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Prof. Me. Clauber Dalmas Rodrigues [email protected]

Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

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Tópicos básicos do funcionamento de usina sucroalcooleira

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Page 1: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Prof. Me. Clauber Dalmas Rodrigues

[email protected]

Page 2: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Partes da Planta da Cana

3

Fonte:

Paes e Oliveira

CTC, 2005

Page 3: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Composição Química da cana-de-

açúcar

4

glucose + frutose

1%

fibra11%

água72%

sacarose16%

Fonte: FERNANDES, Antonio Carlos. Cálculos na Agroindústria da cana-

de-açúcar. 2ª.ed. Piracicaba, STAB, Cap.1, 2003.

Page 4: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

1 hectare de cana-de-açúcar produz†:

88 ton. de cana-de-açúcar

MS produz (safra 09/10)

◦ 28 milhões de ton de cana

◦ 1,2 milhões de ton de

◦ 1,7 bilhões de litros de

5* NETO, André. Meio Ambiente e o Setor Sucroalcooleiro. Palestra apresentada na 1ª.CANASUL, 2007.† CONAB, 2011. Disponível em: http://www.conab.gov.br/conabweb/download/safra/2cana_de_acucar.pdf

Page 5: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Previsão para safra

2011/2012*

Brasil

642 milhões de ton de cana

41 milhões de ton. de açúcar

27 bilhões de L de etanol

MS

42 milhões de ton. de cana

2 milhões de ton. açúcar

2 bilhões de L de etanol

* Avaliação da Safra Agrícola de Cana-de-Açúcar – 1ª Estimativa -

Maio/2011

Page 6: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

1 tonelada de cana produz*:

140 kg de açúcar ou 85 L de etanol

275 kg de bagaço (com 50% de umidade)

165 kg de palha (com 15% de umidade)

7* KITAYAMA, 2007

Page 7: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

8

Page 8: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

O cenário do

Estado do MS

Page 9: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Safra 2006

Page 10: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Safra 2007

Page 11: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Safra 2008

Page 12: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Safra 2009

Page 13: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Safra 2010

Page 14: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

BRASIL – Produção de cana-

de-açúcar

0

100

200

300

400

500

600

700

Pro

du

ção

de

Ca

na

(e

m

Mil

es

de

to

ne

lad

as)

Safra

BRASIL - Produção de Cana-de-açúcar

Page 15: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

MS – Produção de cana-de-

açúcar

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45C

an

a-d

e-a

çúca

r co

rta

da

(e

m

mil

es

de

to

nla

da

s)

Safra

Page 16: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

18

(1)-Recebimento da Cana; (2)-Transportador; (3)-Triturador; (4)-Caldo de Cana; (5)-Tanque de Decantação; (6)-

Aquecimento; (7)-Clarificação; (8)-Moagem da Cana; (9)-Bagaço; (10)-Caldeira; (11)-Tacho a Vácuo; (12)-Caldo

Purificado; (13)-Evaporador a Vácuo; (14)-Caldo Clarificado; (15)-Caldo Turvo Descartado; (16)-Filtragem; (17)-

Açúcar Pó Seco; (18)-Secador Spray Dryer; (19)-Enviado para Silos de Estoque; (21)-Melaço.

Fonte: http://br.geocities.com/abgalimtec/acucarpo.html

Page 17: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Recepção

Preparo da cana

Extração do caldo

Tratamento do caldo

Fábrica de açúcar Produção de álcool

Page 18: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

22

Colheita

Page 19: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

23

Page 20: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

24

Page 21: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

25

Page 23: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

27

Transporte

Page 24: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

28

Figura: Cavalo mecânico com dois reboques:

"Rodotrem“ (Carroceria tipo fueiro para cana inteira)

Figura: Carroceria tipo caçamba para cana inteira

Fonte: www.araraquaraclassificados.com.br

Fonte: www.scania.com.br

Page 25: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

29

Treminhão. Usina Eldorado - MS

Page 26: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Recepção

Page 27: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Recepção

Alimentação

Descarregamento

Amostragem

Pesagem

Page 28: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

33

Pesagem

Page 29: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

34

Amostragem

Page 31: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Fig.: Hillo e mesa

alimentadora fonte:

http://www.sermatec.com.br

Page 32: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

37

Page 33: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

38

Page 34: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

39

Alimentação

Page 35: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Preparo da cana-de-

açúcar

Page 36: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Preparo da cana

Eletroimã

Espalhador

Esteira de borracha

Tambor alimentador

Desfibrador

Picadores

Page 37: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

43

Picador

Page 38: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

44

Desfibrador

Page 39: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

45

Desfibrador em manutenção

Page 40: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

http://www.fivesgroup.com/Fivescail

Page 41: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Aparelho de desfibração:a) Tambor alimentadorb) desfibradorc) Placa desfibradorafonte: www.simisa.com.br

a)

b)

c)

Page 42: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

PLACA E ROTOR PARA DESFIBRADOR DE CANA

Page 43: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

49

Tambor alimentador

Fonte: www.umrequipamentos.com.br

Page 44: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

50

Cort

esia

: S

ilvana R

odrigues.

Page 45: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

51

Espalhador

Page 46: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

52

Esteira de

borracha

Esteira de borrachaEletroimã

Page 47: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Extração do caldo

Page 48: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Extração do caldo

Rolos (compressão)

Esteira intermediária

Embebição

Terno de moagem

Calha Donnelly

Tratamento de caldo

Gamelão

Caldeira ou Pátio

Esteira

Caldo Bagaço

Page 49: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

56Fonte: www.dedini.com.br’

Terno de moagem

Page 50: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Figura: terno de uma moenda. Fonte: www.brumazi.com.br

Page 51: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Rolo

superior

Rolo de

pressão

Rolo

inferior

de

entrada

Rolo inferior

de saída

Bagaceira

Ca

ldo

Page 53: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

60

água

Tratamento de caldo

Figura: Diagrama

de produção de

caldo e a sua

destinação

Page 54: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

61

Page 55: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

62Fo

nte

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Figura: conjunto de moendas

Cal

ha

Do

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elly

Page 56: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

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Page 57: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

64

Page 58: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

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Page 59: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

66

Page 60: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Tratamento do

Caldo

Page 61: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Tratamento do caldo

Evaporação

Filtração

Calagem

Sulfitação

Decantação

Flasheamento

Aquecimento

Page 62: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

70

Figura: Aquecedor tubular

Aquecimento

Page 63: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Decantação

http://w

ww

.bru

mazi.com

.br/

Page 64: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

72

Figura: Forno de Enxofre. Fonte: A Usina de Açúcar e a sua Automação. Smar

Equipamentos Industriais. Sertãozinho, 1999.

Sulfitação

Page 65: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

73

Desenho esquemático de um sistema de sulfitação.

Fonte: http://br.geocities.com/abgalimtec/acucarpo.html

Sulfitação

Page 66: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Setor de Tratamento do caldo. Fonte:www.sermatec.com.br

Page 67: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Fábrica de Açúcar

Page 68: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Fábrica de açúcar

Armazenamento

Secagem

Centrifugação

Cozimento (cristalização)

Evaporação

Pré-evaporação

Decantação

Caleação

Aquecimento

Page 69: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?
Page 70: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

79

Pré-Evaporação e evaporação

Caldo

Clarificado

AQUECEDOR

V V 1

Vapor de Escape

PRÉ

EVAP

Condensado

para Caldeira

Decantação

(caldo

clarificado)

EV-05 EV-06 EV-07

Água Fria

Caixa

Retirada

Contínua

Bba. Vácuo

Aquecedor

Condensado

Caixa de

Xarope

Setor de Coziment

o

Caixa

Retirada

Contínua

Evaporadores

Page 71: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

80

Vista superior dos cozedores

Page 72: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

81

Centrifugas para separação do açúcar do mel.

Page 73: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

82

Vertente do secador de açúcar. Fonte: www.sermatec.com.br

Page 74: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

83

Ensacamento em sacos BAGS de 60 kg

Big-Bag sendo colocado na carroceria do caminhão.Fonte:

http://www.mandu.com.br/pro

ducaoacucar.htm

Page 75: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Produção de Álcool

Page 76: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Armazenamento

Desidratação

Destilação

Centrifugação

Fermentação

Preparo do mosto

Concentração do caldo

Tratamento do caldo

Preparo e tratamento do fermento

Produção de álcool

Page 77: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Reduz as impurezas grosseiras

Preparação do caldo para Fermentação

Peneiragem

Caleagem

Aquecimento

Decantação

Filtração

Concentração87

Coagulação de proteínasRedução da carga microbiana;Redução de antiespumante;Redução de vapor e água pelo emprego do regenerador - resfriador;Preservação do nutrientes para fermentação

87

Remoção de impurezas

Maior teor de açúcares no mosto;Maior teor alcoólico de vinho (80 a 10ºGL)Melhor desempenho de destilaçãoMaior flexibilidade no preparo do mosto e no manejo das dornas

Page 78: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

88

Projeto de Destilaria Sermatec-Celeghin e SulzerFonte: http://www.sermatec.com.br/

Page 79: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

89

Figura: Dornas de Fermentação Alcoólica. Fonte: A Usina de Açúcar e a sua Automação.

Smar Equipamentos Industriais. Sertãozinho, 1999.

Fermentação

Page 80: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Fermentação

Dornas da Fermentação em batelada. Fonte: apostila SEALP.

Page 81: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Fermentação

Tratamento do Fermento na Cuba (Processo de Agitação) . Fonte: apostila SEALP.

Page 82: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Dorna

Volantede vinho

Centrífuga

VolanteVinho levedurado

Cuba

ÁcidoÁgua

FermentoTratado

Mosto

Água

Trocador de Calor

DornaDorna

Volantede vinho

Centrífuga

VolanteVinho levedurado

Cuba

ÁcidoÁgua

FermentoTratado

Mosto

Água

Trocador de Calordestilação

Representação de um Processo de fermentação com uma Dorna com

Reciclo de Leveduras

Page 83: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Água

Trata

da

Água

Trata

da

Tanque

de Mel

Dorna

1

Dorna

3

Dor

na 5

Dorna

7

Dor

na 2

Dor

na 4

Dor

na 6

1 2 Cuba

3

3 5 7 9

2 4 6 8

Colunas de

Destilação

Difusor

Aqueced

ores de

Caldo

Balão

Flash

Misturador

EstáticoTrocador

de calor de

Mosto

centrífugas

Cubas

Page 84: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Destilação

Page 85: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Destilação

Page 86: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

96

Figura: Colunas de Destilação.

Fonte: A Usina de Açúcar e a sua

Automação. Smar Equipamentos

Industriais. Sertãozinho, 1999.

Page 87: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

97

Figura: Tanques de Armazenamento de Etanol. Fonte: A Usina de Açúcar e a sua Automação.

Smar Equipamentos Industriais. Sertãozinho, 1999.

Armazenamento

Page 88: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Recepção da Cana

Cana

Esmagamento/MoagemBagaço

Aquecimento

CaldoFábrica de Açúcar

Caleação

(Defecação)

Decantação

Caldo clarificado

Evaporação

Cozimento

Cristalização

Massa

Centrifugação

Secagem

Açúcar

Filtração

LodoTorta

Lavoura

Caldo

Água

Condensada

Produção de

Álcool

Aquecimento

Caleação

(Defecação)

Decantação

Evaporação

Mel Rico/

Mel Pobre

Fermentação

Mosto

Centrifugação

Vinho

Levedo

Cuba

Destilação Vinhaça

Armazenamento

Álcool hidratadoArmazenamento e/

ou Ensaque

LodoFiltração

Torta

Lavoura

Lavoura

Colheita

Geração de

Vapor

Desidratação

Álcool anidro

Armazenamento

Açúcar

Page 89: Como uma usina de açúcar e álcool funciona?

Referências Bibliográficas

KITAYAMA , Onório. Palestra: Tecnologia e operação de unidades de bioeletricidade a partir de biomassa de cana-de-açúcar -condições operacionais. In: COGERAÇÃO DE ENERGIA A BAGAÇO DECANA NO ESTADO DE SÃO PAULO. Disponível em: http://www.saneamento.sp.gov.br/bio_apresen/On%C3%B3rio.pdf

CONAB. Avaliação da safra agrícola de cana-de-açúcar.maio/2011. Disponível em: http://www.conab.gov.br/conabweb/download/safra/2cana_de_acucar.pdf

CONAB. Avaliação da Safra Agrícola de Cana-de-Açúcar – 1ª Estimativa - Maio/2011. Disponível em: http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/11_05_27_11_53_13_boletim_cana_portugues_-_maio_2011_1o_lev..pdf

http://www.brumazi.com.br/