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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA TEC 316 – INSTALAÇÕES E EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS DOCENTE: ABRAÃO BRITO PEIXOTO DISCENTES: IVO HENRIQUE, LILLA ARMEDE, TAÍZE SOUSA E THAMIRES MELO PRODUÇÃO DE FARNESENO A PARTIR DA FERMENTAÇÃO DA SACAROSE Feira de Santana, 26 de Junho de 2014 1. INTRODUÇÃO Originária das regiões asiáticas Introduzida no Brasil pelos Portugueses no periodo colonial Extração de açúcar nos engenhos Importante fator na economia ZAEcana (programa Zoneamento Agroecológico da Cana-de-Açúcar) Cana de açúcar: 1. INTRODUÇÃO Brasil: maior produtor de cana do mundo Responsável por mais da metade do açúcar comercializado Previsões: Aumento da produção de 3,25% até 2018/2019; Colheita de 47,34 milhões de toneladas do produto; Volume de exportação de 32,6 milhões de toneladas para 2019. Cana de açúcar: 1. INTRODUÇÃO Tratamento do caldo: Eliminação de impurezas e microorganismos, eliminação de particulas formadoras de espuma; facilita a recuperação do fermento Cana de açúcar: 1. INTRODUÇÃO Matéria prima para produção de álcool e açúcar Grande potencial – “Usinas de energia” Amyris: Desenvolvimento de farneseno Modificação genética de Saccharomyces cerevisiae “Diesel da cana” Cana de açúcar: • Importância ambiental – farneseno não contém enxofre – redução da emissão de gases que provocam o efeito estufa • Mesma eficiência energética dos combustíveis fósseis – porém é mais limpo e renovável 2. JUSTIFICATIVAS 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.1. RECEPÇÃO DE MATÉRIA-PRIMA • Matéria prima transportada em caminhões bitrem tanque • Caminhões são pesados na chegada • Descarga em plataforma de recebimento • Xarope entra diretamente na tubulação 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.1. RECEPÇÃO DE MATÉRIA-PRIMA • Concentração da sacarose: 260 g/L • Volume do tanque de recebimento: 400 m³ • Tempo de enchimento de 3 horas • Vazão de sacarose: 133,33 m³/h • Diâmetro nominal da tubulação: 6” • Material da tubulação: Aço INOX 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.1. RECEPÇÃO DE MATÉRIA-PRIMA 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.2. PRÉ-AQUECIMENTO, ESTERILIZAÇÃO E ESTOCAGEM •PRÉ-AQUECIMENTO •vazão de 25m³/h •diâmetro da tubulação igual a 3 polegadas •aumentar o rendimento do processo •aumentar a eficiência da esterilização •utiliza-se um trocador de calor de placas •alta eficiência •fluido é exposto a uma grande superfície de contanto •facilita a transferência de calor •aumenta a velocidade de mudança de temperatura •pressão de vapor a 2,5 bar •temperatura 130 °C 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.2. PRÉ-AQUECIMENTO, ESTERILIZAÇÃO E ESTOCAGEM • ESTERILIZAÇÃO • promove completa eliminação ou destruição de todas as formas de microrganismos presentes no produto de forma a obter um nível de segurança aceitável. • utiliza-se trocador de calor de placas – pressão de vapor 5 bar – temperatura 151°C 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.2. PRÉ-AQUECIMENTO, ESTERILIZAÇÃO E ESTOCAGEM 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.2. PRÉ-AQUECIMENTO, ESTERILIZAÇÃO E ESTOCAGEM 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.2. PRÉ-AQUECIMENTO, ESTERILIZAÇÃO E ESTOCAGEM 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO CANA DE AÇÚCAR DIESEL AÇÚCAR ENERGIA ELÉTRIA ÁLCOOL • Semelhante a diesel fóssil • Fonte mais limpa • Biodiesel FARNESENO • Levedura Geneticamente modificada 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO • Batelada Contínua • Duas Fases: Fermentação Pré-liminar (pré-fermentação) Adição de um percentual de mosto ao levedo Multiplicação das Leveduras Lenta Produção de Farneseno Fermentação Principal Alimentação efetiva do açúcar do misturador 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO Tubulação da Via Principal: Aço Inoxidável Diâmetro: 3 in Conexões: Flangeadas 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO PRÉ-FERMENTAÇÃO 10% do TQ-03 preenchido com Solução de Sacarose a uma concentração de 10g/L: - Capacidade do TQ-03 é 400 m³ 10% da capacidade é 40m³ (40.000 L) - Concentração Inicial de Sacarose 260g/L Sacarose Adicionada: 1538 L Água Adicionada: 3.841 L Esterilização do fermentador - Vapor a 130°C (Caldeira) - Duração: 1h - Resfriamento até 30°C (trocador de Calor) 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO PRÉ-FERMENTAÇÃO Adição de Vitaminas e das Leveduras provenientes do tanque de tratamento de células -Transferência das leveduras por diferença de pressão - Pressurização do TQ a 2 bar (Ar Comprimido) - Adição em uma única vez a 1 m³/h - Consumo total do açúcar 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO PRINCIPAL - Dados Sacarose * Densidade: 1035 g/cm³ * Concentração: 260g/L * 25% m/m * Viscosidade: 2,58 x 10-3 Pa.s * Relação Densidade/Viscosidade = 2,49 CsT Bomba B-03 = CENTRÍFUGA - FCV-03A: ESFERA -FCV-03B: DIAFRAGMA - FIT-03A: CORIOLLIS comp. Anterior:76,2cm comp. Posterior:38,1cm 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO PRINCIPAL CONTROLE DE VAZÃO FCV-03B FIT-03A -Variável de Processo (PV) = Vazão do Produto - Set Point = 25m³/h - Variável Manipulada (MV) = Abertura da Válvula -Ação Reversa: Diminuição de MV caso aumente a PV PID 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO PRINCIPAL -Preenchimento do tanque de fermentação (400m³) a 25m³/h -Duração total: 16h CONTROLE DE NÍVEL -Medidores de Nível por Diferença de Pressão -PIT-03B -PIT-03C CONTROLE DE PRESSÃO - PSV-03 -PIT-03A: DIAFRAGMA -Variável de Processo (PV) = Pressão - Set Point = 0,2 bar - Variável Manipulada (MV) = Abertura da Válvula -Ação Direta: Aumento de MV caso aumente a PV PID 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO PRINCIPAL CONTROLE DE TEMPERATURA - Trocador de calor (tipo placas), associado a TIT-03A e TIT-03B bimetálicos -B-04: centrífuga - TIT-03C -FCV-03F -Variável de Processo (PV) = Temperatura - Set Point = 30°C - Variável Manipulada (MV) = Abertura da Válvula -Ação Direta: Aumento de MV caso aumente a PV PID 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO PRINCIPAL CONTROLE DE pH -pH = 5 - Adição de Amônia: 50L a cada 5000L de mosto CONTROLE DE AERAÇÃO -Aspersão de Oxigênio - Vazão de 4 vvm -Fornecido a 2bar pelo compressor -FCV-03H (diafragma) -FIT-03C (Turbina) -Variável de Processo (PV) = Vazão de O2 - Set Point = 4 vvm - Variável Manipulada (MV) = Abertura da Válvula -Ação Reversa: Diminuição de MV caso aumente a PV PID 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO PRINCIPAL AMOSTRAGEM Findada as 16 horas de fermentação, o produto da mesma irá ser direcionado para a separação, passando por uma válvula borboleta na saída do tanque. 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.3. FERMENTAÇÃO UTILIDADES AR COMPRIMIDO – COMPRESSOR - Coluna de Bolhas - P = 8 bar - Redução de Pressão para 2 bar ÁGUA FRIA – TORRE DE ARREFECIMENTO VAPOR - CALDEIRA - P = 10 bar - Redução: 2,7 bar para o pré-aquecedor 5 bar para o esterilizador 2,7 bar para o fermentador - CATEGORIA B 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.4. CENTRIFUGAÇÃO Tubulação da Via Principal: Aço Inoxidável Diâmetro: 6 in Conexões: Flangeadas - Dados Sacarose * Densidade: 1035 g/cm³ * Viscosidade: 2,58 x 10-3 Pa.s * Relação Densidade/Viscosidade = 2,49 CsT Bomba B-05 = CENTRÍFUGA MALHA 04 - CENTRIFUGAÇÃO - HV-04: ESFERA - FCV-04A: DIAFRAGMA - FIT-04A: CORIOLLIS • comp. Anterior = 10x6in = 60in = 152,4cm • comp. Posterior= 5x6in = 30in = 76,2cm 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.4. CENTRIFUGAÇÃO 3. DESCRITIVO DE PROCESSO 3.4. CENTRIFUGAÇÃO MALHA 04 - CENTRIFUGAÇÃO 4. TRATAMENTO DE RESÍDUOS A disposição final e adequada do lixo pode influir na qualidade do meio ambiente e na saúde do homem (saúde publica), além da preservação dos recursos naturais. 5. CONCLUSÃO Com a realização do projeto em questão, foi possível observar a complexidade e a importância de se conhecer os materiais e acessórios utilizados em um dimensionamento industrial, como e quando utilizá-los, além da necessidade de se ter a automaçãopara auxiliar na uniformidade, segurança e qualidade de um processo. 6. REFERÊNCIAS AGEITEC - Agência Embrapa de Informação Tecnológica. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de- acucar/arvore/CONTAG01_104_22122006154841.html>. Acesso em: 14/06/2014. CANA-DE-AÇÚCAR: Produzindo energias e combustíveis renováveis. Disponível em: <http://www.artigos.com/artigos/engenharia/bioenergetica/cana_de_acucar:- produzindo-energias-e-combustiveis-renovaveis.-5188/artigo/#.U5xLmPldWTw>. Acesso em: 11/06/2014. EDUCAÇÃO AMBIENTAL APLICADA AOS RESÍDUOS SÓLIDOS. Disponível em: < http://www.unicap.br/revistas/revista_e/artigo5.pdf >. Acesso em: 25/06/2014. LINHA MAXITANK. Disponível em: <http://www.metalesp.com.br/produtos/detalhe/22/Semirreboque_Tanque_Aco _Inox_45.000_L_eixos_distanciados>. Acesso em: 15/06/2014. MAPA- MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO. Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/vegetal/culturas/cana-de-acucar>. Acesso em: 15/06/2014. 6. REFERÊNCIAS PETROPURO. Diesel de cana de açúcar será produzido no Brasil. Disponível em: <http://www.petropuro.com.br/blog/index.php/tag/farneseno/>. Acesso em: 11/06/2014. SIAMIG- Associação das Indústrias sucroenergéticas de Minas Gerais. Disponível em: <http://www.siamig.org.br/index.php?option=com_content&task=view &id=16&Itemid=61>. Acesso em: 13/06/2014. TELLES, Pedro Carlos da Silva. Tubulacões industriais. 9. ed. rev. e ampl Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1997.
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