03 recepção da cana-de-açúcar em usina sucroalcooleira

Tecnologia e Produção de AçúcarProcessamento e Recepção da cana-de-açúcar

Clauber Dalmas [email protected]

julho/2014

Clauber D.R. Recepção jul14 1 / 59

Sumário

1 Propriedades da matéria-prima

2 Macrofluxograma do Processo Industrial


4 Subsetor de RecepçãoPesagemAmostragemDescarregamentoLimpeza da canaAlimentação da cana


Sumario






Propriedades da matéria-prima

A cana-de-açúcar é a principal matéria-prima para a indústriasucroalcooleira brasileira.

A composição química da cana de açúcar é muito variável em funçãodas:

Condições climáticas,

Propriedades físicas, químicase microbiológicas

Solo,

Tipo de cultivo,

Variedade da cana,

Idade da cana,

Estágio de maturação da cana,

Estado sanitário da cana,

entre outros fatores.


Figura 1.1 : Partes da Planta de Cana. Fonte:


Composição tecnológica da cana-de-açúcar

Fibras8-14%

CelulosePentosanas (xilana, arabana, etc)Lignina

Caldo86-92%

Água 75-82%

SólidosSolúveis18-25%

Açúcares15,5-24%

Sacarose 14,5-24%Glicose 0,2-1,0%Frutose 0,0-0,5%

Não-açúcares1-2,5%

Orgânicos

AminoácidosGordurascerasmatérias corantesácidos, etc

Inorgânicos{SiO2,K2O ,P2O5,


71 %

água

11 %

fibra

1 %

Glicose + Frutose

16 %

Sacarose

1 % outros

Figura 1.2 : Composição química da cana-de-açúcar.


O Caldo de cana

O caldo, definido como uma solução impura de sacarose, glicose efrutose, é constituído de:

I Água (≈ 82%) eI Sólidos solúveis ou Brix (≈ 18%), sendo estes agrupados em açucares

orgânicos, não açucares e inorgânicos.


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RecepçãoColheita

Preparo

Extração do caldo

Tratamento do caldo

Pré-Evaporação do caldo

Preparo do mosto

Fermentação

Centrifugação

Destilação

Evaporação

Cristalização

Centrifugação

Secagem

Figura 3.1 : Macrofluxograma de um processo sucroenergético.

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PesagemColheita

Amostragem

Descarregamento

Limpeza da cana

Alimentação

Picagem

Desfibração

Separação magnética

Moagem ou difusão

Recepção

Preparo

Tratamento do caldo

Figura 4.1 : Diagrama em blocos do Setor de Extração do caldo

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Pesagem

A cana é transportada às indústriasatravés de caminhões adaptadospara o serviço.

Os caminhões são pesados antes eapós o descarregamento para seobter o peso de cana recebida.

O objetivo de se pesar acana é permitir:

I Controle agrícola,I Controle da moagem eI Cálculo de rendimento

industrial.

Figura 4.2 : Pesagem docaminhão em uma balançarodoviária.

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Amostragem

Os caminhões, após a pesagem, são encaminhados paraamostragem da cana fazendo com que a sonda de amostragempenetre para o interior do conteúdo do caminhão, em um localdeterminado, recolhendo uma quantidade de amostra de cana.

(a) (b)

Figura 4.3 : Amostragem para pagamento de cana por sonda horizontal.

(a) (b)

Figura 4.4 : Sonda Obliqua. Fonte: www.motocana.com

Amostragem

A amostra é separada e posteriormente desfibrada.

De cada amostra é coletada uma alíquota do bagaço desfibrado elevado para análise para que se possam definir características comoa:

I POL (teor de sacarose aparente),I ATR (açúcares redutores totais),I AR (açúcares redutores – glicose e frutose),I Brix (quantidade de sólidos solúveis),I Pureza (Q),I Porcentagem de fibra da cana (F) eI tempo de queima e corte

A partir dessas análises o pagamento da cana é efetuado.


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Descarga da cana

Como não é mais utilizado a estocagem de cana no pátio devido arápida degradação e perdas que ocorrme na cana cortadamecanicamente (cana em toletes de 15 a 20 cm), será descrito adescarga direta do caminhão ao processo industrial (descarga namesa alimentadora).

O Hilo (Fig. 4.7) é o equipamento mais difundido para descarga decana.

É um sistema simples, fácil de operar, prático e relativamente rápido.

É um guincho composto de uma estrutura tubular ou de perfislaminados, com altura variando entre 13 a 16 m.


(a) Hilo (estrutura metálica amarela) e amesa alimentadora (equipamento emsegundo plano)

(b) desenhos esquemáticodo guincho hilo

Figura 4.5 : Hilo. Fonte: a) www.sermatec.com.br; b) www. brumazi.com.br

Figura 4.6 : Hilo da Usina Goiasa do Grupo Construcap. Fonte:www.brumazi.com.br

Descarga da cana

A estrutura sustenta um sistema de cabos com polias que movimentauma viga horizontal num movimento ascendente e descendente.

O caminhão a ser descarregado é estacionado entre o hilo e a mesa,ou entre o hilo e a rampa de descarga.

Pode ser usado para descarga de carrocerias simples para canainteira, com ou sem cabos fixos, carroceria tipo caçamba combáscula superior ou com sistema de telas.


Figura 4.7 : Hillo. Fonte: http:// conferencistarafaelferreira. blogspot. com.br

Figura 4.8 : Argolas no caminhão para engate nos ganchos do balanção do hilo.Fonte: http://pimartins.weebly.com

Figura 4.9 : Detalhes de uma típica mesa alimentadora sem o sistema delimpeza à seco demonstrando as garras da esteira inclinada. Fonte:www.escosoldering.com.br

Figura 4.10 : Desenho de uma mesa alimentadora comum sem o sistema delimpeza à seco.

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Limpeza da canaObjetivos

A lavagem da cana é efetuada sobre a mesa alimentadora (Fig’s4.10, 4.9 e 4.5a), esta que controla a quantidade de cana sobre umaesteira metálica (esteirão) e visa à retirada de matérias estranhascomo, por exemplo: terra, areia, etc., com a finalidade de:

I Obter um caldo com melhor qualidade eI Aumentar a vida útil dos equipamentos pela redução do desgaste.


Limpeza da canaLavagem úmida

A lavagem úmida da cana (Figura 4.11 e 4.12) já foi muito utilizadaem cana inteira da colheita manual, porém, a água de lavagemdissolve os açúcares na área cortada, portanto, provocando perdasde ATR (Açúcar Total Recuperável).

Na cana picada em toletes na colheita mecanizada, estas perdaspela lavagem com água são mais significativas, tornando-se inviáveleconomicamente tal processo.


Figura 4.11 : Lavagem úmida da cana na mesa alimentadora.

Figura 4.12 : Tubulão de lavagem úmida de cana com bicos. Fonte:http://pimartins.weebly.com/

Limpeza da canalimpeza de cana a seco

Devido a legislação ambiental rigorosa, a colheita da cana deverá sercrua e mecanizada.

Por isso, as impurezas vegetal e mineral irão aumentar e com arestrição ao uso da água e maior rigor na emissão de efluentes eparticulados, a limpeza de cana passará certamente a via seca,eliminando-se a lavagem.

Basicamente este sistema consiste de uma mesa alimentadora, umasérie de correias transportadoras, escova rotativa e câmaras deseparação dotadas de ventiladores.

A mesa alimentadora tem inclinação de 45o , com fundo perfuradopara retirada de impurezas minerais.



A separação das impurezas vegetais é feita em 3 estágios.

1 Na primeira câmara, dotada de 4 ventiladores, localizada natransferência de cana da mesa para a correia transportadora;

2 Na segunda câmara, dotada de um ventilador único, localizada apósas escovas rotativas, na transferência da primeira para a segundacorreia e

3 Na terceira câmara, também dotada de um ventilador único, localizadana transferência da segunda para a terceira correia.


Figura 4.13 : Mesa alimentadora com sistema de limpeza à seco da Sermatec.Fonte: http://www.sermatec.com.br


Figura 4.14 : Mesa alimentadora com sistema de limpeza à seco – Usina Cevasado grupo Cargil. Fonte: www.brumazi.com.br


As impurezas são coletadas através de séries de correiastransportadoras e enviadas a uma moega coletora, onde sãoretiradas por caminhões.

A escova rotativa destina-se ao desprendimento de impurezasgrudadas à cana para melhorar a eficiência das ventilaçõesposteriores.

Elevado preço do equipamento e dificuldades no layout.

Opcionalmente um sistema de separação das impurezas minerais evegetais poderá ser instalado e, nesse caso, as impurezas vegetais(palha) seguem para um sistema de desfibração e serãoincorporadas ao bagaço para queima nas caldeiras.

Os ventiladores são equipados com inversores de frequência paraajuste do deslocamento de ar.


Figura 4.15 : Moega do sistema de limpeza à seco da Usina Pedro Afonso (TO)do grupo Bunge. Fonte: www. brumazi.com.br

Figura 4.16 : Moega e a mesa alimentadora (vista traseira) da Usina PedroAfonso (TO) do grupo Bunge. Fonte: www. brumazi.com.br

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Alimentação da cana

A cana recebida pela Usina deve ser conduzida às moendas oudifusores convenientemente, passando pelo sistema de preparo dacana (próxima seção).

Este sistema de condução deve ser robusto e confiável para suportar,sem quebras, os esforços elevados a que estão submetidos.

Também deve propiciar a alimentação do equipamento de extraçãode caldo, mais contínua e uniformemente possível, seminterrupções, pois como veremos a seguir, esta uniformidade é umfator preponderante para boa performance e obtenção de elevadonível de extração nas moendas ou difusores.


Figura 4.17 : Alimentação da esteira metálica pela mesa alimentadora – UsinaEldorado/MS (Odebrechet).

Alimentação da canaA Mesa Alimentadora

São transportadores de corrente muito largos e curtos (Figuras 4.5a,4.18, 4.10 e 4.13), com formato do seu leito retangular ou mesmoquadrado, e sempre posicionado perpendicularmente às esteiras decana.A sua função básica é receber a cana dos caminhões ou daestocagem e fazer uma alimentação uniforme das esteiras oucorreias tranportadoras.

Figura 4.18 : Mesa alimentadora convencional.

Alimentação da canaAcionamento de mesas alimentadoras

Para cumprir as funções básicas de dosar a carga e promoveralimentação uniforme, contínua e ininterrupta das esteiras de cana éimprescindível que as mesas alimentadoras possuam velocidade deoperação continuamente variável.

Sem esta variação torna-se difícil cumprir a tarefa acima. Estavariação de velocidade pode ser produzida de várias maneiras:

I Variadores eletromagnéticos,I Inversor de frequência eI Em menor escala o acoplamento hidráulico com conversor de torque e

o acionamento hidráulico.

Alimentação da canaAcionamento de mesas alimentadoras

Conversor ou inversor de frequência

Trabalha pelo princípio da variação da tensão e frequência quealimenta o motor elétrico, variando a velocidade motora.

Uma vantagem é que o inversor limita a corrente do motor,diminuindo os picos de partida e, principalmente, não apresentaperdas de potência tão altas como os variadores, quando se trabalhacom velocidades mais baixas, dando uma grande economia deenergia.

Para baixas velocidades, a ventilação do motor é prejudicada alémde o torque de partida diminuir sensivelmente. A variação dafrequência e tensão é totalmente eletrônica.

Alimentação da canaA esteira metálica

Têm como função conduzir a cana até a esteira de borracha,passando pelo sistema de preparo.

São constituídas de taliscas de aço com extremidades arredondadasjustapostas afixadas em correntes engrenadas com rodas dentadas eapoiadas em vigas.

A tensão das esteiras não deve ser forte, nem fraca demais, a suaresistência é produzida na região de carga, ou seja, na partesuperior.

Ocorrem desgastes de pinos e buchas, sendo necessários novosajustes de tensão.

Figura 4.19 : Esteira metálica da Usina Goiasa (Grupo Construcap). Fonte:www.brumazi.com.br

Figura 4.20 : Esteira metálica (vista lateral). Fonte: www.romestec.com.br

Figura 4.21 : Vista frontal da construção da Esteira metálica.

Figura 4.22 : Correntes da esteira metálica do sistema de alimentação doPreparo da cana.

Figura 4.23 : Esteira metálica (Vista externa). Fonte: www.romestec.com.br

Figura 4.24 : Esteira metálica. Fonte: www.enginer.com.br

Figura 4.25 : As Esteiras transportadoras de cana: a metálica e a de borracha.Fonte: www.brumazi.com.br


Alimentação da canaNivelador de cana

O nivelador (Figura 4.26) é utilizado para melhorar as característicasde alimentação uniforme e contínua, as mesas de média e elevadainclinação são equipadas com nivelador de cana.

São mais usados para altas moagens (acima de 500 TCH)

Trata se de um eixo tubular com braços, que gira numa rotação emtorno de 40 rpm.

É posicionado perto do eixo acionador, distanciado cerca de 1000mm do leito da mesa, não deixando que a camada de canaultrapasse essa altura.

Figura 4.26 : Nivelador de cana. Fonte: www. romestec. com. br.

Figura 4.27 : Nivelador de cana desmontado.

A cana recebida das mesas alimentadoras é transportada para osetor de preparo através de duas esteiras metálicas.

Sobre a segunda esteira está instalado o picador e o desfibrador,ambos, são equipamentos do subsetor de preparo da cana.


Referências Bibliográficas I


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