El hidrato de cal en los procesos de alcalización de jugos de caña

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Descripción

El hidrato de cal en los procesos de alcalización de jugos de caña. Ing. Florentino Falcon Sugarmaster. [email protected]

Resumen La eliminación química de los no azucares presentes en los jugos de caña se lleva a cabo a través del proceso CAL – CALOR –CAL en los que la adición del hidrato combinada con procesos de calentamiento escalonado tiene un papel protagónico debido a lo especifico de la reacción de formación de los flóculos de fosfato tricálcico, principal componente de la cachaza pero a pesar de que el uso de la cal está indisolublemente ligado a la producción de cualquier calidad de azúcar no existe una tendencia a establecer estándares que indiquen cual es la calidad requerida para esta industria ni tampoco una evaluación que cuantifique los danos colaterales que se producirán con la entrada de grandes volúmenes de impurezas tales como arena, huesos, magnesio y sílice entre otros a consecuencia del uso de cales de baja calidad. Este articulo pretende demostrar la relación que existe entre la calidad del Azúcar y de la Cal por ello al estudiar sus propiedades particulares se podrá establecer un estándar de calidad para la producción de azúcar de caña, como evitar las incrustaciones, como preparar las suspensiones y saber cuál será el destino de las impurezas que entran al jugo por la vía de la cal.

Palabras claves: Hidróxido de calcio, cal, oxido de calcio aprovechable, incrustaciones, lechada de cal, sacarato de calcio.

Non-sugars removal in cane juice takes place through the LIME-HEAT-LIME process in which the addition of lime combined with stepped heating processes has a leading role due to specific reaction of formation of flocs of tricalcium phosphate, main component of the filter cake but while the use of lime is inextricably linked to the production of any quality sugar there is a tendency to establish standards which indicate which is the quality required for this industry nor an assessment that quantify the damage collateral to be produced with the input of large volumes of impurities such as sand, bones, magnesium and silica among others as a result of the use of low quality limes. This article aims to demonstrate the relationship that exists between the quality of sugar and lime for this reason to study its properties individuals may establish a quality standard for the production of sugar cane, as avoid scale, how to prepare suspensions and know which will be the destination of the impurities that enter by way of the lime juice. Key words: Calcium hydroxide, lime, oxide usable calcium, scale, lime milk, calcium sacarato.

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La cal en los ingenios Introducción. El empleo de la Cal como medio alcalizante está vinculado a las primeras formas de producción de azúcar de la época moderna, debido a lo específico de la reacción de formación de los fóculos de fosfato tricálcico base de los esquemas de purificación de jugos de caña, así lo ratifica Dekker, cuando plantea que “la ciencia y la tecnología modernas no han podido encontrar un sustituto para el hidrato de cal” pues el anión OH- proporcionará la alcalinidad necesaria para que el Ca2+ reaccione con las impurezas presentes en el jugo crudo. 130

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US dollar/tonelada de hidrato de cal

110

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Es indispensable para producir cualquier tipo de azúcar de caña y su consumo para la alcalización de jugos oscila entre 0.650 y 2.0 kg de OCa aprovechable por cada tonelada de caña molida; dependiendo si el ingenio produce azúcar crudo, blanco directo por sulfitación o refino por carbonatación , es de facto uno de los auxiliares químicos de mayor peso dentro de los que utilizamos en la producción de cada libra de azúcar, que se Gráfico 1 Costos de producción del hidrato de cal 1. consideraba barato pero su precio en el mercado de los Estados Unidos se ha duplicado en los últimos años con tendencia a seguir creciendo según se muestra el gráfico 1. 90

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2012

2014

Años

Sin embargo a pesar de lo especifico de su reacción y del creciente incremento en el precio del hidrato no existe tendencia alguna a prefijar los niveles de calidad necesarios en el hidrato para cada tipo de azúcar tal y como se establece en el resto de los consumidores industriales. El focus de este artículo es llamar la atención sobre el significado de crear estándares de calidad del hidrato que consume la industria para reducir sus costos de operación, minimizar los daños colaterales y mejorar el proceso de clarificación como necesaria vía para obtener azúcar de calidad.

Ca CO3 Piedra Caliza

Ca(OH)2 Hidrato de Cal

H2O

CaO

Algunas propiedades químicas del hidrato de cal. Cal es el término genérico que se utiliza para denominar a las múltiples formas en las que aparece el óxido de calcio en la naturaleza, un mineral ampliamente utilizado por la industria moderna pero para la azucarera el término “Cal” define el hidrato de cal que comúnmente se emplea para la alcalización de sus jugos; su consumo en los Estados Unidos muestra una tendencia al crecimiento sostenido con un peso del 3.5% de toda la producción anual.

Cal viva

El hidrato de cal, Ca(OH)2 , es una base fuerte que se obtiene a través de un proceso de calcinación a elevadas temperatura donde se produce Oxido de Calcio , Cal viva , producto intermedio que Figura 1 Ciclo natural del carbonato. posteriormente será hidratado por la adición de agua, acción de donde se genera el nombre de “Cal apagada” ; que es la formulación química que en la actualidad emplean los ingenios en la alcalización aunque en algunas regiones aún se mantiene la antigua o tradicional forma de uso del óxido de calcio como espina vertebral del sistema de alcalización2.

2

La cal en los ingenios El Ca (OH)2 es químicamente inestable tanto en su forma sólida como en las suspensiones pues en presencia del CO2 del aire tiene lugar una reacción regresiva al carbonato que lo origino, este proceso conocido como re carbonatación es la principal causa de la reducción del contenido del óxido de calcio aprovechablea durante su almacenamiento y manipulación en tal magnitud, entiéndase pérdidas de su calidad, que pudiera llevarnos a considerar desechar importantes cantidades del producto. 0.2

0.18

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Grs/ 100 grs solucion saturada

El hidrato de cal es escasamente soluble en agua a 0oC , para muchos de nosotros es en términos prácticos “insoluble” y se reduce aún más a medida que la temperatura se incrementa, como se muestra en el gráfico 2, particular circunstancia que nos afecta directamente pues el agua vegetal condensada que se usa en los ingenios para preparar la lechada está en el rango de 80 a 100oC justo el de más baja solubilidad y es un elemento que va a condicionar la forma en la que debemos manipular estas suspensiones.

0.14

0.12

0.1

0.08

El hidrato de cal usualmente se suministra en un polvo fino, el más adecuado sería aquel que pase por un tamiz Standard de 300 meshb para facilitar todo el proceso de preparación, aunque existe Gráfico 2 Solubilidad del Ca (OH)2 Vs Temperatura3. cierta tendencia al uso de una pasta que contiene alrededor de un 35% de sólidos e igual calidad que el hidrato en su forma sólida. 0.06

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Temperatura en oC

Tiene una densidad aproximada a los 600 kg/m3, su calor específico es de 0.283 calorías/gramos y su ángulo de reposoc máximo de 70º; si se caliente hasta 512oC se descompone en su Componente Formula Composición (%) oxido y agua4 . Hidróxido de Calcio

Ca(OH)2

20-55

Oxido de Magnesio

MgO

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