Produção de Etanol de Cana-de-açúcar Carlos Eduardo Vaz ...

Grupo Energia/Projeto Etanol
Produção Produ ão de Etanol
de Cana-de Cana de-açú çúcar car
Qualidade da Matéria-prima
Carlos Eduardo Vaz Rossell
Grupo Energia-Projeto Etanol
(MCT/NIPE)
Fone (0xx19) 3512-1121
e-mail: crossell@energiabr.org.br

Cenários atual e projetados para a
produção de etanol carburante
Cenário atual
Moagem
Safra
Moagem para
açúcar 60%,
destilaria anexa
Áçucar 730
ton/dia
Álcool 570
m³/dia
Moagem diária
Rend. agrícola
Área de plantío
2.000.00
0
167
12.000
70
35.000
Áçucar 430
ton/dia
Álcool 760
m³/dia
Ton/safra
dias
TCD
TCH
hectares
Cenários projetados
Moagem para
açúcar 40%,
destilaria anexa
Destilaria
autônoma
Álcool 1037
m³/dia

Matéria Mat ria-prima prima para a produção produ ão de
etanol carburante
• Matéria-prima básica:
cana-de açúcar
• Matérias-primas derivadas:
Caldo misto;
Caldo clarificado;
Xarope;
Mel final;
Caldo do filtro.

Matéria Mat ria-prima prima para a produção produ ão de
etanol carburante
• Matéria primas complementares:
• Águas de processo;
• Vinhoto;
• Águas condensadas

Estudos que fixaram as bases definir os
parâmetros de qualidade das matérias mat rias-primas primas
• Controle operacional da fermentação
alcoólica,
• balanço de bactérias na fermentação
alcoólica;
• Fatores que influem na floculação.
• Índices de controle de contaminantes;
• Balanço de matéria em suspensão acumulada
na fermentação;
• Eficiência da centrifugação na remoção de
contaminantes da fermentação;
• Esterilização do mosto;
• Definição do tratamento físico-químico do
mosto:

Tratamento físico-químico do mosto
Moagem
Caldo misto Mel
TQ de Caldo misto
p/destilaria
Aquecimento
a 105ºC
Desgaseificação
flash
Decantação
Tanque de mel
Mosto
Caldo do filtro de açúcar
Caldo do filtro
Filtração do lodo
Esterilização
Fermentação

Biodeterioração Biodeteriora ão da cana
Fatores que influem:
• Corte manual ou mecanizado.
• Cana verde ou queimada
• Clima, umidade, solo, chuva e outros.
Há necessidade de estudar o perfil de biodeterioração da
cana desde a pós-queima (pós-corte) até seu
processamento na indústria:
• Contagem de microorganismos totais;
• - Bactérias formadoras de ácidos orgânicos;
• - Bactérias formadoras de dextrana e outros polímeros.

Composição da cana-de-açúcar
Componentes da cana
Água
Sólidos totais
Sólidos soluveis
Fibras (base seca)
%
73 a 76
24 a 27
10 a 16
11 a 16

Composição do caldo
Composição dos caldos de cana de açúcar- % sólidos
solúveis
1. Áçúcares
1.1 Sacarose
1.2 Glicose
1.3 Frutose
2. Sais
3. Ácidos
inorgânicos
4. Ácidos orgânicos
75 a 93
70 a 91
2 a 4
2 a 4
3 a 5
1,5 a
4,5
1,0 a
3,0
4.1 Ácidos
carboxílicos
4.2 Aminoácidos
5. Proteínas
6.Amido
7. Gomas
8. Ceras e graxas
9 Corantes e outros
1,1 a 3,0
0,5 a 2,5
0,5 a 0,6
0,001 a
0,05
0,3 a 0,6
0,05 a
0,15
3,0 a 5,0

Perfil do processamento da cana das usinas e
destilarias que participam do Programa de Controle
Mutuo, Agrícola e Industrial gerido pelo CTC
colheita de
cana
queimada,
media (%)
colheita de
cana
queimada,
mínimo (%)
colheita de
cana
queimada,
máximo (%)
73,5
12,3
100
colheita
mecanizada,
media (%)
colheita
mecanizada,
mínimo (%)
colheita
mecanizada,
máximo (%)
38,6
87,7
Tempo mínimo
de queima (h)
Tempo máximo
de queima (h)
30,1
90,1
colheita de
colheita
desvio padrão
. cana
queimada, DP
(%)
16,3
mecanizada, DP
(%)
25,5
(h)
14,6
0
Tempo medio
de queima (h)
46,7

Mecanizada
Queimada
Total (t)
Distribuição de corte de cana na
Usina da Pedra (Safra 2006)
Tipo de corte
Manual queimada
Manual crua
Mecanizada crua
Corte manual
Corte mecanizado
0-24 h
45.822
938
913.377
600.343
1.560.480
13 %
87 %
24-48 h
168.178
14.252
0
605.888
788.318
48-72 h
90.401
14
0
76.750
167.165
Corte mec cru
Mais de
72 h
Corte mec. c/queima
17.059
0
0
19.652
36.711
32.1460
15.204
913.377
1.302.633
2.552.674
41 %
59 %

Efeitos dos procedimentos de corte e
tempo de espera na qualidade da cana
%
%
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Corte manual com queima
de 0 a 24 h de 24 a 48 h de 48 a 72 h mais de 72 h
tempo pós-queima (h)
Corte mecanizado com queima
de 0 a 24 h de 24 a 48 h de 48 a 72 h mais de 72 h
Tempo pós-queima(h)

Matérias Mat rias-primas primas derivadas
• Caldo misto: contaminação elevada e matéria
em suspensão em quantidade inaceitável
• Caldo clarificado: deficiências de clarificação
e contaminação elevada;
• Caldo filtrado: Idem porém em maior
intensidade;
• Xarope:sulfito quando proveniente de açúcar
• Mel final: inibidores, ácidos orgânicos, calcio
e magnésio, matéria orgânica;exige
clarificação

Matérias Mat rias-primas primas complementares
• Água: matéria em suspensão e coloidal;
requer floculação e decantação
• Vinhoto: recicla matéria orgânica e promove
a multiplicação de contaminantes;
inadequado;
• Águas condensadas da concentração do
vinhoto: ainda não empregadas no Brasil;
aportam inibidores.

Parâmetros para determinação da
qualidade da cana, segundo CTC
pH da cana
DpH
Acidez
Poder tampão
Dextrana
Parâmetro
Horas pós-queima
Impurezas minerais
Valor
máximo
50
5,3
0,50
0,9
1,5
450
4
Unidade
horas
g/l
ml/100ml
p.p.m.
kg/ton

Conclusões e recomendações
• A qualidade da cana é o principal fator a ser
levado em conta para melhorar o desempenho
da fermentação alcoólica.
• O tempo entre queima e processamento (corte
e processamento no caso de cana crua) é o
parâmetro mais empregado pelas Usinas e
Destilarias.
• Recomendamos o desenvolvimento de
alternativas para aperfeiçoamento deste
critério e uma padronização das mesmas

Conclusões e recomendações
• Retomar realização de determinações
microbiológicas para quantificar a biodeterioração
da cana.
• Métodos rápidos para determinação do grau de
deterioração da cana— pH, DpH, presença de
dextrana, acidez —.
• Devem ser reavaliados também como índices de
controle para matérias-primas derivadas: caldo
misto, clarificado, do filtro, xarope e mel.

Conclusões e recomendações
• A presença de matéria em suspensão de
natureza orgânica ou mineral prejudica a
performance da fermentação, aumentando o
índice de contaminação.
• Controlar a presença de impureza mineral
arrastada com a cana e a presença de matéria
em suspensão orgânica e mineral junto às
matérias-primas derivadas e complementares.
• Padronizar metodologias de determinação da
matéria em suspensão.

Tecnologia para produção de
etanol

Tecnologia para produção produ ão de
etanol
Fermentação
Tratamento do fermento

Tecnologia para produção produ ão de
etanol
Destilação para AEHC

OE1: OE1:
Tecnologia para
produção produ ão de etanol
Destilação para AEAC