Fundamentos de Agronomia

Transcrição

1 Fundamentos de Agronomia Uso da casca de Arroz para produção de Energia Térmica e Elétrica. Bruno Farias Daiane Casarin Milton Fábrica Renan Fontoura

2 Casca de Arroz

3 Ibamaembarga e autua depósito de casca de arroz no RS Porto Alegre (11/10/2012) O Ibamarealizou vistoria, em 09/10/2012, em atendimento à demanda da Divisão Técnica do Ibama/RS, com objetivo de verificar recuperação de área degradada, onde se encontra depósito de cascas de arroz estabelecido na Serrinha-Município de Dom Pedrito/RS (localizado na região da Campanha, distante 441 quilômetros da Capital) objeto do Auto de Infração. No local, os fiscais constaram que no depósito de Resíduos Sólidos Classe II não havia nenhum responsável. Além de constatar a deposição recente de grande quantidade de casca de arroz no local, (a área do depósito é de aproximadamente 15 hectares) foi verificado o lançamento de chorume para fora da área de armazenamento. Segundo o analista ambiental Sergei Weschenfelder, chefe do Escritório Regional do Ibamaem Bagé, o percolado gerado estaria fluindo para quatro pequenos reservatórios escavados próximos a área do depósito, transbordando diretamente para o meio ambiente, em área de campo. Devido ao terreno em declive o chorumeescorre em direção a área de banhado. Ainda de acordo com Sergei Weschenfelder, o sistema de drenagem, que deveria desviar a água proveniente de precipitações pluviométricas para fora dos limites do armazenamento não é eficaz. Com base no que foi constatado na vistoria, foi lavrada notificação e encaminhada via AR para a empresa, a qual deverá apresentar Licença de Operação (LO) do depósito de cascas de arroz.em julho último foi realizada uma vistoria anterior no local e na ocasião foi solicitada a apresentação da Licença de Operação, pedido que não foi atendido pela empresa. Em razão disso a empresa foi multada em R$ 50 mil.

4 Queima da casca de Arroz O debate sobre os impactos causados pela dependência de combustíveis fósseis contribui para o interesse mundial por soluções sustentáveis no segmento de geração de energia elétrica através de fontes limpas e renováveis. Durante muitos anos discutiram-se as vantagens, desvantagens, importância e dificuldades para a utilização dessa fonte primária renovável para a produção comercial de energia elétrica e térmica através da biomassa. A casca de arroz, devido a seu enorme volume, pode-se utilizar de maneira sustentável na produção destas energias. A sua queima em caldeiras para produção de energia térmica e o uso da turbina a vapor na geração de energia elétrica apresenta-se como alternativa viável para a maioria das indústrias de beneficiamento de arroz, pois pode suprir a demanda total da indústria com o menor custo. Desta maneira, a empresa beneficiadora de arroz dispõe de uma vantagem competitiva, diminuindo os custos de produção através da geração de eletricidade, com a possibilidade de comercializar os créditos de carbono, e o excedente de energia gerada.

5 Principais Aplicações do Vapor Geração de eletricidade em centrais termoelétricas, com ciclo de vapor Fonte de calor para processos industriais diversos Aproveitamento energético de resíduos sólidos urbanos, dos efluentes da industria do papel e da biomassa Geração de energia mecânica Fonte de calor para conforto térmico Cogeração e tri-geração

6 Caldeira: Um GV tem como principal função a geração de vapor, em condições de pressão e/ou temperatura que dependem dos requisitos do processo, que o tornou necessário Num GV estão presentes condições para a libertação confinada de elevadas potências térmicas e condições de aproveitamento desse mesmo calor para a vaporização controlada de água que passa em circuitos com milhares de metros de comprimento de tubo. O arranjo dos tubos e a configuração desse circuito CAV Circuito de Água e Vapor constitui o gerador de vapor. Os geradores de vapor (GV) são parte de um complexo sistema de conversão de energia. Recebem calor de uma determinada fonte (sistema de queima de combustível, reator nuclear, sistema de queima de biomassa ou resíduos sólidos urbanos, eletricidade) e transferem-no para a água que circula no CAV

7 CALDEIRA FOGOTUBULAR

8 CALDEIRA AQUATUBULAR

9 CALDEIRA MISTA

10 Grandezas Físicas e Unidades - Pressão Atmosférica -Pressão Manométrica, Relativa e Absoluta -Calor e Temperatura -Transferências de calor -Calor Sensível e Latente -Vapor Saturado e Superaquecido

11 Transformação de Energia Usina termoelétrica Biomassa Caldeira Turbina Gerador Rede Elétrica Consumidor

12 PARBOILIZADO Consiste no processo no qual a ação da água sobre o material do grão nela solúvel, como vitaminas hidrossolúveis e sais minerais. Estando estes microconstituintes concentrados nas camadas externas, a água promove a migração para o interior do grãos por lixiviação ou arraste, deixando o meio do grão mais rico sob o ponto de vista nutricional. Uma vez transferidos para o interior do grão, os nutrientes são fixados através da gelatinização do amido, pelo calor. (Franco Gariboldi + Gilberto Amato)

13 PARBOILIZADO (F.A.O. Food and Agriculture Organization) Parboilizando, obtémse de uma certa quantidade de arroz em casca mais arroz polido e com menos quebrados;...permite obter um produto que se conserva muito mais tempo que o arroz comumente produzido e retém mais elementos nutritivos durante o seu processamento... Como consequencia positiva da parboilização resulta uma grande economia de arroz e, o que é mais importante ainda, de valiosas vitaminas e de minerais.

14 ARROZ Casca Constituição semelhante a madeira (uso combustão); Película Farelo + Gérmen micronutrientes (vitaminas Complexo B), proteínas, lipídeos, fibras e enzimas lipolíticas (ranço); Grão Endosperma amiláceo (parte branca que sobra após o processo de beneficiamento).

15 PARBOILIZADO Inglês PARBOILED PARTIAL (Parcialmente) + BOILED (Cozido) Pré Cozimento; Sobreaquecimento; Tratamento hidrotérmico do arroz. Submetido o arroz EM CASCA OU ESBRAMADO antes de ser beneficiado. Água (rede) Calor (vapor)

16 Finalidade: PARBOILIZADO Provocar modificações FÍSICAS, QUÍMICAS SENSORIAIS com VANTAGENS ECONÔMICAS, NUTRICIONAIS E PRÁTICAS. E As principais modificações: Aumento de grãos inteiros: gelatinização Maior vida-de-prateleira Processo hidrotérmico = esterilização: Microrganismos / Enzimas Armazenamento: Menores perdas por metabolismo (respiração dos grãos)

17 PARBOILIZADO Modificações vinculadas às técnicas empregadas desvirtuamento das ações; a inexperiência na parboilização. Anular as vantagens descritas; Reduzir o valor nutritivo original. Deixar fermentar o arroz em casca, durante ou depois do encharcamento; Não autoclavado de maneira eficiente; Não é seco adequadamente; Gosto, o aroma, o odor e a cor do produto podem transformá-lo em inaceitável para o consumo.

18 VALOR NUTRICIONAL CONSTITUINTE ARROZ BRANCO ARROZ PARBO Proteina (%) 6,70 7,00 Gordura (%) 0,37 0,60 Cinzas (%) 0,36 0,45 Fibra (%) 0,16 0,25 Carboidratos (%) 92,00 91,00 Cálcio (mg/100g) 10,00 14,00 Fósforo (mg/100g) 94,00 200,00 Ferro (mg/100g) 0,90 1,00 Tiamina (mg/100g) 0,15 0,40 Riboflavona (mg/100g) 0,015 0,020 Niacina (mg/100g) 1,8 4,7 Vitamina E (mg/100g) Traços 8,18

19 OPERAÇÕES UNITÁRIAS Conceito geral: Tratamento hidrotérmico a que é submetido o arroz em casca, pela ação tão somente da água e do calor, sem qualquer agente químico. 3 etapas principais ENCHARCAMENTO GELATINIZAÇÃO SECAGEM

20 ENCHARCAMENTO ARROZ H2O QUENTE Potável, restrito aos aspectos microbiológicos, de remanescência de pesticidas e seus metabolitos e de metais pesados. TEMPO As vitaminas e sais minerais que se encontram concentradas na película e no gérmen são solubilizados na água que está sendo conduzida para o centro do grão, enriquecendo-o

21 ENCHARCAMENTO OBJETIVO PREPARAR O GRÃO PARA GELATINIZAÇÃO (UMIDADE ALTA FACILITA A TRANSMISSÃO DE CALOR)

22 ENCHARCAMENTO META CHEGAR A % DE UMIDADE UNIFORMEMENTE RAPIDAMENTE COM A MÍNIMA ABERTURA DE CASCA TEMPO X TEMPERATURA X UMIDADE X ABERTURA CASCA

23 GELATINIZAÇÃO ARROZ (30% umidade) CALOR (VAPOR DIRETO/INDIRETO) TEMPO Principal etapa do processo de parboilização Quando o amido do endosperma da cariopse tenha absorvido bastante água, necessita receber aquecimento em temperaturas superiores a de gelatinização (78 C), porém esta temperatura varia conforme a variedade do arroz processado

24 GELATINIZAÇÃO Por que Utilizar Vapor? Não é extraída umidade (utiliza-se vapor saturado); O conteúdo de calor é elevado e se transmite a uma temperatura constante; É produzido utilizando água que existe em abundancia, uma vez que em uma industria de parboilizado é primordial a existência de água disponível; Efeito esterelizante, sem odor nem sabor; Produz primeiro energia (alta pressão), depois consumo (baixa pressão).

25 GELATINIZAÇÃO OBJETIVO Soldar os grãos que estariam destinados a quebra no Beneficiamento; Fixação de nutrientes transferidos no Encharcamento; Destruição ou inativação dos processos biológicos em andamento ou latentes (germinação, esporos de fungos, insetos e seus ovos); Facilitar o descascamento; INCHAMENTO DO GRANULO DE AMIDO (GELATINIZAÇÃO).

26 Alterações GELATINIZAÇÃO Calor Temp. Vapor Saturado (controlado Pressão); Duração do tratamento de vapor. A ação do vapor deve satisfazer os seguintes requisitos: Todo o lote de arroz fique igualmente exposto ao vapor, evitando toda a diferença de temperatura ou de tempo de tratamento ao vapor entre uma e outra parte; Que possam ser variados os tempos de aquecimento e as temperaturas segundo a variedade que esteja sendo processada e as características desejadas para o produto final; Que seja evitada uma excessiva umidade pelo condensado durante a operação, o que provocaria a formação de aberturas excessivas de casca e deformações.

27 SECAGEM VÁCUO (UMIDADE) ARROZ CALOR (VAPOR INDIRETO) TEMPO Reduzir o teor de umidade para beneficiamento e armazenagem; Obter máximo rendimento de engenho.