DESTILAÇÃODEÁLCOOL. RodrigoOtavioMoreiradaCruz

(1)

Rodrigo Otavio Moreira da Cruz

CO

N

TR

O

LE

D

E

PR

O

CE

SS

O

S

IN

D

U

ST

RI

A

IS

(2)

(3)

Autor

Rodrigo Otavio Moreira da Cruz

É professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás – Campus Inhumas. É gra-duado em Engenharia Agronômica pela Universidade Federal de Lavras, especialista em irrigação e drenagem pela Universidade Federal de Viçosa-MG, Curso de aperfeiçoamento em Tecnologia Agríco-la e Irrigação pelo GALILEE INTERNATIONAL MANAGEMENT INSTITUTE DE ISRAEL (2011), Pós gradu-ação Latu Sensu em Gestão da Agroindústria Sucroalcooleira pela Universidade Federal de Campina Grande/Universidade Federal do Mato Grosso (2010), Mestre e Doutor em Agronomia área de concen-tração Irrigação e Drenagem pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Botucatu-SP.

Revisão

Grupo NT

Ilustrador

Márcio Rocha

Projeto Gráfico

NT Editora

Editoração Eletrônica

NT Editora

Capa

NT Editora

NT Editora, uma empresa do Grupo NT

SCS Q2 - Bl. D - Salas 307 e 308 - Ed. Oscar Niemeyer

CEP 70316-900 - Brasília - DF

Fone: (61) 3421-9200

e-mail – sac@grupont.com.br

Site – www.nteditora.com.br e www.grupont.com.br

Destilador de Álcool. / NT Editora.

-- Brasília: 2014. 95p. : il. ; 21,0 X 29,7 cm.

ISBN

1. Generalidades sobre o etanol

Copyright © 2014 por NT Editora.

Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por

qualquer modo ou meio, seja eletrônico, fotográfico, mecânico ou

(4)

3

Introdução à Profissão Enfermagem

LEGENDA

ÍCONES

Prezado(a) aluno(a),

Ao longo dos seus estudos, você encontrará alguns ícones na coluna lateral do material

didático. A presença desses ícones o ajudará a compreender melhor o conteúdo

abor-dado e também como fazer os exercícios propostos. Conheça os ícones logo abaixo:

Saiba Mais

Este ícone apontará para informações complementares sobre o assunto que

você está estudando. Serão curiosidades, temas afins ou exemplos do

cotidi-ano que o ajudarão a fixar o conteúdo estudado.

Importante

O conteúdo indicado com este ícone tem bastante importância para seus

es-tudos. Leia com atenção e, tendo dúvida, pergunte ao seu tutor.

Dicas

Este ícone apresenta dicas de estudo.

Exercícios

Toda vez que você vir o ícone de exercícios, responda às questões propostas.

Exercícios

Ao final das lições, você deverá responder aos exercícios no seu livro.

(5)

4

_{NT Editora}

Sumário

1. GENERALIDADES SOBRE O ETANOL ... 7

1.1 Introdução ... 7

2. A INDÚSTRIA ALCOOLEIRA NO BRASIL ...13

2.1 Cogeração de Biomassa-Energia do Setor Sucroalcooleiro ...18

2.2 Histórico da fermentação etanólica ... 20

3. TECNOLOGIAS DE FABRICAÇÃO DO ETANOL ...23

3.1 Dornas ...23

3.2 Matérias primas utilizadas para produzir etanol ...26

4. FERMENTAÇÃO ETANÓLICA ...32

4.1 Tipos de fermentação etanoica ...32

4.2 Processo de fabricação do álcool ...37

5. MICRORGANISMOS E FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA ...42

5.1 Microrganismos ...42

5.2 Agentes da Fermentação Alcoólica - Leveduras ...46

6. PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS, DORNAS E CENTRIFUGAÇÃO ...55

6.1 Princípios fundamentais: multiplicação ...55

7. TIPOS DE PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO ...63

7.1 Fermentação descontínua ou batelada ...64

7.2 Fermentação Conbat ...68

8 . FATORES QUE INFLUENCIAM O PROCESSO DE FERMENTAÇÃO ...70

9. DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE DESTILAÇÃO ...77

10. DESIDRATAÇÃO - MÉTODOS DE OBTENÇÃO DO ETANOL ANIDRO ...85

(6)

APRESENTAÇÃO

5

Destilador de Álcool

Repr odução pr oibida. C op yr igh t © NT E dit or a. Todos os dir eit os r eser vados .

SUMÁRIO

Caro(a) aluno(a),

O curso Destilador de Álcool foi organizado em 60 horas e está dividido em 5 etapas:

1. Fermentação etanólica.

2. Processos de produção da fermentação etanólica. 3. Microrganismos agentes da fermentação etanólica. 4. Fermentação.

5. Destilação do Etanol.

São objetivos deste módulo: conhecer a produção do etanol no Brasil, compreender a fermentação, entender o processo da fermentação, conhecer os microorganismos agentes da fermentação e compreender a destilação do Etanol.

Com base nestes objetivos, você aprenderá a zelar pela conservação de máquinas e equipamentos e a não prejudicar o andamento da produção, além de se concentrar e ter mais atenção nas suas atividades e a ser organizado, pois um ambiente de trabalho desorganizado pode acarretar riscos de acidente de trabalho e prejuízos à empresa.

O curso Destilador de Álcool foi elaborado com intuito de fornecer conceitos fundamentais sobre a profissão, preparando o aluno para atuar em empresas que fabricam alimentos e bebidas, coque, refino de petróleo, combustíveis nucleares, álcool e produtos químicos.

(7)

(8)

7

Destilador de Álcool

SUMÁRIO

1. GENERALIDADES SOBRE O ETANOL

1.1 Introdução

Antes de começar, é importante saber o que é etanol, você sabe o que é? ( ) Sim ( ) Não

Etanol e álcool etílico são sinônimos. O etanol (CH₃CH₂OH), também chamado álcool etílico – na linguagem popular, simplesmente álcool – é uma substância orgânica obtida da fermentação de açúcares, hidratação do etileno ou redução a acetaldeído12, encontrado em bebidas como cerveja, vinho e aguardente, bem como na indústria de perfumaria. No Brasil, tal substância é também muito utilizada como combustível de motores de explosão, constituindo, assim, um mercado em ascensão para um combustível obtido de maneira renovável e para o estabelecimento de uma indústria de química de base sustentada na utilização de biomassa de origem agrícola e renovável.

Na produção do etanol, no entanto, é necessário diferenciar o etanol anidro (álcool etílico anidro) do etanol hidratado (álcool etílico hidratado).

• Anidro – o álcool anidro é caracterizado pelo teor alcoólico mínimo de 99,3º (INPM) Instituto Nacional de Pesos e Medidas, composto apenas de etanol ou álcool etílico. É utilizado como combustível para veículos (gasolina C) e como matéria-prima na indústria de tintas, solventes e vernizes.

• Hidratado – é uma mistura hidroalcoólica com teor alcoólico mínimo de 92,6º (INPM), composto por álcool etílico ou etanol. O álcool hidratado é usado na indústria farmacêutica, alcoolquímica e de bebidas, no combustível para veículos e em produtos para limpeza. O etanol é também usado como matéria-prima para a produção de vinagre e ácido acético e para a síntese de cloral e iodofórmio.

Olá, eu sou o Prof. Xavier, estou aqui para ajudá-lo a compreender tudo

sobre a destilação de álcool.

Anidro: álcool etílico anidro. Hidratado: álcool etílico hidratado.

(9)

8

_{NT Editora}

SUMÁRIO

A diferença aparece apenas no teor de água contida no etanol; enquanto o etanol anidro tem teor de água em torno de 0,5% em volume, o etanol hidratado vendido nos postos de combustíveis possui cerca de 5% de água em volume.

O etanol é utilizado desde o início da indústria automotiva, servindo de combustível para motores a explosão do tipo Ciclo Otto. No entanto, com a utilização de

combustíveis fósseis, no começo do século XX, mais baratos e abundantes, o etanol tornou-se uma opção praticamente ignorada. O etanol hidratado é usado diretamente no

abastecimento de veículos automotores. É o álcool adquirido pelo consumidor no posto de abastecimento para os

veículos a etanol ou para os veículos com motor flex-fuel.

Se o consumidor possuir um veículo com motor flex, só pode utilizar exclusivamente o eta-nol hidratado.

A participação dos biocombustíveis na matriz energética mundial é de aproximadamente 1%, mas os investimentos nessa área estão acontecendo de forma expressiva. Além disso, as perspectivas de esgotamento de fontes energéticas de origens fósseis, como o caso do petróleo, reforçam as políticas energéticas dos países para essas novas fontes renováveis.

O etanol encontra uma ampla aplicação na vida cotidiana do brasileiro, seja como solvente industrial, antisséptico, conservante, seja como componente de diversas bebidas, em desinfetantes domésticos e hospitalares e solventes de fármacos importantes. Além do uso caseiro e industrial, o etanol tornou-se uma molécula estratégica para a economia brasileira, pois é uma alternativa energética viável, uma vez que o Brasil tem tradição e conhecimento na produção desses biocombustíveis para a substituição gradativa do petróleo.

Exercitando!

Marque a resposta que considerar correta.

O etanol é aplicado na vida cotidiana dos brasileiros como: ( ) antissépticos, sabonetes e detergente;

( ) antisséptico, conservante, componente de diversas bebidas, desinfetantes domés-ticos e hospitalares e solventes de fármacos;

( ) sabonete, sabão em pó, bebidas e detergentes.

Volume: embora a especificação brasileira defina essas características em massa, o comentário feito expressa os dados em volume para harmonização da informação com a prática internacional. Ciclo Otto: é um ciclo termodinâmico, que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha.

(10)

9

Destilador de Álcool

SUMÁRIO

Ao contrário do que se pensa, o uso do álcool como combustível acompanha a criação dos automóveis. Tem como características técnicas ser menos inflamá-vel e menos tóxico que a gasolina e o diesel. Ele

pode ser produzido a partir de biomassa, ou seja, de resíduos agrícolas e florestais. No Brasil, ele é gerado principalmente da cana-de-açúcar. Nos Estados Unidos, o milho é o produto mais usado para esse fim. Observe no gráfico a seguir a vantagem da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar: é maior em relação a outros produtos.

Custo Mundial de Produção de Etanol

40 35 30 25 20 15 10 5 0

22

Cana (Brasil) metros/litro Milho (EUA) Trigo

(Europa) Melaço(Ásia) Beterraba(Europa)

32

33

34

35

O Brasil é o maior produtor mundial de álcool, mas é também o maior consumidor: são 15 milhões de litros, sendo 14 milhões para fins carburantes no ano de 2005. É ainda o maior exportador, com perspectivas de crescimento significativas em um ambiente de preocupação com o meio ambiente, destacando-se a questão do aquecimento global em função do aumento na concentração de poluentes, notadamente CO2, na atmosfera. (GOLDEMBERG, 2007; SCARAMUZZO & LOPES, 2007).

Além de maior produtor, consumidor e exportador mundial de álcool, o produto brasileiro é considerado o mais competitivo no contexto mundial, em termos energéticos, ambientais e econômicos.

(11)

10

_{NT Editora}

SUMÁRIO

A produção de etanol carburante apresenta inúmeras vantagens: ganhos ambientais, pois pode substituir os poluentes antidetonantes e a gasolina nos veículos automotores; ganhos sociais, por meio da geração de empregos descentralizados no Brasil e em outros países (no caso do Brasil, a produção canavieira ocorre na maioria dos estados); redução da dependência externa de combustível fóssil; permanência do homem no campo, reduzindo o êxodo rural.

Na produção industrial do etanol, o tipo hidratado é o que sai diretamente das colunas de destilação. Para produzir o etanol

ani-dro, é necessário utilizar um processo adicional que retira a maior parte da água.

Atualmente, mais de 20 anos após a criação do Programa Nacional do Álcool, a cana-de-açúcar vive um dos momentos mais promissores de sua trajetória econômica.

O Programa Nacional do Álcool foi criado para estimular a produção do álcool. Para saber mais sobre esse programa acesse o site <http://www.biodieselbr.com/proalcool/pro-alcool/progra-ma-etanol.htm>

Segundo dados do Balanço Energético Nacional (2007), os produtos energéticos resultantes da cana-de-açúcar representaram 15,7% da Matriz Energética Brasileira em 2007 (observe no gráfico abaixo). As externalidades positivas do etanol foram responsáveis pelo aumento da demanda de uti-lização do álcool combustível, uma vez que os carros movidos a álcool colaboram para uma menor poluição atmosférica, reduzindo a emissão de CO2.

NO BRASIL

Petróleo Fonte: MME/BEM, 2007 38% 23% 21% 13% 15% 14% 1% 3% Gás natural Energia nuclear Biocombustíveis Energia hidrelétrica Outras energias

renováveis Carvão mineral

Lenha e Carvão vegetal Externalida-des: atividades que envolvem a imposição involuntária de custos ou de benefícios. Podem ser positivas ou negativas.

(12)

11

Destilador de Álcool

SUMÁRIO

NO MUNDO

Petróleo Fonte: MME/BEM, 2007 23% 21% 35% 10% 2% 2% 6% 2% Gás natural Carvão mineral Energia nuclear Biocombustíveis Energia hidrelétrica Outras energias renováveis

Lenha e Carvão vegetal

1.2 Importância da cana-de-açúcar e do etanol na matriz

energética do Brasil

Segundo Carrijo & Miziara (2009), outro fator preponderante para a ascensão do setor sucroalcooleiro é a biomassa energética, produzida pela cogeração de energia a partir da vinhaça e palha da cana-de-açúcar. É importante salientar que o país exerce liderança tanto na produção canavieira quanto nos segmentos da cadeia sucroalcooleira como açúcar e álcool.

Os biocombustíveis devem ter ganhos de energia líquida, benefícios ecológicos, serem economicamente competitivos e produzirem sem competir com o abastecimento de alimentos. Pode-se concluir que, de todos os parâmetros, a cana-de-açúcar é hoje a melhor alternativa para a produção de biocombustível. Além da energia química (etanol), a cana-de-açúcar diversifica a matriz energética com a produção de energia elétrica e calor a partir do bagaço e dos restos culturais, contribuindo assim, para a redução do uso de energia fóssil e da poluição ambiental. (ANDREOLI & SOUZA, 2007).

Muito bem! Agora é hora de colocar em prática todo o conhecimento adquirido até aqui. Para

fixar o conteúdo é preciso exercitar. Vamos lá!

Cogeração: processo de transformar uma forma de energia em outras formas de energia uteis.

(13)

12

_{NT Editora}

SUMÁRIO

Exercícios

Questão 1 - Qual é a fórmula do etanol?

a) CH3CH4OH

b) CH3CH2OH

c) CH4CHOH

d) CH8CH2OH

Questão 2 - O etanol ou o álcool é uma substância obtida:

a) da mistura de substâncias destiladas; b) do ácido acético;

c) da fermentação de açúcares; d) da fermentação de sais.

Questão 3 - Qual o álcool utilizado diretamente no abastecimento dos veículos?

a) Etanol hidratado. b) Álcool anidro. c) Ácido acético. d) Álcool etílico.

Questão 4 - O uso do álcool como combustível é:

a) mais caro que o diesel;

b) menos inflamável e mais caro que a gasolina; c) mais caro que a gasolina;

d) menos inflamável e menos tóxicos que a gasolina e o diesel.

Questão 5 - Que país é o maior produtor de petróleo?

a) França. b) Brasil. c) México. d) Inglaterra. Parabéns, você fina-lizou esta lição! Agora responda às questões ao lado.