Processamento de etanol para desidratação de vinhaça integral de DDGS

O bioetanol, que depende da fermentação de açúcares e amidos de origem vegetal, é um substituto da gasolina. As matérias-primas mais utilizadas são o milho e a cana-de-açúcar.

A produção de etanol a partir de matérias-primas à base de amido, como milho e trigo, gera toneladas de vinhaça que podem ser utilizadas na alimentação animal, preferencialmente como grãos secos de destilaria com solúveis (DDGS). Centrífugas decantadoras separam a vinhaça em um concentrado chamado "vinhaça fina", que contém proteínas e microfibras, e uma fase sólida chamada torta úmida, que contém os constituintes grosseiros da fibra do grão.

O concentrado (vinhaça fina), com proteínas, leveduras e microfibras, é evaporado para produzir um xarope, também conhecido como "vinhaça grossa". Se o milho for usado como matéria-prima, a vinhaça grossa também contém óleo de milho, que pode ser obtido com separadores centrífugos para aproveitar ao máximo a matéria-prima e o processo. Após a remoção do óleo, a vagem grossa é misturada com a torta úmida do decantador e seca para formar o DDGS (grãos secos de destilaria com solúveis).

Na produção de etanol a partir de matérias-primas à base de açúcar, como cana-de-açúcar ou melaço, a vinhaça é produzida na etapa de destilação. Após concentração adicional por evaporação, o concentrado de vinhaça é tratado em decantadores. Os produtos de vinhaça finalmente obtidos são utilizados como aditivos em ração animal e como fertilizantes.

Características e benefícios

Máxima eficiência de separação e torta mais seca devido ao design de lagoa profunda com alto volume g, ajuste automático de velocidade diferencial e torque sempre total.

Design com eficiência energética: pequeno diâmetro de descarga de sólidos e jatos de energia para menor consumo de energia.

Funcionamento robusto e confiável: engrenagens externas para menor exposição a altas temperaturas, lubrificação a óleo e ar para todos os rolamentos principais.

Proteção avançada contra desgaste: Revestimentos e proteção em carboneto de tungstênio para maior tempo de atividade.

Inversor de frequência (VFD) para alta flexibilidade devido à variação da velocidade do rotor durante a produção.

Design compacto: tamanho reduzido, fácil acesso a todas as peças relevantes para manutenção.

Análise do setor de DDGS

Para aumentar as fontes de receita, muitos produtores de etanol expandiram sua oferta de produtos para incluir diversos setores, como biocombustíveis, plásticos, fertilizantes, dióxido de carbono, desinfetantes e ração animal.

Os grãos secos de destilaria com solúveis (DDGS) constituem um subproduto fundamental da indústria cervejeira, sendo aproximadamente 98% provenientes de usinas de etanol e os 2% restantes da indústria de bebidas alcoólicas.

Derivado principalmente do milho e, em menor escala, do trigo e do arroz, o DDGS (grãos secos de destilaria com solúveis) tem apresentado um crescimento substancial desde então.

A produção de DDGS (grãos secos de destilaria com solúveis) começou em 2000, atingindo uma produção aproximada de 35 milhões de toneladas em 2011, juntamente com um aumento notável nas exportações. Nos Estados Unidos, uma parcela significativa do DDGS é destinada à alimentação de gado leiteiro e de corte, com aproximadamente 20% alocados à alimentação de suínos e aves.

O etanol e o DDGS (grãos secos de destilação com solúveis) surgem como produtos finais no processo de produção, com centrífugas decantadoras utilizadas para a desidratação das borras após a destilação do etanol. Além disso, caso haja necessidade, a energia da fase líquida pode ser aproveitada através da implementação de uma planta de biogás.

Etapas principais

Antes da fermentação, a pasta precisa ser resfriada a 32°C. Uma vez atingida essa temperatura ideal, a fermentação se inicia. Dentro do fermentador, a pasta se combina com água e levedura ativada, catalisando a conversão dos açúcares dos grãos em etanol e dióxido de carbono. Dependendo da concentração de álcool desejada, a fermentação normalmente dura cerca de dois dias.

A mistura fermentada resultante passa por separação em uma coluna de destilação, onde o álcool é isolado da água e de outras impurezas, produzindo etanol com pureza próxima a 95%.

Simultaneamente, a mistura sólido-líquido produzida durante a fermentação segue para uma centrífuga decantadora para desidratação. A fase sólida passa por desidratação dentro da centrífuga decantadora antes de avançar para a fase de secagem.

Durante a secagem, a fase líquida se transforma em polpa espessa por meio da evaporação e é reincorporada à torta úmida, sendo posteriormente direcionada para um secador de feixe tubular para atingir um teor de umidade de aproximadamente 10% a 14%.

O processo de desidratação desempenha um papel crucial na mitigação dos riscos de combustão dos grãos, alterando a cor, preservando a integridade dos nutrientes e moderando a taxa de degradação.

Para alimentação de bovinos, os sólidos provenientes do decantador podem ser utilizados diretamente, sem necessidade de secagem. No entanto, para ração de ovinos e peixes, a secagem é essencial para garantir a qualidade ideal e a adequação ao consumo.

Etapas de processamento envolvidas no DDGS

Estrutura e princípio de funcionamento da centrífuga decantadora (tomando como exemplo a produção de DDGS).

Estrutura

A centrífuga decantadora é composta por três componentes principais:

Seção do Tambor: Esta seção engloba o cilindro e o cone, servindo como alojamento para os materiais a serem separados. À medida que o tambor gira, a força centrífuga auxilia na separação de sólidos e líquidos.

Transportador helicoidal: Posicionado dentro do tambor. À medida que o tambor gira, o transportador helicoidal facilita a remoção contínua de sólidos, garantindo uma separação eficiente.

Mecanismo de acionamento: O dispositivo de acionamento, composto por um motor e uma caixa de engrenagens, orquestra a rotação tanto do tambor quanto da rosca transportadora. Ao ajustar a velocidade diferencial entre esses componentes por meio da caixa de engrenagens, os operadores podem otimizar o processo de separação de acordo com requisitos específicos, otimizando a eficiência e o desempenho.

Princípio de funcionamento:

No contexto da produção de DDGS, a centrífuga decantadora funciona da seguinte maneira:

Introdução da alimentação: A mistura de sólidos e líquidos fermentados, obtida no processo de fermentação, é introduzida na centrífuga decantadora.

Separação centrífuga: Ao entrar no tambor, este gira rapidamente, gerando força centrífuga. Essa força faz com que as partículas sólidas, mais densas, migrem para a periferia do tambor, enquanto a fase líquida, mais leve, permanece mais próxima do centro.

Transporte por parafuso: À medida que as partículas sólidas se acumulam na periferia do tambor, o transportador por parafuso facilita sua remoção contínua em direção à porta de descarga. Isso garante a extração eficiente dos sólidos da fase líquida.

Descarga de Líquido: Simultaneamente, a fase líquida clarificada desloca-se em direção ao centro do tambor e sai por uma saída separada.

Ajuste fino: A diferença de velocidade entre o tambor e o transportador helicoidal pode ser ajustada por meio da caixa de engrenagens, permitindo que os operadores otimizem a eficiência da separação com base em fatores como tamanho da partícula, densidade e qualidade desejada do produto.