produção de etanol

1. ETANOL
O álcool combustível é um
biocombustível produzido, geralmente, a
partir da cana-de-açúcar, mandioca, milho
ou beterraba.

2. PRINCIPAIS DENOMINAÇÕES DO ETANOL
 1. Álcool anidro – é o álcool isento de água, obtido através
de dois processos: destilação do álcool comum com
benzeno; tratamento do álcool com desidratantes, como o
CaO, e posterior destilação.
 2. Álcool hidratado – usado como carburante. É principal
componente das bebidas alcoólicas.
 3. Álcool desnaturado – é o álcool comum ao qual são
adicionadas substâncias de odor e sabor desagradáveis,
para que não seja utilizado na fabricação de bebidas.

3. CANA-DE-AÇÚCAR
 Pertence a família das gramíneas
 Caule semelhante a uma bambu que atinge
altura de 2,5 a 4,5 m
 Contém cerca de 11 a 15% de sacarose
 Período de crescimento: 1 ano
 Os principais componentes da cana-de-
açúcar varia de acordo com: clima,
variedade da cana, condições de solo, uso
de fertilizantes, idade da cana (maturação) e
outros fatores

4. PRODUÇÃO ETANOL
 O Brasil é o país mais avançado, do ponto de vista
tecnológico, na produção e no uso do etanol como
combustível, seguido pelos EUA e, em menor
escala, pela Argentina, Quênia e outros.
 A produção mundial de álcool aproxima-se dos 40
bilhões de litros, dos quais presume-se que até 25
bilhões de litros sejam utilizados para fins
energéticos.
 O Brasil É O MAIOR PRODUTOR MUNDIAL
responde por 15 bilhões de litros deste total.

5. PRODUÇÃO MUNDIAL DE ETANOL.
Fonte: Elaboração D. L. Gazzoni, a partir de diversas fontes

6. REGIÃO PRODUTORA
 Dos 6 milhões de hectares de cana-de-
açúcar produzido no Brasil
 Cerca de 85% desta cana-de-açúcar é
produzida na Região Centro-Sul
(concentrada em São Paulo, com 60% da
produção) e os 15% restantes na região
Norte-Nordeste.

7. CANA DE AÇUCAR – CAMPO
Safra Maio-junho – precoce
Julho a agosto – média (São Paulo)
Setembro – tardia – em SP – (Nordeste/ideal)
 O que influência no desenvolvimento vegetativo da
cana são:
DEFICIÊNCIA TÉRMICA – (ideal 21 A 30oC)
21oC – redução do desenvolvimento
15,5º C – cessa o desenvolvimento
PRECIPITAÇÃO – ideal - 1200milimetros (março-
abril)

8. CANA-DE-AÇÚCAR - QUEIMADA
Vantagem
 Serviço menos agressivo (facilita o corte de cana)
 Aumenta rendimento - área de corte
 Elimina o número de animais peçonhentos.
 Não altera o teor de sacarose
 Uso máximo de 48 horas – depois deterioração
Desvantagem
 Afeta o meio ambiente - destruição da fauna
 Agentes poluentes
 Muita sujeira com a fuligens
 Aumento de doenças respiratórias
 2014 - término

9. CANA-DE-AÇÚCAR - CRUA
Vantagem
 Não afeta o meio ambiente
 Cana sadia
 Teor de fibra naus homogêneo
 Mantém o teor de sacarose
 Reduz a doenças respiratórias
Desvantagem
 Serviço Muito agressivo (Reduz o corte de cana)
 Reduz o rendimento - área de corte
 Não Elimina o número de animais peçonhentos.

10. COLHEITA
Principais características:
 Queima (cana + folhas) – NOITE (maior
controle/ventos/menor perigo)
 Corte manual ou mecanicamente
 Transporte – feito em caminhões Romeu e
Julieta - – capacidade - cerca de 60 a 100
toneladas cana.

11. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
 A transformação da glicose em etanol e CO2,
envolve 12 reações em seqüência alternada, cada qual
catalisada por uma enzima específica. A levedura
Saccharomyces é um aeróbio facultativo e os produtos
finais da fermentação são transformados na maior parte em
etanol e CO2 em anaerobiose.
 O objetivo primordial da levedura, ao metabolizar
anaerobicamente o açúcar, é gerar energia na forma de
ATP. Com isso, o etanol e o CO2 resultantes se constituem
em produtos da excreção.

12. PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO
 1) PESAGEM – Caminhão + cana = PESO
LÍQUIDO
 2) DESCARREGAMENTO
 Ponte rolante – pega a cana do caminhão
transporta para o deposito através de um
mecanismo rolante- deposito - recepção
 Cana vai para mesa lateral - início da linha
de produção da cana daí para esteira –
extração - moagem

13. PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO
 3) RECEPÇÃO – local de recebimento da
cana onde ocorre o processo de lavagem
(jato de água)
 Área responsável pelo controle de
qualidade
 Retirada da sujidade (terra, folhas, cascas, etc.);
 Terra –acaba com os rolos da moenda,
provoca desgaste das correntes mecânicas;
 Terra – assenta na caldeira – reduz a
eficiência térmica (menor produção de calor)

14. PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO
 Lavagem- retiradas das impurezas e
microrganismos contaminantes.
 Água deve ser limpa, pura e inodora;
 Água impura causa corrosão e
incrustações nos equipamentos.

15. PRODUÇÃO DE ETANOL
 1º Etapa – MOAGEM DA CANA
 A produção começa com o processo de
moagem – OBTENÇÃO DO CALDO DE
CANA
 2º. Etapa – FERMENTAÇÃO DO
CALDO/MELAÇO – acréscimo do mosto
 3º. Etapa – Destilação do vinho (Flegma)

16. PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO
4) Extração/ Moagem
 Objetivo:Destruir a estrutura da cana e
facilitar a separação da fração líquida +
resíduo fibroso (passagem da cana várias
vezes) no equipamento.
 Equipamentos
 Corte (facas rotativas). Usadas para abrir
as células e destruir a estrutura da cana -
visando maior uniformidade e obter maior
recuperação do açúcar
 Desfibrado (Desfibradores) – favorecem a
eficiência durante o esmagamento nas
moendas
DESFIBRADOR
FACAS

17. PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO
 Produto Esmagado. Extrai até
75% do caldo
 Produto nas Moendas. Extraem
até 98% do caldo.
 Após a destruição da estrutura da
célula ocorre:
 Embebição: Adição de água ao
bagaço entre uma moenda e
outra para aumentar a extração
da sacarose e produção do caldo
.

18. O PRODUTO MAIS USADO NA PRODUÇÃO DO ÁLCOOL
ETÍLICO
 Caldo - caldo de cana proveniente diretamente
 do esmagamento da cana na moenda apresenta
um Brix com cerca de 16 oBX.
 Melaço - resíduo da fabricação de açúcar, com
 Apresenta uma média de Brix de 85oBX.
 O melaço precisa ser diluído (H2O até Brix ideal) e o
caldo e usado “in natura”.
 CONCENTRAÇÕES DO MOSTO - Brix - 15 e 25
 LEVEDURAS UTILIZADA é a Saccharomyces cerevisiae

19. PRÉ-TRATAMENTO DO CALDO
 O caldo extraído – arrasta impurezas como:
 Bagacilho + terra ( impurezas)
 Separação das impurezas ocorre através do
processo de FILTRAÇÃO (peneiras):
 Objetivo:
 Eliminar impurezas responsáveis por “focos
de contaminação”;
 Por entupimento de canalizações e bicos,
etc.

20. TRATAMENTO DO CALDO
 O caldo é aquecido a 105oC sem adição de
produtos químicos posteriormente sofre
processo de: Decantação, clarificação e pré-
evaporação.
 PRÉ-EVAPORAÇÃO
 Objetivo: Esterilização do caldo – visando
eliminar bactérias e leveduras selvagens.
 Caldo aquecido 115oC – evapora água e o
caldo concentrado a 20oBrix

21. PREPARO DO MOSTO
 Depende da usina.
 Normalmente – o mosto é
composto por caldo
clarificado, melaço e água
 O caldo quente (pré-
evaporador) é resfriado a
30oC (trocadores de calor)
e enviando as dornas de
fermentação. Fermentação do melaço

22. AGENTE DE FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA –
 Pé-de-cuba ou microrganismos seco.
 Procedimento: Se pega o envelope contendo o
microrganismo coloca-se em contato com água
morna estéril, para reidratar.
 Após estar reidratado - coloca-se em uma pequena
quantidade de mosto estéril que fica em
fermentação por 24 horas,
 Após 24 horas acrescenta-se mais mosto por mais
24 horas, e continua aumentando a quantidade de
mosto até atingir o grau Brix desejado (Mosto 14 e
18 de sólidos solúveis) e concentração celular
desejado.

23. FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO
 Temperatura (26 a 35oC)
 Alta temperatura favorece contaminação
bacteriana
 pH do mosto- 4,0 a 5,0
 Concentração açúcares - Brix do mosto
(15 a 16oC) – final fermentação=0oC –
indicando transformação do açúcar em
álcool

24. FATORES QUE AUXILIAM NA FERMENTAÇÃO
 Anti-sépticos – desenvolvimento das
leveduras e desfavorável a outros
(bact+fungos)
 Usado com cuidado para não deixar
resíduos
 Exemplo: Hexaclorofeno 4mg/1 litro de
mosto
 Ac. sulfúrico
 Antibióticos – ação bactericida

25. FERMENTAÇÃO PRATICA
Fase complementar
 Ocorre:4 a 6 h
 Menos agitação no líquido
 Diminuição da temperatura e da produção de dióxido de carbono
 Redução gradativa do desprendimento de CO2 e abaixamento da
temperatura
 Açúcares fermentescíveis se esgotam até um nível praticamente zero
(depende eficiência do mo.)
Fase preliminar
Verifica-se multiplicação celular
intensa
Pequena elevação de temperatura e
pequeno desprendimento de CO2.
Duração de 4 a 6h
Fase tumultuosa
Desprendimento abundante de CO2 e a
temperatura se eleva rapidamente
Densidade do mosto diminui enquanto
aumenta teor alcoólico
Aparência semelhante a um líquido em
ebulição
Ocorre: 12 a 16 h.

26. PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO SÃO:
 O vinho contém – produtos de natureza
líquida, gasosa e sólida
 PRODUTO LÍQUIDO
 85 a 95% de água
 4 a 12% de álcool etílico

27. PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO SÃO:
 Ácidos orgânicos - especialmente o
ácido acético, às vezes ácidos minerais,
como: sulfúrico e sulfídrico
 Aldeídos
 Ésteres
 Alcoóis superiores - amílicos,
propílicos, butílicos e traços de minerais

28. PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO SÃO:
 PRODUTO SÓLIDO: encontramos açúcares
ou materiais nitrogenados (proteínas,
aminas), bagacilhos, células de levedura,
bactérias, sais minerais,etc.
 PRODUTO GASOSO: gás carbônico, que
desprende para a atmosfera ou é
armazenado em tanques e vendido para as
industrias de refrigerantes.

29. RECUPERAÇÃO DO ETANOL –
 Após o término da etapa fermentativa inicia-
se a etapa de recuperação dos produtos.
 Após a fermentação têm-se os substratos
açucarados denominado de VINHO, com
uma constituição variável de substâncias
gasosas, sólidas e líquidas.
 Vinho ou Garapa - mosto fermentado com
 aproximadamente 7 a 8 % de álcool.

30. RECUPERAÇÃO DO ETANOL –
 Substâncias Gasosas - encontramos
dióxido de carbono que se dissolve em
pequena proporção no vinho.
 Substâncias Sólidas – encontramos células
de leveduras, bactérias, sais minerais,
açúcares não fermentados, etc.

31. RECUPERAÇÃO DO ETANOL –
 Substâncias Líquidas – água e etanol, em
porcentagens que variam de 88-93% a
12,7%, respectivamente nos vinhos,
encontram também pequenas quantidades
dos alcoóis amílico, isoamílico, propílico,
aldeídos, glicerina e ácidos orgânicos.
 O álcool é separado destas substâncias
impura e heterogênea em grau de pureza e
concentrações variáveis, por destilação.

32. DESTILAÇÃO
 Processo no qual uma mistura de
líquido é vapor de duas ou mais
substâncias é separado em suas
frações de componentes de pureza
desejada, pela aplicação de calor.

33. TIPOS DE DESTILAÇÃO
 BATH (BATELADA) – alimentação da coluna
é carregada com um lote e então a
destilação e levada a efeito. Quando a
destilação termina, outro lote é carregado
 CONTÍNUAS – o fluxo da alimentação não é
interrompido, a não ser que haja algum
problema com a coluna. Trabalham com São
altas quantidades de produto
 O processo mais comum.

34. DESTILAÇÃO
 Destilação primária – coluna inicial para
concentrar 85%, com eliminação de
impurezas como: células de leveduras,
bactérias sólidas em suspensão, sais
minerais, açúcares não fermentados,
proteínas e outros - VINHAÇA
 O produto obtido do processo de destinação
é denominado Flegma/ÁLCOOL BRUTO,
que é um líquido alcoólico mais rico do que o
líquido que o originou, mas em estado

35. DESTILAÇÃO
Coluna de
destilação A
(simples)
vinho pré-
aquecido
Extração do álcool fraco ou
bruto ou Flegma junto com
suas impurezas
Temperatura
de 100oC
Vinhoto –
fertilizantes
Grau de pureza de 45 a
55º GL (cachaça)
Coluna B -
retificação
Coluna C -
Desidratação
Terceiro agente-
composto orgânico
(benzol) diferente
´(OH) e (H2O)
Grau de pureza
de mínima de
99,95oGL
(combustível)
Aumenta a retirada das
impurezas e
concentração do
álcool c/ grau de
pureza até 97oGL
(mistura azeotrópica)-
ponto de ebulição
constante
Álcool Bruto Álcool Absoluto/anidro
Álcool Retificado

36. DESTILAÇÃO DO MOSTO FERMENTADO

37. RETIFICAÇÃO
 É a operação pela qual separa-se o álcool
das impurezas que o acompanham o
flegma.
 Elimina as impureza do álcool bruto e
concentra o álcool para 97oGL

38. DESIDRATAÇÃO
 Não se pode pela destilação obter álcool etílico com
concentrações superiores a 97,% em volume porque
nessa concentração, a mistura de etanol e água é
azeotrópica, isto é, misturas com o ponto de ebulição
constante.
 Nesse processo introduzem-se uma terceira
substâncias, normalmente um composto orgânico, com
ponto de ebulição menor que á água e o álcool, como
por exemplo, o benzol (ou ciclohexano) que separa os
dois em camada de água-álcool e benzol-álcool, desta
forma retira-se a água numa nova destilação. No
processo de desidratação consegue-se obter
concentração de 99,4%.

39. Levedura
Vinho
Vinho
delevurado
Diluição
do Flegma
Óleo de fúsel
Levedura
recuperada
Separação
Centrífuga
Álcool Anidro
DESIDRATAÇÃO
RETIFICAÇÃO
Desidratante
recuperado
ÁLCOOL
RETIFICADO
DESTILAÇÃO
Flegmaça
Sacarificação
do amido
Água
MOSTO
FERMENTAÇÃO
FLEGMA
Combustível
Solventes
aromas artificiais
Purificação
e secagem
Alimentação
Animal
Vinhaça
Adubação
Anidrido
Carbônico
Gaseif icação
de bebidas
gelo seco
Corretivo
Melaço ou
Caldo de Cana
Cereais
Raízes e tubérculos