in non-pure, solutions from cane sugar still requires research and knowledge. Some of technical papers, which were found, present the evaluation of sucrose solubility in water in the presence of impurities, but remain at higher purities close to 100%. These artificially built sucrose solutions are prepared with the mixture of different grades of crystal sugar in water. This work studied the sucrose solubility in impure water solutions, which are produced with the final molasses from the processing of the cane sugar, establishing a relationship between sucrose solubility and the purity of the solution, at previously defined temperatures. The analysis in this work were conducted at 40 °C, at 50 °C and at 60 °C, with different purities of solution, varying from 99% to 45% and were obtained through the saturation of samples with excess sucrose. The knowledge achieved of the sucrose solubility in impure water solutions, allows the determination of the solution concentration, which corresponds to its purity and process temperature, to ensure the desired supersaturation in the industrial process. The results achieved confirm to the cane sugar, the already studied beet sugar trends. A trial in adjusting the empirical solubility equation of Nyvlt, modified by the changes in the purity of the solution at a given temperature, is presented, and discussed. At the end a study on thermodynamics of the sucrose solubility in impure aqueous solution, based on the UNIQUAC modeling equation, is presented, and evaluated. While the UNIQUAC proposed model results do not match the experimental data, along with the purity gap studied, the modified Nyvlt equation modeling present some coherence with the empirical data, especially along the purity range from 95% to 70% in sugar solutions. This implies in the interest on further industrial trials on sucrose crystallization, based on the figures of the modified Nyvlt modelling, as presented in this paper
The crystallization process optimization requires the technical knowledge of the sucrose solubility in syrup. Therefore, the sucrose solubility is a key factor to control the nucleation, and strongly implies on the industrial yields. Although the sucrose solubility in pure water solution is widely known, the sucrose solubility in non-pure, solutions from cane sugar still requires research and knowledge. Some of technical papers, which were found, present the evaluation of sucrose solubility in water in the presence of impurities, but remain at higher purities close to 100%. These artificially built sucrose solutions are prepared with the mixture of different grades of crystal sugar in water. This work studied the sucrose solubility in impure water solutions, which are produced with the final molasses from the processing of the cane sugar, establishing a relationship between sucrose solubility and the purity of the solution, at previously defined temperatures. The analysis in this work were conducted at 40 °C, at 50 °C and at 60 °C, with different purities of solution, varying from 99% to 45% and were obtained through the saturation of samples with excess sucrose. The knowledge achieved of the sucrose solubility in impure water solutions, allows the determination of the solution concentration, which corresponds to its purity and process temperature, to ensure the desired supersaturation in the industrial process. The results achieved confirm to the cane sugar, the already studied beet sugar trends. A trial in adjusting the empirical solubility equation of Nyvlt, modified by the changes in the purity of the solution at a given temperature, is presented, and discussed. At the end a study on thermodynamics of the sucrose solubility in impure aqueous solution, based on the UNIQUAC modeling equation, is presented, and evaluated. While the UNIQUAC proposed model results do not match the experimental data, along with the purity gap studied, the modified Nyvlt equation modeling present some coherence with the empirical data, especially along the purity range from 95% to 70% in sugar solutions. This implies in the interest on further industrial trials on sucrose crystallization, based on the figures of the modified Nyvlt modelling, as presented in this paper