A Vinhaça na Agroindústria da
Cana-de-Açúcar
Seminário STAB / Fenasucro
Redução / Concentração Vinhaça Florenal Zarpelon Eng. Químico – UFRJ/69
27/08/2015
Por que Concentrar / Reduzir Vinhaça?
• Para facilitar o cumprimento da legislação de Meio Ambiente
• Para reduzir custos de transporte
• Para reduzir a temperatura da vinhaça no manuseio
Redução Volume de Vinhaça
Alternativas para obter redução de vinhaça:
• Separar Flegmaça: aparelhos Biostil estão descartados
• Grau Alcoólico elevado do vinho, 10%v ou mais
• Reciclagem de Vinhaça para diluição melaço
• Aquecimento indireto da Coluna C10 / A
• Concentração através de Integração Térmica na Destilação
Reciclagem de vinhaça • Fatores de Stress para a Levedura, apontados pelo Prof.
Mike Ingledew (EUA) – Grau Alcoólico elevado
– Temperatura
– Ácidos orgânicos, especialmente acético e lático
– Ions (Sais)
• Visita a Colômbia – Programa de Álcool na Colômbia
– Busca de Tecnologia Internacional
– Problemas com a Reciclagem vinhaça • Controle de ácidos orgânicos no processo açúcar / álcool
• Temperatura nunca maior que 32ºC
• Alimentam melaços / méis em alto brix
• Propagação continua de leveduras
• Fermentação contínua em 24 horas
• Odor / Redução consumo de Urea no Campo
Grau Alcoólico do Vinho
GA = Bm*dm*Pm*0,648*Ef*k
Bm = Brix Mosto / dm = Densidade Mosto
Bm = 0,83*Bm*Dm + 2
Pm = Pureza ART/Brix = PmART PmART = 0,61*Ppol + 38,3
Ex.: Ppol = 70 / PmART = 0,61*70 + 38,3 = 81,0
0,648 = Conversão ART para Etanol, litro Et/kg ART
= 2*46,07/180,16 = 0,5114 / 0,7892 = 0,648
Ef = Eficiência fermentação
k = fator relativo a diluição do fermento
= 100/(100 - Vol levedo + Vol levedo*(1 + n)
Se Volume levedo = 10% e a diluição for 1:1, então,
k = 100/(100 – 10 + 10*2 = 0,91
Exemplo: Brix Mosto para obter GA desejado
• GA = Bm*dm*Pm*0,648*Ef*k
Se Bm = 0,83*Bm*dm + 2, então,
GA = ((Bm-2)/0,83)*Pm*0,648*Ef*k, donde
Bm = (GA*0,83/(Pm*0,648*Ef*k))+2 • GA = 10%v
• Pureza ART = 75% = 0,75
• Ef = 90% = 0,90
• k = 0,91
• Bm = 22,8
Brix da Vinhaça (Concentração sólidos)
bv = Bm*(1-Pm)*k*k1*1,03 bv = (SólidosSolúv/100Solução)*(NãoAçúcares/Sól.Solúv)*Diluição
bv = Brix vinhaça
Bm = Brix mosto
k = fator devido diluição fermento
k1 = fator devido aquecimento direto coluna
k1 = 100/(100-Flegma+AH*ConsVapor) = 0,99-1,00
ou, k2 = fator devido aquecimento indireto
k2 = 100/(100-Flegma) = 1,23 a 1,27
1,03 = fator assumido devido presença leveduras, açúcares não convertidos a Etanol, etc.
Exemplo:
bv = 22,8 x (1-0,75)*0,91*0,99*1,03 = 5,3
Brix de Vinhaça (cont.)
• Como medir?
• Areômetro e Refratômetro são calibrados para Açúcar / Sacarose, portanto, como os sais residuais são mais pesados, o brix aparente será mais alto
• Alternativas:
– Secagem e construir uma regressão entre Brix por Secagem e Brix Areométrico
– Relação Volume inicial / Volume final
– Volume final = Volume inicial – Água Evaporada
Redução / Concentração Vinhaça
Evaporação por Flasheamento / Torre Resfriamento / Aspersores
• Ex.: 100 kg de vinhaça a 100ºC vai ser resfriada a 45ºC
• Evaporação = 100*Δt / Calor Latente
= 100*(100-45)/540 = 10
Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia
Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia
Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia
Concentração Vinhaça Vinho: 10%v – AH: 500 m³/dia
Resumo
Alternativa 1 - Evap. 2 Ef.+Resfriam
Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 39,8 40,4 41,0
Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 6,5 5,8 5,2
Brix Vinhaça Concentrada 5,7 6,4 7,1
Alternativa 2 - Evap. Com Refluxo
Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 50,1 51,8 53,7
Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 5,4 4,7 4,1
Vapor a Condensar 4o efeito, t/h 28,3 26,1 24,4
Agua Condensador, m³/h 1132 1046 977
Brix Vinhaça Concentrada 6,8 7,9 9,0
Alternativa 3 - Evap. Com Flegma
Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 50,5 52,5 54,5
Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 5,4 4,6 4,0
Vapor a Condensar 4o efeito, t/h 28,5 26,5 24,8
Agua Condensador, m³/h 1141 1060 992
Brix Vinhaça Concentrada 6,9 8,0 9,1
Alternativa 4 - V1v Aquece C10 Vácuo
Redução Volume Vinhaça em 3 efeitos, % 66,0 68,6 71,0
Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 3,7 3,0 2,5
Vapor a Condensar 3o efeito, t/h 28,8 26,9 25,3
Agua Condensador, m³/h 1153 1075 1011
Brix Vinhaça Concentrada 10,1 12,1 14,4
Alternativa 5 - V1v Aquece C40; V2v Aquece C10
Redução Volume Vinhaça em 4 efeitos, % 62,3 67,0 71,9
Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 85,2 66,6 51,1
Vapor a Condensar por Flegma, t/h 28,5 26,5 24,8
Vapor a Condensar por Refluxo, t/h 18,4 18,6 18,9
Água Condensador Flegma, m³/h 1141 1060 992
Agua Condensador Refluxo, m³/h 738 746 755
Brix Vinhaça Concentrada 9,1 11,5 14,8
Alternativa 6 - V1v Aquece C40; V2v Aquece C10
Redução Volume Vinhaça em 2 efeitos, % 74,8 79,0 82,9
Vinhaça Concentrada, L/Litro AH 2,7 2,0 1,5
Flegma a Condensar, kcal/h 17.023.378 15.865.056 14.929.884
Agua Condensador, m³/h 851 793 746
Brix Vinhaça Concentrada 13,6 18,0 24,4
Cálculos
Programa Excel
• Influência do Teor Alcoólico do Vinho
• Brix da Vinhaça Concentrada
Coluna A + B sob vácuo
Uso adequado da Coluna D
Email enviado ao amigo JB, dias atrás: • O amigo Marcio Urso finalmente encontrou um uso
adequado e inteligente para a Coluna D. • Há uns 3 anos esta coluna havia sido retirada da função
original, ocasião que ficou mais fácil conseguir acidez e condutividade que atenda a especificação do álcool.
• A Coluna D ficou abandonada na área da Destilaria • Para esta safra o Marcio arrasou! Recolocou a D para
operar facilitando o processo e dando bom uso para esta coluna. E ficou bem adequada, pois, as bandejas funcionam como reforço aumentando a resistência mecânica. Uma maravilha!
• E veja na foto que lindo uso que ficou: tanque receptor de flegmaça. Formidável!
• FZ
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