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Cálculo de rendimento fermentativo por balanço de massa

A determinação mais adequada de rendimento fermentativo é aquela que leva em consideração a massa ou volume de etanol produzido e a massa de ART (açúcares redutores totais) alimentada ao processo. Nesta forma de cálculo temos a relação direta do produto de interesse (etanol) e do reagente utilizado (ART).

Apesar de ser a forma mais adequada para se determinar o rendimento fermentativo, este tipo de cálculo é pouco utilizado nas unidades industriais devido a grande oscilação observada nos seus valores diários. Esta oscilação tem várias causas, sendo as mais importantes: erro na determinação dos volumes de mosto, vinho e fermento, erros nas análises de concentração de ART e etanol, problemas de amostragem, principalmente do mosto, que podem gerar amostras não representativas e erros na determinação da variação de álcool em processo.

Geralmente nos processos operando em batelada alimentada, o balanço de massa para obtenção do rendimento fermentativo utiliza as medições das dornas e cubas para determinar os volumes de vinho, mosto e fermento tratado que por sua vez são utilizados na determinação de etanol produzido e ART alimentado ao processo. Este tipo de determinação utiliza uma grande quantidade de medidas e análises, aumentando a probabilidade de ocorrência de erros que refletiram no resultado de rendimento obtido. Nos processos operando de forma contínua, o cálculo de rendimento fermentativo por balanço de massa não pode ser realizado sem a utilização de medidores de vazão.

Com o objetivo de diminuir as oscilações do rendimento fermentativo calculado por balanço de massa foi proposto uma forma de cálculo cujo número de variáveis utilizadas na determinação é a menor possível. Neste cálculo, utiliza-se o valor de etanol produzido fornecido pelo controle de produção, cuja medida é muito confiável, pois, se trata da medição de um produto final. Com isto, não é necessário a determinação do volume de vinho e fermento tratado e nem mesmo as análises de etanol nestes produtos para a determinação do volume de álcool produzido na fermentação, que depende somente do volume de álcool produzido, etanol perdido na vinhaça e variação de etanol em processo.

Para a obtenção da massa de ART alimentada ao processo deve-se determinar o volume de mosto utilizando-se um medidor de vazão volumétrico e a concentração de ART no mosto. Nestas duas medições é que pode ocorrer erros e para evitá-los deve-se tomar cuidados na instalação, calibração e na forma de se obtenção do valor acumulado de volume de mosto do medir de vazão utilizado e cuidados especiais com a amostragem do mesmo para a determinação da concentração de ART. Vazão constante de mosto, com um controle adequado do valor de brix auxiliam em muito na diminuição de erros na quantificação da massa de ART alimentado ao processo. Para uma melhor representatividade das amostras, um amostrador ponderado pela vazão deve ser instalado na linha de mosto, permitindo assim, colher amostras por lotes de volume constante de mosto alimentado.

Uma outra vantagem desta forma de cálculo está no fato de que a mesma pode ser utilizada para obter o rendimento fermentativo tanto de processos operando de forma contínua como batelada alimentada, facilitando assim a comparação entre o desempenho dos dois tipos de processo.

Em resumo, na determinação deste rendimento os seguintes cuidados devem ser tomados:

a) Os medidores de vazão devem estar aferidos e instalados de forma correta. Além disto, deve-se atentar para a forma de aquisição dos dados acumulados, de forma a evitar que erros nesta totalização comprometa o resultado final. Uma atenção especial deve ser dada ao funcionamento deste medidor, sendo o mesmo verificado diariamente pelo pessoal de instrumentação.

b) As amostras de mosto devem ser realizadas de forma ponderada, instalando-se coletores de amostra vinculados aos medidores de vazão, buscando obter amostras representativas deste material para que se tenha um bom resultado.

c) As análises de ART devem ser realizadas pelo menos em períodos de 4 horas para que uma análise errada não comprometa o resultado final.
A seguir encontram-se as fórmulas utilizadas no cálculo do rendimento fermentativo:

Determinação do álcool produzido na fermentação (EPF)

EPF = (PR100 * 100 / RD) ± VProc

Onde: PR100 – Produção diária de álcool a 100% (m3) RD - Rendimento da destilaria (%) VPC - Variação de álcool em processo na fermentação (Hoje – ontem) (m3)

Determinação da massa de ART enviado para a fermentação (MA_ART_FE)

MA_ART_FE = (VO_MO * (ART_MO / 100) * D_MO)

Onde: VO_MO – Volume de mosto acumulado em 24 horas (m3) D_MO - Densidade do mosto em (ton/m3) ART_MO – Concentração de ART no mosto (%p/p)


Determinação do rendimento fermentativo (EF_FE)

EF_FE = EPF *100 / (MA_ART_FE * 0,6475)

Onde: EPF - Álcool produzido na fermentação (m3) MA_ART_FE - Massa de ART enviado para a fermentação (ton)

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