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UNISALESIANO Centro Universitário Salesiano Auxilium Curso de Bacharelado em Química Bruna Luzia Scherlevais Rogério Correia de Souza Rosana Aparecida Ramalho Vagner Tadeu Pereira QUANTIFICAÇÃO DAS PERDAS DETERMINADAS NO SETOR SUCROALCOOLEIRO LINS-SP 2013 Bruna Luzia Scherlevais Rogério Correia de Souza Rosana Aparecida Ramalho Vagner Tadeu Pereira QUANTIFICAÇÃO DAS PERDAS DETERMINADAS NO SETOR SUCROALCOOLEIRO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium, curso de Bacharelado em Química, sob orientação do Prof. Me Marcos José Ardenghi e orientação técnica da Profª Me. Elisete Peixoto de Lima. LINS-SP 2013 Scherlevais, Bruna Luzia; Souza, Rogério Correa de; Ramalho, Rosana Aparecida; Pereira, Vagner Tadeu Química Analítica: quantificação de perdas determinadas: no setor sucroalcooleiro / Bruna Luzia Scherlevais; Rogério Correa de Souza; Rosana Aparecida Ramalho; Vagner Tadeu Pereira. – – Lins, 2013. 65p. il. 31cm. Monografia apresentada ao Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium – UNISALESIANO, Lins-SP, para graduação em Bacharelado em Química, 2013. Orientadores: Marcos José Ardenghi; Elisete Peixoto de Lima 1. Química Analítica. 2. Quantificação de perdas. 3. Perdas no processo. 4. Perdas determinadas de sacarose. I Título. CDU 54 S347q Bruna Luzia Scherlevais Rogério Correa de Souza Rosana Aparecida Ramalho Vagner Tadeu Pereira QUANTIFICAÇÃO DAS PERDAS DETERMINADAS NO SETOR SUCROALCOOLEIRO Monografia apresentada ao Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium, para obtenção do título de Bacharel em Química. Aprovada em: _____/______/_____ Banca Examinadora: Profº Orientador: Me. Marcos José Ardenghi Titulação: Mestre em Educação Matemática pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC – São Paulo) Assinatura: _________________________________ 1º Prof(a): _______________________________________________________ Titulação: _______________________________________________________ _______________________________________________________________ Assinatura: _________________________________ 2º Prof(a): _______________________________________________________ Titulação: _______________________________________________________ _______________________________________________________________ Assinatura: _________________________________ DEDICATÓRIA Hoje vivo uma realidade que parece um sonho, mas foi preciso muito esforço, dedicação, paciência, e muita ousadia para chegar até aqui, e nada disso eu conseguiria sozinha. Aos meus pais Roberto e Fátima, a quem eu agradeço todas as noites pela minha existência, e aos meus amigos Rogério, Rosana e Vagner, pela paciência e companheirismo para elaboração desse trabalho. Bruna Luzia Scherlevais Aos meus pais José Carlos de Souza e Vilma Maria Correia de Souza que souberam me apoiar nesse momento tão marcante e especial na minha vida, a minha noiva Cibele Leite de Moraes por toda ajuda, compreensão e paciência que Deus colocou no coração dela para ter comigo e, aos meus grandes amigos Bruna, Rosana e Vagner que ficaram marcados na minha vida por fazerem parte desse momento tão especial. Rogério Correia de Souza Aos meus pais Jairson Ramalho e Vânia Cássia de Mello Ramalho, que sempre estiveram ao meu lado me incentivando e apoiando. Ao meu noivo Adriano de Souza Ribeiro, que não mediu esforços para me ajudar. Aos meus amigos Bruna, Rogério e Vagner que contribuíram na elaboração do nosso trabalho de conclusão de curso e com isso fortalecendo os nossos laços de amizade. Rosana Aparecida Ramalho Aos meus pais Joaquim e Antônia, ao meu irmão Valter que sempre me apoiaram em todos os momentos, me incentivando a alcançar essa conquista. Dedico também aos meus queridos amigos Bruna, Rogério e Rosana que estiveram comigo nessa longa e difícil jornada. Vagner Tadeu Pereira AGRADECIMENTO Agradecemos a Deus, pela graça alcançada, por estar presente em todos os momentos de nossas vidas, não deixando que caíssemos diante das dificuldades. Ao professor Marcos, por contribuir com seu conhecimento e com isto enriquecendo o nosso trabalho. A todos os professores do curso pela contribuição para nossa formação. Bruna/ Rogério/ Rosana/ Vagner “A mente que se abre a uma nova ideia, jamais voltará ao seu tamanho original”. (Albert Einstein) RESUMO O presente trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar as perdas resultantes no processo do setor sucroalcooleiro na safra 2012 em duas usinas localizadas no interior do estado de São Paulo. São apresentados dados referentes às perdas determinadas na lavagem da cana em dois tipos de processos: lavagem de cana picada (corte mecanizado), lavagem de cana inteira (corte manual) e limpeza da cana no sistema a seco. No processo de extração do caldo é importante salientar que o objetivo é separar o liquido do solido, ou seja, o liquido seria o caldo e o solido seria o bagaço. Nesse processo se a extração for inferior a 94%, não será obtida uma boa eficiência, o que ocasionará uma perda significativa de sacarose que conseqüentemente será queimada juntamente com o bagaço nas caldeiras. Para a fabricação de açúcar a etapa principal é o tratamento do caldo, após clarificação e filtração teremos como subproduto a torta de filtro que é rica em micronutrientes e macronutrientes. Muitas vezes pode haver ocorrência de perdas de sacarose conseqüentes da má eficiência na lavagem da torta, para minimizar a quantificação da pol do açúcar na torta de filtro. Realizamos análises de arrt das águas de lavagem de cana, pol e umidade do bagaço para coogeração, pol e umidade da torta de filtro, todas as análises foram efetuadas nas empresas estudadas durante toda a safra.Nota-se que as empresas estão deixando de faturar muitas vezes devido à existência de erros operacionais e a falta de tecnologia, comprometendo o processo e a produção. Palavras-chave: Química Analítica. Quantificação de perdas. Perdas no processo. Perdas determinadas de sacarose. ABSTRACT This study aims to evaluate and quantify the resulting losses in the process of sugarcane sector in the harvest of 2012 in two mills located the state of São Paulo. Data are presented concerning certain losses in the wash of sugarcane in two types of processes: washing chopped cane (mechanical harvesting), washing full reed (manual cutting) and cleaning reed in the dry system. In the process of juice extraction is important to emphasize that the goal is to separate liquid from solid i, in other words, the liquid would be the broth and solid would be the bagasse. In this process, if the extraction is less than 94%, won´t be efficiency, which will result in a significant loss of sucrose which will consequently be burnt together with the bagasse in the boilers. For the manufacture of sugar the primary stage is the treatment of the broth, after clarification and filtration we will have as a result the filter cake that is rich in micronutrients and macronutrients. Often there may be occurrences of loss of sucrose due to lack of efficiency in cake washing to minimize the quantification of sugar´s pol in the pie. We performedanalyzesarrtwashing water cane, Poland moisture bagasse forcoogeração, Poland moisture of filter cake, all analyzes were performedin the studied companies throughout the season. We notice that companies are failing in earning income many times due to operational errors and lack of technology, compromising the process and production. Key words: Analytical Chemistry; Quantification of losses; Losses in the process; Determined losses of sacrose. LISTA DE FIGURAS Figura 1: Variedade de cana de açúcar .......................................................... 17 Figura 2: Plantio mecanizado ......................................................................... 21 Figura 3: Queimada da cana de açúcar .......................................................... 23 Figura 4: Colheita mecanizada ....................................................................... 24 Figura 5: Mesa alimentadora lavagem de cana inteira ................................... 27 Figura 6: Sistema de limpeza a seco .............................................................. 29 Figura 7: Mesa alimentadora do sistema a seco............................................. 29 Figura 8: Bagaço para coogeração de energia ............................................... 30 Figura 9: Amostrador de torta de filtro ............................................................ 34 Figura 10: Amostrador de bagaço ................................................................... 34 Figura 11: Amostrador de água de lavagem de cana ..................................... 35 Figura 12: Estufa para umidade ...................................................................... 37 Figura 13: Digestor para análise pol bagaço .................................................. 38 LISTA DE QUADROS Quadro 1: Época de colheita .......................................................................... 18 Quadro 2: Variedade mais procurada para o plantio ...................................... 18 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Parâmetros de perdas aceitáveis no bagaço .................................. 30 Tabela 2: Determinação de açúcar (ppm) em águas de lavagem................... 36 Tabela 3: Lavagem de cana mecanizada ....................................................... 39 Tabela 4: Lavagem de cana crua colheita mecanizada .................................. 40 Tabela 5: Sistema de limpeza a seco ............................................................. 41 Tabela 6: Bagaço para coogeração de energia Usina A ................................. 42 Tabela 7: Bagaço para coogeração de energia Usina B ................................. 43 Tabela 8: Torta de filtro rotativo Usina A ......................................................... 44 Tabela 9: Torta de filtro rotativo Usina B ......................................................... 45 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS %: Porcentagem ART: Açúcares Redutores Totais AR: Açúcares Redutores Brix: Porcentagem em massa de sólidos solúveis contida em uma solução de sacarose quimicamente pura. cm: Centímetro gr: Grama hr: Hora hec: Hectare Kg: Quilograma Kg/f: Quilograma força Kgf/cm²: Quilograma força por centímetro quadrado L: Litro m: Metro ml: Miligrama min: Minuto m³/h: Metro cúbico por hora Nº: Número nm: Nanômetro Pol: Porcentagem em massa de sacarose aparente, contida em uma solução açucarada de peso normal, determinada pelo desvio provocado pela solução no plano de vibração da luz polarizada. PCTS: Pagamento de cana por teor de sacarose PBU: Peso do bolo úmido pH: Percentual Hidrogeniônico ppm: Partes por milhão Rph: Rotações por hora Rpm: Rotações por minuto Obs: Observação ton: Tonelada UDOP: União dos Produtores de Bioenergia SUMÁRIO INTRODUÇÃO ................................................................................................13 CAPÍTULO I – VARIEDADE E PRODUÇÃO DA CANA DE AÇÚCAR .........16 1 HISTÓRIA DA CANA-DE-AÇÚCAR ....................................................16 1.1 Variedade da cana de açúcar ...............................................................17 1.2 Preparo do solo e Plantio .....................................................................18 1.3 Colheita ................................................................................................22 1.3.1 Colheita manual ...................................................................................22 1.3.2 Colheita mecanizada ............................................................................23 1.4 Transporte da cana para usina .............................................................24 1.4.1 Laboratório de PCTS ............................................................................24 CAPÍTULO II – PROCESSAMENTO INDUSTRIAL .......................................26 2 PERDAS DETERMINADAS .................................................................26 2.1 Lavagem de cana-de-açúcar ................................................................26 2.2 Sistema de limpeza a seco ...................................................................27 2.3 Bagaço para geração de vapor e coogeração de energia ....................30 2.4 Torta de filtro rotativo ...........................................................................31 CAPÍTULO III – VALIDAÇÃO EM ANÁLISES QUÍMICAS ...........................32 3 METODOLOGIA ..................................................................................32 3.1 Média....................................................................................................32 3.2 Relatório Técnico .................................................................................32 3.2.1 Substâncias analisadas ........................................................................32 3.3 Materiais e Reagentes .........................................................................32 3.3.1 Reagentes ............................................................................................32 3.3.2 Materiais utilizados ...............................................................................33 3.4 Preparação da amostra ........................................................................33 3.4.1 Amostragem da torta de filtro e do bagaço...........................................33 3.4.2 Amostragem de água na lavagem de cana ..........................................35 3.5 Análise qualitativa ................................................................................35 3.5.1 Metodologia utilizada para determinação de perdas na lavagem de cana .............................................................................................................35 3.5.2 Metodologia da umidade da torta de filtro e do bagaço ........................36 3.5.3 Metodologia para análise de pol da torta de filtro .................................37 3.5.4 Metodologia para análise de pol do bagaço .........................................37 CAPÍTULO IV – RESULTADOS OBTIDOS ...................................................39 4 COMPARATIVOS DOS RESULTADOS ..............................................39 4.1 Resultados da diferença entre as duas empresas sucroalcooleiras pesquisadas que utilizam sistemas diferentes na limpeza da cana ................39 4.1.1 Lavagem de cana mecanizada ............................................................39 4.1.2 Sistema de limpeza a seco ..................................................................41 4.1.3 Bagaço resultante da extração da moenda para coogeração de energia ...........................................................................................................42 4.1.4 Torta de filtro rotativo ..........................................................................44 CONCLUSÃO .................................................................................................46 REFERÊNCIAS .............................................................................................48INTRODUÇÃO Com a utilização do etanol como combustível renovável, e com o esgotamento das reservas de petróleo os estudiosos começaram a fazer estudos para substituir combustíveis fósseis, como gasolina e óleo diesel, que lançam o monóxido de carbono (CO2) na atmosfera no seu processo de queima incompleta no motor, por combustíveis menos poluentes. Esse fato impulsionou o surgimento de novas empresas sucroalcooleiras, e com isto o aumento do plantio da cultura de cana de açúcar. Há estudos que comprova que o plantio de cana de açúcar é menos poluente, devido às folhas da cana no seu processo de fotossíntese capturar gás carbônico presente na atmosfera. Com o crescimento das indústrias e a expansão da economia das cidades e suas regiões e consequentemente do país, os seus produtos e derivados do etanol ganharam força e a expansão na exportação de produtos como: açúcar, etanol e levedura seca. Para que estas empresas operem eficientemente é necessária mão de obra qualificada, infraestrutura, implementos agrícolas, tecnologia industrial, agricultura de precisão e logística. O treinamento operacional é capaz de minimizar perdas causadas no processo de fabricação, na limpeza da matéria prima, torta de filtro e no bagaço para coogeração de energia, tendo em vista que no setor sucroalcooleiro são diagnosticados dois tipos de perdas. As determinadas são aquelas perdas em que se é possível através de análises contabilizar e quantificar a perda durante o processo industrial. Já as indeterminadas são aquelas perdas em que não é possível contabilizar, são ocasionadas por falha mecânica, erro operacional, automação e vazamentos. Pois é necessária inovação contínua em novos equipamentos e tecnologia para um melhor desempenho da operação. No presente trabalho serão enfatizadas as perdas determinadas, ou seja, aquelas que ocorrem dia-a-dia no processo e devem ser controladas de tal maneira que não extrapolem limites estabelecidos nos parâmetros de boas práticas de fabricação visando o aumento da produção e com isto a lucratividade da empresa de forma sustentável. 14 Realizaram-se comparativos de 02 empresas sucroalcooleiras no estado de São Paulo visando demonstrar como uma empresa que possui um sistema de lavagem de cana, com a matéria prima mecanizada, perde muita sacarose bem antes de se iniciar o processo. Por outro lado numa situação adversa, com a implantação do sistema de limpeza a seco com a matéria prima também mecanizada, não ocorrerão perdas de sacarose e não será necessária utilização de água. Após a matéria prima ter passado pelo processo de extração do caldo, o bagaço deve estar com uma umidade de 52%, e uma pol (Porcentagem de sacarose contida em uma solução sacarina) abaixo de 1%. Existe a preocupação com o cumprimento dos parâmetros, pois se pode perder sacarose queimando-a juntamente com o bagaço. A umidade elevada do bagaço pode causar embuchamento nos dosadores de alimentação, desarme das esteiras do circuito de bagaço devido ao peso úmido e conseqüentemente apagarem as fornalhas, resultando na queda da pressão das caldeiras. Este bagaço é destinado ao processo de coogeração de energia, onde o mesmo é queimado em caldeiras de alta pressão, aquecendo a água até entrar no seu estado gasoso, o vapor irá acionar as turbinas que darão funcionamento ao processo. O caldo extraído das moendas será destinado ao processo de tratamento e clarificação, onde este caldo será enviado aos decantadores, e as impurezas que contém serão o material sedimentado no decantador de caldo que é denominado lodo e será bombeado para um tanque homogeneizador onde será adicionado bagacilho ao lodo para auxiliar na filtração. O filtro rotativo a vácuo tem a finalidade de separar as impurezas contidas no caldo, a partir do adicionamento de água quente através de bicos de spray na parte superior do filtro lavando uniformemente a torta, fazendo com que o vácuo aspire à água extraindo a sacarose contida no lodo. Em seguida serão utilizados raspadores de borracha que irão retirar o material contido nas telas dos filtros, que serão destinados à lavoura e o caldo filtrado retorna novamente a caixa de caldo para ser mais utilizado no processo. O presente trabalho está divido em 4 capítulos. No capítulo I, apresenta-se a historia da cana-de-açúcar, os tipos de variedade, plantio, os tipos de colheita e laboratório de PCTS. No capitulo II discorreu-se sobre o processo industrial, lavagem de cana de açúcar,sistema de limpeza a seco, bagaço para cogeração 15 de energia e torta de filtro. No capitulo III, abordou-se a metodologia utilizada nas análises de águas para lavagem de cana (ART), bagaço (umidade e pol), e torta de filtro (umidade e pol). No capitulo IV, apresenta-se dados referentes à safra 2012 de usinas localizadas no interior de São Paulo, realizamos comparativos do sistema de limpeza a seco e lavagem de cana para verificar em qual dos processos se perde mais sacarose. Comparamos os sistemas do filtro rotativo nas unidades A e B para verificar a eficiência do equipamento, e a perda sacarose na torta de filtro. No processo de extração no qual se obtém o bagaço para coogeração de energia, verificamos a perda de sacarose no bagaço e calculamos o quanto as empresas deixaram de faturar durante a safra. CAPÍTULO I VARIEDADE E PRODUÇÃO DE CANA DE AÇÚCAR 1 HISTÓRIA DA CANA-DE-AÇÚCAR Nos séculos XVI e XVII denominava-se engenho de açúcar o nome da edificação onde era realizada a produção do açúcar, o engenho era símbolo de poderio dos senhores de terras. (CAMPOS, 2009) A produção de açúcar se deu início no Brasil a partir de 1530, espalhando-se principalmente em Pernambuco e Bahia. O clima quente, e solo de massapé, favoreciam a produção da cana-de-açúcar. (CAMPOS, 2009) A cultura da cana de açúcar foi implantada em associação direta com o trabalho escravo, se produzia muito, o trabalho era em condições subumana, se explorava a mão-de-obra dos escravos negros africanos e escravos indígenas. O processo de fabricação era bem rústico, em que os engenhos funcionavam pela força da tração animal, onde bois e escravos realizavam o preparo do solo, plantio, colheita, corte e transporte. (CAMPOS, 2009) A matéria prima era transportada para os engenhos, onde era realizada a sua prensagem, pelo qual se obtinha caldo. O caldo era enviado para a casa das fornalhas onde era cozido, e as impurezas que ficavam como sobrenadante eram retiradas, neste momento obtinha-se o melaço. O melaço era conduzido para a casa de purgar para ser acondicionado em formas de barro com furos na parte inferior para drenagem do caldo, durante 40 dias. Deste ponto de partida obtinha-se a produção do açúcar mascavo. (CAMPOS, 2009) A cana-de-açúcar é uma cultura também utilizada para fabricação de álcool e aguardente, ela é composta aparentemente por uma casca que envolve a fibra, que é a celulose lignina e pentosanas. (PAYNE, 1989) O caldo que é extraído das fibras é rico em sacarose (90% é C12H22O11) que é um carboidrato. Possui também açúcares redutores (glicose e levulose) que são carboidratos monossacarídeos e ácidos orgânicos não nitrogenados trans-aconíticos, oxálico, acético, láctico, maleico, shikimico, cis-aconitico e succinico. Proteínas como albumina, aminoácidos, amidas como a glutamina. 17 (PAYNE, 1989) Açúcar é um sólido cristalino, orgânico, constituído por cristais de sacarose envolvidos por uma película de mel de alta ou baixa pureza. Os nutrientes necessários para a vida da planta são: nitrogênio (N), fósforo (P), cálcio (Ca), potássio (K) e água (H2O), que são encaminhados para a planta através das raízes e a fotossíntese ocorrem a partir das folhas. (PAYNE, 1989) 1.1 Variedade da cana de açúcar A variedade da cana-de-açúcaré um dos principais fatores para manter a qualidade da matéria-prima. Uma boa escolha na variedade da matéria prima influencia no seu bom desenvolvimento. É de extrema importância ser avaliada as condições ambientais como adaptação ao clima, ao solo. Ao ataque de pragas, tendo em vista que além de provocarem perdas de produtividade, como a queda no teor de sacarose e com isto o aumento de fibras, propagação de microorganismos que resultam na formação de ácidos orgânicos, gomas e polissacarídeos. As dextranas são apenas um dos sintomas de pH reduzido do caldo por aumento do teor dos ácidos, aumento de açúcares invertidos. Uma das variedades mais utilizadas é a RB867515, que apresentam as características descritas no quadro abaixo: Figura 1: Variedade cana de açúcar RB867515 Fonte: CHAPOLAET, 2012, p.1 18 Quadro 1: Época de colheita Manejo de Colheita: Variedade RB867515 ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV Destaques Rusticidade; Alta Produtividade; Faz parte das principais variedades, por estar relacionado no período do pico da sacarose. Fonte: Elaborado pelos autores a partir de CHAPOLAET, 2012, p. 34 Quadro 2: Variedade mais procurada para o plantio A variedade de cana-de-açúcar mais plantada no Brasil. Variedade Área(há) % Posição Local Unidades RB867515 148.497 26,96 1 Estado de SP 110 RB867515 283.668 28,95 1 Brasil 260 Fonte: Elaborado pelos autores a partir de CHAPOLAET, 2012, p. 34 1.2 Preparo do solo e plantio É de extrema importância que para introduzir o plantio da cultura da cana-de-açúcar é necessário que se faça um bom preparo do solo para que a cultura tenha uma boa germinação, uma maior absorção de água, ar e raios solares e com isto a incidência de pragas e ervas daninha diminui. (QUIMBRASIL, 1985) Quando vai se plantar a cana é efetuada uma aração profunda de (25/30 cm) para destruir restos de outras culturas, ou até mesmo destruir as soqueiras de cana existentes. Logo em seguida é feita uma gradagem como uma operação complementar. O próximo passo é a sulcação, que consiste em uma abertura no solo em riscas horizontais para ser aplicado o adubo, que é constituído por nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) e a distribuição das mudas nos sulcos em pedaços “toletes” menores dentro do sulco e em seguida efetuada a sua cobertura. O espaçamento de um sulco ao outro deverá ser de 1,30 m a 1,50 m e a profundidade de 25 cm a 30 cm largura do sulco em um ângulo de 45º. (QUIMBRASIL, 1985) 19 Deverá também ser realizado um planejamento para o plantio das mudas de cana, sendo estas selecionadas de acordo com a variedade, é extremamente necessária à coleta de amostras do solo em cada talhão para análise de correção e adubação. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013) As análises deste solo como, por exemplo, a análise de pH (potencial de hidrogênionico que indica acidez, alcalinidade e neutralidade), se o pH estiver abaixo de 5,5 torna se necessário à utilização de calagem que consiste na correção do solo com calcário que é composto por carbonato de cálcio (CaCO3). (QUIMBRASIL, 1985) A calagem diminui as concentrações de alumínio (AI), manganês (Mn) que são tóxicos e aumenta o nitrogênio (N) devido a maior mineralização da matéria orgânica, aumenta a disponibilidade de óxido de fósforo (P2O5), aumento de cálcio (Ca) e magnésio (Mg) do solo. Com o aumento destes nutrientes o solo ajudará a desenvolver melhor a variedade da cana de açúcar. (QUIMBRASIL, 1985) Ao longo de 5 anos muitas operações que são de plantio, preparo do solo, calagem, gessagem, fosfatagem e adubação ocorrem e faz com que o solo vá se desgastando. É neste momento que entra a adubação verde em que ocorre a mudança de cultura, ou seja, o plantio de leguminosas como feijão-de- porco (canavalia ensiformis) e crotalaria juncea nos canaviais desgastados para que devolvam ao solo seus nutrientes. (QUIMBRASIL, 1985) As necessidades hídricas para cultura de cana-de-açúcar são essenciais, pois a cultura da cana necessita de grande quantidade de água para suprir as suas necessidades, uma vez que somente 30% do seu peso são representados pela matéria seca e 70% pela água. (BARROS, 2009) O plantio da cana é dividido basicamente em 3 etapas, sendo elas, corte das mudas e a sua distribuição nos sucos e cortes dos colmos em pedaços menores dentro do sulco e a sua cobertura. Assim, enfatiza-se a importância de antes do inicio do plantio, o produtor escolher bem as mudas que serão utilizadas para o cultivo, pois o seu melhor crescimento necessita de condições climáticas que sejam favoráveis, como alta disponibilidade de água, temperaturas elevadas e alta radiação solar. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013) O plantio da cana é feito entre janeiro e março, o crescimento ocorre nos meses de abril a junho, nos meses seguintes a cana de açúcar inicia seu 20 processo de amadurecimento. Quando o processo de maturação é finalizado em torno de 18 meses no mês de junho inicia se a colheita, isto caracteriza a cultura como sistema de “ano e meio" (1 ano e 6 meses). A cana contará com 10 meses para seu desenvolvimento vegetativo, 3 meses para maturação e 5 meses praticamente sem atividades no período do inverno. Esta época de plantio apresenta boas condições de umidade e temperatura, que garantirão a germinação sem grandes riscos de precipitações pesadas por estar no final da estação chuvosa. Há também o sistema de ano que ocorre em certas regiões, sendo plantado de setembro a outubro, germinando ininterruptamente até abril, para então amadurecer. Pode ser utilizado de forma limitada, pois apresenta certas vantagens e desvantagens: Vantagens - Quando se tem grandes áreas para plantio, uma segunda época de plantio facilita o gerenciamento e otimiza a utilização de máquinas e de mão-de-obra, que ficam subdivididas entre o período de plantio de cana de ano-e-meio e cana de ano. Desvantagens - menor produtividade que a cana de 18 meses, uma vez que a cana de ano tem apenas sete ou oito meses de crescimento efetivo (um verão); - o preparo do solo para o plantio da cana de ano pode ser dificultado, uma vez que há pouco tempo para o preparo, incorporação do calcário e de outros corretivos etc. Logo após a colheita anterior é necessário arrancar as soqueiras para um novo plantio. Com o início da estação chuvosa, ocorrem poucos dias úteis para operações agrícolas e, se a área de plantio for muito grande, é necessária elevada quantidade de mão-de-obra nesse período; - em algumas situações e para variedades floríferas, a utilização de inibidores de florescimento pode ser necessária. (SANTIAGO; ROSSETO, 2013, p. 01). Nos canaviais é muito utilizada a adubação orgânica que utiliza esterco de curral, esterco de granjas, sendo que a mais utilizada é a torta de filtro que é um subproduto resultante do processo do tratamento do caldo para fabricação de açúcar e álcool que possibilita umidade indispensável para a brotação, sendo aplicada no sulco e promovendo plantio até em períodos de estiagem. Pode-se também utilizar a fertirrigação como a vinhaça que é um resíduo da fabricação do álcool, constituído por 95,5 % de água, 4,6% de matéria orgânica e 1,9% de matéria mineral sendo elas nitrogênio, fósforo e potássio dessa maneira o plantio torna-se viável o ano todo. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013) A quantidade de mudas por hectare é de 10 a 15 toneladas, porém 21 menores quantidades podem ser utilizadas de acordo com a qualidade das mudas e época do plantio. As mudas caracterizam-se por canas plantadas em condições favoráveis, fertilizadas de maneira correta, livre de pragas ou doenças e que tenham de 8 a 10 meses. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013) Existem dois tipos de plantio: mecanizado e manual. O plantiomecanizado possui fases de sulcação, aplicação de defensivos agrícolas e fertilizantes, após este procedimento é feita a cobertura dos sulcos mecanicamente. Quando o plantio é realizado de forma manual, é necessária a utilização de mão-de-obra para a otimização das seguintes atividades: colocação e arrumação da posição dos toletes nos sulcos, corte dos toletes em pedaços contendo três gemas e fiscalização do plantio. Os toletes devem ser cortados para evitar que a predominância de hormônios vegetais existentes na ponta da cana (tecidos jovens) induza o entortamento do colmo e a saída da ponta do colmo para fora do sulco. Cortando em pedaços, quebra-se a dominância da gema apical e, assim, todas as gemas passam a sintetizar hormônios vegetais que induzem a brotação. (SANTIAGO; ROSSETTO, 2013, p. 01). Para o plantio mecanizado são utilizadas mudas picadas que são colhidas por máquinas colhedoras, caso seja preciso elas distribuem as mudas, o adubo e também o inseticida. Há um modelo de plantadora que faz a aplicação de torta de filtro no sulco, com esse auxílio mecânico, processos que antes eram manuais podem ser realizados em menor tempo e eficácia. No entanto, um dos principais problemas já contornados é o ferimento das gemas pela colhedora, as falhas ocorridas por espaços onde as mudas não caiam da colhedora, cobertura mal feita, entre outros. (SANTIAGO; ROSETTO, 2013) Figura 2: Plantio mecanizado Fonte: ROSSINI, 2013, p.01 22 1.3 Colheita Quando a cana já esta maturada, isto é quando já chegou ao seu último estágio de amadurecimento, o laboratório de pagamento de cana por teor de Sacarose, (PCTS) realiza as análises de pol (porcentagem aparente de sacarose contida no caldo da cana), pureza (porcentagem de sacarose contida nos sólidos de uma solução sacarina), brix (porcentagem dos sólidos solúveis contidos em uma solução sacarina impura, ou seja, o caldo de cana) e fibra da cana, para verificarem se poderá ser inicializado o processo da colheita. Existem dois tipos de colheita: a manual e a mecanizada. (ALBUQUERQUE, 2010) 1.3.1 Colheita Manual Para efetuar a colheita da cana no método manual é realizada primeiramente a queima da palha da cana, porém essa queima só pode ser realizada mediante autorização do órgão competente da legislação brasileira, que prevê sua queima somente mediante a lei estadual número 11.241, de 19 de setembro de 2002, artigo 2. (QUIMBRASIL, 1985) O objetivo dessa queima é a redução das impurezas vegetais provenientes de palhas e capim e é efetuada para que facilite o trabalho dos cortadores de cana, mas com esta queima são emitidos na camada atmosférica gases como dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxido nitroso (N2O), metano (CH4), e a formação do ozônio (O3), deixando a umidade relativa do ar baixa, contribuindo assim para a destruição da camada de ozônio. (PAYNE, 1989) A cana cortada queimada fica exposta no solo de modo que as máquinas carregadeiras transportem-na e às colocam nos caminhões. O problema que surge nessa operação é que quando a cana fica exposta aos raios solares sem ter raízes para se alimentar, após 48 horas começa a ocorrer a inversão da sacarose, em que se inicia a perda do açúcar e a contaminação microbiana é muito grande. Para o processo isso é péssimo, pois a cana só possui fibra. Logo após o corte será realizada a colheita da cana com o auxilio 23 de caminhões e máquinas carregadeiras, sendo a destinada às usinas sucroalcooleiras. (QUIMBRASIL, 1985) Figura 3: Queimada da cana de açúcar Fonte: GROSSI, 2010, p.01 1.3.2 Colheita mecanizada Para a realização da colheita mecanizada não é necessária a queima da palha da cana-de-açúcar, as máquinas próprias para este serviço são chamadas de colhedoras, que possuem cortador basal para cortar a cana, um para parte do colmo e outra para extremidade da cana os ponteiros. A cana é cortada em toletes, de um lado da máquina saem os toletes que são transportados através de correntes a um elevador que transporta a cana para os caminhões transbordo. As palhas da cana-de-açúcar saem por outro lado da colhedora e ficam depositadas no solo, servem como adubo, e também evitam o crescimento de plantas daninhas. (QUIMBRASIL, 1985) Uma máquina colhedora colhe em 10 horas de trabalho de 150-200 tonelada de cana o que substitui o trabalho de 30 cortadores de cana. Uma máquina desta trabalham 24 horas, com apenas 3 funcionários operando em sistema de turno, assim, o custo para empresa é bem menor. (QUIMBRASIL, 1985) As máquinas colhedoras existentes no mercado são de maioria fabricação importada e têm um ponto negativo em relação conseguem atuar https://plus.google.com/111223678565327372429 24 em terreno com máxima de 15% de declive e, em terrenos com declividade maior a colheita tem que ser manual, afinal corre o risco de tombamento do veículo. (JORNAL CANA/RIBEIRÃO, 2008) Figura 4: Colheita mecanizada Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP. 1.4 Transporte da cana para usina O meio mais utilizado para o transporte da matéria prima até as usinas sucroalcooleiras são os caminhões canavieiros. Constituídos de carretas com capacidade que está em torno de 8.000 a 15.000 Kg. (QUIMBRASIL, 1985) O caminhão canavieiro ao chegar à usina sucroalcooleira se dirigirá a balança rodoviária onde será emitido um certificado com o nome da propriedade onde foi realizado a colheita e o peso do caminhão com uma tolerância de + ou – 0,25%, em seguida serão destinadas ao laboratório de PCTS. (PAYNE, 1989) 1.4.1 Laboratório de PCTS Quando a cana-de-açúcar passa pela balança rodoviária emite-se um certificado com o nome da propriedade e o peso do caminhão. A seguir, o caminhão é conduzido ao laboratório de PCTS para retirada de uma amostra com o uso de uma sonda oblíqua ou horizontal que deve ter um diâmetro de 25 25 cm e rotação de 100 rpm. Para retirada da amostra o tubo é introduzido 2 m na cana através de uma abertura no veiculo localizado aproximadamente na metade da altura da carga fazendo a coleta em três pontos da carga. Pela retração, a amostra no tubo é descarregada numa esteira que conduz a um desintegrador Rietz de 25 cm tipo trituradeira, descarregando ela em um subamostrador de disco rotativo com várias facas no qual irá picar e desintegrar a cana, após 250 amostras será realizado uma amolagem das facas. Após isso, o analista será responsável por pesar 500 g da amostra em uma balança analítica, essa amostra será transferida para uma prensa hidráulica regulada em uma pressão de 250 kgf/cm² no manômetro com uma tolerância de 10 kgf/cm², o tempo de prensagem varia de 60 s. +/- 5 s. (PAYNE, 1989) Do caldo extraído será efetuada a análise de brix (% dos sólidos solúveis contidos em uma solução sacarina impura), e em um refratômetro a pol (% aparente de sacarose contida no caldo da cana) em um sacarímetro tipo Smith Ranz ou o espectro fotômetro Nir (Near Infrared), o bagaço prensado será chamado de PBU. Está análise será efetuada para que ocorra o pagamento de cana por teor de sacarose. (PAYNE, 1989) Além dessas análises é realizada também a de impureza mineral (que são terra e cinza), a partir das amostras coletadas e compostadas pelo técnico do laboratório durante um período de 24 horas, nos caminhões que chegam na usina. Estas amostras são homogeneizadas e efetua a pesagem de 50 g em um cadinho cerâmico e depois destinada a uma mufla por um período de 1 hora, para ser realizado o cálculo do peso inicial e peso final depois de queimado. A diferença entre esses pesos é denominada impureza mineral e o que queimou é cana. Esta análise é efetuada para controlar a terra contidana cana, pois isto influência no peso da cana-de-açúcar. (PAYNE, 1989) CAPÍTULO II PROCESSAMENTO INDUSTRIAL 2 PERDAS DETERMINADAS 2.1 Lavagem de cana de açúcar A lavagem de cana de açúcar é uma forma de diminuir as impurezas minerais da matéria-prima na mesa alimentadora. A descarga da matéria-prima do caminhão ocorre na mesa alimentadora e é efetuada com a utilização do guincho denominado Hillo. (PAYNE, 1989) A lavagem da cana de açúcar é realizada com água represada (circuito fechado), e tem como função retirar a impureza mineral que está impregnada. A água é bombeada aproximadamente de 4 m³ por tonelada de cana por hora na parte superior da mesa alimentadora que trabalha com ângulo de 45º, com uma esteira de arrasto atingindo uma velocidade de 50 m/min, sendo que a água cai em forma de cascata uniformemente. (PAYNE, 1989) Através de análises físico-químicas é determinado o ART (açucares redutores totais) da amostra da água de lavagem da cana de açúcar na entrada e saída do processo de lavagem. Essa análise tem como objetivo identificar a quantidade de sacarose perdida no processo. Segundo PAYNE 1989, um índice tolerável de matéria estranha na cana é de 3%, na lavagem de cana de açúcar. Há uma perda estimada de 0,8% a 1% de sacarose na cana inteira durante o processo de lavagem, devido à cana possuir duas extremidades dos colmos em exposição, sabendo-se que na cana picada a perda é maior, devido à cana estar cortada em “toletes” com aproximadamente 15 cm de comprimento. (ALBUQUERQUE, 2010) O fluxo necessário para reposição de água limpa na lagoa é considerado de ordem de 4 m3/h por tonelada de cana limpa, sendo possível ainda reduzir este montante com uma maior reutilização. (PAYNE, 1989) USUARIO Highlight 27 Figura 5: Mesa alimentadora lavagem de cana inteira Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP. 2.2 Sistema de limpeza a seco Visando garantir a produtividade com redução de custos e trabalhando ecologicamente correto sem ocasionar impactos ao meio ambiente, o setor sucroalcooleiro resolveu inovar implantando o sistema de limpeza a seco, que tem por objetivo economizar o uso de água e evitar as queimadas na lavoura e eliminar a perda de sacarose que ocorre durante o processo de lavagem de cana. (ANUÁRIO DA CANA, 2010) O caminhão ao se aproximar do Hillo, que tem como função descarregar o compartimento de carga por meio de guinchos, diretamente na mesa alimentadora com um ângulo de 45º. Por sua vez, a matéria prima antes de cair na esteira metálica passará pelo processo de limpeza que será feito por meio de sopradores de ar direto na queda da cana que passa da mesa alimentadora para a esteira permitindo a separação da matéria prima da impureza vegetal e mineral. (ANUÁRIO DA CANA, 2010) A matéria prima é transportada para as moendas onde será realizado o índice de preparo para extração do caldo, sendo que as impurezas irão cair em uma moega coletora de terra e palha para ser separada. A terra ficará armazenada em um decantador até completar o nível de aproximadamente 23 toneladas, tendo como destino a lavoura. A palha por sua vez passará por um processo de trituração para que seja reduzido seu volume visando facilitar a homogeneização com o bagaço. (ANUÁRIO DA CANA, 2010) 28 O bagaço e a palha da cana-de-açúcar serão transportados através de esteiras de lona de borracha para os dosadores de bagaço na alimentação das fornalhas como combustível para as caldeiras, que irão gerar vapor para o acionamento das turbinas e com isto produzindo energia elétrica. (ANUÁRIO DA CANA, 2010) Vale ressaltar que parte do setor sucroalcooleiro produz energia para o seu próprio consumo além de vender a energia excedente para as operadoras. Conforme diz o ANUÁRIO DA CANA, 2010, os pontos positivos que favorecem a implantação do sistema a seco são: a) Redução do desgaste nos seguintes equipamentos utilizados no processo: esteira metálica, esteira de elevação de 45º, esteira de arraste entre moendas, esteiras de alimentação do circuito de bagaço, picadores, facas oscilantes, desfibradores, correntes, rolos superiores e inferiores, pentes de moendas, bombas, tubulações, trocadores de calor, chaparias de aço nas caixas e tanques de caldo, fornalha, dosadores de bagaço da caldeira. Também reduz a produção de torta de filtro. b) Diminuição de terra contida no fundo de tanques e caixas de caldo, facilitando a clarificação do caldo e filtração do lodo possibilitando melhora na qualidade do açúcar e no processo da fermentação. c) Melhor desempenho na extração da moenda em função da relação pol e fibra de cana, com aumento na moagem de até 10% de corrente da redução de material processado. d) Reaproveitamento da palha como combustível na caldeira para produção de vapor produzindo ganhos na coogeração de energia elétrica. e) Elimina as queimadas de cana nos canaviais, contribuindo para melhoria do meio ambiente e reduzindo as impurezas minerais na indústria. f) Baixo consumo de potência dos equipamentos, baixo custo de manutenção e operação e utiliza uma pequena área para instalação. g) Elimina as perdas de sacarose provocadas no processo de lavagem de cana que pode chegar a 3%. h) Elimina as despesas com uso de produtos químicos dosados na água e o consumo de energia elétrica que seria para o recalque de água no processo de lavagem de cana. Conseqüentemente eliminação de custos 29 com manutenção dos mesmos. A tecnologia de sistema a seco é adaptada facilmente às mesas alimentadoras já existentes na moenda e vieram para substituir efetivamente a lavagem da cana. O ponto negativo é que a implantação desse sistema gera um custo muito alto e a utilização de uma grande área para sua montagem. Existem casos de indústrias pequenas estarem utilizando o sistema de lavagem de cana devido a este custo. (ALBUQUERQUE, 2010) Figura 6: Sistema de limpeza a seco Fonte: Sermatec, 2013, p, 01. Figura 7: Mesa alimentadora sistema a seco Fonte: Sermatec, 2013, p. 01 30 2.3 Bagaço para geração de vapor e coogeração de energia Durante o processo de extração na saída do bagaço do penúltimo e último terno (rolo superior e inferior), há uma embebição que consiste na adição de água quente a uma temperatura de aproximadamente 60 a 70ºC, o que corresponde a uma diminuição da pol do bagaço, melhorando a eficiência da extração. Sendo que essas perdas contidas no bagaço, serão queimadas na caldeira. (ALBUQUERQUE, 2010) Tabela 1: Parâmetros de perdas aceitáveis no bagaço Parâmetros % Pol 1,4 Umidade 45,7 Extração 97,3 Fonte: PAYNE, 1989, p.84 O ideal é obter um bagaço com os valores de pol mais baixo possível, para não comprometer a geração de vapor e a diminuição no poder calorífico do bagaço. Lembrando-se que a pol nada mais é do que açúcares contidos no bagaço, e uma vez sendo queimado na caldeira haverá um empedramento desses açúcares dentro da fornalha, fazendo com que haja um entupimento das grelhas e, assim, comprometendo a troca térmica. O bagaço é destinado para a caldeira através da esteira de elevação de bagaço para geração de vapor e coogeração de energia. (PAYNE, 1989) Figura 8: Bagaço para coogeração de energia Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado SP. USUARIO Highlight USUARIO Highlight 31 2.4 Torta de filtro rotativo A torta de filtro é um material sedimentado no decantador, que são as impurezas do caldo denominado lodo, contendo de 5 a 10% de sólido insolúvel, é encaminhado para o filtro rotativo a vácuo, removendo todo o material insolúvel contido no caldo. O lodo é homogeneizadocom o auxílio de bagacilho que irá atuar como um meio filtrante para facilitar a formação da torta de filtro. Esta mistura irá para o filtro rotativo composto por telas, para ser filtrado retirando o máximo de açúcar contido na mistura com a utilização de uma pressão negativa, através de bombas de vácuo fazendo com que o caldo filtrado retorne para o processo, ou seja, para a caixa de caldo, e o material retido na tela chamado de torta é retirado com o auxílio de raspadores de borrachas para ser depositada nos compartimentos dos caminhões e enviada à lavoura. (PAYNE, 1989) Para uma boa operação do filtro rotativo estima-se uma velocidade de 10 rph, sendo que com rotações mais elevadas acarreta em um aumento da pol da torta, ocasionando assim conseqüentes perdas. O ideal é operar com rotação baixa para uma melhor eficiência do filtro. (PAYNE, 1989) No filtro rotativo a torta deve ser completamente lavada com o auxilio de bicos aspersores na parede superior do filtro, sendo que a água é pulverizada em toda a camada sem que haja interferência de um jato sobre outro. O vácuo aspira à água que atravessa a torta extraindo o caldo e o açúcar no lodo. A temperatura da água de lavagem deve ser em torno de 80 a 90ºC para melhor eficiência da pol da torta. Os parâmetros desejáveis da pol da torta são abaixo de 1,0%. (PAYNE, 1989) USUARIO Highlight USUARIO Highlight CAPÍTULO III VALIDAÇÃO EM ANÁLISES QUÍMICAS 3 METODOLOGIA A seguir será explanada a seqüência utilizada para obtenção de dados, resultados e sua análise. 3.1 Média Para obtenção da média foram efetuados levantamentos de resultados dos meses de abril a dezembro (safra referente ao ano de 2012), em duas usinas localizadas no interior do estado de São Paulo (denominadas “Unidade A” e “Unidade B”), para o cálculo de médias aritméticas levando-se em consideração os dias efetivos de moagem. (LEITE, 2002) No caso da realização da coleta das amostras, foi utilizado o método sistemático, em que as amostras do produto se apresentaram ordenadas, e a retirada dos elementos da amostra ocorreu diariamente compostadas, ou seja, a cada 8 horas são realizadas análises físico-químicas. (LEITE, 2002) 3.2 Relatório Técnico 3.2.1 Substâncias analisadas ● Água para lavagem de cana ● Bagaço para coogeração de energia ● Torta de filtro 3.3 Materiais e reagentes 3.3.1 Reagentes ● Hidróxido de Amônia (NH4OH); ● Mistura clarificante: celite 400g, hidróxido de cálcio 100g Ca(OH) 2 e hidróxido de alumínio 200g Al(OH)3; ● Ácido sulfúrico (H2SO4) 76%; 33 ● Antrona (C14H10O); ● Celite. 3.3.2 Materiais Utilizados ● Papel filtro qualitativo; ● Funil; ● Estufa elétrica e cestas; ● Digestor; ● Balança analítica; ● Sacarímetro (Anton par); ● Béquer; ● Peneira; ● Proveta; ● Refratômetro; ● erlenmayer (com rolha); ● Tubos de ensaio; ● Balão volumétrico (200 mL) ● Pera; ● Pipetas (2 mL, 10 mL, volumétricas) ● Banho Maria. 3.4 Preparação da Amostra 3.4.1 Amostragem da torta de filtro e do bagaço O bagaço é amostrado na bica da queda da esteira de elevação com um alimentador pneumático na parte inferior da esteira. O equipamento de coleta da amostra consiste em uma gaveta hidráulica deslizante ativada periodicamente, a qual permite que o bagaço caia em um tambor previamente lacrado. A frequência recomendada para acionamento da válvula para descarte da amostra é a cada 30 minutos, complementando 16 aberturas em um período de 8 horas. A quantidade total coletada deve ser de aproximadamente 50 litros. 34 Embaixo do amostrador de coletado bagaço há um chumaço de algodão com hidróxido de amônio para conservação da amostra. Somente no amostrador da torta não é necessário adicionar hidróxido de amônio para conservação de amostra. Figura 9: Amostrador de torta de filtro Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP. Figura 10: Amostrador de bagaço Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP. 35 3.4.2 Amostragem de água na lavagem de cana A cada 8 horas as amostras são armazenadas para resfriamento em torno de 25 ºC em uma geladeira, para que não ocorra a inversão de sacarose. O pH da água de lavagem de cana na entrada e saída deve estar de 8 a 11, a correção é feita com o auxilio de cal virgem. A elevação do pH ajuda na sedimentação das impurezas e impede a proliferação de microrganismos. Figura 11: Amostrador de água de lavagem de cana Fonte: CALDAS, 2013, p.01 3.5 Análise qualitativa 3.5.1 Determinação de perdas na lavagem de cana Transferir cerca de 200 mL da amostra para béquer plástico de 200 mL, adicionar 2 g de celite para clarificar. Filtrar, desprezando as primeiras porções filtradas. As diluições são feitas em balão volumétrico de 200 mL conforme fatores de diluição apresentados na tabela 2. 36 Tabela 2: Determinação de açúcar (ppm) em águas de lavagem Fator de diluição Amostras 100 50 40 20 10 8 5 4 2 1 2 ml 4 ml 5 ml 10 ml 20 ml 25 ml 40 ml 50 ml 100 ml 200 ml Fonte: Dados fornecidos pela Usina sucroalcooleira Unidade A, 2012. Transferir 2 ml de cada amostra para o tubo de ensaio. Conduzir em paralelo uma prova em branco com 2 ml de água destilada. Acrescentar em cada tubo 10 ml da solução de antrona. Tampar os tubos, levar ao agitador colocando no banho-maria com temperatura de 98 ºC por 12 minutos. Retirar e deixar esfriar a temperatura ambiente Ajustar o espectrofotômetro em comprimento de onda 630 nm e o ponto zero de absorbância com a prova em branco. 3.5.2 Umidade da torta de filtro e do bagaço Colocar a cesta de umidade em uma balança analítica e tirar a tara. Pesar 50 gramas da amostra do bagaço, tirar a tara e anotar o peso que ficou na balança, que será o peso inicial. Colocar na estufa por 40 minutos a uma temperatura de 105 ºC. Após os 40 minutos retirar a cesta e pesar. Fazendo peso inicial – peso final se obtém o valor da umidade. 37 Figura 12: Estufa para umidade Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP. 3.5.3 Análise de pol da torta de filtro Homogenizar com um bastão de plástico a amostra. Pesar em um béquer de plástico 25 g da amostra e colocar 100 ml de água destilada a 75ºC. Homogenizar até que a mesma fique bem líquida. Transferir a amostra para o balão volumétrico tipo Kohlrauscha, lavando o béquer e o bastão sem deixar resíduos. Completar o balão até o menisco. Adicionar 2 g de mistura clarificante (celite), homogenizar e filtrar em papel filtro qualitativo. Depois de filtrado fazer a leitura no sacarímetro. O valor obtido no leitor deve ser multiplicado por 2 para se obter o resultado da pol. 3.5.4 Análise de pol do bagaço Homogenizar a amostra em uma bacia com o auxilio de um bastão de plástico, pesar 100 g em um béquer e transferir para o copo do digestor. Adicionar 1000 ml de água destilada rosquear o copo no digestor conectar as mangueiras de água de resfriamento, ligar por 15 min. Após o tempo peneirar a amostra, medir 200 ml em uma proveta plástica e transferir ao erlenmeyer de 250 ml, adicionar 2 g de mistura clarificante (celite), homogenizar e filtrar em papel filtro qualitativo. Depois de filtrado, fazer a leitura no sacarímetro. 38 Figura 13: Digestor para análise pol bagaço Fonte: Fotografado pelos autores em uma usina no estado de SP. CAPÍTULO IV RESULTADOS OBTIDOS 4 COMPARATIVOS DE RESULTADOS 4.1 Resultados dadiferença entre as duas empresas sucroalcooleiras pesquisadas, que utilizam sistemas diferentes na limpeza da cana. 4.1.1 Lavagem de cana mecanizada É de extrema importância, que a matéria-prima ao chegar à indústria passe pelo processo de limpeza, antes de iniciar o processo de produção. Nas tabelas 3 e 4 apresentam-se os resultados do sistema de limpeza que utiliza água para a remoção das impurezas minerais, a quantidade de cana que entra na indústria, o açúcar perdido na lavagem em porcentagem por tonelada de cana convertido para kg/ton multiplicado pelo valor da saca de açúcar cristal, cotado no site da união dos produtores de bioenergia(UDOP)no dia 12 de outubro 2013 para o estado de São Paulo, no valor de R$49,93. Tabela 3: Lavagem de cana mecanizada cortadas em toletes Meses Usina A1 – Safra 2012 Cana moída (ton) ART perdido (%) ART perdido (Kg) Quantia perdida (R$) Abr 39, 348 4,57 1798,00 89.774,00 Mai 306, 592 36,00 110,37 5.510,00 Jun 228, 892 24,95 57,11 2.851,00 Jul 414, 524 31,61 131,03 6.542,00 Ago 429, 076 19,18 82,30 4.109,00 Set 349, 311 19,07 66,61 3.326,00 Out 368, 098 34,11 125,56 6.269,00 Nov 337, 136 39,34 132,63 6.622,00 Dez 294, 092 23,74 69,82 3.486,00 Total 2.767, 019 2.573,43 128.489,00 Fonte: Dados fornecidos pela Unidade Sucroalcooleira A1, 2013. Na tabela 3 trabalhou-se com os dados do sistema de lavagem de cana mecanizada que consiste em lavar a matéria prima para retirada de impurezas minerais. A usina A1 está utilizando o sistema de lavagem na cana 40 mecanizada, pois não possui o sistema a seco. Isso está acarretando uma perda de sacarose muito grande. São poucas as usinas no interior do estado de São Paulo que utilizam este tipo de sistema, pois com a chegada da colheita mecanizada houve a substituição da queima da matéria-prima e corte manual pela colheita mecanizada. A coleta dos dados da moagem foi realizada nos meses de abril a dezembro. O ART perdido em porcentagem, mencionado na tabela 3 foi obtido a partir da média aritmética das análises de ART das águas de lavagem de cana coletadas diariamente. Com os dados de moagem e ART perdido em porcentagem, calculou-se o ART perdido em kg/ton de cana multiplicado pelo valor da saca do açúcar. Constatou-se assim o quanto a empresa deixou de faturar durante a safra de 2012. Por se tratar de um sistema de colheita mecanizada (cana cortada em toletes), não é recomendada a limpeza com água, pois a perda é muito grande, como demostrado na tabela 3, o ART perdido em porcentagem, quando feita a lavagem na cana picada, representa 8 toletes que possuem 16 extremidades expostas, já na cana inteira a quantidade em exposição é menor por ter somente duas extremidades expostas. Tabela 4: Lavagem de cana queimada Meses Usina A2 – Safra 2012 Cana moída (ton) ART perdido (%) ART perdido (Kg) Quantia perdida (R$) Abr 108,323 26 28,16 1.406,03 Mai 469,437 35 164,30 8.203,00 Jun 356,622 25 89,15 4.450,00 Jul 789,836 33 260,64 13.013,00 Ago 774,787 58 449,38 22.437,00 Set 534,594 36 192,45 9.609,00 Out 616,004 47 289,52 14.455,00 Nov 518,104 61 316,04 15.780,00 Dez 435,149 67 291,55 14.557,00 Total 4.602,856 2.081,19 103.910,03 Fonte: Dados fornecidos pela Unidade Sucroalcooleira A 2. Na tabela 4 apresentam-se os dados da usina A2, que utiliza o sistema de colheita manual, sendo que a limpeza da cana consiste em lavar a matéria prima utilizando água. 41 A obtenção e análise dos dados descritos nas duas unidades ocorreram da mesma forma. A partir dos dados obtidos das usinas A1 e A2 conclui-se que a lavagem de cana é mais eficiente na usina A2, pelo fato da cana ser de origem de colheita manual com apenas duas extremidades expostas. Na usina A1 a perda é bem maior, pois se trata da colheita mecanizada onde a cana que antes tinha duas extremidades expostas, após o corte ficará em pedaços menores representando 8 toletes, que contém cada um duas extremidades expostas gerando um total de 16, aumentando assim a perda de sacarose. 4.1.2 Sistema de limpeza a seco Comprovação da eficiência na limpeza a seco. Na tabela 5 apresentam-se os dados da utilização da limpeza a seco na usina B colheita mecanizada. Tabela 5: Sistema de limpeza a seco Meses Usina B – Safra 2012 Cana moída (ton) Impureza Mineral Cana (%) campo antes da limpeza a seco Impureza Mineral pós-limpeza a seco (%) Impureza retida no sistema (%) Mai 190.231,840 12,58 1,08 11,5 Jun 496.155,480 11,20 1,21 9,99 Jul 500.785,060 8,66 1,29 7,37 Ago 376.079,960 9,54 0,96 8,58 Set 367.363,360 12,33 1,02 11,31 Out 270.686,680 18,61 1,22 17,39 Nov 173.870,960 10,08 1,69 8,39 Dez 2.587.032,180 13,00 2,13 10,87 Total 4.962,230. 52 96 85,4 Fonte: Dados fornecidos pela Unidade Sucroalcooleira B, 2013. Na usina B é realizado o processo de limpeza a seco, que consiste na retirada das impurezas minerais apenas com jatos de ar, neste processo não ocorre perda de sacarose. A quantidade de cana moída na safra 2012 foi de 4.962.230,52 ton. Na entrada da matéria-prima, foram realizadas análises de impureza mineral no qual se obteve 96 % na cana em toda safra. 42 O sistema de limpeza a seco reduziu essa impureza para um valor pequeno, como se pode observar na tabela 5, mediante isso, nota-se que o sistema não consegue eliminar 100% das impurezas minerais. As impurezas serão introduzidas no processo, causando a danificação dos equipamentos e contaminações bacterianas. A vantagem do sistema é que não se utiliza água, fazendo com que haja uma grande economia e não ocorram perdas de sacarose. Seria interessante investir em um sistema de peneiramento na cana picada antes de chegar aos ternos da moenda para reduzir a quantidade de impureza mineral. 4.1.3 Bagaço resultante da extração da moenda para coogeração de energia. Tabela 6: Bagaço para coogeração de energia Meses Sistema a seco Usina A – Safra 2012 Cana moída (ton) ART da cana (%) ART do bagaço (%) ART perdido (%) Abr 23,74 10,95 2,60 8,35 Mai 20,05 12,02 2,41 9,61 Jun 19,82 12,36 2,45 9.91 Jul 19,78 13,09 2,59 10,5 Ago 19,52 14,70 2,87 11,83 Set 20,41 16,22 3,31 12,91 Out 19,57 14,97 2,93 12,04 Nov 20,17 14,38 2,90 11,48 Dez 21,34 13,40 2,86 10,54 Total 184,4 24,92 Fonte: Unidade Sucroalcooleira A. O processo de extração do caldo é resultante da limpeza da matéria prima, seu preparo consiste no esmagamento e prensagem abrindo os feixes da cana para facilitar a extração do caldo através de embebições. Um dos grandes fatores que interferem na extração é a impureza mineral (terra), esta danifica os pentes, rolos do terno de moenda e as mesas alimentadoras. Um dos fatores que interferem na perda de sacarose no processo de extração é: regulagem dos pentes da moenda e a perda microbiológica ocasionada pela contaminação de microrganismos. Para que se tenha uma boa extração é necessário que a moenda esteja regulada, para conseguir tirar o máximo da pol no bagaço. Assim que a 43 matéria-prima passa pelos picadores constituídos de facas, passará pelo desfibrador munido de um conjunto de martelos. Em seguida será direcionado por uma esteira de lona no primeiro terno da moenda, o caldo extraído é denominado caldo primário que é rico em sacarose, pois não sofre adição de água, sendo destinado à fabricação de açúcar. Do segundo terno em diante é feita embebição do bagaço com água quente para conseguir extrair o máximo de sacarose. O bagaço para cogeração de energia não deve estar muito úmido, pois dificulta a queima, apagando a fornalha das caldeiras. A grande preocupação no processo é que se consiga retirar o máximo de sacarose desse bagaço, porém sempre haverá perda, pois não se consegue uma extração100 %, como mencionado por Payne (1989), pois, quanto mais o bagaço é embebido mais úmido ele ficará, impedindo a sua queima. Como pode ser observado na tabela 6 a usina A, é de pequeno porte e não utiliza o sistema de limpeza a seco, com isto o índice de impureza mineral é menor fazendo com que não ocorram muitos desgastes na moenda e a perda no bagaço ocorre de uma forma significativa. Tabela 7: Bagaço para coogeração de energia Meses Usina B – Safra 2012 Cana moída (ton) ART cana campo (%) ART extração do caldo (%) ART perdido no bagaço (%) Mai 211.858,840 17,08 12,52 4,56 Jun 190.231,840 18,58 13,28 5,3 Jul 496.155,480 11,20 8,6 2,6 Ago 500.785,060 10,66 9,4 1,26 Set 376.079,960 11,54 8,2 3,34 Out 367.363,360 14,59 7,9 6,69 Nov 270.686,680 18,61 9,3 9,31 Dez 173.870,960 20,00 15,0 5,0 Total 2.587.032,180 Fonte: Unidade Sucroalcooleira B. Os dados da tabela 7 referem-se a usina B, que é uma indústria de grande porte e possui grande quantidade de matéria-prima para moagem. A quantidade de ART cana campo se relaciona com a quantidade de sacarose contida na cana-de-açúcar antes de passar pelo processo de 44 extração. O ART da extração do caldo é relacionado à quantidade que se consegue extrair do bagaço da cana, e a porcentagem final é o que foi perdido no bagaço. O que se pode explicar é que a indústria esta perdendo sacarose, sendo uma quantidade significativa em relação a cana moída por mês. Comparando as duas usinas, pode-se verificar que elas tiveram uma boa extração em relação a cana moída, pois a perda não foi elevada, havendo uma maior perda na usina B, devido maior quantidade de cana moída. 4.1.4 Torta de filtro rotativo Tabela 8: Torta de filtro rotativo Meses Usina A – Safra 2012 Cana moída (ton) Produção de torta (ton) ART perdido (%) ART perdido (Kg) Quantidade perdida (Kg) Abr 80.26 2,68 3.339 89,48 4.467,74 Mai 116,2 17,66 15.200 268,43 13.402,71 Jun 144,7 18,2 12.574 228,85 11.426,48 Jul 70,82 19,8 27.960 553,61 27.641,74 Ago 82,54 21,8 26.413 575,80 28.749,69 Set 128,45 23,8 18.529 440,99 22.018,63 Out 108,04 22,6 20.919 472,77 23.605,41 Nov 132,16 21,5 16.268 349,76 17.463,52 Dez 167,00 25,3 15.150 383,30 19.138,17 Total 1.030,17 173,34 3.362,99 167.914,09 Fonte: Unidade Sucroalcooleira A. Na usina A, a perda de sacarose na torta de filtro foi pequena em relação à Usina B, devido à quantidade de impureza mineral ser muito menor permitindo uma melhor eficiência nos filtros rotativos em extrair a sacarose, pois a terra dificulta o processo de filtração e o operador consegue dar condições para que o filtro opere com eficiência sem forçar o equipamento. O processo da limpeza na usina A foi realizado no sistema de lavagem, assim não há desgastes dos equipamentos pela presença de terra. 45 Tabela 9: Torta de filtro rotativo Meses Usina B – Safra 2012 Cana moída (ton) Produção de torta (Kg\ton) ART perdido (%) ART perdido (Kg) Quantidade perdida (R$) Mai 211.858,840 31,48 1,43 2. 201, 398 109.915,0 Jun 190.231,840 36,39 2,11 1. 724, 644 86.111,47 Jul 496.155,480 30,44 3,93 774. 555 38.673,53 Ago 500.785,060 26,17 3,63 720. 936 35.996,33 Set 376.079,960 28,68 3,13 916. 293 45.750,50 Out 367.363,360 24,75 2,52 982. 143 49.038,40 Nov 270.686,680 28,47 1,72 1.655, 232 82.645,73 Dez 173.870,960 23,73 2,10 1130, 00 56.420,9 Total 2.587.032,18 230,11 9. 088, 201 504.552.7 Fonte: Unidade Sucroalcooleira B. Na tabela 9, representada pela usina B, obteve uma perda muito grande na torta de filtro, no qual é utilizado o sistema a seco que não consegue reter 100% das impurezas, aumentado a quantidade de torta. A usina B em relação a usina A é uma indústria de grande porte que possui uma quantidade maior de cana moída durante a safra de 2012. Com isto, produziu uma quantidade maior de torta. Para as duas empresas perder sacarose da matéria-prima é muito prejudicial para o processo, pois estão deixando de faturar, estão adquirindo a matéria-prima e perdendo sacarose no processo, tendo em vista que um simples acompanhamento no processo e até mesmo um investimento poderia minimizar estas perdas. CONCLUSÃO O presente trabalho foi direcionado as perdas determinadas, que ocorrem no processo de lavagem de cana, extração do caldo e no tratamento do caldo para obtenção da torta de filtro. As perdas determinadas sempre ocorreram no processo, porém devem ser minimizadas, pois em grande quantidade essas perdas prejudicam o processo e consequentemente o orçamento da indústria. Torna-se evidente que diante da instabilidade financeira vivida nos últimos anos a empresa além de produzir com qualidade precisa conter os gastos no processo visando minimizar o desperdício. Realizou-se comparativos das perdas determinadas em 2 indústrias sucroalcooleiras no interior do estado de São Paulo. Comparou-se o sistema de lavagem de cana mecanizada e crua com o sistema a seco. Comparou-se a usina A1, lavagem de cana crua (mecanizada) com a usina A2 lavagem de cana queimada (colheita manual), no qual se concluiu não ser viável a implantação da lavagem de cana mecanizada, pois se perde muita sacarose, portanto, a lavagem de cana é mais viável no sistema de corte manual. Comparou-se também a usina A2 (colheita manual) com a usina B que utiliza o sistema de limpeza a seco que é eficiente, tendo em vista que não se utiliza água, com isto não perde sacarose na limpeza. O ponto negativo encontrado no sistema a seco é que ele não consegue retirar 100 % das impurezas, que danificam os equipamentos e contaminam o caldo. No processo de extração do caldo e tratamento, verificou-se ser necessário seguir os parâmetros estabelecidos pelas normas de boa fabricação, trata-se da parte operacional, regulagem dos pentes da moenda, solda dos frisos e controle na operação do filtro rotativo para não sobrecarregar o equipamento. Concluiu-se ainda que efetuando melhorias contínuas no processo, as indústrias deixam de perder não só matéria-prima para produção de açúcar e álcool como também podem evitar o desgaste e a manutenção dos equipamentos, criando programas internos para manutenção preventiva, 47 minimizando as perdas ocasionadas durante o processo, podendo investir o capital tanto na capacitação dos colaboradores como na infra-estrutura e modernização da indústria. REFERÊNCIAS ALBUQUERQUE, F. M. de. Processo de fabricação do açúcar. 2ª Ed. Recife: Editora Universitária da UFPE, 2010. Anuário da cana 2010, Brazilian Sugar and Ethanol Guide. Guia de fornecedores. ProCana, 2010. p. 88 AUTOR, A. Copersucar, fermentação, centro de tecnologia Copersucar. 1ª Edição. Sertãozinho: Copersucar, 1987. AZEVEDO, G.; SERIACOPI, R. História. V. Único. São Paulo: Ática, 2009. BARROS, P. P. da S. Cultivo da Cana-de-Açúcar. Faculdades Integradas da Terra de Brasília (FTB). Disponível em: <http://www.ebah.com.br/agronomia>. Acesso em: 17 jan. 2013. BORIS, F. Historia geral da civilização brasileira. Tomo III o Brasil republicano. V. 8. Estrutura de poder e economia (1889-1930). São Paulo: Bertrand Brasil, 2007. CALDAS, C. A importância da quantificação das perdas de açúcar nas águas industriais. 30º Simpósio da Agroindústria da cana-de-açúcar, Alagoas. Disponível em <www.fersucro.com.br>. Acesso em: 05 nov. 2013. CAMPOS, F.; MIRANDA, R. G. A escrita da história. São Paulo: Escala Educacional, 2009. CHAPOLAET, R. B. et al (edit.) 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Ribeirão Preto/SP, Jun. 2009, série 2, Nº186. p. 20-47-56-57- 59. JORNAL CANA. Ribeirão Preto/SP, Dez. 2008, série 2, Nº180. p. 24-50 LEITE, F. Validação em análise química. 4 ed. Campinas: Alínea e Átomo, 2002. LIBERATO, A. M; EIYSEI, H. S.; BENTO, R. J. Racionalização das perdas no processo de produção de biodiesel. Centro Universitário Católico Salesiano de Lins, 2010. NEVES, M. F.; CASTRO, L. T. Agricultura integrada, inserindo pequenos produtores de maneira sustentável em modernas cadeias produtivas, São Paulo: Atlas, 2010. PAYNE, H. J. Operações unitárias na produção de açúcar de cana. São Paulo: Novel, 1989. QUIMBRASIL - química industrial brasileira S.A, Cana do plantio a colheita mar 1985. ROSSINI, C. (Edit.). Plantio mecanizado: um caminho sem volta. Revista Canavieiros. Sertãozinho, ano VII, ed. 81, mar. 2013. SANTIAGO, A. D; ROSSETTO, R. Plantio da cana-de-açúcar. Agência de Informação Embrapa. 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