Clarificação por filtração tangencial em membrana cerâmica e uso de carvão ativado na produção de caldo de cana de elevada qualidade

Abstract

A procura por alimentos saudáveis e de baixo custo tem incentivado pesquisas tecnológicas e a implantação de novos processos de produção. O açúcar branco consumido na alimentação humana é um exemplo de produto que exige modificações no seu processamento por fazer uso de vários reagentes químicos. Foi desenvolvido no presente trabalho um novo método de clarificação de caldo de cana-de-açúcar por filtração tangencial em membrana de cerâmica de TiO2/SiO2 e posterior tratamento do caldo clarificado por adsorção em carvão ativo. Com intuito de promover um processo ecologicamente favorável, o carvão ativado foi produzido por pirólise controlada de um resíduo agroindustrial, a torta de filtro resultante do processo de extração do óleo de girassol. Seu potencial adsortivo foi avaliado com base na remoção do corante azul de metileno em solução aquosa e caldo de cana clarificado em membrana de cerâmica para remoção de cor. Estudaram-se também modelos matemáticos visando determinar à cinética e a termodinâmica do processo de adsorção. O carvão ativado do resíduo da extração de óleo vegetal da semente de girassol denominado por torta de filtro mostrou elevado potencial de adsorção em comparação a um carvão ativado comercial em pó, tanto nos testes de remoção de corante quanto nos de caldo pré-clarificado por membranas. O caldo clarificado resultante do processo de filtração tangencial por membranas inorgânicas e adsorção em carvão ativo de girassol apresentou elevada transparência em medidas UV-Vis, mantendo a porcentagem de sacarose contida no caldo bruto. Nesta vertente, foi estabelecido um novo processo ecologicamente correto de clarificação do caldo de cana, demonstrando o potencial de aplicação de resíduos que podem ser processados como insumos para a indústria de alimentos no setor de biocombustíveis. O novo processo mostrou superioridade na filtração do caldo tornando-se promissor se instalado nas usinas de açúcar, sendo possível obter um produto de elevada qualidade, facilitando etapas problemáticas do método tradicional de clarificação, principalmente as incrustações causadas nos evaporadores devido a adição de componentes químicos ao caldo para a produção do açúcar branco e economizando energia em forma de calor.

The demand for healthy and low cost food has encouraged technological research and implementation of new production processes. White sugar consumed in food is an example of a product that requires modifications in its processing by making use of various chemical reagents. In this paper, it has been developed a new method of clarifying sugar cane juice by tangential filtration in ceramic membrane TiO2/SiO2 and subsequent treatment of the clarified juice by adsorption on activated carbon. In order to promote an environmentally friendly process, the activated carbon was produced by controlled pyrolysis of an agroindustrial residue, the filter cake resulting from the extraction of sunflower oil. Its adsorptive potential was evaluated based on the removal of methylene blue dye in aqueous solution and clarified juice in ceramic membrane for color removal. Mathematical models were also studied in order to determine the kinetics and thermodynamics of the adsorption process. The activated carbon of the residue from the vegetable oil extractionof sunflower seed referred to as filter cake showed high potential for adsorption in comparison with an activated carbon powder, both in the dye removal and the pre-clarified juice by membranes testing. The clarified juice resulting from the process of tangential filtration by inorganic membranes and adsorption on sunflower activated carbon had high transparency UV-Vis measurements, keeping the percentage of sucrose contained in the juice. In this aspect, it has been established a new environmentally friendly process for clarification of sugar cane juice, demonstrating the potential application of waste that can be processed as inputs for the food industry in the biofuels sector. The new process showed superiority in filtering the juice becoming promising if installed in sugar mills, and making it possible to get a high quality product, facilitating problematic steps of the traditional method of clarification, caused mainly by incrustation in the evaporators due to the addition of chemical components to the juice for the white sugar production and saving energy as heat.