fisiologia e sua aplicação sobre florescimento e ... · perdas industriais. ... excreção de k e...

Fisiologia e sua Aplicação sobre Florescimento e Isoporização da Cana-de-açúcar

“Miguel Angelo Mutton”

Sertãozinho - SP

AGRONEGÓCIO CANAVIEIRO

CRISE FINANCEIRA GLOBAL

TRANSIÇÃO HISTÓRICA

NOVOS PLAYERS

PODER DE NEGOCIAÇÃO“STATUS” INTERNACIONAL AOS

BIOCOMBUSTÍVEIS BRASILEIROS

1/3 PROCESSAMENTO DA CANA GRUPOS NACIONAIS ⇒ CAPITAIS INTERNACIONAIS

Bungue, Cargill, Dreyfuss, etc.Raízen e Copersucar/CTC

Nova Estatura ao Setor

PETROBRÁSConsumidora Produtora

ETANOLBIODIESEL

Governo priorizou a extração de petróleo Pré-salDecisão econômica que inibe a nossa Matriz EnergéticaDécadas para que se esgote todo Combustível FóssilMaurílio Biagi Filho – “Estamos numa saia justa...”

A transição que vivemos pode ser o início de uma nova era bem mais promissora que a anterior....

Agroindústria ocupa 8 milhões ha ⇒ 20 bilhões litros etanol (30) e pode ser mais...

Independentemente do Pré-sal... A oportunidade dos combustíveis renováveis é imensa...

O que estamos esperando ???Elaboração de um plano energético que contemple os gargalos agrícolas, industriais , logísticos e tecnológicos?

Últimos 40 anos nenhum ramo da economia nacional cresceu tanto e continuamente quanto a agroindústria canavieira.

Competitividade e Sobrevivência“Ser competitivo é ter a maior produtividade entre

todos os seus concorrentes”

Sobrevivência

Qualidade – Preferência do Cliente

Produtividade

Competitividade

ProjetoProdução

Projeto Fabricação

Segurança do Cliente

AssistênciaPerfeita

Entregano Prazo

CustoBaixo

Estágio 1: ENFOQUE NO PRODUTO

Estágio 2: ENFOQUE NO PROCESSO

Estágio 8: ENFOQUE LEGAL

Estágio 7: ENFOQUE ESTRATÉGICO

Estágio 6: ENFOQUE NO CLIENTE

Estágio 5: ENFOQUE NA SOCIEDADE

Estágio 4: ENFOQUE HUMANISTA

Estágio 3: ENFOQUE NO SISTEMA

OBJETIVO FINAL DA PRODUÇÃO

Maximização⇒ Menores Custos

Produção quantitativa = ProdutividadeProdução qualitativa = Qualidade Matéria-prima

AGRÍCOLA

INDÚSTRIA

Eficiência na ProduçãoRendimentos

QUALIDADE

Conformidade às Especificações. Satisfação do Cliente. Prazo e pontualidade de entrega,

condições de pagamento, atendimento pré e pós-venda, flexibilidade, etc....

Posicionamento estratégico da empresa perante o Mercado.

QUALIDADE Qualidade não é suficiente.

Satisfação do cliente outras entidades envolvidas com as atividades da Empresa.

Qualidade Total satisfação total do cliente, "stakeholders“ e excelência organizacional da empresa.

AÇÚCAR - MERCADO ATUALCliente exige Pol,

CorPureza

Penaliza Falta de PadrãoPol BaixaCor elevada e cinzasPresença Dextrana e AmidoMistura de grãos

MERCADO ATUAL - ÁLCOOLCliente exige Pureza,

Graduação alcoólicaAusência Contaminantes

Penaliza Falta de PadrãoGraduaçãoAcidezComposição Inadequada

NECESSIDADES DA INDÚSTRIA

Baixos Níveis de Impurezas

Menor Tempo de Processamento

Matéria-prima de qualidade

SATISFAÇÃO DO CLIENTE

Pontas

mud

ança

s fis

ioló

gica

s

Variedades

Fonte : Stupiello (1985)

COMPOSIÇÃO TECNOLÓGICA DA CANA-DE-AÇÚCAR

CANA

FIBRA(10-16%)

CELULOSEPENTOSANAS (XILANAS E ARABANAS)LIGNINA

CALDO(84-90%)

AÇÚCARES(15,5-24%)

ÁGUA(75-82%)

SÓLIDOS SOLÚVEIS(10-25%)

SACAROSE (14,5-24%)GLICOSE (0,2-1,0%)FRUTOSE (0,0-0,5%)

NÃOAÇÚCARES(1,0-2,5%)

ORGÂNICOS (0,8-1,8%)

INORGÂNICOS (0,8-1,8%)

Gomas, Ceras,Aminoácidos, Ácidos Orgânicos, Corantes, Compostos Fenólicos etc

SiO2, K2O,Cl, P2O5, CaO, MgO, Fe2O3, Na2O, SO3, Cu+2etc

1 p/açúcar

Cana Pesagem Amostragem Descarga Lavagem Preparo Extração do Caldo

Armazenamento caldo 2 p/álcool

EFEITOS NO PROCESSAMENTO ???

RECEPÇÃO DE CANA

1 Caldo Tratamento de Concentração Cozimento Secagem Açúcarcaldo

torta de xarope melfiltro

Xarope mel

Anidro2 Caldo Tratamento de Tanque de preparo mosto Fermentação vinho Destilação Álcool

caldo do mosto Hidratado

torta defiltro Tratamento do vinhaça óleo álcool de

leite de levedura fúsel segunda

OUTROS COMPOSTOS

Maturação adequada

O MILAGRE DA NATUREZAFOTOSSÍNTESE

SOL (ENERGIA) + CO2 O2 + AÇÚCARES

Nitrogênio, Fósforo, Potássio, Cálcio e Outros elementos

Absorção Água e NutrientesRaízes e Pelos Absorventes

Rearranjo dosAçúcares comNitrogênio e

Enxofrepara formar

Proteinas

Respiração eManutenção da

Vida

AÇÚCAR ACUMULADONOS COLMOS Pragas,

Doenças eAdversidades

Transformação dos Açúcares em Gorduras e

Outras Biomoléculas

Bainha

Anéis decrescimento

Feixes vasculares

GemaPrimórdiosradiculares

Entrenós

Nervura central

Nervuras

Lâmina

FONTE

Colmo

RESERVATÓRIO

Efeitos sobre a Qualidade da

Matéria-prima

Açúcares nos colmos Maior Pureza

Maturador Testemunha

Início de Safra

Panini, 2012

Açúcares nos colmos Maior PurezaMenores teores de

Açúcares Redutores

Açúcares da Cana

Redutores

Glicose

Frutose

Sacarose

Não Redutor

HO

OH

OH H CH2OH

HOCH2

HOCH2

H HO

H

H

HH

H

O

OO

OH H

CH2OH

HOCH2

H HO

HO

OH H

H

HO

OH

OH H

HOCH2

H

HH

H

OH

O

Açúcares Redutores (Glicose e Frutose)

Maiores proporções:Canas imaturasCana com elevado tempo de entregaCana com excesso de impurezas vegetaisCana bisadaCana brocada

Glicose e Frutose: formação de cor

8482

9482

10482

11482

12482

13482

1,9 3,9 5,9 7,9Glicose + Frutose caldo Primário (%/BRIX)

Y = 8777,61215 + 557,15609 X (** r = 0,75019)

CO

R IC

UM

SA C

aldo

Cla

rific

ado

(UI)


Glicose+Frutose caldo Primário (%/BRIX)Y = 324,78179 + 68,02763 X (** r = 0,71876)

341

441

541

641

741

841

941

1,1 3,1 5,1 7,1 9,1

Cor

açú

car V

HP

(UI)


O acréscimo de 1,0 % / Brix de Glicose + Frutose no

Caldo Primário =

557 unidades de COR no clarificado 68 unidades de COR no açúcar VHP



Redução de impurezas vegetais, ácidos, compostos fenólicos, amido e gomas.

STUPIELLO, 1999

Correlação entre maturação e ácido aconítico

1,2684,0016,289Co 6710,8093,1018,23121,0184,1216,7010Co 80140,7389,1717,46131,0892,6517,0313Co 860321,0393,0115,98141,4489,8818,8812Co 77141,3292,6217,21161,2588,9318,4813CoM 72191,1192,0916,69141,1178,5011,1315Co 7400,8089,5619,1517

Ácido aconítico% BrixPurezaPol

canaIdade

(meses)Variedades

Fonte: Mane et al., 2002.

TEOR DE FENÓIS TOTAIS DA CANA

300

400

500

600

700

800

900

CALDO BAINHA FOLHA PALMITO

CALDO BAINHA FOLHA PALMITO

mg

cate

quin

a/kg

LEITE, 2000

COR ICUMSA DO CALDO MISTO

90001100013000150001700019000210002300025000

CALDO CALDO + BAINHA

CALDO + FOLHA

CALDO + PALMITO

80 mg catequina/kg 120 mg catequina/kg

CO

R I

CU

MSA

EM

UI

LEITE, 2000

COR ICUMSA DO CALDO CLARIFICADO

9000

11000

13000

15000

17000

19000

21000

CALDO CALDO + BAINHA

CALDO + FOLHA

CALDO + PALMITO

80 mg catequina/kg 120 mg catequina/kg

CO

R I

CU

MSA

EM

UI

LEITE, 2000

Caldo de cana: materiais coloridos.

COR

Ácidos orgânicos + Compostos complexos(precursores de cor e compostos fenólicos)

Açúcares Redutores Compostos Nitrogenados(processamento/estocagemex: melanoidinas)

Compostos Coloridoscaramelização da sacaroseem altas temperaturas

AÇÚCAR CRISTAL BRANCO

81

101

121

141

161

181

27 37 47 57 67COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS (mg/Kg)

COR

ICU

MSA

Y = 19,93241 + 2,28315 X (** r = 0,76587)

SIMONI, et al. 2006

AÇÚCAR CRISTAL - VHP

129

329

529

729

929

1129

1329

39 89 139 189 239 289COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS (mg/Kg)

COR

ICU

MSA

Y = 10,90252 + 3,59981 X (** r = 0,72985)

SIMONI, et al. 2006

AÇÚCAR CRISTAL - BRANCO E VHP

-125

75

275

475

675

875

1075

1275

-15 85 185 285COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS (mg/Kg)

COR

ICU

MSA

Y = -45,20672 + 3,85152 X (** r = 0,91809)

SIMONI, et al. 2006

0%

15%

30%

60%

30

35

40

45

50

55

60

65

70

380 400 420 440 460 480

Compostos fenólicos caldo (ug/mL)

Viab

ilidad

e ce

lula

r fin

al

ferm

enta

ção

(%)

VIABILIDADE DO FERMENTO EM PRESENÇA DE COMPOSTOS FENÓLICOS

RAVANELI, 2010

Amido Varietal

Relação fósforo/amido

Desenvolvimento vegetativo ⇒ Menor

Maturação ⇒ Aumenta

Condições estresses (irrigação, potássio); geada

Colheita mecanizada (pontas)

FERMENTEC, 2006

Maior teor de amido

STUPIELLO, 2009

IMPACTOS CAUSADOS PELO AMIDO

Perdas industriais

Comportamento do teor de amido % sólidos durante o processamento

Fonte: Alexandre (1954)

Produto Variação MédiaCaldo misto (mg/L) 157 – 460 -

Xarope (% sólidos) 0,072 – 0,118 0,137

Melaço (%) 0,35 – 0,70 -

Açúcar bruto (%) 0,025 – 0,10 0,049

Açúcar branco (%) 0,012 – 0,070 0,031

Açúcar refinado 0,00 – 0,029 -

Amido

Redução durante o processoCristais (incorporação progressiva)

Camada Amido % (peso)Filme de mel na superfície do cristal 0,200Primeira camada do cristal (35%) 0,071Segunda camada do cristal (40%) 0,022Terceira camada do cristal (25%) 0,019Núcleo central 0,027**Alta concentração devido a baixa pureza da sementeFonte: Wei Chen, 1968

Distribuição do amido nas várias camadas dos cristais de açúcar bruto

Amido



Maior aproveitamento da matéria-prima - ponta

Redução de impurezas vegetais, ácidos, compostos fenólicos, amido e gomas.

Caldo de colmos despontados e sem ponta

Componentes Caldo de colmo despontado

Caldo de colmo com ponta

pH 5,44 5,34

Cor 6.280 77.660

Polissacarídeos Totais (ppm) 1.352 20.044

Dextrana (ppm) 372 3.498

Amido (ppm) 710 4.037

Taxa Filtração (min) 15 130

GODSHALL, 1999

Florescimento...

Característica desejável para omelhorista e indesejável para aprodução

Efeito fisiológico

Qualidade da matéria prima

Efeito Fisiológico do Florescimento

diminuição dos teores de auxinas; movimento de outros hormônios

para o meristema apical que setransforma em meristema floral;

mudanças na distribuição da água; redistribuição de nutrientes; diminuição das reservas de

carbohidratos do sistema radicular; excreção de K e N pelo sistema

radicular; processo de isoporização

(independente e variável)

Isoporização

Principais Reflexos sobre a Qualidade da Matéria-prima

BRIX DO CALDO

10111213141516171819202122232425

1 2 3 4 MÉDIA

CANA SEM INFLORESCÊNCIA CANA COM INFLORESCÊNCIA

FURLAN, 1995

SP 70-1143 – Usina Éster

POL DO CALDO

10111213141516171819202122232425

1 2 3 4 MÉDIA


FURLAN, 1995

FIBRA DA CANA

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1 2 3 4 MÉDIA


FURLAN, 1995

POL DA CANA

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1 2 3 4 MÉDIA


FURLAN, 1995

ART DO MOSTO (g açúcar invertido/L)

150

160

170

180

190

200

1 2 3 4


FURLAN, 1995

ACIDEZ TOTAL DO MOSTO(mg H2SO4/100 mL)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4


FURLAN, 1995

ACIDEZ VOLÁTIL DO MOSTO(mg CH3COOH/100 mL)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3 4


FURLAN, 1995

NITROGÊNIO TOTAL DO MOSTO(mg N/L)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 2 3 4


FURLAN, 1995

FÓSFORO INORGÂNICO DO MOSTO(mg P2O5/L)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 2 3 4


FURLAN, 1995

POTÁSSIO DO MOSTO(mg K2O/L)

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

1 2 3 4


FURLAN, 1995

VIABILIDADE DA LEVEDURA (%)

60

65

70

75

80

85

90

95

100

1 2 3 4


FURLAN, 1995

BROTAMENTO (%)

0

1

2

3

4

5

1 2 3 4


FURLAN, 1995

EFICIÊNCIA FERMENTATIVA (%)

80

85

90

95

100

1 2 3 4


FURLAN, 1995

Perda de PesoAumento do teor de fibras e queda no volume de caldo extraídoImpermeabilização da fibra, dificultando a embebição Bagaço com baixa densidade, dificultando alimentação da moendaBagaço com cana isoporizada ⇒ dificuldades de queima ⇒quedas na pressão de vapor

Data Cana Bagaço

22/06 5,23 4,48 sem Isoporização

23/06 9,08 4,5524/06 6,47 4,7525/06 7,41 4,75

Média 7,05 4,63

25/06 7,45 3,95com

Isoporização

25/06 6,43 3,96com

Isoporização

Média 6,94 3,96

Pressão de vapor gerado pela queima do bagaço nas caldeiras

Cana isoporizada ⇒ caldo de baixa transparência no decantador, com bagacilho em suspensão

Variedades com elevados índices de florescimento e isoporisação, apresentam teores adequados de P no caldo ⇒ clarificação (???)

Fósforo (P2O5)

Floculação Primária

Floculação Secundária

(KAMPEN, 1996)

Clarificação do caldo extraido

9999

10499

10999

11499

11999

12499

12999

71 121 171 221

P2O5 Solúvel Caldo Primário (mg/L)Y = 14688,57992 - 18,56657 X (* r = -0,60492)

P2O5 x CORC

OR

ICU

MS

A C

aldo

Cla

rific

ado

(UI)

312

412

512

612

712

812

912

64 114 164 214 264

P2O5 Solúvel Caldo Primário (mg/L)Y = 1198,65906 - 3,24741 X (** r = -0,78714)

P2O5 x CORC

or d

o aç

úcar

VH

P (U

I)

Fósforo (P2O5)

O acréscimo de 100 ppm de P2O5 no Caldo Primário =

1856 unidades de COR no clarificado 324 unidades de COR no açúcar VHP

Por que Inibir o Florescimento ?

• Minimizar a perda de peso• Perda de qualidade• Redução na densidade de carga

• Facilitar o gerenciamento da safra

• Redução no volume de caldo

FONTOURA, 2012

Monteiro, 2012

Frutal, MG

Monteiro, 2012

Populina, SP

Monteiro, 2012

FONTOURA, 2012

0

5

10

15

20

25

30

35IA

C87

-339

6

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

FLORESCIMENTO (%)

CAPUTO 2006 e 2007

0

5

10

15

20

25

30

35

IAC

87-3

396

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

ISOPORIZAÇÃO (%)

CAPUTO 2006 e 2007

17,518

18,519

19,520

20,521

21,5

IAC

87-3

396

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

BRIX % CALDO

CAPUTO 2006 e 2007

85

87

89

91

93

95IA

C87

-339

6

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

PUREZA % CALDO

CAPUTO 2006 e 2007

1313,5

1414,5

1515,5

1616,5

17IA

C87

-339

6

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

POL % CANA

CAPUTO 2006 e 2007

125

130

135

140

145

150

155

160IA

C87

-339

6

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

A T R (kg/t)

CAPUTO 2006 e 2007

020406080

100120140160180

IAC

87-3

396

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

PRODUTIVIDADE DE COLMOS (t/ha)

CAPUTO 2006 e 2007

10

15

20

25

30

35IA

C87

-339

6

IAC

87-3

410

IAC

89-3

124

IAC

91-2

195

IAC

91-5

155

PO88

-62

SP80

-184

2

TESTEMUNHA ETEFON

TONELADAS DE POL POR HECTARE (TPH)

CAPUTO 2006 e 2007

135 140 145 150 155 160 165

0 5 10 15 20 25 30 35

IAC87-3396

IAC87-3410

IAC89-3124

IAC91-2195

ETEFON TESTEMUNHA

FLORESCIMENTO

A T R

135 140 145 150 155 160 165

A T R

0 5 10 15 20 25 30 35

IAC87-3396

IAC87-3410

IAC89-3124

IAC91-2195

ETEFON TESTEMUNHA

ISOPORIZAÇÃO

135 140 145 150 155 160 165

0 5 10 15 20 25 30 35

IAC91-2195

IAC91-5155

PO88-62

SP80-1842

ETEFON TESTEMUNHA

FLORESCIMENTO

A T R

135 140 145 150 155 160 165

A T R

0 5 10 15 20 25

IAC91-2195

IAC91-5155

PO88-62

SP80-1842

ETEFON TESTEMUNHA

ISOPORIZAÇÃO

QUALIDADE DA MATÉRIA-PRIMA NA INDÚSTRIA EM ÁREA TRATADA COM ETHREL

Usina Santa Adelaide Período 24-25/05; 02-03/06 (com maturador) e 09-10/06 Diversas variedades, início safra Dose: 2,0 L/ha (240g i.a./L) Vazão: 40 L de Calda/ha Avaliações: Laboratório Industrial

(MARCHEZONI & CASTRO, 1993)

RESULTADOS OBTIDOS


Período Cana Moída (t)

Rendimento (kg/t)

Açúcar Produzido

(kg)

Sacos de 50 kg

24-25/05 11.030 95 1.047.850 20.957

02-03/06 11.520 102 1.175.040 23.501

09-10/06 13.300 100 1.330.000 26.600

35.850 71.058

Diferença: 2.076 sacos de 50 kg


Itens Controle Ethrel Diferença %l

Moagem (t) 12,165 11,520

Pol Cana 12,54 12,85 0,31 2,47

Fibra % Cana 12,24 12,30 0,06 0,49

Extração % 92,14 93,89 1,75 1,90

Pureza Caldo 85 87 2 2,35

Qualidade do Caldo Claro Baixa/ regular ótima

Eficiência Geral % 81,60 84,83 3,23 3,96

Eficiência Relativa % 92,73 93,90 1,17 1,26

Rendimento Industrial (kgs/t)

97,50 102,00 4,50 4,62

RESULTADOS OBTIDOS

Embebição mais difícil Alimentação da moenda comprometida ⇒ baixa densidade do bagaço (flocos) O bagaço isoporizado apresenta dificuldades de queima, causando queda na pressão de vaporCaldo decantado de baixa transparência com bagacilho em suspensão Presença de bagacilho em suspensão em outros setores da fábricaQueda de Produção e Eficiência Industrial

Canas Isoporizadas ou Chochadas

Inibição do Florescimento Redução da Isoporização ⇒ melhor qualidade da fibra ⇒ melhor extração (embebição mais adequada) Ganho PCC Melhor queima do Bagaço nas Caldeiras Melhora na Decantação do Caldo (redução de bagacilho) Melhor desempenho das Centrifugas separadoras de Fermento

Cana Tratada com Maturador

CONSIDERAÇÕES A produção com qualidade preconiza o processamento de cana madura.

Matéria-prima de qualidade ⇒teores elevados de ART epureza, baixo florescimento eisoporização.

CONSIDERAÇÕES

O processamento de cana imaturaresulta em redução na Eficiência eRendimentos Industriais, mais queproporcionais à redução da observadapara a Matéria-prima entregue. Reflexos diretos sobre os custos deprodução ⇒ Rentabilidade.

Profa. Dra. MÁRCIA JUSTINO ROSSINI MUTTON Departamento de TECNOLOGIA – FCAV/UNESP

Fone/Fax: (0xx16) 32092675 E mail: [email protected]

O B R I G A D A

fisiologia e sua aplicação sobre florescimento e ... · perdas industriais. ... excreção de k e...

Documents