Álcool e Açúcar - Unidade I - Extração e Preparação

Álcool e Açúcar - Unidade I - Extração e Preparação

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Unidade I - Fabricação de Açúcar: Preparação e Extração

1. Introdução

Figura 1.1 – Produção de Etanol e Açúcar no Brasil

Figura 1.2 – Produção de Cana, Álcool e Açúcar no Brasil

Figura 1.3 – Setor Sucroalcooleiro

Figura 1.4 – Os Maiores Produtores de Açúcar (2005 / 2006)

Figura 1.5 – Os Maiores Produtores de Açúcar (2005 / 2006)

Figura 1.6 – Consumo Mundial

Figura 1.7 – Maiores Exportadores (2005 / 2006)

Figura 1.8 – Maiores Exportadores (2005 / 2006)

Figura 1.9 – Evolução da Produção de Açúcar no Brasil

Figura 1.10 – Evolução da Produção de Cana e Açúcar no Brasil

Figura 1.11 – Evolução da Exportações de Açúcar

2. Capacidade de Expansão

Tabela 2.1 – Área Agricultável

Área

Milhões de Hectares

Território Nacional

850,00

Total da Área Agricultável

320,00

Área Cultivada (Todas as Culturas)

64,40

Área Cultivada (Cana de Açúcar)

5,34

Área Cultivada (Cana de Açúcar para Álcool)

2,66

3. Área Agricultável

Figura 3.1 - Área Agricultável

A área agricultável do Brasil (550 milhões de hectares) é aproximadamente igual à área total de 35 países da Europa.

4. Tecnologia Tradicional de Produção

Figura 4.1 – Tecnologia de Produção

5. Industrialização

5.1 Sistemas de Corte da Cana

  • Corte manual de cana crua;

  • Corte manual de cana queimada;

  • Corte mecânico de cana queimada;

  • Corte mecânico de cana crua inteira;

  • Corte mecânico de cana crua em toletes.

5.2 Influência no Corte na Qualidade da Matéria Prima

  • Para uma usina de açúcar, o ideal seria o despalhe, corte e carregamento manual

de uma cana madura e que esta seja processada fresca.

  • A queima acarreta a agregação de impurezas minerais ao colmo.

  • O corte a máquina resulta num alto índice de impurezas vegetais.

5.3 A Cana Queimada

  • A deterioração dos colmos é mais rápida.

  • A clarificação do caldo é mais complexa.

  • A cana necessita ser lavada, o que aumenta as perdas de sacarose.

5.4 A Cana Colhida à Máquina

  • Maior incidência de impurezas vegetais, tais como folhas e ponta.

  • Em geral são nas folhas e nas pontas que se concentram o amido, corantes

como os polifenóis e compostos precursores da cor como os aminoácidos.

5.5 Cana de Açúcar com Qualidade

  • Madura, com Brix elevado, baixo teor de açúcares redutores e baixo teor de

ácidos.

  • Baixa presença de material estranho de origem mineral (terra) e material de

origem vegetal (folhas e pontas).

  • Fresca (pouco tempo de corte)

  • Alto teor de fosfatos.

  • Baixa presença de dextrana (cana fresca).

  • Baixo teor de polifenóis e aminoácidos (sem a presença de folhas e ponta).

  • Baixo teor de polissacarídeos como amido (sem material estranho vegetal).

  • Teor de fibra entre 12 a 14 %.

5.6 Fibra de Cana

  • O teor ideal de fibra na cana para a indústria está entre 12 a 13 %.

  • Teores de fibra baixos tornam o colmo da cana de moagem mais fácil, no

entanto resulta em pouca produção de bagaço, que torna necessário uma complementação energética.

  • Teores altos de fibra tornam a moagem difícil e exigem altas potências nas

moendas.

5.7 Alguns Conceitos

a) Cana de Açúcar

Matéria-prima entregue na indústria constituída por colmos de cana limpa e matéria estranha (palhas, terra, etc).

b) Caldo

Caldo absoluto, cuja massa é igual à massa total de cana menos a massa total de fibra.

c) Caldo Primário (Caldo do 1° Terno)

Caldo não diluído extraído na primeira unidade de esmagamento do conjunto de moendas.

5.8 Composição da Cana de Açúcar

Vegetal pertencente à família das gramíneas do gênero saccharum, natural da Ásia e cujos colmos são ricos em sacarose. A composição do colmo é a seguinte:

Tabela 5.8.1 – Composição da Cana de Açúcar

Componente

Porcentagem (%)

Água

70

Fibra

13

Material solúvel

17

Sacarose

15

Açúcares redutores

2,5

Pureza

88

Sais minerais

0,3

5.9 Composição da Cana Madura

  • Possui em média de 10 a 16% de fibras;

  • De 84 a 90% de caldo, desta composição 75 a 82% representa água, o restante

são substâncias sólidas dissolvidas.

  • Os sólidos dissolvidos dividem-se em:

    • Sacarose (14,4 a 24%)

    • Glicose (0,2 a 1,0%)

    • Frutose (0 a 0,5%)

    • Não Açúcares (1,0 a 2,5 %)

Figura 5.9.1 – Cana de Açúcar

Tabela 5.9.1 - Composição

Figura 5.9.2 – Composição

5.10 Definições

a) POL: Determina a % de sacarose presente na amostra.

b) BRIX: Determina a quantidade de sólidos solúveis presentes na amostra.

c) AR: Determina a quantidade de açucares redutores, ou seja, a % de açúcar invertido, compreendendo glicose, frutose e demais substancias redutoras, presentes na amostra.

d) ART: Determina a quantidade de açucares redutores totais presentes na amostra, por hidrólise total.

Pureza = (Pol / Brix) * 100

Quando se quer determinar a Pureza real usa-se a fórmula:

Pureza real = (Sacarose real / Sólidos totais) * 100

e) Polarímetro

Figura 5.10.1 – Polarímetro

f) Caldo misto: Caldo obtido no processo de extração e enviado para a fabricação deaçúcar e álcool.

g) Fibra: Matéria seca e insolúvel em água contida na cana-de-açúcar.

h) Pol: Porcentagem em massa de sacarose aparente, contida em uma solução açucarada.

i) Pureza: Relação entre a porcentagem em massa de sacarose e a de sólidos solúveis contido em uma solução açucarada.

j) Embebição: Processo na qual a água ou caldo é aplicado ao bagaço em beneficio da extração.

l) Bagaço: Resíduo da cana após a moagem em um terno ou em um conjunto de ternos.

m) Extração: Define a proporção de um componente da cana, em porcentagem, que foi removido durante o processo de moagem.

5.11 Dados da Cana Madura

Tabela 5.11.1 - Dados

Fator

Valor

Brix

18,0 (no mínimo)

Pol

15,3 (no mínimo)

Pureza

85,0 (no mínimo)

Redutores

1,00 (no máximo)

5.12 Índice de Maturação

IM = Brix da ponta do colmo

       Brix da base do colmo

Admitem-se para a cana-de-açúcar, os seguintes estágios de maturação:

Tabela 5.12.1 – Índice de Maturação

IM

Estágio de Maturação

< 0,6

Cana Verde

0,6 – 0,85

Cana em maturação

0,85 – 1,00

Cana madura

> 1,00

Cana em declínio de maturação

5.13 Deterioração

Figura 5.13.1 – Inversão da sacarose

  • Fator determinante: Tempo entre corte e processamento.

  • Ocorre inversão de Sacarose para Glicose e Frutose.

  • Causada pela ação de Fungos e Bactérias.

  • Perdas consideráveis de produção (sacarose).

5.14 Impurezas

São elementos indesejáveis ao processo de origem mineral ou vegetal.

  1. Mineral (Pedra ou pedrisco)

  • Causa prejuízos a indústria por provocarem desgastes em equipamentos

(Bombas, tubulações, desgaste de moendas).

  • Geralmente removida na mesa de Alimentação (lavagem de cana).

b) Vegetal

  • São fibras que não contém sacarose. Geralmente palha resultante de mal

queima da cana devido umidade do canavial ou do desponte alto.

  • Aumenta o volume de cana reduzindo o rendimento da extração.

  • Consome potencia desnecessária das turbinas e motores.

6. Visão Geral

Figura 6.1 – Visão Geral do Processo

7. Preparo e Moagem

Figura 7.1 – Preparo e Moagem

Figura 7.2 – Processo Brasileiro

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