RESINAS DE TROCA IÔNICA PARA REFINO DE AÇÚCAR DE BETERRABA

As resinas de troca iônica estão sendo usadas extensivamente em operações de refino de açúcar de beterraba para abrandamento de suco fino e separação cromatográfica de melaço de beterraba. Há muito mais oportunidades de utilizar resinas de troca iônica para melhorar as operações de refino, reduzir custos, aumentar a capacidade de produção e resolver problemas ambientais. Algumas das tecnologias atuais de resina para fábricas de beterraba são descritas abaixo. Há também muitas aplicações potenciais de resina de troca iônica no refino de açúcar de beterraba.

Descalcificação: Açúcar de Beterraba (Gryllus, NRS, Catex Fraco ) 
O processo de carbonatação deixa o suco com uma quantidade significativa de íons Ca++ em solução que precipitará e incrustará na superfície de transferência de calor, como o evaporador de extrato ou panelas de vácuo, resultando em custos de energia aumentados e custos de limpezas químicas (descaling). Além da redução do custo de energia, as fábricas de beterraba que empregam remoção de açúcar do melaço requerem um melaço com baixa dureza para manter a resina de separação cromatográfica na forma monovalente.

O processo Gryllus utiliza uma resina catiônica fortemente ácida na forma monovalente.  Os íons bivalentes cálcio e o magnésio têm uma maior afinidade com a resina e serão trocados pela resina que, simultaneamente, libera íons Na+ e/ou K+. Após a exaustão com dureza, a resina é regenerada de volta à forma monovalente com extrato cuja concentração de íons Na+ e K+ foram aumentadas através da evaporação e podem superar as diferenças de seletividade. O Ca++ e Mg++ que foi transferido de volta para o extrato aumenta a exaustão do melaço devido ao menor efeito melassigênico desses íons em comparação com Na+ ou K+. Este processo não resulta em nenhum uso químico, diluição ou desperdício.

O processo NRS também utiliza uma resina catiônica fortemente ácida na forma monovalente. A diferença entre NRS e Gryllus está na regeneração. O NRS utiliza o NaOH em suco fino abrandado a uma temperatura mais baixa para retirar os íons Ca++ da resina. Na temperatura mais baixa, o Ca(OH)2 forma um complexo solúvel com a sacarose que impede o Ca(OH)2 de precipitar até ser reciclado de volta à carbonatação onde a temperatura é aumentada, o complexo é quebrado e o cálcio precipita como CaCO3. Este processo não resulta em diluição ou desperdício

O processo Catex Fraco utiliza uma resina de catiônica fracamente ácida na forma H+ para remover dureza. Inicialmente, os íons H+ na resina são trocados pelos íons K+ e Na+ no suco fino, que são posteriormente trocados pelos íons Ca++ e Mg++ que têm uma maior seletividade para a resina. A regeneração é realizada com H2SO4 e o efluente regenerado contendo CaSO4 é utilizado como auxílio de pressão de polpa.

Produtos recomendados: C100s, C150s, C160s, C104EPlus, SSTC80S

Processo Quentin:
Para alcançar a exaustão máxima do melaço (pureza mínima de sacarose) às vezes o xarope verde-B é passado através de uma resina catiônica fortemente ácida na forma de íons Mg++.. Devido à alta concentração de íons Na+ e K+ presentes no xarope, a resina trocará os Mg++ pelos íons Na+ e K+. Os íons Mg++ são menos melassigênicos que Na+ e K+, por isso sua presença reduz a solubilidade da sacarose, permitindo que mais açúcar seja cristalizado. Após o esgotamento, a resina é regenerada com uma solução MgCl2 para converter a resina para a forma Mg++ para mais tratamento de xarope.

Produtos recomendados: C160S

Separação cromatográfica do Melaço:
Uma vez que aproximadamente 15% da sacarose na beterraba deixa a fábrica no melaço, há um forte incentivo financeiro para recuperar esse açúcar usando uma resina de separação cromatográfica para separar a sacarose dos não-açúcares. Além disso, o melaço contém uma concentração significativa de betaína, um aminoácido valioso, que também pode ser separado usando a mesma resina. À medida que o melaço passa pela resina, os sais serão ionicamente impossibilitados de entrar nas esferas de resina junto com as grandes moléculas de cor. Estes sairão do separador primeiro. A sacarose se difundirá nas esferas de resina e será eluida com água. Isso atrasa a passagem da sacarose na coluna. A betaína é ainda mais retardada pela interação com a resina. Três cortes separados do efluente podem ser tomados: uma fração de sal (refinado), uma fração de sacarose (extrato) e uma fração de betaína. Em um separador acoplado de loop, o primeiro separador fará apenas um corte betaína e o segundo fará um corte de sacarose. Mais de 90% da sacarose no melaço pode ser recuperada para evaporação e cristalização.

Produtos recomendados: PCR642K

Descoloração do Extrato ou Suco Grosso:
No final da campanha da beterraba, à medida que as beterrabas se deterioram nos armazéns, a cor do extrato produzido na fábrica aumenta. Uma resina aniônica fortemente básica na forma Cl- pode ser usada para reduzir a cor do extrato, economizando energia na cristalização e aumentando a produção de açúcar branco. Como muitos dos corpos colorantes no melaço são pequenos, eles passarão pelo leito de resina durante a remoção de açúcares na mesma taxa que a sacarose e sairão da coluna no corte do extrato. Esses corpos colorantes são prontamente removidos com uma forte resina aniônica fortemente básica.

Produtos recomendados: A502PS, A860S

Desmineralização do Suco Fino:
O suco fino pode ser descolorido e desmineralizado para uma solução aquosa de açúcar líquido branco ou solução invertida usando resinas de troca iônica. No entanto, o alto custo químico para remoção de grande quantidade de sal e a alta carga de aminoácidos raramente justifica o processo.

Produtos recomendados: C115E, A500SPlus

Inversão da sacarose:
Ao produzir uma solução de açúcar líquido invertido a partir de sacarose, o processo de inversão pode ser realizado através de uma forte resina de ácida na forma H+. O açúcar invertido conterá menos impurezas e cinzas em comparação com a inversão com adição direta de ácido e neutralização. O grau de inversão é controlado pelo tempo de residência e temperatura.

Produtos recomendados: C124SH, C150SH