Avaliação do desempenho do processo de produção de açúcar e etanol

Segundo Fernandes (2011), ao longo de todo o processo de fabricação,

ocorrem atividades de análise e mensuração dos dados do processo, possibilitando a criação de indicadores de desempenho. Os três principais objetivos do controle do processo de fabricação de açúcar e etanol são o controle da qualidade dos produtos intermediários, (caldos, xaropes, mosto, vinho), a garantia da qualidade dos produtos finais e a gestão das perdas de açúcares no processo para orientar sua redução e melhorar a eficiência industrial. Importante destacar que essas atividades são realizadas em laboratórios e permitem a mensuração da qualidade e eficiência do processo, intencionando a tomada de decisão dos gestores industriais.

Nesta tese, foi utilizada uma base de dados contendo os pontos de controle/indicadores de processos referentes à produção de açúcar e etanol, desenvolvida por uma empresa especializada no setor sucroenergético da região de Piracicaba, FERMENTEC, que, por intermédio de uma série de indicadores de desempenho coletados nas diversas etapas do processo produtivo, monitora e analisa a eficiência da planta industrial referente à produção de açúcar e etanol.

Os principais indicadores analisados referem-se às safras de 2010 a 2014 e, os pontos em que ocorrem as coletas das análises nos processos estão numerados de 1 a 19, conforme podem ser vistos na a figura 13.

Os principais pontos de controle/indicadores de processo e seus objetivos, utilizados para medir a eficiência do processo de produção e que são analisados pela Fermentec, podem ser vistos detalhadamente no anexo 1 e são divididos em 19 grupos, de acordo com o local do ponto de controle a que está relacionado. São eles: Grupo 1: Cana Ambiente

Objetivo: Determinar o teor de açúcares para pagamento de fornecedores, avaliação das eficiências industriais e teor de impurezas. Dois métodos são utilizados para extração dos açúcares, da prensa e do digestor.

Grupo 2: Cana

Objetivo: Monitorar a perda de açúcar durante a lavagem. Grupo 3 e 4: Extração do Caldo

Objetivo: Monitorar a perda de açúcar e os parâmetros para obtenção da eficiência de extração e monitorar a pureza do caldo e os teores de açúcares e de fósforo (P2O5) para a clarificação.

Grupo 5: Tratamento do Caldo

Objetivo: Monitorar a pureza do caldo, o teor de açúcares, cor e o teor de impurezas. GRUPO 6: Torta

Objetivo: Monitorar a perda de açúcar. GRUPO 5 e 12: Mosto

Objetivo: Monitorar a pureza do caldo, o teor de açúcares, cor e o teor de impurezas e determinar o teor de açúcares utilizados na fermentação para obtenção das eficiências do setor, monitorar seus nutrientes e outros parâmetros relacionados. Grupo 7, 8, 9 e 10: Mel Final

- Após Centrífugas

Amostra de Mel Final coletada logo após a saída das centrífugas da fábrica de açúcar (antes da estocagem).

Objetivo: Monitorar a pureza do caldo e o teor de açúcares, monitorar a pureza, cor e teor de açúcares e monitorar a pureza, o teor de açúcares e acidez para o mel final. Grupo 14: Vinho Bruto

Objetivo: Determinar o teor alcoólico, utilizado para o cálculo da eficiência de fermentação e destilação, glicerol e acidez para balanço destes subprodutos, além do teor de açúcar residual não convertido pelas leveduras.

Grupo 13,14 e 19: Fermentação

Objetivo: Determinar a quantidade de álcool recuperado e a eficiência da torre de recuperação.

Grupo 13: Levedo Tratado

Objetivo: Determinar o teor alcoólico, utilizado para o cálculo da eficiência de fermentação, glicerol e acidez para balanço desses subprodutos e pH.

Objetivo: Determinar os teores alcoólicos e de levedo para cálculo da biomassa perdida.

Grupo 16: Perdas de Álcool em Relação ao Álcool Produzido Objetivo: Determinar a perda de etanol na destilação.

Grupo 17: Produção e Rendimentos

Objetivo: Determinar a perda de etanol na destilação. Grupo 18: Balanço de ART

Objetivo: Detalhar as perdas de açúcares que estão ocorrendo no processo industrial para melhoria da eficiência industrial.

Grupos 1, 2 e 3: Análises Complementares

Objetivo: Analisar dados complementares à entrada de matéria-prima e extração do caldo.

Grupo 11: Análises do Açúcar

Objetivo: Classificar e monitorar a qualidade do produto final. Grupo 17: Produtividade

Figura 13 - Pontos de coleta de informações do processo produtivo

Fonte: Fermentec (2016)

Ainda segundo a Fermentec (2016), a importância de medir todos esses indicadores se deve ao fato de que pequenas perdas de ART podem gerar perda financeira. Como exemplo, em uma usina que processa 2 milhões de toneladas de cana e cujo ART da cana é de 14,5%, 1% de ganho em eficiência da planta significa R$ 2,3 milhões, o que justifica os muitos pontos de análise necessários para manter

o processo sob controle. A Tabela 2 mostra as principais perdas durante o processo produtivo.

Tabela 2 - Principais perdas de ART no processo produtivo (%)

Pontos de perdas na indústria

descarregamento/estoque 0%

lavagem da cana 35%

preparo da cana 0%

extração 90%

tratamento do caldo (torta) 90%

destilaria 40%

fábrica de açúcar

evaporação 30%

vácuos 30%

mel final 80%

águas residuais (piso) 30%

Fonte: Fermentec (2016).

Fernandes (2011) classifica as perdas de açúcares no processo industrial em perdas físicas, bioquímicas, microbiológicas e econômicas, conforme ilustrado no quadro 5. Muitas dessas perdas são detectáveis e medidas, porém outras são detectáveis e não medidas e até não detectáveis. As principais causas das perdas de açúcares no processo podem ser relativas à matéria-prima de má qualidade (muita impureza, dextrana, micro-organismos, cana não madura etc), condução inadequada do processo (baixo aproveitamento do tempo de processamento da cana, muitas paradas de curta duração, falta de material no equipamento, desatenção tecnológica, pH, trabalho fora de padrão, avaliação inadequada do processo etc.), fábrica e equipamentos (projeto, manutenção, vazamentos, tubulações, equipamentos desregulados ou inadequados etc.) e com a equipe de trabalho e manutenção (falta ou falha de treinamento, desmotivação etc.)

Quadro 5 - Classificação das perdas de açúcares no processo industrial

TIPO DE PERDA DEFINIÇÃO

Física Saídas de produtos do processo, como bagaço, torta, vinhaça, águas residuais, vazamentos de caldos, massas e méis, pó de açúcar.

Bioquímica

Hidrólise de sacarose por ação da enzima natural da cana, destruição química de açúcares, dependente do pH, temperatura, tempo de retenção e da concentração de açúcares.

Microbiológicas Provocadas por bactérias e leveduras que entram no processo através da matéria-prima e multiplicam-se por deficiência sanitária.

Econômicas Baixa qualidade de produtos finais, açúcar e etanol, conforme exigência dos clientes e consumidores