Matéria prima estranha impacto no processo das usinas (1)
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ETEC – DR FRANCISCO NOGUEIRA LIMA
TÉCNICO EM AÇUCAR E ÁLCOOL - 2º MÓDULO
Agronomia
Prof. Daniel
Impureza mineral e vegetal impacto na
indústria e porcentagem tolerável
03 /12 /2010
ALUNO(S): Ivail Américo – Nº16 Maria Josilania Gomes Azevedo – Nº26
Regina Ap. de Oliveira – Nº41
Alex de Souza P. – Nº02
Lucas Henrique Pinheiro – Nº23
"O génio vê a resposta, antes da pergunta."
Matéria estranha mineral
Impactos da matéria estranha:
Capacidade e extração;
Eficiência da caldeira;
Recuperação de açúcar;
Fermentação alcoólica.
Matéria estranha mineral
Quantidade é função de:
Condições de terreno e climáticas
Praga: cupins
Sistema de corte
Sistema de carregamento
Porcentagem de perda
Até 1% da extração média da moenda durante a safra devido ao desgaste de seus componentes,
calcula o gestor de P&D do Centro de Tecnologia Canavieira, Paulo de Tarso Delfini.
Perdas
Corte mecanizado: De 4% a 6%
Corte manual: De 0,4% a 0,7%
Efeito no processo
Menor extração;
Torta (quantidade e perdas)
Incrustações
Qualidade do produto
Caldeiras (Pci, corrosão e abrasão)
Aumento de desgaste na esteira de cana, picadores, desfibradores, moendas, bombas,
tubulações, regeneradores de calor, aquecedores, partes internas da caldeira, além de
ocasionar limpezas mais intensas da fornalha e de outros pontos de coleta de impurezas na
caldeira. Interferem no processo de tratamento de caldo acúmulos de terra em caixas de
caldo e prejudica sistemas de clarificação e filtragem de lodo. Diminui o poder calorífico do
bagaço gerado. O desgaste prematuro do sistema de preparo de cana, trás um prejuízo
significativo para a operação industrial pelas paradas obrigatórias para manutenção. Os
únicos equipamentos de parada periódica para manutenção nas usinas são justamente os
picadores e os desfibradores. Estima-se que as impurezas minerais geram um acréscimo
de custos de manutenção da ordem de R$ 0,50 a R$ 0,70 por tonelada de cana moída.
As presenças destas impurezas contribuem diretamente para a contaminação dos caldos
com microrganismos indesejáveis ao processo de fermentação, aumentando as perdas
microbiológicas e assim, comprometendo a eficiência e o rendimento industrial (HUGOT,
1977)
Dados Influência nos processos
• Caldeira
PCIkcal/kg =4361 – 49,4 x umidade – 43,6 x Cinzas – 7,4 x Brix
• Poder calorifico do bagaço (Pci) kcal/kg
Pci = 4361 – 49,4 x Umidade – 43,6 x cinzas – 7,4 x Brix
• Impureza mineral
Moenda = 15 kg t de bagaço ( 20)
Difusor = 30 kg t de bagaço (40)
Exemplo:
Umidade do bagaço = 50,0 %
Brix do bagaço = 3,0
Pci moenda = 1803
Pci difusor = 1738
Matéria estranha vegetal
Quantidade em função de:
Processo de despalha
Sistema de corte
Porcentagem de perda
Colheita manual
Queimada – 1 a 3%
Cana crua – 5 a 7%
Colheita mecânica
5 a 8% em cana ereta,
10 a 20% em condições adversas (cana crua e tombada).
Perda de capacidade da fabrica (preparo) (3 – 15 %)
Perda de extração (1 – 4 %)
Efeitos no processo:
Perda de capacidade
Perda de extração Aumento da quantidade de bagaço (qualidade?)
Componentes indesejáveis (polissacarídeos, amido, ácido
aconítico...)
Consumo maior de produtos no processo. – cal, acido fosfórico
enxofre, polímeros.
Aumentando-se a quantidade de bagaço produzido devido ao aumento da fibra, com
qualidade comprometida, além da incorporação de componentes indesejáveis.
Para se obtiver um produto final com qualidade é necessário purificar o caldo após a
extração. A operação necessita de um caldo claro, transparente e brilhante que é obtido
após a eliminação das impurezas dissolvidas e em suspensão no mesmo, sem afetar a
quantidade de açúcar. Sendo assim a decantação é diretamente prejudicada quando se
processa a cana que está submetida a longos intervalos de tempo entre a queima e o corte.
Além de propiciar a formação de elevados números de substâncias que dificultam a
clarificação. Ainda é de suma importância salientar que o aumento de tempo na decantação
resulta em maior tempo de retenção do caldo no decantador, provocando ainda destruição
de açúcares devido a função e condições operacionais de pH e temperatura do caldo dentro
do equipamento. (MUTTON, 2008) Hugot (1977) afirma que no processo de fermentação
alcoólica quando não se tem os cuidados mínimos ao observar a qualidade da
matéria-prima, podem ocorrer à formação de outros microrganismos, principalmente
bactérias, que produzem fermentações indesejáveis, resultando em produtos estranhos à
fermentação alcoólica normal. O autor ainda afirma que as bactérias contaminantes
produzem ácidos orgânicos que por sua vez provocam fermentações paralelas, que
reduzem o rendimento fermentativo, além de modificar as características do vinho
diminuindo o teor alcoólico, que quando ocorrem as perdas são mais elevados,
caracterizando as perdas de açúcares no processo de deterioração microbiana. A
destilação do álcool corresponde à separação das diversas frações do vinho através de
evaporação e sucessiva condensação do vapor após a fermentação, assim como de outras
impurezas que estejam presentes no vinho. Quanto maior a concentração destas
substâncias indesejáveis (impureza), mais rigorosa deverá ser a destilação.
Considerando-se que o álcool (hidratado ou anidro) deve atender especificações quanto
aos teores máximos de componentes, verifica-se que estas operações de purificação do
destilado sempre são acompanhadas de perdas, que resultam em reduções das eficiências
do processo (FERNANDES, 2003).
Capacidade de processo e extração
• Capacidade
Perda de densidade
Difusores
- Bucha d’água
- Perda de extração
Capacidade e extração
• Açúcar
As impurezas vegetais aumentam a cor do caldo extraído;
As impurezas vegetais diminui o teor de fosfatos (clarificação)
Em geral, caldos contendo menos de 0,03% de fosfatos são considerados deficientes. A adição de fosfatos até este nível assegura maior formação de flocos de fosfato de cálcio, mas teores de fosfato da ordem de 0,09% podem implicar em aumento do volume de lodo e mais baixa velocidade decantação.
- O teor de amido aumenta, comprometendo a recuperação de açúcar e a qualidade do
açúcar.
Controle da matéria estranha
Matéria estranha mineral
No laboratório PCTS é separado uma pequena amostra de bagaço de cada frente exemplo
frente 3 4 e 5 cana picada, e uma porção de cada frente de cana inteira exemplo frente 1 2
e 6 cana inteira queimada ou não e uma porção dos guinchos exemplo 4432 ou 2743.
No fim de cada turno as amostras são homogeneizadas e pesadas 30 gramas em cadinho e
enviadas ao laboratório industrial onde elas são queimas dentro da mufra a uma
temperatura de 60 c° por 12 horas e pesados às impurezas minerais, os dados são
passados para o setor da agrícola.
Forno para queima dos cadinhos
Caso haja excesso de impureza nas maquinas (colhedeiras) serão avisados os
encarregado das frentes que resolvem os problemas ajustam as maquinas para
diminuir a quantidade de argila ou terra, mas isso tem influencia também do tipo de
terreno e como as canas estão plantas tudo influencia um pouco.
Se for dos guinchos são avisados os responsáveis pela frente que resolve o
problema com o operador do guincho que pode estar pegando muita terra com a
garra.
Matéria estranha vegetal
Na sondagem de amostra do laboratório PCTS e coletado uma porção de cana de cada
frente, onde elas são pesadas, em seguida é limpo o colmo e separada da palha ponteiro
folhas e palmito e pesado onde os dados são passados para o laboratório industrial o
mesmo faz-se os cálculos e passa para o agrícola caso haja excesso de impureza vegetal.
Separação das impurezas vegetal
Na frente de maquina (ou cana picada)
O encarregado da frente é notificado do problema, olha se a maquina esta limpando
corretamente a cana (exaustores estão ajustados de forma correta).
Cana inteira
Avisa o encarregado da frente, que observa se os trabalhadores estão limpando a cana
corretamente assim como estão cortando as pontas no tamanho exigido.
Análise e Quantificação das Perdas no Processo Industrial (perdas na Fermentação)
A quantificação e mensuração das perdas no processo produtivo é sem dúvida uma
ferramenta de grande valia para a gerência industrial, pois a mesma serve como apoio,
podendo auxiliar o processo de análise e melhorias da eficiência do processo industrial,
sendo assim a redução das perdas esta diretamente ligada ao faturamento da empresa.
Com base nos boletins de informações industrial da safra de 2008, e com base nos estudos
realizados por Fernandes (2003), podemos identificar onde ocorrem as perdas no decorrer
do processo industrial, mediante a esta quantificação poderemos mostrar onde a empresa
deverá iniciar a redução e correção do processo.
TABELA 1- base para a conversão em reais (R$) das perdas de açúcar e álcool
A Tabela 1 mostra todos os dados necessários para o desenvolvimento
Matemático e a quantificação e mensuração em reais (R$) do açúcar e álcool perdidos. Os
dados foram retirados dos boletins de informações da empresa em estudo conforme o
modelo em anexo, o preço da saca de açúcar e litro de álcool foi estabelecido conforme os
dados disponíveis em no site www.udop.com.br (dia 11-05-09) às 19h30min.
TABELA 2 – Quantificação de Perdas no processo
O Gráfico 1 deixa evidente que 60% das perdas, estão na fermentação, sendo assim é
indicado e viável que este ponto seja o primeiro a efetuar as correções para minimização
das perdas. Como foi descrito nos estudos acima, a perda na fermentação esta diretamente
ligada à qualidade da matéria-prima, ficando evidente que o tratamento de caldo não
efetuou o seu papel, que é eliminar as impurezas tanto minerais, vegetais e
microbiológicas, outro ponto que tem grande influência é a limpeza (assepsia) da moenda.
O segundo ponto a ser atacado é o bagaço onde se concentra 23% das perdas decorrentes
do processo. Como foram citados acima os pontos que interferem diretamente na perda do
bagaço são: regulagem da moenda, a quantidade elevada de impurezas minerais e
vegetais, a qualidade da limpeza da moenda (para evitar a perda microbiológica) e o
volume e temperatura da água de embebição. O terceiro ponto a ser analisado e
monitorado são as perdas indeterminadas que corresponde cerca de 7% das perdas, de
acordo com os estudos realizados os fatores que aumenta as perdas indeterminadas são
transbordamento, vazamento (bombas, tubos, caixa), destruição de sacarose nos
evaporadores e cozedores. O quarto e quinto ponto de correção devem ser realizados,
respectivamente, nos procedimentos de lavagens de cana e destilação onde ambos
correspondem a 4 % das perdas. O último ponto onde deve ser efetuado as correções é na
torta de filtro, esta corresponde a 2% das perdas decorrentes do processo.
Outros dados sobre impureza
Tabela – Valores médios de Pol Cana com variação do teor de matéria estranha (solo argiloso)
S= Solo FS = Folha Seca FV = Folha Verde
Tipos 2% 4% 6% 8%
Cana limpa 12,59 12,76 12,88 12,88
Cana + S 12,36 12,03 11,70 11,46
Cana + FS 12,36 12,00 11,56 11,19
Cana + FV 12,47 12,33 12,08 11,83
Cana + FS + S 12,30 11,71 11,51 11,16
Cana + FV + S 12,34 12,36 11,92 11,42
Cana + FV + FS 12,55 12,26 11,81 11,54
Cana + FV +FS + S 12,48 12,32 11,90 11,59
Como incrementar o ganho energético industrial utilizando o
sistema limpeza a seco
Estimamos que o investimento necessário para se implantar um sistema de limpeza de
cana a seco composto por duas instalações sendo, uma em uma mesa de 12 m com
capacidade para 8.000 tcd para atender cana inteira ou picada e outra para atender
somente cana picada com capacidade de 12.000 tcd instalada na transferência de
transportadores, seja da ordem de R$ 1.800.000,00.
Todos os equipamentos se baseiam em separar as impurezas através de
ventilação.
Alguns sistemas usam a ventilação por baixo da mesa e outros frontais a mesa.
Alguns sistemas usam água para separar a terra da palha e após a separação
transferem o palhiço de volta para a esteira de cana.
A maioria das instalações atuais tira o palhiço e a terra e os transportam para o
processo de compostagem ou diretamente a lavoura.
Praticamente todos os sistemas ainda se encontram no estágio de
desenvolvimento e aperfeiçoamento.
O sistema Empral separa a palha e a terra em conjunto e a transferem para uma
câmara inercial com o objetivo de retirar o máximo de impurezas minerais e vegetais
no fundo da câmara. A câmara inercial foi projetada para que o ar atinja velocidade
suficientemente baixa para que ocorra a precipitação das impurezas minerais e
vegetais. Esse sistema já está com pedido de patente em nome da Empral.
Dependendo da região de instalação onde ocorre muita argila fina tipo talco, se faz
necessário um sistema de lavagem de gases para evitar a poluição atmosférica por
particulados.
O sistema Empral prevê a lavagem de pó operando em conjunto com o sistema de
coleta úmida de pó da chaminé da caldeira e do sistema de decantação de fuligem,
através da transferência dos fluídos por tubulações de pequeno porte.
A eficiência de remoção das impurezas varia em função das condições da cana
entre 70 e 80%.
O sistema Empral prevê a instalação de um picador de palhiço e seu recalque para
o transportador de bagaço da caldeira via pneumática.
A terra será separada do palhiço por um sistema de peneira e transferido para uma
moega para ser encaminhada a compostagem ou devolvida para a lavoura.
Índice tolerável matéria estranha
Referencias:
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE FORMIGA – UNIFOR – MG
COORDENAÇÃO GERAL DE GRADUAÇÃO titulo: UM ESTUDO DETALHADO DAS PERDAS NO
PROCESSO SUCROALCOOLEIRO: PLANEJAMENTO E CONTROLE DE PRODUÇÃO Por
AUGUSTO SEVERINO BERNARDES DA SILVA
AVELLAR, Hélio de Alcântara. História administrativa e econômica do Brasil 2. ed.
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8º Congresso Brasileiro Agroindustrial
Titulo: Materia-prima por: José Paulo Stupiello Ribeirão Preto, novembro 2007.
Carlos A. Tambellini
Ferrari agro indústria
Titulo: Métodos de controle de impureza