Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Centro de Tecnologia

Departamento de Engenharia Química

DEQ0532 – Gestão Tecnológica e Econômica

Aluno 11 - Joabe Hilário de Oliveira Tavares - 2012940825

Aluno 18 - Naíra Sinara de Almeida Maniçoba – 201294136

Aluno 26 - Talita Évili da Silva – 2012941125

Produção de Bioetanol a partir da cana-de-açúcar

Natal – RN

Novembro de 2015

Produção do etanol 1G (etanol produzido a partir de sacarose)

Atualmente, tem-se dois processos – o processo em batelada convencional e o processo com fermentação contínua.

O processo em batelada convencional foi escolhido pelo grupo por ser o processo mais comum na produção brasileira (cerca de 85% das unidades produtoras utilizam esse processo). O fluxograma a seguir ilustra esse processo:

O melaço proveniente da usina de açúcar é direcionado ao tanque de pesagem (1) e, em seguida, diluído com água ou caldo de cana, na unidade 3, para ajustar o Brix (concentração de açúcares redutores totais) no mosto, a fim de impedir a inibição pelo produto. Se necessário, esse mosto pode ser suplementado com sais e seu pH pode ser ajustado com a adição de ácido sulfúrico.

Após ser esterilizado em 4, o mosto parte para dorna de fermentação (6), que já contém o creme de levedura (pé-de-cuba) proveniente da unidade 5. É na unidade 6 onde ocorre a fermentação a partir das hexoses (glicose e frutose), sendo produzidos etanol e CO2.

O CO2 é lavado na coluna de lavagem (7), enquanto o vinho é levado à unidade 8 onde será centrifugado (ou turbinado), a fim de separá-lo da levedura, esta que volta ao tanque 5 para ser tratada e usada em uma batelada futura. O vinho delevedurado proveniente da unidade 8 possui concentração de 7-10% volume/volume de etanol (7-10ºGL) e é, então, armazenado na dorna volante ou tanque pulmão (unidade 9), que é o tanque utilizado para alimentar a coluna de destilação (10).

Na unidade 10 são produzidos o produto de topo, flegma, rico em etanol, e em maior proporção com relação ao etanol, a vinhaça (produto de base). O flegma segue para a coluna de purificação, unidade 11, onde são retiradas as impurezas, principalmente o aldeído. Livre de impurezas, o produto segue para a unidade 12, coluna de retificação, da qual é retirado o óleo fúsel (numa proporção de 2,5L para cada 1000L de etanol) e o álcool combustível com concentração de 96% v/v (96 ºGL).

O processo em batelada convencional envolve duas etapas, um em batelada alimentada, um processo semi-contínuo, onde temos a alimentação de mosto a dorna, já contendo pé de cuba, e após o enchimento da dorna procede-se uma etapa em batelada até a exaustão substrato, ou seja, o termino da concentração dos açúcares redutores totais. Temos como principais variáveis, inicialmente o pé de cuba, cujo o volume varia entre 10 e 30% do volume final da dorna, esse pé de cuba é o fermento tratado que vem do tanque de tratamento com uma concentração em torno de 4 a 5% v/v. O teor de açúcar redutores totais no mosto varia de 18 a 24 Brix, que é a porcentagem em massa de sólidos solúveis. Em termos de açúcar redutores totais é uma concentração que varia entre 16 e 18% em massa. O mosto pode ser alimentado de diversas formas, com vazões constantes ou vazões lineares com o tempo. Cada planta industrial tem o seu protocolo de alimentação de mosto próprio onde dependendo da vazão escolhida, tem-se uma produção maior de etanol ou uma produção maior de células.

Ainda com relação ao processo em batelada convencional, mais algumas especificidades do processo: Na verdade a planta industrial utiliza várias dornas de fermentação e essas dornas operam simultaneamente, cada uma em cada etapa do ciclo de fermentação, que compreendem a alimentação, a fermentação, o descarregamento da dorna, sua limpeza e novamente realizando um novo ciclo de fermentação. Após o processo de fermentação e centrifugação, o vinho delevedurado alimenta a dorna volante e a partir daí o processo se torna contínuo, ou seja, embora a etapa de fermentação não seja contínua, o encaminhamento do vinho delevedurado para a dorna volante faz com que as etapas subsequentes sejam etapas contínuas. Quanto as leveduras, a dorna deve ser alimentada com deleveduras com alto nível de viabilidade de forma a se ter uma “fermentação saudável”, ou seja, com baixo nível de infecção. Ainda há o reciclo das células da batelada anterior, processo chamado de Melle-Boinot, em homenagem aos seus desenvolvedores e é o processo mais utilizado nas indústrias brasileiras.

Essa é a ilustração detalhada da etapa de fermentação no processo de produção de etanol.

O processo se inicia com a alimentação do fermento a dorna de fermentação, esse fermento é conhecido como creme de levedura ou pé de cuba. Após a alimentação do pé de cuba a dorna, procede-se a alimentação do mosto, que é formado por uma mistura de melaço com caldo de cana-de-açúcar ou água. Melaço esse proveniente da produção de açúcar. Durante a alimentação do mosto, que leva algumas horas, compreende a etapa em batelada alimentada. Após o enchimento da dorna, procede-se a etapa em batelada até o termino dos açúcares pela fermentação da levedura. Ao final da fermentação tem-se o vinho ou caldo fermentado, que é então encaminhado para as centrifugas onde é separado o creme de levedura do vinho, gerando o vinho delevedurado, que é alimentado a dorna volante, que é um tanque pulmão que alimenta a etapa de recuperação do etanol pela destilação. O creme de levedura retorna a uma cuba de tratamento onde é alimentado ácido sulfúrico e água, de forma a tratar as leveduras por um determinado período de tempo promovendo principalmente a desinfecção. Com isso, termina o ciclo de fermentação.

     Falata analise   sistematica  de  desenvolvimento de projetos

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Viabilidade    relacionado consumo

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legenda de correntes , componentes

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conversao endimentos