Disciplina: Tecnologia de cana-de-açúcar Docente: Camila Ortiz Martinez 2016
EMENTA Aspectos gerais sobre a matéria-prima. Processamento da cana-de-açúcar para obtenção de diferentes produtos derivados. Aproveitamento de subprodutos.
OBJETIVOS Transmitir ao aluno conhecimentos sobre a produção de açúcares, álcool e derivados. Mostrar a importância da cana-de-açúcar como matéria-prima para a obtenção de diferentes produtos. Discorrer sobre as principais etapas de produção de derivados da cana-de-açúcar desde a matéria-prima até o produto acabado.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
Data Conteúdo das Aulas 09/08/2016 Apresentação do curso. Métodos de avaliação. Introdução a cultura da cana-de-açúcar. Variedades e melhoramento genético. Diversificação da cana-de-açúcar no novo século. 16/08/2016 O melhoramento genético da cana-de-açúcar no Brasil e o desafio das mudanças climáticas globais. Atividade. 23/08/2016 Cana-de-açúcar: colheitas manuais e mecânicas, escalonamento de plantio, ponto de colheita, aspectos operacionais, viabilidade, aspectos sócio-econômicos, aspectos relacionados a qualidade. Recepção e Preparo da matéria-prima. Controle de qualidade da matéria prima: determinação do Brix, do Pol, da Pureza, e demais análises laboratoriais. 30/08/2016 Extração e tratamento do caldo: tratamentos físicos e químicos; clarificação. 06/09/2016 Extração e tratamento do caldo: tratamentos físicos e químicos; clarificação. 13/09/2016 VII SIMTEA e VI EPEA. 20/09/2016 Introdução à indústria açucareira: histórico, consumo, produção, mercado brasileiro, cadeia produtiva, tipos de açúcar, sua classificação, análise e normatização. 27/09/2016 1ª Avaliação parcial. 04/10/2016 Introdução à indústria açucareira: histórico, consumo, produção, mercado brasileiro, cadeia produtiva, tipos de açúcar, sua classificação, análise e normatização. 18/10/2016 Tecnologia da fabricação do açúcar: concentração, evaporação, cozimento e produtos obtidos, centrifugação, secagem, embalagem, armazenamento. Refinação do açúcar. Controle de todos os processos.
Data Conteúdo das Aulas 25/10/2016 Tecnologia de processamento do álcool: preparo do mosto, bioquímica da fermentação, tipos de condução do processo fermentativo, centrifugação, graduação alcoólica. Controle de todos os processos. 01/11/2016 Purificação do álcool: destilação (simples e fracionada), retificação e desidratação. Azeotropismo. Métodos de controle. Tecnologia da produção de aguardente e cachaça. Produção de bebidas destiladas. Normatização dos produtos acabados. 08/11/2016 Visita 22/11/2016 2ª Avaliação parcial. 29/11/2016 Seminário. Aproveitamento de subprodutos do processamento da cana-de-açúcar, produção de energia. Produção de cachaça. 06/12/2016 Recuperação. 13/12/2016 Revisão e discussão de provas.
1º bimestre: Avaliação escrita = 7,0 AVALIAÇÃO Atividades complementares (A1) = 3,0 2º bimestre: Avaliação escrita = 7,0 Seminário com apresentação oral e escrita (A2) = 2,0 Atividades complementares (A3) = 1,0 Aprovado: média dos 2 bimestres igual a 6,0 e 75% de presença Exame (E) = 7,0. Todo o conteúdo do semestre. A nota final será a média das atividades feitas no semestre (exceto as provas) somada a nota do exame final.
Bibliografia básica BARROS, R. Energia para um novo mundo. Rio de Janeiro: CREA-RJ, 2007, 157 p. PAYNE, J. H. Operações unitárias na produção de açúcar de cana. São Paulo, SP: Sociedade dos Técnicos Açucareiros e Alcooleiros do Brasil, 1989, 245 p. PAYNE, J. H. Operações unitárias na produção de açúcar de cana. 2.ed. São Paulo, SP: Nobel, 2010, 245 p. SHIKIDA, P. F. A.; RISSARDI, J.; DARCY, J. A agroindústria canavieira do Paraná pósdesregulamentação. Cascavel: Coluna do Saber, 2007, 81 p.
Bibliografia complementar FREIRE, W. J.; CORTEZ, L. A. B. Vinhaça de cana-de-açúcar. Guaíba: Agropecuária, 2000, 203 p. INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO. Produtor de cana-de-açúcar. 2. ed. rev. Fortaleza: Edições Demócrito Rocha, 2004, 64 p. FOUST, Alan S. et al. Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1982, 670 p. INSTITUTO EUVALDO LODI; SEBRAE. O novo ciclo da cana: estudo sobre a competitividade do sistema agroindustrial da cana-de-açúcar e prospecção de novos empreendimentos. Brasília, DF: Instituto Euvaldo Lodi, 2005, 337 p. DELGADO, A. A. Produção do açúcar mascavo, rapadura e melado. Piracicaba: Gráfica Editora Alves, 1999, 154 p. Manual Dos Derivados De Cana De Açúcar. Instituto Cubano De Pesquisas Dos Derivados De Cana-De-Açúcar La Habana Icidca, 1999. EVANGELISTA, José. Tecnologia de alimentos. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 2001, 652 p. Site: novacana
Cana-de-açúcar (Saccharum sp.) produção e fisiologia Docente: Camila Ortiz Martinez UTFPR
Histórico/Evolução: Séc. XIV Europa Mediterrâneo: produção de açúcar; Século XV... expansão geográfica: portugueses (litoral nordestino) 1800: Expansão São Paulo e Rio de janeiro Fábricas de Engenho Século XIX: Industrialização
INTRODUÇÃO CONAB + MAPA: 2005 Abastecer o governo e o setor com informações (gerir políticas públicas) pq: Importância estratégica... E parceria Dados: área, produtividade, produção, quantidade de cana: açúcar e álcool... Todas as regiões do Brasil (destaque: SP). Colheita: Nordeste: set. a abril Restante: maio a nov.
Evolução da Produção Brasileira de Cana-de-açúcar 700 600 500 Milhões de t Million tons 400 300 200 100-1948/49 1951/52 1954/55 1957/58 1960/61 1963/64 1966/67 1969/70 1972/73 1975/76 1978/79 1981/82 1984/85 1987/88 1990/91 1993/94 1996/97 1999/00 2002/03 2005/06 2008/09 Safras Harvests Fonte: MAPA Própria (Own) Fornecedores (Suppliers)
Evolução das exportações do Brasil 30.000 Açúcar exportado em toneladas Exported Sugar in Tonnes 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000-1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Anos Years
Evolução de Produção de Etanol no Brasil 30 Milhões de metros cúbicos Millions of cubic meters 25 20 15 10 5-1948/49 1951/52 1954/55 1957/58 1960/61 1963/64 1966/67 1969/70 1972/73 1975/76 1978/79 1981/82 1984/85 1987/88 1990/91 1993/94 1996/97 1999/00 2002/03 2005/06 2008/09 2011/12* Anidro Anhydrous Safras Harvests Hidratado Hydrous
ZAE Cana-de-Açúcar ZAE Zoneamento agroecológico da Cana: - 2009: estudo clima e solo - Orientar expansão sustentável e investimentos - Governo: projeto de lei Fim queimadas até 2017: - > 150 hectares e declividade < ou = 12%
IMPORTÂNCIA Papel ambiental: álcool é alternativas... ( 70% CO 2 ) 35% PIB Nacional Produção mundial Brasil (> 50% do açúcar) Índia e China 7% da energia nacional Brasil safra 2015/16: 665,6 milhões de toneladas (> 4,9%), Centro-Sul 2016/17 = 691 milhões de ton Área safra: 8,6 milhões hectares (< 3,9%: Alagoas e Paraná) Produtividade: 73.228 kg/ha (> 3,9%)
2,6 Área plantada 3,8 6,6 7,5 9 10,1 Fonte: Conab dez 2014 Fonte: Conab dez 2015
Percentual de área total de cana-de-açúcar por região (12/2015)
Evolução da área, produtividade e produção de cana-de-açúcar (12/2015)
Produção de açúcar 2015/16: 33,4 milhões de toneladas (< 2,7%: São Paulo, Alagoas, Minas Gerais e Goiás) (2016/17 = 37,5) O percentual de açúcar total recuperável (ATR) destinado à produção de açúcar nesta safra está estimado em 42,1% do total Açúcar total recuperável (ATR) = 131,3 kg/t de cana-de-açúcar (< 3,8%) Amazonas, Alagoas e Pernambuco: > parte para produção de açúcar São Paulo, Paraná, Rio Grande do Norte e Piauí: equilíbrio na oferta de açúcar e etanol Os demais: > parte para a produção de etanol
Produção de açúcar por região (12/2015)
Produção de açúcar por Estado (12/2015)
Produção de etanol 2015/2016: 30,5 bilhões de litros (> 1,9%: Centro-Oeste e Norte) 2016/2017: 30,6 bilhões de litros 11,2 bilhões de L de etanol anidro (11,7) < 6%: São Paulo, Minas Gerais, Goiás, Bahia, Alagoas, Pernambuco e Maranhão 19,3 bilhões de L de etanol hidratado (18,6) > 7,4%: Goiás, Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Bahia e Pernambuco Rondônia, Tocantins, Ceará, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul devem destinar seu ATR total à produção de etanol (só hidratado)
Produção de etanol total por região (12/2015)
Produção de etanol total por Estado (12/2015)
Produção de etanol anidro por região (12/2015)
Produção de etanol anidro por Estado (12/2015)
Produção de etanol hidratado por região (12/2015) 10% < 10% > = 5% < =
Produção de etanol hidratado por Estado (12/2015) < Demais são >s
Preço médio anual por estado por tonelada de cana-de-açúcar (2015)
FISIOLOGIA E DESENVOLVIMENTO Gramínea semi-perene (vários cortes sem neces. replantio, insumos) Solos DOIS CICLOS: 1º plantio: Cana Planta (ste), 12-18 2º Plantio ou após 1º corte: Cana Soca, 12 3º em diante: Cana Ressoca
Produtividade agrícola por idade de corte em toneladas/ha > n o cortes < reposta Fonte: Conab dez 2014
FISIOLOGIA E DESENVOLVIMENTO Características intrínsecas da variedade determinam... x fatores externos Componentes climáticos: Radiação solar e água no solo 16 33 o C. Se < 21 o C = colmos Região Sul: 7% prod. nacional Norte do PR: > 99,8%
FISIOLOGIA E DESENVOLVIMENTO Capacidade de perfilhamento = brotações... Produt. N o perfilhos: Temperatura e a radiação solar Variedade utilizada Densidade do plantio Ciclo (cana-planta ou soca) Disponibilidade de água e nitrogênio Aumento até 180 dias. Após de 50 %, estabiliza aos 270 dias Autosombreamento= cresc. do colmo principal (limitado devido...)
FISIOLOGIA E DESENVOLVIMENTO Florescimento paralisa o crescimento vegetativo do colmo (< rend em açúcar) translocamento de assimilados para a formação da folha bandeira... Após florescimento pleno senescência novas brotações Interferir no metabolismo: melhoramento genético, e reguladores vegetais
Monitoramento agrícola São Paulo, Goiás, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Paraná e Bahia: Período de desenvolvimento: maio de 2014 a abril de 2015 Período de colheita: maio de 2015 a janeiro de 2016 Pernambuco, Paraíba e Alagoas : Período de desenvolvimento: outubro de 2014 a agosto de 2015 Período de colheita: setembro de 2015 a março de 2016
Período útil de industrialização (PUI) PUI depende... Comportamento das variedades de cana com relação ao PUI
Produtos e/ou subprodutos do processamento da cana-deaçúcar Produtos: - Cana in natura - alimentação animal e ensilagem (armazenamento), forrageiras, garapa; - Cana Processada industrialmente - melaço, cachaça, álcool, açúcares Subprodutos: Bagaço, torta de filtro, vinhaça e folhas
Elaboração: UNICA. PRODUTOS Cachaça
Bioetileno: monômero de etileno propileno dieno Braskem e Lanxess Utiliza o etileno obtido pela desidratação do etanol = borracha mangueiras de motores para vedar portas, porta-malas e limpadores de para-brisa fios elétricos outros itens de borracha que precisem ficar expostos ao calor e às intempéries 10 mil toneladas por ano e 2 mil clientes mundiais
INOVAÇÕES Parceria entre a Bunge e a Solazyme (Joint Venture): óleo a partir de açúcar (2013): cremes faciais e aplicações industriais não alimentícias Asfalto Japão Braskem, Amyris e Michelin (isopreno renovável): Pneus e outras aplicações de borracha a partir da cana-de-açúcar
INDÚSTRIA
Bibliografia Urgel de Almeida Lima, et al. Biotecnologia industrial. Processos fermentativos e enzimáticos. Volume 3. Editora Edgard Blucher Ltda, São Paulo. 593p. SHIKIDA, Pery Francisco Assis; RISSARDI JÚNIOR, Darcy Jacob. A agroindústria canavieira do Paraná pós-desregulamentação. Cascavel: Coluna do Saber, 2007. 81 p. REGULY, J. C. Biotecnologia dos processos fermentativos. Pelotas: Ed. Universitária/UFPel, 1998, 222 p. BARROS, Reynaldo. Energia para um novo mundo. Rio de Janeiro: CREA-RJ, 2007. PAYNE, John Howard. Operações unitárias na produção de açúcar de cana. São Paulo, SP: Sociedade dos Técnicos Açucareiros e Alcooleiros do Brasil, 1989. 245 p. Manual Dos Derivados De Cana De Açúcar Instituto Cubano De Pesquisas Dos Derivados De Cana-De-Açúcar La Habana Icidca 1999 EVANGELISTA, José. Tecnologia de alimentos. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 2001. 652 p. RIPOLI, T. C. C.; RIPOLI, M. L. C. Biomassa de cana-de-açúcar: colheita, energia e ambiente. Piracicaba: Barros & Marques Ed. Eletrônica, 2004. 302 p.
Bibliografia FREIRE, Wesley Jorge; CORTEZ, Luís Augusto Barbosa. Vinhaça de cana-deaçúcar. Guaíba: Agropecuária, 2000. 203 p. (Engenharia Agrícola) INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO. Produtor de cana-deaçúcar. 2. ed. rev. Fortaleza: Edições Demócrito Rocha, 2004. 64 p (Cadernos tecnológicos) FOUST, Alan S. et al. Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1982. 670 p. Consecana (site) Conab (site)