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TECNOLOGIA DEL AZUCAR :

TECNOLOGIA DEL AZUCAR

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Alumno: RELAIZA VALDERA MIGUEL ANGEL Código: 014569-A

CLARIFICACION Cal Viva y Cal Apagada:

CLARIFICACION Cal Viva y Cal Apagada

INTRODUCCION:

INTRODUCCION La clarificación con cal y calor, conocida como proceso de defecación simple, es el método más antiguo para purificar el jugo , y en muchos sentidos el más efectivo. El proceso de clarificación, sólo con cal y calor, era antiguamente más o menos uniforme en todo el mundo, pero se han efectuado muchas modificaciones debido a la importancia que se le da actualmente al logro de una clarificación más eficiente.

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El uso de la cal para el tratamiento de los jugos de caña tiene cuando menos una antigüedad de 300 años y probablemente mucho más, de acuerdo con Douwes-Dekker: “ Incluso la ciencia moderna ha fracasado en encontrar un agente químico más apropiado”. Davies afirma: “ Sería extremadamente difícil encontrar otra sustancia que reemplace a la cal.” Estos dos autores subrayan la importancia de “ apagar” la cal, que muchas regiones del mundo llega a las fábricas de azúcar en forma de grandes terrones de cal viva (CaO). La introducción de cal hidratada en polvo y de cal pulverizada muy finamente ha hecho obsoleto el uso de cal en terrón en los ingenios y la refinería.

Caliza:

Caliza La caliza es una roca formada básicamente por carbonato de calcio (CaCO3) y otros elementos que le comunican impurezas, entre los cuales los más comunes son el magnesio (Mg), la sílice (Si) y el fosfato (PO4). Cuando la concentración de alguno de estos elementos es de cierto tenor, se conviene en denominar las calizas como calizas magnesianas, calizas silíceas o calizas fosfatadas, según sea el caso. En las calizas magnesianas, de muy alta concentración de magnesio, se forma la sal doble de calcio y magnesio, dando lugar a un tipo diferente de caliza, que se conoce con el nombre de dolomita. Las combinaciones en las calizas silíceas son las más desfavorables, ya que el material resulta insolubre y abrasivo. Las fosforitas son rocas que tienen en su fórmula el radical PO4. En esta roca, el fosfato es el compuesto de mayor importancia. La riqueza de la roca se indica por el porcentaje de fosfato tricálcico.

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La mayoría de las calizas pulverizadas y otros productos procesados en las canteras son llamados productos crudos. En la práctica se distinguen dos tipos de productos: enmiendas y abonos, uno de ellos se obtiene por pulverización mecánica de la caliza y el otro por proceso de cocción. Las calizas sometidas al proceso de cocción en hornos de cuba pierden el dióxido de carbono (CO 2 ) y el óxido de calcio (CaO), conocido como cal viva, la cual al ser trata con agua (H 2 O) da lugar al hidróxido de calcio Ca(OH) 2 o cal apagada.

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Las calizas tienen múltiples usos:

Cal:

Cal Bajo la denominación cal se incluyen todos los productos de calizas sometidas al proceso de cocción. Estos productos aportan el calcio Ca +2 en forma de óxido de calcio (CaO), conocido con el nombre de cal viva, y el hidróxido de calcio Ca(OH) 2 , conocido con el nombre de cal apagada. La calcinación de caliza (CaCO 3 ), proceso que se realiza en hornos, libera el anhídrido carbónico (CO 2 ), dando origen al carbonato de calcio (CaCO 3 ) por CaO + CO 2 . La cantidad de cal viva depende de la pureza de la roca caliza utilizada, ésta debe estar en tenores que oscilan de 75% hasta 98% de carbonato de calcio. La cal apagada resulta de tratar la cal viva con agua. La cal se hidrata y da lugar a un polvo que alcanza de 5% a 72% de cal, bajo la forma de hidróxido de calcio.

Cal Viva:

Cal Viva Material obtenido de la calcinación de la caliza que al desprender anhídrido carbónico, se transforma en óxido de calcio. La cal viva pulverizada se separa por flotación con aire y la mejor calidad presenta 99% y mas de paso a través de la malla 300. Hay tres factores esenciales en la descomposición térmica de caliza: (1) La piedra debe ser calentada a la temperatura de disociación de los carbonatos; (2) esta temperatura mínima (pero hacia el interior una temperatura superior) debe ser mantenida para una cierta duración; y (3) el dióxido de carbono desprendido debe ser removido rápidamente.

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Las temperaturas de calcinación van de 925 a 1340 ° C, la disociación de la caliza ocurre gradualmente de la superficie exterior de la partícula de la piedra hacia dentro. La disociación de la superficie de hecho puede ocurrir bajo ciertas condiciones, como las presiones atmosféricas fraccionadas debajo del punto de disociación en 101.3 kPa (1 atm). Sin embargo, para la disociación es necesario penetrar el interior de la partícula de piedra, el logro de temperaturas a menudo considerablemente superiores que el punto de disociación es necesario.

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Si la disociación de la partícula está incompleta, se queda en el centro de la partícula un corazón de piedra no calcinado de carbonato que puede extenderse en el tamaño de un grano de arroz al de una bellota, a merced de las dimensiones lineales del fragmento y la extensión para la cual la calcinación es completa. Tal corazón no es usualmente deletéreo, pero eso disminuye la concentración de la cal disponible. Su presencia es inevitable con cal poco quemada.

Cal Apagada:

Cal Apagada Aunque la mayoría adquiere cal como cal viva, la producción de cal apagada es también sustancial. Este producto está hecho por el fabricante de cal en forma de un polvo mullido, seco, blanco. Los consumidores pequeños de cano pueden justificar económicamente la fase de elaboración adicional que la humidificación conlleva. La manufactura de cal apagada procede por la adición lenta de agua a la cal viva aplastada o molida en una cámara de premezcla o una vasija conocida como un hidratador, ambos mezclan y agitan la cal y el agua. La cantidad de agua añadida es esencial. Demasiada agua lo hace imposible, o demasiado costoso, para producir la forma seca deseada; muy poca agua deja incompleta la humidificación, causando degradación de la calidad, es decir, inestabilidad química y defectuosidad estructural.

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Más que la cantidad teórica (24.5 %) de humedad es menester contrarrestar la pérdida de humedad como vapor generado por el apreciable calor de humidificación. En la práctica, cerca de % 50-65 del agua que se agrega, a merced del grado de reactividad de la cal viva y su tamaño físico. Las partículas más finas se hidratan más rápidamente. Después de la humidificación, la cal apagada ligeramente húmeda es accionada por un transportador de tornillo sin fin adjunto a un separador de aire, donde los fragmentos gruesos son mayormente removidos. Este paso realza la fineza del polvo, mejorando su pureza química, y seca el polvo más.

Composición de Cal Viva:

Composición de Cal Viva Componente Cal Viva CaO 93,25 - 98,00 MgO 0,30 – 2,50 SiO 2 0,20 – 1,50 Fe 2 O 3 0,10 – 0,40 Al 2 O 3 0,10 – 0,50 H 2 O 0,10 – 0,90 CO 2 0,40 – 1,50

Composición de Cal Apagada:

Composición de Cal Apagada Compuesto Cantidad (%) Ca(OH) 2 Útil 97.00 CaO equivalente 73.43 CaCO 3 2.04 CaO total 74.57 Sílice 0.40 Óxido de Hierro 0.08 Alúmina 0.17 Magnesia 0.22 Trióxido de Azufre 0.09

Proceso de Obtención de Cal Viva Y Cal Apagada:

Proceso de Obtención de Cal Viva Y Cal Apagada Extracción . Se desmonta el área a trabajar y se lleva a cabo el descapote, posteriormente se barrena aplicando el plan de minado diseñado, se realiza la carga de explosivos y se procede a la voladura primaria, moneo, tumbe y rezagado, carga y acarreo a planta de trituración. Trituración . En esta etapa es sometida a un proceso de trituración que arrojará como producto trozos de menor tamaño que serán calcinados en hornos verticales. La trituración secundaria se realiza cuando se requieren fragmentos de menor tamaño y se tienen hornos rotatorios para calcinar.

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Calcinación . La cal es producida por calcinación de la caliza y/o dolomía trituradas por exposición directa al fuego en los hornos. En esta etapa las rocas sometidas a calcinación pierden bióxido de carbono y se produce el óxido de calcio (cal viva). Es importante que el tamaño de la roca sometida a calcinación sea homogéneo para que la calcinación se realice en forma efectiva y en su totalidad en todos los fragmentos. Enfriamiento . Posteriormente se somete a un proceso de enfriamiento para que la cal pueda ser manejada y los gases calientes regresan al horno como aire secundario.

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Inspección . El proceso siguiente es la inspección cuidadosa de muestras para evitar núcleos o piezas de roca sin calcinar. Cribado . Se somete a cribado separando a la cal viva en trozo y en guijarros de la porción que pasará por un proceso de trituración y pulverización. Trituración y Pulverización . Este paso se realiza con el objeto de reducir más el tamaño y así obtener cal viva molida y pulverizada, la cual se separa de la que será enviada al proceso de hidratación.

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Hidratación . Consiste en agregar agua a la cal viva para obtener la cal hidratada. A la cal viva dolomítica y alta en calcio se le agrega agua y es sometida a un separador de residuos para obtener cal hidratada normal dolomítica y alta en calcio. Únicamente la cal viva dolomítica pasa por un hidratador a presión y posteriormente a molienda para obtener cal dolomítica hidratada a presión. Envase y embarque . La cal es llevada a una tolva de envase e introducida en sacos y transportada a través de bandas hasta el medio de transporte que la llevará al cliente.

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Separador de residuos Molienda Cal hidratada normal, alta en calcio y dolomítica Cal dolomítica hidratada a presión ENVASE Y EMBARQUE Cal viva, molida y pulverizada HIDRATADOR HIDRATADOR A PRESIÓN Trituración y pulverización Cal viva, alta en calcio y dolomítica Únicamente cal viva dolomítica Guijarros y trozos de cal viva CALCINACIÓN (Cal viva) Inspección Cribado Enfriamiento Caliza en trozos para horno vertical Caliza en guijarros para horno rotatorio EXTRACCIÓN (Caliza) TRITURACIÓN Trituración secundaria

Análisis Químico de la Cal Viva:

Análisis Químico de la Cal Viva Pesar 0.5 gr. de CaO finamente pulverizado; colocar en una matraz Erlenmeyer conteniendo 10ml. de agua destilada, tapar inmediatamente. Colocar el matraz sobre una placa caliente, con la precaución de retirar el tapón; agregar 50ml. De agua hirviendo libre de CO 2 . Agitar y hervir durante 1min.. Retirar y tapar el matraz; enfriar en agua fría hasta alcanzar la temperatura ambiente.

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Agregar 50ml.de solución azucarada neutralizada. Tapar, agitar y dejar que reaccione durante 15min.. Agitar a intervalos de 5min. durante la reacción. Quitar el tapón y agregar 4 gotas de indicador de fenolftaleína al 4%. Titular inmediatamente con solución de HCl usando una bureta de 100ml. y obtener la cantidad de gasto de HCl para que la solución obtenga un color rosa.

Cálculos para CaO:

Cálculos para CaO % CaO = V * 0.5 W W = Peso de la muestra en gramos. V = ml. de HCl gastados.

Análisis Químico de la Cal Apagada:

Análisis Químico de la Cal Apagada El procedimiento para determinar el contenido de hidróxido de calcio es el mismo que se emplea en la determinación de CaO; con la sola diferencia que el agua libre de CO 2 se añade fría y se evitan los pasos de ebullición, calentamiento y enfriamiento. No se encontraron métodos específicos para la determinación de CaO en la cal hidratada pero por análisis gravimétrico se puede deducir fácilmente el porcentaje de CaO presente en la muestra.

Cálculos para Ca(OH)2:

Cálculos para Ca(OH) 2 % Ca(OH) 2 = V * 0.5 W W = Peso de la muestra en gramos. V = ml. de HCl gastados.

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No se consiguió muestras de Ca(OH) 2 por lo cual no se pudo llevar a cabo el análisis experimental de la misma. Los reactivos empleados en el análisis ya estaban preparados en el Laboratorio de Físico Química por lo cual se obvia especificar su preparación.

Producción de Cal Apagada 100% Seca:

Producción de Cal Apagada 100% Seca Actualmente se produce Ca(OH) 2 100% seco para ser empleado con fines odontológicos mas no en el área azucarera debido a los altos costos de producción. Es mucho mas rentable obtener Ca(OH) 2 de 97% de pureza útil mediante 2 métodos los cuales dependen enormemente de la calidad de caliza y diámetro de las partículas de cal. Los métodos son los sgtes:

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a.- Si la granulometría de la cal viva no es la deseada esta es sometida a diluciones constantes para lograr la más alta concentración de Ca +2 posible, cada dilución es seguida de un calentamiento para evaporar el agua. El porcentaje de agua es eliminada con corrientes de aire seco. b.- Cal apagada de pureza menor a la deseada es convertida a Carbonato con la adición de CO 2 para obtener cal viva con alto contenido de Ca +2 para luego desarrollar el método anterior.

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Lo cierto es que la máxima concentración de CaO en la cal apagada estaría alrededor del 75.5% que permite una cal viva del 99% en contenido de CaO.

Comparación de Costos entre Cal Viva y Cal Apagada:

Comparación de Costos entre Cal Viva y Cal Apagada La conveniencia, limpieza y pureza de la cal en forma de cal apagada hace preferible su empleo, también es más fácil de almacenar que la cal viva la cual en condiciones de humedad podría echarse a perder. En cuanto al % de no volátiles el resultado es el mismo en la cal viva y la cal apagada.

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Pero es lógico que con respecto al costo de producción la cal apagada resulta más costosa que la cal viva la cual ahorra cerca de un 20%. El precio de la cal viva fluctúa entre 0.15 a 0.2 $/Kg. mientras que el costo de la cal apagada se encuentra entre 0.25 a 0.30 $/Kg.

Anexos Granulometría de la Cal:

Anexos Granulometría de la Cal Malla Porcentaje de Retención 20 10 40 11.8 80 18.4 120 8 170 9 200 7 Lamas 45.8

Tipos de Hornos:

Tipos de Hornos a). Rotativos : usados generalmente para calcinar una caliza con un tamaño pequeño de partícula (6-60)mm. Equipados generalmente con calentadores previos y refrigerantes Están mejor equipados para la obtención de una cal de calidad debido a su instrumentación. Produce una cantidad máxima de cal por hombre-hora. Su gran desventaja es su alto consumo de combustible. Mas del 50% de la cal producida en EEUU se produjo en este tipo de hornos

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b). Verticales : usados generalmente cuando la cal obtenida no requiere de una gran pureza. Son más simples. Constan de un alimentador de combustible y una correa calentadora. Rendimiento de combustible es mayor que el horno rotativo. Actualmente existen hornos más modernos.

Bibliografía:

Bibliografía Kirth Othmer – Dialog On Disc Book - Biblioteca Virtual Chen Hugot