Intensificação do processo de purificação do caldo da cana-de-açúcar por decantação química e adsorção

Abstract

Os resultados industriais de purificação do caldo de cana-de-açúcar têm deixado uma margem importante, a se suprir, no que diz respeito à qualidade final do açúcar. Observada a complexidade do meio em termos dos teores e diversidade de ácidos (ácido aconítico, ácido fosfórico, outros) adotou-se uma abordagem em que se fez o controle da acidez do meio em faixas nas quais estas substâncias e suas espécies químicas derivadas, presentes nas diferentes formas de sais (Ca₃(H₃C₆O₆)₂, Ca(H₅C₆O₆)₂, Ca₃(PO₄)₂, Ca(H₂PO₄)₂, Ca(HCO₃)₂, CaCO₃), possam precipitar durante a decantação. A intensificação da purificação e da clarificação do caldo, envolvendo desde a decantação e com repercussão em várias etapas até o armazenamento do açúcar, foi o motivo da presente pesquisa. Predições de condições operacionais referentes à decantação foram obtidas com base em balanços de massa das espécies ácidas e nos seus equilíbrios iônicos das múltiplas dissociações (Kₑ𝔮 ʜ₃ᴘᴏ₄ = 5,15x10⁻³; 6,15x10⁻⁸; 4,80x10-¹³; Kₑ𝔮 ʜ₆ᴄ₆ᴏ₆ = 1,59x10⁻³; 3,47x10⁻⁵; 5,01x10⁻⁷; Kₑ𝔮ʜ₂ᴄᴏ₃ = 4,40x10⁻¹⁷; 5,60x10⁻¹). A operação da decantação em bancada (2,0 L) teve cinética avaliada com tempo mínimo de 540 s, nas condições de 80 – 85°C, pH médio de 8,5. O processo intensificado operou na decantação com aportes de CaCl₂ (120 mg.L⁻¹), H₃PO₄ (300 mg.L⁻¹) e de gás carbônico (CO₂) solubilizado sob pressão atmosférica, seguidos por filtração e remoção dos pigmentos por adsorção. Atendendo às predições o caldo foi decantado em pH alcalino (8,0 – 9,0) e nesta condição as impurezas ácido fosfórico, ácido aconítico e os sais de metais pesados foram removidos com eficiência promovendo uma melhor filtração da torta. O processo intensificado produziu um caldo de cana-de-açúcar de alta qualidade (elevado teor de sacarose assegurado, límpido, transparente, baixa dureza cálcica) o que qualificou este procedimento para substituir os processos convencionais destinados à fabricação do açúcar branco. O caldo de cana-de-acúcar final, em pH 8,3, submetido à adsorção apresentou cor ICUMSA de 800 – 1200 e reduzida perda por inversão.