Fermentação e Destilação

Extração e Moenda

Extração e Moenda

ETANOL

 

Vista panorâmica da Destilaria Costa Pinto em Piracicaba, fábrica que produz açúcar e etanol combustível além de outros tipos de álcool.

Cana de açúcar (Saccharumofficinarum) pronta para a safra

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo, o maior exportador mundial, e é considerado o líder internacional em matéria de biocombustíveis e a primeira economia em ter atingido um uso sustentável dos biocombustíveis. Juntamente, o Brasil e os Estados Unidos lideram a produção do etanol, e foram responsáveis em 2008 por 89% da produção mundial e quase 90% do etanol combustível. Em 2008 a produção brasileira foi de 24,5 bilhões de litros, equivalente ao 37,3% da produção mundial de etanol. A indústria brasileira de etanol tem 30 anos de história e o país usa como insumo agrícola a cana de açúcar, alem disso, por regulamentação do Governo Federal, toda a gasolina comercializada no país é misturada com 25% de etanol, e desde Julho de 2009 circulam no país mais de 8 milhões de veículos, automóveis e veículos comerciais leves, que podem rodar com 100% de etanol ou qualquer outra combinação de etanol e gasolina, e são chamados popularmente de carros "flex".

Saiba Mais sobre o Etanol....   O grupo dos álcoois Um álcool pode ser considerado um derivado da água, onde um dos hidrogênios é substituído por uma cadeia carbônica.   O átomo de oxigênio, no álcool, também encontra-se na forma de um híbrido sp3. O ângulo de ligação, entretanto, é maior, pois o grupo metila é maior do que o hidrogênio. O etanol pode ser obtido da fermentação de grãos e açúcares. O etanol (álcool etílico), CH3CH2OH, é um líquido incolor, inflamável, com um odor cartacterístico. É um álcool - um grupo de compostos químicos cujas moléculas contém um grupo hidroxila, -OH, ligado a um carbono. A palavra álcool deriva do arábico al-kuhul, que refere-se a um fino pó de antimônio, produzido pela destilação do antimônio, e usado como maquiagem para os olhos. Os alquimistas medievais ampliaram o uso do termo para referir-se a todos os produtos da destilaçãoe isto levou ao atual significado da palavra. O ponto de fusão do etanol sólido é de–114.1°C, e de ebulição e de 78.5°C. É menos denso que a água: 0,789 g/mL a 20°C. É utilizado como fluído em termômetros, principalmente para temperaturas baixas, uma vez que o mercúrio congela a –40°C.  Existem basicamente 3 processos utilizados para a fabricação do etanol: a fermentação de carboidratos, a hidratação do etileno, e a redução do acetaldeído (normalmente preparado pela hidratação do acetileno). Antes de 1930, o etanol era preparado somente por fermentação, mas, hoje, estima-se que cerca de 80% do etanol produzido nos EUA seja através da hidratação do etileno.   O etanol é produzido desde a antiguidade pela fermentação de açúcares. Todas as bebidas alcóolicas e mais da metade do etanol industrial ainda é feito por este processo. Uma enzima, a zimase, é responsável pela conversão dos açúcares em álcool e gás carbônico.: C6H12O6  2 CH3CH2OH + 2 CO2

Produção do Etanol

A cana-de-açúcar é cultivada por meio do sistema de rebrotamento, no qual o primeiro corte é feito 18 meses após o plantio e os demais anualmente, por um período de quatro a cinco anos, com redução gradual do rendimento.

Depois de cortada, a cana inteira é levada para a usina, onde é lavada e esmagada, para extrair o caldo, sendo este processado para a obtenção do álcool.

Resumidamente temos:

1. tratamento: é a neutralização e a esterilização do caldo para que possa receber o fermento (leveduras, ou seja, organismos microbiológicos que se alimentam da glicose do caldo e expelem o álcool);
2. fermentação: é a fase em que os açúcares do caldo são transformados em álcool, sendo que o teor alcoólico gira em torno de 7% a 10%; nessa fase tem-se o vinho.
3. destilação: o vinho é aquecido e o álcool é recolhido pela utilização dos diferentes pontos de ebulição das substâncias presentes nas chamadas colunas de destilação.

O processo será descrito sucintamente:

Extração do Caldo

A fabricação, tanto do álcool como do açúcar, começa pela extração do caldo, que se realiza pelo processo de moagem.

Porém, antes, a cana-de-açúcar passa por um processo de lavagem, a fim de eliminar as impurezas, facilitando as etapas seguintes de fabricação.

A cana é levada por uma esteira de ferro a um conjunto de facas, que corta em pedacinhos, em seguida a mesma esteira leva para o desfibrador, onde deixa totalmente triturada.

A cana triturada para por separador magnético, a fim de separar pedaços de ferros e metais, que por ventura esteja misturado.

Em seguida essa cana triturada passa por um conjunto de rolos que são denominados ternos, onde extrai todo o caldo existente na cana.

O caldo extraído passa por uma peneira vibratória, para retirar todos os bagacilhos, em seguida o caldo é bombeado para um tanque pulmão, de onde será enviado para o tratamento de caldo.

Produção de Energia Elétrica

Através da queima do bagaço da cana realizado nas caldeiras, é possível que seja gerado calor.  Este calor transformará nas caldeiras a água em vapor. Parte do vapor é enviado aos turbo geradores encarregados de produzir energia elétrica que será utilizada em todo o parque industrial podendo até futuramente seu excedente ser comercializado. O bagaço excedente é comercializado para outras indústrias que o utiliza em várias atividades.

Tratamento do Caldo

O objetivo do tratamento de caldo é eliminar todas as impurezas, que seriam prejudiciais as outras etapas do processo. Consiste de uma série de operações: 

peneiramento, calagem, aquecimento, decantação e filtração.

Depois do caldo peneirado e adicionado Cal. Certos não açúcares, sob a ação da cal, se tornam insolúveis, sendo eliminado pela filtração. Outros sob ação combinada da cal e do calor são decompostos e os produtos de decomposição são eliminados parcialmente. Outra função da cal é neutralizar os ácidos livres presentes, para que não invertam a sacarose quando se aplica calor.

O aquecimento esteriliza o caldo, eliminando certas bactérias.

Este aquecimento não deverá ser inferior a 90^oC. Nem superior a 105^oC. Sob pena de sofrerem perturbações desfavoráveis na composição do líquido em tratamento.

O caldo peneirado caleado e aquecido vai para o decantador ou clarificador. O objetivo desta etapa do tratamento é evitar impurezas, como terra, fragmentos de bagacilhos e outros elementos estranhos que venham perturbar a fermentação.

O caldo clarificado entra em um conjunto de evaporadores de múltiplo efeito para a retirada da maior parte da água nele encontrado, tornando-se xarope. Este xarope é bombeado aos tachos de cozimento para a cristalização do açúcar e transforma-se em massa cozida que são os cristais de açúcar envolvidos em uma película de açúcar não cristalizado (mel). Tanto na evaporação do caldo como no cozimento é utilizado vapor como fonte de calor.

Centrifugação do Açúcar

Na centrifugação é separado da massa cozida o mel e o açúcar. O mel com o mínimo de sacarose possível é enviado para a fabricação do álcool, e o açúcar propriamente dito, é enviado ao secador de açúcar. Na etapa de secagem, o açúcar passa pelo secador para que seja retirada dos cristais toda umidade neles contida. Assim o açúcar poderá ser armazenado e enviado ao cliente sem que haja perda na qualidade

Depois desta etapa o caldo de cana denomina de mosto o qual é enviado para o processo de fermentação.

Fermentação

 

É na fermentação que ocorre a transformação do açúcar em álcool. Este processo acorre nas dornas com à ação de organismos vivos denominados Leveduras (Sacharomyces cerevisiae) os quais através de reações transformam os açúcares em álcool. O resultado desta transformação é o vinho fermentado onde estão contidas as leveduras, o álcool e outros resíduos. Após a fermentação, a levedura é separada do vinho através do processo de centrifugação, para ser reutilizada. A Levedura ou fermento, com uma concentração de aproximadamente 60%, é enviado às cubas de tratamento onde recebe nutrientes para se fortalecer e ser novamente utilizado na fermentação.

Destilação

O vinho com pequena quantidade de levedura irá para as colunas de destilação, que através de aquecimento e evaporação separam o álcool, e em seguida o álcool é concentrado e purificado atingindo os padrões normativos do mercado.

A vinhaça é um subproduto resultante da destilação do vinho e ela é um importante fertilizante, pois é rica em água, matéria orgânica, nitrogênio, potássio e fósforo, e é utilizada na lavoura como adubo da cana.
Além da produção de Açúcar e de Álcool outros derivados também são produzidos tais como: Bagaço Hidrolizado, Vinhaça Concentrada, Melaço, Óleo Fusel, Levedura.

Derivados

- Bagaço de Cana – são as fibras resultantes da extração do caldo da cana-de-açúcar. É utilizado para gerar o vapor das caldeiras. Serve também como ração animal depois de hidrolisado.

- Vinhaça Concentrada– é o resíduo líquido da transformação do açúcar em álcool (vinho centrifugado). Com ela se faz a adubação da lavoura de cana-de-açúcar.

- Melaço – subproduto do açúcar obtido através da centrifugação. É um dos componentes utilizado na fermentação para a fabricação do álcool.

- Óleo Fusel – líquido viscoso extraído em pequena quantidade no processo de destilação do álcool, empregado nas indústrias química e de cosméticos.

- Levedura – microorganismo responsável pela transformação da sacarose em álcool, obtida a partir do processo fermentativo. Depois de seca, pode servir como ração animal.

- Energia Elétrica – através da queima do bagaço, gera-se o vapor, que se transforma em energia mecânica e depois em elétrica. A energia obtida aciona os motores elétricos e ilumina toda indústria.