Concentração de vinhaça por microfiltração e ultrafiltração combinadas e nanofiltração direta
Kaliana Sitonio Eça
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Ec11c
[Vinasse concentration by combined microfiltration and ultrafiltration and direct nanofiltration]
Campinas, SP : [s.n.], 2011.
162 p. : il.
Orientador: Luiz Antonio Viotto
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: O uso da vinhaça, como fonte de nutrientes, matéria orgânica e água, foi uma das grandes revoluções no manejo da cultura da cana-de-açúcar. Ela é o principal efluente das destilarias de álcool e sua importância está também relacionada à economia de fertilizantes. A normativa P4.231 fez com...
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Resumo: O uso da vinhaça, como fonte de nutrientes, matéria orgânica e água, foi uma das grandes revoluções no manejo da cultura da cana-de-açúcar. Ela é o principal efluente das destilarias de álcool e sua importância está também relacionada à economia de fertilizantes. A normativa P4.231 fez com que o setor sucroalcooleiro se preparasse para aplicar a vinhaça em distâncias maiores sendo que uma das soluções para o transporte de grandes volumes de vinhaça é o seu uso na forma concentrada nestas áreas. Em conseqüência do contexto estabelecido, o objetivo desse trabalho foi concentrar vinhaça por microfiltração (MF) seguido de ultrafiltração (UF) e nanofiltração (NF) direta. Os ensaios foram conduzidos em uma unidade laboratorial a 60ºC e 500 rpm. O desempenho dos processos foi avaliado através da retenção de sólidos totais e fluxo de permeado. Para MF, as membranas poliméricas de celulose (CEL) de 100 kDa e polietersulfona (PES) de 0,05 µm, foram submetidas às pressões de 1,8 e 2,6 até fator de concentração (FC) igual a 4, sendo o permeado direcionado para a UF, com membranas de CEL de 10kDa e 30kDa e PES de 10kDa, 30kDa e 50kDa, nas pressões de 3, 4 e 5 bar até FC igual a 2. Para NF direta, foram utilizadas as membranas de PES de 300 Da, 500 Da e 1000 Da, nas pressões de 15, 25 e 35 bar até FC igual a 4. Os resultados da MF mostraram retenções de 34% a 41% e fluxos de permeado estabilizados por volta de 34 kg/h.m² para a celulose de 100kDa e 17 kg/h.m² para a PES de 0,05 µm, a FC=4. O processo selecionado na MF e submetidos à UF foi a celulose 100 kDa a 1,8 bar. Os resultados mostraram que a concentração por MF seguida de UF teve baixa retenção mas foi efetivo para o preparo do permeado resultando em altos fluxos na UF. Maiores retenções de sólidos totais foram obtidas na NF direta, de 75 a 85%, que também apresentou retenções satisfatórias de minerais. Os fluxos na NF se estabilizaram por volta de 45 kg/h.m², com FC=4. Concluiu-se que os processos de NF direta apresentaram os melhores desempenhos quando utilizada a pressão de 35 bar. Tanto concentrados finais obtidos pela MF seguida de UF como o da NF direta podem ser utilizados para aplicação em áreas mais distantes das usinas visto que apresentaram concentrações de 3,2 e 7,8% de sólidos totais, respectivamente. Além disso, todos os permeados estéreis formados poderão ser concentrados posteriormente ou utilizados em outros processos
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Abstract: The use of vinasse as a source of nutrients, organic matter and water, was one of the greatest revolutions in the management of sugar cane crop. It is the main effluent from alcohol distilleries and its importance is also related to the economy with fertilizer. The technical guidelines...
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Abstract: The use of vinasse as a source of nutrients, organic matter and water, was one of the greatest revolutions in the management of sugar cane crop. It is the main effluent from alcohol distilleries and its importance is also related to the economy with fertilizer. The technical guidelines P4.231 made the sugar cane sector to carry the vinasse to long-distance areas and a solution to reduce transportation costs is its use in concentrated form. Inside this context, the objective of this work was to study the concentration of vinasse by microfiltration (MF) followed by ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) directly. The process was carried out in a laboratory unit at 60ºC and 500 rpm. The process effectiveness was evaluated by the permeate flux and total solids concentration. For MF, the polymeric membranes used were cellulose 100 kDa (CEL) and PES 0.05 µm, at 1.8 and 2.6 bar until concentration factors (CF) of 4. Selected permeate from the MF was subjected to UF, for which 10 kDa, 30 kDa e 50 kDa molecular weight cut off PES and CEL membranes were evaluated, under three pressure conditions ( 3, 4 and 5 bar) until CF of 2. For NF directly, the membranes used were PES of 300 Da, 500 Da and 1000 Da, at 15, 25 and 35 bar until CF=4. Results of MF showed retention coefficients in the range of 34-41% and permeate flux stabilized around 34 kg/m².h for CEL and 17 kg/m².h for PES at CF=4. The selected MF process was cellulose 100 kDa at 1.8 bar. Results showed that the concentration by MF followed by UF had little changes on total solids retention, but was quite effective to prepare the permeate for concentration by UF, resulting in higher flux. Highest solids retentions were obtained in NF directly, 75-85%, and also satisfactory minerals retentions. The permeate flux stabilized around 45 kg/m².h at CF=4 for the NF. It was concluded that the best performance was with NF directly can allow its transportation to long-distance areas from distilleries with reduced costs, in which showed total solids concentrations of 3,2 and 7,8%, respectively. Also all sterile permeate may be concentrated and further used in other processes
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Kaliana Sitonio Eça
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