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Extração de caldo de cana utilizando difusor adequado para o processamento da cana energia

Processo: 15/22720-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
Vigência: 01 de julho de 2016 - 31 de dezembro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
Pesquisador responsável:Oscar Nishimura
Beneficiário:Oscar Nishimura
Empresa:OAM Obras e Restauração Ltda. - ME
Município: São Paulo
Bolsa(s) vinculada(s):16/24355-0 - Extração de caldo de cana utilizando difusor adequado para o processamento da cana energia, BP.PIPE
Assunto(s):Processos de difusão  Difusores  Extração de líquidos  Cana-de-açúcar  Cana-energia  Bioetanol 

Resumo

Existem dois processos para extrair o caldo da cana-de-açúcar: Bateria de Moendas e Difusor. O difusor apresenta menor custo inicial, operacional e menor consumo de energia em relação às moendas, mas sua capacidade de processamento de cana não pode ser aumentada. As usinas aumentam a safra agrícola ano após ano, através do aumento da área plantada e maior rendimento agrícola, mas o difusor limita esse crescimento. Devido a essa limitação, apesar da maior economia obtida com o uso de difusor, ele ainda é menos utilizado que as moendas em usinas de etanol. Além disso, o crescimento da produção mundial de etanol de segunda geração, ou lignocelulósico, ocasionou o desenvolvimento de uma nova variedade de cana-de-açúcar, a cana energia. Essa biomassa é rica em fibras e pobre em caldo, necessitando de adaptações para seu processamento. O objetivo do presente projeto é o desenvolvimento de um sistema de extração de caldo da cana energia por difusão em tanques consecutivos adaptado para essa nova biomassa, permitindo um processo cíclico, escalonável de acordo com a demanda e eficaz para essa matéria prima com alto teor de fibras. Os desafios tecnológicos a serem superados são muitos. Obter homogeneidade e desempenho máximo na extração de biomassa tão fibrosa e com tão pouco caldo, a utilização de ar comprimido no lugar de bombas visando minimizar o consumo de energia, o processo em batelada para permitir escalonamento e um processo contínuo são apenas alguns deles. Entretanto, uma vez obtidos os resultados esperados, o projeto pode ser escalonado e incorporado no processo de produção de etanol de primeira e segunda geração, ocasionando maior economia de energia, maior rendimento e menor produção de inibidores. Será montado um protótipo em pequena escala para testes das configurações do equipamento. Tais testes serão realizados em parceria com a empresa BioCelere, do grupo GranBio. O equipamento contará com tanques consecutivos e permitirá a customização de todos os parâmetros até que a operação ideal para o processo seja atingida. O rendimento da extração será medido pelo brix do caldo diluído oriundo do megaço esmagado ao deixar o tanque e por testes de química analítica. Serão testados diferentes tempos de residência visando avaliar a eficiência da osmose e gerar parâmetros para dimensionamento de difusores com dimensões industriais adaptados para cana energia. Será levantado a queda do brix de tanque a tanque e ao longo da vertical em cada tanque. O volume de água para embebição utilizado nos difusores será inicialmente de 300% em relação a massa de fibra da cana. Entretanto, serão testadas porcentagens menores para otimização e rendimento máximo do processo em pequena escala e com uma biomassa nova. Espera-se obter com o protótipo desenvolvido para cana energia, resultados semelhantes ou superiores aos obtidos com cana-de-açúcar tradicional. Espera-se que a osmose neste difusor seja mais eficiente devido à ausência de bolsas de ar no colchão de cana desfibrada. Também é esperada redução no consumo de água para embebição, proporcionando caldo mais concentrado e menor volume de vinhaça residual, melhorando as condições para fermentação (menos inibidores) e a logística no retorno da vinhaça para o campo. O difusor pode operar de duas formas: como difusor de cana, recebendo-a após sua passagem pelo desfibrador, ou como difusor de bagaço e recebendo a biomassa que passou pelo primeiro terno da moenda. O difusor, depois de desenvolvido e adaptado para cana energia, possibilitará sua utilização em usinas de primeira e segunda geração, aumentando o rendimento da extração de caldo e reduzindo a potência específica empregada no processo. É a alternativa de menor investimento para aumentar a capacidade de moagem, com ganho no rendimento da extração e disponibilizando mais bagaço para a produção de etanol de segunda geração. (AU)