Os maiores desafios de medição de nível para usinas de açúcar e álcool

Com a preocupação acerca da escassez e dependência de energias não renováveis, diversas potências mundiais começaram suas buscas para obtenção de matérias primas abundantes, renováveis e de baixo custo para fabricação de biocombustíveis. 

O papel da Instrumentação no controle de diversos processos, como o da fermentação na usina sucroalcooleira, é fundamental para que desperdícios e danos ocorram!

Continue lendo e saiba quais são os maiores desafios para a medição de nível em usinas de açúcar e álcool.

O Brasil destaca-se por produzir etanol a partir da cana-de-açúcar e também biodiesel com base da mamona e da soja. Usinas de alta eficiência conseguem produzir aproximadamente 71 kg de açúcar e 42 litros de etanol para cada tonelada de cana processada.

No Brasil, a cana-de-açúcar é a matéria-prima que possui maior rendimento para produção de açúcar e etanol, e é responsável por 43% da exportação de açúcar mundial.

O processo de fabricação de açúcar e etanol é simples, porém passa por algumas etapas críticas, entenda:

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Processo de produção de açúcar e etanol

O caldo, proveniente do início do processo, é dividido e parte dele segue para o restante das etapas que resultaram na produção de açúcar, assim como outra parte é enviada para a fermentação e a produção do etanol, resumidamente falando.

Esse seria o esquema de produção de uma usina que fabrica tanto o açúcar quanto o etanol, mas existem empresas com produções dedicadas apenas a um destes produtos.

O processo fermentativo utilizado em usinas sucroalcooleiras é o de Fermentação Alcoólica (quando há transformação dos açúcares em etanol e dióxido de carbono). Esta modificação acontece por conta da produção de energia a partir das células de levedo.

O processo ocorre em dornas de fermentação, que são tanques feitos de aço carbono com capacidade variável, de acordo com o volume de produção da usina. Estes, na maioria das vezes, são fechados para evitar a perda do álcool por arraste de CO₂.

Conforme o porte e o processo da usina, a fermentação pode ser feita de forma contínua ou por batelada, que são processos distintos e de suscetibilidade variável em relação à contaminação bacteriana. 

A fermentação por batelada é menos sujeita à contaminação e o tratamento do mosto é mais simples. Para os sistemas de produção contínua, por possuírem maior vulnerabilidade, a contaminação pode ser maior e, consequentemente, seu tratamento requer alguns cuidados adicionais.

Como funciona a fermentação contínua?

Este processo utiliza dornas de grandes dimensões, em um processo ininterrupto, onde o mosto é misturado à levedura na primeira dorna e, em seguida, ele é passado de uma dorna para outra até que sua concentração de açúcar seja menor.

Como funciona a fermentação por batelada?

Neste processo, o mosto é inoculado nas dornas com microrganismos. Nada é adicionado, exceto oxigênio em forma de ar. Ao final deste procedimento, é essencial que as dornas sejam lavadas e esterilizadas antes que a próxima fermentação ocorra. 

Quais são as fases da fermentação?

A fermentação do mosto pode ser dividida em três fases:

  • Pré-fermentação;
  • Fermentação;
  • Pós-fermentação.

Após 5 ou 6 horas, é finalizado o processo de fermentação principal. Neste momento, há pouca espuma, queda de densidade, pouca elevação de temperatura, desaparecimento dos açúcares, e, consequentemente, a formação de álcool.

Assim, após 9 ou 10 horas de fermentação, a espuma formada não existe mais. A pós-fermentação é caracterizada pela diminuição lenta e gradativa da temperatura do mosto e a diminuição do desprendimento de gás carbônico. 

Um dos grandes desafios enfrentados em qualquer tipo de fermentação é a produção de espuma. Ela gera grandes perdas para a produção e está diretamente ligada à presença de microrganismos contaminantes no mosto, que atuam contra as leveduras produtoras de etanol.

A qualidade da cana-de-açúcar também é um dos fatores principais que devem ser considerados quando estamos falamos em desempenho da fermentação. Usinas de todos os portes, cada vez mais, dão importância às influências sofridas pelo plantio e colheita da cana, como a terra, resto de culturas, plantas invasoras, pragas, chuva, umidade, temperatura, etc.

Infelizmente, em alguns casos, o controle destes aspectos não é feito da forma correta! 

O controle de redução de custos de produção deve estar direcionado para otimização dos processos internos de produção. Falando de fermentação, podemos relacionar essa melhoria principalmente na redução do uso de antiespumantes nas dornas de fermentação.

Os antiespumantes utilizados para este processo possuem um alto custo e, quando usados de maneira incorreta, afetam diretamente a qualidade de produção da usina sucroalcooleira, além de ocorrer o desperdício de produto quando há algum alarme falso na Medição de Nível.

E isso acontece exatamente pela má escolha de instrumentos de Medição de Nível pontual nas dornas de fermentação.

A detecção do nível alto nas dornas de fermentação é imprescindível, uma vez que as dornas são totalmente fechadas.

Qual a importância da Medição de Nível em usinas sucroalcooleiras ?

A maioria das chaves de nível utilizadas no processo de fermentação são afetadas por incrustação de espuma no elemento sensor delas, que fica em contato direto com o mosto. Assim, valores incorretos são fornecidos para a medição.

O ideal para esse este processo é o uso de chaves de nível que sejam imunes a esse tipo de incrustação, como as que possuem a tecnologia RF-Admitância, pois toda vez que ela é alarmada, um sistema automático de pulverização de antiespumante é acionado. 

Como assim, a formação de espuma pode estar interferindo na produtividade do meu processo?

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Os antiespumantes usados nesses processos são comercializados com valores na faixa de R$15,00 a R$20,00 por litro. Um valor irrisório se formos pensar de forma isolada. 

Mas, se falarmos de uma produção diária com um gasto de 1 tonelada deste mesmo antiespumante, talvez o cenário mude um pouco, você não concorda? Além disso, estas medições de nível incorretas acabam interferindo no planejamento da manutenção do processo de fermentação. 

Existe uma grande perda de HxH (Homem x Hora) para realizar a limpeza de instrumentos de medição de nível que são afetados pelas incrustações, além de paradas de planta não programadas que são geradas com os alarmes falsos.

Entendeu quais são os desafios da Medição de Nível em usinas de açúcar e álcool?

Então, você já deve ter percebido que a incrustação de espumas pode gerar gastos astronômicos se a especificação do instrumento for feita de forma equivocada.

Chegou o momento de dar um upgrade na operação em que você trabalha! Busque um fabricante que realmente esteja comprometido em ajudar você e seus colegas a enfrentarem seus problemas com uma má especificação de instrumentos de Medição de Nível, através de soluções personalizadas para cada tipo de desafio.

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FONTES

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