Apresentação Cana

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Prof(a):Carla A. P. Schmidt
Engenharia de Produção
Processo I 
A cana-de-açúcar teve sua origem,
provavelmente, em Nova Guiné entre 8000
a 6000 a.C.
Foi levada para a Europa a partir da
Índia.
As primeiras mudas de cana-de-
açúcar que foram trazidas ao Brasil
provinham da Ilha da Madeira (Martim
Afonso de Souza).
O primeiro engenho brasileiro foi instalado em São Vicente no ano de 1533.
Chegou ao Brasil logo após
o seu descobrimento
(1515/1532) e foi cultivada
quase simultaneamente em
Pernambuco e São Paulo.
O cenário internacional é favorável com relação aos preços do
açúcar.
Adoção do álcool combustível na matriz energética de alguns
países pode consolidar um processo de comoditização desse
produto.
Porém, a crise financeira internacional de 2008 provocou uma
retração dos investimentos nesse setor.
O Brasil é o maior produtor de cana-de-
açúcar do mundo representando 25% da
produção e 50% das exportações mundiais.
O Brasil é também o segundo maior
produtor de Etanol sendo responsável por 20%
da produção mundial e 20% das exportações
mundiais.
A produção de Cana de Açúcar na safra 2014/15, de acordo com o 
IBGE (2015) foi de 688,67 milhões de toneladas.
Estrutura produtiva: 430 unidades 
produtoras 
Produtores de cana-de-açúcar: 70 mil 
Empregos diretos: 1,2 milhão
PIB setorial: US$ 48 bilhões 
Exportações: US$ 15 bilhões.
Atualmente a cana de açúcar é cultivada em todos
os estados brasileiros, mas no estado de São Paulo
encontra-se mais de 50% da área de cana do Brasil.
Fonte: CANASAT, 2014.
Primeiro Levantamento, Brasília, abr. 2015.
Fonte: CANASAT, 2014.
O Paraná estava na
quarta posição com uma
produção de 42.216 mil
toneladas.
Porém as projeções
para 2015 apontam para
uma queda para quinta
posição no ranking nacional.
Fonte:
Fonte:
Fonte: IBGE, 2015.
A produtividade da
Cana de Açúcar ao longo dos
anos também aumentou
muito até o ano de 2009.
A queda depois desse
ano pode ser explicada pela
redução nos investimentos
no setor e o envelhecimento
das lavouras.
Crise!
É uma planta da família das
gramíneas, do gênero
Saccharum, principalmente das
espécies:
Canas Nobres e 
susceptíveis ao 
Mosaico
S. officinarum
S. sinensis
S. spontaneum
S. barberi
S. robustum
Canas Chinesas Canas Indianas
Canas Silvestres
Problemas com pragas e doenças nas variedades plantadas sempre
acabam aparecendo e a história vai se repetindo até os dias atuais, com
as variedades sendo substituídas num espaço de 10 a 15 anos.
Mas, substituição vantajosa só se consegue quando existem
programas de melhoramento genético que continuamente buscam
variedades de melhor adaptação a clima, solo e maior resistência
às pragas e doenças.
O aumento da produtividade que se consegue com tais
variedades melhoradas é que tem possibilitado a contínua evolução da
agroindústria canavieira no mundo.
Produção
Os sulcos de plantio devem ter
profundidade de 30 cm. O espaçamento varia
ao redor de 1,20 m entre sulcos.
A distribuição dos colmos nos sulcos deve ser feita de modo a permitir a emergência de 
12 a 18 gemas por metro linear.
Para a colheita mecanizada são adotadas
as linhas duplas, dispostas a 0,9 m entre si e
espaçadas entre 1,5 a 1,6 m da outra fileira
dupla.
A cana-de-açúcar exige calor e umidade.
Sem essas condições não produzirá bem.
A melhor temperatura para a cana é de
30 a 34°C. Abaixo de 20°C o crescimento é
muito lento. Acima de 35°C também é lento, e
além de 38°C é nulo.
A diversidade de climas determina períodos de plantio e colheita 
distintos para as diversas regiões. 
No Nordeste a irrigação é importante para
que o canavial se desenvolva bem. A cana-de-
açúcar é exigente quanto à umidade: ela
precisa de 1 500 mm de chuvas anuais.
O ponto de colheita ocorre na estação fria (estados do sul do país) ou
na estação seca (demais estados), quando a planta paralisa seu
crescimento e alcança elevados teores de sacarose, geralmente essa
época coincide com os meses de maio a novembro.
O tempo do plantio até a colheita varia com
o clima e com a variedade escolhida e o ponto
ideal de colheita é comumente encontrado com o
auxílio de refratômetro de brix.
Admitem-se para a cana-de-açúcar, os seguintes estágios de maturação:
IM =
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑙𝑚𝑜
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑑𝑎 𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑙𝑚𝑜
O corte de cana crua tem o
rendimento de 3 a 4
toneladas/homem/dia.
Enquanto o corte de cana
queimada rende de 7 a 10
toneladas/homem/dia.
O rendimento efetivo de
colhedora varia de 700 a 800
toneladas/dia por colhedora.
No caso do Estado de São Paulo, o Governo Estadual e a União da
Agroindústria Canavieira do Estado de São Paulo - UNICA firmaram um
acordo no qual foi previsto que:
As áreas mecanizáveis, com declividade
menor que 12%, não serão mais
queimadas após 2014.
As áreas não mecanizáveis, com
declividade superior a 12%, não serão
mais queimadas após 2017.
Vantagens:
• O maior teor de matéria orgânica 
disponível no solo.
• A menor compactação do solo. 
• A maior retenção de umidade.
• A menor incidência de plantas daninhas. 
• Favorece o desenvolvimento dos 
inimigos naturais.
A qualidade da cana cortada mecanicamente é superior quando o 
corte é feito em cana crua.
Desvantagens:
• A maior incidência de pragas,
principalmente cigarrinha devido ao
acumulo de palha no solo.
• O risco de incêndio da palhada.
• A dificuldade de brotação de
algumas variedades dado o menor
aquecimento e maior
sombreamento do solo.
A cana é transportada às indústrias através de caminhões
adaptados para o serviço.
Os caminhões são pesados antes e após o
descarregamento para se obter o peso de cana recebida.
O objetivo de se pesar a cana é permitir o controle agrícola, o
controle da moagem e o cálculo de rendimento industrial.
Além de pesada, a cana é também analisada para que se
possa definir características como a quantidade de açúcares, de
água e de fibra nela contida, a partir das quais o pagamento da
cana é efetuado.
SACARÍMETRO
BRIXOMETRO
O descarregamento da cana pode ser feito
diretamente nas mesas alimentadoras da
moenda através de guindastes do tipo hilo ou
no pátio de estocagem para posterior
alimentação no caso de falhas de transporte ou
como “pulmão” para moagem no período
noturno.
O tempo máximo de estocagem deve ser de 24 horas.
Cana
picada
Cana
Inteira
A cana descarregada nas mesas alimentadoras pode
ser lavada ou não dependendo da usina.
Descarregador
tipo hilo
Cana descarregada
com garras
A cana colhida mecanicamente não é lavada pois, devido a
sua forma de toletes, o arraste de sacarose pela água seria muito
grande.
Logo após a lavagem, a cana é
conduzida através de esteiras rolantes para
um jogo de facas niveladoras, seguido do
picador, do desfibrador e do eletroimã.
A extração dos sólidos da cana é
feita pelo esmagamento nos rolos das
moendas que exercem forte pressão.
As moendas separam água e
sólidos da fibra que formará o bagaço.
A sacarose está dissolvida no
caldo, portanto, o objetivo da
moagem é extrair a maior quantidade
possível de sólidos da cana.
Na prática, extrai-se 94 - 96% do caldo da cana, que é utilizado para
produzir açúcar ou álcool.
No intuito de diluir os sólidos remanescentes no bagaço para aumentar a
extração, adiciona-se água ao bagaço antes de passar pelos últimos rolos,
constituindo o processo denominado embebição.Um segundo objetivo da moagem, porém de extrema
importância, é a produção de um bagaço final com baixa umidade
para ser queimado nas caldeiras visando a produção de energia
mecânica na forma de vapor de água a alta pressão.
Este bagaço é conduzido, através de
esteiras até a caldeira onde é queimado para a
produção de vapor d’água, com pressão média de
21 kgf/cm2 e temperatura de 300ºC.
Este vapor é utilizado no acionamento de turbinas a vapor,
transformando energia térmica em energia mecânica.
O vapor liberado nas
turbinas, denominado vapor de
escape, é um vapor de baixa
pressão (1,5 kgf/cm2) e é
utilizado como fonte básica de
energia ao longo do processo de
fabricação do açúcar e do álcool.
O bagaço que sobra do processo para obtenção do etanol de primeira
geração não é descartado, e sim queimado em caldeiras e transformado em
energia elétrica.
A eletricidade excedente, não consumida pelas usinas, é de cerca de 40%,
geralmente vendida para o sistema interligado de distribuição elétrica nacional.
O que acontecerá no futuro com o bagaço será determinado pelo
mercado. Se o mercado estiver pagando mais por eletricidade, vamos queimar
o bagaço e a palha para produzir eletricidade.
Mas, se o etanol
for mais bem pago, então
vamos usá-los para
produzir etanol de
segunda geração.
Este caldo é peneirado, para
remoção das impurezas mais grosseiras.
No entanto, impurezas menores
(solúveis, insolúveis ou coloidais) não
são removidas apenas com a utilização
de peneiras.
No caso desse tipo de impurezas,
uma sequência de procedimentos é
adotado, no intuito de coagulá-las, de
maneira que a decantação possa separá-
las.
A sulfitação consiste na absorção de SO2 pelo
caldo, inibindo reações que causam a formação de cor,
coagulando matérias coloidais, auxiliando na formação
de precipitados que farão o arraste de impurezas durante
a sedimentação, diminuindo a viscosidade do caldo e
desinfetando o meio.
A caleagem é feita através da adição de leite de cal
(Ca(OH)2) que também coagula material coloidal, auxilia
na precipitação e arraste de impurezas solúveis e
insolúveis e eleva o pH para valores neutros evitando a
inversão da sacarose no processo de aquecimento.
O caldo é então aquecido até aproximadamente 105ºC para acelerar e
facilitar as reações de coagulação e floculação dos colóides e não-açúcares
protéicos e emulsificação das graxas e ceras.
O aquecimento nesta etapa do processo visa essencialmente aumentar a
eficiência do processo de decantação e promover a posterior retirada de ar.
No balão de flash, uma diminuição brusca de pressão provoca uma ebulição
espontânea do caldo eliminando assim o ar nele dissolvido que, quando presente,
dificulta a decantação das impurezas mais leves.
A decantação, também chamada de
clarificação, é a etapa de purificação do
caldo pela remoção das impurezas
floculadas nos tratamentos anteriores.
O caldo, livre das impurezas, é
chamado caldo decantado e segue para a
etapa de evaporação.
As impurezas constituem o que é
chamado de lodo. O lodo é enviado à etapa
de filtragem.
Para recuperar o açúcar contido
no lodo, procede-se com a sua
filtragem.
Dessa forma separa-se o caldo
filtrado do que é retido no filtro: a
torta, formada basicamente pelos
resíduos retirados na decantação.
O caldo retorna ao processo e a
torta é utilizada como adubo na
lavoura.
Constitui o primeiro estágio de concentração do caldo proveniente da
etapa de tratamento. O caldo clarificado contém cerca de 85% de água.
A evaporação tem como objetivo reduzir essa porcentagem para
aproximadamente 40%. O caldo concentrado é chamado de xarope.
Esta evaporação é feita em evaporadores de múltiplo efeito
contracorrente, isto é, o vapor gerado pela evaporação da água do caldo (vapor
vegetal) presente na caixa de evaporação anterior é utilizado como fonte de
aquecimento para a caixa posterior.
Saindo da etapa de evaporação, o xarope é enviado
ao cozimento que é uma nova etapa de concentração só
que agora com a formação de cristais em virtude da
precipitação da sacarose dissolvida na água.
Os cozedores são equipamentos semelhantes aos
evaporadores e seu produto final, cristais de açúcar
envolvidos em mel (solução açucarada), é chamado de
massa cozida.
Nessa etapa atinge-se uma concentração entre 90 e
95 ºBrix (porcentagem em peso de sólidos) à temperatura
entre 58 a 65 oC.
A massa cozida é então enviada a cristalizadores que a
resfriam lentamente com o auxílio de água.
Dessa maneira, consegue-se recuperar parte da sacarose
que ainda estava contida no mel por sua deposição nos cristais
já existentes gerando o consequente aumento dos mesmos.
Dos cristalizadores, a massa cozida segue às centrifugas.
A força centrífuga promove a separação do açúcar. O mel
removido é coletado e retorna aos cozedores para um maior
esgotamento.
O açúcar descarregado das centrífugas apresenta alto teor
de umidade (0,5 a 2%) e temperatura elevada (65 a 95ºC).
Por meio de um elevador de canecas, os
cristais de açúcar seguem para a secagem em
tambores rotativos, levemente inclinados em
relação à horizontal, e usando ar quente em
contracorrente com o açúcar a ser seco.
Ou então, utilizado para a fabricação
de outros produtos como o açúcar invertido,
o açúcar refinado ou o açúcar líquido.
Este açúcar pode ser comercializado
desta forma como açúcar cristal.
A partir da cana-de-açúcar
pode-se também produzir álcool ou
etanol. O etanol é obtido através de
um processo bioquímico chamado
fermentação.
De maneira semelhante à produção de açúcar, para a obtenção do álcool
é necessário que o caldo receba um tratamento de purificação.
O tratamento do caldo destinado à produção de etanol é o mesmo
tratamento realizado com o caldo destinado à produção de açúcar, excetuando-
se a etapa de sulfitação.
Ao contrário do que ocorre na fabricação do açúcar, o caldo que servirá
como matéria-prima na produção de etanol deve ser resfriado até atingir a
temperatura de aproximadamente 30ºC.
Preparo do mosto:
O mosto é uma solução de açúcar cuja concentração foi ajustada de maneira
a tornar a fermentação mais eficiente.
O mosto é preparado a partir de méis, caldo e água de modo que a mistura
apresente uma concentração final por volta de 16 a 23ºBrix.
Esse processo tem como principal característica a
recuperação de leveduras Saccharomyces cerevisiae
através da centrifugação do vinho.
De modo a propiciar condições ótimas de fermentação
e evitar a infecção bacteriana, a levedura recuperada sofre
um tratamento antes de retornar ao processo. Este
tratamento consiste da adição de água, reduzindo o teor
alcoólico, e de ácido sulfúrico até pH = 2,5, gerando
uma mistura conhecida como pé-de-cuba.
A fermentação ocorre em tanques
denominados dornas de fermentação onde
o mosto é misturado com o pé-de-cuba na
proporção de 2:1, respectivamente.
Os açúcares (sacarose, glicose e
frutose) são transformados em álcool
segundo a reação de Gay-Lussac:
A fermentação libera gás carbônico e
calor. O gás é lavado de modo a recuperar o
álcool evaporado arrastado pelo CO2.
Devido ao calor liberado e a necessidade
de se manter a temperatura da fermentação por
volta de 32ºC um sistema de resfriamento é
utilizado.
Após um tempo de 4 a 12 horas, a
fermentação termina gerando um produto final
de teor alcoólico entre 7 e 10%, denominado
vinho fermentado.
Das dornas de
fermentação, o vinho é
centrifugado de modo a separar o
fermento. Este fermento
recuperado é denominado leite de
levedura e retorna às cubas detratamento.
O vinho delevedurado é
enviado à dorna volante e
posteriormente às colunas de
destilação.
Centrífuga de Discos:
O vinho que vem da fermentação é composto basicamente por
componentes em fase líquida, dentre os quais destacam-se o álcool (7 a 10 ºGL)
e a água (89 a 93%).
A operação é realizada em três
etapas: destilação propriamente dita,
retificação e desidratação.
Nessa etapa, o etanol é separado
do vinho. O vinho, inicialmente com 7 a
10ºGL, é decomposto em duas
correntes: flegma (vapores com 40 a
50 ºGL) e vinhaça (que segue para a
lavoura como fertilizante com menos
de 0,03 ºGL).
A etapa de retificação visa concentrar o
flegma proveniente da destilação de forma a
obter um grau alcoólico de 96 ºGL à saída e
retirar impurezas como álcoois homólogos
superiores, aldeídos, ésteres, aminas, ácidos e
bases. O álcool a 96ºGL é chamado álcool
hidratado.
Para a produção de álcool anidro, a
99,7ºGL, é preciso utilizar ciclo-hexano como
desidratante. Essa necessidade surge do fato de
que o álcool hidratado constitui uma mistura
azeotrópica.
Os álcoois produzidos, hidratado e anidro, são quantificados e
enviados a tanques de grande volume onde são estocados para posterior
comercialização.
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