A Vinhaça na Agroindústria da

Cana-de-Açúcar

Seminário STAB / Fenasucro

Redução / Concentração Vinhaça Florenal Zarpelon Eng. Químico – UFRJ/69

27/08/2015

Por que Concentrar / Reduzir Vinhaça?

• Para facilitar o cumprimento da legislação de Meio Ambiente

• Para reduzir custos de transporte

• Para reduzir a temperatura da vinhaça no manuseio

Redução Volume de Vinhaça

Alternativas para obter redução de vinhaça:

• Separar Flegmaça: aparelhos Biostil estão descartados

• Grau Alcoólico elevado do vinho, 10%v ou mais

• Reciclagem de Vinhaça para diluição melaço

• Aquecimento indireto da Coluna C10 / A

• Concentração através de Integração Térmica na Destilação

Reciclagem de vinhaça • Fatores de Stress para a Levedura, apontados pelo Prof.

Mike Ingledew (EUA) – Grau Alcoólico elevado

– Temperatura

– Ácidos orgânicos, especialmente acético e lático

– Ions (Sais)

• Visita a Colômbia – Programa de Álcool na Colômbia

– Busca de Tecnologia Internacional

– Problemas com a Reciclagem vinhaça • Controle de ácidos orgânicos no processo açúcar / álcool

• Temperatura nunca maior que 32ºC

• Alimentam melaços / méis em alto brix

• Propagação continua de leveduras

• Fermentação contínua em 24 horas

• Odor / Redução consumo de Urea no Campo

Grau Alcoólico do Vinho

GA = Bm*dm*Pm*0,648*Ef*k

Bm = Brix Mosto / dm = Densidade Mosto

Bm = 0,83*Bm*Dm + 2

Pm = Pureza ART/Brix = PmART PmART = 0,61*Ppol + 38,3

Ex.: Ppol = 70 / PmART = 0,61*70 + 38,3 = 81,0

0,648 = Conversão ART para Etanol, litro Et/kg ART

= 2*46,07/180,16 = 0,5114 / 0,7892 = 0,648

Ef = Eficiência fermentação

k = fator relativo a diluição do fermento

= 100/(100 - Vol levedo + Vol levedo*(1 + n)

Se Volume levedo = 10% e a diluição for 1:1, então,

k = 100/(100 – 10 + 10*2 = 0,91

Exemplo: Brix Mosto para obter GA desejado

• GA = Bm*dm*Pm*0,648*Ef*k

Se Bm = 0,83*Bm*dm + 2, então,

GA = ((Bm-2)/0,83)*Pm*0,648*Ef*k, donde

Bm = (GA*0,83/(Pm*0,648*Ef*k))+2 • GA = 10%v

• Pureza ART = 75% = 0,75

• Ef = 90% = 0,90

• k = 0,91

• Bm = 22,8

Brix da Vinhaça (Concentração sólidos)

bv = Bm*(1-Pm)*k*k1*1,03 bv = (SólidosSolúv/100Solução)*(NãoAçúcares/Sól.Solúv)*Diluição

bv = Brix vinhaça

Bm = Brix mosto

k = fator devido diluição fermento

k1 = fator devido aquecimento direto coluna

k1 = 100/(100-Flegma+AH*ConsVapor) = 0,99-1,00

ou, k2 = fator devido aquecimento indireto

k2 = 100/(100-Flegma) = 1,23 a 1,27

1,03 = fator assumido devido presença leveduras, açúcares não convertidos a Etanol, etc.

Exemplo:

bv = 22,8 x (1-0,75)*0,91*0,99*1,03 = 5,3

Brix de Vinhaça (cont.)

• Como medir?

• Areômetro e Refratômetro são calibrados para Açúcar / Sacarose, portanto, como os sais residuais são mais pesados, o brix aparente será mais alto

• Alternativas:

– Secagem e construir uma regressão entre Brix por Secagem e Brix Areométrico

– Relação Volume inicial / Volume final

– Volume final = Volume inicial – Água Evaporada

Redução / Concentração Vinhaça

Evaporação por Flasheamento / Torre Resfriamento / Aspersores

• Ex.: 100 kg de vinhaça a 100ºC vai ser resfriada a 45ºC

• Evaporação = 100*Δt / Calor Latente

= 100*(100-45)/540 = 10

Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia

Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia

Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia

Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia

Resumo

Alternativa 1 - Evap. 2 Ef.+Resfriam

Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 39,8 40,4 41,0

Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 6,5 5,8 5,2

Brix Vinhaça Concentrada 5,7 6,4 7,1

Alternativa 2 - Evap. Com Refluxo

Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 50,1 51,8 53,7

Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 5,4 4,7 4,1

Vapor a Condensar 4o efeito, t/h 28,3 26,1 24,4

Agua Condensador, m³/h 1132 1046 977

Brix Vinhaça Concentrada 6,8 7,9 9,0

Alternativa 3 - Evap. Com Flegma

Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 50,5 52,5 54,5

Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 5,4 4,6 4,0

Vapor a Condensar 4o efeito, t/h 28,5 26,5 24,8

Agua Condensador, m³/h 1141 1060 992

Brix Vinhaça Concentrada 6,9 8,0 9,1

Alternativa 4 - V1v Aquece C10 Vácuo

Redução Volume Vinhaça em 3 efeitos, % 66,0 68,6 71,0

Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 3,7 3,0 2,5

Vapor a Condensar 3o efeito, t/h 28,8 26,9 25,3

Agua Condensador, m³/h 1153 1075 1011

Brix Vinhaça Concentrada 10,1 12,1 14,4

Alternativa 5 - V1v Aquece C40; V2v Aquece C10

Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 62,3 67,0 71,9

Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 85,2 66,6 51,1

Vapor a Condensar por Flegma, t/h 28,5 26,5 24,8

Vapor a Condensar por Refluxo, t/h 18,4 18,6 18,9

Água Condensador Flegma, m³/h 1141 1060 992

Agua Condensador Refluxo, m³/h 738 746 755

Brix Vinhaça Concentrada 9,1 11,5 14,8

Alternativa 6 - V1v Aquece C40; V2v Aquece C10

Redução Volume Vinhaça em 2 efeitos, % 74,8 79,0 82,9

Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 2,7 2,0 1,5

Flegma a Condensar, kcal/h 17.023.378 15.865.056 14.929.884

Agua Condensador, m³/h 851 793 746

Brix Vinhaça Concentrada 13,6 18,0 24,4

Cálculos

Programa Excel

• Influência do Teor Alcoólico do Vinho

• Brix da Vinhaça Concentrada

Coluna A + B sob vácuo

Uso adequado da Coluna D

Email enviado ao amigo JB, dias atrás: • O amigo Marcio Urso finalmente encontrou um uso

adequado e inteligente para a Coluna D. • Há uns 3 anos esta coluna havia sido retirada da função

original, ocasião que ficou mais fácil conseguir acidez e condutividade que atenda a especificação do álcool.

• A Coluna D ficou abandonada na área da Destilaria • Para esta safra o Marcio arrasou! Recolocou a D para

operar facilitando o processo e dando bom uso para esta coluna. E ficou bem adequada, pois, as bandejas funcionam como reforço aumentando a resistência mecânica. Uma maravilha!

• E veja na foto que lindo uso que ficou: tanque receptor de flegmaça. Formidável!

• FZ