PT106321A - Processo de descoloração de soluções de açúcar, utilizando resinas adsorventes e aniónicas, com aproveitamento dos efluentes resultantes das regenerações - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE DESCOLORAÇÃO DE LICORES DE AÇÚCAR, COM UMA POSSÍVEL ETAPA FINAL DE FILTRAÇÃO, COMPREENDENDO UMA ETAPA DE DESCOLORAÇÃO POR PASSAGEM DO LICOR INICIAL, POSSIVELMENTE ASSOCIADO A UM OXIDANTE (NOMEADAMENTE PERÓXIDO DE HIDROGÉNIO), POR UMA RESINA ADSORVENTE E POR UMA RESINA ANIÓNICA DO TIPO FORTEMENTE BÁSICA, SENDO TAIS RESINAS REGENERADAS POR UMA SOLUÇÃO ALCALINA DE ETANOL, EVENTUALMENTE CONTENDO PEROXIDO DE HIDROGÉNIO, E/OU POR UMA SOLUÇÃO DE SACARATO DE CÁLCIO CONTENDO UM SAL CLORETO, E AINDA POSSIVELMENTE POR UM SISTEMA QUE UTILIZA CARVÃO ATIVO GRANULADO, REGENERADO QUIMICAMENTE. PREFERENCIALMENTE A RESINA ADSORVENTE É CONSTITUÍDA POR UMA MATRIZ DE POLI ESTIRENO DIVINIL BENZENO E A OUTRA RESINA É CONSTITUÍDA POR UMA MATRIZ POLI ESTIRENO DIVINIL BENZENO CONTENDO AGRUPAMENTOS DE AMÓNIO QUATERNÁRIO LIGADOS A IÕES CLORETO. OS EFLUENTES DAS REGENERAÇÕES, CONTENDO SACAROSE E/OU ETANOL, SÃO ENVIADOS PARA UMA UNIDADE PRODUTORA DE ÁLCOOL, SEPARADAMENTE OU EM MISTURA COM O MELAÇO, XAROPE OU CALDA.

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO DE DESCOLORAÇÃO DE SOLUÇÕES DE AÇÚCAR, UTILIZANDO RESINAS ADSORVENTES E ANIÓNICAS, COM APROVEITAMENTO DOS EFLUENTES RESULTANTES DAS REGENERAÇÕES"

Dominio técnico A presente invenção respeita a um processo industrial de descoloração de licores ou caídas de açúcar para uso alimentar.

Estado da técnica A remoção dos compostos corados existentes nas soluções de açúcar é um passo importante para a obtenção de um açúcar branco com a qualidade exigida para a sua comercialização. Os compostos corados presentes nas soluções de açúcar são de natureza quimica e de origem diversa (Bento, 2008). Dependendo da sua composição quimica, a eficiência de remoção dos corantes pelos diferentes agentes descolorantes varia. A ação de um agente oxidante, como o peróxido de hidrogénio, nos corantes de açúcar tem vários efeitos: uma ação de descoloração, por saturação das ligações duplas conjugadas, que conferem um carácter cromóforo ao composto; uma ação de diminuição da viscosidade das soluções, por fracionamento de compostos de alto peso molecular; e uma ação de aumento da eficiência das resinas aniónicas por alteração de compostos de caráter aldeidico, neutros, em compostos ácidos, negativos a pH alcalino (Bento, 2004) .

Dado o caráter acidico da maior parte dos compostos corados das soluções de açúcar, a aplicação de resinas aniónicas para a sua remoção é um processo eficiente. As resinas normalmente utilizadas na indústria do açúcar, são polímeros de poli estireno divinil benzeno, com grupos ativos de amónio 2 quaternário ligados a iões cloreto. Os compostos corados das soluções de açúcar ficam retidos nestas resinas através de dois mecanismos: por permuta iónica com os iões cloretos e por fixação da parte apoiar dos corantes à matriz da resina, por interação hidrofóbica (Bento, 1992). A regeneração destas resinas efetua-se normalmente por contato com soluções alcalinas de cloreto de sódio. Os efluentes salinos produzidos neste tipo de regeneração constituem um problema de poluição, devido ao seu alto teor de cloretos e de compostos corados. Têm sido apresentadas várias soluções para minimizar este problema: aplicação de membranas de nano filtração para separação dos corantes de alto peso molecular, do cloreto de sódio; aplicação de soluções alcalinas de cloretos em sacarato de cálcio (Bento, 1996 e 1995).

Os compostos corados neutros ou com fraca carga iónica são de dificil remoção por resinas de permuta iónica.

As resinas adsorventes são usadas laboratorialmente para separar corantes em soluções de açúcar. Nesta utilização, usam-se solventes especiais, por exemplo o acetonitrilo, para efetuar a desadsorção dos corantes fixos à resina. Estes solventes são eficientes mas não poderão ser aplicados a nivel industrial, especialmente na indústria alimentar. Por outro lado, os regenerantes usados habitualmente na indústria alimentar não são eficientes para efetuar a remoção dos corantes fixos às resinas adsorventes.

Outro adsorvente usado para a descoloração de licores de açúcar consiste na utilização de carvão ativo granulado. A utilização deste tipo de adsorvente na indústria do açúcar é conhecida (Field e Benecke, 2000). Dada a sua porosidade e a enorme área especifica destes carvões, a remoção dos corantes em soluções de açúcar é muito eficiente. Normalmente, a regeneração destes carvões é efetuada termicamente em fornos apropriados. Há vários anos, desenvolveu-se um processo de regeneração química destes carvões ativos granulados. Usando uma solução alcalina de etanol contendo peróxido de hidrogénio, conseguiu-se regenerar carvão granulado obtendo-se um grau eficiente de descoloração e um nível de rejeição de carvão equivalente à perda física verificada na regeneração térmica em forno (Bento, 2006). 3

Objetivos A presente invenção tem por objetivo dar um contributo para a resolução do problema dos efluentes dos processos industriais de descoloração de açúcares para uso alimentar, particularmente em processos de descoloração capazes de dar resposta ao processamento de licores de açúcares com compostos corados neutros ou com fraca carga iónica, incluindo a regeneração de resinas adsorventes compatível com a indústria alimentar. Outros objetivos decorrerão da leitura da presente descrição.

Sumário da invenção

Segundo a invenção, constatou-se que o uso de uma combinação de agentes descolorantes torna mais eficiente o processo de remoção dos compostos corados.

Para a eficiente remoção em particular dos corantes neutros ou com fraca carga iónica são propostos dois tipos de resinas: resina aniónica fortemente básica e resina adsorvente, preferencialmente poli estirénicas divinil benzénicas; e opcionalmente carvões ativos para a descoloração de açúcar e um agente oxidante, como o peróxido de hidrogénio, sendo estes aplicados preferencialmente quando a cor do licor a tratar for superior a 300 unidades de cor ICUMSA (International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis).

Em particular, para uma remoção particularmente eficiente dos corantes neutros ou com fraca carga iónica são propostos, dois tipos de adsorventes: resinas adsorventes, preferencialmente poli estirénica divinil benzénicas; e carvões ativos granulados usados para a descoloração de soluções de açúcar, sendo estes aplicados preferencialmente apenas quando a cor do licor a tratar for superior a 300 unidades de cor ICUMSA (International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis). 4 0 processo de descoloração de licores ou caídas de açúcar, segundo a invenção, utiliza sistemas de descoloração, compreendendo resinas adsorventes e aniónicas de tipo fortemente básico. Adicionalmente poderá ser usado um agente oxidante e/ou carvão ativo granulado, consoante adiante descrito. Em particular, as resinas adsorventes serão regeneradas usando uma solução de etanol, sendo as concentrações e caudais preferenciais definidos na rubrica respeitante aos modos particulares de concretização da invenção. Para a regeneração destes descolorantes usam-se soluções alcalinas de etanol, sacarato de cálcio, cloretos e/ou peróxido de hidrogénio. Os efluentes das regenerações, contendo etanol e/ou sacarose poderão ser recuperados em processos de fermentação e destilação de álcool existentes em fábricas de açúcar. 0 processo de descoloração de licores de açúcar, segundo a invenção, pode ser aplicado em licores de açúcar, nomeadamente, licores de Refinarias de Açúcar de Cana independentes ou incorporadas em Fábricas de Açúcar de Cana ou de Beterraba, ou em licores de unidades de produção de Açúcar Liquido, ou em soluções de açúcar recuperado de xaropes de Cana ou Beterraba por cristalização ou cromatografia, ou em outros licores de açúcar purificados de Cana ou de Beterraba.

Breve descrição das figuras A figura 1 representa esquematicamente um diagrama de fluxo do processo segundo um modo de concretização da invenção, em que a descoloração é feita com recurso a dois tipos de resinas diferentes: resina adsorvente e resina aniónica do tipo fortemente básico. A figura 2 representa esquematicamente um diagrama de fluxo de um processo de descoloração de licores de açúcar, em que a descoloração é feita recorrendo a resina de apenas um dos tipos atrás indicados, no caso uma resina adsorvente.

Descrição de modos particulares de concretização da invenção 5

Segundo um modo de concretização preferencial da invenção, o processo de descoloração aqui apresentado, podendo envolver o tratamento dos licores com peróxido de hidrogénio, consiste na passagem do licor pelos seguintes descolorantes (figura D : - resina adsorvente poli estirénica divinil benzénica; - resina aniónica poli estirénica divinil benzénica fortemente básica na forma cloreto (contendo, preferencialmente, agrupamentos de amónio quaternário ligados a iões cloreto); - carvão ativado granulado do tipo usado para a descoloração de soluções de açúcar.

Dependendo da cor do licor inicial e da cor desejada para o licor final e em particular da quantidade e qualidade dos corantes a remover, a percentagem de resina adsorvente usada varia entre 10 e 100% v:v, do volume total das resinas aplicadas, sendo de preferência 30 % v/v sobre o dito volume total de resinas aplicadas.

Em ensaio laboratorial (Ensaio 1) verificou-se que o tratamento de peróxido de hidrogénio, antes das resinas aniónicas, aumenta a descoloração total obtida, peróxido e resinas, e permite aumentar o ciclo de trabalho das resinas aniónicas fortemente básicas, tipo poli estirénica divinil benzénicas, sem perda de eficiência de descoloração. O aumento do ciclo de trabalho significa menos regenerações de resinas e menos poluição devido à menor quantidade de regenerantes usados.

Em outro ensaio laboratorial (Ensaio 2), verificou-se que a remoção de corantes de açúcar fixos a resinas adsorventes, do tipo poli estirénicas divinil benzénicas, é eficientemente conseguida usando uma solução alcalina de etanol contendo peróxido de hidrogénio.

Em outro ensaio laboratorial (Ensaios 3) verificou-se que a regeneração de resinas aniónicas fortemente básicas do tipo poli estirénicas divinil benzénicas, usadas para descoloração de licores de açúcar, usando uma solução alcalina de sacarato de cálcio com cloreto de cálcio, era eficaz, obtendo-se uma 6 descoloração média de 90% ao longo de 190 ciclos de trabalho das resinas.

Em outro ensaio laboratorial (Ensaio 4) verificou-se que uma solução de etanol contendo um ião cloreto tem um elevado poder de remoção de corantes fixos a resinas aniónicas fortemente básicas do tipo poli estirénico divinil benzénico.

Dado que as resinas aniónicas fortemente básicas, utilizadas segundo a invenção, têm uma matriz de poli estireno divinil benzeno, tal como as resinas adsorventes, para tornar mais eficiente o processo de regeneração destas resinas, usa-se, no processo segundo a invenção, uma mistura de uma solução alcalina de etanol, e uma solução alcalina de sacarato de cálcio contendo cloreto de cálcio.

No processo segundo a invenção, para a remoção dos corantes fixos às resinas adsorvente e aniónica fortemente básica, aplica-se um modo inovador de regeneração de resinas que consiste na utilização das seguintes soluções, preferencialmente com as composições indicadas: - Resina adsorvente: - solução contendo 30 % v:v de etanol, 20 g/L de NaOH e 1,0 g/L de H202. - Resina aniónica fortemente básica: (i) - solução contendo 150 g/L de sacarose, 10 g/L de

CaO e 33 g/L de CaCl2. (ii) - solução contendo 15 % v:v de etanol, 75 g/L de sacarose, 5 g/L de CaO, 22 g/L de CaCl2. A resina adsorvente e a resina aniónica fortemente básica podem estar separadas em colunas independentes ou estar misturadas numa ou mais colunas próprias para passagem de soluções de açúcar.

Preferencialmente o licor, no ciclo de trabalho de descoloração na(s) resina(s), é passado pela ou pelas colunas contendo a(s) resina(s), em fluxo ascendente ou descendente, 7 a um caudal de licor entre 2 e 4 Volumes de Leito por hora, a um pH entre 7,0 e 8,5 e a uma temperatura entre 60°C e 85°C.

Também preferencialmente, no final do ciclo de trabalho de descoloração, após lavagem com água pelos métodos usuais, a resina adsorvente, nos casos em gue a mesma é usada em coluna separada, sem mistura com a resina aniónica fortemente básica, é regenerada usando uma solução contendo etanol entre 20% e 30% v:v, NaOH entre 10 e 30 g/L, e H202 entre 0,2 e 2,0 g/L, por litro de solução, solução essa numa guantidade de 1 a 3 Volumes de Leito (VL), em fluxo ascendente ou descendente, e a um caudal entre 2 a 3 VL/hora e a uma temperatura entre 40°C e 60°C.

Ainda preferencialmente, a resina aniónica, isolada ou misturada com resina a adsorvente, no final do ciclo de trabalho em descoloração, após lavagem com água pelos métodos usuais, é regenerada, junto com a resina adsorvente, quando com ela misturada, passando pela(s) resina(s) uma solução que contém entre 100 e 300 g/L de sacarose, entre 5 e 15 g/L de CaO, e entre 10 e 54 g/L de ião cloreto, na forma de CaCl2, NaCl ou KC1, numa quantidade entre 2 e 3 Volumes de Leito (VL) e a um caudal entre 1 e 3 VL por hora, e a uma temperatura entre 40°C e 60°C, entendendo-se como Volume de Leito o volume total da ou das resinas contidas na coluna.

No caso do parágrafo anterior, de modo preferencial, a regeneração da(s) resina(s) é feita adicionalmente passando pela(s) mesma(s) uma solução que contém entre 12 e 18% v:v de etanol, entre 50 e 100 g/L de sacarose, entre 5 e 10 g/L de CaO e entre 7 e 21 g/L de ião cloreto, na forma de CaCl2, NaCl ou KC1, numa quantidade de solução entre 1 e 3 Volumes de Leito (VL) e a um caudal entre 1 e 3 VL por hora, e a uma temperatura entre 40°C e 60°C, entendendo-se como Volume de Leito o volume total da ou das resinas contidas na coluna, podendo esta parte da regeneração preceder ou suceder a parte da regeneração indicada no parágrafo anterior.

No processo de descoloração de licores de açúcar preferencialmente o agente oxidante usado é o peróxido de hidrogénio, numa quantidade de 100 a 500 mg por quilograma de matéria seca contida no licor a tratar, com um tempo de contato de 10 a 30 minutos, a um pH entre 7,0 e 8,0, e a uma 8 temperatura entre 60°C e 85°C, sendo tal agente aplicado ao licor antes da passagem deste pela(s) resina(s).

Segundo uma concretização preferencial da invenção, após a descoloração pelas resinas adsorventes e aniónica, o licor passa por carvão granulado ativo. Este carvão funciona como polimento, ou seja, promove a remoção de cor residual e adsorve compostos com odores indesejáveis. A sequência da passagem do licor pelas resinas pode ser feita fazendo-o passar primeiro pela resina aniónica e depois pela resina adsorvente - sendo esta a sequência preferencial - ou alternativamente pela ordem inversa.

Conforme a quantidade e qualidade dos corantes presentes no licor à entrada do processo de descoloração de licores de açúcar, pode utilizar-se apenas resina - sendo a adsorvente preferencialmente seguida da aniónica - ou adicionalmente carvão granulado (Figura 2).

Quando se dá a passagem do licor pelo carvão ativo granulado, como polimento, esta é feita após o licor ter sido tratado pela(s) resina (s), sendo o carvão granulado regenerado por processo quimico usando uma solução contendo etanol entre 20% e 30% v:v, NaOH entre 10 e 30 g/L, e H2O2 entre 0,2 e 2,0 g/L, por litro de solução.

Nas regenerações das resinas e do carvão, usados no processo de descoloração segundo a invenção, em que se utilizam soluções de sacarato e soluções de etanol, há necessidade de recuperar a sacarose e o etanol dos efluentes. Muitas fábricas de açúcar de cana produzem, no mesmo complexo industrial, açúcar e etanol. O etanol é produzido a partir dos melaços residuais e/ou de calda ou xarope do processo de fabrico do açúcar. No processo de descoloração, o etanol, obtido de uma fase intermédia ou final da destilaria, será usado para as regenerações das resinas e do carvão (Figura 1) . Os efluentes das regenerações, contendo sacarose e/ou etanol, serão enviados para uma unidade de produção de álcool, separadamente ou em mistura com o melaço, xarope ou calda. Em particular, serão misturados com os produtos entrados na destilaria (melaço, calda ou xarope), ou serão enviados diretamente para a destilaria. 9 0 processo inovador de descoloração de licores e de regeneração das resinas aqui apresentado é eficiente, mais económico e menos poluente que os processos usuais, devido: à aplicação de vários tipos de mecanismos de descoloração; devido à utilização de etanol e sacarose, produzidos na indústria do açúcar e que são recuperados na unidade de produção de álcool; devido à menor quantidade de produtos químicos utilizados, do que nos processos tradicionais, pela menor concentração dos sais cloreto usados; e, devido à não produção de efluentes líquidos salinos e corados.

Em ensaio industrial (Ensaio 5) procedeu-se a uma descoloração de licor de refinaria, com resinas aniónicas e carvão granulado, regenerados como aqui se descreve, usando soluções contendo sacarato e etanol, respetivamente para as resinas e para o carvão. Durante seis meses de trabalho, obteve-se uma descoloração total de 87% com uma redução dos custos de produtos químicos usados na regeneração, em relação à regeneração com cloreto de sódio, e sem rejeição, isto é, descarga para o ambiente, de efluentes contendo cor ou sais. A figura 1 representa esquematicamente um modo de concretização da invenção, de acordo com o qual o licor é submetido à ação de resina adsorvente e resina aniónica. A figura 2 representa esquematicamente um processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com o qual o licor é submetido à ação de resina adsorvente e carvão granulado, vendo-se ainda a injeção de soluções de regeneração e correspondente saída de efluentes.

Tais figuras representam quer o circuito do licor - com a injeção inicial de oxidante, quando usado - durante toda a fase de descoloração, quer a injeção de soluções de regeneração e correspondente saída de efluentes, durante a fase final de regeneração dos sistemas de descoloração. Os fluxos durante a fase de descoloração do licor encontram-se representados a linhas contínuas (graficamente desenhadas na vertical). Os fluxos durante a fase regenerativa dos sistemas de regeneração - resina (s) e carvão - encontram-se representados por linhas descontínuas (graficamente desenhadas, entrando e saindo de tais sistemas, na horizontal) sendo os efluentes representados por linhas de pontos e as soluções regenerantes representadas por linhas a 10 traço ponto.

Ensaios Laboratoriais

Ensaio 1

Um licor de 1850 U.I., unidades de cor ICUMSA, foi misturado com 500 mg de H202 por kg de sólidos dissolvidos no licor, durante 30 minutos, com agitação e aquecimento entre 80°C e 85°C. Após este tempo, o licor apresentou uma cor de 850 U.I., correspondente a uma descoloração de 54%. Este licor foi em seguida passado por 200 mL de resina Amberlite® IRA 90OC (da Rohm and Haas Company, Filadélfia, EUA), numa quantidade igual a 200 V.L., volumes de leito, isto é, 40 L. A cor obtida no final da passagem foi de 262 U.I. A descoloração total, por peróxido mais resina, foi de 85%, com uma descoloração de 69% pela resina, no final dos 200 V.L. 0 mesmo licor inicial, com 1850 U.I de cor, sem tratamento com o peróxido de hidrogénio, foi passado por outra coluna contendo 200 mL da mesma resina aniónica. Após uma passagem de 70 V.L. de licor, equivalente a 14 L, nas mesmas condições, o licor atingiu, no final, uma cor de 303 U.I., correspondendo a uma descoloração de 55% pela resina.

Ensaio 2

Uma quantidade de 50 mL de resina adsorvente poli estirénica divinil benzénica Amberlite® XAD 16HP (da Rohm and Haas Company, Filadélfia, EUA), foi contatada com 100 mL de melaço de uma fábrica de açúcar, diluido a 22° Brix, durante 2 horas com agitação e aquecimento a 50°C. Depois deste tempo, a resina foi separada do melaço e lavada com água destilada em 20 tomas de água. A resina lavada foi separada em três porções de 5 mL em frascos fechados contendo 15 mL de solução regenerante, durante 1 hora, com aquecimento a 50°C e agitação magnética. As soluções usadas como regenerante foram: (1) NaOH a 0,5M; (2) EtOH a 25% m/m + NaOH a 0,5 Me (3) EtOH a 25% m/m + NaOH a 0,5 M + H202 a 0,1% m/m, sendo EtOH álcool etilico. As resinas foram novamente lavadas e comparadas quanto à remoção de corantes. Verificou-se que a 11 resina com mais remoção de corantes foi a que contatou com a solução alcalina de etanol contendo peróxido de hidrogénio, solução (3).

Ensaio 3

Uma solução de licor de açúcar com uma cor média de 675 U.I. foi passada por uma coluna aquecida a 60°C contendo 1 L de resina Amberlite® IRA 900 C, a um caudal de 3 V.L./h, volume de leito por hora, num total de 40 L de licor por ciclo. No final de cada ciclo a resina foi lavada e regenerada com uma solução contendo 150g/L de sacarose,lOg/L de NaOH e entre 17 e 33g/L de CaCl2. Esta solução foi passada pela coluna, em sentido descendente, a um caudal de 2 V.L./h, numa quantidade de 3 V.L. e a 60°C. Nestas condições de trabalho foram efetuados 56 ciclos de descoloração obtendo-se uma cor média do licor saido da coluna de 60 U.I., correspondendo a 91% de descoloração. Este ensaio foi prolongado até se atingir os 190 ciclos de trabalho, mantendo-se no prolongamento uma descoloração de cerca 90%.

Ensaio 4

Um ciclo de descoloração foi efetuado por passagem de licor de açúcar por 1 L de resina aniónica fortemente básica, Amberlite® IRA 900C, numa quantidade de licor de 50 L. Depois de lavagem com água a resina foi regenerada usando uma solução de NaCl a 100 g/L numa quantidade de 3 V.L., volumes de leito. Após a passagem do sal, foi passado pela resina uma porção de 1 V.L. de solução contendo uma mistura de NaCl a lOOg/L e álcool etilico a 20% v:v, na mistura. Uma grande quantidade de corantes, superior à removida apenas com o sal, foi removida nesta segunda parte da regeneração.

Ensaio 5

Em ensaio a nivel industrial foi passada uma calda de refinaria de açúcar de cana por uma resina de permuta iónica e por carvão granulado. As resinas foram regeneradas por soluções alcalinas de sacarato de cálcio, contendo cloreto de 12 cálcio. 0 carvão foi regenerado por uma solução alcalina de etanol, contendo peróxido de hidrogénio. Ao fim de seis meses de trabalho a descoloração média foi de 87%. Notou-se uma grande eficiência de remoção de cor, usando este sistema, mantendo-se a descoloração em 83% na semana final dos seis meses. Observou-se que o tempo dos ciclos de trabalho em relação ao processo clássico, usando NaCl + NaOH, aumentou em cerca de 2 a 3 vezes. Também se observou um menor custo do consumo de regenerantes, em relação à regeneração com cloreto de sódio e uma total redução de efluentes corados e salinos produzidos nas regenerações.

Referências

Patentes

Bento L.S.M. (1995) "Process for Regeneration of Ion-exchange Resins used for Sugar Decolorization", PCT/PT95/00006, 21 de Julho de 1995.

Outras

Bento L.S.M. (2008) "Colourants through cane sugar production and refining", Proceedings of Sugar Process Research Institute Conference.

Bento L.S.M. (2006) "Activated Carbons: adsorption of sugar colorants and Chemical regeneration", Proceedings of Sugar Industry Technologists Conf.; Zuckerindustrie, Dezembro 2006.

Bento L.S.M. (2004) "Decolorization of sugar Solutions with oxidants and ion exchange resins", Proc. of Sugar Industry Technologists Conf., 265-269.

Bento L.S.M. (1996) "Regeneration of decolorization ion-exchange resins - a new approach" Proc. of Sugar Industry technologists. Conf.

Bento L.S.M. (1992) "Organic and Inorganic compounds influence on the sugar colourant-ion-exchange resin inter-action" Proc. of Sugar Industry Technologists. Conf.

Field P.J., Benecke H.P. (2000) "Granular carbon decolorization System", em Handbook of Sugar Refining, Ed. C.C. Chou, Pub. John Wiley & Sons, 91 - 119. 13

Porto, 17 de abril de 2014

Claims (13)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de descoloração de licores de açúcar, caracterizado por uma etapa de descoloração por passagem do licor por uma resina adsorvente e por uma resina aniónica do tipo fortemente básica, sendo a resina adsorvente regenerada por uma solução alcalina integrando pelo menos dois dos seguintes componentes, etanol, peróxido de hidrogénio e sacarato de cálcio, e sendo a resina aniónica regenerada por pelo menos dois dos seguintes componentes sacarato de cálcio, um sal cloreto e etanol.

2. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por a resina adsorvente ser constituída por uma matriz de poli estireno divinil benzeno e por a resina aniónica do tipo fortemente básica, ser constituída por uma matriz poli estireno divinil benzeno contendo agrupamentos de amónio quaternário ligados a iões cloreto.

3. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1 ou n.° 2, caracterizado por a resina adsorvente e a resina aniónica fortemente básica estarem separadas em colunas independentes, ou estarem misturadas numa ou mais colunas, colunas essas próprias para passagem de soluções de açúcar.

4. Processo de descoloração de soluções de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, 2 ou 3, caracterizado por o licor, no ciclo de trabalho de descoloração nas resinas, ser passado pela ou pelas colunas contendo as resinas, em fluxo ascendente ou descendente, a um caudal de licor entre 2 e 4 Volumes de Leito por hora, a um pH entre 7,0 e 8,5 e a uma temperatura entre 60°C e 85°C.

5. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com as reivindicações n.°s 1, 2 ou 3, caracterizado por, no final do ciclo de trabalho de descoloração, após lavagem com água, a resina adsorvente, nos casos em que a mesma é usada em coluna separada, sem mistura com a resina aniónica fortemente básica, ser regenerada usando 2 uma solução contendo etanol entre 20% e 30% v:v, NaOH entre 10 e 30 g/L, e H2O2 entre 0,2 e 2,0 g/L, por litro de solução, solução essa numa quantidade de 1 a 3 Volumes de Leito (VL), em fluxo ascendente ou descendente, e a um caudal entre 2 a 3 VL/hora e a uma temperatura entre 40°C e 60°C.

6. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, 2 ou 3, caracterizado por a regeneração da resina adsorvente ser feita passando por ela uma solução que contém entre 12 e 18% v:v de etanol, entre 50 e lOOg/L de sacarose, entre 5 e lOg/L de CaO e entre 0,2 e 2,0g/L de H2O2, por litro de solução, solução essa numa quantidade de 1 a 3 Volumes de Leito (VL) , em fluxo ascendente ou descendente, e a um caudal entre 2 a 3 VL/hora e a uma temperatura entre 40° e 60°C.

7. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com as reivindicações n.°s 1, 2 ou 3, caracterizado por a resina aniónica, no final do ciclo de trabalho em descoloração, após lavagem com água, ser regenerada, junto com a resina adsorvente, quando com ela misturada, passando pela(s) resina (s) uma solução que contém entre 100 e 300 g/L de sacarose, entre 5 e 15 g/L de CaO, e entre 10 e 54 g/L de ião cloreto, na forma de CaCl2, NaCl ou KC1, numa quantidade entre 2 e 3 Volumes de Leito (VL) e a um caudal entre 1 e 3 VL por hora, e a uma temperatura entre 40°C e 60°C, entendendo-se como Volume de Leito o volume total da ou das resinas contidas na coluna.

8. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, 2 ou 3, caracterizado por a regeneração da resina aniónica ser feita passando por ela uma solução que contém entre 12 e 18% v:v de etanol, entre 50 e 100 g/L de sacarose, entre 5 e 10 g/L de CaO e entre 7 e 21 g/L de ião cloreto, na forma de CaCl2, NaCl ou KC1, numa quantidade de solução entre 1 e 3 Volumes de Leito (VL) e a um caudal entre 1 e 3 VL por hora, e a uma temperatura entre 40°C e 60°C, entendendo-se como Volume de Leito o volume total da ou das resinas contidas na coluna. 3

9. Processo de descoloração de soluções de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 7 e 8, caracterizado por haver mistura da resina adsorvente com a resina aniónica, em coluna comum, e por a regeneração das resinas ser feita com os regenerantes das reivindicações 7 e 8 aplicados por essa ordem ou pela ordem inversa.

10. Processo de descoloração de soluções de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por, dependendo da cor do licor inicial e da cor desejada para o licor final e da qualidade dos corantes, a percentagem de resina adsorvente utilizada ser entre 10% e 100% v:v, do volume total das resinas aplicadas.

11. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por o licor passar por carvão ativo granulado, como polimento, após o licor ter sido tratado pelas resinas, sendo o carvão granulado regenerado por processo químico usando uma solução contendo etanol entre 20% e 30% v:v, NaOH entre 10 e 30 g/L, e H2O2 entre 0,2 e 2,0 g/L, por litro de solução.

12. Processo de descoloração de licores de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por o licor ser tratado por um agente oxidante, nomeadamente o peróxido de hidrogénio, numa quantidade de 100 a 500 mg por quilograma de matéria seca contida no licor a tratar, com um tempo de contato de 10 a 30 minutos, a um pH entre 7,0 e 8,0, e a uma temperatura entre 60°C e 85°C, sendo tal agente aplicado ao licor antes da passagem deste pelas resinas.

13. Processo de descoloração de soluções de açúcar, de acordo com a reivindicação n.° 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caracterizado por os vários efluentes das regenerações, contendo sacarose e/ou etanol, serem enviados para uma unidade de produção de álcool, separadamente ou em mistura com o melaço, xarope ou calda. 4 Porto, 17 de abril de 2014