Processo de produção de açúcar e álcool a partir da cana-de-açúcar, Notas de estudo de Cultura

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UNITERP – CURSO TÉCNICO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL

ANEXO 1 – PROCESSO INDUSTRIAL DE PRODUÇÃO AÇÚCAR E ÁLCOOL

E

ANEXO 2 – FLUXOGRAMA DE PRODUÇÃO DO AÇÚCAR E ÁLCOOL

MÓDULOI /

Processo Produtivo: O fluxograma de produção apresenta uma descrição resumida do processo de produção de açúcar e álcool. Esta descrição pode variar de indústria para indústria conforme a capacidade de produção de açúcar e álcool. Nos itens da descrição, os números indicados em negrito referem-se ao fluxograma de processo anexado no final do texto.

MATÉRIA-PRIMA

O açúcar é essencialmente constituído por uma substância chamada sacarose , presente em plantas como a cana-de-açúcar e a beterraba. No Brasil, o açúcar é produzido a partir da cana-de-açúcar. Já na Europa, utiliza-se a beterraba como matéria-prima. Também a partir da cana-de-açúcar, é possível produzir álcool, sendo sua produção normalmente anexada à produção do açúcar. Para obter o açúcar em sua forma comercial, é necessário que se extraia a sacarose, separando-a dos demais componentes da planta. A cana-de-açúcar é constituída basicamente de água (65 - 75%), sólidos (11 - 18%), fibras (8 – 14%) e pequenas quantidades de ácidos orgânicos e inorgânicos, proteínas, amido, ceras, graxas e corantes. Nos sólidos incluem-se: sacarose, glicose, frutose e sais. A colheita da cana pode ser feita manual ou mecanicamente. No primeiro caso, a cana é obtida inteira e no segundo caso, obtêm-se toletes de 20 a 25 cm.

TRANSPORTE, PESAGEM, DESCARREGAMENTO E ESTOCAGEM DE CANA

A cana é transportada às indústrias através de caminhões adaptados para o serviço (01). Os caminhões são pesados antes e após o descarregamento para se obter o peso de cana recebida. O objetivo de se pesar a cana é permitir o controle agrícola, o controle da moagem e o cálculo de rendimento industrial. Além de pesada, a cana é também analisada para que se possam definir características como a quantidade de açúcares, de água e de fibra nela contida, a partir das quais o pagamento da cana é efetuado.

Um segundo objetivo da moagem, porém de extrema importância, é a produção de um bagaço final com baixa umidade para ser queimado nas caldeiras visando à produção de energia mecânica na forma de vapor de água a alta pressão. Embebição: No intuito de diluir os sólidos remanescentes no bagaço para aumentar a extração, adiciona-se água ao bagaço antes de passar pelos últimos rolos, constituindo o processo denominado embebição. A embebição utilizada é do tipo composta, que consiste em adicionar água entre os últimos ternos e fazer retornar o caldo extraído deste último para o anterior e assim sucessivamente até o segundo terno (conjunto de três rolos da moenda).

GERAÇÃO DE ENERGIA

Como citado anteriormente, a moagem separa o caldo do bagaço. Este bagaço é conduzido, através de esteiras (06) , à caldeira (07) onde é queimado para a produção de vapor d’água, com pressão média de 21 kgf/cm^2 e temperatura de 300ºC. Este vapor é utilizado no acionamento de turbinas a vapor, transformando energia térmica em energia mecânica. Essas turbinas movimentam os picadores, os desfibradores, as moendas, etc, bem como geradores de energia elétrica (08) , necessária em vários setores da indústria. O vapor liberado nas turbinas, denominado vapor de escape, é um vapor de baixa pressão (1,5 kgf/cm^2 ) e é utilizado como fonte básica de energia ao longo do processo de fabricação do açúcar e do álcool.

TRATAMENTO DO CALDO

O caldo resultante da extração pelas moendas passa por algumas etapas de tratamento antes de ser encaminhado à produção de açúcar e/ou álcool. Este caldo é peneirado, para remoção das impurezas mais grosseiras. No entanto, impurezas menores (solúveis, insolúveis ou coloidais) não são removidas apenas com a utilização de peneiras. No caso desse tipo de impurezas, uma seqüência de

procedimentos é adotado, no intuito de coagulá-las, de maneira que a decantação possa separá-las. Após essa seqüência de tratamento, descrita a seguir, o caldo é enviado àprodução de açúcar e/ou álcool, sendo que, para o caso da produção de álcool, o procedimento de sulfitação não é necessário. Sulfitação: A sulfitação (09) consiste na absorção de SO2 pelo caldo, inibindo reações que causam a formação de cor, coagulando matérias coloidais, auxiliando na formação de precipitados que farão o arraste de impurezas durante a sedimentação, diminuindo a viscosidade do caldo e desinfetando o meio. Caleagem: A caleagem (10) é feita através da adição de leite de cal (Ca(OH)2) que também coagula material coloidal, auxilia na precipitação e arraste de impurezas solúveis e insolúveis e eleva o pH para valores neutros. Aquecimento: O caldo é então aquecido até aproximadamente 105ºC (11) para acelerar e facilitar as reações de coagulação e floculação dos colóides e não-açúcares protéicos e emulsificar graxas e ceras. O aquecimento nesta etapa do processo visa essencialmente aumentar a eficiência do processo de decantação e promover a posterior retirada de ar. Flasheamento: No balão de flash (12) , uma diminuição brusca de pressão provoca uma ebulição espontânea do caldo eliminando assim o ar nele dissolvido que, quando presente, dificulta a decantação das impurezas mais leves. Decantação: A decantação (13) , também chamada de clarificação, é a etapa de purificação do caldo pela remoção das impurezas floculadas nos tratamentos anteriores. O caldo, livre das impurezas, é chamado caldo decantado e segue para a etapa de evaporação. As impurezas constituem o que é chamado de lodo. O lodo é enviado à etapa de filtragem, descrita a seguir. Filtragem: Para recuperar o açúcar contido no lodo, procede-se com a sua filtragem (14). Dessa forma separa-se o caldo filtrado do que é retido no filtro: a torta, formada basicamente pelos resíduos retirados na decantação. O caldo retorna ao processo e a torta é utilizada como adubo na lavoura.

Armazenagem: Atualmente, dois tipos de armazenagem (21) e manipulação de açúcar apresentam aceitação generalizada: armazenagem em sacaria e a granel. O sistema de armazenagem em sacaria, predominante atéalguns anos atrás, vem lentamente cedendo lugar ao sistema a granel. A armazenagem a granel trás uma série de vantagens econômico sendo a principal delas o fato de assegurar uma deterioração mais lenta que a do açúcar ensacado, podendo ocorrer o fenômeno ou a umidificação, porém restringindo-se à superfície da pilha de estocagem sem maiores conseqüências em seu interior.

FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL

A partir da cana-de-açúcar pode-se também produzir álcool. O álcool é obtido através de um processo bioquímico chamado fermentação. De maneira semelhante à produção de açúcar, para a obtenção do álcool é necessário que o caldo receba um tratamento de purificação.

Tratamento do caldo para a destilaria: O tratamento do caldo destinado à produção de álcool é o mesmo tratamento realizado com o caldo destinado à produção de açúcar, excetuando-se a etapa de sulfitação. Resfriamento do caldo: Ao contrário do que ocorre na fabricação do açúcar, o caldo que servirá como matéria-prima na produção de álcool deve ser resfriado. É comum fazer com que o caldo quente troque calor com o caldo frio, sendo este aquecido e aquele resfriado. Não sendo suficiente, o caldo que vai para a destilaria deve passar em um trocador de calor (22) no qual trocará calor com água fria até atingir a temperatura de aproximadamente 30ºC.

Fermentação

Preparo do mosto: O mosto é uma solução de açúcar cuja concentração foi ajustada de maneira a tornar a fermentação mais eficiente. O mosto é

preparado a partir de méis, caldo e água (23) de modo que a mistura apresente uma concentração final por volta de 16 a 23ºBrix. Preparo do fermento: Normalmente, utiliza-se o processo de fermentação Melle-Boinot em destilarias. Esse processo tem como principal característica a recuperação de leveduras através da centrifugação do vinho (25). De modo a propiciar condições ótimas de fermentação e evitar a infecção bacteriana, a levedura recuperada sofre um tratamento antes de retornar ao processo (26). Este tratamento consiste da adição de água, reduzindo o teor alcoólico, e de ácido sulfúrico até pH = 2,5, gerando uma mistura conhecida como pé-de-cuba. Fermentação: A fermentação ocorre em tanques denominados dornas de fermentação (24) onde o mosto émisturado com o pé-de-cuba na proporção de 2:1, respectivamente. Os açúcares (sacarose, glicose e frutose) são transformados em álcool segundo a reação de Gay-Lussac:

Como mostram as reações acima, a fermentação libera gás carbônico e calor. O gás é lavado de modo a recuperar o álcool evaporado arrastado pelo CO2. Devido ao calor liberado e a necessidade de se manter a temperatura da fermentação por volta de 32ºC um sistema de resfriamento é utilizado. Após um tempo de 4 a 12 horas, a fermentação termina gerando um produto final de teor alcoólico entre 7 e 10%, denominado vinho fermentado.

Centrifugação do vinho : Das dornas de fermentação, o vinho é centrifugado (25) de modo a separar o fermento. Este fermento recuperado é denominado leite de levedura e retorna às cubas de tratamento. O vinho delevedurado é enviado à dorna volante (27) e posteriormente às colunas de destilação.

Armazenamento : Os álcoois produzidos, hidratado e anidro, são quantificados e enviados a tanques de grande volume (31) onde são estocados para posterior comercialização.