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

Processo: 16/24355-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
Vigência (Início): 01 de julho de 2016
Vigência (Término): 31 de março 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
Vinculado ao auxílio:15/22720-0 - Extração de caldo de cana utilizando difusor adequado para o processamento da cana energia, AP.PIPE
Assunto(s):Difusores   Moinhos   Cana-de-açúcar   Cana-energia   Biomassa   Bioetanol   Química analítica   Osmose

Resumo

Existem dois processos para extrair o caldo da cana-de-açúcar: baterias de moendas e difusor. O difusor apresenta menor custo inicial, operacional e menor consumo de energia em relação as 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 do 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 o seu processamento. O objetivo do presente processo é o desenvolvimento de um sistema de extração de caldo da cana energia por difusão em tanques consecutivos adaptados para essa nova biomassa, permitindo um processo cíclico escalonavel 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 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 de 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 atendida. 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 analisar a eficiência da osmose e gerar parâmetros para o dimensionamento de difusores com dimensões industriais adaptados para cana energia. Será levantado a queda de brix de tanque a tanque e ao longo da vertical de cada tanque. O volume de água para embebição utilizado nos difusores será inicialmente 300 por cento 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 a ausência de bolsas de ar no colchão de cana desfibrada. Também é esperada redução no consumo de água para a embebição proporcionando caldo mais concentrado e menor volume de vinhaça residual, melhorando as condições para fermentação e a logística no retorno da vinhaça ao campo. O difusor pode operar de duas formas: como difusor de cana, recebendo-a após sua passagem pelo desfibrador, ou como difusor de bagaço recebendo a biomassa que passou pelo primeiro terno de moenda. O difusor, depois de desenvolvido e adaptado para a 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)