ETEC – DR FRANCISCO NOGUEIRA LIMA

TÉCNICO EM AÇUCAR E ÁLCOOL - 2º MÓDULO

Agronomia

Prof. Daniel

Impureza mineral e vegetal impacto na

indústria e porcentagem tolerável

03 /12 /2010

ALUNO(S): Ivail Américo – Nº16 Maria Josilania Gomes Azevedo – Nº26

Regina Ap. de Oliveira – Nº41

Alex de Souza P. – Nº02

Lucas Henrique Pinheiro – Nº23

"O génio vê a resposta, antes da pergunta."

Matéria estranha mineral

Impactos da matéria estranha:

Capacidade e extração;

Eficiência da caldeira;

Recuperação de açúcar;

Fermentação alcoólica.

Matéria estranha mineral

Quantidade é função de:

Condições de terreno e climáticas

Praga: cupins

Sistema de corte

Sistema de carregamento

Porcentagem de perda

Até 1% da extração média da moenda durante a safra devido ao desgaste de seus componentes,

calcula o gestor de P&D do Centro de Tecnologia Canavieira, Paulo de Tarso Delfini.

Perdas

Corte mecanizado: De 4% a 6%

Corte manual: De 0,4% a 0,7%

Efeito no processo

Menor extração;

Torta (quantidade e perdas)

Incrustações

Qualidade do produto

Caldeiras (Pci, corrosão e abrasão)

Aumento de desgaste na esteira de cana, picadores, desfibradores, moendas, bombas,

tubulações, regeneradores de calor, aquecedores, partes internas da caldeira, além de

ocasionar limpezas mais intensas da fornalha e de outros pontos de coleta de impurezas na

caldeira. Interferem no processo de tratamento de caldo acúmulos de terra em caixas de

caldo e prejudica sistemas de clarificação e filtragem de lodo. Diminui o poder calorífico do

bagaço gerado. O desgaste prematuro do sistema de preparo de cana, trás um prejuízo

significativo para a operação industrial pelas paradas obrigatórias para manutenção. Os

únicos equipamentos de parada periódica para manutenção nas usinas são justamente os

picadores e os desfibradores. Estima-se que as impurezas minerais geram um acréscimo

de custos de manutenção da ordem de R$ 0,50 a R$ 0,70 por tonelada de cana moída.

As presenças destas impurezas contribuem diretamente para a contaminação dos caldos

com microrganismos indesejáveis ao processo de fermentação, aumentando as perdas

microbiológicas e assim, comprometendo a eficiência e o rendimento industrial (HUGOT,

1977)

Dados Influência nos processos

• Caldeira

PCIkcal/kg =4361 – 49,4 x umidade – 43,6 x Cinzas – 7,4 x Brix

• Poder calorifico do bagaço (Pci) kcal/kg

Pci = 4361 – 49,4 x Umidade – 43,6 x cinzas – 7,4 x Brix

• Impureza mineral

Moenda = 15 kg t de bagaço ( 20)

Difusor = 30 kg t de bagaço (40)

Exemplo:

Umidade do bagaço = 50,0 %

Brix do bagaço = 3,0

Pci moenda = 1803

Pci difusor = 1738

Matéria estranha vegetal

Quantidade em função de:

Processo de despalha

Sistema de corte

Porcentagem de perda

Colheita manual

Queimada – 1 a 3%

Cana crua – 5 a 7%

Colheita mecânica

5 a 8% em cana ereta,

10 a 20% em condições adversas (cana crua e tombada).

Perda de capacidade da fabrica (preparo) (3 – 15 %)

Perda de extração (1 – 4 %)

Efeitos no processo:

Perda de capacidade

Perda de extração Aumento da quantidade de bagaço (qualidade?)

Componentes indesejáveis (polissacarídeos, amido, ácido

aconítico...)

Consumo maior de produtos no processo. – cal, acido fosfórico

enxofre, polímeros.

Aumentando-se a quantidade de bagaço produzido devido ao aumento da fibra, com

qualidade comprometida, além da incorporação de componentes indesejáveis.

Para se obtiver um produto final com qualidade é necessário purificar o caldo após a

extração. A operação necessita de um caldo claro, transparente e brilhante que é obtido

após a eliminação das impurezas dissolvidas e em suspensão no mesmo, sem afetar a

quantidade de açúcar. Sendo assim a decantação é diretamente prejudicada quando se

processa a cana que está submetida a longos intervalos de tempo entre a queima e o corte.

Além de propiciar a formação de elevados números de substâncias que dificultam a

clarificação. Ainda é de suma importância salientar que o aumento de tempo na decantação

resulta em maior tempo de retenção do caldo no decantador, provocando ainda destruição

de açúcares devido a função e condições operacionais de pH e temperatura do caldo dentro

do equipamento. (MUTTON, 2008) Hugot (1977) afirma que no processo de fermentação

alcoólica quando não se tem os cuidados mínimos ao observar a qualidade da

matéria-prima, podem ocorrer à formação de outros microrganismos, principalmente

bactérias, que produzem fermentações indesejáveis, resultando em produtos estranhos à

fermentação alcoólica normal. O autor ainda afirma que as bactérias contaminantes

produzem ácidos orgânicos que por sua vez provocam fermentações paralelas, que

reduzem o rendimento fermentativo, além de modificar as características do vinho

diminuindo o teor alcoólico, que quando ocorrem as perdas são mais elevados,

caracterizando as perdas de açúcares no processo de deterioração microbiana. A

destilação do álcool corresponde à separação das diversas frações do vinho através de

evaporação e sucessiva condensação do vapor após a fermentação, assim como de outras

impurezas que estejam presentes no vinho. Quanto maior a concentração destas

substâncias indesejáveis (impureza), mais rigorosa deverá ser a destilação.

Considerando-se que o álcool (hidratado ou anidro) deve atender especificações quanto

aos teores máximos de componentes, verifica-se que estas operações de purificação do

destilado sempre são acompanhadas de perdas, que resultam em reduções das eficiências

do processo (FERNANDES, 2003).

Capacidade de processo e extração

• Capacidade

Perda de densidade

Difusores

- Bucha d’água

- Perda de extração

Capacidade e extração

• Açúcar

As impurezas vegetais aumentam a cor do caldo extraído;

As impurezas vegetais diminui o teor de fosfatos (clarificação)

Em geral, caldos contendo menos de 0,03% de fosfatos são considerados deficientes. A adição de fosfatos até este nível assegura maior formação de flocos de fosfato de cálcio, mas teores de fosfato da ordem de 0,09% podem implicar em aumento do volume de lodo e mais baixa velocidade decantação.

- O teor de amido aumenta, comprometendo a recuperação de açúcar e a qualidade do

açúcar.

Controle da matéria estranha

Matéria estranha mineral

No laboratório PCTS é separado uma pequena amostra de bagaço de cada frente exemplo

frente 3 4 e 5 cana picada, e uma porção de cada frente de cana inteira exemplo frente 1 2

e 6 cana inteira queimada ou não e uma porção dos guinchos exemplo 4432 ou 2743.

No fim de cada turno as amostras são homogeneizadas e pesadas 30 gramas em cadinho e

enviadas ao laboratório industrial onde elas são queimas dentro da mufra a uma

temperatura de 60 c° por 12 horas e pesados às impurezas minerais, os dados são

passados para o setor da agrícola.

Forno para queima dos cadinhos

Caso haja excesso de impureza nas maquinas (colhedeiras) serão avisados os

encarregado das frentes que resolvem os problemas ajustam as maquinas para

diminuir a quantidade de argila ou terra, mas isso tem influencia também do tipo de

terreno e como as canas estão plantas tudo influencia um pouco.

Se for dos guinchos são avisados os responsáveis pela frente que resolve o

problema com o operador do guincho que pode estar pegando muita terra com a

garra.

Matéria estranha vegetal

Na sondagem de amostra do laboratório PCTS e coletado uma porção de cana de cada

frente, onde elas são pesadas, em seguida é limpo o colmo e separada da palha ponteiro

folhas e palmito e pesado onde os dados são passados para o laboratório industrial o

mesmo faz-se os cálculos e passa para o agrícola caso haja excesso de impureza vegetal.

Separação das impurezas vegetal

Na frente de maquina (ou cana picada)

O encarregado da frente é notificado do problema, olha se a maquina esta limpando

corretamente a cana (exaustores estão ajustados de forma correta).

Cana inteira

Avisa o encarregado da frente, que observa se os trabalhadores estão limpando a cana

corretamente assim como estão cortando as pontas no tamanho exigido.

Análise e Quantificação das Perdas no Processo Industrial (perdas na Fermentação)

A quantificação e mensuração das perdas no processo produtivo é sem dúvida uma

ferramenta de grande valia para a gerência industrial, pois a mesma serve como apoio,

podendo auxiliar o processo de análise e melhorias da eficiência do processo industrial,

sendo assim a redução das perdas esta diretamente ligada ao faturamento da empresa.

Com base nos boletins de informações industrial da safra de 2008, e com base nos estudos

realizados por Fernandes (2003), podemos identificar onde ocorrem as perdas no decorrer

do processo industrial, mediante a esta quantificação poderemos mostrar onde a empresa

deverá iniciar a redução e correção do processo.

TABELA 1- base para a conversão em reais (R$) das perdas de açúcar e álcool

A Tabela 1 mostra todos os dados necessários para o desenvolvimento

Matemático e a quantificação e mensuração em reais (R$) do açúcar e álcool perdidos. Os

dados foram retirados dos boletins de informações da empresa em estudo conforme o

modelo em anexo, o preço da saca de açúcar e litro de álcool foi estabelecido conforme os

dados disponíveis em no site www.udop.com.br (dia 11-05-09) às 19h30min.

TABELA 2 – Quantificação de Perdas no processo

O Gráfico 1 deixa evidente que 60% das perdas, estão na fermentação, sendo assim é

indicado e viável que este ponto seja o primeiro a efetuar as correções para minimização

das perdas. Como foi descrito nos estudos acima, a perda na fermentação esta diretamente

ligada à qualidade da matéria-prima, ficando evidente que o tratamento de caldo não

efetuou o seu papel, que é eliminar as impurezas tanto minerais, vegetais e

microbiológicas, outro ponto que tem grande influência é a limpeza (assepsia) da moenda.

O segundo ponto a ser atacado é o bagaço onde se concentra 23% das perdas decorrentes

do processo. Como foram citados acima os pontos que interferem diretamente na perda do

bagaço são: regulagem da moenda, a quantidade elevada de impurezas minerais e

vegetais, a qualidade da limpeza da moenda (para evitar a perda microbiológica) e o

volume e temperatura da água de embebição. O terceiro ponto a ser analisado e

monitorado são as perdas indeterminadas que corresponde cerca de 7% das perdas, de

acordo com os estudos realizados os fatores que aumenta as perdas indeterminadas são

transbordamento, vazamento (bombas, tubos, caixa), destruição de sacarose nos

evaporadores e cozedores. O quarto e quinto ponto de correção devem ser realizados,

respectivamente, nos procedimentos de lavagens de cana e destilação onde ambos

correspondem a 4 % das perdas. O último ponto onde deve ser efetuado as correções é na

torta de filtro, esta corresponde a 2% das perdas decorrentes do processo.

Outros dados sobre impureza

Tabela – Valores médios de Pol Cana com variação do teor de matéria estranha (solo argiloso)

S= Solo FS = Folha Seca FV = Folha Verde

Tipos 2% 4% 6% 8%

Cana limpa 12,59 12,76 12,88 12,88

Cana + S 12,36 12,03 11,70 11,46

Cana + FS 12,36 12,00 11,56 11,19

Cana + FV 12,47 12,33 12,08 11,83

Cana + FS + S 12,30 11,71 11,51 11,16

Cana + FV + S 12,34 12,36 11,92 11,42

Cana + FV + FS 12,55 12,26 11,81 11,54

Cana + FV +FS + S 12,48 12,32 11,90 11,59

Como incrementar o ganho energético industrial utilizando o

sistema limpeza a seco

Estimamos que o investimento necessário para se implantar um sistema de limpeza de

cana a seco composto por duas instalações sendo, uma em uma mesa de 12 m com

capacidade para 8.000 tcd para atender cana inteira ou picada e outra para atender

somente cana picada com capacidade de 12.000 tcd instalada na transferência de

transportadores, seja da ordem de R$ 1.800.000,00.

Todos os equipamentos se baseiam em separar as impurezas através de

ventilação.

Alguns sistemas usam a ventilação por baixo da mesa e outros frontais a mesa.

Alguns sistemas usam água para separar a terra da palha e após a separação

transferem o palhiço de volta para a esteira de cana.

A maioria das instalações atuais tira o palhiço e a terra e os transportam para o

processo de compostagem ou diretamente a lavoura.

Praticamente todos os sistemas ainda se encontram no estágio de

desenvolvimento e aperfeiçoamento.

O sistema Empral separa a palha e a terra em conjunto e a transferem para uma

câmara inercial com o objetivo de retirar o máximo de impurezas minerais e vegetais

no fundo da câmara. A câmara inercial foi projetada para que o ar atinja velocidade

suficientemente baixa para que ocorra a precipitação das impurezas minerais e

vegetais. Esse sistema já está com pedido de patente em nome da Empral.

Dependendo da região de instalação onde ocorre muita argila fina tipo talco, se faz

necessário um sistema de lavagem de gases para evitar a poluição atmosférica por

particulados.

O sistema Empral prevê a lavagem de pó operando em conjunto com o sistema de

coleta úmida de pó da chaminé da caldeira e do sistema de decantação de fuligem,

através da transferência dos fluídos por tubulações de pequeno porte.

A eficiência de remoção das impurezas varia em função das condições da cana

entre 70 e 80%.

O sistema Empral prevê a instalação de um picador de palhiço e seu recalque para

o transportador de bagaço da caldeira via pneumática.

A terra será separada do palhiço por um sistema de peneira e transferido para uma

moega para ser encaminhada a compostagem ou devolvida para a lavoura.

Índice tolerável matéria estranha

Referencias:

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE FORMIGA – UNIFOR – MG

COORDENAÇÃO GERAL DE GRADUAÇÃO titulo: UM ESTUDO DETALHADO DAS PERDAS NO

PROCESSO SUCROALCOOLEIRO: PLANEJAMENTO E CONTROLE DE PRODUÇÃO Por

AUGUSTO SEVERINO BERNARDES DA SILVA

AVELLAR, Hélio de Alcântara. História administrativa e econômica do Brasil 2. ed.

Rio de Janeiro: FENAME, 1976.

BARROS, Aidil de Jesus Paes de; LEHFELD, Neide Aparecida de Souza. Projeto

de Pesquisa: Propostas Metodológicas. 2. ed. Rio de Janeiro: Vozes, 1999.

BURNQUINST, H.L. Panorama da Safra Sucroalcooleira na Região Centro-Sul.

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CORRÊA, Henrique Luiz; CORRÊA, Carlos A. Administração de produção e

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Planejamento, programação e controle da produção: MRP II /ERP. 5. ed. São

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FERNANDES, Antonio Carlos. Cálculos na agroindústria da cana-de-açúcar. 2.

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GIL, Antonio Carlos. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. 5. ed. São Paulo:

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http://www.editoravalete.com.br/site_alcoolbras/edicoes/ed_99/ed_99.html

8º Congresso Brasileiro Agroindustrial

Titulo: Materia-prima por: José Paulo Stupiello Ribeirão Preto, novembro 2007.

Carlos A. Tambellini

Ferrari agro indústria

Titulo: Métodos de controle de impureza