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Introdução a
Fabricação
de Açúcar e Álcool

Apresentação:
Maria Fernanda Francelin
Engenheira de Alimentos – UEM

Cana de Açúcar - Origem
• Não se pode definir com precisão a época do surgimento da cana-de-
açúcar no mundo, tampouco dizer, com exatidão, seu berço geográfico.
• Porém, aceita-se a tese de surgimento da cana entre 10 e 12 mil anos
atrás e data em 3.000 a.C.
• A cana foi introduzida na China por volta de 800 a.C. e o açúcar cru já
era produzido em 400 a.C.
• Porém, só a partir de 700 d.C. o produto começou a ser comercializado

Cana de Açúcar - Origem
• A cana e o seu doce caldo foram mantidos em segredo
• Os asiáticos pagavam altas somas em troca de produtos luxuosos.
• Esta comercialização enriqueceu
os árabes e a cana entrou na lista
de preciosidades, que os países
ocidentais quase não tinham
acesso
• Em 1150 a Espanha já investia em
na indústria canavieira

Cana de Açúcar - História
• A valorização do produto da cana-de-açúcar motivou o
aproveitamento de colônias conquistadas para a implantação de
cultivares da cana-de-açúcar
• Impulsionado as descobertas de novas terras, conquistas e invasões
• Promoveu o desenvolvimento econômico do Brasil e da América
Hispânica

• A cana-de-açúcar chegou ao Brasil por ordem do D. Manuel,
tornando-se a primeira atividade agrícola do país
• Foi cultivada primeiramente no nordeste nas capitanias de
Pernambuco e Bahia
• Adaptando-se bem ao solo e ao clima local
• No ano seguinte o Brasil já era o maior produtor e fornecedor
mundial de açúcar, posição mantida até o fim do século XVII.

• Posteriormente novos tipos de engenhos foram implantado no país
• Usando mão de obra escrava
• E fora do Brasil também foram descobertas novas técnicas de
extração do açúcar e a utilização do bagaço para a produção de
papel

• O PROCESSO PRODUTIVO NOS ENGENHOS
– A cana era moída em moendas de madeira com rolos verticais, acionados
por animais ou pela água
– A clarificação, evaporação e a cristalização eram feitas em tanques
aquecidos
– O caldo evaporado contendo cristais de açúcar era colocado em formas e
deixando resfriar dando origem à rapadura ou açúcar mascavo.
– O açúcar branco era produzido em casas de purga, onde em formas
especiais eliminava-se o mel por gravidade através de um período de
repouso que podia chegar a 50 dias.
Este foi o primeiro ciclo econômico do
Brasil

• A modernização do processo
No início do século XIX vários aprimoramentos foram incorporados
ao processo
Dentre todos, os mais significativos foram:
- Máquina à Vapor para acionamentos- substituindo o trabalho
braçal
- Evaporação Múltiplos Efeitos
- Cozedor à Vácuo- diminuindo a temperatura de ebulição do
caldo
- Centrifugação do açúcar- purificação dos cristais para a
produção do açúcar branco

Importância na Produção
• A ligação entre as indústrias de açúcar e álcool sempre estiveram
interligadas.
• Durante a produção do açúcar um dos resíduos formados é o melaço
residual provindo da fabricação do açúcar.
Melaço residual Fermentação Cachaça

• A produção do Etanol começou na Europa e no Brasil somente em
meados do século 19.
• Produzida com as sobras do melaço residual.
• A evolução do setor sucroalcooleiro na época começou com o
desenvolvimento de nossos processos fermentativos alcoólicos e
desenvolvimento de destiladores eficazes.
• Desta forma, o Etanol era utilizado para fins farmacêuticos, produção
de alguns produtos químicos e atividades voltadas a combustão.

Etanol ou Bioetanol (Álcool Etílico):
O álcool já existe desde a antiguidade e teve sua primeira
utilização em medicamentos e em lamparinas.
Sua utilização como combustível se iniciou a partir do
surgimento do carro.
-Henry Ford na década de 20 concebeu sua maior
invenção (o automóvel) visando a utilização de combustíveis de
fontes renováveis-
Contexto Histórico

Entretanto, a tecnologia da época tornava a produção
do petróleo muito mais fácil e sua utilização como fonte de
energia mais barata do que de qualquer outra.
O álcool combustível no Brasil:
▪ Em 1925, no mês de agosto, um Ford de quatro cilindros
rodou 230 Km com álcool etílico hidratado 70% (30% de
água) e o percurso feito foi Rio-São Paulo.
Contexto Histórico

Contexto Histórico
Primeiro carro a álcool em 1925

• Em 1927, a Usina Serra Grande Alagoas foi a primeira
do pais a produzir etanol combustível (conhecido como
USGA),
- nesse mesmo período, surgiram também: Azulina,
Motorina, Cruzeiro do Sul entre outras misturas.
• No início da década seguinte, com a queda nos preços
do petróleo, estes empreendimentos não tiveram
condições de prosseguir.
Contexto Histórico

• Em 1973, com o “Embargo do Petróleo”, começou a
se discutir novas fontes de energia, também
chamadas de fontes alternativa.
Contexto Histórico
• A busca por essas fontes, levou ao desenvolvimento do
biodiesel e a criação do Programa Nacional do Álcool –
Proálcool – instituído pelo governo Federal em 1975.

• A primeira grande Guerra (1914/1918) inovou no desenvolvimento
da produção de etanol em grande escala.
• Em 1929 a grande crise internacional colocou em xeque as
economias de todos os países e, no Brasil as usinas produtoras de
açúcar não se salvaram.

• As crises internacionais do petróleo levaram o Brasil a investir no
álcool como alternativa à gasolina e em 1975 foi lançado o
Programa Nacional do Álcool – Proálcool.
• Em 1979 o Brasil lançava o 1º veículo comercial movido
exclusivamente a álcool e em meados da década de 1980 quase
100% dos veículos novos comercializados no país eram movidos a
álcool

• A obrigatoriedade da mistura álcool/gasolina trouxe impactos
sobre o processo produtivo, pois até então a produção de álcool,
feita com a utilização do melaço residual
• Destinada ao uso doméstico e da indústria alimentícia e
farmacêutica
• Não exigiam o mesmo padrão do álcool para mistura combustível.
• Foram necessários investimentos adicionais nas usinas ou em
unidades autônomas (desidratadoras de álcool)

• Veio a riqueza. O parque canavieiro expandiu e novas destilarias
foram implantadas e modernizadas para atenderem a nova
demanda Nacional.
• Milhares de empregos diretos e indiretos foram preenchidos e a
economia expandindo.

• Porém a estabilização do preço do barril de petróleo e os problemas
enfrentados pelas usinas como falta de gerencia e a retirada dos
subsídios levou um grande número delas a quebrar, interrompendo,
assim, o programa
• Logo o programa Proálcool veio a sua falência pois:
– Não apresentou-se como uma solução improvisada para a crise de
combustíveis;
– Não foi mais do que a continuidade e evolução de um programa de uso de
álcool como combustível iniciado em 1931;
– Com o abaixamento do preço do petróleo no mercado internacional, perdeu-se
o interesse político pelo seu consumo e posterior produção

• O protocolo de Kyoto salvou literalmente o Brasil.
• Sendo assim, as principais medidas que beneficiaram o Brasil, foi
lançar um combustível ecologicamente correto. Ou seja, aquele que
não causa danos ao meio ambiente, ETANOL.
• Hoje, somos o maior produtor de cana-de-açúcar e segundo maior
produtor de etanol. Com ocupação de área de 6,7 Milhões/ha (10%)
da área agriculturável, ou 2,4% da área ocupada com atividades
agropecuárias.
Acordos e discussões firmados envolveram
exclusivamente metas de redução na emissão de
gases-estufa na atmosfera ente os países
industrializados

• Zoneamento Agroecológico da Cana-de-
açúcar para a produção de etanol e açúcar
no Brasil
– O objetivo geral do Zoneamento
Agroecológico é fornecer subsídios técnicos
para formulação de políticas públicas
visando à expansão e produção sustentável
de cana-de-açúcar no território brasileiro
– Os principais indicadores foram a
vulnerabilidade das terras, o risco climático,
o potencial de produção agrícola
sustentável e a legislação ambiental vigente
– Exclusão de cultivo em biomas Amazônia,
Pantanal e na Bacia do Alto Paraguai;
– Diminuição da competição com áreas de
produção de alimentos

Demanda
• Em 2010, a demanda mundial por etanol, por exemplo, equivalia a
cerca de 1 milhão de barris por dia. Em 2035, será de 3,4 milhões de
barris
• O consumo brasileiro deve saltar de 300 mil barris por dia para 800
mil em 2035
• Para acompanharmos esta demanda será necessário uma projeção
de capacidade produtiva do Brasil diversos investimentos nas áreas
de melhoramento genético, infraestrutura e qualificação de seus
funcionários.

Futuros compradores de
etanol do Brasil
• Com base em estudos abrangentes, uma dos
principais instituições de análise energética do
mundo explicou porque o etanol é — e continuará
sendo — uma peça importante no cenário
energético mundial.

Mercado externo em evidência
• Outra perspectiva otimista é que o Brasil
aumentará gradualmente sua participação nas
exportações mundiais de açúcar, que chegarão a
representar 45% do fluxo em 2025 – uma retomada
do cenário observado antes da crise. O resultado é
um crescimento médio anual de 3,2% na produção,
que chegaria a 47 milhões de toneladas em 2025.

Distribuição geográfica
• A distribuição geográfica para o
plantio de cana-de-açúcar é
muito importante para a
qualidade e rendimento
• A cana-de-açúcar se adapta
facilmente e é capaz de crescer
em uma vasta faixa de habitat
e altitudes, tanto nos trópicos
quanto em regiões temperadas,
ela está atualmente dispersa
em todos os continentes.

Produção da Cana-de-açúcar
no Paraná

• O Brasil apresenta dois períodos distintos de safra:
– Setembro a março Norte-Nordeste.
– Abril a novembro no Centro-Sul
• Assim, a produção de etanol ocorre
o ano todo.

• O planejamento da colheita da cana-de-açúcar tem como objetivo
otimizar a atividade
• A cana deve ser colhida com o máximo teor de açúcar possível no
período de pico de maturação da cultura
• É preciso considerar ainda as previsões climáticas para cada fase do
período de safra
• Algumas técnicas podem facilitar o planejamento da colheita, entre
as quais:
– irrigação,
– maturadores,
– queima,
– corte,
– transporte da cana, etc.

• As épocas de colheita da cana são entre os meses de abril e
novembro, para a Região Centro-Sul, e entre novembro e abril, para
a Região Nordeste.

Ambientes de produção
• Caracterização e definição da base física
• Caracterização do ambiente de produção
• Determinação da vocação técnica de cada ambiente em função de
recursos disponíveis
– Integração ambiente (solo + clima) / planta
– Sistema de produção
• Manejo de variedades –plantio
– Adaptabilidade e rusticidade
– Época da colheita
– Trafegabilidade
– Disponibilidade de mudas
– Correções e práticas culturais

Tipos de solos
• Não se desenvolvem-se muito bem em
solos:
• Solos arenosos;
• Pouco férteis, como arenitos e
cerrados.
• Solos rasos, isto é, com camada
impermeável superficial ou mal
drenados, não são muito indicados.

Preparo do solo
• Diversos sistemas e combinações envolvendo arações, gradagens
pesadas, gradagens leves, subsolagens e nivelamento
• Adensamentos e compactação devem ser diagnosticados antes de
decidir o uso de subsolagem
• Profundidade do preparo deve chegar a 40 cm
• Sulcação e adubação na mesma operação, a 30 cm de profundidade

Preparo do solo
• Nutrição de plantas
– Noções gerais
• Fornecimento de nutrientes essenciais ao desenvolvimento completo
das plantas
• Macronutrientes
» Primários: N, P, K
» Secundários: Ca, Mg, S
• Micronutrientes
» B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn
• Úteis
» Na, Si, Ni, Co

Preparo do solo
• Nutrição -Resíduos agroindustriais
• Vinhaça –aplicação
• Dosagem em função K2O –100 a 300 m3/ há
• Aplicação limitada pelas distâncias, topografias, distribuição de áreas,
sistemas de aplicação, etc.
• Fertirrigação –uso de águas servidas - Uso de caminhões tanques
• Recurso importante na safra –estiagem
• Melhora a brotação da soqueira
• Aumenta a atividade microbiana solo

Influência Climática na produção
• Um dos grandes problemas relacionados a cultura da cana-de-açúcar
é a influência de seu plantio, perante a variação de temperaturas
durante a fase de desenvolvimento.
• Luminosidade
– Com elevadas taxas de radiação, os colmos são mais grossos mas mais curtos;
as folhas mais longas e mais verdes e o perfilhamento mais intenso. Em
condições de baixas irradiâncias os colmos são mais finos e longos, as folhas
estreitas e amarelas

Influência Climática na produção
• Temperatura
• Para a geminação dos toletes as temperaturas devem variar de 26º C
a 33º C
• Temperaturas abaixo dos 13º C ou superiores a 40º C a germinação
cessa.
• Na fase de crescimento as raízes em temperaturas abaixo dos 21º C
reduzem seu crescimento;

Influência Climática na
produção
• Para as folhas entre temperaturas de -5º C a
-2,2º C ocasionam graves prejuízos ou morte
das folhas;
• Temperaturas superiores a 20º C favorecem
o crescimento dos entrenós

produção
• E a -3,3º C ocorrem à morte da gema apical
Portanto, a temperatura é um fator
primordial no desenvolvimento dos
colmos da cana-de-açúcar, com
temperaturas ótimas de 21 e 34 oC e
índice pluviométrico no mínimo de 1.200
mm/safra.

produção
• Umidade
• A falta ou excesso de água no solo podem afetar significamente o
desenvolvimento da área foliar da cana-de-açúcar como também o
desenvolvimento e a duração dos estádios fenológicos dos vegetais.
• A existência de um período seco na época de indução do
florescimento também pode prejudicar este processo fisiológico.
• À medida que o solo seca, acabam sendo mais difícil para as plantas
absorverem água, pois a força de retenção aumenta e
consequentemente diminui a disponibilidade de água no solo para as
plantas
• A disponibilidade de água para a cultura da cana-de-açúcar é o
principal fator climático de sua produtividade

Consumo de água pela
cana-de-açúcar, obtido em campo

• A cana-de-açúcar por pertencer a
família das gramíneas, possui talo
fibroso, aéreo e atinge de 2 a5
metros de altura, divididos em nós
em entrenós
• O crescimento do caule é feito por
colmos, e possui folhas
invaginantes.
• Atualmente a cana plantada é uma
espécie hibrida, provida de
cruzamentos genéticos

• Os híbridos recebem uma nomenclatura específica
que informa:
– A instituição
– O ano
– O numero do clone
Exemplo: IAC 91 5155
Instituiçã
o
Ano N° Clone
Estas plantas são culturas
que produzem , um alto teor
de rendimento, energia e
fibras, sendo considerado
uma das plantas com maior
eficiência fotossintética

Desenvolvimento
• A cana-de-açúcar desenvolve-se em forma de touceira, com a
formação de perfilhos. A parte aérea da planta é composta por
colmos (material de maior interesse econômico), que são
segmentados em nós e entrenós, onde está localizada a inserção
foliar.
• A intensidade de perfilhamento é importante para a produtividade
do cultivo e a estrutura da touceira pode ser composta por colmos
eretos, semieretos e decumbentes, características que são
determinadas por aspectos genéticos.
• As folhas da cana são completas, isto é, são compostas por bainha,
colar e lâmina foliar, apresentando inserção alternada no colmo.
• A lâmina foliar é alongada e relativamente plana, com comprimento
que varia entre 0,5 e 1,5 m e largura variando de 2,5 a 10 cm, após
estar totalmente expandida (SCARPARI; BEAUCLAIR, 2008).

Fases de crescimento
O crescimento e desenvolvimento de um organismo resultam da ação
conjunta de três níveis de controle;
• Intracelular ou genético,
• Intercelular, que envolve substâncias reguladoras (fitohormônios)
• Extracelular ou ambiental, que envolve fatores do meio físico e/ou
do meio biológico

• Crescimento dividido em três fases:
1– Crescimento é lento podendo durar até 200 dias após o plantio;
2 – Crescimento rápido e a planta acumula 75% do total de sua
massa;
3 – Crescimento lento, ocorre o acúmulo de mais 11% do total de sua
massa

• Fase de brotação

•Fase Perfilhamento

• Fase de Crescimento dos Colmos

Maturação
Fase de Maturação
• O que ocorre
• Quando ocorre

Avaliação da Cana Madura
• Avaliação da Cana Madura:
• Considera-se uma CANA MADURA quando esta atinge seu MÁXIMO
TEOR DE SACAROSE, maior que 18° Brix.
Durante o crescimento e maturação a lavoura é constantemente acompanhada

• O refratômetro, fornece a porcentagem total de sólidos solúveis do
caldo (°Brix). Que está correlacionando diretamente ao teor de
sacarose da cana
• Desta forma, a maturação da cana é estimada via campo pelo índice
de maturação (IM), que fornece o quociente da relação.
IM = Brix da ponta do colmo
Brix da base do colmo

Ciclo da cana-de-açúcar
• A lavoura de cana-de-açúcar permite de três a seis colheitas
consecutivas
• A lavoura recebe o nome de
– cana-planta, no seu primeiro corte;
– soca ou segunda folha, no segundo;
– ressoca ou folha de enésima ordem nos demais cortes
até a última colheita
• Renovação do plantio ou proceder a rotação com outras culturas.

• A cana-de-ano e meio (18 meses)

• A cana de ano (12 meses)

Vantagens e desvantagens
para o plantio de ano
• Vantagens
– Subdividir grandes áreas de plantio
• Desvantagens
– menor produtividade
– o preparo do solo para o plantio dificultado
– a utilização de insumos

Plantio de inverno
• De acordo com o que estudamos até o momento, é
possível??

Espaçamento e profundidade
• Importância:
• Diferenças de solos
• Diferenças de tipos de colheitas
• Diferenças de espaçamentos

Tabela. Duração do ciclo da cana-de-açúcar em função do
planejamento da época de plantio.

Cana-Soca
• O que é??
• Como cuidar??

- As deteriorações que a cana-de-açúcar sofre são:
* decorrentes de microrganismos
* por operações agrícolas
* por manifestações fisiológicas da planta
resultante dos fatores de qualidade
Deterioração

- A qualidade da matéria-prima é afetada pelo estado
de sanidade dos colmos
- As pragas que atacam os canaviais provocam perdas
de produtividade e causam modificações tecnológicas
importantes
- Os danos apreciáveis a agroindústria são diretamente
proporcionais a intensidade de infestação
Sanidade

Tempo de queima-corte e processamento
- O tempo entre queima-corte e processamento pode
ser responsável pelas deteriorações de uma parte
significativa da matéria-prima

• Perdas de qualidade
O tempo que a cana foi cortada é
fator determinante para a inversão da
sacarose.
Cuidado com: Tempo entre
corte e processamento.
Pois, ocorre inversão de
Sacarose
para Glicose e Frutose.
Causada pela ação de Fungos
e Bactérias.
Levando a perdas
consideráveis na produção de
(Sacarose).

✓ Aplicado como combustível verde, em indústrias de
alimentos, perfumes, cosméticos e como insumo da indústria
química;
✓ Combustível potencialmente global;
✓ Alternativa muito procurada com a escassez do petróleo;
✓ Atualmente tem demanda mundial;
✓ Em 2005, o Brasil movimentou 6 bilhões de dólares com
industrias de Etanol. ( Revista Exame, junho de 2006)
Etanol

❖ O ÁLCOOL É UM PRODUTO:
❖ Incolor,
❖ Volátil,
❖ Inflamável,
❖ Totalmente solúvel em água.
✓ Derivado da cana-de-açúcar, do milho, da uva, da
beterraba ou de outros cereais, Produzido por meio da
Fermentação da glicose.
Definição

H
H
H
H
H
H
O
C
C
HIDROCARBONETO = ET
HIDROXILA = OL
❖ Sua nomenclatura Etanol deriva da ligação de hidrocarbonetos
(ET) com uma hidroxila (OL), contendo apenas ligações simples
(AN).
HIDROCARBONETO + LIG.SIMPLES + HIDROXILA
ETANOL
Formula do Etanol

Introdução
ÁLCOOL ETÍLICO CARBURANTE
Álcool Etílico Hidratado Combustível (AEHC):
➢ Vendido na bomba para uso pelos carros à
álcool e flexfuel;
➢ Teor alcoólico: de 92,6 - 93,8 %;
➢ ICMS é recolhido na retirada do produto na
usina.

Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC):
➢ Misturado à gasolina A na proporção de
1:4 durante o carregamento dos caminhões-
tanque nos terminais, para produzir a
gasolina C;
➢ Teor alcoólico: 99,3%;
➢ ICMS é recolhido na venda da gasolina C.
Introdução

Resolução ANP nº 36/2005
Característica
Etanol Anidro
Etanol
Hidratado
Método
ABNT
Método
ASTM
Aparência Límpido e isento
de impurezas
Límpido e isento
de impurezas
Visual Visual
Cor Incolor +
Corante Laranja
Incolor Visual Visual
Acidez como ácido acético, mg/L max 30 30 9866 D 1613
Condutividade elétrica, μS/m max 500 500 10547 D 1125
Massa específica a 20 0C, kg/m3
791.5 max 807,6 – 811,0 (1) 5992 D 4052
Teor alcoólico 0INPM 99,3 min 92,6 – 93,8 (2) 5992 –
pH – 6 – 8 10891 –
Resíduo evaporativo, mg/100mL max – 5 8644 –
Total de hidrocarbonetos, % vol. max 3,0 3,0 13993
Íon Cloreto mg/kg max – 1 10894/10895 D 512
Teor de etanol, % vol. min. 99,3 92,6 – D 5501
Ion sulfato, mg/kg max – 4 10894/12120 –
Fe mg/kg max – 5 11331 –
Na mg/kg max – 2 10422 –
Cu mg/kg max 0,07 – 10893 –

• Teor Alcoólico:
➢Hidratado – (92,6 – 93,8 0INPM)
➢Anidro – (mínimo 99,3 0INPM)
• Acidez (máximo 30)
• pH (entre 6 e 8)
• Aspecto e Cor (incolor - ou laranja)
• Metais (exemplo: Sódio - Depósitos em velas, válvulas e
deterioração do óleo lubrificante)
• Sulfato (Depósitos e entupimento do sistema de injeção do
tanque até à válvula de injeção)
Propriedades

Composição da cana-de-açúcar
- O açúcar é produzido por todos os vegetais clorofilados,
por meio de um processo conhecido como fotossíntese.
6 CO2 + H2O luz / clorofila açúcares + 6 O2
- A formação de açúcar na cana é resultado de uma ação
fotossintética.

▪ Uma das principais características da cana-de-açúcar é
o excelente acumulo de substancias, seja:
- carbono, hidrogênio, oxigênio, energia solar, clorofila e
forças radioativas, pelas folhas.
- matéria orgânica e mineral do solo, pelas raízes.
▪ Substancias muitas vezes presentes na poluição do ar,
liberada por outros combustíveis fosseis, e utilizadas na
fabricação de carboidratos.
Características da cana-de-açúcar

A cana é considerada uma das maravilhas do
reino vegetal, e o açúcar é o alimento mais puro e
energético da natureza, pois, não é nada mais nada
menos do que a “luz solar cristalizada”

▪ O percentual dos principais componentes da cana-de-
açúcar varia em função de uma serie de fatores, dentre
eles:
- das condições climáticas,
- da variedade da cana,
- da natureza e das condições do solo,
- do tipo ou classe de fertilizantes,
- da idade da cana (estado de maturação),
- do florescimento,
- das condições e duração de armazenamento.

- Sob o ponto de vista tecnológico, a cana-de- açúcar
compõe-se de fibra e caldo

- Quando comparada com outras matérias primas,
vemos que a cana-de-açúcar é a que apresenta
maior quantidade de sacarose.
- O que a torna a maior produtora de açúcar por
tonelada de matéria-prima processada (maior
rendimento)

- O caldo que se extrai da cana, é a matéria prima
utilizada na produção de açúcar e álcool, e tem
composição variável
- A fibra é utilizada na produção de vapor e
energia

Fatores responsáveis pela qualidade da cana-de-
açúcar
- Na agroindústria da cana-de-açúcar, a qualidade da
matéria-prima, sem dúvida, é o mais importante fator de
maximização de rentabilidade da empresa
- Sua participação no custo final do produto, é de ordem de
65 a 70%

❖ boa qualidade:
É processada rapidamente,
Resulta em alta qualidade do produto,
Reduz o custo por unidade de produto.
❖ má qualidade:
Produto de qualidade inferior,
Menor rendimento industrial,
Perdas de tempo no processamento,
Maior consumo de utilidades e
insumos,
A qualidade da cana-de-açúcar, pode
apresentar características, como:

A qualidade da cana-de-açúcar é função:
do estado de maturação,
do teor de matéria estranha,
do estado de conservação (deterioração),
da sanidade,
do processamento de cana integral
do tempo de queima-corte e processamento.

Maturação
▪ A determinação da maturação tem grande
importância porque:
- rege o início do corte,
- o início das atividades na indústria,
- o rendimento industrial.
▪ Durante o ciclo de crescimento, a cana-de-açúcar,
atravessa dois períodos distintos com relação ao
teor de sacarose.

▪ O estágio de maturação é verificado pelos:
- Teores de sacarose,
- Teores de açúcares redutores,
- Umidade
Maturação

Importância da qualidade da
cana para a eficiência industrial
• Estudos na área
• Formação de indicadores

• A matéria-prima desejável para a indústria pode ser
definida como colmos em estágio adiantado de
maturação, sadios, recém-cortados, normalmente
despontados e livres de matéria estranha
(STUPIELLO, 1987).

Colheita
• Tempo de queima/corte
• Atividades microbianas e enzimáticas nos colmos
• Outros fatores que afetam a qualidade da matéria-
prima

Colheita da cana-de-açúcar
• Operações realizadas:
– 1. Corte
– 2. Carregamento
– 3. Transporte
• Sistemas de colheita:
– Manual
– Semi-mecanizada
– Mecanizada

Coletas após as queimadas
As queimadas causam injúrias à cana e sua extensão depende do
poderio do FOGO.
• A perda da massa neste caso varia de 0,3 a 2,6%.
• Motivos de perdas de
ART

Colheita de cana queimada:
• Independente do corte ser feito de maneira manual ou mecanizado,
quase 100% da matéria prima é ainda colhida queimada.
• Exsudação da cana: Estima-se que no processo de pré-limpeza do
canavial ocorre em média a perda de 1,3% do teor de ART.

Colheita de cana queimada:
✓Vantagens
✓Desvantagens

Corte manual
• Mão de obra braçal
• CANA CRUA
• CANA QUEIMADA
• Rendimento

Carregamento
• Carregamento manual
• Carregamento mecanizado

Sistemas de transporte
• Transporte rodoviário

Sistemas de transporte
• Tipos de veículos
• A escolha do tipo de veículo
• Entregar a maior quantidade de matéria-prima no
menor tempo.

Transporte sistemas de auxílio
• São utilizados no campo para auxiliar na coleta e transporte da cana.

Colheita mecanizada
• Equipamentos
• Mão de obra
• Vantagens
• Restrições

▪ As impurezas são carregadas para a indústria, através
do transporte, durante as fases de corte-
carregamento.
- Sendo esta fase a principais fonte de melhorias,
causando grande redução dessas impurezas.
▪ As impurezas, são responsáveis por alterar a
qualidade da cana e prejudicar o processo.
Impureza

▪ A quantidade de impurezas aumenta devido as
condições climáticas.
*Obs.: Em períodos chuvosos pelas condições
deficientes de queima e carregamento, a quantidade de
impurezas aumenta.
▪ As impurezas são classificadas primeiramente como
mineral ou vegetal.
Impureza

- O material estranho pode ser classificado em:
1 – Material fibroso:
Material em decomposição:
2 – Terra, Argila, Areia, Barro
3 – Rochas, Pedras, Pedregulho
4 – Metais
5 – Água
Folhas secas,
Ponteiros
Raízes, Cana seca,
Mato, Capim
Impureza

▪ As impurezas da cana-de-açúcar na indústria
contribuem para:
* Distorção na avaliação e valor da matéria-prima
* Redução da capacidade de moagem
* Desgaste de equipamento
* Redução do poder calorífico do bagaço
* Redução da produção de açúcar e álcool
Impureza

Problemas no corte da cana
Mecanizada
• A faca que realiza o corte da cana, faz com que haja
contaminação do tolete, bem como perdas de
matéria-prima como a SACAROSE.

• Disco de corte: maior
responsável pelas
perdas e danos.
• - Corte alto;
• - Enterramento.

Perdas no corte da cana Mecanizada
• Visíveis
• Estilhaços
• Invisíveis

Padrão de qualidade produto
Mecanizado
• Limpeza do produto (eficiência dos ventiladores, vibrações dos
elementos transportados).
• Qualidade tecnológica do material colhido: caracteriza os padrões de
qualidade do produto colhido (Brix, min. 18%, Pol 14,4 e 15,3%;
pureza 80 e 85%).

Modelos de colhedora picadoras

Colhedora de cana inteira
•Funcionamento
•Vantagens
•Desvantagens

Matéria estranha presente
após as colheitas
Refere-se a tudo o que não for colmos ou rebolos de colmos maduros
que acompanham a matéria-prima;
• Matéria estranha vegetal (palmito, palha, folha, colmos secos);
• Matéria estanha mineral (pedra e terra).

Teor de matéria estranha
Fatores que influenciam
Para cada 1% de impureza, ocorre o
decréscimo de 1,3 a 1,4% de ART. Levando
ao aumento dos custos de transporte e
aumento na manutenção de equipamentos
industriais.

Parâmetros relacionados a colheita da
cana crua
• Geração de palhiço
• Alternativas para recuperação do palhiço no campo e na usina

Parâmetros relacionados a colheita da
cana queimada e crua

Composição da cana-de-açúcar
• Cana = Fibra + Caldo Absoluto

Termos
• Caldos obtidos no processamento
• “caldo absoluto”: Indica toda a composição da cana, em massa é
obtido pela diferença:
• (100 – fibra % da cana = caldo absoluto da cana)
• “caldo extraído”: Refere-se a obtenção do caldo absoluto que foi
extraído por meio mecânico.
• “caldo clarificado”: É o Caldo resultante do processo de clarificação
via CaSO3 (Sulfito de Cálcio), pronto para entrar nos evaporadores, é
o mesmo que “caldo decantado”
• “caldo misto“: Caldo obtido nas moendas com embebição, sendo
portanto, formado pela parcela caldo extraído com água de
embebição.

Termos
• Principais análises realizadas
• Fibra: Matéria seca insolúvel em água contida na cana. Conhecida
como “fibra industrial” que incluí impurezas ou matérias estranhas as
quais provocam aumento dos sólidos insolúveis (palhas, plantas
daninhas, ponteira de cana, terra entre outros.
• Brix: É a porcentagem de sólidos solúveis. Portanto, reflete valores
contidos em solução açucarada impura (caldo extraído da cana).
Ex.: caldo com °Brix = 18. Significa que tem 18g/100mL da solução
do caldo.

Termos
• Fibra botânica: quando a análise é feita nos colmos limpos. Ideal =
12,5%.
• Pol: A Pol representa a porcentagem aparente de sacarose contida
numa solução impura de açúcar, determinada por (polarímetros ou
sacarímetros).

Açúcares presentes na
cana-de-açúcar
Açúcares presentes na cana-de-açúcar
SACAROSE
GLICOSE FRUTOSE

Conversão açúcares
• A somatória dos açúcares redutores e a sacarose invertida ocorre via:
hídrólise ácida ou pela enzima invertase.
• A equação abaixo representa o processo de inversão:
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
Sacarose + Água Glicose + Frutose
• Vamos determinar o mol da substância:
• Sacarose:
– Carbono (C) = 12x12 = 144
– Hidrogênio (H) = 1x22= 22
– Oxigênio (O) = 16x11 = 176
– Somando todos = 1mol de sacarose contém = 342g
O açúcar comum, conhecido
como sacarose, é composto de
moléculas de dois outros
açucares mais simples: a glicose e
a frutose. Quando a sacarose é
misturada com água, ocorre uma
reação química chamada
hidrólise, que separa os dois
açúcares. Esse açúcar
decomposto é chamado açúcar
invertido . O nome açúcar
invertido não tem nada a ver
com as propriedades nutricionais
ou referentes ao paladar, e sim
com as físico-químicas. Ele
recebe denominação porque tem
propriedade de girar a direção da
propagação da luz polarizada
atravessa um copo de água com
sacarose, sofre um desvio para a
direita, e, quando a mistura é de
água com açúcar invertido, o
desvio é para a esquerda.

• Sabemos agora que 342g de sacarose absorve 18g de água, para
produzir 360g de açúcares invertidos. Desta forma, em 100g de
sacarose iremos produzir quanto de açúcar invertido?
342g sacarose --------------------360g de açúcar invertido
100g sacarose ---------------------------- x
x = 105,263g de açúcar invertido.
Ou, se arredondarmos a conta,
342g sacarose --------------------360g de açúcar invertido
95g sacarose -------------------- y
x = 100g de açúcar invertido.

Açúcar Recuperável Total - ART
• ART (Açúcares Recuperáveis Totais): indicador que representa a
quantidade total de açúcares da cana (sacarose, glicose e frutose).
Determinado por:
• AR= Frutose+Glicose
• Um exemplo prático desta análise é feita na lavoura.
– ART = 18,5 cana madura
– ART < 15,0 cana verde
ART= POL + AR
0,95

Exercício
• Em uma lavoura foi solicitado uma análise de Pol e AR, para
encontrar o teor de ART. Pergunta-se qual foi o seu teor ART, sendo
Pol=13,5 e AR=1,45?
Pol = 13,5
AR = 1,45
ART = Pol + AR
0,95
ART= 13,5 + 1,45
0,95
ART = 15,66/100mL de caldo.

Pureza
• A pureza é calculada pela relação entre o Pol e o teor de
sólidos solúveis (°Brix). Expresso em percentagem %.
• Com valores do Pol = 19,8 e do °Brix = 22,0, calcule a
pureza sendo:
Pureza = Pol x 100%
Brix

Pureza = Pol x 100%
Brix
Pureza = 19,8 x 100
22,0
Pureza = 90%
Nesta solução de 100 mL contém:
22g de sólido
solúveis
19,8g de Sacarose
aparente

Umidade e pH da cana
• A cana contém em torno de 70 a 72%
• O pH, expressa a concentração de íons de hidrogênio. Sua variação
vai de 0 a 14.
– Escala: 0 a 6,99 é considerado ácido;
– 7,00 é um valor neutro;
– 7,01 até 14,00 é considerado básico.
• A cana contém em sua composição valores médios no seu caldo de:
– 5,0 a 5,5.

Cálculo da fibra Método –
prensa hidráulica
• A fibra é obtida a partir dos pesos dos bolos úmidos (BU) e bolo seco
(BS), juntamente com o oBrix % do caldo extrato.
Desta forma, o cálculo utilizado é:
Fc = 100 x PBS – (PBU x B%CE)
5 (100 - B%CE)
Onde:
– PBU – Peso do bolo úmido;
– PBS – Peso do bolo seco;
– B%CE – Brix% do caldo extraído

Calculo de fibra
• Porcentagem da fibra da cana:
– reflete na eficiência da extração da moenda

Exemplo prático do Cálculo
da fibra
Dados:
Peso do bolo úmido (g)....................................................................131,45
Peso do bolo seco (g).......................................................................72,34
Brix%do caldo extraído....................................................................15,92
Fc = 100 x PBS – (PBU x B%CE)
5 (100 - B%CE)
Então:
Fc = 100 x 72,34 – (131,45 x 15,92)
5 (100 – 15,92)
Logo: Fc = 12,2 %

Cálculo da fibra Método –
Digestor a frio
A % de fibra da cana é obtida por cálculo a partir dos valores da
umidade e °Brix do extrato.
Desta forma, o cálculo utilizado é:
Fc = 100 – Vc – 3b
1 – 0,01b
Onde:
Vc – umidade % da cana;
b – Brix do extrato do digestor

Exemplo prático do Cálculo
da fibra
Dados:
Umidade (%) da cana...................................................................71,9
Brix do extrato (%).......................................................................5,6
Fc = 100 – Vc – 3b
1 – 0,01b
Fc = 100 – 71,9 – 3x5,6
1 – 0,01x5,6
Fc = 100 – 71,9 – 16,8
1 – 0,056
Fc= 11,97%
Valores encontrados na Tabela que fornece os teores fibra%cana: 12%

Recepção
• Ao chegar na usina o caminhão dirige-se a balança para pesagem.
• O mesmo é dirigido à sonda de amostragem (oblíqua) para coletar
amostras de cana para análise do teor de sacarose

Divisões da unidade industrial

Recepção
• Recepção:
– conhecimento do produto
– Pesagem da matéria prima,
– Avaliação do teor de sacarose, fibra e pureza do caldo.

❑ Tomadores de amostra
Amostragem
➢ Horizontais:
▪ Necessidade de três amostragens/caminhão,
▪ Amostragens nem sempre confiáveis,
▪ Equipamento obsoleto.
➢ Oblíquos:
▪ Necessidade de uma única amostragem,
▪ Amostra mais representativa da carga,
▪ Atualmente substituiu o tomador horizontal.

➔ Horizontal
- As posições de amostragem serão
definidas por sorteio informatizado, levando-se em
conta o número de vãos para cada tipo de unidade
de transporte
- O tubo amostrador deve ser introduzido
totalmente na carga e esvaziado após cada
perfuração
Amostragem

- O número de possibilidades de pontos (P) de
amostragem é dado pela equação:
P = 2 x V – 4,
onde: V = número de vãos para cada tipo de
carroceria
Ex: Carrocerias com 7 vãos e 12 vãos
Amostragem

- Necessidade de três subamostras/caminhão,
coletadas em vãos consecutivos e à partir da primeira
perfuração
- Não pode haver coincidência no sentido
horizontal ou vertical
- Para carrocerias de cana picada, as amostras
devem ser retiradas em furos dispostos no sentido
diagonal das mesmas
- Amostragens nem sempre confiáveis
- Equipamento obsoleto
Amostragem

➔ Oblíqua
- A amostra será realizada em apenas uma
posição, seguindo a linha horizontal e central da
parte superior do carregamento
- A amostragem será realizada em duas
etapas e na mesma perfuração, retirando e
descarregando as sub-amostras de cada etapa.
Amostragem

DADOS TÉCNICOS PARA OS TOMADORES DE AMOSTRAS OBLÍQUO HORIZONTAL
1 - DIÂMETRO DA SONDA 203mm 203mm
2 - POTÊNCIA ELÉTRICA (UNIDADE HIDRÁULICA) 20CV 5CV
3 - POTÊNCIA ELÉTRICA (ROTAÇÃO DA SONDA) 40CV 10CV
4 - POTÊNCIA ELÉTRICA (TRANSLAÇÃO) 1,5CV
5 - PRESÃO MÁXIMA NO CIRCUITO HIDRÁULICO 100kg/cm2 105kg/cm2
6 - PRESÃO DE OPERAÇÃO (REGIME NORMAL) 80kg/cm2 80kg/cm2
7 - DURAÇÃO DO CICLO COMPLETO (AMOSTRAGEM E EJEÇÃO) 90seg 110Seg
8 -PESO DO EQUIPAMENTO EM FUNCIONAMENTO 8.300kg 3.400kg
9 - CURSO DA SONDA4.600mm 1.200mm
10- ROTAÇÃO DA SONDA 330rpm 550rpm
11- NÚMERO MÉDIO DE AMOSTRAGENS POR HORA > 25 18 a 22
12- PESO MÉDIO DA AMOSTRA 19Kg 5 a 15 kg
13- ÂNGULO DA INCLINAÇÃO DA SONDA 55º 0º
14- VELOCIDADE DA PENETRAÇÃO DA SONDA 7,1cm/Seg14cm/Seg
15- VELOCIDADE DO CARRO PORTA SONDA27m/mim 16/m/mim
16- CAPACIDADE DO RESERVATÓRIO DE ÓLEO 300lt 76lt
Amostragem

- O número mínimo de amostras a ser coletado por
fundo agrícola (cana de fornecedor e cana própria),
obedecerá ao seguinte critério:
Amostragem

- Observações:
➔ Verificar diariamente as condições de corte
da coroa acoplada e a fixação da mesma no cilindro
➔ A coroa dentada das sondas amostradoras,
horizontais ou oblíquas, deverá se afiada ou trocada
quando demonstrar baixa eficiência de corte,
observada pelo esmagamento e/ou perda de caldo
durante a amostragem
Amostragem

➔ É necessário ajustar todo o conjunto
amostrador da sonda oblíqua, mesmo que a
coroa esteja afiada, quando as amostras
apresentarem esmagamento e extração de caldo
➔ Qualquer que seja o tipo de sonda
amostradora, o peso da amostra final, não poderá
ser inferior a 10 kg (dez quilogramas).
Amostragem

Análise as duas figuras e faça um diagnóstico a
respeito da sonda amostradora.
Figura 1 Figura 2
Amostragem

Figura 1: A amostra desta foto apresenta as pontas dos
toletes rasgadas que demonstra que a sonda não esta
cortando a cana, isto gera perda de caldo durante
amostragem.
Amostragem

Figura 2: A amostra desta foto apresenta as pontas
dos toletes rentes bem cortados sem fiapos nas
pontas sendo uma amostra adequado para análises
da cana
Amostragem

- Desintegração da cana
➔ Função: preparar os colmos de cana para
análises tecnológicas.
➔ A amostra a ser analisada (mistura das
amostras simples), deverá se preparada em
aparelhos desintegradores.
➔ O desintegrador deverá estar em perfeitas
condições mecânicas e operacionais.
Amostragem

Aprendizagem
➔ O desintegrador deve ter, no mínimo, um
jogo de facas, de contra-facas e de martelos de
reposição
➔ As facas dos desintegradores deverão ser
substituídas, diariamente, ou, pelo menos, a cada
250 amostras
➔ As facas e a contra-facas deverão estar
sempre afiadas, não devendo apresentar bordas
onduladas e arredondadas.
Amostragem

Aprendizagem
➔ Os martelos e contra-matelos deverão ser
substituídos quando apresentarem bodas
arredondadas
➔ O material desintegrado deverá conter
somente partículas pequenas e homogêneas, sem
pedaços ou lascas e que forneça um índice de
preparo(IP) de 90%.
Amostragem

- Homogeneização da amostra
➔ A amostra desintegrada deverá ser
homogeneizada em betoneiras adaptadas com
raspador, de maneira a impedir a retenção de
amostra no fundo do tambor
➔ Para reduzir as perdas de água por
evaporação, após a homogeneização da amostra a
mesma deve ser imediatamente analisada.
Amostragem

➔ Entre o desintegrador e homogeneizador
deve ter uma proteção de borracha para evitar
perda da amostra
➔ Lavar todos os equipamentos,
desintegrador e homogeneizador, a cada turno
➔ Uma quantidade de amostra
homogeneizada de 1,5 - 2,0 kg, será conduzida ao
laboratório onde a amostra final de 500 g ,será
pesada e servirá para as análises tecnológicas
Amostragem

Homogeneizador, tipo betoneira, detalhando o
raspador
Amostragem

Desintegrador de cana acoplado ao Homogeneizador de
cana com borracha para evitar perdas das amostras
Amostragem

- Laboratório de análises de cana-de-açúcar (PCTS)
➔ Deve estar localizado no pátio da unidade
industrial, próximo do local de coleta de amostra e de
seu preparo
➔ A temperatura interna deve ser mantida à
20°C ± 5°C
➔ Os equipamentos devem estar dimensionados
de modo a atender à demanda operacional das
análises da unidade industrial.
Amostragem

- Pesagem da amostra para análise
➔ Deverá ser pesado 500 g, com tolerância de
± 0,5 g, da amostra final, homogeneizada
mecanicamente
➔ O material restante servirá como contra
prova, não podendo ser desprezado, até que sejam
concluídas as leituras de brix e de pol
Amostragem

Aprendizagem
- Extração do caldo da amostra
➔ A extração do caldo, a pesagem do bagaço
úmido e as leituras de brix e pol devem ocorrer
imediatamente após a desintegração e
homogeneização das amostras
➔ O caldo será extraído em prensa hidráulica
com pressão mínima e constante de 24,5 MPas,
sobre a amostra, durante 1 min.
Amostragem

➔ A prensa hidráulica ➔ cana preparada pelo desintegrador,
é esmagada pela ação de um embolo para extração do caldo
Amostra
sendo
prensada
Caldo prensado
da cana
Amostragem

- Determinação do peso do bagaço (bolo)
úmido (PBU)
➔ O peso do bagaço úmido utilizado
para o cálculo da fibra da cana (F) é obtido em
balança semi- analítica.
Amostragem

- Determinação do brix do caldo (B)
➔ A determinação do brix será realizada em
refratômetro digital de leitura automática, com
correção automática de temperatura
➔ O valor final do brix deve ser expresso à
20°C
➔ Quando houver presença de impurezas
minerais no caldo, o brix poderá ser determinado
em caldo filtrado, em papel de filtro qualitativo
Amostragem

- Determinação do pol do caldo (S)
➔ A leitura sacarimétrica do caldo será
determinada em sacarímetro digital, automático, com
peso normal igual a 26 g e calibrado a 20°C, em
comprimento de onda de 587 e 589,4 nm, provido de
tubo polarimétrico de fluxo contínuo
➔ A leitura será efetuada após a clarificação do
caldo com mistura clarificante à base de alumínio
(mínimo de 6 g/100 ml)
Amostragem

➔ O pol do caldo (S) (teor de sacarose
aparente por cento, em peso, de caldo) é calculada
pela seguinte equação:
S = LPb (0,2605 – 0,0009882 x B)
➔ A transformação da leitura sacarimétrica
com a mistura clarificante, à base de alumínio, para
a leitura equivalente em subacetato de chumbo,
será feita pela equação:
LPb = 1,00621 x LAi + 0,05117, onde:
Amostragem

LPb = 1,00621 x LAi + 0,05117, onde:
LPb = leitura sacarimétrica equivalente a subacetato
de chumbo
LAi = leitura sacarimétrica obtida com a mistura
clarificante à base de alumínio
➔ Portanto, a equação completa para o
cálculo da pol da cana (S) passa a ser a seguinte:
Amostragem
S = (1,00621 x Lai + 0,05117)x(0,2605 – 0,0009882 x B)

- Cálculo dos açúcares redutores do caldo (AR)
➔ O teor de açúcares redutores (AR) por cento,
em peso, de caldo será calculado pela equação:
AR% caldo = 3,641 – 0,0343 x Q
- Cálculo da fibra da cana-de-açúcar (F)
➔ A fibra da cana será calculada pela equação:
F = 0,08 x PBU + 0,876, onde:
- PBU deve ser em gramas
Amostragem

➔ As unidades industriais podem optar pela
determinação direta da fibra da cana pelo método
de Tanimoto, dessa forma a fibra será calculada
pela seguinte equação:
F = [(100 x PBS) – (PBU x B)] : [5 x (100 – B)],
onde:
PBS = peso do bagaço seco
Amostragem

- Cálculo do coeficiente “C”
➔ O coeficiente “C” é utilizado para a
transformação da pol do caldo extraído pela prensa
(S) em pol de cana (PC) e é calculado por uma das
seguintes fórmulas:
C = 1,0313 – 0,00575 x F
C = 1,02626 – 0,00046 x PBU
Amostragem

- Cálculo do pol da cana-de-açúcar (PC)
➔ A pol da cana (PC) será calculada pela
equação:
PC = S x (1 – 0,01 x F) x C
- Cálculo dos açúcares redutores da cana (ARC)
➔ O cálculo dos açúcares redutores da cana
(ARC) será realizado pela equação:
ARC = AR x (1 – 0,01 x F) x C
Amostragem

- Cálculo do açúcar total recuperável (ATR)
➔ Conhecendo-se a pol da cana (PC) e os açúcares
redutores da cana (ARC), o ATR é calculado pela
equação:
ATR = 10 x PC x 1,05263 x 0,905 + 10 x ARC x 0,905
ATR = 9,5263 x PC + 9,05 x ARC, onde:
1,05263 = coeficiente estequiométrico para a conversão
da sacarose em açúcares redutores
0,905 = coeficiente de recuperação para uma perda
industrial de 9,5%
Amostragem

- Para a determinação do preço da cana-de-açúcar
devido ao produtor de cana-de-açúcar aplicar-se-á a
seguinte equação:
VTC = (PATR x ATR produtor), onde:
VTC = Preço da cana-de-açúcar/t
PATR = Preço médio do kg de ATR
ATR produtor = é a quantificação de ATR do
produtor, como determinada anteriormente
Amostragem

Recepção
Recepção PCTS
• O pagamento de cana por teor de sacarose (PCTS).
• Desta forma a sistemática consiste da seguinte maneira:
– 1 – Metodologia analítica;
– 2 – Cálculos;
– 3 – Forma de pagamento.
é pago ao dono da
cana mediante as análises:
teor de sacarose
e pureza do caldo.

Equação aplicada na prensagem:
F = 0,152 x PBU – 8,367
F = Fibra industrial em gramas do material fibroso
PBU = Peso do bolo úmido da prensagem da massa.

Exercício de cálculo
Após a prensagem de 500 g de cana, originaram 120,5 g de bolo úmido.
Qual a percentagem de fibra industrial?
F = 0,152 x PBU – 8,367
F = 0,152 x 120,5 – 8,367
F = 9,949
Arredondando o valor= F = 9,95%

Determinação do Pol
• A Pol é determinada após a clarificação do caldo com sub-acetato de
chumbo (sal de Horne). Com adição de 2g/100mL do caldo.
Caldo de cana clarificado
Pesagem do caldo 26g a 20 °C
Pol em percentagem via Fórmula
Pol%cana = Pex.(1 - 0,01 x F).C
• Onde:
• Pex = Pol% caldo extraído;
• F = Fibra % de cana industrial;

• C = Fator de transformação da Pol do caldo extraído em pol do caldo
absoluto. Calculado pela seguinte equação:
C = 1,0313 – 0,00575 x F
Cálculo da Pol% do caldo extraído (Pex) é obtido da seguinte maneira:
Pex = LS x FP
Onde:
LS = é a leitura do sacarimétrica;
FP = Fator de polarização, obtido pela Tabela em função do Brix.

Cálculo das análises
No recebimento de um carregamento e posterior análise do PCTS
obteve-se o seguinte resultado:
Peso do bolo úmido = 135,6 g
Brix do caldo = 18,41
Leitura do sacarimétrica = 60,34
Fator de Polarização = 0,2423
Determine o Pol% da cana do fornecedor

1 Passo Determinar a fibra industrial
F = 0,152 x PBU – 8,367
F = 0,152 x 135,6 – 8,367
F = 12,24
2 Passo Determinar o Pol% do caldo extraído (Pex)
Pex = LS x FP
Leitura do sacarimétrica = 60,34
Fator de Polarização = 0,2423
Pex = 60,34 x 0,2423
Pex = 14,62

3 Passo: Determinar o Pol% da cana do fornecedor
Pol%cana = Pex . (1-0,01xF) x (1,0313 – 0,00575 x F)
= 14,62 x (1 - 0,01 x 12,24) x (1,0313 – 0,00575 x 12,24)
= 14,62 x 0,8776 x 0,961
Pol%cana = 13,33

Vale lembrar...
• O sistema de recepção, que compreende operações como pesagem,
amostragem, armazenagem intermediária e descarga de cana nas
moendas, deve operar com um fluxo de cana transportada do campo
à usina que permita alimentação uniforme das moendas. Caso
contrário, pode haver paradas nas moendas, o que é altamente
prejudicial por conta dos altos custos da ociosidade de máquinas.
Manter a moenda funcionando com quantidade de cana insuficiente
gera desperdícios de energia, desgaste desnecessário dos
equipamentos etc.

Aprendizagem
- Após passar pela balança, os veículos
carregados vão para os pontos de descarga da
usina, dependendo:
➔ do tipo de caminhão
➔ da cana (inteira ou picada)
➔ situação das filas
➔ quantidade de cana a ser descarregada
Descarregamento da cana

❖ Descarga de cana inteira e de cana picada
➢ Diferenças básicas de
operação
- Granulometria e
fluidez do material
- Variação da
densidade do material
- Manuseio e controle
- Descarga direta e
estocagem
➢ Diferenças dos
equipamentos de transporte
- Carrocerias tipo
fueiro
- Carrocerias tipo
caçamba
- Container,
- Carroceria com tela

- Descarregamento com rede:
➔ são montadas caixas de tela metálica sobre
semirreboques
➔ pesando entre 25 e 40 toneladas
➔ uma rede metálica é fixada em uma das laterais e
forra inteiramente o fundo da caixa.

➔ a cana é depositada sobre a rede.
➔sua extremidade fixa encosta ao lado da
mesa alimentadora e um guindaste desengata a
outra extremidade e a levanta.
➔despejando, assim, a cana sobre a mesa
alimentadora.

Tombador Lateral - Hilo.
Descarregamento da Cana
▪ Guincho composto de uma estrutura
tubular com altura variando entre 13 e 16 metros.
▪ Efetua o descarregamento da carga de cana
geralmente em uma rampa de descarregamento, ou
nas mesas alimentadoras.
▪ Sua capacidade de tombamento pode
chegar a 60 toneladas.

❑ Cuidados:
▪ Atentar para a lubrificação dos cabos.
▪ Efetuar regulagem dos cabos, freios e correntes
quando necessário.
❑ Operação:
▪ Os hilos serão operados através de cabines
situadas lateralmente.

Guindaste Hilo para cana inteira

Guindaste Hilo para cana picada

- Descarga lateral: alguns veículos possuem mecanismos
para descarregar a cana lateralmente nas mesas ou no
pátio, conforme mostra a Figura

- Descarregamento com garras: a garra é um equipamento
com dentes e possui acionamento hidráulico, que
descarrega a cana em mesas alimentadoras ou em pátios
de estoque

- Equipamentos para descarga e manuseio:
1- Hilo
2- Balanção - Movimentação de cana inteira dentro
do barracão
3- Garra Hidráulica - Movimentação de cana inteira
dentro do barracão
4- Tombador hidráulico lateral - Para carrocerias com
basculante lateral

Tipos de descarga:
Ponte Rolante Hilo (sistema de Cambão)

❑ Sistema com cambão

Aprendizagem
Caçamba basculante superior Ponte como Hilo

❑ Carreta para cana picada – Argolas para
engate nos ganchos do balanção do hilo.

❑ Carreta para cana picada – detalhe da
dobradiça

Aprendizagem
Caçamba basculante lateral Tombador hidráulico

▪ Os operadores recebem sinal para descarregamento da
cana vindo do operador da mesa ou do operador do
supervisório.
▪ O sinal recebido pode ser luminoso e/ou sonoro.
▪ Os hilos são equipados com motoredutores para
elevação da carga com velocidade variável controlada
por inversor de frequência.

Estoque de cana sobre rodas:
▪ Atualmente as Usinas estão adotando o sistema de
estoque de cana sobre rodas.
▪ Nesse sistema, é realizado um dimensionamento,
conforme capacidade de processamento de CANA.
▪ Parte dos caminhões que chegam até a indústria tem
suas composições desengatadas no pátio e retorna às
frentes de carregamento.

Vantagens:
▪ Otimização na forma de utilização dos veículos
canavieiros;
▪ Redução nas movimentações entre pátio/barracão/mesa
alimentadora.
▪ Maior rotatividade nos estoques de matéria-prima,
▪ Utilização de veículos de menor potência (tratores ou
caminhões), para as movimentações de cana entre pátio
e descarregamento
▪ Redução das perdas com canas amassadas no estoque.

Estoque de cana sobre rodas:

▪ A alimentação da cana é realizada através das
chamadas MESAS ALIMENTADORAS.
- Constituídas principalmente por taliscas de ferro e
correntes, responsáveis por realizar o transporte da cana.
- As mesas recebem feixes de canas em lotes (bateladas)
e deve possuir a capacidade de proporcionar alimentação
regular, contínua e uniforme da esteira, dosando a carga
recebida.
Alimentação da Cana

Função:
➔ Realizar a interligação conveniente entre a descarga e o
condutor principal do preparo (esteira de cana ou correias
transportadoras).
➔ Propiciar a lavagem da cana sobre o seu leito.
▪ As mesas devem possuir motor capaz de controlar a
velocidade de alimentação, mantendo o preparo e a
moenda sempre com cana.

Característica:
▪ Formato: leito retangular ou quadrado, sempre
posicionado perpendicularmente às esteiras de cana.
▪ Largura da mesa: devem ser de 2 a 2,5 m maior que
o comprimento da carrocerias dos caminhões.
▪ As mesas alimentadoras que recebem cana de pátios
por meio de tratores podem ser mais estreitas, com
largura em torno de 8 m.

- Tipos de mesa alimentadora
- Convencionais:
• Inclinação de 0º a 20º
• Correntes com garras, sem o uso de taliscas
• Possuem grande capacidade de alimentação
(irregular – 800 TCH)
• Controle de alimentação ineficiente
• Camada de cana é muito alta
• Baixa eficiência da lavagem da cana

Desenho esquemático de uma mesa alimentadora
convencional

- Média inclinação:
• Correntes com taliscas
• Capacidade média (400 a 500 TCH)
- Inclinação elevada:
• Correntes com taliscas
• Camada uniforme e de pouca espessura
• Controle de alimentação eficiente

Aprendizagem
• Capacidade reduzida (200 a 350 TCH)
• Trabalha numa maior velocidade
• Desgaste maior das correntes
• Maior eficiência da lavagem da cana
• Menor consumo de água (5 m3/TC)

Desenho esquemático de uma mesa alimentadora
de 45°

mesa alimentadora de 45°

Nivelador em mesa alimentadora de 50°

▪ Para melhorar as características de alimentação
uniforme e contínua, as mesas de média e elevada
inclinação são equipadas com nivelador de cana
▪ Nivelador de cana:
- Trata se de um eixo tubular com braços, que gira em
sentido contrario da cana, com rotação em torno de 40 RPM
- É posicionado perto do eixo acionador, distanciado
cerca de 1000 mm do leito da mesa, não deixando que a
camada de cana ultrapasse essa altura.

- Acionamento das mesas alimentadoras:
➢ As mesas possuem conjunto de acionamento
através de motoredutores, inversores de frequência e
sensor de nível de cana para visualização no
supervisório
- A operação pode ser feita de duas maneiras:
1º- Por operador situado em uma cabina posicionada
estrategicamente de forma que o operador tenha
perfeita visão do nível de cana na esteira

2º- Através de câmeras também posicionadas
estrategicamente de forma que o operador do
supervisório tenha perfeita visão do nível de cana
na esteira
- A velocidade máxima das mesas alimentadoras é
normalmente limitada a:
- Mesas convencionais: 8 m/min
- Mesas 30°, 35°, 40°: 13- 15 m/min
- Mesas 45°, 50°: 15- 18 m/min

❖ Esteira Metálica de cana:
- É utilizada para transportar a cana pelo
sistema de preparo e fornecer a cana desfibrada a
outra correia transportadora
- É formada por 4 linhas de correntes com
taliscas metálicas de chapa que formam o fundo
condutor da cana

- A velocidade desse equipamento é variável
em função da cana processada na moenda
- Essa velocidade pode variar de 4 a 15m/min,
com altura de cana em torno de 2 a 2,5m para
cana inteira e de 1 a 1,2m para cana picada

- Na esteira metálica ou no final dela, são
montados os equipamentos de preparo de
cana, jogo de facas e desfibrador
- As esteiras metálicas são transportadores
metálicos, fechados lateralmente com chapas
de aço, sendo o fundo constituído de taliscas
presas às correntes e que se movem juntas

Desenho esquemático de uma esteira metálica

Desenho esquemático de uma esteira metálica: vista
frontal e detalhe de uma corrente com taliscas

- Inclinação: 17º - 21º
- Em termos de dimensões o comprimento total
geralmente é limitado a 50m
- A largura normalmente é igual à bitola da
moenda, no entanto, utiliza-se uma bitola
imediatamente superior, por motivos de
capacidade ou de melhores condições de
alimentação

- A velocidade da esteira de cana deve ser
variável continuamente e nunca ser fixa
- A velocidade máxima das esteiras metálicas
é função do tipo de transportador, corrente e da
capacidade de transporte
- A capacidade é dada por:

- Sendo:
Q = Capacidade máxima do transportador (ton/h)
(Deve atender a capacidade de moagem a 2/3 de V
máximo)
b = Largura da esteira (m)
h = Altura média da cana sobre a esteira (m)
d = Peso específico da cana sobre a esteira (kgf/m3)
V = Velocidade máxima da esteira (m/min)

- Para o bom desempenho de todo o conjunto de
moagem, a uniformidade e continuidade de
alimentação da cana é um fator imprescindível
- Para se conseguir o intento é necessário, além
do projeto adequado destes setores, uma
operação correta dos equipamentos

- Largura da mesa
A B
A) ERRADO: largura da
mesa insuficiente
B) CERTO: largura da mesa
correta.

- Ligação mesa/esteira
A B
A) ERRADO: altura de descarga insuficiente; B) CERTO:
altura de descarga adequada.

- Alimentação da cana
A
B
B) CERTO: a
cana deve ser
alimentada
uniformemente
na esteira sem
falhas.
A) ERRADO:
muita falha
de cana;

LIMPEZA DA CANA - Problemas causados
pelas impurezas vegetais na indústria
● Aumento da carga e do consumo de potência
do picador e desfibrador;
● Redução da capacidade de moagem e da
extração;
● Dificuldades no processo de tratamento de
caldo;
● Possíveis inibidores no processo de
fermentação;

LIMPEZA A SECO ( COMO É A LIMPEZA
DA USINA? ÚMIDA OU SECO?)
Objetivo : A Tecnologia visa
reduzir os impactos negativos
das novas necessidades
industriais

A Tecnologia
• Fácil adaptação ao layout, espaços e equipamentos
instalados;
• Equipamentos compactos;
• Operar com mesa alimentadora para cana inteira e
picada ;
• Baixo impacto ambiental (poeira);
• Baixo consumo de potencia e baixo custo de
implantação.
• Tempo de campanha longo.

Limpeza de Cana Inteira e Picada

LIMPEZA E TRITURAÇÃO DA PALHA

- A limpeza da visa a retirada das impurezas sejam
elas de origem mineral ou vegetal
- O tipo de limpeza a ser empregada ira depender
do tipo de impurezas, podendo ser:
➢ Limpeza com água: Remoção das impurezas
minerais ( terra, pedregulhos, areia e etc.)
➢ Limpeza a seco: Remoção das impurezas
minerais e vegetais (palhas, ponteiras e etc.)
Limpeza da Cana

❑ O tipo de limpeza também depende da operação
de corte e transporte utilizada.
- Corte mecanizado - aumento das impurezas
vegetais,
- Corte manual – aumento das impurezas minerais
e em alguns casos impurezas vegetais.
Limpeza da Cana

❖ Limpeza com água:
- É realizada com água represada (circuito
fechado)
- Tem como função retirar a terra que está
impregnada na cana
- A água passa pelo cush-cush para retirada de
palhas
- Perdas: 1 a 3 % (Média = 2 %)
- Eficiência: 40 a 80 %
Limpeza da Cana

Aprendizagem
Esquema do sistema de lavagem da cana
Cuidados
Efetuar limpeza
dos bicos da
tubulação.

- Vantagem:
- Retira grande quantidade de impurezas
da matéria-prima a ser processada
- Desvantagem:
- Perda de sacarose (pontas expostas)
Limpeza da Cana

- Motivos da diminuição do uso de sistemas de
lavagem de cana nas Usinas:
• Perda de açúcar
• Tratamento da água
• Consumo de energia no bombeamento
• Aspectos ambientais
• Cobrança da utilização / captação de água
• Aumento da colheita mecânica
Limpeza da Cana

❖ Limpeza de cana a seco:
- Remoção das impurezas minerais e
vegetais
- Perdas: 0,5 a 1,0 %
- Eficiência:
• Mineral: 70 a 90 %
• Vegetal: 50 a 80 %
• Mineral + Vegetal: ~ 70 %
Limpeza da Cana

Características do Sistema anterior:
• Operação com cana picada e inteira
• O objetivo é a redução das impureza vegetais e
minerais
• Estágios de separação de impurezas (até três
estágios)
• Elevado preço do equipamento e dificuldades no
layout
NECESSIDADE DE MUDANÇAS DE CONCEITO
VISANDO VIABILIZAR A LIMPEZA SECO
Limpeza da Cana

Características do Sistema Atual:
• Foco na cana picada
• Aproveitamento da palha como combustível
• Apenas um estágio de separação de impurezas
• Preço do equipamento reduzido
significativamente
Limpeza da Cana

Modo de operação
- Na transição de descarga da cana entre as
mesas e as esteiras de cana estão instalados os
sistemas de limpeza de cana a seco através de
ventiladores e câmaras de captação
- As impurezas minerais e vegetais (palhas)
serão coletadas e transferidas por condutores de
borracha
Limpeza da Cana

- Ambas as impurezas serão recolhidas em uma
moega e deverão retornar para o campo levadas por
caminhões basculantes
- Opcionalmente um sistema de separação das
impurezas minerais e vegetais poderá ser instalado
e, nesse caso, as impurezas vegetais (palha)
seguem para um sistema de desfibramento e serão
incorporadas ao bagaço para queima nas caldeiras.
Limpeza da Cana

- Vantagens:
- Economia de recursos hídricos (10–15%),
- Conservação da sacarose presente na cana,
- Menor necessidade de manutenção de grelhas
da caldeira,
- Aproveitamento da palha como combustível,
- Melhoria na decantação, filtração do caldo e
redução na produção de torta,
- Menor investimento com sistema de tratamento
da água
Limpeza da Cana

Preparo e moagem
• Preparo:
– Redução de impurezas
– Lavagem ou limpeza a seco
Ocorre as perdas de sacarose se for cana picada.
Desta forma, o uso de ventiladores é ideal neste
processo.

PREPARAÇÃO E EXTRAÇÃO
PENEIRAMENTO
CALDO PARA PROCESSO

Preparo da cana
- Densidade da cana: É a relação existente entre a massa de
cana (Kg) e o volume que esta se ocupa (m3)
- A densidade é elevada de 175 para cerca de 350 kg/m3 no
caso de cana inteira
Cana inteira cana picada cana desfibrada

Corte Transversal Corte Tridimensional
CÉLULAS DE ESTOCAGEM DA SACAROSE E
OUTROS AÇUCARES
Preparo da cana

Aprendizagem
➢ Objetivos do preparo:
- Promover o rompimento da estrutura dura
da cana desagregando os tecidos fibrosos,
- Romper as células da cana para facilitar a
extração do caldo.
- Aumentar a densidade da cana
- Melhorar a eficiência da embebição
Preparo da cana

Aprendizagem
❑ Um bom preparo de cana é de fundamental
importância para se obter a conjugação de alta
moagem com elevada extração
❑ Os equipamentos utilizados para o preparo são:
- Picadores (jogo de facas)
- Desfibradores (jogo de martelos)
Preparo da cana

- Densidade da cana: É a relação existente entre a
massa de cana (Kg) e o volume que esta se ocupa (m3)
- A densidade é elevada de 175 para cerca de 350
kg/m3 no caso de cana inteira
Preparo da cana
Cana inteira cana picada cana desfibrada

- No processo de difusão, a combinação de células
abertas e fibras longas, é fator decisivos para
conseguir boa permeabilidade no colchão de cana,
tornando assim o processo físico-químico de
lixiviação e percolação eficiente dentro do difusor,
obtendo-se elevada extração de sacarose
Preparo da cana

- Jogo de facas (Picador):
- Também conhecido por navalha
- Antes de 1920 muitas usinas não possuíam
- Proporcionou uma melhora muito grande na
alimentação, que hoje em dia nenhuma fábrica a
dispensa
❖ Objetivo: Fornecer a cana em pedaços muito
curtos e pequenos (aproximadamente 10 cm)
Preparo da cana

❑ Funções e vantagens:
* Iniciar o processo de homogeneização,
* Diminuir o tamanho médio dos pedaços,
* Facilitar a alimentação do desfibrador.
❑ Equipamento:
- O picador é constituído por um eixo de aço
apoiado em mancais de rolamento, nos quais estão
acopladas as facas devidamente distribuídas
Preparo da cana

- As facas são dispostas de tal forma que seu
movimento giratório forma um cilindro picador que
gira em alta velocidade e a favor do fluxo de cana
na esteira metálica
- A velocidade de rotação do conjunto deve ser tal
forma que não permita a extração do caldo
enquanto a cana é picada, existem dois tipos de
facas:
Preparo da cana
- Niveladoras,
- Cortadoras

Aprendizagem
❑ Acionamento:
- por turbina, que utiliza vapor direto (21 kgf/cm2),
- por motor elétrico.
❑ Os jogos de facas podem ser fixos ou oscilantes
- As facas fixas são mais leves, as lâminas são
mais finas, em menor número, a fixação no suporte
pode ser através de parafusos ou por encaixe e
geralmente são utilizadas em desfibradores verticais
como 1º jogo nivelador ou jogo de faca espalhador
Preparo da cana

- Quanto às facas oscilantes, possuem maior
quantidade de lâminas e são mais pesadas, formando uma
disposição hexagonal, as lâminas são oscilantes em torno de
eixos presos a suportes, podem ser usadas tanto para 1º ou
2º jogo de facas
Preparo da cana

❑ A diferença básica entre elas reside no diâmetro
de giro e na rotação, mantendo-se a mesma
velocidade periférica de 60 m/s.
- A 630 RPM, com diâmetro de giro de 1.820 mm
- A 750 RPM, com diâmetro de giro de 1.515 mm
❑ O sentido de rotação é concordante com o de
deslocamento da esteira
❑ As extremidades das lâminas a
aproximadamente 200 mm do fundo condutor da
esteira metálica
Preparo da cana

- Desfibrador (Jogo de Martelo):
- Completar o preparo de Cana rompendo a
maior quantidade possível de células
- Romper a estrutura da cana desagregando os
tecidos fibrosos que armazenam o caldo
- Obter granulometria adequada
- Homogeneizar o material
Preparo da cana

- Existem dois tipos de desfibradores:
convencional e vertical
Preparo da cana

Desfibrador convencional
* A construção do corpo principal é idêntica à
de facas oscilantes
* Consiste de um eixo robusto no qual são
montados os suportes que sustentam as lâminas, e
este conjunto (rotor), gira sobre mancais de
rolamentos
* As lâminas são oscilantes em torno de eixos
Preparo da cana

* O formato das lâminas, também chamadas
de martelos, é reto e retangular e não possuem
gumes cortantes como as facas
* É montado sobre a esteira de cana e gira em
sentido contrário ao deslocamento da mesma
* Trata-se de um equipamento que trabalha
com rotação de 630 RPM, e velocidade periférica
dos martelos de 60m/s
Preparo da cana

* Os martelos ficam posicionados com as
extremidades a aproximadamente 10mm do fundo
condutor da esteira metálica
* Faz parte do desfibrador:
❑ A placa desfibradora - possui formato curvo, com
saliências na parte interna formada por barras
transversais e posicionada na parte superior do rotor,
❑ O tambor alimentador - posicionado em frente ao
rotor, tem a função de direcionar a cana.
Preparo da cana

* Pelo próprio movimento do rotor do desfibrador
e ajudada pelo tambor alimentador, a cana é forçada
a passar entre a placa e o martelo, até atingir o início
das barras da placa desfibradora, onde ocorre o
desfibramento pela ação de cisalhamento da camada
de cana
* A região de desfibramento abrange um ângulo
de 450
* O índice de preparo, trabalha em torno de 85%.
Preparo da cana

* Indicado para instalações com moendas
* Esse equipamento pode apresentar uma potência
menor, em torno de 4cv/TCH
Preparo da cana

Aprendizagem
Desfibrador vertical
* Este desfibrador é de concepção mais pesada
* Sua construção consiste como no convencional,
* A sustentação do rotor é feita por mancais de
rolamentos com lubrificação forçada a óleo devido à
elevada rotação
* A disposição dos martelos, também oscilantes,
difere ligeiramente com relação ao convencional por
serem em maior número
Preparo da cana

❑ Faz parte do conjunto a placa desfibradora,
cobrindo um ângulo maior de aproximadamente 90º
❑ O desfibrador é montado na descarga da esteira
metálica,
❑ Possui um jogo de facas adicional e mais leve,
para direcionar a cana,
❑ É instalado próximo ao eixo de acionamento da
esteira metálica.
Preparo da cana

❑ A rotação fica em torno de 1000 RPM, com
velocidade periférica dos martelos de 90m/s
❑ O índice de preparo fica em torno de 92% para
esse tipo de desfibrador
* Indicado para instalações com difusores
* O consumo de potência é maior, em
torno de 6,5 cv/TCH
Preparo da cana

- Manutenção das facas e desfibradores:
* As lâminas das facas e dos desfibradores
desgastam-se após certo período de funcionamento
* O desgaste depende principalmente:
- da quantidade de cana processada,
- de fibra de cana,
- das impurezas presentes na cana,
- da qualidade da solda realizada em outras
manutenções.
Preparo da cana

❑ Algumas usinas recuperam as lâminas das facas e do
desfibrador sem retirá-las do rotor, quando o desgaste é
pequeno.
* Obs.: O fio terra da máquina de solda deve estar
conectado ao rotor, para que se evite uma passagem
de corrente sobre os rolamentos que poderiam ser
danificados
* A melhor prática é trocar as lâminas após certo nível
de desgaste
Preparo da cana

* No caso das lâminas dos desfibradores, pode-se
virar os martelos para trabalhar com a outra face, e
quando as duas estiverem gastas, então proceder à
troca
* Cada usina possui sua particularidade em relação a
manutenção e troca, portanto recomenda-se que
cada usina estabeleça seu próprio período de troca e
manutenção, observando-se os desgastes e também
acompanhando-se a queda do índice de preparo
Preparo da cana

Facas Martelos
Preparo da cana

* Outro aspecto a verificar, no início de
cada safra, é a ajustagem da placa desfibradora
* A abertura mínima é de 5 mm, entretanto
esta abertura pode ser sensivelmente maior desde
que o índice de preparo de cana esteja na faixa
especificada do equipamento
* Quanto menor a abertura, maior o
consumo de potência
Preparo da cana

▪ A cana desfibrada e espalhada cai
uniformemente sobre a correia transportadora
Rolo Espalhador:

- Descompactar a cana desfibrada, pois a mesma
sai do desfibrador de forma de pacotes
- Faz-se necessária esta descompactação para
obtermos uma camada fina e uniforme na cana
desfibrada
- Otimiza a alimentação → tornando-a
homogênea
Rolo Espalhador:

- Montado sobre a esteira metálica
- É um equipamento rotativo de baixa rotação
(76 rpm)
- Fica posicionado próximo ao eixo de
acionamento da esteira
- Gira em sentido contrário ao do movimento
da cana na esteira
Rolo Espalhador:

Picador
Desfibrador
Espalhador/
Nivelador
Correia transportadora
Correia Transportadora:

❑ Correia Transportadora de Cana Desfibrada
- Destina-se à condução da cana desfibrada do
sistema de preparo até a entrada da moenda
ou do difusor
- A velocidade desse equipamento é variável
em função da cana processada na moenda, e
fica em torno de 80 a 180 m/min, com baixa
camada de cana (em torno de 300mm)
Correia Transportadora:

Eletroímã
Separador Magnético: Eletro Imã
Separador Magnético:

- Separador Magnético ou Eletroímã:
➢ É instalado ocupando toda a largura do condutor e
tem a finalidade de atrair e reter os pedaços de ferro
que passam pelo seu campo de ação.
➢ Os objetos mais frequentes são pedaços de faca de
picadores. Ganchos de leradeiras de palha, porcas, etc.
Separador Magnético:

➢ Todos os pedaços de ferro são atraído pelo o
eletroímã até os que se acham na parte inferior
da cama de cana.
➢ Normalmente, pode-se calcular que o
separador magnético evita cerca de 80% dos
danos que seriam causados à superfície dos rolos
sem o uso
Separador Magnético

- Possui custo elevado
- Consome pouca energia
- É um equipamento interessante e útil que se
paga rapidamente
- Bastante necessário quando se trabalha com
moendas e a pressão hidráulica exercida é mais
elevada
Separador Magnético

▪ A temperatura máxima de trabalho deve ser
de 90°C.
▪ Verifique sempre os elementos de
sustentação.
▪ Verifique a distancia livre entre a camada
de cana e o eletroímã.
Cuidados Operacionais:

▪ Nunca se aproxime do separador ligado com
materiais ferrosos a mão.
▪ Pessoas portadoras de instrumentos
auxiliares de manutenção da vida não devem
aproximar-se do equipamento em operação
Cuidados Operacionais:

Picador e Desfibrador
Transportadores de Correia
Eletro - imã

colocar slide do esquema com extração

- O preparo de cana define a extração e o
trabalho das moendas e difusor
Extração
ESTEIRA
RÁPIDA

Vista da Recepção e Preparo da Cana-de-açúcar para
moagem
Extração

❑ Cana preparada
com jogo de facas e
desfibrador.
Importante:
• Alto índice de
células abertas
• Manter fibras longas
Célula aberta
pelo preparo
Célula não
aberta pelo
preparo
Extração

❑ São dois os sistemas alternativos
utilizados para processamento da
cana desfibrada:
* Moagem
* Difusão
Extração

Objetivos do sistema de extração
Extração

MOAGEM
- É o mais importante parâmetro de avaliação do
desempenho do conjunto de moagem
- Quantificar o trabalho
principal da moenda,
que consiste em
deslocar o caldo
separando-o da fibra
Cuidados operacionais
Acompanhar sempre:
- As variáveis de moagem,
- Taxa de embebição,
- Pressão hidráulica,
- Oscilação e etc.
Extração

❑ Do início ao final do safra a uma tendência de
queda da extração devido a fatores como:
- aumento de fibra
- desgaste de equipamento
❑ Na moagem, a cana desfibrada passa por uma
sequência de 4 a 7 ternos (nome dado ao
conjunto de rolos de esmagamento) de moendas
Extração

❑ A cana desfibrada é descarregada da correia
transportadora e é processada pelos ternos de
moendas, passando pelas seguintes etapas:
- Calha de alimentação por gravidade
(Chute Donnelly)
- Moagem
- Embebição
Extração

❑ Calha de alimentação por gravidade (Chute
Donnelly) – Duto de seção retangular, fechado nas
laterais, com altura aproximada de 4m e abertura
no sentido de alimentação da moenda.
❑ Alimentação – é necessário uma camada de cana
fina, quando se enche a calha, pelo próprio peso
formado pela coluna de cana, a densidade no
fundo elevar-se-á.
Calha Donnelly

- Esta densidade é da ordem de 500 a 550
Kg/m3,
- O aumento da densidade de cana proporciona
um aumento da capacidade de processamento
no primeiro terno de moenda
*Note: que este aumento da densidade é
conseguido devido ao bom preparo de cana,
daí a importância do desfibrador.
Calha Donnelly

• A calha, além de regularizar e
uniformizar a moagem, ainda torna a
pressão dos rolos sobre o colchão de
cana mais constante durante todo o
processo de moagem desde que seja
mantida sempre cheia
Calha Donnelly

- São montados sensores capacitivos que fazem o
controle de nível
- mantendo o nível mais alto possível através da
variação sincronizada da velocidade da correia
transportadora de cana desfibrada e da esteira
metálica
❖ a primeira correia que recebe a cana das mesas
tem velocidade fixa
Calha Donnelly

❑ Alguns aspectos devem ser destacados
quando se alimenta as moendas com calha
Donnelly:
1. Montagem correta da calha
➢ Sempre verificar a inclinação das chapas em
relação à linha vertical:
- chapa traseira 4°
- dianteira de 6°
Calha Donnelly

2. Face interna lisa:
* A face interna da calha deve estar lisa, sem
saliências e isenta de pingos de solda para evitar
embuchamento.
3. Altura correta:
* Durante a operação, a calha deve estar sempre
com cana a uma altura de pelo menos 2/3 da
altura total, para assegurar uma boa performance
Calha Donnelly

Calha Donnelly: Ajuste de Montagem
Calha Donnelly

Calha Donnelly: Ajuste de Altura
Calha Donnelly

➢ Conjunto de 04 rolos dispostos de maneira a
formar aberturas entre si, sendo que:
- 03 rolos giram no sentido horário
- 01 no sentido anti-horário.
➢ Função:
- Extrair o caldo contido na cana já desfibrada, ao
fazê-la passar entre dois rolos submetidos à
determinada pressão e rotação.
Moenda

Rolo de Pressão
Encontra-se na
parte superior do
termo logo acima
do rolo inferior de
entrada
Sua Função
Compactar a
camada de cana
permitindo uma
melhor alimentação
do terno
Moenda

Rolo Superior
❑ Localizado na parte
superior do castelo,
entre o rolo de entrada
e o rolo de saída, gira
no sentido anti-horário.
Função: Controlar a
rotação* e a pressão do
terno. Ele recebe a
força através do
acoplamento e
transmite aos demais
rolos por intermédio dos
rodetes
Moenda

Rolos Inferiores
Em cada terno de
moenda possui 02
rolos (entrada e
saída), a função do
de entrada é fazer
uma pequena
extração de caldo
e direcionar a cana
na abertura de
saída.
Moenda

Bagaceira Ajuste da Bagaceira
Moenda

• Desgaste dos rolos
• Castelos

Parâmetros técnicos
• Os cilindros.

➢ Antigamente era usado um conjunto de rolos
esmagadores.
➢ O esmagador é a primeira máquina à pressão
entre rolos que a cana encontra, chegando às
moendas.
Moenda

➢É constituído por uma moenda com 2 ou 3 rolos,
que preenche duas funções principais:
- Assegurar a alimentação de todo o tandem;
- Preparar a cana, para facilitar a tomada e extração
nas moendas.
Moenda

Observação
- É de fundamental importância no processo de moagem
a extração no 1° terno,
- este é responsável por cerca de 70% de todo caldo
contido na cana.
- Quando não atingimos está extração de caldo, a
extração global da moenda é insatisfatória.
Moenda

1. Introdução:
➢ O objetivo principal é extrair ao máximo o açúcar
contido na cana através da remoção de seu caldo,
esta remoção é conseguida por meio de:
- Sucessivos esmagamentos da camada de bagaço,
- Adição de água ou caldo de embebição a partir do
2º terno de moenda, visando a diluição do açúcar
existente.
Moenda

➢ Outro objetivo da moagem é a produção de um
bagaço final em condições de umidade favoráveis a
uma queima eficiente nas caldeiras.
➢ Para que essas duas metas básicas possam ser
atingidas é necessário um rigoroso controle de
operação nas moendas,
- atentando para os vários fatores que influenciam no
seu desempenho.
Moenda

➢ Dentre esses fatores podemos destacar:
- Eficiência do sistema de preparo de cana;
- Eficiência da alimentação de cana no 1º terno;
- Carga hidráulica, oscilação e rotação;
- Condição superficial das camisas;
- Alimentação dos ternos intermediários;
- Ajuste de bagaceiras e pentes;
- Controle de aberturas;
- Tipos de frisos;
- Sistema de embebição;
Moagem

2. Eficiência da alimentação de cana no 1º terno
➢ Os sistemas de alimentação de cana, preparo de
cana e alimentação do 1º terno são fundamentais
para que tenhamos uma moagem eficiente.
➢ Como essas condições são de tal importância e
anteriores ao processo de moagem, as melhorias a
serem feitas no sistema devem começar por esses
setores.
Moagem

➢ Certas informações, tais como: nível de cana
na calha Donnelly, velocidade e carga dos
acionamentos das esteiras de alimentação,
devem estar disponíveis inclusive para o
operador das mesas de alimentação, que é o
elemento de maior responsabilidade na
manutenção das condições acima descritas.
Moagem

3. Carga hidráulica, oscilação e rotação:
➢ Para efeito do controle de moagem, os fatores
acima devem ser avaliados simultaneamente.
➢ Isto porque existe uma relação de dependência
entre eles, em torno do volume de cana que passa
pelas aberturas da moenda. Vamos comentar sobre ;
oscilação e rotação.
Moagem

3.1. Oscilação:
➢ A passagem do bagaço pelas aberturas da moenda
a uma determinada velocidade provoca no rolo
superior um movimento de oscilação limitado pela
pressão hidráulica aplicada sobre o mesmo.
Moagem

➢ Este movimento, previsto no cálculo de
aberturas das moendas deve ser o mais constante
possível, em torno de um determinado valor
médio e praticamente igual em ambos os lados,
evitando dessa maneira esforços adicionais no
eixo, no acionamento ou nos componentes do
rolo, como por exemplo, nos flanges.
Moagem

➢ Na montagem dos castelos das moendas, deve-se
estabelecer um desnível adequado entre o eixo
superior da moenda em repouso e o eixo da
volandeira ou do redutor final do acionamento.
➢ Este desnível deverá ser:
- aproximadamente igual à oscilação média do rolo
superior no terno considerado,
- compatível com a regulagem da moenda e com
as limitações de oscilação no cabeçote hidráulico.
Moagem

*Oscilações desiguais nos dois lados da moenda
podem ocorrer devido à:
- alimentação irregular,
- problemas na guia de um dos mancais,
- esforços do acionamento.
✓ Este problema pode ser evitado, utilizando-se
pressões hidráulicas diferentes de cada lado da
moenda.
Moagem

Moenda
❑ Para um ajuste
melhor pode se
utilizar um marcador
de oscilação.

OSCILAÇÕES CAUSAS PROVAVEIS
muito
pequenas
- problemas de alimentação
- carga hidráulica excessiva
- regulagem das aberturas inadequada
- alta rotação
muito
exageradas
- super alimentação das moendas,
- carga hidráulica baixa,
- regulagem das aberturas inadequada
- baixa rotação
✓ No caso de carga hidráulica excessiva, até mesmo a
flutuação do eixo fica dificultada.

❑ Rotação da moenda
➢ A extração aumenta com a diminuição da rotação
da moenda.
- Portanto a rotação é diretamente proporcional à
moagem.
❖ Deve se levar esse critério em consideração
quando utiliza-se da rotação de trabalho para
cálculo das aberturas da moenda.
Moagem

Controle de Rotação dos ternos:
➢ Trata-se de um controle de tipo seletivo, onde a
rotação é controlada pela oscilação do terno, desde
que o nível da calha de alimentação por gravidade
não esteja demasiadamente alto, situação em que o
controle passa a ser efetuado por esse nível.
Moagem

❖ Convém salientar aqui a diferença entre alterar a
rotação do 1º terno ou dos demais.
❖ No caso do 1º terno, aumentando ou diminuindo a
rotação a moagem será alterada da mesma forma e
proporcionalmente.
Moagem

❖ Se a moenda estiver trabalhando com eficiência
numa rotação e deseja-se alterar a moagem,
- mantendo as mesmas condições de trabalho do
conjunto,
- deve-se alterar igualmente a rotação de todos os
ternos.
Moagem

❖ Por outro lado, a alteração da rotação de um terno que
não seja o primeiro, não influi na moagem,
- portanto tem praticamente o mesmo efeito de
alterar na mesma proporção as aberturas da
moenda, aliviando ou aumentando a carga na
mesma.
Moagem

❖ Esse procedimento de alterar a rotação para
melhorar o desempenho de um terno só é válido
para moendas com acionamento individual.
Moagem

Equipamentos:
➢ Castelos:
- São armações laterais da moenda, construídos em
aço e são fixados em bases de assentamento. São
responsáveis pela sustentação dos rolos, Podem
ser de dois tipos:
▪ Inclinados
▪ Retos
Moenda

Pente Rolo Saída
Pente Rolo Superior
Pente Bagaceira
Moenda
➢Pentes
▪ Elementos colocados na região de descarga da moenda
para limpeza das camisas:
▪ São três pentes, cada um desenhado de acordo com as
ranhuras do rolos a serem limpos.

* É resultante do traçado de cada terno objetivando o
melhor desempenho do terno.
Moenda
➢Bagaceira
* Tem como
função conduzir
o bagaço do
rolo de entrada
para o rolo de
saída.

Cuidados:
- Se for instalada muito alta:
* O rolo superior sofre carga muito elevada,
ocorrendo o desgaste da bagaceira,
* Aumenta a potência absorvida, sufocando a
passagem de bagaço.
Moenda

- Se for instalada muito baixa:
* O bagaço ao passar não é comprimido suficientemente
para impedir que o rolo superior deslize sobre a camada
de bagaço resultando em embuchamento
Moenda

Ranhuras dos rolos:
- Inicialmente os rolos eram lisos, porém a capacidade de
extração é muito inferior a uma com rolos entalhados.
- Os rolos com ranhuras dividem o bagaço de maneira
mais completa e facilitam assim a extração do caldo.
Moenda

1. Ranhuras circulares
- O tipo de ranhura universalmente usado é a ranhura
circular,
- Consiste em gravar o rolo com entalhes, descrevendo
círculos completos de plano perpendicular ao eixo,
formando uma seção com forma de dentes de serra,
com ângulos de dentes variando entre 30º a 60º.
Moenda

Intercalação de ranhuras do rolo superior com o
rolo inferior
Moenda

A ranhura é dimensionada pela altura (h) e pelo passo
(p). Exemplo: Ranhura
10 X 13 (Altura = 10; Passo = 13).
Moenda

Desgaste dos Rolos
O desgaste dos rolos é ocasionado por 5 motivos:
- Desgaste do metal devido à acidez do caldo;
- Fricção das raspadeiras e bagaceira;
- Fricção da cana e do bagaço, que sempre desliza um
pouco;
Moenda

- Passagem de pedaços de ferro, esmagando e
metal e quebrando os dentes;
- Necessidade de tornear o rolo na entressafra,
depois de 2 ou 3 safras, para restabelecer a
forma cilíndrica.
* Nas moendas de construção clássica, o desgaste
máximo tolerável para um rolo é cerca de 4 a
5%.
Moenda

* Nas moendas mais modernas, o desgaste pode
ultrapassar os 5%.
Reforma dos rolos
- Quando um rolo está gasto é possível encamisa-
lo, quebrando a camisa de ferro fundido e
substituindo-a por uma nova.
Moenda

- Quando o eixo e a camisa estão gastos, pode-se
aproveitar um rolo velho maior,
- Tornear a camisa do mesmo, tomando cuidado para
que após o torneamento fique com uma espessura
de camisa para garantir solidez ao rolo.
Moenda

Chapisco:
- Faz-se o revestimento por solda, evitando a parada do
equipamento,
- Aumentando a durabilidade e a sua vida útil,
- Aumentando a rugosidade da superfície e
proporcionando uma maior “pega” do bagaço.
Moenda

- Aumentando a produtividade do processo de
moagem e a vida útil da moenda.
Eletrodos à base de carboneto de cromo e ferro:
- São capazes de operar no meio do caldo com
grande estabilidade, fazendo um depósito em
forma de “spray”.
Moenda

Desgaste dos Rodetes
- Desgastes excessivo do dentes produzem em
muitos casos, flutuação do rolo superior.
- Para manutenção nos rodetes é necessário uma
parada da moenda.
Moenda

Camisa:
Superfície que sobrepõe o eixo do rolo, local onde
é feito as ranhuras,
O material é feito em ferro fundido especial,
moldadas em coquilhas metálicas.
Moenda

- Apresentam durabilidade elevada, além de mais
resistente, tem grande capacidade de retenção
de solda.
- Manutenção:
- Pode ser realizado a troca dessas camisas em
caso de muito desgaste.
Moenda

Resfriamento de mancais da moenda:
➢ Mancais - são conjuntos destinados a suportar as
solicitações de peso e rotação de eixos.
- Nas moendas são utilizados mancais do tipo deslizantes,
construídos em bronze.
- Entre o eixo e o mancal é injetado óleo lubrificante sob
pressão, formando um filme entre as partes moveis
Moenda

• A água utilizada para resfriar os mancais deve passar por
uma serpentina, deve também ser limpa e fria.
• È utilizada água tratada que em alguns casos é resfriado
em uma torre de resfriamento destinada apenas para os
mancais.
• Temperatura da água entre 28 e 30 0C
Moenda

Rodetes
Sistema de
lubrificação
Moenda

Manutenção do castelo:
➢ Com o passar do tempo ocorre um desgaste
no acoplamento dos eixos dos rolamentos.
➢ É uma chapa fina de aço, usinada conforme
o desgaste, o procedimento é realizado
somente na parada.
Moenda

ÍNDICES DE EFICIÊNCIA DA MOAGEM:
- Para cada 1% de matéria estranha que entra na
Usina, se perde 1,5 kg de açúcar por tonelada de
cana moída.
- O índice de rupturas de células define o resultado
do preparo de cana. Entre 90 e 92%
Moenda

- A extração no primeiro terno deve ser de 70%.
- A umidade do bagaço dever ser de 48 à 52%.
- A pol do bagaço na saída do último terno
dever ser o mais baixo possível, até 2,0 é
aceitável.
- A fibra aceitável é entre 11,0 e 14,0
Moenda

- A extração do caldo deve ser a maior possível.
A média de extração para uma moenda é 96%
e para um difusor é 98%.
- Limpeza das moendas, mantendo um perfeito
estado de assepsia da área, fazendo uma
desinfecção com água quente, vapor ou
produtos químicos.
Moenda

Água
Embebição Composta
Embebição

Embebição simples
❑ É uma maneira rudimentar de aplicação da
embebição,
- onde apenas água é aplicada no bagaço de cada
terno, a partir do segundo.
❑ Sua utilização é comum em usinas que não
apresentam desfibrador no sistema de preparo e rolo
de pressão nas moendas.
Embebição

❑ A eficiência desse sistema é baixa, pois o volume de
água aplicado em cada terno é muito pequeno.
❑ Para aumentarmos este volume, elevando a extração
para níveis satisfatórios,
- seria necessário o aumento da quantidade de água
para valores muito elevados,
- tornando o sistema antieconômico.
Embebição

❑ Isto exigiria um superdimensionamento dos setores
de fabricação até a evaporação e de geração de
vapor.
Embebição

Embebição composta
❑ É o método mais utilizado e consiste na aplicação de
toda a água de embebição no último ou penúltimo
terno da moenda;
- o caldo deste é então bombeado ao terno anterior,
e assim sucessivamente, até o 2º terno.
- finalmente, o caldo deste junta-se ao caldo do 1º
terno, sendo em seguida peneirado;
Embebição

- o caldo misto segue para a fabricação e o bagacilho
retorna para a moenda, antes do 1º ou do 2º terno.
❑ A eficiência desse sistema é maior que a da
embebição simples,
- pois, para uma mesma quantidade de água
aplicada,
- temos um volume de caldo maior aplicado ao
bagaço de cada terno.
Embebição

❑No sistema composto, a concentração do caldo de
embebição aumenta do último ou penúltimo terno
(água) para o 2º terno.
❑Para que este sistema apresente um bom
desempenho, é imprescindível a existência:
- do desfibrador no sistema de preparo da cana
- do rolo de pressão nos ternos de moenda.
Embebição

- Simples – Caldo muito ralo
- Composta com recirculação mista – Caldo mais
concentrado.
* O caldo extraído no primeiro terno é chamado de
Caldo Rico ou Primário.
* O caldo do segundo terno é chamado de Caldo
Pobre ou Secundário.
Embebição

Principais fatores para tornar eficiente a
embebição,
▪ Os fatores que afetam a eficiência são:
- Grau de desintegração do bagaço
- Proporção e estrutura da fibra do bagaço
- Altura do colchão de bagaço
- Tempo de contato da água ou do caldo
Embebição

- Quantidade de água ou de caldo diluído
- Temperatura e pureza da água e do caldo
diluído aplicado sobre o bagaço;
- O caldo original no bagaço;
- Infecção bacteriológica dos caldos diluídos.
Embebição

Grau de desintegração do bagaço
- Em igualdade de condições tanto a
embebição como a maceração, será mais
eficiente, quanto mais desintegrado esteja
o bagaço,
Embebição

Proporção e estrutura da fibra do bagaço
- Cada variedade de cana, apresenta um
conteúdo e estrutura de fibra distinta.
- Para obtermos uma mesma extração,
necessitamos de uma maior quantidade de
água para um maior conteúdo de fibra.
Embebição

Altura do colchão de bagaço
– Nas condições adequadas de moagem, a
embebição será mais eficiente, isto é, terá
tanto maior poder de penetração, tanto
vertical como lateral, quanto menor seja a
altura do colchão, desde que ele se
mantenha compacto.
Embebição

Tempo de contato da água ou do caldo
- O motivo principal que nos conduz a aplicar
a água ou o caldo diluído à saída de cada
terno é propiciar um tempo máximo de
contacto entre o líquido macerador e o
bagaço, a fim de que o primeiro, possa
realizar a sua função diluidora,
Embebição

Infecção bacteriológica dos caldos
diluídos
- Em virtude do baixo Brix dos caldos torna-se
necessário se ter um cuidado todo especial
com a assepsia das moendas, sob pena de
grandes prejuízos serem causados neste
departamento.
Embebição

* A taxa de embebição media situa-se na
faixa de 25 a 30%, ou seja de 25 a 30 m3
de água por tonelada de cana moída, com
variação de 5% a mais ou menos.
* A capacidade de evaporação e do
balanço térmico (vapor disponível) são
avaliados para equilibrar a água.
Embebição

➢ Quanto maior a taxa de embebição
maior será a extração, porem dependerá
de:
- Capacidade de evaporação da fabrica de
açúcar (evaporadores de múltiplos
efeitos),
- Disponibilidade de vapor de escape,
Embebição

- Tipo de equipamento de extração (moendas ou
difusores),
* no caso de difusores a quantidade de água para
embebição deve ser maior.
- Quantidade de ternos no caso de moendas,
- Aspectos tecnológicos da cana tais como pureza
e teor de fibra.
Embebição

Qualidade da água utilizada:
* Deve possuir uma boa capacidade de
dissolução da sacarose e temperatura alta.
* No caso de moendas, a temperatura final da
água não deve ultrapassar o limite de 70ºC.
Embebição

Temperatura alta poderá provocar:
* O amolecimento das fibras, que dificulta a
moagem;
* A formação e neblinas e calor excessivo, o que
impossibilita a soldagem manual dos rolos de
moendas.
Embebição

* No caso de moenda normalmente utiliza-
se uma mistura de água condensada
(mais quente) com água tratada fria.
*Obs: No caso de difusor não existem estes
tipos de problemas, podendo utilizar
apenas água condensada na embebição.
Embebição

➢ A quantidade de água adicionada na embebição
deve ser calculada para que não haja
desperdício e uma boa extração.
➢ São utilizados algumas metodologias para
estimar a quantidade de água adicionada, entre
as quais estão:
Embebição

1º) Processo direto:
✓ Medindo a vazão de embebição, calcula-
se a taxa de embebição em relação á
moagem da cana.
Embebição

Equação 1:
Txembebição = Qemb X 100
Mcana
Txembebição = taxa de água de embebição das
moenda em peso percentual da cana (%)
Qembebição = vazão de água
Mcana = peso de cana moída (t/h)
Embebição

2º) Processo indireto:
✓ É calculado a partir do conhecimento do Brix
do caldo primário (1º terno) e do Brix do caldo
misto, assumindo uma única corrente de saída
de caldo na extração, através de um balanço
de massa, ou seja, o quanto a solução inicial
de açúcar esta sendo diluída pela embebição:
Embebição

Equação 2:
Txembebição = (Brixprimário – Brixmisto ) x 100
Brixprimário
Brixprimário = teor de sólido solúveis no caldo
primário (%)
Brixmisto = teor de sólidos solúveis no caldo
misto (%)
Embebição

3º) Método inferencial:
✓ A taxa de embebição é determinada a partir do
conhecimento de parâmetros tecnológicos da
cana, do bagaço e do caldo.
* Esses parâmetros são normalmente obtidos no
laboratório do sistema de pagamento de cana
pelo teor de sacarose – PCTS,
Embebição

Equação 3:
Fibracana
Txemb. Fibrabag. Fibracana
Brixmisto Fibrabag.
+
-
= X 100 - 100
X Brix bag.
100 x Brix cana
Brixcana = teor de sólidos solúveis na cana (%),
Brix bag. = teor de sólidos solúveis no bagaço (%),
Brixmisto = teor de sólidos solúveis no caldo misto
(%),
Fibracana = teor de fibra na cana (%),
Fibrabag. = teor de fibra no bagaço (%)
Embebição

Realização de abertura nos ternos
Fatores básicos para determinar as áreas de
entrada e saída são:
- Quantidade de cana que se deseja moer;
- Percentagem de fibra na cana;
Abertura nos Ternos

- Composição quantitativa do bagaço à saída de
cada terno;
- Velocidade angular e linear dos rolos de cada
terno do “tandem” ;
- Natureza do material de que são feitos os rolos e
virolas;
- Drenagem do caldo extraído;
Abertura nos Ternos

- Dispositivo alimentador dos ternos;
- Tipo de maceração e quantidade do líquido
macerante;
- E outros fatores tais como: condições
mecânicas das moendas; embebição com
cachaça, quantidade e distribuição do
bagacinho, etc.
Abertura nos Ternos

1) Quantidade de cana que se quer moer
- As aberturas dependem da quantidade de cana
que se deseja moer na unidade tempo.
- Desde que se mantenham constantes as
velocidades dos rolos e o teor de fibra em cana
seja mais ou menos o mesmo, é evidente que,
nestas condições, para moermos mais, carecemos
dar maiores áreas de entrada e saída aos ternos.
Abertura dos Ternos

❑ Esteira de arraste
intermediaria:
É um condutor
intermediário,
composto por
taliscas metálicas,
que servem para
transportar bagaço
de um terno para
outro
Transporte Intermediários

Constituição do bagaço após extração do caldo
BAGAÇO
FIBRA(46%) ÁGUA(50%)
SÓLIDOS
DISSOLVIDOS(4%)

BAGAÇO: GERAÇÃO DE
ENERGIA(VAPOR)
PICADORES
DESFIBRADORES
MOENDAS
BOMBAS DE
ÁGUA
GERADORES

Controle do Caldo
Importante:
• É bom lembrar que se estivermos processando cana velha a
infecção aumentara.
• Existe uma correlação entre pH do 1º terno.
• pH do caldo 1º terno de 5,2 a 5,6, consideramos cana fresca:
• pH menor que 5,2, mais velha é a cana, portanto maiores as
chances de infecção.

Fluxograma do tratamento
do caldo

Peneiramento do Caldo
• O caldo de cana obtido no processo de extração apresenta
uma quantidade e qualidade variável de impurezas, solúveis ou
insolúveis.
• O tratamento primário visa a eliminação máxima das
impurezas insolúveis (areia, argila, bagacilho etc.), cujos teores
variam de 0,1 a 1%.

✓ A umenta a eficiência e a vida útil dos equipamentos
instalados, contribuindo também para a obtenção de produtos
finais de melhor qualidade.
✓ Os equipamentos mais utilizados neste tratamento são as
peneiras, seja fixas e as peneiras rotativas.

➢ O caldo de cana obtido no processo de
extração apresenta uma quantidade e qualidade
variável de impurezas, solúveis ou insolúveis.
✓ O tratamento primário visa a eliminação máxima
das impurezas insolúveis (areia, argila, bagacilho
etc.), cujos teores variam de 0,1 a 1%.

✓ A eliminação deste material beneficia o
processo e aumenta a eficiência e a vida útil dos
equipamentos instalados, contribuindo também
para a obtenção de produtos finais de melhor
qualidade.
✓ Os equipamentos mais utilizados neste
tratamento são as peneiras, seja fixas do tipo
cush-cush e as peneiras rotativas.

❑ Peneira rotativa:
- São cilindros
rotativos
inclinados, com
tela e sua principal
função é de filtrar
o caldo.
- Opera com tela
de 0,3 a 0,5 mm de
abertura

Peneira rotativa:
➢ São cilindros rotativos inclinados, com tela e sua
principal função é de filtrar o caldo.
✓ Atualmente, o peneiramento do caldo é realizado
por diferentes tipos de peneiras (DSM, rotativa,
vibratória), que utilizam telas de vários modelos e
aberturas (0,2mm a 0,7mm), com uma eficiência
da ordem de 60% a 80%.Também retorna à
moenda o material retido.

- Vantagens:
▪Redução de pontos
de infecção
(facilidade de
limpeza);
▪Facilidade de
operação;
▪ Redução no custa
de manutenção

Importante:
❑ É bom lembrar que se estivermos processando
cana velha a infecção aumentara.
❑ Existe uma correlação entre pH do 1º terno e a
idade da a cana.
➢ pH do caldo 1º terno de 5,2 a 5,6, consideramos
cana fresca:
➢ pH menor que 5,2, mais velha é a cana,
portanto maiores as chances de infecção.

Métodos de controle:
❑ A moenda deve ter disponibilidade de água
quente (75ºC) e fria. Ambas com alta pressão para
promover limpeza durante a safra.
Tipos de Limpeza:
❖ Limpeza com água fria – Deve buscar a
remoção de todas as sujidades, principalmente as
que agregam açúcar que favorecem o
desenvolvimento de microrganismo.

❑ Limpeza com água quente – Deve ser aplicada
em contato com caldo bruto.
* Cuidados:
- Evitar jatos na direção de pessoas,
- Recocheteamento do jato, motores elétricos –
mesmo que a prova de pingo.

Análise do Setor Tratamento
de Caldo
• Nos caldos são analisados pH, brix%caldo, acidez,
leitura sacarimétrica e AR (caldo clarificado).
• No setor de clarificação do caldo um dos principais
objetivos consiste em elevar o pH do caldo a um
nível onde as perdas de sacarose por inversão
permaneçam baixas.

Tratamento do caldo - Aquecimento
Após o tratamento químico o caldo
é conduzido para aquecimento à
105 a 107 °C.
Para que ocorra redução da carga
microbiana e menor formação de
espuma.
Este fenômeno libera todas as
partículas em suspensão das bolhas de
ar as quais impediriam a deposição das
partículas de bagaço durante a
clarificação, caso não fossem retiradas.

Aquecimento
• O aquecimento é feito em trocador de calor, geralmente do tipo
casco e tubos, do tipo vertical / horizontal ou trocadores de placas.

Resfriamento
Em geral, o resfriamento do caldo é realizado em duas etapas:
• Caldo passando por um trocador de calor em contracorrente com um
caldo misto frio, onde o caldo misto é aquecido e enviado para a
destilaria e resfriado a 60°C;
• Resfriamento final ocorre a 30 °C realizado por trocadores de placas
com água em contracorrente como fluído.

Floculantes
• O uso de poliamidas floculantes são parcialmente hidrolisadas e
melhoram a floculação fazendo com que o volume de lodo diminua
sem modificar o pH. E sua adição vai de 1 a 3 g/Ton/decana
Principais parâmetros que devem ser
observados neste processo:
pH do caldo clarificado: 6,8 a 7,0;
Tempo de retenção: 30 min à 3 horas;
Flocos pequenos: falta de polímero;
Caldo turvo: pH baixo ou falta de sulfito.

Floculantes
• Para se acelerar a velocidade de decantação, o processo mais
utilizado é o aumento do tamanho das partículas, especialmente no
caso das suspensões coloidais, onde o movimento browniano e a
repulsão elétrica não permitem a decantação.
• Em geral a aglomeração se consegue pela utilização de floculantes,
que podem atuar de diversas formas:
• Substâncias eletrolíticas: descarregam as cargas elétricas,
• Substâncias coagulantes: provocam a formação de precipitados
gelatinosos,
• Polieletrólitos: que consistem em polímeros de alto peso molecular e
de cadeia longa com um grande número de pontos eletricamente
ativos.

Tratamento do caldo - Decantação
Onde é feita.
Como é feita.

Decantação
• A decantação é a mais importante etapa do
processo de clarificação, que visa purificar o caldo
pela remoção de compostos coagulados por
sedimentação.

Decantação
• A decantação é um processo contínuo, que leva
aproximadamente três horas no decantador
convencional, e uma hora no decantador rápido.
• É usual a aplicação de floculantes na entrada do
decantador, visando agrupar os flocos formados
nas reações químicas, deixando-os mais pesados
para que decantem mais rapidamente

Os principais parâmetros da
sedimentação são:
• pH do caldo clarificado: 6,8 a 7,0;
• Transmitância: • 60%;
• Concentração do lodo: 45 a 55% de impurezas;
• Teor de P2O5 • 30 ppm;
• Tempo de retenção: 30 min à 3 horas;
• Flocos pequenos: falta de polímero;
• Caldo turvo: pH baixo ou falta de sulfito;
• Impurezas flotando: temperatura baixa;
• Caldo com cor amarelo forte: pH alto.

Como é feita a decantação
na usina

Decantação
Vantagens Desvantagens
Alta estabilidade a qualquer variação
de fluxo.
Maior tempo de retenção (2,5
horas).
Apresenta lodo mais concentrado e
menor recirculação de caldo filtrado.
Maior queda de pH.
Baixo consumo de polímeros.
Volume inoperante na parte
superior, acima da primeira
bandeja, onde pode ocorrer pontos
mortos aumentando o nível de
infecção.
Decantação normal mesmo com Brix
elevado (> 18oBrix).
O caldo das bandejas inferiores
recebe o lodo das bandejas
superiores.
Alta estabilidade a qualquer variação
de fluxo.
Alto custo de implantação.

Metodologia Aplicada
• Separação física entre sólido e líquido, é baseada pela diferença de
densidade. Desta forma, a velocidade de decantação é regida pela lei
de Stokes:
v = K x D2 (d1 – d2)
μ
• v: velocidade de queda da partícula em cm/s,
• D: diâmetro da partícula em cm,
• d1: densidade da partícula em g/cm3,
• d2: densidade do fluido em g/cm3,
• μ:viscosidade do fluído em poise ou centipoise,
• k: constante que depende da forma da partícula.

Tratamento do caldo - Lodo
CICLONE
O lodo contém muita sacarose, e a
entrada do lodo no ciclone de
bagacilho faz com que a parte líquida
contendo sacarose siga para um
tanque de mistura e direcionado aos
filtros rotativos à vácuo.

Tratamento do caldo – Filtro
rotativo à vácuo
Realizada a filtração nos filtros
rotativos à vácuo, a parte líquida do
lodo será succionada, formando uma
torta (material retido) e caldo filtrado
usado na produção do etanol.

Tratamento do caldo – Filtro
rotativo à vácuo
• Após sair do decantador o lodo recebe uma pequena quantidade de
polímero, que ajudará na separação das impurezas, e recebe
também uma adição de bagacilho, que aumentará o rendimento
dessa extração.
• O caldo clarificado é enviado à fabricação, ou seja, mais
freqüentemente, diretamente à evaporação.
• O lodo deve ser primeiramente filtrado, para separar do caldo o
precipitado contido, juntamente com os sais insolúveis formados e o
bagacilho arrastado.
• Existem certas condições necessárias para se obter uma boa
filtração.

Pré-Evaporadores
• A temperatura de alimentação do caldo clarificado tem
uma relação direta com a superfície de aquecimento
necessária neste primeiro efeito.
• Normalmente a temperatura do caldo clarificado que
entra no pré-evaporador é de aproximadamente 115°C
(após pré-aquecimento).
• Este caldo entrará em ebulição dentro deste equipamento.
• Se a temperatura de alimentação for inferior a 115ºC,
parte da superfície disponível no pré-evaporador será
destinada, exclusivamente a aquecer o caldo e
posteriormente evaporar.

Evaporação - concentração
do caldo
• O caldo clarificado que apresenta cerca de 15 °Brix, entrará em um
conjunto de evaporadores de múltiplo efeito para a retirada da maior
parte da água 70 a 80%, concentrando até cerca de 65 °Brix,
formando a consistência de um xarope.

do caldo
• O objetivo da evaporação é concentrar o caldo clarificado,
produzindo o xarope com uma 60 – 70º brix.
• A concentração do caldo, por motivos técnicos e econômicos é
realizada em duas etapas.
– A primeira em evaporadores de múltiplos efeitos aquecidos a
vapor, produzindo xarope.
– A segunda etapa realiza-se em evaporadores de simples efeito,
aquecidos a vapor, denominados cozedores. Nestes o caldo entra
na forma de xarope e sai na forma de massa cozida, na qual a
sacarose apresenta-se parcialmente cristalizada.

do caldo
• O 2º e demais evaporadores são aquecidos pelo vapor vegetal
(vapor produzido pela evaporação de água do caldo) do efeito
anterior.
• O vapor das turbinas entra no primeiro efeito, condensa,
transfere calor para o caldo que se encontra dentro dos tubos,
produzindo assim a evaporação da água (caldo) dentro dos
tubos.
• Este vapor gerado (vapor vegetal) é utilizado no evaporador
(efeito) seguinte. O evaporador múltiplo efeito é econômico ao
usar vapor vegetal

Pressão nos Evaporadores
• O múltiplo efeito trabalha com pressões
decrescentes do primeiro para o último efeito.
• Assim, não são necessárias bombas para deslocar o
xarope de um efeito para o seguinte

Causas de uma Evaporação
Deficiente

Vias de obtenção fermentativa
Na busca por novas tecnologias voltadas na área de
Biocombustíveis, já se sabe que qualquer produto que dispõem de
açúcares pode ser utilizado para produzir etanol.
Três vias industriais são utilizadas para produção etanol no Brasil:
Via sintética – produz o etanol a partir de hidrocarbonetos como:
eteno e etino;
Via fermentativa – forma econômica e de fácil aplicação desde
que o processo seja totalmente controlável.

Microrganismos
Utilizam a luz do sol
como energia, e não
liberam Oxigênio

▪ A fermentação é uma transformação bioquímica provocada
num substrato por microrganismo vivo.
- Para a produção do álcool é necessário, que o substrato
apresente em sua composição, quantidade significativa
de açúcares fermentescíveis.
- Os microrganismos, utilizam esse açúcares como fonte de
carbono gerando energia celular e como um de seus
principais produtos metabólicos, o etanol.
Microrganismos

- O microrganismo mais utilizados na produção de álcool é a
levedura do gênero Saccharomyces cerevisiae, porem poder
ser utilizados outros microrganismos.
Ex.: Leveduras:
✓ Saccharomyces uvarum: é um fermento utilizado
industrialmente para a produção de cerveja.
✓ Saccharomyces bayanus: é uma levedura do género
Saccharomyces, e é usada em vinificação e fermentação de
cidra.
Microrganismos

• Bactérias:
✓ Klebsiella pneumoniae: é uma bactéria gram-negativa,
encapsulada, anaeróbia facultativa em forma de bastonete.
✓ Escherichia coli: assume a forma de um bacilo, são aeróbias
e anaeróbias facultativas.
✓ Zymomonas mobilis: Apresenta habilidade promissora de
transformar açúcares em etanol e gás carbônico, em
condições comparáveis àquelas exigidas pelas leveduras,
sua utilização ocorre muito na produção de cerveja.
Microrganismos

Agentes de fermentação
• Na fermentação é onde ocorre a transformação dos
açúcares em ETANOL.
• No processo de transformação dos açúcares em etanol há
desprendimento de gás carbônico e calor, portanto, é
necessário que as dornas sejam fechadas para recuperar o
álcool arrastado pelo gás carbônico e o uso de trocadores
de calor para manter a temperatura nas condições ideais
para as leveduras.
• O mosto fermentado é chamado de vinho. Esse vinho
contém cerca de 5-8% de ETANOL.
• O tempo de fermentação é de 06 a 08 horas

Agentes de fermentação
• Características necessárias para o agente de fermentação:
– Velocidade de fermentação
– Resistência ao álcool
– Eficiência de conversão
– Resistência ao pH e antissépticos
– Estabilidade genética

Fatores que afetam a
fermentação
Entre os principais fatores relacionados a qualidade da fermentação:
• Físicos: (temperatura, pressão osmótica);
• Químicos: (pH, oxigenação, nutrientes minerais e orgânicos,
inibidores);
• Microbiológicos: (espécie, linhagem e concentração da levedura,
contaminação bacteriana).
Todos os fatores mencionados afetam diretamente o rendimento da
fermentação, ou seja, a eficiência da conversão de açúcar em etanol.

• As leveduras, foram os primeiros microrganismos encontrados
capazes de crescer na ausência de oxigênio.
- Durante muito tempo, os fungos foram considerados como
vegetais
- Somente a partir de 1969, passaram a ser classificados em um
reino à parte, chamado de reino Fungi.
- Do ponto de vista econômico, as leveduras são os
microrganismos mais importantes da fermentação alcoólica.
Levedura

- Existem, aproximadamente, 350 espécies diferentes de
leveduras, separadas em cerca de 39 gêneros.
- As espécies mais usadas na produção de álcool e aguardente
são Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces uvarum.
- Sendo a Saccharomyces cerevisiae a mais utilizada, pois,
apresenta uma maior eficiência que pode passar de 98%.
- Saccharomyces é um termo de origem latina, significando
fungos do açúcar.
Levedura

- Se classificam, como sendo: células procarióticas, esféricas,
elípticas ou cilíndricas
- Unicelulares, de composição pastosa ou cremosa que cumprem
as funções vegetativas e reprodutora.
- Sua reprodução ocorre de forma assexuada por gemação ou
brotamento da célula-mãe.
Levedura

• Variam grandemente das bactérias e de outros microrganismos
em suas dimensões (Saccharomyces cerevisiae).
• A tabela abaixo demonstra a diferença no tamanho entre as
leveduras e algumas bactérias.(LIMA et al.,1975).
Leveduras Bactérias
Esféricas
Bactérias
Cilíndricas
Diâmetro 1-5 μm 0,5 a 4 μm ̶̶
Compriment
o
5-30 μm ̶̶ Inferior a
10μm
Levedura

- Além de ser uma espécie que cresce sobre árvores e
plantas, conhecida como levedura de padeiro ou de
cervejeiro, apresenta capacidade de produzir:
Levedura
- álcool (principalmente o etanol, presente em bebidas
fermentadas)
- dióxido de carbono (que permite a expansão da massa
do pão) a partir de açúcares.

- A levedura é um microrganismo facultativo, trabalha tanto na
presença de oxigênio, quanto na ausência dele.
- Em anaerobiose (ausência de oxigênio) o açúcar é convertido
principalmente em álcool e dióxido de Carbono (CO2).
- Em aerobiose (presença O2) os produtos formados são o dióxido
de carbono e água, sendo sua multiplicação mais rápida e produz
mais células.
Levedura

Aeróbico (presença de oxigênio): o açúcar, gera uma
forma de energia (trifosfato de adenosina, ou ATP), que será
utilizada na realização de vários trabalhos fisiológicos, tais
como:
- absorção,
- excreção,
- biossíntese,
✓ Trabalhos necessários à manutenção da vida, crescimento e
multiplicação celular.
Levedura

Anaeróbico (Anaerobiose)
✓ Na ausência de oxigênio (processo anaeróbico), a quebra do
açúcar é incompleta, formando então:
- o álcool que é o produto resultante,
- E o CO2 – utilizado durante o processo de fermentação.
Levedura

❖ A equação simplificada da respiração pode ser descrita:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 H2O + 6 CO2 + ATP (38 moléculas)
❖ A equação simplificada da fermentação pode ser descrita
segundo Gay Lussac:
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + ATP (2 moléculas)
Levedura

Balanço Energético da Fermentação
(1- 5g De Biomassa/100g ART)
Levedura
ATP
CALOR
51,1 g de ÁLCOOL
48,9 g de CO2
+
9 Kcal (2,4 %)
17,5 Kcal (4,6 %)
354 Kcal (93 %)
100g de ART
380 Kcal (100%)

ATP
CALOR
108 g de Água
168 Kcal (44 %)
212 Kcal (56 %)
0 Kcal (0 %)
+
264 g CO2
100 g de ART 380 Kcal (100 %)
O2
+
Balanço Energético da Respiração Aeróbica
(47g Biomassa/100g ART)
Levedura

Balanço Energético
(Fermentação X Respiração)
ANAEROBIOSE: FERMENTAÇÃO
C6H1206
CO2 + ETANOL + 2 ATP/MOL
1 - 5 g BIOMASSA SECA/100g ART
C6H1206 + O2 CO2 + ÁGUA + 38 ATP/MOL
47 g BIOMASSA SECA/100g ART
AEROBIOSE: RESPIRAÇÃO
Para compensar a baixa eficiência energética da
fermentação a levedura intensifica a velocidade de
degradação do açúcar quando em anaerobiose.
Levedura

➢ Os critérios para seleção de linhagem segundo
MENEZES, 1980 e CAMARGO, 1966, são:
1. Velocidade de fermentação: Transformação do açúcar em
álcool e aumento da biomassa.
2. Resistência ao álcool: Realizar suas atividades celulares em
meio alcoólico elevado.
3. Resistência a baixos valores de pH e a anticéptico.
Levedura

▪ Antissépticos: Toda e qualquer substancia que tem como
propriedade destruir microbios ou infecções, utilizado no
sentido de degradar ou inibir a proliferação de
Microrganismos (bacterias).
4. Eficiência de conversão: Capacidade da levedura de
converter açúcar em álcool.
4. Estabilidade genética: as propriedades selecionadas devem
se manter em gerações seguintes da linhagem genitora.
Levedura

▪ Resistência a baixos valores de pH e a anticéptico
Durante a clarificação do caldo por aquecimento, há uma
redução dos microrganismos, mas não é uma esterilização.
Após a clarificação, o mosto é resfriado e colocado em
dornas sem cuidados para manter o ambiente livre de
microrganismos
Levedura

Os anticépticos e antibióticos são utilizados para o
controle da contaminação, criando ambiente favorável ao
desenvolvimento das leveduras.
• Anticépticos - o ácido sulfúrico adicionado ao mosto é o
anticéptico mais utilizado.
*Obs.: Entretanto, na prática não se usa este ácido, cuja
aplicação é feita mais frequentemente no pé-de-cuba.
Levedura

• Antibióticos - Os bactericidas são empregados, em muitos
casos, preventivamente.
- Os antibióticos, especialmente penicilinas,
devido ao preço mais elevado, são aplicados em algumas
usinas, de maneira corretiva.
*Obs.: A penicilina é um bom inibidor de contaminações, devido
às suas propriedades bacteriostáticas.
Levedura

Alguns cuidados com as leveduras:
• Dentre os cuidados que devemos tomar durante o processo de
fermentação um dos principais é o estresse.
• Por serem seres vivos o estresse, tanto térmico, quanto
etanólico podem causar rompimento celular,
- ocasionando a redução da atividade metabólica até mesmo
a morte da levedura.
Levedura

Levedura
❖ Estresses Térmicos – causados por fortes variações
de temperatura, em media aumento de 20 0C.
❖ Estresses Etanólicos – causados pelo excesso de
álcool, contido na solução.

▪ Contaminações presentes na fermentação alcoólica:
✓ Os microrganismos contaminantes presentes no processo
fermentativo,
- são os mesmos encontrados no solo da lavoura de cana.
1. Leveduras Selvagens (Leveduras Contaminantes)
2. Bactérias (contaminação Bacteriana)
Contaminantes

▪ Sendo transportado até a indústria mediante a introdução de:
- terra aderida às raízes,
- caule,
- folhas,
- água,
- partículas carregadas pelas correntes aéreas,
- além da própria microbiota presente na matéria prima
(ANGELIS, 2010).
Contaminantes

▪ Sendo transportado até a indústria mediante a introdução de:
- terra aderida às raízes,
- partículas carregadas pelas correntes aéreas,
- além da própria microbiota presente na
matéria prima (ANGELIS, 2010).
- caule,
- folhas,
- água,
Contaminantes

▪ São também chamadas de leveduras contaminantes, pois
causa sérios problemas para a fermentação, tais como:
- Aumento do tempo de fermentação.
- Floculação e Espuma.
- Diminuição no rendimento.
▪ Apresentam características diferentes (forma, tamanho, tipo
de colônias) das leveduras alcoólicas.
▪ Podendo chegar às dornas em forma vegetativa ou de
esporos, e a responsavel pela quase total dominação da
fermentação.
1. Levedura Selvagem

▪ A origem destas leveduras é variável, destacando-se como
principais fontes:
- O melaço,
- O xarope,
- A água de lavagem de cana
- Solo.

▪ Dentre as leveduras selvagens encontradas, estão:
- Saccharomyces
- Candida krusei,
- Pichia ohmeri,
- Trichosporum brassicae,
- Torulaspora pretoriensis
- Kluyveromyces vanudenii.
- chevalieri,
-capensis,
- bayanus.

▪ Os principais métodos de controle e eliminação são:
✓ A temperatura ideal de aquecimento do caldo deve ser
entre 105 – 110 0C.
- Assepsia rigorosa,
- Monitoramento constante,
- Controle da temperatura da fermentação
- Controle da temperatura de aquecimento do caldo.

❖ Um estudo foi realizado pela FERMENTEC com 326
leveduras selvagens, lisas e rugosas, em 4 safras.
De 190 leveduras lisas:
• 84% apresentaram problemas;
• 46% espumaram;
• 17% flocularam;
• 29% apresentaram sobras de ART (açúcares redutores
totais).

De 136 leveduras rugosas:
• 86% espumaram;
• 52% flocularam;
• 87% delas apresentaram sobra de ART.
*Obs.: Todas as rugosas apresentaram problemas. O aumento
no gasto com insumos pode representar 10 a 20% do custo
do álcool (Jornal Cana, maio 2005).

Células
bacterianas:
Bactéria
Láctica
2. Bactérias

Origem e evolução
• Os primeiros microrganismos a aparecer na Terra, foram as
bactérias unicelulares, a cerca de 4 bilhões de anos.
• Por cerca de 3 bilhões de anos, todos os organismos
existentes eram microscópicos, as bactérias e as arqueias
foram as formas de vida predominantes.
2. Bactérias

Sendo algumas espécies (mais precisamente as algas
azuis, bactérias que realizam fotossíntese), responsáveis por
liberar parte do oxigênio no planeta.
Embora fósseis bacterianos existam, a falta de morfologia
distintiva impede que sejam usados para examinar a história da
evolução bacteriana, ou datar o tempo de origem de uma
determinada espécie de bactéria.
2. Bactérias

▪ As bactérias predominantes em processos industriais de
fermentação alcoólica são Gram-positivas em formas de
bastonetes (em torno de 85%), com destaque para:
- os gêneros Bacillus e Lactobacillus
- as espécies L. fermentum e L. helveticus.
▪ As bactérias lácticas exercem um efeito inibidor sobre a
levedura, pois competem pelo substrato (alimento).
2. Bactérias

▪ As bactérias causam os mesmos problemas que as leveduras
contaminantes e alguns inconveniente como:
- Entupimento de tubulações,
- Aumento do fundo de dornas,
- Dificuldades de operação das centrífugas devido a
entupimento dos bicos.
2. Bactérias

▪ A redução no rendimento acontece, pois:
- quando a bactéria converti uma molécula de glicose em duas
de acido láctico,
- a levedura deixou de produzir duas moléculas de etanol
(Narendranath, 1994).
▪ Um processo de fermentação considerado relativamente sadio
apresenta níveis de bactéria próximos a 105 células/mL
(ANDRIETTA et al, 2006).
2. Bactérias

PRÁTICA
Objetivo
- Observar e analisar a reação do Saccharomyces Cerevisiae sob diferentes
condições;
Matérias Utilizados
- Água Fria a 20ºC
- Água Quente à 70ºC
- 2 Colheres de Açúcar
- 1 colher de chá de Sal
- 1 colher de fermento Biológico (Saccharomyces Cerevisiae)
- Bexigas
METODOLOGIA
Colocar as bexigas na boca dos balões, passando uma fita adesiva para
evitar a saída de gases. E observar a reação biológica que venha a ocorrer.

PRÁTICA
QUESTÕES PARA DISCUTIR
1. O que aconteceu no copo do inicio da prática? E na
garrafa? Porque se adicionou um pouco de sal no copo?
1. Qual o gás foi liberado? O meio estava em aerobiose ou em
anaerobiose? O que mais foi produzido além do gás?
1. O que aconteceu com o fermento que foi diluído com água quente?
E o que foi diluído com água fria?
1. Qual dos dois modelos foi o mais eficiente? Justifique
1. Após quanto tempo a fermentação encerrou? O que aconteceu
com fermento após esse tempo?

O Caldo = Mosto
• O caldo que se obtém do esmagamento da cana-de-açúcares nas
moendas, misturado em água de embebição é chamado de mosto.
• Embora possa ser realizado a fermentação do caldo bruto sem
clarificação, aquecimento, decantação e filtração para separação de
colóides, gomas e demais materiais presentes ao meio.
• O caldo (mosto) limpo fermenta melhor, espuma menos e suja
menos as colunas de destilação.

O melaço de cana = Mosto
• O melaço provém da fabricação de açúcar cristal branco, após uma
industrialização.
• O melaço apresenta uma concentração de sólidos solúveis elevada
necessitando de uma diluição a fim de se obter um mosto com
concentração ideal de sólidos solúveis e consequentemente de
açúcares.
• Para se preparar um mosto com brix adequado a quantidade de
água, em peso, deve ser adicionada a um determinado peso de
melaço de concentração conhecida.
• Ou seja, o melaço quando misturado em
água também é chamado de mosto.

Mosto
• Mosto é um líquido açucarado que pode ser
fermentado.
• Para o preparo dos mostos devem ser tomados
alguns cuidados na concentração de açúcares totais
e sua relação com sólidos solúveis, acidez total e
pH.
• Em alguns casos pode ser necessária a
suplementação de nutrientes, adição de anti-
sépticos e aumento da temperatura para se obter
rendimentos satisfatórios

Concentrações dos Mostos
As concentrações dos mostos nas destilarias são expressas em graus
Brix. Esta diluição com á água é feita para obter uma graduação
entre:
12 a 25 °Brix é um exemplo aplicável, mas os teores podem variar
conforme protocolo de fermentação da empresa.
O pH deve ficar em 4,5 e 5.

Mosto
• O brix ideal do mosto depende do tipo de levedura utilizada e do
processo de condução da fermentação.
• Quando o mosto é diluído a fermentação é mais fácil, rápida e
completa, porém necessita de mais vapor e água.
• Quando se trabalha com um mosto muito concentrado, a
fermentação é mais lenta e incompleta, ou seja, fica com açúcar
residual alto, tendo dessa forma menor rendimento, além de exigir
maior limpeza nos aparelhos.

Mosto
• O uso de anti-sépticos tem o objetivo de controlar
os contaminantes, sendo que o ácido sulfúrico tem
se mostrado o melhor controlador das
contaminações.
• As leveduras desempenham melhor sua atividade à
temperatura de 32 a 34º C (Celsius).

Mosto
• No tratamento do caldo, o caldo bruto deve sofrer
um tratamento térmico, ou seja, um aquecimento
de até 105º C, visando a eliminação dos
microrganismos contaminantes, de maneira a
reduzir a formação de espumas durante o processo
fermentativo.

Correção dos mostos
• Exigências biológicas e nutricionais das leveduras.
• Melaço residual (mel pobre): a correção é feita com diluição em
água. Em casos especiais adiciona-se 1g de fosfatos e sais de amônio
por litro de mosto.
• Caldo de cana: correção mais cuidadosa, com adição de fosfatos, sais
de amônio e vitaminas.
Após todo o processo de diluição e adição de
nutrientes, os mostos
podem ser conduzidos ao processo de inoculação e
produção de etanol.

Condições adequadas do
mosto

Exigências nutricionais
• Elementos nutritivos mais importantes para crescimento das
leveduras, são representados pelos seguintes minerais:
• Carbono, nitrogênio, fosfatos, sais de magnésio, potássio e cálcio.
• As fontes de carbono são os carboidratos presentes no meio.
• O nitrogênio encontra-se presente no material proteico e nos
produtos de sua degradação conforme avança a fermentação e
formação de sais amoniacais.

Adição de nutrientes
São importantes também para favorecer a multiplicação rápida da
levedura.
Os mais utilizados são:
• fontes de nitrogênio (sulfato de amônio);
• fontes de magnésio (sulfato de magnésio);
• fontes de potássio
• e outros (zinco, fósforo, cálcio etc.)
A aplicação é necessária até atingir 5% de
fermento dentro das
dornas.

Agente de fermentação
alcoólica
• Economicamente o uso das leveduras da espécie Saccharomyces
cerevisae são as leveduras mais importantes para obtenção do etanol
por via fermentativa.
• As leveduras são microrganismos aeróbio facultativo, ou seja, tem a
habilidade de se ajustar metabolicamente, tanto em condições de
aerobiose como de anaerobiose.
• Desta forma, o açúcar consumido pelas leveduras são transformados
em biomassa, CO2 e H2O em aerobiose.
• Já na forma anaerobiose a maior parte será convertida em etanol e
CO2, processo denominado de fermentação alcoólica.

MORFOLOGIA DE LEVEDURA
• As leveduras como os bolores, são fungos, mas deles se diferenciam
por se apresentarem, usual e predominante, sob forma unicelular.
• Como células simples, as leveduras crescem e se reproduzem mais
rapidamente do que os bolores.
• São facilmente diferenciadas das bactérias em virtude das suas
dimensões maiores e de suas propriedades morfológicas.

Temperatura
As leveduras são consideradas microrganismos mesofílicos, ou seja,
atuam em temperaturas de 26 a 35 °C na produção do Etanol.
Temperatura Ideal
de 33º a 34ºC,
sendo a máxima 35ºC
Nesta temperatura a levedura se multiplica menos, e aumenta
o rendimento.
se conseguir manter a
contaminação sob controle.

Reação do meio pH
• As fermentações se desenvolvem numa ampla faixa de valores de
pH, sendo adequada a entre 4 e 5.
• Desta forma, as fermentações conduzidas em meios mais ácidos
resultam em maiores rendimentos em etanol, pelo fato de restringir
o crescimento do fermento, com a conseqüente redução da
produção de glicerol, ao mesmo tempo em que reduz a
contaminação bacteriana.

Reação do meio pH
• o pH pode ser usado para selecionar preferencialmente as
leveduras sobre as bactérias e diminuir a susceptibilidade á
contaminação bacteriana
• Durante as fermentações o pH pode variar por diversas
razões, como variações devido ao consumo de fontes de
nitrogênio e também formação de ácidos, tais como
acético, láctico, pirúvico, succínico.

Antissépticos
• A fermentação industrial e sua ampla dimensão voltada ao processo
de fermentação conduzida, apresenta contaminação por bactérias
principalmente as do gênero Lactobacillus e Bacillus que realizam a
produção de ácido láctico ao qual reduz a fermentação via leveduras
e o produto formado etanol.
• Desta forma, o problema é controlado pela adição de 4 mg de
hexaclorofenol por litro de mosto ou 10 a 50 mg de pentaclofenol
por litro de mosto.
• Ou caso preferir, utilize o ácido sulfúrico utilizado no abaixamento do
pH que age como antisséptico.

Inibidores de reação
• A sulfitação do caldo de cana para sua clarificação pode
resultar em melaços com elevados teores de sulfito, que
pode acarretar em efeitos tóxicos à levedura,
comprometendo a fermentação, bem como aumentar a
acidez do álcool obtido.

Antibióticos
• Usam-se antibióticos pela mesma razão do uso dos antissépticos.
• Sua ação como agente esterilizante, é dada pela propriedade
bacterostática. Usa-se a Penicilina com proporção de: 500 a 1000 U.I
por litro de mosto.

Quantificação das leveduras
As leveduras são os microrganismos mais utilizados em processos que envolvam a
fermentação alcoólica, especialmente as linhagens da espécie Saccharomices
cerevisiae.
O mosto utilizado na fermentação
para produção do etanol é formado
pelo caldo da cana-de-açúcar e adição
do mel residual.
Para isso deve ser adicionada uma
quantidade satisfatória de células de
leveduras viáveis contadas na câmara
de Neubauer e posterior adição no
mosto.

• A quantificação celular é de grande importância para o
controle do número de microrganismo em determinado
processo.
• Esta quantificação poderá influenciar diretamente no
rendimento de um processo onde as concentrações de
certas células são de suma importância.
• São vários os métodos de quantificação de microrganismos
em uma cultura ou suspensão. Eles se dividem
basicamente em dois grandes grupos: quantificação por
contagem direta e por contagem indireta

São vários os métodos de quantificação de
microrganismos em uma cultura
• Massa seca
• Turbidimetria
• Volume de centrifugado
• Contagem na câmara de Neubauer

Mosto
▪ Também chamado de substrato: refere-se a todo líquido
açucarado e apto a fermentar.
▪ Definição de Substrato:
Em biologia e bioquímica pode significar um meio de
nutriente que serve de base (logo, sub-estrato) para o
desenvolvimento de um organismo. O substrato utilizado é
chamado de mosto, mistura açucarada destina a fermentação
Preparo do Mosto

▪ O seu preparo e correções compreendem diversas
operações que visam transformar e corrigir a matéria prima,
tornando-a um líquido açucarado susceptível de sofrer
fermentação (QUEIROZ, 1994).
- A correção é a reposição dos nutrientes, necessários para
que a levedura, possa utilizá-lo como fonte de energia e se
multiplicar.
Preparo do Mosto

▪ O substrato (utilizado para crescimento de inóculo e para a
fermentação) deve conter substâncias que atendam às
necessidades nutricionais das leveduras, fornecendo-lhes:
- C, H, N, O,
- P, K, S, Mg,
- Fe, Zn e vitaminas
❑ Quando no mosto estes nutrientes estiverem em falta deve
ser adicionados em forma de sal.
Preparo do Mosto

❖ Necessidades de Sais
➢ N-Amoniacal ou assimilável (aminoácidos)
▪ Fermentação com reciclo:
- 50 mg/l mosto (adequado).
- > 50 mg/l muita multiplicação do fermento diminui o
rendimento em álcool.
- < 50 mg/l diminui velocidade da fermentação e a
multiplicação do fermento.
Preparo do Mosto

▪ Fermentação sem reciclo:
- 150 - 400 mg/l mosto - necessita multiplicar o fermento.
➢Potássio (K)
- 700 - 1300 ppm (adequado)
- > 2000 ppm: Estresse do fermento. Aumento de glicerol.
Estresse na levedura.
- < 700 ppm: Diminuição do poder protetor contra o ácido e
diminuição da velocidade e rendimento da fermentação.
Preparo do Mosto

➢Magnésio (Mg)
- 100 - 200 mg/L (ppm) mosto: (recomendado).
- < 100 mg/L: as células filhas do fermento não se
desprendem da mãe. Pode flocular.
➢Fósforo (P)
- 50 - 250 mg/L (ppm) mosto: (recomendado)
Preparo do Mosto

a) Formulação do Mosto
- Caldo clarificado
- Caldo clarificado e água
- Caldo clarificado e melaço,
- Melaço e água
- Caldo clarificado, melaço e água.
* Brix dos mostos: 4 a 30° Brix dependendo da pureza e destino
do mosto. Nas fases preliminares de preparo de inoculo,
usam-se as menores concentrações.
Preparo do Mosto

b) Concentração do Mosto
A concentração do mosto depende:
- Produção Pretendida.
- Capacidade de Fermentação pela Levedura.
*Obs.: Se um dado mosto não apresenta os componentes
necessários ao desenvolvimento da levedura, tanto
qualitativa, como quantitativamente, o mesmo deve ser
suplementado com os nutrientes necessários.
Preparo do Mosto

Preparo do Mosto
▪Mostos muito concentrados:
-Ocasionam perdas de
açúcares.
-Causam estresse osmótico
da levedura.
-Aumento no tempo de
fermentação.
-Sujam mais os aparelhos de
destilação.
-Maior aumento de
temperatura.
▪Mostos muito diluídos:
-Fermentam rapidamente.
-Sujam menos os aparelhos
de destilação.
-Necessário maior volume
de fermentadores.
-Mais água na diluição.
-Maior gasto de vapor nas
colunas de destilação.
-Fermentação estará mais
suscetível a infecções.

❑ O mosto é diluído em misturadores estáticos.
- São tubulações contendo roscas helicoidais em sua parte interna,
que proporciona uma melhor homogeneização da mistura.
Preparo do Mosto

❑A seguir o mosto é resfriado em trocadores de calor tipo
placas.
- O resfriamento do mosto é necessário pois o mel ou o
caldo utilizado na alimentação sai com temperaturas
acima de 50 0C, o que pode levar a morte da levedura ou
ao estresse.
- A temperatura deve ser reduzida para 28 - 32 °C.
Preparo do Mosto

Trocador montado
Fluxo de entrada de fluidos
Placa do trocador
Preparo do Mosto

Trocadores de calor:
✓ Os trocadores de calor tipo placas são tidos como ponto
crítico na contaminação.
✓ Há formação de um Biofilme - uma camada de um polímero
(goma) que protege a população bacteriana formada na
placa metálica impedindo a ação de antibióticos e produtos
químicos.
Preparo do Mosto

SUPERFÍCIE METÁLICA
FORMAÇÃO DO BIOFILME
FASE DE ADERÊNCIA
Bactérias se aderem na superfície através de
estruturas especiais

Bactérias se multiplicam, formando um material denso,
porém, nesta fase, o biofilme ainda não é visível
FASE DE EXPANSÃO

“GOMA”
(biofilme)
Quando existe população bacteriana suficiente , além do biofilme
existente, são secretados polímeros, que incrustram nas placas
FASE DE MATURAÇÃO

antibiótico
A “goma”produzida protege as bactérias dos fatores adversos (
antibióticos e produtos químicos )
FASE DE RESISTÊNCIA

Antes Assepsia Após Assepsia
EFEITO DA ASSEPSIA COM FLEGMAÇA

❑ Deve ser realizadas limpezas, afim de evitar contaminações,
seja:
➢ Com flegmaça quente, produto oriundo da destilação.
- Pelo menos uma vez a cada turno.
➢ Com água fria e pressurizada, realizando a abertura e
limpeza em cada placa.
- No mínimo uma vez a cada dois dias.
➢ Com soda (NaOH), chamado de CIP, realizado quando o
índice de infeção no trocador estiver alto.
Preparo do Mosto

▪ Inoculo:
- O inóculo também chamado de pé de cuba ou pé de
fermentador, é em biotecnologia a denominação dada a
suspensão de microrganismos de concentração adequada, a
ser usada na fermentação do mosto.
▪ Mais para isso antes é necessário a realização da
multiplicação das células de levedura.
Preparo do Fermento

▪ Multiplicação da levedura:
- No início da safra é necessário que se faça uma reprodução
da levedura em quantidade ideal para produção.
- Essa multiplicação ocorre na presença de oxigênio (fase
anaeróbica), o que favorece a reprodução das células de
levedura.
Preparo do Fermento

Para se realizar a multiplicação alguns fatores são
essenciais:
1º Aquecimento da água e mosto:
- Garante uma maior velocidade na multiplicação da levedura
e provoca inibição de leveduras não interessantes ao
processo.
- Temperatura ideal da água em torno de 35° a 37° C.
Preparo do Fermento

2º Oxigenação do meio:
- Esta etapa é de extrema importância para o sucesso da
multiplicação da levedura em função da aerobiose.
- É realizada pela introdução de ar comprimido e com
agitação mecânica.
3º Utilização de antibióticos:
- Necessário para inibir o crescimento de bactérias.
Preparo do Fermento

4º Brix de alimentação
- Faixa ideal de operação: de 6° a 10° Brix.
▪ Para Brix maiores que 10° a velocidade de multiplicação da
levedura é menor.
5º pH
- Aceita-se em geral que as leveduras cresçam melhor em
meios ácidos pH entre 4,5 e 5,0.
- Na etapa de multiplicação não deve-se adicionar ácido para a
redução do pH.
Preparo do Fermento

6º Temperatura
- Temperatura ideal de 28 a 30ºC.
- Controle da temperatura é essencial, pois as leveduras
estão se desenvolvendo e temperaturas altas podem mata-
las.
7º Necessidades Nutricionais
- As leveduras necessitam dos mesmos elementos químicos
que as outras formas de vida, são utilizados os nutrientes.
Preparo do Fermento

▪ Os nutrientes são utilizados para facilitar e acelerar o
desenvolvimento da levedura, os mais utilizados são:
- Fontes de nitrogênio (sulfato de amônio);
- Fontes de magnésio (sulfato de magnésio);
- Fontes de potássio .
- E outros (zinco, fósforo, cálcio etc.)
❖ A aplicação é necessária até atingir 5% de fermento dentro
das dornas.
Preparo do Fermento

▪ Brotamento e viabilidade da levedura:
✓ Durante a multiplicação do fermento, quanto maior o
brotamento, melhor, pois vai-se atingir o número ideal de
células em menor tempo.
✓ Entretanto, durante o processo de fermentação, a
porcentagem de brotamento deve ser a menor possível,
desde que se mantenha a porcentagem de fermento estável
na dorna.
Preparo do Fermento

A primeira figura nos
mostra em vermelho a
quantidade de células mortas.
A segunda figura nos
mostra a multiplicação de
levedura, as células menores
são os brotos.
Preparo de Leveduras

▪ O processo de fermentação alcoólica é um processo
biológico, cujo principal agente é a levedura, que se utilizam
do açúcar para obter energia, e não produzir etanol,
portanto a fabricação deste é uma consequência da
fermentação, e não a finalidade.
▪ A principal diferença está no tipo de metabolismo seja
Anaeróbio ou aeróbio.
Processo Fermentativo

▪ Agente principal para fermentação alcoólica:
Levedura: microrganismo facultativo, Leveduras
Saccharomyces cerevisiae.
- Fermentação (sem presença de oxigênio): 1 molécula de
glicose produz 2 de ATP
- Respiração (em presença de oxigênio): 1 molécula de glicose
produz 38 de ATP

A fermentação alcoólica é composta por 3 fases:
1) Fermentação Preliminar
2) Fermentação Principal
3) Fermentação complementar

1) Fermentação Preliminar
- Inicia-se, quando o fermento é adicionado e termina
quando o desprendimento de gás carbônico CO2 se torna
evidente.
- Nesta fase, apesar do fermento estar consumindo sacarose
do mosto, praticamente não há produção de álcool, por
este motivo deseja-se que a duração seja a menor possível.

- Ocorre uma pequena elevação da temperatura e baixo
desprendimento de dióxido de carbono (LIMA et al, 1975).
- A duração desta fase depende das características do sistema
de fermentação, e pode ser reduzida (ou mesmo não existir)
quando se emprega uma alta concentração de células, ou
pela adição de células em um meio mais rico que o original.

2) Fermentação Principal (tumultuosa)
- Esta fase tem início, quando é caracterizado o
desprendimento do gás carbônico CO2
- A produção de CO2 vai aumentando progressivamente
e com rapidez, dando a impressão que o mosto está em
plena ebulição, por este motivo há um aumento de 20% do
volume e na temperatura.

- É a fase de maior duração, onde há conversão intensa dos
açúcares fermentescíveis.
- A densidade do mosto (0Brix) diminui e eleva o teor de
álcool e a acidez.
- A temperatura se eleva rapidamente e é fundamental o
controle da temperatura nesta fase, não devendo
ultrapassar os 35ºC nas dornas (LIMA et. al, 1975).
- Nesta fase ocorre a formação de espumas.

- É necessário a verificação constante da densidade (0Brix)
temperatura do mosto.
- As dornas possuem um sistema de resfriamento do mosto.
- Nesta fase a formação de álcool é máxima e rápida,
diminuindo o brix do mosto até o ponto da fermentação
complementar.

3) Fermentação Complementar
- Esta fase tem início, quando é caracterizado a queda de
desprendimento do gás carbônico CO2 e com a diminuição
da temperatura do mosto.
- Esta fase é muito delicada, pois é nela que podem aparecer
infecções e formação dos alcoóis superiores, devido ao óleo
da cana.

- A maior rapidez desta fase, resultará em um álcool de
melhor qualidade e mais fino.
- Esta fase é controlada pelas medições de brix, até o ponto
favorável para a destilação.
- O brix final varia de 3oà 8o, dependendo da concentração
inicial do mosto e outros fatores.
- Quando termina a fermentação alcoólica, o mosto torna-se
vinho, pois não possui mais sacarose.

- A fermentação alcoólica pode ser feita com processo
contínuo ou em batelada.
- O vinho será centrifugado, para a separação do fermento.
- O vinho centrifugado é enviado para a dorna volante que
alimenta os aparelhos de destilação.
- O fermento é enviado para as Cubas, para ser tratado, e
será reutilizado nas próximas fermentações.

- O tratamento do fermento consiste na diluição com água e
diminuição do pH, com adição de ácido sulfúrico até baixar
para pH até próximo de 2,5.
- O fermento deixa a fermentação com um volume médio
de 7,5 a 11,5 % de álcool, será centrifugado e diluído com
água até 3 a 5%.

▪ Produtos Secundários da Fermentação Alcoólica
• Glicerol:
- Regulador redox celular em anaerobiose;
- Protetor estresse osmótico.
• Ácido Succínico:
- Regulador redox celular em anaerobiose.
- Agente antibacteriano natural
• Trealose:
- Protetor contra estresses.

Dornas de Fermentação
▪ São tanques construídos geralmente em aço carbono com
capacidade variável de acordo com a capacidade do
processo.
▪ Podem ser fechadas ou abertas:
✓ Abertas: apresentam perda acentuada, pois, com a
eliminação do CO2 da fermentação, haverá um arraste de
álcool.
Fermentação

Tipos de Processo de Fermentação
❖ Fermentação Contínua;
- Fermentação contínua com centrifuga
- Fermentação contínua com levedura floculante
❖ Fermentação Descontínua;
❖ Fermentação Conbat.
Fermentação

PARÂMETROS AVALIADOS
BATELADA CONTÍNUA
RENDIMENTO GERAL DA DESTILARIA
BASTONETES NO VINHO
CONSUMO DE ANTIBIÓTICOS
CONSUMO DE ÁCIDO
CONSUMO DE DISP.+ ANTIESPUMANTES
TAXA DE PERMANÊNCIA DE LEVEDURAS
BATELADA X CONTÍNUA
Fermentação

CENTRÍFUGA
DESTILAÇÃO
ÁGUA
ÁCIDO
MOSTO
FERMENTO
Continua com centrifuga

Fermentação Contínua
Neste processo utiliza-se dorna de grandes dimensões, sendo
que o processo é ininterrupto operando da seguinte forma:
1º - O mosto é misturado à levedura na primeira dorna;
2º - Passa para as demais dornas em um processo continuo até
chegar a última dorna;
3º - O vinho bruto desta última dorna é enviado para
centrifugação;
4º - O vinho centrifugado é enviado para o aparelho de
destilação.

Características deste processo:
❖ VANTAGENS:
▪ Mais barato para automatizar
▪ Menor custo na instalação
- Menor volume de dorna
- Menor número de trocadores de calor
- Não é necessário pulmão para equalizar centrífugas

❖DESVANTAGENS:
- Difícil medir o rendimento da fermentação.
- Difícil controle microbiológico; (não se lava a dorna ou se faz
com baixa frequência).
- Choque (estresse) na levedura quando passa de uma dorna
para outra (concentração alcoólica, de açúcar e
temperatura)

PROCESSO ZANIFLOC
Continua com Levedura Floculante

PROCESSO INTERLOOP (Hoechst-Uhde)

PROCESSO NATRONTEC

PROBLEMAS COM OS TRÊS PROCESSOS
(ZANIFLOC, INTERLOOP e NATRONTEC)
▪ Nos decantadores o fermento subia em vez de decantar
▪ A contaminação bacteriana abaixa o pH do vinho e as
leveduras desfloculam.
➢ perda de fermento
➢rendimento da fermentação.

ÁGUA
DORNA
TANQUE PULMÃO
VINHO BRUTO
VOLANTE DE
VINHO
TURBINADO
CENTRÍFUGA
CUBA
FERMENTO
TRATADO
MOSTO
DESTILAÇÃO
ÁCIDO
Fermentação Batelada

Fermentação Descontínua ou Batelada:
➢ Neste processo utilizamos várias dornas geralmente com
capacidade menor que as do processo contínuo,
- Podemos dizer que neste tipo de processo trabalhamos
fazendo várias pequenas fermentações, pois as dornas são
cheias, fermentadas e processadas uma a uma.

Características deste processo:
❖Vantagens:
-Mais fácil medir o
rendimento
-Rendimento da fermentação:
92%
-Facilidade no controle
microbiológico; (lava-se as
dornas com frequência)
❖Desvantagens:
▪Auto custo de:
-Instalação,
-Automação,
-Manutenção.
de dorna e trocador de calor

Fermentação Conbat:
▪ Neste tipo de processo temos uma mescla dos dois
processos já citados, sendo que temos 1 dorna “mãe” por
onde começamos o processo de alimentação e dela
distribui-se para as demais dornas para término da
fermentação.
Fermentação Alcoólica

▪ Tempos muito longos
✓ Baixa vazão de CO2
✓ Necessidade de agitação
Tempo de Fermentação
▪ Tempos muito curtos
✓ Alta vazão de CO2
✓ Muita espuma

Inóculo
• Chama-se inóculo, pé-de-cuba ou pé-de-fermentação um volume de
suspensão de microrganismos de concentração adequada capaz de
garantir, em condições econômicas, a fermentação de um dado
volume de mosto.
• O volume de inóculo introduzido no fermentador está comumente
ao redor de 5 a 10% de sua capacidade útil. No entanto, pode variar
de 0,5 a 50%.
• Sendo o volume de mosto a fermentar muito grande – alguns
fermentadores com capacidade para 50.000 L – é necessário
escalonar o inóculo inicial, aumentando-o, até atingir determinado
volume, proporcional ao volume de mosto e contendo o número de
células próximo da concentração ótima.

Inóculo
• ATENÇÃO:
• O nome pé provém das práticas das destilarias, de reservarem para o
inóculo da fermentação seguinte todo o material sólido decantado,
que separa ao final de cada fermentação, formando um depósito ou
pé, contendo as leveduras floculadas, depositadas no fundo da
dorna.
• → Culturas “velhas” –
fase lag grande

Inóculo
• Inóculo – quantidade de microrganismos ou células capaz
de garantir, em condições econômicas, a fermentação de
um dado volume de mosto.
O valor, que depende do microrganismo, do tipo de
meio, do processo em questão, etc., deve ser definido
previamente experimentalmente.
Volume útil do fermentador = V
Volume de inóculo = 0,005.V a 0,5.V
0,5 a 50%

Adição do fermento
O teor de fermento
Saccharomyces cerevisae
adicionado na Dorna é de
10% sobre o volume total
do Mosto.
DORNA

Fatores a considerar:
- Concentração celular atingida (inóculo)
- Concentração celular inicial (fermentação)
- Concentração inicial de substrato requerida
- Volume e número de fermentadores disponíveis
- Fase de crescimento adequada
- Influência do número de transferências sobre o
crescimento e a formação de produto
Ordem de grandeza do inóculo
- Laboratório (para pesquisa e fase inicial do inóculo
para escala industrial)
- Industrial (para produção)

Preparo do inóculo
• Etapa laboratório: A levedura
utilizada na fermentação para
produção de etanol é a mesma
adquirida pelo consumidor na forma
comercial para crescer o pão.
• Seu preparo é realizado com 10 a 20
g de levedura por litro de mosto
diluído em 13 °Brix e espera-se
fermentar.

Preparo do inóculo
• Etapa industrial: O preparo do
inóculo é mais complexo. Parte
de tubos de culturas
selecionadas, com inoculação
subseqüente de volumes em
quantidades e concentrações
crescentes, na proporção de 1:5
ou 1:10, até atingir o volume
ideal para que ocorra a
fermentação de Brix no máximo
de 13.
Obs.: Deve-se evitar falta ou excesso de inóculo.

A cada passo, os microrganismos devem crescer rapidamente, sendo
as transferências feitas na fase log de crescimento.
O número de transferências vai depender do volume útil do pré-
fermentador (germinador).
Dependendo do volume do fermentador de produção, poderá ser
necessário mais de um germinador.
Se o inóculo inicial estiver fora de escala - pequeno:
➢ demora excessiva no início da fermentação – fase lag;
➢ riscos de contaminação;
➢ inativação por osmo-repressão do mosto.

Adição do fermento
• A alimentação deve ser lenta e gradual em filete
contínuo, mantendo-se o Brix do mosto.
• A adição rápida do mosto poderá inibir a
multiplicação do fermento (afogamento),
facilitando o aparecimento de infecções.

Fermentação
• A sacarose, na presença de ácidos minerais sofre hidrólise. A
hidrólise da sacarose é denominada inversão da sacarose.
• O Sacchamoryces cerevisiae forma outra enzima, que catalisa a
transformação dos dois isômeros em álcool etílico e é conhecida
como zimaze

fermentativo
• Fase preliminar: Inicia-se no momento do contato da levedura ao
mosto. Intenso crescimento microbiano, com mínimo aumento de
temperaturas e crescimento de dióxido de carbono CO2. Duração é
de 4 a 6 horas.
• Fase tumultuosa: Aumento da formação de dióxido de carbono,
devido ao aumento de células responsáveis pela quebra do açúcar e
aumento da temperatura e formação de etanol e acidez ao meio. É
como houvesse uma ebulição, com duração é de 12 a 16 horas.

fermentativo
• Fase complementar: Caracteriza-se pela diminuição da produção de
CO2 o líquido fica sem agitação e a temperatura diminui. Acabou os
açúcares. Sua duração é de 4 a 6 horas. E nesta fase que ocorre a
ascensão maior produção de alcoóis superiores.

Prática da pureza das
fermentações
É conduzida pelos controles fermentativos alcóolicos:
• Tempo de fermentação: A duração média do processo fermentativo
em mosto de melaço residual (mel pobre) ou caldo de cana é de 6 a
12 h.
• Odor da fermentação: O aroma das fermentações puras penetrante,
e reproduz o aroma de frutas maduras. Já o cheiro de ácido sulfídrico
entre outros indicam problemas.

fermentações
• Aspecto da espuma: Embora varie com a natureza do mosto,
temperatura e o gênero da levedura, a espuma apresenta-se com
aspecto típico e característico, nas mesmas condições de
fermentação.
Alterações nessas características indicam irregularidade.

fermentações
• Drosófilas: Quando ocorre formação acética, aparecem "moscas do
vinagre" em número proporcional à contaminação.
• Temperatura: A temperatura de um mosto aumenta no decorrer do
processo, para isso usa-se dispositivos de refrigeração para mantê-la
nos níveis adequados até o término do processo. Alterações
importantes na curva de temperatura, do início ao final da
fermentação, são um indício de possíveis perdas. Recomenda-se
operar entre 32°C e 34°C.
• Densidade do mosto: Durante a fermentação, a densidade do mosto
decresce com as fases da fermentação. De sua observação
percebem-se as alterações da marcha fermentativa.

fermentações
• Açúcares no mosto: As leveduras consomem de acordo com a curva
da densidade. A irregularidade no consumo indica defeitos na
fermentação.
• Acidez no substrato em fermentação: No começo, ao final da
fermentação nota-se um acréscimo na acidez titulável. Não deve
haver grande diferença entre a final e a inicial. Quando a acidez final
for maior do que o dobro da inicial é sinal de má fermentação.

Tratamento da acidez durante
o processo fermentativo
• O processo de tratamento com ácido no fermentador tem os
seguintes objetivos:
- Redução da carga bacteriana do fermento, via ação bactericida do
ácido;
- Saturar o oxigênio da Dorna objetivando a rápida fermentação e
reprodução;
• Controlar o pH com valores baixos no período mais crítico ou seja
que o teor de açúcar é máximo, onde poderia haver propagação de
bactérias competidoras com as leveduras.

Salas de fermentação
• São os locais que abrigam as Dornas, centrífugas, o pré-
fermentadores, tanques de tratamento do fermento e
outros equipamentos participantes do processo. Desta
forma, as salas devem ter um acesso fácil para realização
de assepsia (retirada de micro-organismos) reparos,
substituições e modificações estruturais.

Recipientes de fermentação
• Utiliza-se Dornas abertas ou fechadas, construídas de aço carbono,
cilíndricas, com altura igual ou duas vezes o seu diâmetro.

Dornas de Fermentação
• São tanques construídos geralmente em aço carbono com
capacidade variável de acordo com a capacidade do processo.
• Podem ser fechadas ou abertas:
• Abertas: apresentam perda acentuada pois, com a eliminação do CO2
da fermentação, haverá um arraste de álcool.

Sistemas de fermentação -
Descontínua
1. A solução nutriente (mosto, caldo) no fermentador, é inoculada com
microrganismos e incubadas, de modo a permitir a fermentação.
2. No decorrer do processo podem ser adicionados: oxigênio
(processos aeróbios), antiespumante, ácido ou base para controlar o
pH.
3. Terminada a fermentação, o fermentado segue para os tratamentos
finais.
4. Trabalha-se com várias pequenas fermentações, pois as dornas são
cheias, fermentadas e processadas uma a uma.

Descontínua
São quatro os principais processos de fermentação industrial:
• Sistema de cortes realizado nas Dornas Fermentativas: Depois da
primeira fermentação, o volume é dividido em dois e completado
novamente e realiza-se a fermentação. Desta forma, um seguirá para
a destilaria e o outro vai para produzir o inóculo para mais duas
Dornas e segue o processo.

Descontínua
• Sistema de reaproveitamento do inóculo utilizado nas Dornas
Fermentativas: Após a fermentação, é aguardado um período para
que a levedura decante no fundo da Dorna e retira-se o substrato
fermentado para destilar. E para o inóculo precipitado no fundo da
dorna, ao qual se denomina de pé-de-cuba, é novamente
realimentado com novo mosto.

Sistemas de fermentação –
Descontínua
• Sistema de recuperação de Leveduras: Após a fermentação as
leveduras são passadas por centrífugas separadoras. Obtendo um
líquido viscoso, chamado de leite de leveduras.
Depois do tratamento, envia-se o leite
de leveduras tratado para outra Dorna,
na qual reinicia-se nova fermentação
após realimentação com novo mosto,
teor fermentativo em torno de 33%.

Sistemas de fermentação –
Descontínua
Características deste processo :
– Alto custo de instalação e automação;
– Alto custo de manutenção;
– Facilidade no controle microbiológico;
– Limpeza das dornas com maior frequência

Fermentação Contínua
● Neste processo utiliza-se dorna de grandes dimensões, sendo que o
processo é ininterrupto operando da seguinte forma:
● 1º - O mosto é misturado a levedura na primeira dorna;
● 2º - Passará para as demais num processo contínuo até chegar a
última dorna onde a concentração de açúcares estará menor possível
podendo assim considerar a dorna como morta;
● 3º - O vinho bruto desta última dorna é enviado para centrifugação;
● 4º - O vinho centrifugado é enviado para o aparelho de destilação.

Fermentação alcoólica –
Contínua
• A fermentação contínua, é realizada na forma mais simples,
alimentando uma Dorna com um fluxo contínuo intermitente com
concentração conhecida. Desta forma, Inocula-se, fermenta e
encaminha-se para destilação contínua seguindo o processo.

Centrifugação do vinho
• Após a fermentação a levedura é recuperada do
processo por centrifugação, em separadores que
separam o fermento do vinho. O vinho delevurado
irá para os aparelhos de destilação onde o álcool é
separado, concentrado e purificado.
• O fermento, com uma concentração de
aproximadamente 60%, é enviado às cubas de
tratamento.

Centrífuga
Vinho Levedurado
Vinho Turbinado
Leite ou Creme de Levedura
“Ladrão” Contra Transbordo

Contínua
O processo de fermentação contínua possui teoricamente muitas
vantagens, tais como:
➢ Possibilidade de operação em estado estacionário;
➢ Menor custo da instalação, justamente por necessitarem de
equipamentos menores;
➢ Maior facilidade de automação;
➢ Exige menor número de operadores;

Contínua
• Apesar de todas as vantagens, existem alguns casos
onde a instalação de um processo contínuo não é
indicada, principalmente em unidades localizadas
em áreas de chuvas constantes durante a safra ou
que possuam problemas de abastecimento de cana.
• No processo contínuo observam-se algumas
desvantagens como uma maior contaminação e
maior uso de insumos do que em um processo de
batelada.

Sistemas de fermentação
• O restante do produto fermentado vinho delevedurado, (90 – 80%)
obtido, é centrifugado e destinado a Destilaria.
Sistema de cultura pura: É a forma
mais comum aplicada no processo
de obtenção de Etanol. Para cada
fermentação realizada nas Dornas
é utilizado um tubo de cultura
pura, após a inoculação realizada
pelo laboratório ou industrial.

Produtos secundários da
fermentação
• São produtos secundários formados posterior a fermentação
alcoólica entre eles: dióxido de carbono, alcoóis superiores, glicerol,
ácido succínico, aldeído acético entre outros.
ATENÇÃO:
Nos substratos são encontrados o ácido acético,
ácido láctico, ácido butírico, cetonas, gás
sulfídrico, bases nitrogenadas e ácidos graxos,
forfural, aldeídos, esteres entre outros
compostos formados. A maior parte destes
produtos deriva de reações paralelas formadas
durante a fermentação.

➢ A centrifugação visa separar leveduras do vinho, que é o
produto da fermentação.
➢ As leveduras devem retornar ao processo e o vinho segue
para a Destilaria.
❑ Algumas variáveis a serem controladas são:
Centrifugação
- Vazão
- Diâmetro dos bicos da
centrífuga
- Pressão
- Concentração do leite de
leveduras,

▪ Parâmetros de trabalho das centrifugas.
✓Concentração = 75 a 80%
✓Perda = até no máximo 1%
▪ A eliminação destas bactérias será cada vez mais eficiente,
se:
Centrifugação

1º) As centrífugas estiverem bem limpas e seus bicos em
ótimo estado;
2º) O processo num todo, estiver harmoniosamente bem
conduzido;
3º) O fermento a ser centrifugado não estiver em estágio
elevado de floculação;
Centrifugação

❑ A verificação do índice de rejeição bacteriana nas
centrífugas é feito através da contagem de bactérias nas
seguintes amostras:
✓ Vinho levedurado (entrada)
✓ Vinho centrifugado (saída)
✓ Leite de levedura (saída do fermento).
Centrifugação

Floculação:
➢ Alguns processos fermentativos trabalham com leveduras
floculantes.
➢ Porém, nos processos que usam centrífugas, a floculação
deve ser evitada.
Centrifugação

➢A floculação gera um acúmulo de fermento no fundo da
dorna, o que ocasiona perdas altas nas centrífugas
➢ A floculação é um mecanismo de defesa da levedura a
alguma alteração do meio.
➢ Caso haja floculação, as bactérias estarão aderidas às
leveduras, o que facilitará seu retorno ao processo.
Centrifugação

Boquilhas (Bicos)
▪ A abertura dos bicos de descarga de concentrado irá
depender dos seguintes fatores:
- Fluxo de alimentação da centrífuga,
- Percentual da fase sólida no fluxo e da quantidade e
concentração desejada para o concentrado.
Centrifugação

Fluxo
▪ No decorrer do processo ocorrem acúmulos de sólidos nos
pratos e consequentes entupimentos dos bicos ejetores.
▪ A falta de limpeza proporciona:
- Queda de rendimento,
- Queda de eficiência das centrífugas.
Centrifugação

Fatores que Comprometem a Centrifugação
▪ Vinho Sujo: Contendo terra e bagacilho.
▪ Fermento Infeccionado: Aumento da viscosidade do vinho.
▪ Entupimento de Bicos.
▪ Queda de Rotação.
▪ Bicos Danificados.
Centrifugação

▪ Separação Imperfeita:
- A rotação da centrífuga está abaixo da especificada.
- Entupimento de vários bicos ejetores.
- Acúmulo de impurezas nos pratos do tambor.
- Bloqueio dos canais ascendentes.
- Temperatura de alimentação muito baixa.
- Grandes oscilações do teor de sólidos.
- Alimentação irregular do produto a centrifugar.
Centrifugação

“Chama-se inóculo, pé de cuba ou pé de fermentação,
um volume de suspensão de microrganismo de
concentração adequada, capaz de garantir, em
condições econômicas, a fermentação de um dado
volume de mosto” (BORZANI et al., 1975)
Pé-de-cuba

❑ O fermento após ser centrifugado é tratado em
tanques denominados cubas de tratamento.
❑ Assim como as dornas, as cubas são tanques
construídos geralmente em aço carbono e apresenta
uma capacidade de 10 a 20% do volume útil de uma
dorna.
Pé-de-cuba

Possui sistemas de:
- Aeração – Entrada de AR
- Dispositivos de esterilização – Dosagem de Ácido,
- Retirada de amostra,
- Refrigeração ou agitação (mecânica),
Pé-de-cuba

pH
No processo de fermentação com recirculação da
levedura, faz o tratamento do leite de levedura com
H2SO4 em pH entre 2,0 a 3,2, durante
aproximadamente 1 a 2 horas, visando reduzir a
carga microbiana contaminante.
Pé-de-cuba

ÁGUA
❑ A diluição final recomendada pela maioria dos
técnicos é de 50%, (diluição 1:1), ou seja, que o leite
de levedura fique a uma concentração de
aproximadamente 30% (massa) de sólidos (células
de leveduras em sua maioria).
Preparo do Fermento

Processo de Agitação
➢ O tratamento visa eliminação de células inativas e
contaminantes.
➢ Após o tratamento das células, estas são usadas para
inocular outra dorna, alimentando-a com novo mosto.
➢ Se bem conduzido, o processo de recirculação evita o
uso durante a safra de novo pé de cuba.
Preparo do Fermento

Insumos
➢Dosagem de Antibiótico:
- Em caso de contaminação nas dornas é necessário a
utilização de antibiótico, a dosagem deve ser realizada
de preferência nas cubas, devido a quantidade de álcool
ser baixa e a concentração do fermento estar alta.
Preparo do Fermento

➢Dosagem de Dispersante ou Antiespumante:
- Antes de transferir o fermento já tratado com ácido
para a dorna deve se dosar o dispersante, afim de
favorecer a ação do antiespumante.
- *Obs.: Em alguns casos utiliza-se produtos de duplo
efeito antiespumante e dispersante juntos.
Preparo do Fermento

Destilação
• A destilação é um processo de separação pelo um líquido, por efeito
de aquecimento, passa para a fase gasosa e, em seguida, volta ao
estado líquido por meio de resfriamento.
• Quando se trata de uma única substância, o líquido destilado tem a
mesma composição do líquido original.
• Quando se trata da ocorrência conjunta de líquidos imiscíveis, o
destilado encerra o líquido que tem ponto de ebulição mais baixo.
• No caso de líquidos perfeitamente miscíveis, os vapores destilados se
compõem de uma mistura de vapores dos dois, com predominância
daquele de menor volatilidade.
• Com uma série de destilações é possível separar os dois líquidos em
estado de pureza, desde que não se forme mistura azeotrópica.

Destilação
• Após a fermentação, os substratos obtidos são denominados de
vinhos com teores de (7 a 7,5%) de Etanol formado com rendimento
fermentativo final de até 92%.
• Contendo em sua composição: substâncias gasosas, sólidos e
líquidos.
• Substâncias gasosas: dióxido de carbono em pequena proporção;
• Sólidos: presença de células de levedura, sais minerais, açúcares não
fermentados e impurezas mecânicas em suspensão;
• Líquidos: Os mais importantes, são a água e o Etanol.

Destilação
• O princípio de destilação consta do fenômeno de fracionamento dos
líquidos, onde os mais voláteis, com pontos de ebulição mais baixos,
separam-se em primeiro lugar, seguido pelos outros componentes
em sequência correspondente às suas respectivas volatilidades.

Destilação Descontínua
• A destilação descontínua é uma operação unitária, bastante utilizada
nas indústrias de química fina, farmacêutica, bioquímica, alimentícia
e outras, para pequenas quantidades de fluidos com alto valor
agregado.
• Esta é importante na separação de fluidos com alto teor de sólidos
ou misturas com componentes com elevada viscosidade e baixa
volatilidade.
• É utilizada para uma produção de reduzidas quantidades de destilado
ou então quando se pretende um destilado com composição variável.
• Neste processo efetua-se uma carga de material a separar num
recipiente onde é aquecida e levada à ebulição. Durante o
aquecimento o vapor formado (o destilado - rico no componente
mais volátil) é depois condensado através de um condensador e
recolhido.

Destilação contínua x
descontínua
Como sabemos, a destilação dos compostos obtidos especialmente
o Etanol pode ser realizado na forma contínua ou descontínua.
Destilação descontínua é feita em
alambique.
Destilação contínua é feita
industrialmente (usinas).

Destilação Descontínua
• O líquido que permanece no recipiente, tornou-se assim rico no
componente menos volátil, sendo denominado por resíduo.
• A destilação descontínua pode ser simples (apenas um andar de
equilíbrio sendo o vapor retirado continuamente do ebulidor) ou
multi-andar (onde são utilizados vários andares de equilíbrio através
duma coluna de pratos ou de enchimento colocada sobre o ebulidor).

Destilação contínua
• A destilação fracionada é o processo de separação que utiliza uma
coluna de fracionamento com dois ou mais estágios, na qual é
possível realizar a separação de diferentes componentes que
apresentam diferentes pontos de ebulição, presentes em uma
mistura.
• Na torre de destilação fracionada o líquido e o vapor circulam em
contra-corrente, e sendo a temperatura da coluna maior no fundo o
vapor sobe e vai condensando em cada estágio a medida que a
temperatura da coluna diminui.
• As duas fases presentes em cada estágio sofrem transferência de
massa e calor e assume-se que estão encontram em equilíbrio

• No topo da coluna existe, geralmente, um condensador que arrefece
e condensa o vapor proveniente da coluna, sendo parte do
condensado, designado por refluxo, reenviado para o estágio
superior.
• Na base da coluna encontra-se um revaporizador que vaporiza parte
da corrente de líquido da base, para o estágio inferior, onde entra
sob a forma de vapor.
• A zona da coluna acima da alimentação é denominada seção de
retificação, enquanto que a zona abaixo da alimentação designa-se
como seção de esgotamento.

• Uma das vantagens de se utilizar destilação fracionada é a
obtenção de produtos mais puros, pois a medida que o
vapor percorre o equipamento, se enriquece em
componentes voláteis, enquanto que os componentes
menos voláteis se encaminham para o líquido.
• Além de ser um processo contínuo e que permite a
separação da mistura em várias frações que podem ser
retiradas pela lateral, topo e fundo da coluna de acordo
com a temperatura de ebulição dos componentes.

Destilação Contínua
• Realizado em colunas de
destilação com alimentação
contínua de vinho, para
retirada da vinhaça na base e o
destilado do topo. Tais colunas
de destilação são constituídas
de gomos cilíndricos
sobrepostos um sobre o outro.
Conhecidos como bandejas ou
pratos teóricos.

O aquecimento das colunas é
realizado pela base, de forma
direta, por injeção de vapor
d’água por meio de tubos
perfurados, ou indiretamente
por meio de serpentinas ou
trocadores de calor.

• As bandejas aquecidas pelo calor
dos vapores de vinho sobem pela
coluna. Vapores, emitidos pela
mistura de etanol e água, são
mais ricos em álcool que o vinho.
O condensando do prato superior,
enriquece o vinho ali contido e
aquece até ebulição, gerando
vapores mais ricos. A temperatura
da coluna diminui da base para o
topo, ao mesmo tempo que a
riqueza alcoólica aumenta na
mesma direção.
ETANOL

Retificação
• O vinho destilado é, em seguida, submetido a uma nova destilação,
em uma coluna de destilação ou de esgotamento, de onde resultam
duas frações:
• o flegma (45 - 50%) - produto principal da destilação constituído por
uma mistura impura de água e álcool
• a vinhaça - resíduo aquoso de destilação do vinho, no qual se
acumulam as substâncias fixas do vinho e parte das voláteis.

Retificação
• O flegma é, então, submetido à operação de
retificação para separação dos alcoóis superiores e
concentração do destilado até o grau alcoólico do
álcool hidratado (97%).

Retificação
• As impurezas voláteis, mesmo em quantidades mínimas, causam
grande efeito, dando características tais que o álcool não se presta à
fabricação de licores, perfumes e outros usos industriais.
• As substâncias purificantes têm ponto de ebulição inferior ou
superior ao do álcool e, segundo essa característica, separam-se
como produtos de cabeça ou de cauda.
• O ponto de ebulição não é, entretanto, condição suficiente para
separação por destilação fracionada, porque nos aparelhos de
destilação formam-se misturas azeotrópicas com a água e o etanol e
entre as próprias impurezas, de forma que produtos de ponto de
ebulição mais alto podem vir a se constituir em produtos de cabeça.

Retificação industrial
• Normalmente realiza-se a retificação industrial na forma contínua em
aparelhos que possuem colunas que se denominam:
DEPURADORA, DESTILADORA, RETIFICADORA e REPASSE FINAL.

Esquema de retificação em
partes
A coluna depuradora A, é uma coluna de baixo número de pratos,
sendo obtido baixa concentração alcoólica no destilado e máximo na
eliminação de produtos CABEÇA (aldeídos, ésteres, bases voláteis,
ácidos entre outros).
No entanto, para a coluna B, obtém-se o flegma no topo e impurezas
na base (vinhaça).
E para a coluna retificadora C, flegma com 40 a 50% de álcool em
volume, penetra a parte inferior, indo até o topo com aumento da
graduação alcoólica. Na base, ficam retidas impurezas e produtos de
menor volatilidade com faixas de 40 a 50% e 50 a 65% de álcool.

Esquema de retificação em
partes
• São separados em decantador com o nome de ÓLEO FÚSEL. Nesta
mistura predomina o álcool amílico e butírico.
• Já na coluna de repasse final D, é obtido a maior concentração de
Etanol.

Desidratação do Etanol
• O álcool etílico (etanol) não é obtido via destilação em concentrações
superiores a 97,2% por volume. Pois, o etanol está intrinsecamente
ligado á água. Condição conhecida como azeotropia.
• Os processos industriais para desidratação são classificados em
químicos e físicos.
• Os processos químicos: utilizam o emprego de substâncias químicas,
como: óxido de cálcio, acetato de sódio, carbonato de potássio entre
outros, que são capazes de absorver a água do etanol retificado no
estado de vapor ou líquido.

• Os processos físicos: utilizam o emprego da variação da pressão,
destilação de mistura, mistura hiperazeotrópica obtida por processos
químicos, absorção de vapores usando corpos sólidos, destilação.
• No terceiro introduz uma terceira substância, capaz de formar
mistura azeotrópica com água e Etanol, com ponto de ebulição
inferior ao da mistura azeotrópica água-etanol.
• Além da separação do etanol via membranas denominadas de
peneiras moleculares.

Arrastadores
• Arrastadores são componentes químicos capazes de realizar o
arraste da água presente no Etanol.
• Desta forma podemos utilizar os seguintes compostos: benzol,
ciclohexano, tricloroetileno, formiato de etila e cloreto de butila e
suas misturas.
• Os transportadores são escolhidos de acordo com: a facilidade de
obtenção, preço, capacidade de arrastamento do álcool e facilidade
de recuperação.
• No Brasil, comumente usa-se o benzol como arrastador.

• Na adição de 50% de benzol, em
massa, à mistura etanol-água com
95% de etanol em volume
durante a destilação, consegue-se
o arraste da mistura ternária
benzol-etanol-água (74,1 - 18,5 -
7,4) a 64,8°C, à formação de
mistura binária azeotrópico
benzol-etanol (67,7 - 32,2) a
68,2°C e a destilação do álcool
anidro (ou absoluto) a 78,5°C.

• O vinho pré-aquece no condensador de refluxo e entra no topo da
coluna destiladora A.
• O flegma passa lateralmente para a retificadora B e, sob a forma de
álcool a 96% aproximadamente, passa à coluna C.
• Aí adiciona-se benzol, criando-se três zonas no interior: uma de
mistura ternária benzol-etanol-água (64,8°C), outra de benzol-etanol
(68,2°C) e outra de etanol desidratado. (78,35°C).
• A mistura ternária passa para o decantador N, através do
condensador M. No decantador N mistura-se com água, separando-
se dois extratos.
• A camada superior, rica em benzol, retorna ao topo de C; a inferior,
rica em etanol, passa à coluna E. Aí, separa-se a mistura ternária que
vai condensar em M.

• Na base E retira-se uma mistura binária água-etanol, que passa à
retificadora D, de onde retorna álcool à coluna C, através do
condensador.
• Na base de D elimina-se água. Na base de C recolhe-se álcool
desidratado, com aproximadamente 99% de álcool em volume
(98,4% em massa).

Vinhaça
• É o resíduo da destilação do álcool;
• Produção no Brasil: 160 bilhões de
litros de vinhaça;
• Ainda sendo lançado ao solo como
fertilizante (grande parte), mas sempre
com cautela devido a alta concentração
de K+;
• Diminui os níveis de DBO e DQO em
açudes, rios e lagos.

Fluxograma produção de
Etanol - Balanço global

Terminologia aplicada
• Açúcares Fermentescíveis: porção dos açúcares totais que pode ser
transformado em Etanol pelas leveduras;
• Açúcares Totais: Porcentagem em peso de açúcares contidos
especialmente na cana-de-açúcar, compreendendo os compostos:
sacarose, glicose e frutose;
• Brix: Teor em peso de sólidos solúveis presentes em solução
açucarada;
• Fermento: Micro-organismo responsável pela transformação dos
açúcares em Etanol;
• Grau Alcoólico: Porcentagem de álcool etílico presente em uma
mistura hidroalcoólica;

• Grau Gay-Lussac: Porcentagem de álcool em volume de uma mistura
hidroalcoólica à temperatura padrão de 15ºC;
• Grau INPM: Porcentagem de álcool em peso de uma mistura
hidroalcoólica à temperatura padrão de15ºC;
• Leite de Levedura: Concentrado de células de fermento obtido por
centrifugação do vinho bruto;
• Mel Final (pobre): Mel esgotado do qual não se extrai mais açúcar,
por razões de ordem técnica ou econômica;
• Mosto: Mel pobre + adição de água, matéria-prima utilizada na
fermentação alcoólica;

• Pé de Cuba: Suspensão de células de fermento, tratada e apta a
retornar à fermentação;
• Redutores Residuais: Substâncias redutoras ainda presentes no
vinho, após o término da fermentação;
• Vinho Bruto: Mosto fermentado, ainda com a presença do fermento;
• Vinho Delevedurado: Mosto fermentado que foi submetido ao
processo de centrifugação para a recuperação do fermento e
obtenção do leite de levedura.
• Graduação do álcool GL, unidade volume/volume: 96 GL é valor dado
na proporção volume/volume. GL = Gay Lussac, é a unidade de
medida. Desta forma: 96% é álcool + 4% é água.

• INPM m/v: Corresponde a seguinte relação: 92,3% em peso de álcool
e restante água.
• Etanol/álcool anidro ou absoluto: Estão completamente livres da
molécula de água.

➢ Processo de destilação é aquele que o vinho é
submetido a temperatura, visando a sua separação
em substâncias voláteis e condensáveis, sendo
estas recuperada e denominada de destilado.
➢ O vinho é o mosto fermentado, formado por
componentes sólidos, líquidos e gasosos.
Destilaria

➢As substâncias voláteis do vinho são formadas
por compostos que apresentam diferentes graus de
volatilidade, como:
- água, - etanol,
-metanol, - alcoóis superior,
- ácido acético, - ésteres
- gás carbônico.
Destilaria

➢ Assim temos, de acordo com o grau de
volatilidade, as seguintes frações:
✓Cabeça: são os componentes mais voláteis,
recolhidos na primeira fração do condensado;
✓ Coração: fração intermediária, constituída
basicamente de etanol;
✓ Cauda: constituído de compostos menos
voláteis.
Destilaria

❖ O produto com 93,0 INPM constitui uma mistura
azeotrópica, fenômeno físico no qual os
componentes não são separados pela temperatura,
deve passar por um processo de desidratação:
• Destilação azeotrópica usando ciclohexano
• Destilação extrativa usando monoetilenoglicol
• Destilação por adsorção usando peneiras.
Destilaria

Condensadores e Trocadores de
Calor

❑ Os condensadores: são trocadores de calor que tem
como principal função resfriar os vapores alcoólicos
provenientes das colunas, podem ser:
❑ Horizontais ou verticais;
❑ Abertos ou fechados.
❖ Os condensadores verticais abertos facilitam sua
limpeza, pois pode ser feita com o aparelho em marcha
de produção.
Condensadores

Vinho
❑ O vinho alimentado ao processo sai da dorna
volante com temperaturas entre 30 e 37 0C,
- passa por um pré-aquecimento no condensador E,
realizando a troca térmica com o vapor alcoólico que
sai do topo da coluna B até atingir temperatura
entre 70 e 75 oC.
Condensadores

- seu aquecimento é completado nos trocadores de
calor K, recuperando parte do calor da vinhaça e
atingindo temperaturas próximas a 90 0C.
❑ Esse aquecimento é necessário para evitar
choques térmicos e perda de calor da coluna
quando o vinho for admitido.
- O vinho entra no topo da Coluna A1 – Coluna
epuradora.
Condensadores

Gases
(SO2 CO2 etc.
1/3 Frio
Quente
R1
R
Álcool de 2º
P/ Coluna
B-B1 Retrograduação
Mínima
Álcool Hidratado
p/ Tanque
Retirada
Preferen
cial
1/3 Frio
Quente Gases
Vinho
Retro -
graduação
Mínima
Álcool de 2º
p/ volante
ou Painel
Vinho
Válvula
Borboleta
A1
D
Bloqueio
B
E
E1
E2
Condensadores

A troca térmica é realizada em trocadores de calor
do tipo tubular, como os:
- Degasadores:
- Condensadores:
- Condensador E1:
Condensadores

Principio de Funcionamento
❑ Nos trocadores de calor convencionais, existem dois
fluidos circulando por dois circuitos independentes.
- o fluido quente e o fluido frio, sendo que um desse passa
por dentro dos deixes tubulares e o outro passa por fora.
❑ Esses dois processos podem ser feitos em apenas uma
passagem ou em varias passagens sucessivas.
Condensadores

❑ Esses trocadores possuem três partes principais:
❑ O corpo é o casco do aparelho, por onde circula o fluido
externo.
❑ O carretel é uma câmera presa ao caso, onde se abrem as
extremidades dos tubos do feixe tubular.
❑ O feixe tubular é um conjunto formado pelos tubos presos
aos espelhos, que são placas espessas, perfuradas que se
encaixam e se prendem nas extremidades dos tubos.
Termodinâmica

❑ de modo geral um dos fluidos é resfriado, enquanto o outro
fluido envolvido é aquecido.
❑ em alguns casos a retirada de calor não conduz a um
resfriamento e sim a uma mudança de fase no fluido,
operando como um condensador.
❑ dessa mesma forma pode levar ao aquecimento de um
fluido e não a um aumento de temperatura, mas também a
uma mudança de fase, operando desta forma como um
evaporador.
Termodinâmica

Trocador de Calor e aquecedor
K
Entrada de
Vinhaça
Entrada de
Vinho
Condensadores

FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL
Condensadores:
R e R1
Condensadores

❑ R – é um trocador de calor, de corpo cilíndrico aberto
tubular e vertical, no qual a água circula dentro e os vapores
alcoólicos próximos da coluna de concentração dos produtos
de cabeça (D) e promover a retrograduação ou refluxo para a
mesma.
❑ R1 – equipamento semelhante ao condensador R,
instalado em linha com o mesmo, tem como função principal
completar a condensação e promover a remoção dos
incondensáveis.
Condensadores

Subprodutos da destilação (Álcool de 2º)
O vinho contém diversos contaminantes,
presentes em pequenas quantidade.
-Isobutanol.....108 oC
-Amilico...... 131,6 oC
-Isoamílico.... 132 oC
-Butílico.........135 oC
- Metanol........... 64,5 oC
- Propano.......... (-42 oC)
- Isopropanol..... 82,3 0C
- Butanol............. 118 oC
Alcoóis
❑ Furfural............162 oC
❑ Óleo Fúsel........ 122 a 138 oC
❖ Cerca de 60% do óleo.
Destilaria

➢Aldeídos:
- Acetaldeído....... 20,8 oC
( Etanal)
- Butiraldeído ........ 75 oC
- Crotonaldeído.... 104 oC
➢ Ácidos orgânico:
-Acético......... 139 oC
-Propiônico.... 141 oC
Destilaria

➢Cetonas:
➢ Ésteres:
➢ Éteres:
- Acetona.................. 56,1 oC
- Acetato de etila......... 77 oC
- Buritaro de etila...... 121 oC
- Acetal. Etc
Destilaria

Aparelho de Destilação
❑ Os aparelhos de
destilação são
compostos por:
Tronco de
Destilação B
Tronco de
Destilação A

❑ É um conjunto de colunas e troncos com seus
respectivos condensadores e acessórios,
interligados estrategicamente, de maneira a se
produzir álcool.
❑ São constituídas por uma serie de caldeiras de
destilação superpostas, as quais recebem a
denominação de bandejas.

❑ A reunião de duas ou mais bandejas de destilação
forma um gomo, que se liga a outros por meio de
flanges.
❑ As bandejas de destilação são geralmente
circulares, sendo que pela superposição das
mesmas, dão ao conjunto o aspecto de um cilindro
vertical que recebe o nome de coluna.

➢ A destilação consiste em separar os gases mais voláteis
e concentrar o álcool entre 92,8 e 93,6.
❑Álcool Hidratado – Separação ocorre em duas etapas –
colunas – 1º epuradora e 2º retificadora:
➢ E em seguida purificar o álcool, realizando a retirada da
água com a utilização de solução.
❑ Álcool Anidro – Necessita de um agente desidratante.
Destilaria

-1º separa o flegma (álcool em concentração de 40
a 60% ), da vinhaça contendo o mínimo possível de
álcool, e rico em sais – Coluna A
- 2º concentra o álcool, aumentado o teor alcoólico
entre 92,8 a 93,6 e retira a acidez, liberando
flegmaça (água quente contendo o mínimo de
álcool) – Coluna B
Destilaria

Tronco de destilação A
Coluna A
Coluna A1
Coluna D

Também chamada de coluna de destilação, a coluna A
se divide em:
✓ Coluna A – esgotamento do vinho,
✓ Coluna A1 – epuração do vinho,
✓ Coluna D – concentração do álcool de segunda.
* Esta que por sua vez em aparelhos mais novos devido
ao tamanho e capacidade localiza-se separada da
coluna A.
Tronco de destilação A

Temperaturas de Trabalho
➢ Base da coluna A: 107 – 110 0C
➢ Topo da coluna A1: 99 – 101 0C
➢ Saída de vinho do condensador E: 70 –75°C
➢ Saída de vinho do condensador K: 90 –95°C
Tronco de Destilação A

❑ Chamada de coluna de esgotamento do vinho, pois
tem a função de esgotar ao máximo o álcool contido no
vinho e como subproduto descarta a vinhaça.
❑ É nesta coluna que é admitido o vapor para
aquecimento do tronco de destilação.
❖ Na coluna A, pode-se empregar de 16 a 24 bandejas,
mas na maioria das instalações o número de bandejas
gira em torno de 18 a 20.
Coluna A

❑ Também chamada de coluna epuradora, é
responsável pela separação das impurezas contidas no
vinho.
❑ Leves: denominados alcoóis leves ou produtos de
cabeça.
❑ Pesadas: que se deslocam para base e são
descartadas junto com a vinhaça.
Coluna A1

❖ Composta em média por 8 bandejas, onde é
feita a elevação do teor alcoólico.
❑ Os vapores alcoólicos que se concentram na
base dessa coluna são denominados flegma, e
fluem para a coluna B.
❑ Nesta coluna fica localizada a entrada do vinho,
previamente aquecido em trocadores tubulares.
Coluna A1

❖ Composta de 6 bandejas sobreposta a coluna A1*
e separada por uma bandeja cega.
❑ A interligação destas colunas é feita por uma
tubulação em forma de “U”.
• O tamanho e o número de bandejas, vai depender
da produção de álcool desejada.
Coluna D

❑ Nos aparelhos maiores devido a quantidade de álcool de
segunda, esta coluna fica separada do tronco de
destilação, sendo o álcool transferido por bombeamento.
❑ Álcool de segunda possui graduação geralmente de 88o
INPM, podendo variar numa faixa de 88 à 92o INPM, nesta
graduação (92o INPM) a concentração de impurezas de
cabeça é mais elevada, aqui são extraídos (máximo 10%).
Coluna D

❑ As bandejas comunicam entre si por meio de sifões
de destilação, os quais:
- tem sua parte superior, alguns centímetros acima da
bandeja, determinando o nível de líquido retido;
- Sua extremidade inferior, fica mergulhada no líquido
retido na bandeja ali situada, impedindo dessa maneira,
a passagem direta dos vapores para a bandeja seguinte.
Bandejas

❑ As bandejas possuem um grande número de orifícios,
- aos quais se encontram acoplados tubos denominados
chaminés,
- munidos lateralmente de janelas (fenestras),
- sobre as quais se apresentam as calotas ou canecas
construídas sob as formas mais variadas.
Bandejas

- as calotas tem suas bordas mergulhadas no liquido,
oferecendo resistência a passagem dos vapores
provenientes da bandeja inferior.
❑ Numa coluna de destilação, a graduação alcoólica
maior ou menor obtém-se em função do número de
pratos superpostos.
❖ Um número maior eleva mais a concentração
alcoólica dos vapores.
Bandejas

❑ Chamada de coluna de
retificação, a coluna B se
divide em:
➢ Coluna B – retificação do
álcool,
➢ Coluna B1 –
esgotamento,
Tronco de Retificação (B)

❑ Coluna de concentração (B) - nesta coluna o flegma é
concentrado de 86 – 97° GL, Contendo 40 bandejas
❑ Coluna de esgotamento (B1) – Nesta coluna é feita a
admissão de vapor, garantindo a pressão e temperatura
necessárias em todo o tronco contém 13 bandejas.
Tronco de Retificação (B)

FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL
Condensadores

❑ E – Trocador de calor cilíndrico, fechado, tubular e
vertical ou horizontal, no qual ocorre a condensação
dos vapores alcoólicos provenientes da coluna B,
através da troca de calor com o vinho, também tem a
função de retrograduação (ou fluxo), para a coluna B.
Condensadores

❑ E1 – Equipamento semelhante ao condensador E, sua
função é condensar os vapores excedentes do
condensador E, através da troca de calor com água,
promovendo também um refluxo para a coluna B.
❑ E2 – Equipamento idêntico ao condensador E1, com
função de complementar a condensação e promover a
remoção dos gases incondensáveis através da trombeta
de degasagem.
Condensadores

❑ Entrada de flegma na base da coluna, para separação
de produtos de cabeça (álcool, ésteres e aldeídos) dos
produtos de cauda (Flegmaça e Óleo Fúsel).
❑ O álcool hidratado sofre enriquecimento através das
bandejas até graduação entre 92,6 e 93,8 INPM e é
retirado no topo da coluna.
❑ O flegmaça desce pelas bandejas até a coluna B1.
Coluna B

Flegma
❑ O flegma apresenta em sua composição:
- Álcool,
- Água
- Óleos baixos (ou óleo fúsel).
❑ Durante o aquecimento e enriquecimento na coluna
B esses compostos são separados, pois a temperatura
de ebulição varia entre eles.
Coluna B

❑ O óleo fúsel, ou óleo de cana, faz parte de uma gama
de subprodutos gerados através do processamento da
cana de açúcar.
❑ Algumas usinas comercializam este subproduto para
indústrias de cosméticos e de medicamentos.
❑ Na própria coluna os óleos tendem a concentrar nas
bandejas inferiores entre a 3 e a 11, devendo ser
retirados do processo com o intuito de purificar o álcool.
Óleo Fúsel

▪ Para cada 1000 litros de etanol produzidos sobram 2,5
litros de óleo fúsel.
▪ Considerando que são produzidos aproximadamente
quinze bilhões de litros de etanol por ano no Brasil,
temos uma quantidade de 37,5 milhões de litros de óleo
fúsel no mercado.
▪ Quanto à utilização do óleo fúsel, podemos citar algumas
informações:
Óleo Fúsel

▪ Segundo a COCAMAR (Cooperativa dos produtores de
álcool de Maringá-PR), o preço do óleo fúsel oscila em
torno de 70% do valor do preço do álcool anidro.
▪ As empresas que compram o óleo fúsel destilam-no em
colunas, gerando álcoois destinados à produção de
solventes para tintas e vernizes, insumos para a indústria
de cosméticos, uso para limpeza de máquinas
fotocopiadoras, perfumes e agente purificador do ácido
fosfórico.
Óleo Fúsel

▪ Segundo a COOPCANA, (Cooperativa Agrícola Regional de
Produtores de Cana do Paraná) o óleo fúsel tem um valor
comercial bastante razoável, custando aproximadamente
R$580,00 a tonelada.
▪ A principal aplicação é a separação do componente álcool
isoamílico, o qual é matéria prima para produtos
farmacêuticos, como sabonetes, e para a produção de
acetato de amila, fixador para a indústria de perfumes e
agente purificador do ácido fosfórico.
Óleo Fúsel

❑ Também chamada de coluna de esgotamento do flegma.
❑ Os aparelhos mais novos possuem entrada de vapor
nessa coluna, realizando uma melhor evaporação do álcool.
❑ Descarte de flegmaça – água quente contendo impurezas
e o mínimo possível de álcool.
❑ A Flegmaça contém partículas voláteis pesadas, que
vieram com o flegma vaporizado na primeira coluna.
Coluna B1

• Temperatura de trabalho
❑ Base da coluna B1:
❑ Coluna B, bandeja 4 de retirada de álcool:
❑ Pressão de trabalho
❑ Base da coluna A:
❑ Base da coluna B1:
* A pressão de trabalho das colunas deve variar entre no
máximo 1 à 1,5 kgf/cm2 da coluna A para a B.
Coluna B1

Produção de Álcool Anidro
❑ A produção de álcool anidro é realizada em três
principais processos:
✓ Destilação por Adsorção:
- Peneira molecular.
✓ Destilação Azeotrópica:
- Ciclohexano.
✓ Destilação Extrativa:
- MEG (monoetilenoglicol).
Álcool Anidro

Peneira molecular
✓Desidratação do álcool etílico retificado, por passagem de
vapores de álcool entre camadas de resina capazes de reter
moléculas de água.
✓ Esse processo é mais rápido do que os outros existentes no
mercado.
✓O processo de desidratação começa introduzindo-se álcool
retificado (Alre) em colunas cheias com resinas próprias.
Álcool Anidro

✓ O etanol é introduzido nas colunas de resina,
sob a forma de vapor em alta temperatura.
✓ Nas destilarias em que se obtém álcool
retificado frio, faz-se seu aquecimento a 175°C
(com vapor a 180°C) .
✓ Assim é feita a retenção de água, e os vapores
alcoólicos, que saem por baixo, seguem para
condensadores e refrigerantes
Álcool Anidro

❑ São complexos constituídos por uma mistura de
cerâmica estável, com porosidade controlada, de
estrutura rígida, oca, onde fluídos como a água podem
ser armazenados ou retidos em seus poros por meio de
adsorção graças ao seu grande poder dissecante e sua
superfície ativa de 800 m2/g. São também chamadas
de Zeólitas.
Resina

❑ Zeólitas: são compostos de alumínio e
silício (aluminossilicatos) com alto grau de ordenação a
nível microscópico.
❑ Existem zeólitas naturais e sintéticas e geralmente
apresentam-se como partículas do tamanho de
ervilhas.
Resina

❑ A característica principal das zeólitas sintéticas é ter
poros microscópicos de diâmetro preciso e área
superficial específica bastante grande.
Zeólito, zeólitas ou zeólites
❑ O termo pedra que ferve foi criado pelo
mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt, do grego
Zein (ferver) + Lithos (pedra) em 1756
❑ O termo peneiro molecular foi criado por
McBain em 1932.
Resina

- Zeólitas: diâmetro de poros de 3 angstroms,
- Álcool: diâmetro de poros de 4,4 angstroms,
- Água: diâmetro de poros de 2,8 angstroms.
1 angstrom = 10−10 m.
❑ Esse diâmetro dos poros são suficientemente
grandes para que moléculas de água, entrem,
percorram os poros e adsorvam-se na grande área
interna da zeólita.
Resina

Equipamentos/Colunas
❖ Aquecedor de álcool:
❖ Evaporadores de álcool:
❖ EV1 – vapor vegetal.
❖ EV2 – Vapor direto:
❖ Peneiras:
Álcool Anidro

Desidratação com Solução desidratante
➢ A desidratação ocorre com a utilização de um
solvente, podendo esse quebrar a mistura
azeotrópica (água + álcool) é o caso do MEG,
também chamada de destilação extrativa ou
aderir a mistura e formar um novo azeótropo caso
do Ciclohexano, também chamada de destilação
azeotrópica.
Álcool Anidro

Álcool Anidro
Destilação Extrativa – Utilização de MEG

Álcool Anidro
DESIDRATAÇÃO DE ÁLCOOL
EXTRATIVA
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO MEG
Aparência a 20/20 ºC Líquido
Densidade 20/20 ºC 1,1151
Ponto de Ebulição 196 ºC
Peso Molecular 62,07
Pressão de vapor à 20 ºC 0,06 mm Hg
Ponto de Fulgor (vaso aberto) 115,5 ºC
Ponto de Congelamento - 15,6 ºC
Calor de Combustão - 283,2 Kcal/mol
Calor Latente de vapor a 760 mm
Hg
191 cal/g
Calor Específico a 20 ºC 0,561

DESTILAÇÃO EXTRATIVA
- São processos onde um determinado solvente
de alto ponto de ebulição, é adicionado a uma
determinada mistura, de forma a alterar a
volatilidade relativa dos seus componentes.
- Qualquer mistura azeotrópica presente na
mistura original também desaparecera na
presença do solvente.
Álcool Anidro

- Utilizamos os Etileno Glicóis como agentes para
quebrar o azeótropo Etanol/Água. A mistura de
Etileno Glicóis a ser utilizada na desidratação,
será simplesmente chamada de SOLVENTE.
- Separação de uma mistura binária, agregando
um terceiro componente (extrator ou solvente).
- Alem de Etileno Glicol a Glicerina é um outro
solvente com capacidade de extrativa.
Álcool Anidro

CARACTERÍSTICAS DE UM BOM SOLVENTE
- Alta seletividade
- Capacidade de alteração de comportamento da
fase líquida.
- Baixa volatilidade.
- Alta viscosidade para manter a alta eficiência dos
pratos.
- Calor latente de vaporização baixo.
Álcool Anidro

- Não deve formar azeótropo com os componentes
originais.
- Não deve reagir quimicamente com os
componentes da mistura, nem com os materiais de
construção dos equipamentos.
- Custo baixo e boa disponibilidade no mercado.
- Alta recuperabilidade.
Álcool Anidro

Riscos à saúde
- Baixa toxidez
- Biodegradável em pequenas proporções
- Se ingerido em pequena quantidade pode
causar vômito, convulsões, falha respiratória,
danos renais, precedido de supressão da urina,
uremia e morte
Álcool Anidro

- Dose letal em humanos: 1,4 ml/Kg
- Evitar contato direto com a pele e
principalmente com os olhos. Recomenda-se
uso de EPI
- Não é corrosivo em CNTP
Álcool Anidro

Polimento do Glicol
Importância:
▪ Prevenir contra a corrosão
▪ Prevenir contra a degradação do MEG em
produtos estranhos, tais como o DEG, o TEG,
Aldeídos Glicólicos, Ácidos Glicólicos, Coque e
outros, que ocorrem na presença de H2SO4.
Álcool Anidro

❑ Nota: Manter a qualidade do álcool hidratado
alimentado ao processo, é de suma importância
para o bom desempenho da unidade de
polimento.
▪ Devido à contaminação do Etileno pelo ácido e
sais presentes no álcool, é utilizado o sistema de
resina (catiônica e aniônica) para correção e
retirada desses contaminantes.
Álcool Anidro

▪ O processo de desidratação do álcool com
o emprego de glicol se baseia na forte
afinidade da água por aquele composto, o
que reduz a volatilidade da água e libera o
álcool para ser obtido como um vapor
anidro.
Álcool Anidro

▪ A água é retirada junto com o glicol pelo fundo
da coluna desidratadora e o álcool sai como
vapor no topo do equipamento, sendo retirado
como produto líquido após condensar.
▪ Algumas substâncias contaminantes presentes
em pequenas quantidades no álcool hidratado
alimentado à coluna
Álcool Anidro

Principais Controle do Processo:
1. Alimentação de Álcool Hidratado:
▪ Controlar a vazão,
✓ Características de álcool carburante: o álcool
alimentado deve seguir os mesmo parâmetros
estabelecidos para álcool hidratado carburante.
Álcool Anidro

2. Retirada de Álcool Anidro do Processo:
▪ Ajustar vazão de saída de álcool anidro de acordo
com o álcool hidratado alimentado, para evitar:
-Caso se extraia mais álcool:
a) Queda no grau
b) Arraste de glicol
Álcool Anidro

-Caso se extraia menos álcool:
a) Aumento de álcool na base da coluna
b) Perda da capacidade.
3. Alimentação de Vapor nos Aquecedor da Coluna
de Regeneração:
▪ A alimentação de vapor deve ser constante, a fim
de manter a temperatura da base estável.
Álcool Anidro

- Deve manter a temperatura entre 158 e 162 ºC, o
que evita a contaminação do solvente.
4. Nível da Base da Coluna de Regeneração:
▪ É feito o controle de nível da base da coluna para
manter a estabilidade do processo, deve evitar que
a base seja inundada ou que fique seca.
✓ O recomendado é no meio do visor.
Álcool Anidro

5. Pressão do Vácuo da Base da Coluna de
Regeneração:
✓ Manter o vácuo entre 19 e 22 mmHg.
6. Controle de Extração de Águas Residuais:
▪ O controle de extração de águas residuais (água
alimentada com o hidratado), deve ser feito pela
variação de temperatura ΔT entre as bandejas:
Álcool Anidro

❖Zona sensível – 65 a 75 0C
❖ Topo – 51 a 52 0C
7. Temperatura de Degasagem do Condensador de
água.
▪ A temperatura da saída do condensador de água
residual de estar em no máximo 35 0C, pois é ela
quem regula o vácuo do sistema:
Álcool Anidro

❖Perdas de vácuo no sistema ocorrem por:
a) Falta de água de refrigeração nos condensadores
de água residual,
b) Condensadores sujos,
c) Água de refrigeração muito quente.
Álcool Anidro

Álcool Anidro
Destilação Azeotrópica: Utilização de Solvente Ciclohexano

Processo Azeotrópico:
❑ Antigamente se utilizava Benzol como solvente
azeotrópico, mais devido ser um produto
cancerígeno, sua utilização na produção de álcool
anidro foi proibido.
❑ O ciclohexano passou a ser utilizado como
solvente, pois é consegue formar novas misturas
azeotrópicas.
Álcool Anidro

❑ O ciclo é introduzido como um terceiro
elemento, alterando a composição original da
mistura e formando novas substâncias
azeotrópicas.
✓ Assim, a desidratação do álcool hidratado, será
feita pelo método das misturas azeotrópicas.
Álcool Anidro

❑ Na fabricação do álcool anidro, utilizam-se além
das cinco colunas usadas para fabricação do álcool
hidratado, mais duas:
❖ Coluna C, de desidratação, composta por 42
bandejas e um decantador de ciclohexano,
❖ Coluna P, que recupera o ciclohexano, com cerca
de 20 bandejas.
Álcool Anidro

Coluna C
▪ Está coluna possui ciclohexano que, encontrando
com o álcool hidratado, muda sua composição
formando três zonas distintas:
❖ Ternário álcool-água-ciclohexano,
❖ Binário álcool-ciclo
❖ Álcool desidratado,
*Obs: Respectivamente do topo à base da coluna.
Álcool Anidro

▪ O álcool entra na bandeja de n° 28.
▪ O álcool anidro é, então retirado como produto
de base da coluna e resfriado no trocador de
calor J.
▪ O Aquecimento da coluna C é feito de maneira
indireta pelo vaporizador L evitando-se, assim, a
diluição do produto final.
Álcool Anidro

▪ O ternário álcool-água-ciclo é vaporizado do
topo da coluna C para dois condensadores, H e
H1, operando em série e com água de
resfriamento, que condensa e retrograda a
mistura para a coluna C,
▪ A mistura flui para o decantador de ciclo
acoplado no topo da coluna.
Álcool Anidro

▪ No decantador, o ternário se separa em duas
fases:
❖ Superior, rica em ciclo e pobre em álcool e água,
que retorna ao processo,
❖ Inferior, pobre em ciclo e rica em álcool e água,
que é encaminhada à coluna P.
Álcool Anidro

Coluna P
❑ A coluna P contém cerca de 20 bandejas e tem
como função recuperar o ciclo que vaporiza através
de suas bandejas até dois condensadores, I e I1,
retornando parte do condensado à coluna C e parte
à coluna P.
✓ A porção contendo água e álcool, retirado na
base da coluna P, é enviada para a coluna B.
Álcool Anidro

MISTURA ÁLCOOL + ÁGUA
Mistura azeotrópica e binária
❑ PE da água em CNTP é de 100 ºC
❑PE do álcool 100% em CNTP é 78,30 ºC.
❑PE da mistura azeotrópica é 78,15 ºC
❖ Não se pode produzir álcool com graduação
superior a 95,57 %w (97 ºGL), por destilação comum.
Álcool Anidro

DESIDRATAÇÃO
MISTURA TERNÁRIA
ÁLCOOL + ÁGUA + CICLO-HEXANO
❑ Terceira substância (arrastador) – Ciclohexano
❑ Insolúvel em água, porém solúvel em álcool
❑ Dissocia a mistura eutética
❑Ternário PE < componentes originais
Álcool Anidro

VAPOR TERNÁRIO
➢ Ciclohexano (PE = 80,75 ºC)
❑ Água 4,8%
❑ Ciclohexano 75,5%
❑ Álcool 19,7%
❖ PE (ternário) 62,6 ºC
Álcool Anidro

PROCESSO YOUNG –Adaptado
❑ Uma mistura de 50 % de álcool 93 ºGL e 50
% de ciclo:
1º - Ternário álcool-água-ciclo (PE de 62,6 ºC)
4,8 % de água
19,7 % de álcool
75,5 % de ciclohexano
❖ Destila até a evaporação total da água
(Produto de cabeça)
Álcool Anidro

2º Binário álcool – ciclo (PE aprox. 68 ºC)
30,0 % de álcool
70,0 % de ciclohexano
❖ Segue destilação até a evaporação total do
ciclohexano.
3º Álcool Anidro (PE de 78,3 ºC)
100% de álcool (Produto de cauda)
Álcool Anidro

BALANÇO:
❑ Uma mistura de 50L de álcool 93 ºGL e 50 L de
ciclohexano:
1º Ternário álcool-água-ciclo (PE de 62,6 ºC)
2L de água
8,2 L de álcool
31,5 L de ciclohexano
Total = 41,7L
Álcool Anidro

2º - Binário álcool – ciclo (PE aprox. 68ºC)
8L de álcool
19L de ciclohexano
Total = 27L
3º Álcool Anidro (PE de 78,3 ºC)
32 L de álcool(Produto de cauda)
Álcool Anidro

❖ Perdas de álcool na vinhaça
❖ Falta de vinho na coluna
❖ Perda de álcool na flegmaça
❖ Queda de grau do álcool de segunda
❖ Queda de grau do álcool hidratado
❖ Perda de álcool nos condensadores
❖ Queda de grau do álcool anidro.
Problemas Operacionais

❖ Perdas de álcool na vinhaça:
➢ Excesso de vinho
➢ Falta de vapor na coluna
➢ Contrapressão da coluna B1
➢ Incrustações nas bandejas
➢ Trocador de calor “K” furado

❖ Perdas de álcool na vinhaça:
➢ Excesso de vinho - Diminuir a alimentação de
vinho na coluna
➢ Falta de vapor na coluna – Verificar:
- A pressão do vapor se está normal,
- As válvulas se não tem nenhuma fechada ou no
caso de borboletas que não estejam atuando,
travada ou com o pino quebrado

➢ Contrapressão da coluna B1 - Verificar se a
pressão da coluna B1 não está superior à da
coluna A1, cosa esteja estabilizar as duas
colunas sendo que a coluna A deve estar com
maior pressão.

➢ Incrustações nas bandejas
- No decorrer da safra mantendo-se as condições e
havendo necessidade de se aumentar a pressão na
coluna A, indicara que temos incrustações nas
bandejas. Sendo assim recomenda-se que seja feita a
desincrustações via circulação (aquecimento) de
soda na coluna.

➢ Trocador de calor “K” furado - Retirar uma amostra na
base da coluna A e outra na saída da vinhaça do trocador
de calor K, ao mesmo tempo e fazer a analise comparando
os resultados.
➢ Caso haja vazamentos, a amostra após o trocador
apresentara um teor alcoólico mais elevado.
- Devemos então desviar o vinho do trocador K pelo by-
pass, esgotar e realizar os reparos necessários.

❖ Falta de vinho na coluna
➢ Caixa de vinho vazia – volante com volume baixo
ou a bomba de vinho com problemas.
➢ Trocador K ou aquecedor de vinho incrustados –
Verificar a temperatura de entrada e saída dos
trocador e do aquecedor, se não estiver esquentado o
vinho, deve-se proceder limpeza.

➢ Vazamento no condensador R1 – Parar o aparelho
deixando a água do condensador fluir, observando a
corrida visível. Caso esteja com vazamento, notar-se à
passagem de líquido pelo visor.
Fazer teste com ar, pressurizando o condensador, para
detectar o tubo furado. Substituir o tubo ou isolá-lo.

➢ Arraste de vinho da coluna A1 – Diminuir a passagem
da coluna A1 para a D até corrigir o grau do álcool de
segunda.

➢ Falta de vapor na coluna B1 – Aumentar o vapor
na coluna até pressão normal de trabalho, verificar
se não houve queda da pressão do vapor, verificar
todas as válvulas se não estão travadas ou
danificadas.

➢ Excesso de carga – A temperatura na base da
coluna cai para menos de 101 0C. Retirar maior
quantidade de álcool no topo da coluna B, mantendo
a temperatura na bandeja 4 acima de 94 0C ( pode
haver variação nesta faixa de temperatura.

❖ Queda de grau do álcool hidratado
➢ Coluna B bandeja nº4, com temperatura elevada
- Reduzir a retirada de álcool
➢ Excesso de pressão na coluna B1
- Reduzir a entrada de vapor.
➢ Excesso de retirada de álcool no topo da coluna
- Diminuir a retirada de álcool ou passagem para a coluna C.

➢ Vazamento nos condensadores, preaquecedores de
vinho, resfriadeira J
- Fazer teste hidrostático para detectar o vazamento, se
for pequeno pode-se isolar o tubo.
- Caso contrário, deve-se parar o aparelho para realizar
os reparos necessários.

❖ Perda de álcool nos condensadores
➢ Temperatura muito elevada nos condensadores auxiliares
– Pode ser causada por:
- Regulagem de água ineficiente – aumentar a vazão,
regulando-a para manter 1/3 da parte inferior fria
- Tubos dos condensadores sujos – promovem um
isolamento. Escovar, em períodos menores os tubos
(aumentar a frequência).
- Água de resfriamento com temperatura elevada.

❖ Queda de grau do álcool anidro.
➢ Álcool hidratado com grau baixo
- Manter o grau do álcool hidratado o mais próximo
de 93,00 conforme viso no item “queda de grau do
álcool hidratado.

Armazenamento
Tanques:
- Material: aço carbono,
- Contendo válvulas de alívio de pressão,
- Sistema contra incêndio,
- Escada de acesso as partes superiores,
- Fácil abertura para coleta de substâncias para
análise.
- Sistema de bombeamento,
- Material elétrico deve ser apropriado para não
correr risco de explosão.

Armazenamento
- São divididos em duas etapas:
- 1º tanques medidores;
▪ Possuem tamanhos menores e são utilizados para
facilitar a medição da produção diária e para
análises.
▪ O álcool deve aguardar as análises para que possa
ser enviado para o armazém ou retorne ao
processo.

Armazenamento
- 2º tanques de armazém ou estoque;
▪ São tanques em quantidades e de dimensões
maiores, com capacidade para armazenar o álcool
produzido durante parte da safra.
❖ Os tanques de armazenamento, estão interligados
a plataforma de carregamento por meio de
bombeamento.

Armazenamento
- Estes tanques devem atender as normas de segurança
estabelecidas pelo governo e fiscalizadas pelo corpo de
bombeiros, a norma regulamentadora é a NR20;
- Tipo de líquido, classe l, ll e lll,
- Distância entre dois tanques,
- Utilização de diques de contenção,
- Equipamentos de alívio de pressão, corta chamas e quebra
vácuo.

Armazenamento
Plataforma de carregamento
❑ Além dos equipamentos de segurança relacionados
nos tanque de armazenamento, também deve
contar com caixa para represar o álcool que venha
a derramar de caminhões tanques. Também
chamadas de caixa óleo, ou caixa álcool/água.

Armazenamento
Análises do Álcool Carregado
❑ Ao final do carregamento de forma individual deve ser
retirado uma amostra para verificar a qualidade do
álcool carregado.
- Teor alcoólico: GL e INPM,
- Impurezas no álcool,
- Acidez.

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