Baixe produçao e alcool e açucar e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agronômica, somente na Docsity!
ÍNDICE
I -
INTRODUÇÃO
{Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111950" was not found in this document.}
II DESENVOLVIMENTO {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111951" was not found in this document.}
A Cana {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111952" was not found in this document.} Variedades de Cana-de- Açúcar {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111953" was not found in this document.} Corte da cana {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111954" was not found in this document.} Transporte {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111955" was not found in this document.} Recepção de Cana {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111956" was not found in this document.} Estocagem {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111957" was not found in this document.} Preparo de Cana {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111958" was not found in this document.} Esmagamento e Extração do Caldo {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111959" was not found in this document.} Moagem {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111960" was not found in this document.} Peneiramento {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111961" was not found in this document.} Embebição {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111962" was not found in this document.} _Embebição Simples: {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111963" was not found in this document.} Embebição Completa: {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111964" was not found in this document.} Bagacilho: {Error calculating value!: Bookmark "Toc259111965" was not found in this document.} Sulfitação {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111966" was not found in this document.} _Produção de SO2: {Error calculating value!: Bookmark "Toc259111967" was not found in this document.} Calagem: {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111968" was not found in this document.} _Preparação do Leite de Cal: {Error calculating value!: Bookmark "Toc259111969" was not found in this document.} Geração de vapor {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111970" was not found in this document.} Geração de energia elétrica {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111971" was not found in this document.}
FABRICAÇÃO DE
AÇÚCAR
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Tratamento de caldo {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111973" was not found in this document.} _Tratamento primário do caldo {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111974" was not found in this document.} Pesagem do caldo {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111975" was not found in this document.} Tratamento químico do caldo {Error calculating value!: Bookmark "Toc259111976" was not found in this document.} Aquecimento {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111977" was not found in this document.} DECANTAÇÃO {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111978" was not found in this document.} Decantadores {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111979" was not found in this document.} Filtração {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111980" was not found in this document.} Tratamento do lodo para filtração {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111981" was not found in this document.} Conservadores................................................................................ .............. 35 Cozimento {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111982" was not found in this document.} _Massa Cozida de Primeira: {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111983" was not found in this document.} Massa Cozida de Segunda: {Error calculating value!: Bookmark "Toc259111984" was not found in this document.} Centrifugação da massa A {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111985" was not found in this document.} Centrifugação da massa B {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111986" was not found in this document.} Secagem: {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111987" was not found in this document.} Ensaque e Armazenagem................................................ .......................... 41 Mercado brasileiro de açúcar {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111988" was not found in this document.} Demanda doméstica por açúcar {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111989" was not found in this document.}
FABRICAÇÃO DE ÁLCOOL {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111990" was not found in this document.} Tratamento do Caldo {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111991" was not found in this document.} Pré- evaporação {Error calculating value!: Bookmark "_Toc259111992" was not found in this document.}
I - INTRODUÇÃO
A partir da cana ( Saccharum officinarum ) que o álcool e o açúcar são produzidos. para a produção do dos mesmo é preciso escolher a cultivar adequada para cada região e para sua utilidade. Depois de cultivada e colhida e transportada até as unidades beneficiadoras onde passam por processo de limpeza e extração do caldo sendo este o principio para a produção de cada um destes produtos. após a obtenção dos caldo este passa por vários processos e maquinas diferentes para cada produto final respeitando a seqüência e o tempo de duração de cada processo. Que serão discutidos neste trabalho.
II - DESENVOLVIMENTO
A Cana
A cana-de-açúcar é uma planta que pertence ao gênero Saccharum L.. Há pelo menos seis espécies do gênero, sendo a cana-de-açúcar cultivada um híbrido multiespecífico, recebendo a designação Saccharum spp. As espécies de cana-de-açúcar são provenientes do Sudeste Asiático. A planta é a principal matéria-prima para a fabricação do açúcar e álcool (etanol).
A origem provável da cana-de-açúcar data de 6 mil anos AC em regiões próximas à Índia. Durante a Antigüidade, porém, o açúcar não passava de uma especiaria exótica, sendo utilizada apenas como tempero ou remédio. O preparo de alimentos adocicados era feito com mel de abelhas
É uma planta da família Poaceae, representada pelo milho, sorgo, arroz e muitas outras gramas. As principais características dessa família são a forma da inflorescência (espiga), o crescimento do caule em colmos, e as folhas com lâminas de sílica em suas bordas e bainha aberta.
É uma das culturas agrícolas mais importantes do mundo tropical[gerando centenas de milhares de empregos diretos. É fonte de renda e desenvolvimento, embora nitidamente concentradora de renda.
A principal característica da indústria canavieira é a expansão por meio do latifúndio, resultado da alta concentração de terras nas mãos de poucos proprietários, mormente conseguida através da incorporação de pequenas propriedades, gerando por sua vez êxodo rural. A safra da cana-de-açúcar é sazonal iniciando em maio e terminando em novembro. Neste período ocorre o amadurecimento da cana devido a fatores climáticos como falta de umidade, luminosidade e frio. Com o amadurecimento, as canas passam a ser cortadas de forma planejada. No Brasil, o açúcar é produzido a partir da cana, enquanto na Europa é quase totalmente fabricado a partir da beterraba. Hoje, a cana também é utilizada para produção de álcool.
Proteínas 0,5 a 0, Amido 0,001 a 0, Gomas 0,3 a 0, Ceras e graxas 0,05 a 0, Corantes 3 a 5
Variedades de Cana-de-Açúcar
SP89-1115 (CP73-1547)
É conhecida tanto pela sua alta produtividade e ótima brotação de soqueira (inclusive sob a palha), como pela sua precocidade e alto teor de sacarose. É recomendada para colheita até o meio da safra, respondendo positivamente à melhoria dos ambientes de produção. Apresenta hábito semi- ereto e baixa fibra, floresce freqüentemente, porém com pouca isoporização. É resistente ao carvão, mosaico, ferrugem e escaldadura, sendo suscetível à broca.
SP90-3414 (SP80-1079 x SP82-3544)
Destaca-se pelo seu porte ereto, por não florescer, isoporizar pouco e pela sua alta produção, sendo recomendada para colheita do meio para o final da safra. Nos ambientes de alto potencial de produção, responde positivamente à melhoria deles e apresenta teor de sacarose e de fibra médios. Com relação às doenças e pragas, é suscetível à escaldadura e intermediária ao carvão e broca.
SP91-1049 (SP80-3328 x SP81-3250)
Seu diferencial é a precocidade e alto teor de sacarose, sendo recomendada para colheita no início da safra. Foi mais produtiva que a RB72454 nos ambientes de produção desfavoráveis. Apresenta hábito semi- ereto, médio teor de fibra; floresce pouco, mas isoporiza. Características: resistente às principais doenças e pragas, sendo considerada de suscetibilidade intermediária ao carvão e à cigarrinha.
SP90-1638 (SP78-4601 x ?)
É conhecida pelo ótimo perfilhamento e brotação de soqueira (inclusive sob a palha), por não florescer, isoporizar pouco e pela sua alta produção, sendo recomendada para colheita do meio para o final da safra, nos ambientes com alto potencial de produção. Apresenta hábito semi-ereto e baixa fibra, teor de sacarose e precocidade médios. Nos testes de doenças e nas avaliações às pragas, apresentou suscetibilidade apenas à escaldadura.
SP80-
Destaca-se pela produtividade agrícola e sanidade, além do porte ereto que lhe confere boa adaptabilidade ao corte mecanizado; o teor de fibra é alto, com florescimento médio e pouca isoporização; responde bem à maturadores químicos e reguladores de crescimento; a exigência em fertilidade do solo é média e a brotação de soqueira é ótima; possui desenvolvimento inicial lento e hábito foliar ereto que prejudicam o fechamento de entrelinha no início do ciclo; é resistente à ferrugem, mosaico e escaldadura, e tem reação intermediária ao carvão; não apresenta sintomas de amarelecimento; possui reação intermediária para suscetível à broca.
intermediária ao carvão e à ferrugem; tem apresentado sintomas de amarelecimento no início e final do ciclo em condições de estresse hídrico.
Corte da cana
Através do controle e planejamento dos canaviais, é montado um programa de corte baseado na maturação da cana. Dessa forma, tem-se áreas com cana plantada que vão estar próprias para o corte em momentos diferentes, o que permite seu manejo. O corte feito manualmente representa 50% da cana colhida. Os outros 50% são colhidos por colhedeiras.
Transporte
O transporte da lavoura até a unidade industrial é feito por caminhões. Cada carga transportada pesa aproximadamente 16 toneladas. Hoje há caminhões com capacidade de até três ou quatro carrocerias em conjunto, aumentando muito a capacidade do transporte. Depois de cortada e transportada para a Usina, a cana-de-açúcar é enviada para a moagem, onde se inicia o processo de fabricação do açúcar e do álcool.
Recepção de Cana
A cana-de-açúcar é recebida na balança, pesagem e controle de matéria prima na indústria.
cana-de-açúcar para retirada de impurezas.
Estocagem
A matéria prima é descarregada na mesa alimentadora, através de descarregadores laterais, chamados Hillo, e também uma parte descarregada pelo mesmo processo, no depósito, o qual serve para estocagem de cana que será processada durante o período da noite. Esta cana é transportada do depósito, para as mesas alimentadoras, através de pontes rolantes, equipadas com garras hidráulicas.
Preparo de Cana
A mesa alimentadora controla a quantidade de cana sobre uma esteira metálica que a transfere ao setor de preparo. O objetivo básico do preparo da cana é aumentar a sua densidade e, conseqüentemente, a capacidade de moagem, bem como realizar o máximo rompimento das células para liberação do caldo nelas contido, obtendo-se, portanto, uma maior extração. O sistema de preparo é constituído por um ou dois jogos de facas - dos quais o primeiro é apenas nivelador - que prepara a cana a ser enviada ao desfibrador. O jogo de facas é um equipamento rotativo de facas fixas, que opera a uma velocidade periférica de 60m/s, e tem por finalidade aumentar a densidade da cana, cortando-a em pedaços menores, preparando-a para o trabalho do desfibrador. O desfibrador, por sua vez, é formado por um tambor alimentador que compacta a cana à sua entrada, precedendo um rotor constituído por um conjunto de martelos oscilantes que gira em sentido contrário à esteira, forçando a passagem da cana por uma pequena abertura (1 cm) ao longo de uma placa desfibradora. A velocidade periférica dos desfibradores, de 60 a 90m/s, chega a fornecer índices de preparo de 80% a 92%. Este índice seria uma relação entre o açúcar das células que foram rompidas pelo desfibrador e o açúcar da cana.
Esmagamento e Extração do Caldo
O processo de extração do caldo é feito por esmagamento, através de um conjunto de rolos esmagadores, os quais extraem 98% do caldo contido
Todo caldo de cana, após o esmagamento e moagem , passa por um conjunto de peneiras, os quais extraem palhas, bagacilhos e parte das impurezas grossas. O caldo utilizado para a fabricação do açúcar é obtido do primeiro esmagamento, o qual equivale em princípios, a 70% de todo o caldo contido na cana. Esta matéria prima não passa pelo processo de embebição composto, o qual é utilizado para lavagem da fibra, para remover toda a sacarose contida na cana.
Embebição
O bagaço resultante da extração pela última moenda contém ainda uma certa quantidade de caldo constituído de água e sólidos solúveis. Apresenta no geral uma umidade mínima de 40 a 45%.
Este caldo fica retido nas células que escapam ao esmagamento, entretanto adicionando-se certa quantidade de água a esse bagaço, o caldo residual fica diluído.
Submetendo-se esse bagaço assim tratado a uma nova moagem consegue-se aumentar a extração do caldo ou sacarose.
A umidade permanece a mesma, ocorrendo simplesmente a substituição do caldo original por certa quantidade de água que se adicionou. Evidentemente o bagaço torna-se menos açucarado. De uma extração a seco, de um modo geral, a umidade do bagaço após a 1ª moenda é de 60%, após a 2ª é de 50%, podendo chegar a 40% no ultimo terno. A prática de se adicionar água ou caldo diluído ao bagaço entre uma moenda e outra com a finalidade de diluir a sacarose remanescente é chamada de embebição.
Embebição Simples:
Entende-se por embebição simples a distribuição de H2O sobre o bagaço, após cada moenda.
A embebição simples pode ser única, dupla, tripla, etc.Se a adição de água for feita em um, dois, três ou mais pontos entre as moendas.
Embebição Completa:
Entende-se por embebição composta a distribuição da água em um ou mais pontos da moenda e do caldo diluído obtido de uma única moenda para embeber o bagaço no terno anterior.
Bagacilho:
Muitos pedaços de bagaço caem debaixo das moendas, provenientes do espaço entre o chute e o rolo de entrada, ou sendo extraídos dos pelos pentes ou, ainda, caindo entre a bagaceira e o rolo de saída.
Esta quantidade de bagaço fino é muito variável, porém, alcança em geral, 1 a 10 g, calculados em matéria seca por Kg de caldo, levando em consideração os pedaços grandes, mas apenas os bagacilhos em suspensão.
O separador de bagacilho é colocado após as moenda que serve para peneirar os caldos fornecidos pelas moendas e mandar novamente o bagaço retido para um condutor intermediário.
O separador de bagacilho é denominado de cush-cush, que se eleva e arrasta consigo esse bagacilho e verte-o por um meio de uma rosca sem fim, sobre o conduto de bagaço de 1ª moenda.
O bagaço final a medida que vai saindo da última moenda sendo encaminhado para as caldeiras, servindo pois como combustível
Esse é um fenômeno de inversão e o açúcar, invertido.
Calagem:
O caldo depois de sulfitado é encaminhado para o tanque de calagem, recebendo leite de cal, até pH 7,0 – 7,4. É de máxima importância adicionar a cal, com maior exatidão possível, pois se a quantidade adicionada for insuficiente o caldo permanecerá ácido, e consequentemente será turvo, mesmo depois de decantado, correndo ainda o perigo da perda de açúcar por inversão.
Se a quantidade de cal adicionada for excessiva haverá a decomposição de açucares redutores, com a formação de produtos escuros, que dificultam a decantação, a filtração e a cristalização, como também escurecem e depreciam o açúcar fabricado.
Preparação do Leite de Cal:
Partindo-se da cal virgem, junta-se água em quantidade suficiente para não permitir a secagem da massa, deixa-se repousar durante 12 a 24 horas.
Em seguida, dilui-se essa massa com água e mede-se a densidade do caldo.
Os caldos com densidade superior a 14º Be, passam com dificuldade nas bombas e nos encanamentos.
Deve se usar um cal virgem com 97 – 98% de óxido de cálcio e 1% de óxido de magnésio. Teores mais elevados de magnésio causam incrustações nos evaporadores.
Geração de vapor
O bagaço que sai da moenda com muito pouco açúcar e com umidade de 50%, é transportado para as caldeiras, onde é queimado para gerar vapor, que se destina a todas as necessidades que envolvem o acionamento das máquinas pesadas, geração de energia elétrica e o processo de fabricação de açúcar e álcool. A sobra de bagaço é vendida para outras indústrias. O bagaço é muito importante na unidade industrial, porque é o combustível para todo o processo produtivo. Um bom sistema térmico é fundamental. Usamos processo vapor direto, vapor de escape e vapor vegetal.
Geração de energia elétrica
Parte do vapor gerado é enviado aos turbogeradores que produzirão energia elétrica suficiente para movimentar todos os acionamentos elétricos e a iluminação. O consumo é de 4.500 kw
O açúcar no Brasil
Apesar de se ter notícia sobre culturas de cana-de-açúcar no Brasil desde 1521 ou mesmo sobre a presença de espécies nativas, a implantação na Colônia de uma empresa açucareira voltada à exportação só ocorreu em 1533, por obra de Martim Afonso de Souza. O donatário da Capitania de São Vicente trouxe sementes da Ilha da Madeira - uma das maiores produtoras de então - e criou em suas terras o Engenho do Governador. Anos depois, a propriedade foi adquirida pelo belga Jorge Erasmo Schetz, que a chamou de Engenho São Jorge dos Erasmos, sendo este considerado o primeiro do engenho do Brasil. Em 1550, Pernambuco tornou-se o maior produtor mundial de açúcar e, em 1570, dos cerca de 60 engenhos existentes na costa brasileira, 41 estavam entre os Estados de Pernambuco e da Bahia. O açúcar foi a base da economia colonial e entre os séculos 16 e 19. Sua produção e comércio renderam duas vezes mais que o do ouro e cinco vezes mais do que todos os outros produtos agrícolas juntos.
O cush-cush é constituído por peneiras fixas com aberturas de 0,5 mm a 2 mm, localizado bem próximo da moenda, e tem por objetivo eliminar o material mais grosseiro em suspensão (bagacilho). O material retido, constituído principalmente de caldo e bagacilho, retorna por meio de raspas entre o primeiro e o segundo terno da moenda, ou mesmo antes do primeiro terno.
Peneiras
Atualmente, o peneiramento do caldo é realizado por diferentes tipos de peneiras (DSM, rotativa, vibratória), que utilizam telas de vários modelos e aberturas (0,2mm a 0,7mm), com uma eficiência da ordem de 60% a 80%.Também retorna à moenda o material retido.
Hidrociclones
O princípio de funcionamento deste equipamento baseia-se na diferença de densidades sólido/líquido: ao ser aplicada, a força centrífuga separa a areia e a argila do caldo. Em alguns casos, consegue-se obter uma eficiência de separação acima de 90% para partículas de até 40μ.
Pesagem do caldo
Após o tratamento primário, a massa de caldo a ser enviada ao processo é quantificada através de medidores de vazão ou balanças de caldo, permitindo um melhor controle químico do processo.
Tratamento químico do caldo
Apesar do tratamento preliminar citado, o caldo de cana contém, ainda, impurezas menores, que podem ser solúveis, coloidais ou insolúveis.
Assim, o tratamento químico visa principalmente à coagulação, à floculação e à precipitação destas impurezas, que são eliminadas por sedimentação. É necessário, ainda, fazer a correção do pH para evitar inversão e decomposição da sacarose.
O caldo tratado pode ser enviado à fabricação de açúcar ou de álcool. No segundo caso, a etapa de sulfitação, descrita a seguir, não é obrigatória.
Sulfitação do caldo
Consiste na absorção do SO2 (anidrido sulfuroso), pelo caldo, baixando o seu pH original a 4,0-4,5. A sulfitação é realizada usualmente em uma coluna de absorção que possui, em seu interior, pratos perfurados. O caldo é bombeado na parte superior da torre e desce por gravidade através dos pratos em contracorrente com o SO2 gasoso, aspirado por um exaustor ou ejetor instalado no topo da coluna. Devido à grande solubilidade do SO2 na água, pode se obter uma absorção de até 99,5% com este equipamento.
O SO2 gasoso é produzido na usina através da queima do enxofre na presença de ar, em fornos especiais, segundo a reação:
S + O 2 -> SO 2
A sulfitação tem como objetivos principais:
· Inibir reações que causam formação de cor; · A coagulação de colóides solúveis; · A formação de precipitado CaSO 3 (sulfito de cálcio); · Diminuir a viscosidade do caldo e, conseqüentemente, do xarope, massas cozidas e méis, facilitando as operações de evaporação e cozimento.
O consumo médio de enxofre pode ser estimado em 250 a 500 g/TC.
