Desafio
Um grande produtor de etanol, no Meio-Oeste americano, identificou que o processo de evaporação de etanol da mistura de cerveja fermentada tinha um potencial de incrustação que poderia impactar gravemente as operações da usina.
A incrustação é consequência, principalmente, de proteínas orgânicas e moléculas simples de açúcar que se depositam nas bandejas de coluna de cerveja, restringindo o fluxo descendente de líquidos e induzindo a transferência de sólidos para o vapor de etanol/água. Sistemas de destilação a vapor pressurizados e tradicionais costumam desenvolver incrustação orgânica devido às altas temperaturas. Essa incrustação orgânica facilita problemas de transferência, limita o ritmo da produção e força interrupções na usina para limpeza física e/ou química da coluna de cerveja.
Produtores de etanol, em geral, operam por 30 dias antes de desligar a usina para limpeza da coluna de cerveja. Isso demanda um desligamento completo da usina, resultando em no mínimo 12 horas de perda de produção a cada vez.
Figura 1: Imagens de exemplos antes da análise
Solução
A Veolia estudou a operação da usina, com foco nas práticas de operação da coluna da cerveja e o impacto de várias matrizes de depósito em seu desempenho.
Depósitos típicos são mostrados na figura 1 e suas composições são detalhadas na figura 2.
|
Análise |
Clara |
Escura |
Faixa |
|---|---|---|---|
|
Perda na ignição |
98% |
98% |
94% |
|
Solúveis de diclorometano |
15% |
5% |
1% |
|
Insolúveis de diclorometano |
85% |
95% |
99% |
|
Carbono |
49% |
53% |
44% |
|
Hidrogênio |
6% |
6% |
6% |
|
Nitrogênio |
10% |
7% |
10% |
|
Enxofre |
1% |
1% |
2% |
Figura 2: Análise de depósitos típicos
A análise de deposição confirmou que a matriz da incrustação era, principalmente, orgânica e precisava de um agente de controle de depósito orgânico.
Com base na análise do depósito, a Veolia recomendou condicionar o material orgânico presente na mistura de cerveja com o FoodPro DCF9834. A ação do FoodPro DCF9834 evitaria que o depósito aderisse às bandejas enquanto passa pela coluna de cerveja, reduzindo o ritmo da incrustação.
A série de produtos FoodPro DCF9834 condiciona matéria orgânica solúvel e insolúvel, de modo que reduz as características de adesão às superfícies de transferência térmica.
O produtor de etanol adaptou a recomendação e estabeleceu um teste em suas colunas de cerveja.
Resultado
O teste do FoodPro DC9834 no controle de incrustação da coluna de cerveja foi um sucesso.
O que o teste com o FoodPro DCF9834 demonstrou:
- Os dias de operação entre as limpezas aumentou 57%
- Os dias de inatividade por ano reduziram 37%
- Menor ritmo de incrustação
- Melhor capacidade de produção
- Vapor da água da cerveja mais limpo
Figura 3: Melhoria no tempo de operação com o FoodPro DCF9834
Figura 4: Economias operacionais com menor
frequência de limpeza da coluna
Para entender melhor o real impacto do programa de tratamento da Veolia, é importante entender o impacto operacional que o programa causou nas instalações. As instalações tinham uma projeção de inatividade para limpezas de coluna de cerveja, com base no histórico, de 13,5 dias por ano. Cada período de inatividade custa às instalações US$ 165.136 — um total anual de US$ 2.256.330, com base nas condições de mercado.
Utilizando o FoodPro DCF9834 da Veolia para reduzir o ritmo da incrustação na coluna de cerveja, o produtor de etanol reduziu os dias anuais totais de inatividade para limpeza da coluna de 13,5 para 8,5 dias por ano. Isso significa que a frequência de inatividade foi reduzida em 37%, e o período de operação entre as inatividades pôde ser ampliado em 57%. O ganho em produtividade para cada dia de inatividade por manutenção que pode ser evitado para essa instalação é mostrado na Figura 4. Os 5 dias de inatividade que foram evitados anualmente geraram maior produção, avaliada em US$ 883.842 por ano.