Fabricação de Álcool por Fermentação EM slides

Fabricação de Álcool por Fermentação EM slides

Equipe

  • Almir costa

  • Alexandro

  • Emídio

  • Lúcia Carolina

  • F.T.C

  • 14.03.08

Produção de Álcool por Fermentação

  • O álcool etílico ou etanol pode ser obtido a partir de vegetais ricos em açúcar, como a cana-de-açúcar, a beterraba e as frutas do amido, extrato da mandioca, do arroz e do milho, e da celulose extraída da matéria principalmente dos eucaliptos.

  • A maior parte do álcool produzido é obtida através da cana-de-açúcar.

  • 1 hectare de cana-de-açúcar produz 3.350 litros de álcool

  • 1 hectare de mandioca produz 2.550 litros de álcool

  • 1 hectare eucalipto possui em média 20 tonelada, que produz 2.100 litros 

Aspectos Gerais

  • Corte da cana

  • O corte feito manualmente representa 50% da cana colhida. Os outros 50% são colhidos por colhedeiras

  • Transporte

  • 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.

Aspectos Gerais

Processo

  • Moagem

  • Antes da moagem, a cana é lavada nas mesas alimentadoras para retirar a terra proveniente da lavoura.

  • Após a lavagem, a cana passa por picadores que trituram os colmos, preparando-a para a moagem.

  • Após o preparo, a cana desfibrada é enviada à moenda para ser moída e extrair o caldo.

  • Na moenda, a cana desfibrada é exposta entre rolos submetidos a uma pressão de aproximadamente 250 kg/cm², expulsando o caldo do interior das células.

  • Este processo é repetido por seis vezes continuamente.

  • Adiciona-se água numa proporção de 30%.

  • A isto se chama embebição composta, cuja função é embeber o interior das células da cana diluindo o açúcar ali existente e com isso aumentando a eficiência da extração, conseguindo-se assim extrair cerca de 96% do açúcar contido na cana.

  • O caldo extraído vai para o processo de tratamento do caldo e o bagaço para as caldeiras.

Processo

  • 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.

  • O vapor é destinado 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.

  • 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.

FABRICAÇÃO DE ÁLCOOL

  • No Brasil, além do açúcar e do melaço, que é um subproduto da produção do açúcar, o caldo da cana é utilizado também na produção de álcool.

  • O álcool é obtido após a fermentação do caldo ou de uma mistura de melaço e caldo .

  • Através de um processo bioquímico.

  • O caldo, antes de ser enviado ao processo fermentativo, este deve receber um tratamento de purificação.

Tratamento do caldo para destilaria

  • Após passar pelo tratamento primário de peneiramento, o caldo é submetido a um tratamento mais completo que implica na adição de cal, aquecimento e posterior decantação, tratamento semelhante àquele utilizado na fabricação de açúcar.

  • Em geral, o resfriamento do caldo é realizado em duas etapas:

  • Fazendo-se passar o caldo quente (esterilizado) por um trocador de calor (regenerativo) em contracorrente com o caldo misto frio, onde o caldo misto é aquecido e o caldo para destilaria é resfriado (=60°C).

  • Resfriamento final até aproximadamente 30°C, normalmente realizado em trocadores de placas utilizando água em contracorrente, como fluido de resfriamento.

  • Livre de impurezas (areia, bagacilhos etc.) e devidamente esterilizado, o caldo está pronto para ser encaminhado para fermentação.

Preparo do mosto

  • O mosto nada mais é que uma solução de açúcar cuja concentração foi ajustada de forma a facilitar a sua fermentação.

  • Basicamente é constituído de uma mistura de méis e caldo, com uma concentração de sólidos de aproximadamente 19-22° Brix.

  • Caso haja necessidade, usa-se água para o ajuste do Brix.

Preparo do fermento

  • Após o resfriamento, o mosto recebe fermento e é acondicionado em grandes tanques, chamados de fermentadores, iniciando a fase chamada fermentação.

  • O processo de fermentação mais comumente utilizado nas destilarias do Brasil é o de Melle - Boinot, cuja característica principal é a recuperação da levedura através da centrifugação do vinho.

  • Esta levedura recuperada, antes de retornar ao processo fermentativo, recebe um tratamento severo, que consiste em diluição com água e adição de ácido sulfúrico até, normalmente, pH= 2,5, ou mais baixo (pH = 2) no caso de haver infecção bacteriana.

  • Esta suspensão de fermento diluído e acidificado, conhecido na prática com o nome pé-de-cuba, permanece em agitação de uma hora a três horas, antes de retornar à dorna de fermentação.

Fermentação propriamente dita

  • As reações ocorrem em tanques denominados dornas de fermentação, onde se misturam o mosto e o pé-de-cuba na proporção de 2:1, respectivamente.

  • Os açúcares (sacarose) são transformados em álcool, segundo a reação simplificada de Gay Lussac

  • C12H22O11 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6

  • C6H12O6 -> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 23,5 kcal

  • Ao terminar a fermentação, o teor médio de álcool nestas dornas é de 7% a 10%, e a mistura recebe o nome de vinho fermentado.

Fases do Processo de fermentação:

  • INICIAL: Momento do contato da levedura com a glicose

  • INTERMEDIÁRIA: As leveduras começam a se alimentar da glicose e a eliminar etanol e CO2, ocasionando a sua multiplicação

  • TUMULTUOSA: Em decorrência da intensa liberação de CO2, temos a impressão de que a mistura está fervendo

  • FINAL: Quando a quantidade de álcool atinge 15% do volume total, a levedura morre intoxicada com o álcool e, conseqüentemente, cessa a produção de etanol.

Fatores que afetam a fermentação

  • Temperatura Ideal: de 33,0º a 34ºC, sendo a máxima 35ºC

  • isto é... se conseguir manter a contaminação sob controle.

  • Nesta temperatura a levedura se multiplica menos, e aumenta o rendimento.

  • pH do Mosto: entre 4 e 6;

  • Concentração de Açúcar no Mosto: 6 a 9 %;

  • Teor Alcoólico do Produto não deve ser muito alto para não inibir o crescimento das leveduras;

  • Anaerobiose: tem maior rendimento em álcool;

Fatores que causam perdas a fermentação

  • Espumas

  • O que são as espumas:

  • Bolhas de gás;

  • Aprisionada por película líquida.

Fatores que causam perdas a fermentação

  • Floculação

  • Ocorre pela presença de leveduras floculantes: Em produção de água ardente é comum a aplicação.

  • Fermentação com centrífuga: deve - se adotar medidas rápidas para controlar esta floculação diminuindo ao máximo os custos com tratamentos desnecessários ( ácidos, antibióticos, desgastes de bicos e diminuição da sangria ) .

  • Conclusão: a melhor medida é a preventiva, ou seja, evitar que a levedura flocule.

Centrifugação do vinho

  • Após a fermentação, o vinho é enviado às centrífugas para a recuperação do fermento.

  • O concentrado do fermento recuperado, denominado leite de levedura, retorna às cubas para o tratamento.

  • A fase leve da centrifugação, ou vinho "delevedura", é enviada para as colunas de destilação.

Destilação

  • O vinho que vem da fermentação possui, em sua composição, 7º a 10°GL (% em volume) de álcool, além de outros componentes de natureza líquida, sólida e gasosa.

  • Dentro dos líquidos, além do álcool, encontra-se a água com teores de 89% a 93%, glicerol, álcoois homólogos superiores, furfural, aldeído acético, ácidos succínico e acético e etc., em quantidades bem menores.

  • O álcool presente neste vinho é recuperado por destilação, processo este que se utiliza dos diferentes pontos de ebulição das diversas substâncias voláteis presentes, separando-as.

Destilação

  • A operação é realizada com auxílio de sete colunas distribuídas em quatro troncos:

  • Destilação propriamente dita

  • Retificação

  • Desidratação

  • Recuperação do desidratante

Fluxograma de Produção-Açúcar, Álcool e Bioetanol Excedente

Tipos de Processo de Fermentação

  • Podemos encontrar 03 tipos de processo de fermentação, sendo:

  • Ferment Continua;

  • Fermentação Descontinua e

  • Fermentação Conbat.

  • Fermentação Continua;

Processo de Fermentação Continua

  • Fermentação Continua: Neste processo utiliza-se dorna de grandes dimensões, sendo que o processo é ininterrupto operando da seguinte forma:

  • - O mosto é misturado a levedura na primeira dorna;

  • - Passará para as demais num processo continuo até chegar a ultima dorna onde a concentração de açúcares estará menor possível podendo assim considerar a dorna como morta;

  • 3º - O álcool desta ultima dorna é enviado para centrifugação;

  • - O álcool centrifugado é enviado para o aparelho de destilação.

Fluxograma do Processo de Fermentação

Processo de Fermentação Continua

  • Características deste processo :

    • Facilidade e custo baixo de automação;
    • Custo baixo de instalação de equipamentos ( menor n° de dornas );
    • Difícil controle microbiológico;
    • Dificuldade de limpeza das dornas.
  • :

Processo de Fermentação Descontinua ou Batelada

  • Neste processo utilizamos várias dornas geralmente com capacidade menor que as do processo continuo, podemos dizer que neste tipo de processo trabalhamos fazendo várias pequenas fermentações, pois as dornas são cheias, fermentadas e processadas uma a uma.

  • Características deste processo :

  • Alto custo de instalação e automação;

  • Alto custo de manutenção;

  • Facilidade no controle microbiológico;

  • Limpeza das dornas com maior frequência .

  • :

Processo de Fermentação Descontinua ou Batelada

  • :

Obrigado!!!

Comentários