Cadena de Valor Agregado - Cosecha y Postcosecha de Granos

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El costo de construir una planta de etanol de molienda seca se redujo en un 25-30%, mientras el costo de producción casi un 50% en los últimos 20 años. Muchas plantas se han integrado verticalmente, anexando explotaciones de feedlots, tambos, o en algunos casos la explotación comercial de peces aprovechando el sistema de reciclaje de las aguas usadas en la planta. Los 8 pasos principales en la producción de etanol bajo este proceso son los siguientes: Molienda: El proceso de molienda seca comienza con la limpieza del grano de maíz (puede ser cebada, trigo o sorgo), que una vez limpio pasa a través de los molinos que lo muelen en un polvo fino –harina de maíz-. Licuefacción: La harina de maíz se sopla en grandes tanques donde se la mezcla con agua y las enzimas –amilasa alfa- y pasa a través de las cocinas donde se licueface el almidón. A la mezcla se le agregan componentes químicos para mantenerla con un pH de 7. En esta etapa se aplica calor para permitir la licuefacción, en una primera etapa a alta temperatura (120-150ºC) y luego a temperatura más baja (95ºC). Estas altas temperaturas reducen los niveles de bacterias presentes en el puré o mosto. Sacarificación: El puré de las cocinas luego es refrescado –a una temperatura levemente debajo del punto de ebullición del agua- y se le agrega una enzima secundaria –glucoamilasa- para convertir las moléculas del almidón licuado en azúcares fermentables –dextrosa- mediante el proceso de sacarificación. Las enzimas funcionan como catalizadores para acelerar los cambios químicos. Fermentación: El etanol es producto de la fermentación. Al puré se le agrega levadura para fermentar los azúcares –cada molécula de glucosa produce dos moléculas de etanol y dos de dióxido de carbono- y con ello obtener el etanol y el anhídrido carbónico. Usando un proceso continuo, el puré fluirá a través de varios fermentadores hasta que fermente completamente. En este proceso el puré permanece cerca de 48 horas antes que comience el proceso de destilación. En la fermentación, el etanol conserva mucha de la energía que estaba originalmente en el azúcar, lo cual explica que el etanol sea un excelente combustible. Destilación: El puré fermentado, ahora llamado cerveza, contendrá alcohol –cerca del 15%- y agua –al 85%-, así como todos los sólidos no fermentables del maíz y de la levadura. El puré entonces será bombeado a un flujo continuo, en el sistema de la columna de destilación, donde la cerveza se hierve, separándose el alcohol etílico de los sólidos y del agua. El alcohol dejará la columna de destilación con una pureza del 90 al 96%, y el puré de residuo, llamado stillage, será transferido de la base de la columna para su procesamiento como subproducto. Deshidratación: El alcohol pasa a través de un sistema que le quita el agua restante. La mayoría de las plantas utilizan un tamiz molecular para capturar las partículas de agua que contiene el etanol al momento de salir del sistema de destilación. El alcohol puro, sin el agua, se lo denomina alcohol anhidro. Desnaturalizado: El etanol que será usado como combustible se debe desnaturalizar con una cantidad pequeña (2-5%) de algún producto, como nafta, para hacerlo no apto para el consumo humano. Subproductos: Hay dos subproductos principales del proceso: el anhídrido carbónico y los granos destilados. El anhídrido carbónico se obtiene en grandes cantidades durante la fermentación. Muchas plantas lo recogen, lo limpian de cualquier alcohol residual, lo comprimen y lo venden para ser usado como gasificante de las bebidas o para congelar carne. Los granos destilados, húmedos y secos –DDGS-, se obtienen del stillage, el cual se centrífuga para separar los sólidos suspendidos y disueltos. Un evaporador se utiliza para concentrar los sólidos suspendidos y disueltos y después se envían a un sistema de secado para reducir el contenido de agua a aproximadamente un 10/12%. Los DDGS contienen el núcleo del maíz menos el almidón. Algunas plantas también elaboran un jarabe que contiene algunos de los sólidos que pueden ser comercializados juntos o en forma independiente de los granos destilados. Fuente: Lic. G. A. Vergagni, Maizar. La industria del etanol en la a partir del maíz ¿es factible su desarrollo en la Argentina?.. INTA PRECOP II, Agregado de valor en origen - Pág. 16

Planta de etanol en IOWA EE.UU. Proceso de producción de etanol: El primer paso es la molienda del maíz, luego a este se le agrega agua a 80-85 ºC con enzimas amilolíticas que transforman el almidón a azúcares más simples. De esto se obtiene una pasta que luego de 2 horas se la somete a un proceso de enfriado con intercambiadores de calor que lo lleva de 180ºF a 95ºF y con esa temperatura llega a los fermentadores. Al costado de los fermentadores hay tanques en los que se prepara la levadura que es comprada, agregándole agua y nutrientes para que se reproduzcan rápidamente y una vez lista se la vierte en la pasta que está en los tanques fermentadores. Cada uno de los 4 tanques fermentadores tiene una capacidad de 730.000 galones que en esta etapa del proceso contienen la pasta (Maíz + Agua), las enzimas y el liquido fermentador. En estos tanques esa mezcla esta 50 horas y mientras pasan las horas se le va agregando mas levadura para mejorara la fermentación y constantemente se mide la temperatura y el pH que tiene que ser igual al del cuerpo humano. Luego del proceso de fermentado va a unos tanques de reposo en el que esta 10 horas y luego se separa el liquido (etanol) de lo sólido que va a un proceso de secado para la producción del DDGS en los tanques evaporadores. La planta posee 5 tanques de almacenamiento de amilasa (enzimas). Luego de esos tanques de reposo a la masa se le saca la melaza (todas aquellas cadenas que tengan más de 6 moléculas de Carbono, la levadura no los puede procesar y forman la melaza del residuo sólido. Los azucares más comunes son los de 3 Carbonos y los que más toman las levaduras. Por último en 2 cilindros grandes se le quita el agua con 2 caños súper calentados y se obtiene el DDGS. El etanol va pasando por distintos tanques de destilación, en el último tanque el etanol posee un 95% de pureza y el último paso es quitarle ese 5% de agua con un filtro con bolitas quedando el etanol con un 100% de pureza. La mitad del agua se recicla para reutilizarla. Descripción de la Planta: Los dueños son productores e investigadores privados. La electricidad se genera con carbón mineral, que se descarga en camión al costado de la fábrica y queman 200.000 kilos diarios. El subproducto de esa quema es una ceniza que se usa para la fabricación de carreteras mezclado con pavimento. La planta posee 4 tanques fermentadores grandes y la capacidad de producción de la planta es de 486.840 litros de etanol por día. Todo el proceso de producción esta computarizado y controlado en una central de control que en ella están 4 personas (trabajan 12 horas) y pueden manejar de la central toda la planta. La planta está totalmente automatizada y funciona todo el día y todo el año. En toda la empresa hay 45 empleados que trabajan de lunes a viernes, distribuidos en la parte de mantenimiento, laboratorio de control de calidad y administración. Las 4 personas que están en la planta en los distintos turnos sacan muestras de todas las partes del proceso, para hacer el control de calidad de cada etapa de producción. De esas 4 personas hay 2 principales y una de ellas está en los tanques de fermentación constantemente que se llama el cocinero. En este proceso hay distintos tiempos en los que se tiene que ir muestreando bacterias por las dudas que estén compitiendo y si esto ocurre se aplican antibióticos a los tanques. Las personas encargadas de la destilación miden constantemente la cantidad de agua, ya que es muy poca la cantidad que se permite. Al final del proceso el etanol obtenido se desnaturaliza con el agregado de nafta para que no tenga otro uso que no sea el de combustible y ahí se miden la concentración de CO2 y Ch4. En esta planta se muelen 1.200 toneladas de maíz diarias que equivalen más o menos a 40 INTA PRECOP II, Agregado de valor en origen - Pág. 17

Planta <strong>de</strong> etanol en IOWA EE.UU.<br />

Proceso <strong>de</strong> producción <strong>de</strong> etanol:<br />

El primer paso es la molienda <strong>de</strong>l maíz, luego a este se le agrega agua a 80-85 ºC con enzimas<br />

amilolíticas que transforman el almidón a azúcares más simples. De esto se obtiene una pasta<br />

que luego <strong>de</strong> 2 horas se la somete a un proceso <strong>de</strong> enfriado con intercambiadores <strong>de</strong> calor que<br />

lo lleva <strong>de</strong> 180ºF a 95ºF y con esa temperatura llega a los fermentadores. Al costado <strong>de</strong> los fermentadores<br />

hay tanques en los que se prepara la levadura que es comprada, agregándole<br />

agua y nutrientes para que se reproduzcan rápidamente y una vez lista se la vierte en la pasta<br />

que está en los tanques fermentadores. Cada uno <strong>de</strong> los 4 tanques fermentadores tiene una<br />

capacidad <strong>de</strong> 730.000 galones que en esta etapa <strong>de</strong>l proceso contienen la pasta (Maíz + Agua),<br />

las enzimas y el liquido fermentador. En estos tanques esa mezcla esta 50 horas y mientras<br />

pasan las horas se le va agregando mas levadura para mejorara la fermentación y constantemente<br />

se mi<strong>de</strong> la temperatura y el pH que tiene que ser igual al <strong>de</strong>l cuerpo humano.<br />

Luego <strong>de</strong>l proceso <strong>de</strong> fermentado va a unos tanques <strong>de</strong> reposo en el que esta 10 horas y luego<br />

se separa el liquido (etanol) <strong>de</strong> lo sólido que va a un proceso <strong>de</strong> secado para la producción <strong>de</strong>l<br />

DDGS en los tanques evaporadores. La planta posee 5 tanques <strong>de</strong> almacenamiento <strong>de</strong> amilasa<br />

(enzimas). Luego <strong>de</strong> esos tanques <strong>de</strong> reposo a la masa se le saca la melaza (todas aquellas ca<strong>de</strong>nas<br />

que tengan más <strong>de</strong> 6 moléculas <strong>de</strong> Carbono, la levadura no los pue<strong>de</strong> procesar y forman la<br />

melaza <strong>de</strong>l residuo sólido. Los azucares más comunes son los <strong>de</strong> 3 Carbonos y los que más<br />

toman las levaduras. Por último en 2 cilindros gran<strong>de</strong>s se le quita el agua con 2 caños súper<br />

calentados y se obtiene el DDGS. El etanol va pasando por distintos tanques <strong>de</strong> <strong>de</strong>stilación, en<br />

el último tanque el etanol posee un 95% <strong>de</strong> pureza y el último paso es quitarle ese 5% <strong>de</strong> agua<br />

con un filtro con bolitas quedando el etanol con un 100% <strong>de</strong> pureza. La mitad <strong>de</strong>l agua se recicla<br />

para reutilizarla.<br />

Descripción <strong>de</strong> la Planta:<br />

Los dueños son productores e investigadores privados. La electricidad se genera con carbón<br />

mineral, que se <strong>de</strong>scarga en camión al costado <strong>de</strong> la fábrica y queman 200.000 kilos diarios. El<br />

subproducto <strong>de</strong> esa quema es una ceniza que se usa para la fabricación <strong>de</strong> carreteras mezclado<br />

con pavimento.<br />

La planta posee 4 tanques fermentadores gran<strong>de</strong>s y la capacidad <strong>de</strong> producción <strong>de</strong> la planta es<br />

<strong>de</strong> 486.840 litros <strong>de</strong> etanol por día.<br />

Todo el proceso <strong>de</strong> producción esta computarizado y controlado en una central <strong>de</strong> control que<br />

en ella están 4 personas (trabajan 12 horas) y pue<strong>de</strong>n manejar <strong>de</strong> la central toda la planta.<br />

La planta está totalmente automatizada y funciona todo el día y todo el año.<br />

En toda la empresa hay 45 empleados que trabajan <strong>de</strong> lunes a viernes, distribuidos en la parte<br />

<strong>de</strong> mantenimiento, laboratorio <strong>de</strong> control <strong>de</strong> calidad y administración.<br />

Las 4 personas que están en la planta en los distintos turnos sacan muestras <strong>de</strong> todas las partes<br />

<strong>de</strong>l proceso, para hacer el control <strong>de</strong> calidad <strong>de</strong> cada etapa <strong>de</strong> producción. De esas 4 personas<br />

hay 2 principales y una <strong>de</strong> ellas está en los tanques <strong>de</strong> fermentación constantemente que se llama<br />

el cocinero. En este proceso hay distintos tiempos en los que se tiene que ir muestreando<br />

bacterias por las dudas que estén compitiendo y si esto ocurre se aplican antibióticos a los tanques.<br />

Las personas encargadas <strong>de</strong> la <strong>de</strong>stilación mi<strong>de</strong>n constantemente la cantidad <strong>de</strong> agua, ya que<br />

es muy poca la cantidad que se permite.<br />

Al final <strong>de</strong>l proceso el etanol obtenido se <strong>de</strong>snaturaliza con el agregado <strong>de</strong> nafta para que no<br />

tenga otro uso que no sea el <strong>de</strong> combustible y ahí se mi<strong>de</strong>n la concentración <strong>de</strong> CO2 y Ch4.<br />

En esta planta se muelen 1.200 toneladas <strong>de</strong> maíz diarias que equivalen más o menos a 40<br />

INTA PRECOP II, <strong>Agregado</strong> <strong>de</strong> valor en origen - Pág. 17

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