aula sobre o processamento da cana e acucar
- 1. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CAMPUS CINOBELINA ELVAS – BOM JESUS (PI) TECNOLOGIA DA CANA DE AÇÚCAR MSc. Romilda Rodrigues do Nascimento Bom jesus, maio 2021
- 2. INTRODUÇÃO A Cana-de-açúcar (Saccharum officinarum): • Gramínea; • Facilidade de cultivo e de colheita • Uma importante fonte de renda e desenvolvimento; • Principal matéria-prima para a fabricação do açúcar e do álcool (etanol); • Forrageira na forma in natura (animal); • Na geração de energia elétrica auxiliando no aumento da oferta e redução dos custos. O aumento da demanda mundial por etanol Grandes áreas cultiváveis Condições edafoclimát icas Brasil elevada competitivid ade AGRONEGOCIO BRASILEIRO
- 3. Séc. XIV – Europa – Mediterrâneo: produção de açúcar; Origem: Nova-Guiné Século XV... – expansão geográfica: portugueses (litoral nordestino) 1800: Expansão São Paulo e Rio de janeiro Fábricas de Engenho Século XIX: Industrialização HISTÓRICO
- 4. Descrita por Linneu, em 1753 Saccharum officinarum e S. spicatum Cassificação segundo Cronquist (1981): Divisão: Magnoliophyta Classe: Magnoliopsida Ordem: Graminales Família: Poaceae Gênero: Saccharum Espécies: Saccharum officinarum, S. spontaneum, S. sinensis, S. barberi e S. robustum. CLASSIFICAÇÃO
- 5. Variedades geneticamente melhoradas; A máxima produtividade em cana-de-açúcar depende, também, de um correto planejamento de plantio e de adequado manejo das variedades; É importante que o produtor possua uma diversidade de cultivares de cana-de-açúcar na lavoura; Selecionar variedade que melhor se adaptem às condições locais; Nordeste: RB579; RB 2962, RB 1541 e a RB 3047. CULTIVARES
- 6. FISIOLOGA E DESENVOLVIMENTO Gramínea semi-perene (vários cortes sem neces. replantio, insumos) Solos Ciclo: Fonte: Lucas Vanzolini Gallego
- 8. FISIOLOGIA E DESENVOLVIMENTO Características intrínsecas da variedade Componentes climáticos: Radiação solar e água no solo Capacidade de perfilhamento = brotações... Produtividade Interferir no metabolismo: melhoramento genético, e reguladores vegetais
- 9. Evolução da área colhida no Brasil A safra 2019/20, a área total de cana-de-açúcar a ser colhida em 8.384,4 mil hectares PRODUÇÃO
- 10. Gráfico - Comparativo de produtividade de cana-de-açúcar por região
- 11. IMPLANTAÇÃO DA CULTURA Sistemas de cultivo - Convencional; - Preparo reduzido; - Plantio Direto*
- 12. Métodos de plantio com material propagativo - Cana inteira; (15 a 20 t/ha) - Cana picada: toletes de 3 a 5 gemas, de 30 a 50 cm. Fonte: Portal DBO Fonte: Portal DBO
- 13. PRODUÇÃO DE MUDAS Fonte: Embrapa
- 14. Fonte: Clealco Açúcar e Álcool SA Fonte: Rural Pecuária Fonte: G1 - Globo.com Fonte: Secretaria de Agricultura e Abastecimento VIVEIRO
- 15. PLANTIO DA CANA-DE-ÁÇUCAR Região Centro-Sul: Setembro-outubro; janeiro a março Espaçamento- variam de 0,9 a 1,8m Para colheita mecanizada espaçamentos de 1,5m. Espaçamentos simples e combinado (0,9 x 1,6) Profundidade – 20 a 35cm sulco, 5 a 8cm com sobreposição. Tipos de plantio Plantio manual e semi-mecanizado - Distribuição da muda; - Organização de colmos no fundo do sulco; - Corte dos toletes Fonte: google image
- 16. Plantio Mecanizado - Indireto Fonte: BioSafra Fonte: Veneza Maquinas Fonte: GATTIBONI Tratores
- 17. Fonte: www.usinasaofernando.com.br Fonte: Rural Pecuária Direto - Cana picada - Minitoletes - Mudas pré brotadas
- 18. Adubação Cana-planta: - Calagem; - Fosfatagem; - Adubação verde; - Adubação mineral no sulco do plantio; - Adubação com micronutrientes- via solo ou via tolete. Cana-soca: - Calagem; - Adubação; - Micronutrientes: reaplicar, principalmente quando da utilização via tolete (Bo, Cu e Zn).
- 19. Pré-plantio: como fosfatagem e aplicação de corretivos Plantio: sulco Cobertura com K2O: - Principalmente para cana planta de 18 meses e quando as doses recomendadas são muito altas (>100 kg/ha de K2O) QUANDO E ONDE APLICAR?
- 20. COLHEITA Maio a novembro Amadurecimento (sacarose): umidade, luminosidade. Corte manual: rendimento médio de 5 a 6 toneladas/homem/dia Mecanicamente: para cana inteira: 20 t/hora cana picada: 15 a 20 t/hora. Índice de maturação: Brix da ponta do colmo/brix da base do colmo (número mínimo de amostras de 3 por talhão) <0,6 Cana imatura 0,60-0,85 cana em maturação 0,85-1,00 cana madura >Cana em declínio de maturação
- 23. Produtos e/ou subprodutos Produtos: - Cana “in natura” - alimentação animal e ensilagem (armazenamento), forrageiras, garapa; - Cana Processada industrialmente - melaço, cachaça, álcool, açúcares Subprodutos: Bagaço, torta de filtro, vinhaça
- 25. Composição A composição química da cana-de-açúcar é muito variável, em função... Sacarose, glicose e frutose. Compostos orgânicos: substâncias nitrogenadas, gorduras, ceras, pectinas, ácidos e matérias corantes C. inorgânicos: cinzas (sílica, potássio, fósforo, cálcio, sódio, magnésio, enxofre, alumínio, cloro e outros). Fab. açucar Composição média da cana-de-açúcar Composição Teor Água 65 - 75 Açúcares 11 - 18 Fibras 8 - 14 Sólidos solúveis 12 - 23
- 26. Terminologias Na indústria • Cana-de-açúcar - matéria-prima para a usina, composta de caldo e fibra. • Fibra - matéria seca, insolúvel em água, que está contida na cana e gera o bagaço. • Caldo - líquido cuja composição contém todos os sólidos solúveis (açúcares, sais, etc) e a água da cana. • Caldo absoluto - caldo contido no colmo da cana. • Caldo primário - caldo extraído na primeira unidade de esmagamento. • Caldo misto - mistura dos caldos obtidos no processo de extração. • Caldo sulfitado- aquele absorveu o anidrido sulfuroso para purificação. • Caldo caleado- aquele que recebeu adição de leite de cal. • Caldo clarificado - obtido após operações de tratamento químico,aquecimento e decantação • Bagaço - resíduo fibroso resultante da extração do caldo. • Embebição - água aplicada ao bagaço no processo de extração.
- 27. 44 Lodo - fração pesada separada do caldo após decantação. Xarope - caldo concentrado a aproximadamente 60 % sólidos. Massa cozida - produto resultante da concentração do xarope e/ou mel, é semi-sólida Mel - licor mãe resultante da separação do açúcar da massa. Açúcar - produto obtido da industrialização da cana, constituído de cristais de sacarose Etanol é uma substância obtida pela destilação de produtos orgânicos fermentados, o principal componente da fermentação é a sacarose do caldo. Mosto- Mistura açucarada (caldo – mel – água) destinada a fermentação
- 28. 45 No controle industrial • Brix - porcentagem em peso de sólidos solúveis contido em uma solução. • Pol - porcentagem em peso de sacarose aparente contida em uma solução açucarada. • Pureza aparente - porcentagem de pol no Brix da solução. • Açúcar invertido - são açúcares redutores resultantes da inversão da sacarose (glicose e frutose).
- 29. 46 • Açúcares redutores totais - soma dos açúcares invertidos mais os (ART) açúcares redutores. • Açúcar total recuperável - são os açúcares redutores totais (ATR) vezes o fator de recuperação industrial. • Cinzas - material inorgânico contido no caldo que faz parte do Brix.
- 30. Qualidade da matéria-Prima Maturação: importante rendimento industrial Períodos de formação de sacarose. Determinação Deterioração falha de coordenação das operações, e clima. Tecnológica, fisiológica e microbiológica (processos) Sanidade: broca-podridão
- 31. Indicadores da qualidade e valores recomendados Momento colheita : extração : corte, mic, vento, lavagem Tempo: Manual ou mecânica Sacarose aparente POL/brix x 100
- 32. Fluxogramas de produção Na indústria, a cana pode ter dois destinos: produção de açúcar ou de álcool.
- 33. PREPARO DA CANA PARA EXTRAÇÃO
- 39. Caldo clarificado EVAPORAÇÃO DO CALDO
- 40. Resfriamento de Águas Condensadas Cozimento
- 41. Secagem
- 42. Ensaque e Armazenamento Embalagens de 50 a 1.500 kg Big-bag: polietileno e destinam-se ao fornecimento de grandes quantidades a indústrias de alimentos
- 43. Os diferentes tipos de açúcares (cor, sabor, textura, composição nutricional, teor calórico, e forma de utilização)
- 44. Canais logísticos para a movimentação de açúcar a partir da
- 45. 47
- 48. LEVEDURAS Tolerância a altas concentrações de álcool e gás carbônico, e pH baixo Crescimento e fermentação rápidos Saccharomyces uvarum
- 49. PREPARO DO FERMENTO Brasil: Melle – Boinot recuperação da levedura Após a fermentação: se "desgasta” Fermento a 60% é diluído a 25% Tratamento da levedura com H2SO4 (pH 2 - 2,5): desfloculante e bacteriostático 3 a 4 horas de agitação = pé-de-cuba Desnaturação de contaminantes e degradação das leveduras velhas
- 50. BIOQUÍMICA DA FERMENTAÇÃO cana Sacarose Glicose Piruvato Acetaldeído Ciclo de Krebs O2 glicólise Alcool desidrogenase (NADH2 – NAD+) ETANOL 1 mol glicose Glicólise 2 mol etanol + 2 mol CO2 piruvato acetaldeído etanol + CO2 Fermentação
- 51. Respiração aeróbia: C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP + 38Pi 6CO2 + 6H2O + 38ATP Fermentação alcoólica C6H12O6 + 2 ADP + 2Pi 3C2H3CH2OH + CO2 + 2ATP Etanol: 43-49% CO2 : 41-47% Biomassa: 1-2% Fermentação
- 52. Fermentação Inicia-se no momento de contato da levedura com o mosto Multiplicação celular intensa Temperatura eleva-se rapidamente Diminuição da temperatura Concentração de açúcares chega ao fim vinho fermentado
- 53. BATELADA COM CENTRIFUGAÇÃO (MELLE BOINOT) ÁGUA ÁCIDO DORNA ÁGUA TROCADOR DE CALOR TANQUE PULMÃO VINHO BRUTO VOLANTE DE VINHO TURBINADO CENTRÍFUGA CUBA FERMENTO TRATADO MOSTO TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO Fermentação Batelada DESTILAÇÃO Processos de fermentação
- 54. CENTRÍFUGA DESTILAÇÃO ÁGUA ÁCIDO TRATAMENTO DO FERMENTO MOSTO TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO Fermentação Continua Vinho
- 55. Processo de fermentação - Contínuo Contínua e agitada Vantagens Dornas 400.000 litros, altura 2 x o diâmetro Chapas de aço ao carbono Fechadas: recuperação de álcool (lavagem dos gases em torres: absorção em água) – até 1%
- 56. CANA-DE-AÇÚCAR DESTILARIA AUTÔNOMA DESTILARIA ANEXA PURIFICAÇÃO CLARIFICAÇÃO/ EVAPORAÇÃO/ CRISTALIZAÇÃO/ CENTRIFUGAÇÃO DORNAS DE FERMENTAÇÃO MELAÇO AÇÚCAR VINHO P/ CENTRIFUGAÇÃO LEITE DE LEVEDURAS DESTILARIA CONCENTRADO PROTÉICO ÁLCOOL VINHAÇA OBTENÇÃO DE LEVEDURAS
- 57. Álcool Qualidade Todas as etapas do processo são monitoradas através de análises laboratoriais Armazenamento do álcool Quantificados através de medidores de vazão ou tanques calibrados e enviados para armazenagem em tanques de grande volume
- 58. 14 621 milhões toneladas processada s Açúcar 42,5 milhões toneladas Etanol 27.5 bilhões litros Bioeletriticidade - cogeneração a partir do Fonte conab 2020 Levedura 22 mil t 120mil toneladas Safra 2019/2020
- 59. Utilização da cana de açúcar na alimentação animal ensilagem aditivos
- 60. Rapadura A rapadura é o doce resultante do caldo da cana- de-açúcar concentrado. É um produto integral, sem refino, puro e passível de utilização como açúcar. Rapadura
- 61. melado O melado, consiste numa substância obtida pela concentração do caldo da cana-de-açúcar, utilizado na alimentação animal e humana .
- 62. Cachaça A bebida é obtida por meio da destilação do caldo de cana fermentado,contendo de 38% a 54% de álcool em volume a 20°C. A cachaça, depois da cerveja, é a bebida alcoólica mais consumida no País, totalizando sete litros per capita por ano. Em termos mundiais, é a terceira bebida destilada mais tomada no planeta.
- 64. Uma das bebidas alcóolicas mais consumidas no Brasil, a cachaça é feita de forma artesanal e industrial
- 65. a) Geração de energia elétrica. - O bagaço, um produto altamente energético, em termos de equivalência energética, 1 barril de petróleo é proporcional a 1 tonelada de bagaço. b) venda do bagaço para as seguintes finalidades: - geração de vapor em Usinas Termoelétricas; - para refinarias de óleos e concentrados de sucos; - para produção de papelão, corrugados, briquetes,. - caixas de papel (embalagens); - para compor a ração animal (gado bovino confinado); BAGAÇO Subprodutos:
- 67. 33 Co-geração de energia Fatores que influem na co-geração : • Qualidade da matéria prima, • Condições tecnológicas, mecânicas e elétricas, • Modificações futuras para co-geração. Qualidade da cana Teor de fibra e impurezas despalhada pelo fogo – 11 a 14 % sem despalha (crua) - 15 a 18 % Fibra % cana
- 68. 36 Importância do setor Sucroalcooleiro na geração de energia Fonte Eletrobrás • Custo da co-geração está entre US$ 600 a 1.200/ kwatt • Gerar a diferença 4.000MW investimento de US$ 4 bilhões Vantagens dessa co-geração: • posição geográfica estratégica- próximo aos centros consumidores ; • não necessita linhas de transmissão, • época seca , nível de água nas hidroelétricas baixo.
- 69. Torta de filtro A torta de filtro é um subproduto do processamento industrial da cana e vem dos filtros rotativos após a extração da sacarose residual da borra. Tipos: “In natura”, condicionada e enriquecida.
- 70. Vinhaça A vinhaça, ou vinhoto, consiste em um resíduo do processamento industrial para a obtenção do etanol. É constituída por uma suspensão de sólidos, sendo ainda rica em substâncias orgânicas e minerais, com predominância de potássio. produção de proteínas por fermentação anaeróbica produção de gás metano; a utilização como adubo na lavoura.
- 71. Lagoa de armazenamento de vinhaça
- 72. INOVAÇÕES Parceria entre a Bunge e a Solazyme (Joint Venture): óleo a partir de açúcar (2013): cremes faciais e aplicações industriais não alimentícias Braskem, Amyris e Michelin (isopreno renovável): Pneus e outras aplicações de borracha a partir da cana-de-açúcar
- 73. Exercicio de fixação 1. Caracterize a cana de açúcar? 2. Quais os Produtos e/ou subprodutos do processamento? 3. Como é feita a colheita da cana de açúcar? 4. Explique o processo de produção do açúcar e do alcool? 5. Como é feita a rapadura? Obrigada e até próxima aula!