O documento descreve o processo de produção de álcool a partir da cana-de-açúcar, incluindo o cultivo da cana, a colheita, o processamento e a fermentação para produzir etanol. O processo envolve moagem da cana, filtragem, preparação do mosto, fermentação e destilação para isolar o etanol. O etanol pode ser usado como combustível para veículos ou em outras aplicações.
3. •O pró alcool teve seu início em 1975;
•O programa de governo nada mais foi do que o
incentivo á utilização em larga escala do álcool
combustível;
•Década de 1987 houve um declínio significativo do
uso do álcool;
•1993 houve um novo aumento da produção e
consumo de álcool combustível;
• 2008 o álcool combustível já representa 12,6% da
matriz energética brasileira;
4.
5. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DA CANA
PARA FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL
A importância da cana de açúcar pode ser
atribuída à sua múltipla utilização, podendo ser
empregada in natura, sob a forma de forragem,
para alimentação animal, ou como matéria-prima
para a fabricação de rapadura, melado,
aguardente, açúcar e álcool.
6. CLIMA
O clima ideal é aquele que apresenta duas estações
distintas, uma quente e úmida, para proporcionar a
germinação, perfilhamento e desenvolvimento
vegetativo, seguido de outra fria e seca, para
promover a maturação e consequente acúmulo de
sacarose nos colmos.
7. CULTIVAR
Esta etapa merece especial atenção do agricultor
• Importância econômica;
• Melhorias tecnológicas quando comparadas com
aquelas que estão sendo cultivadas.
8. PREPARO DO SOLO
• O solo deve ser profundo, pesado, bem
estruturados, férteis e com boa capacidade de
retenção;
• As unidades sucroalcooleiras não seguem uma linha
uniforme de preparo do solo, tendo cada uma seu
sistema próprio, variação essa que ocorre em função
do tipo de solo predominante e da disponibilidade
de máquinas e implementos.
9. PLANTIO
• Setembro a outubro não é a época mais
recomendada, devido à ocorrência de adversidade
climática. Plantios efetuados nessa época
propiciam menor produtividade agrícola e expõem
a lavoura à maior incidência de ervas daninhas,
pragas, assoreamento dos sulcos e retardam a
próxima colheita.
• Janeiro a março é o mais recomendado
tecnicamente. Além de não apresentar os
inconvenientes da outra época, permite um melhor
aproveitamento do terreno com plantio de outras
culturas.
10. COLHEITA
A colheita inicia-se em maio e em algumas
unidades sucroalcooleiras em abril, prolongando-
se até novembro, período em que a planta atinge o
ponto de maturação, devendo, sempre que
possível, antecipar o fim da safra, por ser um
período bastante chuvoso, que dificulta o
transporte de matéria-prima e faz cair o
rendimento industrial.
11. MATURAÇÃO
• O ponto de maturação pode ser determinado pelo
refratômetro de campo e complementado pela
análise de laboratório.
• Com a adoção do sistema de pagamento pelo teor
de sacarose, há necessidade de o produtor
conciliar alta produtividade agrícola com elevado
teor de sacarose na época da colheita.
12. CORTE
• O corte pode ser manual, ou mecanicamente,
através de colheitadeiras;
• Após o corte, a cana-de-açúcar deve ser
transportada o mais rápido possível ao setor
industrial, por meio de caminhão ou carreta
tracionada por trator.
13. RECEPÇÃO DA CANA
Realiza-se a coleta de amostra de cada lote:
Uma inspeção visual é realizada nos colmos que
devem ter sido colhidos recentemente pois devem
ser moídos até 24 horas após o corte para evitar o
crescimento de microrganismos que prejudicarão a
fermentação causando perda de rendimento.
14. LAVAGEM
• A fim de eliminar sujidades como terra, folhas,
pedras e para reduzir a carga microbiana natural
existente na sua superfície;
• A não realização desta etapa acarretaria a presença
de microrganismos que acabariam por diminuir a
eficiência da etapa de fermentação.
16. FILTRAÇÃO
• A mistura garapa-resíduo é filtrada, a garapa é
aquecida para eliminar a água, formando um líquido
viscoso e rico em açúcar, o melaço, do qual pode se
obter tanto o açúcar como o álcool;
• Além disso, a etapa de filtração é muito importante
para retirar impurezas grosseiras tais como os
bagacilhos, que são pequenas partículas de fibra de
cana, entre outros fragmentos.
17. PREPARO DO MOSTO
Mosto é todo caldo suscetível a fermentação.
Para que se obtenha bons resultados na fermentação, é necessário
que o mosto satisfaça algumas condições:
• menor contaminação inicial por microrganismos,
• adequada concentração de açúcares fermentáveis.
18.
19. • A fermentação é o processo biológico de
degradação de açúcares para a produção de
energia para a sobrevivência dos seres
vivos.
• A primeira ligação feita do crescimento
microbiano com a produção de etanol foi
feita por Louis Pasteur na segunda metade
do século XIX.
• A fermentação alcoólica é um dos vários
tipos de fermentação, e é assim chamada
por produzir etanol como purga.
22. O processo
• A fermentação é contínua e
agitada, consistindo de 4
estágios em série,
composto de três dornas no
primeiro estágio, duas
dornas no segundo, uma
dorna no terceiro e uma
dorna no quarto estágio.
• As dornas têm capacidade
volumétrica de 400.000
litros cada, todas fechadas
com recuperação de álcool
do gás carbônico
23. • A fermentação é regulada para
28 a 30ºC. O mosto fermentado
pela S. cerevisae contém cerca
de 9% a 10% de álcool.
• O tempo de fermentação varia,
em média, de 6 a 8 horas.
24. • Após a fermentação a levedura é recuperada
do por centrifugação, em separadores que
separam o fermento do vinho. O fermento,
com uma concentração 60%, é enviado às
cubas de tratamento. O vinho vai à destilação.
25. • Após a separação do fermento do
vinho, o fermento a 60% é diluído a
25. Regula-se o pH em torno de 3,0
com H2SO4
• O tratamento é contínuo e tem um
tempo de retenção de
aproximadamente uma hora.
• Eventualmente é usado bactericida
para controle da população
contaminante.
26. Etanol Celulósico
• A celulose é uma molécula que
consiste em 3.500 a 10.000
unidades de glicose, unidas por
ligações 1,4-glicosídica.
• Na natureza, a celulose é
hidrolisada pela ação de enzimas
produzidas por certas bactérias, e
fungos, porém, este processo é
muito lento.
• O custo atualmente é proibitivo
29. Coluna de destilação ou destilador:
• Destilação é o processo de vaporizar o líquido para depois
condensá-lo e recolhe-lo em outro recipiente.
• Destilação Fracionada é empregada quando a diferença
entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor
do que 80º C. Possui coluna de destilação.
• O objetivo da coluna de destilação é criar várias regiões de
equilíbrio líquido-vapor, enriquecendo a fração do
componente mais volátil da mistura na fase de vapor.
• O componente mais volátil é o álcool etílico.
• O álcool sem água (anidro) não pode ser obtido somente
por destilação,são necessários outros processos para que
haja a separação desta mistura azeotrópica (96%de álcool
+4%de água).
30. Coluna de refluxo simplificada:
• A coluna de fracionamento também é chamada de coluna
de refluxo.
• Neste caso já teríamos uma concentração bem maior de
álcool no destilado, do que de um alambique simples.
32. Condensador:
• O condensador nada mais é que uma serpentina de cobre
acondicionada dentro de um recipiente onde a água é usada
como meio de troca de calor.
• O topo da coluna deverá ser conectado a um condensador
para resfriar o vapor e transformá-lo em líquido.
• É importante que ele seja suficientemente grande para
resfriar todo o vapor para a temperaturas abaixo de 35°C.
34. • Outro dispositivo utilizado para se aumentar a graduação
alcoólica durante a destilação são unidades chamadas
controladores de refluxo.
• Controladores de refluxo são um trocador de calor colocado
na coluna e utilizado para controlar a condensação.
35. Detalhes dos equipamentos de
destilação:
• Material para a construção:
• O aço inox, o cobre e o ferro galvanizado; tudo depende de
uma questão de custo /beneficio.
36.
37. •Na produção de biodiesel ( ésteres etílicos);
•Em misturas com gasolina em motores de veículos;
•Aditivo nos motores á diesel;
•Puros em motores de veículos
•Combustível para aviões;
•Fonte de produção de hidrogênio para células á
combustível;
39. 1 – Reidratação da alga
2- Fervura
3- Adição de ácidos
4 – Adição de leveduras
5- Estufa a 30º C por 26 minutos
40. •Produção bem maior na mesma área plantada e não
ocupa terra (solo);
•Não é preciso usar água doce para irrigar;
• A cana tem de ser colhida e moída rapidamente. Já a
alga, depois de seca, pode ser estocada, servindo para
regular a safra.
41. *Exportações: Atualmente, a exportação de etanol
representa 8% da balança comercial Brasileira, ou
seja US$ 2,4 bilhões.
*Empregos: 1 milhão empregos diretos gerados. 85
% são de cortadores de cana. 25% Técnicos e
engenheiros. Fonte: União das indústrias de cana de
açúcar.
•Consumo: Mercado interno: 17,2 milhões m3;
Mercado externo: 3 milhões m3;
42. Álcool x Gasolina
Gasolina:
•Não é uma substância pura: É uma mistura de
centenas de hidrocarbonetos que têm entre 3 a 12
carbonos, proveniente de uma faixa da destilação do
petróleo.
•Há componentes mais leves e mais pesados na
gasolina. Conforme o tempo passa, os mais leves se
evaporam, deixando apenas os mais pesados.
43. Gasolina:
• Diz-se então que: a gasolina "ficou velha" ou "estragou".
• A evaporação dos componentes leves faz sobrar os mais
pesados, que costumam ter octanagem menor. Quanto maior o
número de carbonos na cadeia menor é a octanagem.
• A gasolina vendida no Brasil tem, por lei, 22% de álcool
etílico em volume na sua composição, para reduzir a emissão
de poluentes.
44. Álcool:
• O álcool, ao contrário da gasolina, é uma substância pura
(etanol), embora seja encontrado nos postos como sendo
uma mistura de 95% de etanol e 5% de água, em volume.
• É um combustível que não deixa borras, sendo bem mais
"limpo" que a gasolina, ao contrário do que se pensava nos
primeiros anos do Proálcool.
• Desvantagem: mais corrosivo no estado líquido que a
gasolina, o que demanda um tratamento anticorrosivo nos
metais que têm contato com o álcool em sua fase líquida.
45. Álcool:
• Nikolaus Otto em 1872 inventou o motor a explosão usando
o metanol como combustível.
• O modelo “T” da Ford foi desenvolvido para funcionar a
gasolina ou álcool ou ambos, isto em 1908.
46. Poder calorífico
(capacidade de gerar energia):
• O álcool por conter oxigênio na molécula, tem um poder
calorífico menor que o da gasolina.
• Isto explica a menor km/l de um motor a álcool em relação
ao mesmo motor a gasolina.
• O motor à gasolina faz 10 km/l comparado ao motor a
álcool que faz 7,27 km/l.
47. Proporção estequiométrica:
• O álcool tem proporção estequiométrica de 8,4:1 (8,4 partes
de ar para cada parte de álcool) em massa, enquanto a
gasolina tem 13,5:1.
• Para a mesma massa de ar, é utilizado 60% a mais de massa
de álcool. Em volume, é necessário mais 43% de álcool do
que de gasolina.
• Apesar de a gasolina fornecer mais 37,5% de energia, o fato
de ser necessário 43% a mais de álcool para a mistura faz
com que um motor ganhe em torno de 5% de torque e
potência só de passar a queimar álcool.
48. Octanagem:
• O álcool tem um maior poder antidetonante do que a
gasolina. Enquanto a gasolina comum tem 85 octanas, o
álcool tem o equivalente a 110 octanas.
• Isto significa que ele consegue suportar maior compressão
sem explodir espontaneamente.
• Motor a álcool tem uma taxa de compressão maior do que um
motor a gasolina.
• Motores a álcool tendem a ter um rendimento térmico maior
do que um motor a gasolina, compensando parte do menor
poder calorífico.
49. Calor de vaporização:
O álcool tem um calor de vaporização de 0,744 MJ/l,
enquanto a gasolina tem 0,325MJ/l. Isto quer dizer que o
álcool necessita de mais do que o dobro de energia para se
vaporizar.