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UNISALESIANO
Centro Universitário Salesiano Auxilium
Curso de Bacharelado em Química
Bruna Luzia Scherlevais Rogério Correia de Souza
Rosana Aparecida Ramalho Vagner Tadeu Pereira
QUANTIFICAÇÃO DAS PERDAS DETERMINADAS
NO SETOR SUCROALCOOLEIRO
LINS-SP
2013
Bruna Luzia Scherlevais Rogério Correia de Souza
Rosana Aparecida Ramalho Vagner Tadeu Pereira
QUANTIFICAÇÃO DAS PERDAS DETERMINADAS NO SETOR SUCROALCOOLEIRO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium, curso de Bacharelado em Química, sob orientação do Prof. Me Marcos José Ardenghi e orientação técnica da Profª Me. Elisete Peixoto de Lima.
LINS-SP
2013
Scherlevais, Bruna Luzia; Souza, Rogério Correa de; Ramalho,
Rosana Aparecida; Pereira, Vagner Tadeu Química Analítica: quantificação de perdas determinadas: no
setor sucroalcooleiro / Bruna Luzia Scherlevais; Rogério Correa de Souza; Rosana Aparecida Ramalho; Vagner Tadeu Pereira. – – Lins, 2013.
65p. il. 31cm.
Monografia apresentada ao Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium – UNISALESIANO, Lins-SP, para graduação em Bacharelado em Química, 2013.
Orientadores: Marcos José Ardenghi; Elisete Peixoto de Lima
1. Química Analítica. 2. Quantificação de perdas. 3. Perdas no processo. 4. Perdas determinadas de sacarose. I Título.
CDU 54
S347q
Bruna Luzia Scherlevais Rogério Correa de Souza
Rosana Aparecida Ramalho Vagner Tadeu Pereira
QUANTIFICAÇÃO DAS PERDAS DETERMINADAS NO SETOR SUCROALCOOLEIRO
Monografia apresentada ao Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium,
para obtenção do título de Bacharel em Química.
Aprovada em: _____/______/_____ Banca Examinadora:
Profº Orientador: Me. Marcos José Ardenghi
Titulação: Mestre em Educação Matemática pela Pontifícia Universidade
Católica de São Paulo (PUC – São Paulo)
Assinatura: _________________________________
1º Prof(a): _______________________________________________________
Titulação: _______________________________________________________
_______________________________________________________________
Assinatura: _________________________________
2º Prof(a): _______________________________________________________
Titulação: _______________________________________________________
_______________________________________________________________
Assinatura: _________________________________
DEDICATÓRIA
Hoje vivo uma realidade que parece um sonho, mas foi
preciso muito esforço, dedicação, paciência, e muita ousadia para
chegar até aqui, e nada disso eu conseguiria sozinha.
Aos meus pais Roberto e Fátima, a quem eu agradeço todas
as noites pela minha existência, e aos meus amigos Rogério,
Rosana e Vagner, pela paciência e companheirismo para
elaboração desse trabalho.
Bruna Luzia Scherlevais
Aos meus pais José Carlos de Souza e Vilma Maria Correia
de Souza que souberam me apoiar nesse momento tão marcante e
especial na minha vida, a minha noiva Cibele Leite de Moraes por
toda ajuda, compreensão e paciência que Deus colocou no coração
dela para ter comigo e, aos meus grandes amigos Bruna, Rosana e
Vagner que ficaram marcados na minha vida por fazerem parte
desse momento tão especial.
Rogério Correia de Souza
Aos meus pais Jairson Ramalho e Vânia Cássia de Mello
Ramalho, que sempre estiveram ao meu lado me incentivando e
apoiando. Ao meu noivo Adriano de Souza Ribeiro, que não
mediu esforços para me ajudar.
Aos meus amigos Bruna, Rogério e Vagner que
contribuíram na elaboração do nosso trabalho de conclusão de
curso e com isso fortalecendo os nossos laços de amizade.
Rosana Aparecida Ramalho
Aos meus pais Joaquim e Antônia, ao meu irmão Valter que
sempre me apoiaram em todos os momentos, me incentivando a
alcançar essa conquista. Dedico também aos meus queridos
amigos Bruna, Rogério e Rosana que estiveram comigo nessa
longa e difícil jornada.
Vagner Tadeu Pereira
AGRADECIMENTO
Agradecemos a Deus, pela graça alcançada, por estar
presente em todos os momentos de nossas vidas, não deixando que
caíssemos diante das dificuldades.
Ao professor Marcos, por contribuir com seu conhecimento e
com isto enriquecendo o nosso trabalho.
A todos os professores do curso pela contribuição para nossa
formação.
Bruna/ Rogério/ Rosana/ Vagner
“A mente que se abre a uma nova ideia, jamais voltará ao seu
tamanho original”.
(Albert Einstein)
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar as perdas resultantes no processo do setor sucroalcooleiro na safra 2012 em duas usinas localizadas no interior do estado de São Paulo. São apresentados dados referentes às perdas determinadas na lavagem da cana em dois tipos de processos: lavagem de cana picada (corte mecanizado), lavagem de cana inteira (corte manual) e limpeza da cana no sistema a seco. No processo de extração do caldo é importante salientar que o objetivo é separar o liquido do solido, ou seja, o liquido seria o caldo e o solido seria o bagaço. Nesse processo se a extração for inferior a 94%, não será obtida uma boa eficiência, o que ocasionará uma perda significativa de sacarose que conseqüentemente será queimada juntamente com o bagaço nas caldeiras. Para a fabricação de açúcar a etapa principal é o tratamento do caldo, após clarificação e filtração teremos como subproduto a torta de filtro que é rica em micronutrientes e macronutrientes. Muitas vezes pode haver ocorrência de perdas de sacarose conseqüentes da má eficiência na lavagem da torta, para minimizar a quantificação da pol do açúcar na torta de filtro. Realizamos análises de arrt das águas de lavagem de cana, pol e umidade do bagaço para coogeração, pol e umidade da torta de filtro, todas as análises foram efetuadas nas empresas estudadas durante toda a safra.Nota-se que as empresas estão deixando de faturar muitas vezes devido à existência de erros operacionais e a falta de tecnologia, comprometendo o processo e a produção.
Palavras-chave: Química Analítica. Quantificação de perdas. Perdas no processo. Perdas determinadas de sacarose.
ABSTRACT
This study aims to evaluate and quantify the resulting losses in the
process of sugarcane sector in the harvest of 2012 in two mills located the state of São Paulo. Data are presented concerning certain losses in the wash of sugarcane in two types of processes: washing chopped cane (mechanical harvesting), washing full reed (manual cutting) and cleaning reed in the dry system. In the process of juice extraction is important to emphasize that the goal is to separate liquid from solid i, in other words, the liquid would be the broth and solid would be the bagasse. In this process, if the extraction is less than 94%, won´t be efficiency, which will result in a significant loss of sucrose which will consequently be burnt together with the bagasse in the boilers. For the manufacture of sugar the primary stage is the treatment of the broth, after clarification and filtration we will have as a result the filter cake that is rich in micronutrients and macronutrients. Often there may be occurrences of loss of sucrose due to lack of efficiency in cake washing to minimize the quantification of sugar´s pol in the pie. We performedanalyzesarrtwashing water cane, Poland moisture bagasse forcoogeração, Poland moisture of filter cake, all analyzes were performed in the studied companies throughout the season. We notice that companies are failing in earning income many times due to operational errors and lack of technology, compromising the process and production. Key words: Analytical Chemistry; Quantification of losses; Losses in the process; Determined losses of sacrose.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Variedade de cana de açúcar .......................................................... 17
Figura 2: Plantio mecanizado ......................................................................... 21
Figura 3: Queimada da cana de açúcar .......................................................... 23
Figura 4: Colheita mecanizada ....................................................................... 24
Figura 5: Mesa alimentadora lavagem de cana inteira ................................... 27
Figura 6: Sistema de limpeza a seco .............................................................. 29
Figura 7: Mesa alimentadora do sistema a seco............................................. 29
Figura 8: Bagaço para coogeração de energia ............................................... 30
Figura 9: Amostrador de torta de filtro ............................................................ 34
Figura 10: Amostrador de bagaço ................................................................... 34
Figura 11: Amostrador de água de lavagem de cana ..................................... 35
Figura 12: Estufa para umidade ...................................................................... 37
Figura 13: Digestor para análise pol bagaço .................................................. 38
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Época de colheita .......................................................................... 18
Quadro 2: Variedade mais procurada para o plantio ...................................... 18
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Parâmetros de perdas aceitáveis no bagaço .................................. 30
Tabela 2: Determinação de açúcar (ppm) em águas de lavagem................... 36
Tabela 3: Lavagem de cana mecanizada ....................................................... 39
Tabela 4: Lavagem de cana crua colheita mecanizada .................................. 40
Tabela 5: Sistema de limpeza a seco ............................................................. 41
Tabela 6: Bagaço para coogeração de energia Usina A ................................. 42
Tabela 7: Bagaço para coogeração de energia Usina B ................................. 43
Tabela 8: Torta de filtro rotativo Usina A ......................................................... 44
Tabela 9: Torta de filtro rotativo Usina B ......................................................... 45
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
%: Porcentagem
ART: Açúcares Redutores Totais
AR: Açúcares Redutores
Brix: Porcentagem em massa de sólidos solúveis contida em uma solução de
sacarose quimicamente pura.
cm: Centímetro
gr: Grama
hr: Hora
hec: Hectare
Kg: Quilograma
Kg/f: Quilograma força
Kgf/cm²: Quilograma força por centímetro quadrado
L: Litro
m: Metro
ml: Miligrama
min: Minuto
m³/h: Metro cúbico por hora
Nº: Número
nm: Nanômetro
Pol: Porcentagem em massa de sacarose aparente, contida em uma solução
açucarada de peso normal, determinada pelo desvio provocado pela solução
no plano de vibração da luz polarizada.
PCTS: Pagamento de cana por teor de sacarose
PBU: Peso do bolo úmido
pH: Percentual Hidrogeniônico
ppm: Partes por milhão
Rph: Rotações por hora
Rpm: Rotações por minuto
Obs: Observação
ton: Tonelada
UDOP: União dos Produtores de Bioenergia
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ................................................................................................13
CAPÍTULO I – VARIEDADE E PRODUÇÃO DA CANA DE AÇÚCAR .........16
1 HISTÓRIA DA CANA-DE-AÇÚCAR ....................................................16
1.1 Variedade da cana de açúcar ...............................................................17
1.2 Preparo do solo e Plantio .....................................................................18
1.3 Colheita ................................................................................................22
1.3.1 Colheita manual ...................................................................................22
1.3.2 Colheita mecanizada ............................................................................23
1.4 Transporte da cana para usina .............................................................24
1.4.1 Laboratório de PCTS ............................................................................24
CAPÍTULO II – PROCESSAMENTO INDUSTRIAL .......................................26
2 PERDAS DETERMINADAS .................................................................26
2.1 Lavagem de cana-de-açúcar ................................................................26
2.2 Sistema de limpeza a seco ...................................................................27
2.3 Bagaço para geração de vapor e coogeração de energia ....................30
2.4 Torta de filtro rotativo ...........................................................................31
CAPÍTULO III – VALIDAÇÃO EM ANÁLISES QUÍMICAS ...........................32
3 METODOLOGIA ..................................................................................32
3.1 Média....................................................................................................32
3.2 Relatório Técnico .................................................................................32
3.2.1 Substâncias analisadas ........................................................................32
3.3 Materiais e Reagentes .........................................................................32
3.3.1 Reagentes ............................................................................................32
3.3.2 Materiais utilizados ...............................................................................33
3.4 Preparação da amostra ........................................................................33
3.4.1 Amostragem da torta de filtro e do bagaço...........................................33
3.4.2 Amostragem de água na lavagem de cana ..........................................35
3.5 Análise qualitativa ................................................................................35
3.5.1 Metodologia utilizada para determinação de perdas na lavagem de
cana .............................................................................................................35
3.5.2 Metodologia da umidade da torta de filtro e do bagaço ........................36
3.5.3 Metodologia para análise de pol da torta de filtro .................................37
3.5.4 Metodologia para análise de pol do bagaço .........................................37
CAPÍTULO IV – RESULTADOS OBTIDOS ...................................................39
4 COMPARATIVOS DOS RESULTADOS ..............................................39
4.1 Resultados da diferença entre as duas empresas sucroalcooleiras
pesquisadas que utilizam sistemas diferentes na limpeza da cana ................39
4.1.1 Lavagem de cana mecanizada ............................................................39
4.1.2 Sistema de limpeza a seco ..................................................................41
4.1.3 Bagaço resultante da extração da moenda para coogeração de
energia ...........................................................................................................42
4.1.4 Torta de filtro rotativo ..........................................................................44
CONCLUSÃO .................................................................................................46
REFERÊNCIAS .............................................................................................48
INTRODUÇÃO
Com a utilização do etanol como combustível renovável, e com o
esgotamento das reservas de petróleo os estudiosos começaram a fazer
estudos para substituir combustíveis fósseis, como gasolina e óleo diesel, que
lançam o monóxido de carbono (CO2) na atmosfera no seu processo de
queima incompleta no motor, por combustíveis menos poluentes.
Esse fato impulsionou o surgimento de novas empresas
sucroalcooleiras, e com isto o aumento do plantio da cultura de cana de açúcar.
Há estudos que comprova que o plantio de cana de açúcar é menos poluente,
devido às folhas da cana no seu processo de fotossíntese capturar gás
carbônico presente na atmosfera.
Com o crescimento das indústrias e a expansão da economia das
cidades e suas regiões e consequentemente do país, os seus produtos e
derivados do etanol ganharam força e a expansão na exportação de produtos
como: açúcar, etanol e levedura seca.
Para que estas empresas operem eficientemente é necessária mão de
obra qualificada, infraestrutura, implementos agrícolas, tecnologia industrial,
agricultura de precisão e logística.
O treinamento operacional é capaz de minimizar perdas causadas no
processo de fabricação, na limpeza da matéria prima, torta de filtro e no bagaço
para coogeração de energia, tendo em vista que no setor sucroalcooleiro são
diagnosticados dois tipos de perdas. As determinadas são aquelas perdas em
que se é possível através de análises contabilizar e quantificar a perda durante
o processo industrial. Já as indeterminadas são aquelas perdas em que não é
possível contabilizar, são ocasionadas por falha mecânica, erro operacional,
automação e vazamentos. Pois é necessária inovação contínua em novos
equipamentos e tecnologia para um melhor desempenho da operação.
No presente trabalho serão enfatizadas as perdas determinadas, ou
seja, aquelas que ocorrem dia-a-dia no processo e devem ser controladas de
tal maneira que não extrapolem limites estabelecidos nos parâmetros de boas
práticas de fabricação visando o aumento da produção e com isto a
lucratividade da empresa de forma sustentável.
14
Realizaram-se comparativos de 02 empresas sucroalcooleiras no
estado de São Paulo visando demonstrar como uma empresa que possui um
sistema de lavagem de cana, com a matéria prima mecanizada, perde muita
sacarose bem antes de se iniciar o processo. Por outro lado numa situação
adversa, com a implantação do sistema de limpeza a seco com a matéria prima
também mecanizada, não ocorrerão perdas de sacarose e não será necessária
utilização de água. Após a matéria prima ter passado pelo processo de
extração do caldo, o bagaço deve estar com uma umidade de 52%, e uma pol
(Porcentagem de sacarose contida em uma solução sacarina) abaixo de 1%.
Existe a preocupação com o cumprimento dos parâmetros, pois se pode
perder sacarose queimando-a juntamente com o bagaço. A umidade elevada
do bagaço pode causar embuchamento nos dosadores de alimentação,
desarme das esteiras do circuito de bagaço devido ao peso úmido e
conseqüentemente apagarem as fornalhas, resultando na queda da pressão
das caldeiras. Este bagaço é destinado ao processo de coogeração de energia,
onde o mesmo é queimado em caldeiras de alta pressão, aquecendo a água
até entrar no seu estado gasoso, o vapor irá acionar as turbinas que darão
funcionamento ao processo.
O caldo extraído das moendas será destinado ao processo de
tratamento e clarificação, onde este caldo será enviado aos decantadores, e as
impurezas que contém serão o material sedimentado no decantador de caldo
que é denominado lodo e será bombeado para um tanque homogeneizador
onde será adicionado bagacilho ao lodo para auxiliar na filtração.
O filtro rotativo a vácuo tem a finalidade de separar as impurezas
contidas no caldo, a partir do adicionamento de água quente através de bicos
de spray na parte superior do filtro lavando uniformemente a torta, fazendo com
que o vácuo aspire à água extraindo a sacarose contida no lodo. Em seguida
serão utilizados raspadores de borracha que irão retirar o material contido nas
telas dos filtros, que serão destinados à lavoura e o caldo filtrado retorna
novamente a caixa de caldo para ser mais utilizado no processo. O presente
trabalho está divido em 4 capítulos. No capítulo I, apresenta-se a historia da
cana-de-açúcar, os tipos de variedade, plantio, os tipos de colheita e
laboratório de PCTS. No capitulo II discorreu-se sobre o processo industrial,
lavagem de cana de açúcar,sistema de limpeza a seco, bagaço para cogeração
15
de energia e torta de filtro. No capitulo III, abordou-se a metodologia utilizada
nas análises de águas para lavagem de cana (ART), bagaço (umidade e pol), e
torta de filtro (umidade e pol). No capitulo IV, apresenta-se dados referentes à
safra 2012 de usinas localizadas no interior de São Paulo, realizamos
comparativos do sistema de limpeza a seco e lavagem de cana para verificar
em qual dos processos se perde mais sacarose. Comparamos os sistemas do
filtro rotativo nas unidades A e B para verificar a eficiência do equipamento, e a
perda sacarose na torta de filtro. No processo de extração no qual se obtém o
bagaço para coogeração de energia, verificamos a perda de sacarose no
bagaço e calculamos o quanto as empresas deixaram de faturar durante a
safra.
CAPÍTULO I
VARIEDADE E PRODUÇÃO DE CANA DE AÇÚCAR
1 HISTÓRIA DA CANA-DE-AÇÚCAR
Nos séculos XVI e XVII denominava-se engenho de açúcar o nome da
edificação onde era realizada a produção do açúcar, o engenho era símbolo de
poderio dos senhores de terras. (CAMPOS, 2009)
A produção de açúcar se deu início no Brasil a partir de 1530,
espalhando-se principalmente em Pernambuco e Bahia. O clima quente, e solo
de massapé, favoreciam a produção da cana-de-açúcar. (CAMPOS, 2009)
A cultura da cana de açúcar foi implantada em associação direta com o
trabalho escravo, se produzia muito, o trabalho era em condições subumana,
se explorava a mão-de-obra dos escravos negros africanos e escravos
indígenas. O processo de fabricação era bem rústico, em que os engenhos
funcionavam pela força da tração animal, onde bois e escravos realizavam o
preparo do solo, plantio, colheita, corte e transporte. (CAMPOS, 2009)
A matéria prima era transportada para os engenhos, onde era realizada
a sua prensagem, pelo qual se obtinha caldo. O caldo era enviado para a casa
das fornalhas onde era cozido, e as impurezas que ficavam como
sobrenadante eram retiradas, neste momento obtinha-se o melaço. O melaço
era conduzido para a casa de purgar para ser acondicionado em formas de
barro com furos na parte inferior para drenagem do caldo, durante 40 dias.
Deste ponto de partida obtinha-se a produção do açúcar mascavo. (CAMPOS,
2009)
A cana-de-açúcar é uma cultura também utilizada para fabricação de
álcool e aguardente, ela é composta aparentemente por uma casca que
envolve a fibra, que é a celulose lignina e pentosanas. (PAYNE, 1989)
O caldo que é extraído das fibras é rico em sacarose (90% é C12H22O11)
que é um carboidrato. Possui também açúcares redutores (glicose e levulose)
que são carboidratos monossacarídeos e ácidos orgânicos não nitrogenados
trans-aconíticos, oxálico, acético, láctico, maleico, shikimico, cis-aconitico e
succinico. Proteínas como albumina, aminoácidos, amidas como a glutamina.
17
(PAYNE, 1989)
Açúcar é um sólido cristalino, orgânico, constituído por cristais de
sacarose envolvidos por uma película de mel de alta ou baixa pureza.
Os nutrientes necessários para a vida da planta são: nitrogênio (N),
fósforo (P), cálcio (Ca), potássio (K) e água (H2O), que são encaminhados para
a planta através das raízes e a fotossíntese ocorrem a partir das folhas.
(PAYNE, 1989)
1.1 Variedade da cana de açúcar
A variedade da cana-de-açúcar é um dos principais fatores para manter
a qualidade da matéria-prima. Uma boa escolha na variedade da matéria prima
influencia no seu bom desenvolvimento.
É de extrema importância ser avaliada as condições ambientais como
adaptação ao clima, ao solo. Ao ataque de pragas, tendo em vista que além de
provocarem perdas de produtividade, como a queda no teor de sacarose e com
isto o aumento de fibras, propagação de microorganismos que resultam na
formação de ácidos orgânicos, gomas e polissacarídeos.
As dextranas são apenas um dos sintomas de pH reduzido do caldo por
aumento do teor dos ácidos, aumento de açúcares invertidos.
Uma das variedades mais utilizadas é a RB867515, que apresentam as
características descritas no quadro abaixo:
Figura 1: Variedade cana de açúcar RB867515
Fonte: CHAPOLAET, 2012, p.1
18
Quadro 1: Época de colheita
Manejo de Colheita: Variedade RB867515
ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV
Destaques
Rusticidade; Alta Produtividade; Faz parte das principais variedades, por estar relacionado no período do pico da sacarose.
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de CHAPOLAET, 2012, p. 34
Quadro 2: Variedade mais procurada para o plantio
A variedade de cana-de-açúcar mais plantada no Brasil.
Variedade Área(há) % Posição Local Unidades
RB867515 148.497 26,96 1 Estado de SP 110
RB867515 283.668 28,95 1 Brasil 260
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de CHAPOLAET, 2012, p. 34
1.2 Preparo do solo e plantio
É de extrema importância que para introduzir o plantio da cultura da
cana-de-açúcar é necessário que se faça um bom preparo do solo para que a
cultura tenha uma boa germinação, uma maior absorção de água, ar e raios
solares e com isto a incidência de pragas e ervas daninha diminui.
(QUIMBRASIL, 1985)
Quando vai se plantar a cana é efetuada uma aração profunda de (25/30
cm) para destruir restos de outras culturas, ou até mesmo destruir as soqueiras
de cana existentes. Logo em seguida é feita uma gradagem como uma
operação complementar. O próximo passo é a sulcação, que consiste em uma
abertura no solo em riscas horizontais para ser aplicado o adubo, que é
constituído por nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) e a distribuição das
mudas nos sulcos em pedaços “toletes” menores dentro do sulco e em seguida
efetuada a sua cobertura. O espaçamento de um sulco ao outro deverá ser de
1,30 m a 1,50 m e a profundidade de 25 cm a 30 cm largura do sulco em um
ângulo de 45º. (QUIMBRASIL, 1985)
19
Deverá também ser realizado um planejamento para o plantio das
mudas de cana, sendo estas selecionadas de acordo com a variedade, é
extremamente necessária à coleta de amostras do solo em cada talhão para
análise de correção e adubação. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013)
As análises deste solo como, por exemplo, a análise de pH (potencial de
hidrogênionico que indica acidez, alcalinidade e neutralidade), se o pH estiver
abaixo de 5,5 torna se necessário à utilização de calagem que consiste na
correção do solo com calcário que é composto por carbonato de cálcio
(CaCO3). (QUIMBRASIL, 1985)
A calagem diminui as concentrações de alumínio (AI), manganês (Mn)
que são tóxicos e aumenta o nitrogênio (N) devido a maior mineralização da
matéria orgânica, aumenta a disponibilidade de óxido de fósforo (P2O5),
aumento de cálcio (Ca) e magnésio (Mg) do solo. Com o aumento destes
nutrientes o solo ajudará a desenvolver melhor a variedade da cana de açúcar.
(QUIMBRASIL, 1985)
Ao longo de 5 anos muitas operações que são de plantio, preparo do
solo, calagem, gessagem, fosfatagem e adubação ocorrem e faz com que o
solo vá se desgastando. É neste momento que entra a adubação verde em que
ocorre a mudança de cultura, ou seja, o plantio de leguminosas como feijão-de-
porco (canavalia ensiformis) e crotalaria juncea nos canaviais desgastados
para que devolvam ao solo seus nutrientes. (QUIMBRASIL, 1985)
As necessidades hídricas para cultura de cana-de-açúcar são
essenciais, pois a cultura da cana necessita de grande quantidade de água
para suprir as suas necessidades, uma vez que somente 30% do seu peso são
representados pela matéria seca e 70% pela água. (BARROS, 2009)
O plantio da cana é dividido basicamente em 3 etapas, sendo elas, corte
das mudas e a sua distribuição nos sucos e cortes dos colmos em pedaços
menores dentro do sulco e a sua cobertura. Assim, enfatiza-se a importância
de antes do inicio do plantio, o produtor escolher bem as mudas que serão
utilizadas para o cultivo, pois o seu melhor crescimento necessita de condições
climáticas que sejam favoráveis, como alta disponibilidade de água,
temperaturas elevadas e alta radiação solar. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013)
O plantio da cana é feito entre janeiro e março, o crescimento ocorre nos
meses de abril a junho, nos meses seguintes a cana de açúcar inicia seu
20
processo de amadurecimento. Quando o processo de maturação é finalizado
em torno de 18 meses no mês de junho inicia se a colheita, isto caracteriza a
cultura como sistema de “ano e meio" (1 ano e 6 meses). A cana contará com
10 meses para seu desenvolvimento vegetativo, 3 meses para maturação e 5
meses praticamente sem atividades no período do inverno. Esta época de
plantio apresenta boas condições de umidade e temperatura, que garantirão a
germinação sem grandes riscos de precipitações pesadas por estar no final da
estação chuvosa.
Há também o sistema de ano que ocorre em certas regiões, sendo
plantado de setembro a outubro, germinando ininterruptamente até abril, para
então amadurecer. Pode ser utilizado de forma limitada, pois apresenta certas
vantagens e desvantagens:
Vantagens - Quando se tem grandes áreas para plantio, uma segunda época de
plantio facilita o gerenciamento e otimiza a utilização de máquinas e de mão-de-obra, que ficam subdivididas entre o período de plantio de cana de ano-e-meio e cana de ano.
Desvantagens - menor produtividade que a cana de 18 meses, uma vez que a cana
de ano tem apenas sete ou oito meses de crescimento efetivo (um verão);
- o preparo do solo para o plantio da cana de ano pode ser dificultado, uma vez que há pouco tempo para o preparo, incorporação do calcário e de outros corretivos etc. Logo após a colheita anterior é necessário arrancar as soqueiras para um novo plantio. Com o início da estação chuvosa, ocorrem poucos dias úteis para operações agrícolas e, se a área de plantio for muito grande, é necessária elevada quantidade de mão-de-obra nesse período;
- em algumas situações e para variedades floríferas, a utilização de inibidores de florescimento pode ser necessária. (SANTIAGO; ROSSETO, 2013, p. 01).
Nos canaviais é muito utilizada a adubação orgânica que utiliza esterco
de curral, esterco de granjas, sendo que a mais utilizada é a torta de filtro que é
um subproduto resultante do processo do tratamento do caldo para fabricação
de açúcar e álcool que possibilita umidade indispensável para a brotação,
sendo aplicada no sulco e promovendo plantio até em períodos de estiagem.
Pode-se também utilizar a fertirrigação como a vinhaça que é um resíduo da
fabricação do álcool, constituído por 95,5 % de água, 4,6% de matéria orgânica
e 1,9% de matéria mineral sendo elas nitrogênio, fósforo e potássio dessa
maneira o plantio torna-se viável o ano todo. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013)
A quantidade de mudas por hectare é de 10 a 15 toneladas, porém
21
menores quantidades podem ser utilizadas de acordo com a qualidade das
mudas e época do plantio. As mudas caracterizam-se por canas plantadas em
condições favoráveis, fertilizadas de maneira correta, livre de pragas ou
doenças e que tenham de 8 a 10 meses. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013)
Existem dois tipos de plantio: mecanizado e manual.
O plantio mecanizado possui fases de sulcação, aplicação de defensivos
agrícolas e fertilizantes, após este procedimento é feita a cobertura dos sulcos
mecanicamente.
Quando o plantio é realizado de forma manual, é necessária a utilização de mão-de-obra para a otimização das seguintes atividades: colocação e arrumação da posição dos toletes nos sulcos, corte dos toletes em pedaços contendo três gemas e fiscalização do plantio. Os toletes devem ser cortados para evitar que a predominância de hormônios vegetais existentes na ponta da cana (tecidos jovens) induza o entortamento do colmo e a saída da ponta do colmo para fora do sulco. Cortando em pedaços, quebra-se a dominância da gema apical e, assim, todas as gemas passam a sintetizar hormônios vegetais que induzem a brotação. (SANTIAGO; ROSSETTO, 2013, p. 01).
Para o plantio mecanizado são utilizadas mudas picadas que são
colhidas por máquinas colhedoras, caso seja preciso elas distribuem as mudas,
o adubo e também o inseticida. Há um modelo de plantadora que faz a
aplicação de torta de filtro no sulco, com esse auxílio mecânico, processos que
antes eram manuais podem ser realizados em menor tempo e eficácia. No
entanto, um dos principais problemas já contornados é o ferimento das gemas
pela colhedora, as falhas ocorridas por espaços onde as mudas não caiam da
colhedora, cobertura mal feita, entre outros. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013)
Figura 2: Plantio mecanizado
Fonte: ROSSINI, 2013, p.01
22
1.3 Colheita
Quando a cana já esta maturada, isto é quando já chegou ao seu último
estágio de amadurecimento, o laboratório de pagamento de cana por teor de
Sacarose, (PCTS) realiza as análises de pol (porcentagem aparente de
sacarose contida no caldo da cana), pureza (porcentagem de sacarose contida
nos sólidos de uma solução sacarina), brix (porcentagem dos sólidos solúveis
contidos em uma solução sacarina impura, ou seja, o caldo de cana) e fibra da
cana, para verificarem se poderá ser inicializado o processo da colheita.
Existem dois tipos de colheita: a manual e a mecanizada. (ALBUQUERQUE,
2010)
1.3.1 Colheita Manual
Para efetuar a colheita da cana no método manual é realizada
primeiramente a queima da palha da cana, porém essa queima só pode ser
realizada mediante autorização do órgão competente da legislação brasileira,
que prevê sua queima somente mediante a lei estadual número 11.241, de 19
de setembro de 2002, artigo 2. (QUIMBRASIL, 1985)
O objetivo dessa queima é a redução das impurezas vegetais
provenientes de palhas e capim e é efetuada para que facilite o trabalho dos
cortadores de cana, mas com esta queima são emitidos na camada
atmosférica gases como dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO),
óxido nitroso (N2O), metano (CH4), e a formação do ozônio (O3), deixando a
umidade relativa do ar baixa, contribuindo assim para a destruição da camada
de ozônio. (PAYNE, 1989)
A cana cortada queimada fica exposta no solo de modo que as
máquinas carregadeiras transportem-na e às colocam nos caminhões. O
problema que surge nessa operação é que quando a cana fica exposta aos
raios solares sem ter raízes para se alimentar, após 48 horas começa a ocorrer
a inversão da sacarose, em que se inicia a perda do açúcar e a contaminação
microbiana é muito grande. Para o processo isso é péssimo, pois a cana só
possui fibra. Logo após o corte será realizada a colheita da cana com o auxilio
23
de caminhões e máquinas carregadeiras, sendo a destinada às usinas
sucroalcooleiras. (QUIMBRASIL, 1985)
Figura 3: Queimada da cana de açúcar
Fonte: GROSSI, 2010, p.01
1.3.2 Colheita mecanizada
Para a realização da colheita mecanizada não é necessária a queima da
palha da cana-de-açúcar, as máquinas próprias para este serviço são
chamadas de colhedoras, que possuem cortador basal para cortar a cana, um
para parte do colmo e outra para extremidade da cana os ponteiros. A cana é
cortada em toletes, de um lado da máquina saem os toletes que são
transportados através de correntes a um elevador que transporta a cana para
os caminhões transbordo. As palhas da cana-de-açúcar saem por outro lado da
colhedora e ficam depositadas no solo, servem como adubo, e também evitam
o crescimento de plantas daninhas. (QUIMBRASIL, 1985)
Uma máquina colhedora colhe em 10 horas de trabalho de 150-200
tonelada de cana o que substitui o trabalho de 30 cortadores de cana.
Uma máquina desta trabalham 24 horas, com apenas 3 funcionários
operando em sistema de turno, assim, o custo para empresa é bem menor.
(QUIMBRASIL, 1985)
As máquinas colhedoras existentes no mercado são de maioria
fabricação importada e têm um ponto negativo em relação conseguem atuar
24
em terreno com máxima de 15% de declive e, em terrenos com declividade
maior a colheita tem que ser manual, afinal corre o risco de tombamento do
veículo. (JORNAL CANA/RIBEIRÃO, 2008)
Figura 4: Colheita mecanizada
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP.
1.4 Transporte da cana para usina
O meio mais utilizado para o transporte da matéria prima até as usinas
sucroalcooleiras são os caminhões canavieiros. Constituídos de carretas com
capacidade que está em torno de 8.000 a 15.000 Kg. (QUIMBRASIL, 1985)
O caminhão canavieiro ao chegar à usina sucroalcooleira se dirigirá a
balança rodoviária onde será emitido um certificado com o nome da
propriedade onde foi realizado a colheita e o peso do caminhão com uma
tolerância de + ou – 0,25%, em seguida serão destinadas ao laboratório de
PCTS. (PAYNE, 1989)
1.4.1 Laboratório de PCTS
Quando a cana-de-açúcar passa pela balança rodoviária emite-se um
certificado com o nome da propriedade e o peso do caminhão. A seguir, o
caminhão é conduzido ao laboratório de PCTS para retirada de uma amostra
com o uso de uma sonda oblíqua ou horizontal que deve ter um diâmetro de 25
25
cm e rotação de 100 rpm. Para retirada da amostra o tubo é introduzido 2 m na
cana através de uma abertura no veiculo localizado aproximadamente na
metade da altura da carga fazendo a coleta em três pontos da carga. Pela
retração, a amostra no tubo é descarregada numa esteira que conduz a um
desintegrador Rietz de 25 cm tipo trituradeira, descarregando ela em um
subamostrador de disco rotativo com várias facas no qual irá picar e
desintegrar a cana, após 250 amostras será realizado uma amolagem das
facas. Após isso, o analista será responsável por pesar 500 g da amostra em
uma balança analítica, essa amostra será transferida para uma prensa
hidráulica regulada em uma pressão de 250 kgf/cm² no manômetro com uma
tolerância de 10 kgf/cm², o tempo de prensagem varia de 60 s. +/- 5 s.
(PAYNE, 1989)
Do caldo extraído será efetuada a análise de brix (% dos sólidos solúveis
contidos em uma solução sacarina impura), e em um refratômetro a pol (%
aparente de sacarose contida no caldo da cana) em um sacarímetro tipo Smith
Ranz ou o espectro fotômetro Nir (Near Infrared), o bagaço prensado será
chamado de PBU. Está análise será efetuada para que ocorra o pagamento de
cana por teor de sacarose. (PAYNE, 1989)
Além dessas análises é realizada também a de impureza mineral (que
são terra e cinza), a partir das amostras coletadas e compostadas pelo técnico
do laboratório durante um período de 24 horas, nos caminhões que chegam na
usina. Estas amostras são homogeneizadas e efetua a pesagem de 50 g em
um cadinho cerâmico e depois destinada a uma mufla por um período de 1
hora, para ser realizado o cálculo do peso inicial e peso final depois de
queimado. A diferença entre esses pesos é denominada impureza mineral e o
que queimou é cana. Esta análise é efetuada para controlar a terra contida na
cana, pois isto influência no peso da cana-de-açúcar. (PAYNE, 1989)
CAPÍTULO II
PROCESSAMENTO INDUSTRIAL
2 PERDAS DETERMINADAS
2.1 Lavagem de cana de açúcar
A lavagem de cana de açúcar é uma forma de diminuir as impurezas
minerais da matéria-prima na mesa alimentadora. A descarga da matéria-prima
do caminhão ocorre na mesa alimentadora e é efetuada com a utilização do
guincho denominado Hillo. (PAYNE, 1989)
A lavagem da cana de açúcar é realizada com água represada (circuito
fechado), e tem como função retirar a impureza mineral que está impregnada.
A água é bombeada aproximadamente de 4 m³ por tonelada de cana por
hora na parte superior da mesa alimentadora que trabalha com ângulo de 45º,
com uma esteira de arrasto atingindo uma velocidade de 50 m/min, sendo que
a água cai em forma de cascata uniformemente. (PAYNE, 1989)
Através de análises físico-químicas é determinado o ART (açucares
redutores totais) da amostra da água de lavagem da cana de açúcar na entrada
e saída do processo de lavagem. Essa análise tem como objetivo identificar a
quantidade de sacarose perdida no processo. Segundo PAYNE 1989, um
índice tolerável de matéria estranha na cana é de 3%, na lavagem de cana de
açúcar. Há uma perda estimada de 0,8% a 1% de sacarose na cana inteira
durante o processo de lavagem, devido à cana possuir duas extremidades dos
colmos em exposição, sabendo-se que na cana picada a perda é maior, devido
à cana estar cortada em “toletes” com aproximadamente 15 cm de
comprimento. (ALBUQUERQUE, 2010)
O fluxo necessário para reposição de água limpa na lagoa é considerado
de ordem de 4 m3/h por tonelada de cana limpa, sendo possível ainda reduzir
este montante com uma maior reutilização. (PAYNE, 1989)
27
Figura 5: Mesa alimentadora lavagem de cana inteira
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP.
2.2 Sistema de limpeza a seco
Visando garantir a produtividade com redução de custos e trabalhando
ecologicamente correto sem ocasionar impactos ao meio ambiente, o setor
sucroalcooleiro resolveu inovar implantando o sistema de limpeza a seco, que
tem por objetivo economizar o uso de água e evitar as queimadas na lavoura e
eliminar a perda de sacarose que ocorre durante o processo de lavagem de
cana. (ANUÁRIO DA CANA, 2010)
O caminhão ao se aproximar do Hillo, que tem como função descarregar
o compartimento de carga por meio de guinchos, diretamente na mesa
alimentadora com um ângulo de 45º. Por sua vez, a matéria prima antes de cair
na esteira metálica passará pelo processo de limpeza que será feito por meio
de sopradores de ar direto na queda da cana que passa da mesa alimentadora
para a esteira permitindo a separação da matéria prima da impureza vegetal e
mineral. (ANUÁRIO DA CANA, 2010)
A matéria prima é transportada para as moendas onde será realizado o
índice de preparo para extração do caldo, sendo que as impurezas irão cair em
uma moega coletora de terra e palha para ser separada. A terra ficará
armazenada em um decantador até completar o nível de aproximadamente 23
toneladas, tendo como destino a lavoura. A palha por sua vez passará por um
processo de trituração para que seja reduzido seu volume visando facilitar a
homogeneização com o bagaço. (ANUÁRIO DA CANA, 2010)
28
O bagaço e a palha da cana-de-açúcar serão transportados através de
esteiras de lona de borracha para os dosadores de bagaço na alimentação das
fornalhas como combustível para as caldeiras, que irão gerar vapor para o
acionamento das turbinas e com isto produzindo energia elétrica. (ANUÁRIO
DA CANA, 2010)
Vale ressaltar que parte do setor sucroalcooleiro produz energia para o
seu próprio consumo além de vender a energia excedente para as operadoras.
Conforme diz o ANUÁRIO DA CANA, 2010, os pontos positivos que
favorecem a implantação do sistema a seco são:
a) Redução do desgaste nos seguintes equipamentos utilizados no
processo: esteira metálica, esteira de elevação de 45º, esteira de arraste
entre moendas, esteiras de alimentação do circuito de bagaço,
picadores, facas oscilantes, desfibradores, correntes, rolos superiores e
inferiores, pentes de moendas, bombas, tubulações, trocadores de calor,
chaparias de aço nas caixas e tanques de caldo, fornalha, dosadores de
bagaço da caldeira. Também reduz a produção de torta de filtro.
b) Diminuição de terra contida no fundo de tanques e caixas de caldo,
facilitando a clarificação do caldo e filtração do lodo possibilitando
melhora na qualidade do açúcar e no processo da fermentação.
c) Melhor desempenho na extração da moenda em função da relação pol e
fibra de cana, com aumento na moagem de até 10% de corrente da
redução de material processado.
d) Reaproveitamento da palha como combustível na caldeira para
produção de vapor produzindo ganhos na coogeração de energia
elétrica.
e) Elimina as queimadas de cana nos canaviais, contribuindo para melhoria
do meio ambiente e reduzindo as impurezas minerais na indústria.
f) Baixo consumo de potência dos equipamentos, baixo custo de
manutenção e operação e utiliza uma pequena área para instalação.
g) Elimina as perdas de sacarose provocadas no processo de lavagem de
cana que pode chegar a 3%.
h) Elimina as despesas com uso de produtos químicos dosados na água e
o consumo de energia elétrica que seria para o recalque de água no
processo de lavagem de cana. Conseqüentemente eliminação de custos
29
com manutenção dos mesmos.
A tecnologia de sistema a seco é adaptada facilmente às mesas
alimentadoras já existentes na moenda e vieram para substituir efetivamente a
lavagem da cana. O ponto negativo é que a implantação desse sistema gera
um custo muito alto e a utilização de uma grande área para sua montagem.
Existem casos de indústrias pequenas estarem utilizando o sistema de
lavagem de cana devido a este custo. (ALBUQUERQUE, 2010)
Figura 6: Sistema de limpeza a seco
Fonte: Sermatec, 2013, p, 01.
Figura 7: Mesa alimentadora sistema a seco
Fonte: Sermatec, 2013, p. 01
30
2.3 Bagaço para geração de vapor e coogeração de energia
Durante o processo de extração na saída do bagaço do penúltimo e
último terno (rolo superior e inferior), há uma embebição que consiste na
adição de água quente a uma temperatura de aproximadamente 60 a 70ºC, o
que corresponde a uma diminuição da pol do bagaço, melhorando a eficiência
da extração. Sendo que essas perdas contidas no bagaço, serão queimadas na
caldeira. (ALBUQUERQUE, 2010)
Tabela 1: Parâmetros de perdas aceitáveis no bagaço
Parâmetros %
Pol 1,4
Umidade 45,7
Extração 97,3
Fonte: PAYNE, 1989, p.84
O ideal é obter um bagaço com os valores de pol mais baixo possível,
para não comprometer a geração de vapor e a diminuição no poder calorífico
do bagaço.
Lembrando-se que a pol nada mais é do que açúcares contidos no
bagaço, e uma vez sendo queimado na caldeira haverá um empedramento
desses açúcares dentro da fornalha, fazendo com que haja um entupimento
das grelhas e, assim, comprometendo a troca térmica.
O bagaço é destinado para a caldeira através da esteira de elevação de
bagaço para geração de vapor e coogeração de energia. (PAYNE, 1989)
Figura 8: Bagaço para coogeração de energia
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado SP.
31
2.4 Torta de filtro rotativo
A torta de filtro é um material sedimentado no decantador, que são as
impurezas do caldo denominado lodo, contendo de 5 a 10% de sólido insolúvel,
é encaminhado para o filtro rotativo a vácuo, removendo todo o material
insolúvel contido no caldo. O lodo é homogeneizado com o auxílio de bagacilho
que irá atuar como um meio filtrante para facilitar a formação da torta de filtro.
Esta mistura irá para o filtro rotativo composto por telas, para ser filtrado
retirando o máximo de açúcar contido na mistura com a utilização de uma
pressão negativa, através de bombas de vácuo fazendo com que o caldo
filtrado retorne para o processo, ou seja, para a caixa de caldo, e o material
retido na tela chamado de torta é retirado com o auxílio de raspadores de
borrachas para ser depositada nos compartimentos dos caminhões e enviada à
lavoura. (PAYNE, 1989)
Para uma boa operação do filtro rotativo estima-se uma velocidade de
10 rph, sendo que com rotações mais elevadas acarreta em um aumento da
pol da torta, ocasionando assim conseqüentes perdas. O ideal é operar com
rotação baixa para uma melhor eficiência do filtro. (PAYNE, 1989)
No filtro rotativo a torta deve ser completamente lavada com o auxilio de
bicos aspersores na parede superior do filtro, sendo que a água é pulverizada
em toda a camada sem que haja interferência de um jato sobre outro. O vácuo
aspira à água que atravessa a torta extraindo o caldo e o açúcar no lodo. A
temperatura da água de lavagem deve ser em torno de 80 a 90ºC para melhor
eficiência da pol da torta.
Os parâmetros desejáveis da pol da torta são abaixo de 1,0%. (PAYNE,
1989)
CAPÍTULO III
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES QUÍMICAS
3 METODOLOGIA
A seguir será explanada a seqüência utilizada para obtenção de dados,
resultados e sua análise.
3.1 Média
Para obtenção da média foram efetuados levantamentos de resultados
dos meses de abril a dezembro (safra referente ao ano de 2012), em duas
usinas localizadas no interior do estado de São Paulo (denominadas “Unidade
A” e “Unidade B”), para o cálculo de médias aritméticas levando-se em
consideração os dias efetivos de moagem. (LEITE, 2002)
No caso da realização da coleta das amostras, foi utilizado o método
sistemático, em que as amostras do produto se apresentaram ordenadas, e a
retirada dos elementos da amostra ocorreu diariamente compostadas, ou seja,
a cada 8 horas são realizadas análises físico-químicas. (LEITE, 2002)
3.2 Relatório Técnico
3.2.1 Substâncias analisadas
● Água para lavagem de cana
● Bagaço para coogeração de energia
● Torta de filtro
3.3 Materiais e reagentes
3.3.1 Reagentes
● Hidróxido de Amônia (NH4OH);
● Mistura clarificante: celite 400g, hidróxido de cálcio 100g Ca(OH) 2 e hidróxido
de alumínio 200g Al(OH)3;
● Ácido sulfúrico (H2SO4) 76%;
33
● Antrona (C14H10O);
● Celite.
3.3.2 Materiais Utilizados
● Papel filtro qualitativo;
● Funil;
● Estufa elétrica e cestas;
● Digestor;
● Balança analítica;
● Sacarímetro (Anton par);
● Béquer;
● Peneira;
● Proveta;
● Refratômetro;
● erlenmayer (com rolha);
● Tubos de ensaio;
● Balão volumétrico (200 mL)
● Pera;
● Pipetas (2 mL, 10 mL, volumétricas)
● Banho Maria.
3.4 Preparação da Amostra
3.4.1 Amostragem da torta de filtro e do bagaço
O bagaço é amostrado na bica da queda da esteira de elevação com um
alimentador pneumático na parte inferior da esteira. O equipamento de coleta
da amostra consiste em uma gaveta hidráulica deslizante ativada
periodicamente, a qual permite que o bagaço caia em um tambor previamente
lacrado. A frequência recomendada para acionamento da válvula para descarte
da amostra é a cada 30 minutos, complementando 16 aberturas em um período
de 8 horas. A quantidade total coletada deve ser de aproximadamente 50 litros.
34
Embaixo do amostrador de coletado bagaço há um chumaço de algodão
com hidróxido de amônio para conservação da amostra.
Somente no amostrador da torta não é necessário adicionar hidróxido de
amônio para conservação de amostra.
Figura 9: Amostrador de torta de filtro
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP.
Figura 10: Amostrador de bagaço
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP.
35
3.4.2 Amostragem de água na lavagem de cana
A cada 8 horas as amostras são armazenadas para resfriamento em
torno de 25 ºC em uma geladeira, para que não ocorra a inversão de sacarose.
O pH da água de lavagem de cana na entrada e saída deve estar de 8 a
11, a correção é feita com o auxilio de cal virgem. A elevação do pH ajuda
na sedimentação das impurezas e impede a proliferação de microrganismos.
Figura 11: Amostrador de água de lavagem de cana
Fonte: CALDAS, 2013, p.01
3.5 Análise qualitativa
3.5.1 Determinação de perdas na lavagem de cana
Transferir cerca de 200 mL da amostra para béquer plástico de 200 mL,
adicionar 2 g de celite para clarificar. Filtrar, desprezando as primeiras porções
filtradas.
As diluições são feitas em balão volumétrico de 200 mL conforme fatores
de diluição apresentados na tabela 2.
36
Tabela 2: Determinação de açúcar (ppm) em águas de lavagem
Fator de diluição Amostras
100
50
40
20
10
8
5
4
2
1
2 ml
4 ml
5 ml
10 ml
20 ml
25 ml
40 ml
50 ml
100 ml
200 ml
Fonte: Dados fornecidos pela Usina sucroalcooleira Unidade A, 2012.
Transferir 2 ml de cada amostra para o tubo de ensaio. Conduzir em
paralelo uma prova em branco com 2 ml de água destilada.
Acrescentar em cada tubo 10 ml da solução de antrona. Tampar os
tubos, levar ao agitador colocando no banho-maria com temperatura de 98 ºC
por 12 minutos.
Retirar e deixar esfriar a temperatura ambiente
Ajustar o espectrofotômetro em comprimento de onda 630 nm e o ponto
zero de absorbância com a prova em branco.
3.5.2 Umidade da torta de filtro e do bagaço
Colocar a cesta de umidade em uma balança analítica e tirar a tara.
Pesar 50 gramas da amostra do bagaço, tirar a tara e anotar o peso que ficou
na balança, que será o peso inicial. Colocar na estufa por 40 minutos a uma
temperatura de 105 ºC. Após os 40 minutos retirar a cesta e pesar. Fazendo
peso inicial – peso final se obtém o valor da umidade.
37
Figura 12: Estufa para umidade
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP.
3.5.3 Análise de pol da torta de filtro
Homogenizar com um bastão de plástico a amostra. Pesar em um
béquer de plástico 25 g da amostra e colocar 100 ml de água destilada a 75ºC.
Homogenizar até que a mesma fique bem líquida. Transferir a amostra para o
balão volumétrico tipo Kohlrauscha, lavando o béquer e o bastão sem deixar
resíduos. Completar o balão até o menisco. Adicionar 2 g de mistura
clarificante (celite), homogenizar e filtrar em papel filtro qualitativo. Depois de
filtrado fazer a leitura no sacarímetro. O valor obtido no leitor deve ser
multiplicado por 2 para se obter o resultado da pol.
3.5.4 Análise de pol do bagaço
Homogenizar a amostra em uma bacia com o auxilio de um bastão de
plástico, pesar 100 g em um béquer e transferir para o copo do digestor.
Adicionar 1000 ml de água destilada rosquear o copo no digestor conectar as
mangueiras de água de resfriamento, ligar por 15 min. Após o tempo peneirar a
amostra, medir 200 ml em uma proveta plástica e transferir ao erlenmeyer de
250 ml, adicionar 2 g de mistura clarificante (celite), homogenizar e filtrar em
papel filtro qualitativo. Depois de filtrado, fazer a leitura no sacarímetro.
38
Figura 13: Digestor para análise pol bagaço
Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP.
CAPÍTULO IV
RESULTADOS OBTIDOS
4 COMPARATIVOS DE RESULTADOS
4.1 Resultados da diferença entre as duas empresas sucroalcooleiras
pesquisadas, que utilizam sistemas diferentes na limpeza da cana.
4.1.1 Lavagem de cana mecanizada
É de extrema importância, que a matéria-prima ao chegar à indústria
passe pelo processo de limpeza, antes de iniciar o processo de produção.
Nas tabelas 3 e 4 apresentam-se os resultados do sistema de limpeza
que utiliza água para a remoção das impurezas minerais, a quantidade de cana
que entra na indústria, o açúcar perdido na lavagem em porcentagem por
tonelada de cana convertido para kg/ton multiplicado pelo valor da saca de
açúcar cristal, cotado no site da união dos produtores de bioenergia(UDOP)no
dia 12 de outubro 2013 para o estado de São Paulo, no valor de R$49,93.
Tabela 3: Lavagem de cana mecanizada cortadas em toletes
Meses
Usina A1 – Safra 2012
Cana moída
(ton)
ART perdido
(%)
ART perdido
(Kg)
Quantia
perdida (R$)
Abr 39, 348 4,57 1798,00 89.774,00
Mai 306, 592 36,00 110,37 5.510,00
Jun 228, 892 24,95 57,11 2.851,00
Jul 414, 524 31,61 131,03 6.542,00
Ago 429, 076 19,18 82,30 4.109,00
Set 349, 311 19,07 66,61 3.326,00
Out 368, 098 34,11 125,56 6.269,00
Nov 337, 136 39,34 132,63 6.622,00
Dez 294, 092 23,74 69,82 3.486,00
Total 2.767, 019 2.573,43 128.489,00
Fonte: Dados fornecidos pela Unidade Sucroalcooleira A1, 2013.
Na tabela 3 trabalhou-se com os dados do sistema de lavagem de cana
mecanizada que consiste em lavar a matéria prima para retirada de impurezas
minerais. A usina A1 está utilizando o sistema de lavagem na cana
40
mecanizada, pois não possui o sistema a seco. Isso está acarretando uma
perda de sacarose muito grande. São poucas as usinas no interior do estado
de São Paulo que utilizam este tipo de sistema, pois com a chegada da colheita
mecanizada houve a substituição da queima da matéria-prima e corte manual
pela colheita mecanizada. A coleta dos dados da moagem foi realizada nos
meses de abril a dezembro.
O ART perdido em porcentagem, mencionado na tabela 3 foi obtido a
partir da média aritmética das análises de ART das águas de lavagem de cana
coletadas diariamente. Com os dados de moagem e ART perdido em
porcentagem, calculou-se o ART perdido em kg/ton de cana multiplicado pelo
valor da saca do açúcar. Constatou-se assim o quanto a empresa deixou de
faturar durante a safra de 2012. Por se tratar de um sistema de colheita
mecanizada (cana cortada em toletes), não é recomendada a limpeza com
água, pois a perda é muito grande, como demostrado na tabela 3, o ART
perdido em porcentagem, quando feita a lavagem na cana picada, representa 8
toletes que possuem 16 extremidades expostas, já na cana inteira a quantidade
em exposição é menor por ter somente duas extremidades expostas.
Tabela 4: Lavagem de cana queimada
Meses
Usina A2 – Safra 2012
Cana moída
(ton)
ART perdido
(%)
ART perdido
(Kg)
Quantia
perdida (R$)
Abr 108,323 26 28,16 1.406,03
Mai 469,437 35 164,30 8.203,00
Jun 356,622 25 89,15 4.450,00
Jul 789,836 33 260,64 13.013,00
Ago 774,787 58 449,38 22.437,00
Set 534,594 36 192,45 9.609,00
Out 616,004 47 289,52 14.455,00
Nov 518,104 61 316,04 15.780,00
Dez 435,149 67 291,55 14.557,00
Total 4.602,856 2.081,19 103.910,03
Fonte: Dados fornecidos pela Unidade Sucroalcooleira A 2.
Na tabela 4 apresentam-se os dados da usina A2, que utiliza o sistema
de colheita manual, sendo que a limpeza da cana consiste em lavar a matéria
prima utilizando água.
41
A obtenção e análise dos dados descritos nas duas unidades ocorreram
da mesma forma.
A partir dos dados obtidos das usinas A1 e A2 conclui-se que a lavagem
de cana é mais eficiente na usina A2, pelo fato da cana ser de origem de
colheita manual com apenas duas extremidades expostas. Na usina A1 a
perda é bem maior, pois se trata da colheita mecanizada onde a cana que
antes tinha duas extremidades expostas, após o corte ficará em pedaços
menores representando 8 toletes, que contém cada um duas extremidades
expostas gerando um total de 16, aumentando assim a perda de sacarose.
4.1.2 Sistema de limpeza a seco
Comprovação da eficiência na limpeza a seco.
Na tabela 5 apresentam-se os dados da utilização da limpeza a seco na
usina B colheita mecanizada.
Tabela 5: Sistema de limpeza a seco
Meses
Usina B – Safra 2012
Cana moída
(ton)
Impureza Mineral
Cana (%) campo
antes da limpeza a
seco
Impureza Mineral
pós-limpeza a
seco (%)
Impureza
retida no
sistema (%)
Mai 190.231,840 12,58 1,08 11,5
Jun 496.155,480 11,20 1,21 9,99
Jul 500.785,060 8,66 1,29 7,37
Ago 376.079,960 9,54 0,96 8,58
Set 367.363,360 12,33 1,02 11,31
Out 270.686,680 18,61 1,22 17,39
Nov 173.870,960 10,08 1,69 8,39
Dez 2.587.032,180 13,00 2,13 10,87
Total 4.962,230. 52 96 85,4
Fonte: Dados fornecidos pela Unidade Sucroalcooleira B, 2013.
Na usina B é realizado o processo de limpeza a seco, que consiste na
retirada das impurezas minerais apenas com jatos de ar, neste processo não
ocorre perda de sacarose.
A quantidade de cana moída na safra 2012 foi de 4.962.230,52 ton. Na
entrada da matéria-prima, foram realizadas análises de impureza mineral no
qual se obteve 96 % na cana em toda safra.
42
O sistema de limpeza a seco reduziu essa impureza para um valor
pequeno, como se pode observar na tabela 5, mediante isso, nota-se que o
sistema não consegue eliminar 100% das impurezas minerais. As impurezas
serão introduzidas no processo, causando a danificação dos equipamentos e
contaminações bacterianas. A vantagem do sistema é que não se utiliza água,
fazendo com que haja uma grande economia e não ocorram perdas de
sacarose. Seria interessante investir em um sistema de peneiramento na cana
picada antes de chegar aos ternos da moenda para reduzir a quantidade de
impureza mineral.
4.1.3 Bagaço resultante da extração da moenda para coogeração de energia.
Tabela 6: Bagaço para coogeração de energia
Meses
Sistema a seco Usina A – Safra 2012
Cana moída
(ton)
ART da cana
(%)
ART do
bagaço (%)
ART perdido
(%)
Abr 23,74 10,95 2,60 8,35
Mai 20,05 12,02 2,41 9,61
Jun 19,82 12,36 2,45 9.91
Jul 19,78 13,09 2,59 10,5
Ago 19,52 14,70 2,87 11,83
Set 20,41 16,22 3,31 12,91
Out 19,57 14,97 2,93 12,04
Nov 20,17 14,38 2,90 11,48
Dez 21,34 13,40 2,86 10,54
Total 184,4 24,92
Fonte: Unidade Sucroalcooleira A.
O processo de extração do caldo é resultante da limpeza da matéria
prima, seu preparo consiste no esmagamento e prensagem abrindo os feixes
da cana para facilitar a extração do caldo através de embebições. Um dos
grandes fatores que interferem na extração é a impureza mineral (terra), esta
danifica os pentes, rolos do terno de moenda e as mesas alimentadoras. Um
dos fatores que interferem na perda de sacarose no processo de extração é:
regulagem dos pentes da moenda e a perda microbiológica ocasionada pela
contaminação de microrganismos.
Para que se tenha uma boa extração é necessário que a moenda esteja
regulada, para conseguir tirar o máximo da pol no bagaço. Assim que a
43
matéria-prima passa pelos picadores constituídos de facas, passará pelo
desfibrador munido de um conjunto de martelos. Em seguida será direcionado
por uma esteira de lona no primeiro terno da moenda, o caldo extraído é
denominado caldo primário que é rico em sacarose, pois não sofre adição de
água, sendo destinado à fabricação de açúcar.
Do segundo terno em diante é feita embebição do bagaço com água
quente para conseguir extrair o máximo de sacarose.
O bagaço para cogeração de energia não deve estar muito úmido, pois
dificulta a queima, apagando a fornalha das caldeiras.
A grande preocupação no processo é que se consiga retirar o máximo
de sacarose desse bagaço, porém sempre haverá perda, pois não se consegue
uma extração 100 %, como mencionado por Payne (1989), pois, quanto mais o
bagaço é embebido mais úmido ele ficará, impedindo a sua queima.
Como pode ser observado na tabela 6 a usina A, é de pequeno porte e
não utiliza o sistema de limpeza a seco, com isto o índice de impureza mineral
é menor fazendo com que não ocorram muitos desgastes na moenda e a perda
no bagaço ocorre de uma forma significativa.
Tabela 7: Bagaço para coogeração de energia
Meses
Usina B – Safra 2012
Cana moída
(ton)
ART cana
campo (%)
ART extração do
caldo (%)
ART perdido no
bagaço (%)
Mai 211.858,840 17,08 12,52 4,56
Jun 190.231,840 18,58 13,28 5,3
Jul 496.155,480 11,20 8,6 2,6
Ago 500.785,060 10,66 9,4 1,26
Set 376.079,960 11,54 8,2 3,34
Out 367.363,360 14,59 7,9 6,69
Nov 270.686,680 18,61 9,3 9,31
Dez 173.870,960 20,00 15,0 5,0
Total 2.587.032,180
Fonte: Unidade Sucroalcooleira B.
Os dados da tabela 7 referem-se a usina B, que é uma indústria de
grande porte e possui grande quantidade de matéria-prima para moagem.
A quantidade de ART cana campo se relaciona com a quantidade de
sacarose contida na cana-de-açúcar antes de passar pelo processo de
44
extração. O ART da extração do caldo é relacionado à quantidade que se
consegue extrair do bagaço da cana, e a porcentagem final é o que foi perdido
no bagaço.
O que se pode explicar é que a indústria esta perdendo sacarose, sendo
uma quantidade significativa em relação a cana moída por mês.
Comparando as duas usinas, pode-se verificar que elas tiveram uma boa
extração em relação a cana moída, pois a perda não foi elevada, havendo uma
maior perda na usina B, devido maior quantidade de cana moída.
4.1.4 Torta de filtro rotativo
Tabela 8: Torta de filtro rotativo
Meses
Usina A – Safra 2012
Cana
moída
(ton)
Produção
de torta
(ton)
ART
perdido
(%)
ART
perdido
(Kg)
Quantidade
perdida (Kg)
Abr 80.26 2,68 3.339 89,48 4.467,74
Mai 116,2 17,66 15.200 268,43 13.402,71
Jun 144,7 18,2 12.574 228,85 11.426,48
Jul 70,82 19,8 27.960 553,61 27.641,74
Ago 82,54 21,8 26.413 575,80 28.749,69
Set 128,45 23,8 18.529 440,99 22.018,63
Out 108,04 22,6 20.919 472,77 23.605,41
Nov 132,16 21,5 16.268 349,76 17.463,52
Dez 167,00 25,3 15.150 383,30 19.138,17
Total 1.030,17 173,34 3.362,99 167.914,09
Fonte: Unidade Sucroalcooleira A.
Na usina A, a perda de sacarose na torta de filtro foi pequena em
relação à Usina B, devido à quantidade de impureza mineral ser muito menor
permitindo uma melhor eficiência nos filtros rotativos em extrair a sacarose,
pois a terra dificulta o processo de filtração e o operador consegue dar
condições para que o filtro opere com eficiência sem forçar o equipamento.
O processo da limpeza na usina A foi realizado no sistema de lavagem,
assim não há desgastes dos equipamentos pela presença de terra.
45
Tabela 9: Torta de filtro rotativo
Meses
Usina B – Safra 2012
Cana moída
(ton)
Produção
de torta
(Kg\ton)
ART
perdido
(%)
ART
perdido
(Kg)
Quantidade
perdida
(R$)
Mai 211.858,840 31,48 1,43 2. 201, 398 109.915,0
Jun 190.231,840 36,39 2,11 1. 724, 644 86.111,47
Jul 496.155,480 30,44 3,93 774. 555 38.673,53
Ago 500.785,060 26,17 3,63 720. 936 35.996,33
Set 376.079,960 28,68 3,13 916. 293 45.750,50
Out 367.363,360 24,75 2,52 982. 143 49.038,40
Nov 270.686,680 28,47 1,72 1.655, 232 82.645,73
Dez 173.870,960 23,73 2,10 1130, 00 56.420,9
Total 2.587.032,18 230,11 9. 088, 201 504.552.7
Fonte: Unidade Sucroalcooleira B.
Na tabela 9, representada pela usina B, obteve uma perda muito grande
na torta de filtro, no qual é utilizado o sistema a seco que não consegue reter
100% das impurezas, aumentado a quantidade de torta.
A usina B em relação a usina A é uma indústria de grande porte que
possui uma quantidade maior de cana moída durante a safra de 2012. Com
isto, produziu uma quantidade maior de torta.
Para as duas empresas perder sacarose da matéria-prima é muito
prejudicial para o processo, pois estão deixando de faturar, estão adquirindo a
matéria-prima e perdendo sacarose no processo, tendo em vista que um
simples acompanhamento no processo e até mesmo um investimento poderia
minimizar estas perdas.
CONCLUSÃO
O presente trabalho foi direcionado as perdas determinadas, que
ocorrem no processo de lavagem de cana, extração do caldo e no tratamento
do caldo para obtenção da torta de filtro.
As perdas determinadas sempre ocorreram no processo, porém devem
ser minimizadas, pois em grande quantidade essas perdas prejudicam o
processo e consequentemente o orçamento da indústria.
Torna-se evidente que diante da instabilidade financeira vivida nos
últimos anos a empresa além de produzir com qualidade precisa conter os
gastos no processo visando minimizar o desperdício.
Realizou-se comparativos das perdas determinadas em 2 indústrias
sucroalcooleiras no interior do estado de São Paulo.
Comparou-se o sistema de lavagem de cana mecanizada e crua com o
sistema a seco. Comparou-se a usina A1, lavagem de cana crua (mecanizada)
com a usina A2 lavagem de cana queimada (colheita manual), no qual se
concluiu não ser viável a implantação da lavagem de cana mecanizada, pois se
perde muita sacarose, portanto, a lavagem de cana é mais viável no sistema de
corte manual.
Comparou-se também a usina A2 (colheita manual) com a usina B que
utiliza o sistema de limpeza a seco que é eficiente, tendo em vista que não se
utiliza água, com isto não perde sacarose na limpeza. O ponto negativo
encontrado no sistema a seco é que ele não consegue retirar 100 % das
impurezas, que danificam os equipamentos e contaminam o caldo.
No processo de extração do caldo e tratamento, verificou-se ser
necessário seguir os parâmetros estabelecidos pelas normas de boa
fabricação, trata-se da parte operacional, regulagem dos pentes da moenda,
solda dos frisos e controle na operação do filtro rotativo para não sobrecarregar
o equipamento.
Concluiu-se ainda que efetuando melhorias contínuas no processo, as
indústrias deixam de perder não só matéria-prima para produção de açúcar e
álcool como também podem evitar o desgaste e a manutenção dos
equipamentos, criando programas internos para manutenção preventiva,
47
minimizando as perdas ocasionadas durante o processo, podendo investir o
capital tanto na capacitação dos colaboradores como na infra-estrutura e
modernização da indústria.
REFERÊNCIAS
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