PRODUÇÃO DE ÁCOOL A PARTIR DA CANA DE AÇÚCAR

INTRODUÇÃO

Cerca de 50% da cana cultivada no Brasil é usada na produção de álcool combustível (etanol).

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Entende-se por operações unitárias da área da química as operações realizadas em equipamentos de escala industrial, para promover transformações físicas, e estabelecer condições para um processamento químico durante uma produção industrial encontrada frequentemente e repetitivamente nas diferentes fases de um processo químico, utilizado na obtenção de produtos industriais de valor realçado e materiais afins (GOMIDE 1991).

ETAPAS PARA PRODUÇÃO DO ÁLCOOL A PARTIR DA CANA DE AÇÚCAR

ETAPAS PARA PRODUÇÃO DO ÁLCOOL A PARTIR DA CANA DE AÇÚCAR

1.TRANSPORTE, PESAGEM, DESCARGA E ARMAZENAMENTO DA CANA:

Geralmente é rodoviário o transporte da cana, feito com caminhões com reboques.

A pesagem ocorre na usina.

2.EXTRAÇÃO DO CALDO DA CANA:

O complexo de moagem é formado pelo desfibrador, picador e todas as moendas, mecanismos de acionamento e sistema de engrenagens redutoras. Nas imagens a seguir temos o moedor e mesa alimentadora.

3.PREPARO DA CANA:

A preparação da cana ocorre para que sua densidade aumente consequentemente, a sua capacidade de se ser moída, e também para forçar ao máximo a abertura de suas células, com propósito de liberar o caldo e obter um maior rendimento na extração.

3.PREPARO DA CANA:

Na saída do desfibrador, a altura do colchão de cana é uniformizado por um equipamento denominado espalhador, que alimenta a calha de alimentação forçada da moenda (chute Donnely).

Alimentação das moendas

Depois do preparo, uma chapa de ferro separadora, usando um campo eletro magnético, remove cerca de 90% das impurezas da cana para proteger o conjunto de moagem.

Moagem da cana

A cana é basicamente formada por caldo e fibra nesta etapa, uma vez que o açúcar esta dissolvido no caldo, o objetivo do processo é extrair a maior quantidade possível de açúcar da cana.

4.EMBEBIÇÃO

Embebição é o processo de adição de água ao bagaço, e é empregado para diluir o caldo remanescente no bagaço, aumentando assim a extração da sacarose.

5.GERAÇÃO DE ENERGIA O bagaço da cana é constituído de 46% de

fibra, 50% de água e 4% de sólidos dissolvidos, em média 240 e 280kg de bagaço são obtidos por tonelada de cana e o açúcar remanescente nele representa uma das perdas do processo, onde o bagaço é usado como combustível nas caldeiras e garante a auto suficiência da industria.

O vapor gerado nesses equipamentos, com pressão média de 18-21 kgf/cm², é utilizado no acionamento das turbinas a vapor onde ocorrerá a transformação da energia térmica em energia mecânica.

5.GERAÇÃO DE ENERGIA

Turbina a vapor aberta:

6.TRATAMENTO PRIMÁRIO DO CALDO

Visa eliminar a maior quantidade possível das impurezas insolúveis, a quantidade varia de 0,1% a 1%.

As peneiras fixas e moveis são equipamentos básicos empregados nesse tratamento.

Com abertura de 0,5 a 2mm posicionadas bem próximas as moendas, as peneiras fixas eliminam o material grosso em suspensão, o chamado bagacilho, onde juntamente com o caldo, retornam a primeira e segunda unidade de moagem.

6.TRATAMENTO PRIMÁRIO DO CALDO

A filtragem do caldo é efetuada também por peneiras móveis (Dutch State Mines – DSM, giratórias, vibratórias) e aberturas de 0,2 a 0,7 mm, com eficiencia entre 60% e 80%, por fim o material peneirado retorna para a moenda.

Pesagem do caldo

Aqui nesse processo a massa de caldo é quantificada por meio de dispositivos de medição de vazão, permitindo melhor controle do processo químico.

Tratamento químico do caldo

Nessa etapa o caldo ainda conserva uma pequena quantidade de impurezas, que podem ser solúveis, coloidais ou insolúveis. O tratamento físico-químico consiste na coagulação, floculação e precipitação das impurezas, que devem, então, ser eliminadas por meio da sedimentação.

Sulfitação

Esse processo consiste na absorção de SO2 pelo caldo, que reduz seu valor original de pH para um valor entre 4,0 e 4,4. A sulfitação geralmente é realizada em uma coluna de absorção, que, devido a alta solubilidade do SO2 na água atinge níveis de absorção de até 99,5%.

Tratamento com cal

O processo é feito com adição de cal hidratada (Ca(OH)2), para aumentar o pH do caldo da cana tratado entre 6,8 e 7,2.

Com este tratamento há eliminação de corantes no caldo, neutralização dos ácidos orgânicos e formação de sulfato e fosfato de cálcio, que conforme sedimentam levam com eles as impurezas presentes no liquido.

7.AQUECIMENTO E SEDIMENTAÇÃO

Para acelerar a coagulação e floculação dos colóides de proteína não açucarados e para emulsificar as gorduras, ceras e resinas alem de remover os gases, o cálcio é aquecido até aproximadamente 105 °C. O caldo é deixado para decantação por algum tempo em um clarificador no qual sedimenta as impurezas continuamente.

O tempo de residência do caldo no clarificador varia de 45 minutos á 4 horas e a remoção de lodo varia entre 15% e 20% do peso do caldo que entra no clarificador.

Filtragem

Adicionam-se aproximadamente 5 quilos de bagacilhos/TC ao lodo removido antes de ser enviado aos filtros a vácuo giratórios, facilitando o processo de filtragem.

O caldo filtrado retorna ao processo, e a torta de filtro é utilizada como fertilizante nas plantações de cana.

Evaporação

Em evaporadores contínuos é realizada a primeira fase do processo de concentração do caldo. Este apresenta, inicialmente, uma concentração de 14° a 16° Brix, atingindo no final do processo uma concentração de 50° a 58° Brix, então é denominado de xarope.

Produção do Álcool

Antes de ser fermentado, o caldo da cana passa por um tratamento de purificação.

O álcool é produzido por meio de um processo bioquímico e obtido da fermentação do caldo da cana de açúcar ou da mistura do melaço e caldo de cana.

Tratamento do caldo para destilação

Após passar pelo primeiro tratamento, o caldo passa pela pasteurização, aquecimento e resfriamento rápidos. Tratamento mais completo do caldo inclui a adição de cal, aquecimento e decantação. O resfriamento geralmente é realizado em duas etapas.

Fermentação

O açúcar é transformado em álcool nesta etapa. As reações acontecem quando o mosto e a levedura acidificada são misturados na proporção de 2 para 1, respectivamente.

Centrifugação do vinho

Após a fermentação para que a levedura seja recuperada, o vinho é continuamente enviado para as centrifugas. A levedura concentrada recuperada é enviada novamente aos tanques para tratamento. A fase menos densa na centrifugação, o vinho sem a levedura, é enviada as colunas de destilação.

Destilação

A operação é realizada com a ajuda de 7 colunas, distribuídas em 4 estágios, a própria destilação, retificação, desidratação e a recuperação do ciclo-hexano.

Desidratação

O produto final do processo de destilação, o álcool hidratado, é uma mistura de água e álcool com teor alcoólico de aproximadamente 96° GL. O álcool hidratado pode ser comercializado na forma como é produzido a partir da destilação simples ou pode passar pelo processo de desidratação.

Vinhoto

Também conhecido como vinhaça, o vinhoto é um importante produto derivado da produção de álcool.

Seu índice de produção é de 10 a 15 vezes o do álcool e apresenta uma DBO significativa considerada uma ameaça ambiental por seu grande potencial de poluição.

CONCLUSÃO

Como podemos observar o processo é extenso, porém não é tão complicado, observamos que o processo envolve no mínimo 4 operações: a moagem, a purificação, fermentação e a destilação.