Projetos Disponíveis

A BioContal é uma empresa de desenvolvimento e transferência de tecnologia, limitando-se em seus projetos a fornecer as seguintes informações:

  • Balanço de massa e energia: Definição da quantidade de material a ser processado para obtenção da quantidade de produto desejado, fornecendo informações sobre o fluxo de todos os materiais em processo, consumo de insumos, consumo de utilidades, geração de efluentes e outros.
  • Biorreatores: Tipo de biorreator, Volume necessário, dimensões, sistema de agitação, distribuidores de ar, tipo de esterilização, equipamentos de limpeza, sistema de resfriamento e outros.
  • Semeadores ou propagadores: Tipo de biorreator, Volume necessário, dimensões, sistema de agitação, distribuidores de ar, tipo de esterilização, equipamentos de limpeza, sistema de resfriamento e outros.
  • Tanques de processos: Volume necessário, dimensões, sistema de agitação.
  • Equipamentos: Bombas, compressores, filtros e demais equipamentos
  • Sistema de limpeza (CIP): Definição do ciclo de limpeza, produtos a serem utilizados e suas concentrações.
  • Fluxograma de processo: Descrição de todos os equipamentos necessários, suas interligações com diâmetro das tubulações e as malhas de controle necessárias.
  • Layout da planta: Definição das dimensões da planta e locação de todos os equipamentos necessários para seu funcionamento, definição de plataformas de trabalho e outros.
  • Prédios: Esboço dos prédios no qual será instalada a planta.
  • Linhas de fluxo: Isométrico das linhas de fluxo com lista de material com todos os seus componentes (válvulas, instrumentos de medição, etc)

No final do trabalho, além de todas as informações acima listadas ainda é fornecido ao cliente uma maquete eletrônica em 3D que permite a visualização animada de todos os ângulos da planta pronta.

Não estão previsto neste escopo os cálculos estruturais dos tanques, dos prédios, instalações elétricas e de instrumentação. Estes itens somente serão incluídos caso o cliente manifeste seu interesse.

A BioContal pode ainda, através de parceria com a empresa fabricante de equipamentos JW - Industria e Comércio de Equipamentos em Aço Inoxidável Ltda fornecer uma proposta para entrega da planta “TURNKEY”. Com esta parceria, a BioContal e a JW passam a ser a primeira empresa brasileira capaz de fornecer processos padronizados de fermentação alcoólica sob medida para os clientes, utilizando tecnologia de ponta.

Abaixo podem ser encontradas informações mais detalhadas de alguns tipos de projeto:



Projetos Especiais Fermentação Convencional Fermentação Não Convencional


Projetos Especiais

A BioContal possui larga experiência no que se refere a projetos e implantação de unidade de Biotransformação.

Os serviços prestados pela BioContal podem englobar desde o desenvolvimento de processos novos em escala de laboratório, escalonamente e implantação industrial, como também a otimização de processo existente ou ainda somente a elaboração do projeto em escala industrial de processos já desenvolvidos em escala de laboratório.

Nossa competência engloba projetos de biorreatores de bolha para cultivo celular aeróbico, assim como, biorreatores agitados equipados com sistema de limpeza e esterilização química ou por calor, para obtenção de diferentes produtos, de acordo com o microrganismo utilizado (bactérias, fungos filamentosos, levedura, algas ou outros).

A BioContal trabalha no sentido de fornecer ao cliente informações completas sobre: Balanço de massa e energia, consumo de insumos, geração de efluente, especificação de equipamentos e periféricos. Estas informações são enviadas ao cliente na forma de relatórios e manual de operação.

Projeto de Unidades de Fermentação Alcoólica convencional para mostos derivados de cana de açúcar (Fonte de substrato principal – Sacarose)


Descrição:

As unidades de fermentação alcoólica convêncional projetadas pela BioContal são de dois tipos: as MGS – que são processos contínuos e as MGSB – que são de processos bateladas alimentadas. Estes processos utilizam reciclo de células e a separação da mesma do vinho é realizada com separadoras centrífugas.

Estas unidades são projetadas para operação com concentração de etanol no vinho entre 7,0 e 10 GL e temperatura máxima de 34ºC e mínima de 32ºC. Apesar de obedecerem a padrões bem definidos, estas unidades são calculadas de acordo com as necessidades do cliente, levando em consideração o tipo de matéria prima utilizada, disponibilidade de água, localização da planta e outros.

Os volumes dos fermentadores e seus periféricos são calculados através de modelos cinéticos que permitem uma maior precisão nos cálculos e, portanto um projeto mais seguro, perfeitamente ajustado às condições de operação e de menor custo.

Todas as unidades de fermentação são equipadas com sistema de limpeza no local (CIP) evitando a necessidade de desmontagem de equipamentos ou formações de zonas de recontaminação em tubulações e periféricos. Normalmente utiliza-se como agentes de limpeza a flegmaça e para limpeza de tetos dos fermentadores contínuos, tanques de tratamento de fermento contínuos e tanques de caldo condensado.

Todos os fermentadores apresentam design adequados a limpeza e possuem sistema de distribuição de vinho que permite uma melhor agitação dos mesmos, evitando problemas de perda de velocidade de fermentação e de formação de gradientes de concentração de células nos fermentadores, melhorando o desempenho das separadoras centrífugas nos processos bateladas e evitando acumulo de material nos fermentadores contínuos. Estes sistemas diminui os problemas operacionais causados pela floculação do fermento.

Os tanques de tratamento ácido do fermento a ser reciclado são fechados e dotados de sistema de aeração e agitação permitindo uma operação asséptica e uma regeneração adequado do fermento a ser reutilizado, além de proporcionar uma operação segura minimizando risco de acidentes com ácido sulfúrico.

Todas as plantas são equipadas com sistema de sangria automática da massa celular excedente, permitindo uma operação equilibrada com menor consumo de insumos. O excedente de células pode ser seco ou vendido na forma de creme, tornando-se uma fonte de renda extra para a empresa.

As plantas são totalmente automatizadas e permitem uma operação com pouca interferência do operador, garantindo estabilidade operacional e homogeneidade no produto final obtido.

A Capacidade de produção das unidades são flexíveis, bastando para tanto ajustar os volumes dos fermentadores para a produção desejada. Desta forma, o tempo de fermentação se mantém constante para qualquer faixa de produção desde que dentro dos limites especificados para cada unidade.


MODELOS PADRÃO

A BioContal fornece modelos padronizados e modulares de planta desde produções de 50.000 L de etanol absoluto/dia até unidades de 1.000.000 L de etanol absoluto/dia. Produções maiores podem ser obtidas com a utilização de mais de um módulo padrão.


Módulo padrão de fermentação contínua:

Os módulos padrões das unidades de fermentação contínua são divididos em classes de acordo com sua capacidade de produção. Estes módulos são constituídos de 4 fermentadores ligados em série e uma unidade de tratamento ácido composto por três tanques ligados em série.

A Tabela abaixo mostra os módulos padrões com suas respectivas faixas de produção.

ClasseProcessoProdução nominal (L/dia)Produção máxima (L/dia)Produção mínima (L/dia)
MGS-0050-BRCONTÍNUO50.00060.00030.000
MGS-0100-BRCONTÍNUO100.000120.00060.000
MGS-0150-BRCONTÍNUO150.000180.00080.000
MGS-0200-BRCONTÍNUO200.000240.000110.000
MGS-0250-BRCONTÍNUO250.000280.000140.000
MGS-0300-BRCONTÍNUO300.000330.000160.000
MGS-0350-BRCONTÍNUO350.000380.000180.000
MGS-0400-BRCONTÍNUO400.000450.000210.000
MGS-0500-BRCONTÍNUO500.000550.000270.000
MGS-0600-BRCONTÍNUO600.000680.000320.000
MGS-0700-BRCONTÍNUO700.000790.000370.000
MGS-0800-BRCONTÍNUO800.000910.000440.000
MGS-0900-BRCONTÍNUO900.0001.050.000490.000
MGS-1000-BRCONTÍNUO1.000.0001.180.000540.000

Módulos não padronizados podem ser fornecidos de acordo com a necessidade do cliente, assim como, sistema de fermentação com maior número de fermentadores ligados em série, quando se deseja aumentar a produção adicionando um ou mais fermentadores ao sistema existente.

Sistemas de fermentação com menos de 4 fermentadores somente serão utilizados em caso da concentração de etanol final inferior a 6,0 GL que pertencem ao grupo de projetos especiais.


Módulos padrões para fermentações batelada-alimentada:

Os módulos de fermentação operando em batelada alimentada podem conter de 6 a 8 fermentadores e 3 tanques de tratamento ácido.

Geralmente se utilizam sistemas com 6 fermentadores nos casos onde está previsto ampliação de produção que não chegam ao dobro da capacidade existente. Nestes casos, a adição de mais dois fermentadores pode ser suficiente para atingir a produção desejada, sem alteração na configuração do sistema fermentativo.

Os projetos podem ser equipados com um tanque pulmão de vinho bruto para a centrífuga ou não, dependendo das necessidades do cliente.

A Tabela abaixo mostra os módulos padrões com suas respectivas faixas de produção.

ClasseProcessoProdução nominal (L/dia)Produção máxima (L/dia)Produção mínima (L/dia)
MGSB-0050-BRBATELADA50.00060.00030.000
MGSB-0100-BRBATELADA100.000120.00060.000
MGSB-0150-BRBATELADA150.000180.00080.000
MGSB-0200-BRBATELADA200.000240.000110.000
MGSB-0250-BRBATELADA250.000280.000140.000
MGSB-0300-BRBATELADA300.000330.000160.000
MGSB-0350-BRBATELADA350.000380.000180.000
MGSB-0400-BRBATELADA400.000450.000210.000
MGSB-0500-BRBATELADA500.000550.000270.000
MGSB-0600-BRBATELADA600.000680.000320.000
MGSB-0700-BRBATELADA700.000790.000370.000
MGSB-0800-BRBATELADA800.000910.000440.000
MGSB-0900-BRBATELADA900.0001.050.000490.000
MGSB-1000-BRBATELADA1.000.0001.180.000540.000
MGSB-1200-BRBATELADA1.200.0001.380.000680.000
MGSB-1400-BRBATELADA1.400.0001.700.000800.000
MGSB-1700-BRBATELADA1.700.0002.000.000900.000
MGSB-2000-BRBATELADA2.000.0002.300.0001.150.000

Unidades com maior capacidade de produção podem ser fornecidas de acordo com a necessidade do cliente. Pode-se também optar pela ampliação da capacidade de produção utilizando mais de um módulo padrão. Sistemas de fermentação com menos de 5 fermentadores não serão calculados por ampliar em muito o tempo de centrifugação da dorna, o que pode comprometer a qualidade do fermento reciclado.

Projeto de Unidades de Fermentação Alcoólica não convencional


Descrição:

Estes projetos consistem em unidades de produção de etanol por via fermentativa onde se aplica diferentes tecnologias, seja na forma de separação das células de levedura do vinho, nas condições de operação, nos diferentes tipos de matéria primas utilizadas ou outros. Entre estes estão:


Fermentação alcoólica com levedura auto imobilizadas:

Este tipo de processo aplica-se geralmente á sistema de fermentações contínuas e podem utilizar dois tipos de fermentadores: os de mistura e os tipos torre. As linhagens de levedura utilizadas nestes processos apresentam características de floculação intensa, produzindo flocos hidrofóbicos que permitem sua separação do vinho por decantação.

Os processos que utilizam fermentadores tipo torre apresentam como característica principal a alta concentração de células no seu interior, diminuindo o tempo de fermentação e exigindo menos das unidades de separação. No entanto, independentemente do tipo de fermentador utilizado, estes processos possuem como limitante a unidade de separação que é bem menos eficiente que as separadoras centrífugas.

Estes processos são de baixo custo e se aplicam em regiões isoladas onde não existe facilidade de manutenção para as separadoras centrífugas ou ainda para pequenos produtores onde a escala de produção não comporta o investimento em uma unidade convencional.

Estão contidos na Tabela a seguir os módulos padrões disponíveis dos processos que utilizam os fermentadores tipo torre na sua concepção.

ClasseProcessoProdução nominal (L/dia)Produção máxima (L/dia)Produção mínima (L/dia)
MGSF-0050-BRCONTÍNUO50.00060.00030.000
MGSF-0100-BRCONTÍNUO100.000120.00060.000
MGSF-0150-BRCONTÍNUO150.000180.00080.000
MGSF-0200-BRCONTÍNUO200.000240.000110.000

Os processos com fermentadores de mistura apresentam as mesmas características dos processos de fermentação contínua convencional, diferindo somente na unidade de separação. Estes processos apresentam menor produtividade e não são indicados para concentração de etanol superior a 8,0 GL e a matéria prima a base de melaço e água.


Fermentação alcoólica com alta concentração de etanol:

Estes processos se baseiam no fato de que as linhagens de levedura fermentativas aumentam sua tolerância ao etanol com a diminuição da temperatura. Sendo assim, enquanto os processos convencionais operam com concentração de etanol no vinho de 7 a 10 GL a 32-34oC, estes processos podem atingir concentrações de etanol entre 12 a 16 GL com temperaturas inferiores a 30oC.

As vantagens deste tipo de processo é a menor quantidade de vinhaça gerada por litro de etanol, além de um baixo consumo de vapor nos aparelhos de destilação, principalmente na coluna A, a qual deve ser adequada para as novas condições.

Para se manter a temperatura dos fermentadores ao nível desejado, é necessário água de resfriamento com temperaturas bem abaixo de 30oC, que não se pode obter no Brasil utilizando somente torre de resfriamento. Desta forma, este tipo de processo exige sistema de resfriamento de água mais complexos que podem envolver maiores gastos de energia.

A BioContal conta com uma parceria com a Procknor Engenharia para implantação destes sistemas de fermentação onde se utiliza o sistema “GELADINHO” para suprir a água de resfriamento necessária ao controle de temperatura dos fermentadores.

Este sistema é aplicável tanto a processos contínuos quanto a processos batelada alimentada, sendo no entanto, mais comum para processos em batelada alimentada que permitem atingir uma concentração de etanol mais elevada no vinho.

A Tabela a seguir contém os módulos padrões para processos operando em batelada alimentada:

ClasseProcessoProdução nominal (L/dia)Produção máxima (L/dia)Produção mínima (L/dia)
MGSP-0050-BRBATELADA50.00060.00030.000
MGSP-0100-BRBATELADA100.000120.00060.000
MGSP-0150-BRBATELADA150.000180.00080.000
MGSP-0200-BRBATELADA200.000240.000110.000
MGSP-0250-BRBATELADA250.000280.000140.000
MGSP-0300-BRBATELADA300.000330.000160.000
MGSP-0350-BRBATELADA350.000380.000180.000
MGSP-0400-BRBATELADA400.000450.000210.000
MGSP-0500-BRBATELADA500.000550.000270.000
MGSP-0600-BRBATELADA600.000680.000320.000
MGSP-0700-BRBATELADA700.000790.000370.000
MGSP-0800-BRBATELADA800.000910.000440.000
MGSP-0900-BRBATELADA900.0001.050.000490.000
MGSP-1000-BRBATELADA1.000.0001.180.000540.000
MGSP-1200-BRBATELADA1.200.0001.380.000680.000
MGSP-1400-BRBATELADA1.400.0001.700.000800.000
MGSP-1700-BRBATELADA1.700.0002.000.000900.000
MGSP-2000-BRBATELADA2.000.0002.300.0001.150.000

Fermentação alcoólica de material lignocelulósico:

A Fermentação de material proveniente da hidrólise de material lignocelulosico depende muito da forma com que esta hidrólise foi realizada e do tratamento que o licor obtido é submetido antes de ser enviado para a unidade de fermentação.

Hidrólise química deste material acaba gerando uma grande quantidade de substâncias tóxicas às células de levedura, que devem eliminadas do meio antes de serem processadas na unidade de fermentação. As hidrólise enzimáticas, apesar de necessitarem de um pré tratamento do material a ser hidrolisado, apresentam produtos com menor quantidade de inibidores. Geralmente os produtos hidrolisados possuem baixa concentração de nutrientes e necessitam de complementação nutricional para que a fermentação ocorra de forma adequada.

Em casos de unidades de hidrólise acopladas a usinas de açúcar e álcool, a complementação deste meio pode ser feita pelo próprio melaço oriundo da fábrica de açúcar.

Outro fato importante que deve ser levado em conta quando se trabalha com esta matéria prima é que no meio a ser fermentado se tem uma quantidade significativa de pentoses que não são metabolizadas pelas linhagens de levedura utilizadas normalmente nos processos de produção de etanol convencionais.

Com base nos fatos descritos acima, os projetos desenvolvidos pela BioContal consiste em duas unidades de processamento separadas, uma visando a produção de etanol utilizando a glicose como fonte de substrato e uma segunda para a utilização da pentose (xilose) para de outros produtos. Estas plantas acopladas diminuem o custo de produção, aumentando a rentabilidade da planta.

Estas plantas são constituídas das seguintes unidades: Preparo de solução nutriente, fermentação propriamente dita, unidade de separação das células de levedura, destilação a vácuo, unidade de conversão de xilose, recuperação e purificação dos produtos obtidos da unidade de conversão de xilose.

Estas unidades não possuem módulos padrões por serem unidades experimentais. Para mais informações contate-nos.