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Autor
João Baptiste Chieppe JúniorProfessor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás – campus Inhumas. É graduado em Engenharia Agronômica pela Universidade Federal de Lavras, especialista em irrigação e drenagem pela Uni-versidade Federal de Viçosa-MG. Possui curso de aperfeiçoamento em Tecnologia Agrícola e Irrigação pelo Galilee International Management Institute, de Israel. Pós-graduado latu sensu em Gestão da Agroindústria Su-croalcooleira pela Universidade Federal de Campina Grande/Universidade Federal do Mato Grosso, Mestre e Doutor em Agronomia área de concentração Irrigação e Drenagem pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Botucatu-SP.
Copyright © 2014 por NT Editora.Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por
qualquer modo ou meio, seja eletrônico, fotográfico, mecânico ou outros, sem autorização prévia e escrita da NT Editora.
Design InstrucionalNT Editora
RevisãoNT Editora
Editoração EletrônicaNT Editora
Projeto GráficoNT Editora
CapaNT Editora
IlustraçãoMárcio Rocha
NT Editora, uma empresa do Grupo NT SCS Quadra 2 – Bl. C – 4º andar – Ed. Cedro IICEP 70.302-914 – Brasília – DFFone: (61) 3421-9200sac@grupont.com.brwww.nteditora.com.br e www.grupont.com.br
Chieppe Júnior, João Baptiste.
Destilação de Álcool / João Baptiste Chieppe Júnior – 1. ed. – Brasília: NT Editora, 2014.
96 p. il. ; 21,0 X 29,7 cm.
ISBN 978-85-8416-242-0
1. Destilação. 2. Etanol.
I. Título
3Destilação de Álcool
LEGENDA
ÍCONES
Prezado(a) aluno(a),Ao longo dos seus estudos, você encontrará alguns ícones na coluna lateral do mate-rial didático. A presença desses ícones o(a) ajudará a compreender melhor o conteúdo abordado e a fazer os exercícios propostos. Conheça os ícones logo abaixo:
Saiba maisEsse 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.
ImportanteO conteúdo indicado com esse ícone tem bastante importância para seus es-tudos. Leia com atenção e, tendo dúvida, pergunte ao seu tutor.
DicasEsse 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.
Bons estudos!
4 NT Editora
Sumário
1. GENERALIDADES SOBRE O ETANOL ............................................................. 71.1 Introdução ..................................................................................................................................7
2. A INDÚSTRIA ALCOOLEIRA NO BRASIL ...................................................... 132.1 Cogeração de Biomassa-Energia do Setor Sucroalcooleiro ................................... 182.2 Histórico da fermentação etanólica .................................................................................... 20
3. TECNOLOGIAS DE FABRICAÇÃO DO ETANOL ............................................ 233.1 Dornas ...................................................................................................................................... 233.2 Matérias primas utilizadas para produzir etanol ....................................................... 26
4. FERMENTAÇÃO ETANÓLICA ........................................................................ 324.1 Tipos de fermentação etanoica ........................................................................................ 324.2 Processo de fabricação do álcool ................................................................................... 37
5. MICRORGANISMOS E FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA .................................. 425.1 Microrganismos .................................................................................................................... 425.2 Agentes da Fermentação Alcoólica - Leveduras ....................................................... 46
6. PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS, DORNAS E CENTRIFUGAÇÃO .................. 556.1 Princípios fundamentais: multiplicação ....................................................................... 55
7. TIPOS DE PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO ................................................. 637.1 Fermentação descontínua ou batelada ........................................................................ 647.2 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
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................... 93
APRESENTAÇÃO
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Caro(a) aluno(a),
O curso Destilação 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.
Bom aprendizado!
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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.
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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.
ExercitandoMarque 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 harmo-nização da informação com a prática internacional.
Ciclo Otto: é um ciclo ter-modinâmico, que idealiza o funcionamen-to de motores de combus-tão interna de ignição por centelha.
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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 Etanol40
35
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5
0
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Cana(Brasil)
metros/litro
Milho(EUA)
Trigo(Europa)
Melaço(Ásia)
Beterraba(Europa)
32 33 3435
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.
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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 BRASILPetróleo
Fonte: MME/BEM, 2007
38%
23%
21%
13%
15%
14%
1%
3%
Gás natural
Energia nuclear
Biocombustíveis
Energia hidrelétrica
Outras energiasrenováveis Carvão mineral
Lenha e Carvão vegetal
Externali-dades: ati-vidades que envolvem a imposição involuntária de custos ou de benefí-cios. Podem ser positivas ou negativas.
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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 energiasrenováveis
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.
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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.
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