Impacto da pesquisa e da tecnologia na produção de etanol

O caminho para o desenvolvimento tecnológico depende de empresas que façam a ponte entre as novas ideias e a oferta para a população. Define-se a transferência de tecnologia como “a movimentação da inovação tecnológica de uma organização de pesquisa & desenvolvimento para uma organização receptora” (Rogers et al.,2001). Este artigo é de 2016, portanto os números sofreram uma correção, mas os benefícios da aplicação destas tecnologias hoje são ainda maiores.

A aproximação entre ciência e prática é essencial no desenvolvimento e difusão de novas tecnologias para o setor de agroenergia, aumentando a eficiência industrial e reduzindo custos. Este estudo permite afirmar que para cada 1 real investido em P&D apresenta potencial de retorno de R$ 17,11 somente com redução de custos de produção nas usinas brasileiras.

Por fim, a transferência de tecnologia é uma facilitadora no intercâmbio e na formação de profissionais. O entendimento entre as relações humanas e a competência técnica é o fator chave para o sucesso de qualquer organização.

Tecnologia na produção de etanol

As empresas de agroenergia estão recorrendo à inovação tecnológica para a manutenção da competitividade brasileira no setor de etanol, principalmente considerando os elos que apresentam maior grau tecnológico agregado, como o álcool 2G e as biorrefinarias, cujo o sucesso não está somente ligado à quantidade de matéria-prima que o país possa produzir, mas também aos processos de obtenção dos produtos, principalmente os de caráter biotecnológicos (Winter et. al., 2010; Salles-Filho, 2015).

Melhorar o desempenho industrial pode se dar por meio de inovações nos processos de produção do etanol de primeira geração ou pelo desenvolvimento científico e tecnológico do etanol 2G e novos produtos químicos.

Apesar dos processos de produção do etanol a partir do caldo da cana-de-açúcar serem uma tecnologia madura, ainda há oportunidades para aumentar a conversão do açúcar e reduzir custos com mão-de-obra, energia e insumos. Esta discussão ganha ainda mais notoriedade quando analisamos a disparidade das eficiências dos processos e dos custos de produção (Tabela 1).

Tabela 1

Diferença absoluta e em milhões de reais para cada 2 milhões de toneladas de cana processadas nas usinas e destilarias participantes da avaliação mensal de safra Fermentec em julho de 2016 nos parâmetros de eficiência industrial (%), insumos (R$/L etanol) e litros de vinhaça/ litro de etano

* Mix:50%. Etanol: 1,54 R$/L. Açúcar: 79,70 R$/sc. Fonte: Cepea (18 -22/07/2016).
** Ácido sulfúrico (0,52 R$/kg); Dispersante (13,33 R$/kg); Antiespumante (7,35 R$/kg) e antibiótico (334 R$/Kg)
*** Custo com a disposição da vinhaça (7,80 R$/m3 vinhaça).

Existem oportunidades de inovação nos processos de primeira geração ainda a serem exploradas, como a redução das perdas de açúcar, novas estratégias para controlar contaminantes bacterianos, a redução dos volumes de vinhaça, economia de energia, melhor utilização da água, o desenvolvimento de novos processos de fermentação para matérias-primas alternativas e biorrefinarias para produtos de alto valor agregado.

ALTFERM®

O ALTFERM® é uma tecnologia com o objetivo de reduzir o volume de vinhaça, o consumo de vapor, o uso de água e o gasto com insumos por meio da elevação gradativa do teor alcoólico das fermentações industriais.

Com o uso desta tecnologia foi possível elevar o teor alcoólico de 8,7% para 11,3% em apenas três safras, resultando na redução do consumo específico de vapor na destilação e na relação litros de vinhaça para cada litro de etanol produzido. Tal inovação acarreta em economia de 1,67 milhões de reais com disposição da vinhaça para cada 2 milhões de toneladas de cana processadas (Tabela 2).

Tabela 2

Variação do consumo específico de vapor na destilação e na relação litros de vinhaça / litro de etanol e o consequente impacto nos custos de disposição de vinhaça.

*Para cada 80.000 m3 de etanol produzido (equivalente a 2 milhões de toneladas de cana com mix de50%.). Custo com a disposição da vinhaça (7,80 R$/m3 vinhaça).

Seleção de leveduras

As mais recentes leveduras industriais difundidas no mercado apresentam maior taxa de persistência se comparadas com as leveduras tradicionalmente utilizadas para produção de etanol, permanecendo em média 6,7 semanas adicionais no processo fermentativo. Como a contaminação do processo com leveduras selvagens, via de regra, resulta no aumento do consumo de insumos, a permanência das novas leveduras industriais nas semanas adicionais resulta na economia de 120,6 mil reais com dispersante, antiespumante e ácido sulfúrico para cada 2 milhões de toneladas de cana processadas (Tabela 3).

Tabela 3

Variação no consumo de dispersante, antiespumante e ácido sulfúrico e economia em mil R$ com a permanência das leveduras industriais no processo fermentativo por 6,7 semanas adicionais.

*Para cada 80.000 m3 de etanol produzido (equivalente a 2 milhão de toneladas de cana com mix de 50%). Dispersante: 13,33 R$/Kg; Antiespumante: 7,35 R$/Kg; Ácido sulfúrico: 0,56 R$/Kg.

Estratégias para controlar a contaminação bacteriana

Manter a contaminação bacteriana em nível que não afete o rendimento de fermentação é um dos grandes desafios da produção de etanol com alta eficiência. Nos últimos anos, novos antimicrobianos foram desenvolvidos e difundidos comercialmente no setor sucroenergético, com destaque para os extratos de lúpulo e o dióxido de cloro, sendo uma importante opção aos antibióticos tradicionais. Esta nova dinâmica de utilização de antimicrobianos resultou na diminuição do uso de alguns produtos e aumento de outros, sendo que, no montante final, houve economia de 49,8 mil reais para cada 2 milhões de toneladas de cana processadas (Tabela 4).

Tabela 4

Variação no consumo de antibióticos tradicionais e novos antimicrobianos e o consequente impacto no investimento em produtos para o controle da contaminação bacteriana.

*Para cada 80.000 m3 de etanol produzido (equivalente a 2 milhões de toneladas de cana com mix de 50%). Antibióticos tradicionais: 334 R$/Kg; Extratos de lúpulo: 133 R$/Kg; Dióxido de cloro: 5,61 R$/kg.

A praticidade, a eficiência e o custo/benefício fizeram do tratamento do levedo com ácido sulfúrico uma prática constante nas destilarias brasileiras. Na safra 2008/2009, as variações de demanda para a indústria de fertilizantes, mineração, síntese química, afetaram consideravelmente os preços e a disponibilidade do ácido sulfúrico para as usinas ao longo desta safra. Isto pressionou a necessidade de um insumo alternativo viável e com custo/benefício compatível para o uso nas fermentações industriais (Tabela 5).

Tabela 5

Consumo de ácido sulfúrico e ácido clorídrico no tratamento do levedo nos cenários estudados.

*Para cada 80.000 m3 de etanol produzido (equivalente a 2 milhões de toneladas de cana com mix de 50%). Ácido sulfúrico: 560 R$/t. Ácido clorídrico: 250 R$/t.

Caleagem fracionada a quente

A caleagem a quente é muito utilizada em Louisiana (EUA) e já foi empregada no Brasil, entretanto caiu em desuso devido ao impacto do pH do caldo sulfitado na corrosão dos aquecedores de aço carbono. Assim, foi desenvolvida pela Fermentec em 2009 a caleagem fracionada a quente, tecnologia capaz de aumentar o tempo de campanha dos aquecedores e reduzir os custos com limpeza operativa, preservando a integridade dos aquecedores (Tabela 6).

Tabela 6. Investimento em limpeza operativa dos aquecedores de caldo com a tecnologia tradicional e a caleagem fracionada a quente.

Investimento em limpeza operativa dos aquecedores de caldo com a tecnologia tradicional e a caleagem fracionada a quente.

*Para cada 80.000 m3 de etanol produzido (equivalente a 2 milhões de toneladas de cana com mix de 50%). Conjunto raspador: 14,00 R$/un. Chicotes: 485,00 R$/un. Mão-de-obra: 6,00 R$/hora.

Conclusão

A adoção das tecnologias resultou na economia de 2,37 milhões para cada 2 milhão de toneladas de cana processadas nas usinas e destilarias, ou seja, redução de 1,19 R$/t cana.

Referências bibliográficas

Rogers, E. M., Takegami, S., & Yin, J. (2001). Lessons learned about technology transfer. Technovation, 21(4), 253-261.
Salles-Filho, S. 2015. Futuros do Bioetanol: Brasil na liderança? Rio de Janeiro: Elsevier.
Winter, E.; Lima, A. A.; Mendes, C. D. S. 2010. Mapeamento tecnológico da cadeia produtiva do etanol proveniente da cana-de-açúcar sob enfoque dos pedidos de patente: cenário brasileiro. In: Luís Augusto Barbosa Cortez. (Org.). Bioetanol de Cana-de-Açúcar: P&D para produtividade e sustentabilidade. São Paulo: Editora Edgar Blucher.

Autores: Fernando Henrique C. Giometti, Mário Lucio Lopes, Claudemir D. Bernardino, Henrique Berbert de Amorim Neto e Henrique Vianna de Amorim
Fonte: Portal FT setembro/2016

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Henrique Vianna de Amorim: a história além da Fermentec

Henrique Vianna de Amorim chegou aos 80 anos em julho com entusiasmo para dar e vender em levar adiante a sua missão de promover a excelência no setor sucroalcooleiro. Mas nesta conversa o assunto é outro. Amorim abre a história de sua família, fala sobre seu passado de atleta e revela a que se dedicava aos quinze anos de idade (que nada tinha a ver com etanol e leveduras).

Uma loucura

A agronomia é vista como uma carreira promissora, mas quando Henrique Vianna de Amorim decidiu pela profissão a situação era diferente. Naquela época, década de 60, os universitários que não eram filhos de fazendeiros acabavam trabalhando no serviço público e o salário não era lá essas coisas. Henrique sempre teve muito interesse sobre as plantas e a biologia. Seu pai, o médico Henrique Berbert de Amorim, viu no filho um sucessor natural da sua clínica e teve uma pontinha de esperança quando Henrique prestou vestibular para medicina no Rio de Janeiro. Porém, o que cravou o destino do jovem Henrique foi o terceiro lugar no vestibular para agronomia na ESALQ, na qual ingressou em 1962. Para o pai, uma loucura, para o filho, o início de um sonho “eu amava biologia, mas ver sangue não era para mim”, afirma Amorim.

Cidade quentinha

Primogênito de cinco irmãos, Henrique Vianna de Amorim, nasceu no dia 1º de julho de 1939 em São Paulo, capital. As crises de asma de Henrique, ainda bebê, fez seu pai mudar da fria e úmida capital para uma cidade mais quentinha, Ribeirão Preto. A mãe de Amorim, chamada carinhosamente de Aldinha, era pianista, mas seu ofício sempre foi cuidar da casa e da educação dos filhos. A mudança para Ribeirão fez bem não só ao menino Henrique, que foi recuperando a saúde, mas também ao seu pai. Na época, a cidade contava com apenas dois otorrinos, o que favoreceu o pai de Amorim a se estabelecer com sua clínica e vir a ser um profissional respeitado. Seus irmãos Álvaro (falecido em 2018) e João Carlos seguiram carreira em engenharia metalúrgica. Já suas irmãs, Ana Luiza e Vera Lucia, estudaram secretariado.

Gerações de Henriques

Tudo começou com Heinrich Berbert (Heinrich é Henrique, em alemão). Ele vivia no então Império Austro-Húngaro, que incluía o território em que hoje é a Alemanha e outros países europeus. Por volta de 1850, Heinrich chega ao Brasil. Uma de suas filhas, Theodolinda, a Dudu, é a avó de Henrique Amorim;
Dudu, por ter grande admiração pelo pai, dá ao seu filho o nome de Henrique (pai do Dr. Henrique);
Henrique Berbert de Amorim Neto, atual presidente da Fermentec, herda o nome de seu pai e dá ao seu filho o nome de (suspense) Henrique.

O império em Ilhéus

No Brasil, Heinrich Berbert recebeu uma sesmaria (lote de terra cedido pelo rei de Portugal) em Ilhéus, BA. Nesta área de floresta, Heinrich plantou cacau. Por volta de 1860, Heinrich recebe uma visita ilustre, o arquiduque austríaco Maximiliano de Habsburgo, primo de Dom Pedro II, que passou três dias na fazenda dormindo na mata e caçando. Sua viagem ao Brasil culminou com o lançamento de um livro, traduzido posteriormente em português como Mato Virgem, em que revela a biodiversidade, cultura e costumes do nosso povo. As informações do livro foram base para diversos estudos científicos feitos na Europa. Mais tarde, o arquiduque viria a se tornar o imperador do México, mas foi fuzilado aos 35 anos de idade em circunstâncias misteriosas. Já a fazenda foi herdada pelos avós do Dr. Henrique. Virgílio Calasans de Amorim não só integrou mais terras à fazenda, mas também foi o primeiro da Bahia a usar fertilizante em culturas de cacau. Além disso, foi ele quem levou a telefonia a Ilhéus e ajudou na construção da estrada que liga o município a Itabuna. Amorim tem grande admiração pelo avô, um homem empreendedor e visionário. Curiosidade: a primeira pesquisa que o Dr. Henrique fez na ESALQ foi sobre cacau utilizando sementes trazidas da fazenda da Bahia, sob a orientação do professor Eurípedes Malavolta, falecido em 2008.

Pausa para o café

Antes de trabalhar com etanol e açúcar, o grande objetivo de Amorim era estudar o café. Adquirir conhecimento e melhorar a qualidade da bebida era uma obsessão. Nenhum congresso e artigo ficavam para trás. Ainda no segundo ano da faculdade de agronomia, ele descobriu uma enzima que tinha impacto na qualidade do café. Esta pesquisa correu o Brasil e chegou até a Colômbia, uma das maiores referências do mundo em café. Esta descoberta projetou o nome de Henrique Amorim, o que abriu portas para bolsas e financiamentos permitindo que seu trabalho com café prosseguisse até 1978, incluindo seu doutorado.

De carona

Foi da época que ainda trabalhava com café que Amorim guarda uma das histórias mais curiosas sobre as inúmeras viagens que já fez no Brasil e ao exterior. Lá pelo final da década de 60 e início de 70 (ele não se lembra exatamente o ano), Amorim participava de um congresso sobre café em Amsterdã, na Holanda. Ao final do dia, a organizadora do evento o convidou para uma confraternização em um restaurante pelas redondezas e, como ele estava a pé, uma carona para jantar seria muito bem-vinda. Quando deixou o prédio, a organizadora o aguardava com o seu “possante”: uma bicicleta. E foi assim que o Dr. Henrique circulou pela cidade, na garupa, naquela noite agradável da capital holandesa.

Nas alturas

Quando não estava pensando em biologia, Amorim estava com a cabeça nas alturas, literalmente. Aos 15 anos, começou a pilotar um avião monomotor e chegou a tirar o brevê, a habilitação da aviação, acumulando mais de 800 horas de voo. Também na juventude, por incentivo do amigo Chicão, praticante de decatlo (esporte que reúne dez modalidades diferentes), Dr. Henrique começa a treinar salto em altura e corrida de 100 e 200 metros rasos, que o ajudou a melhorar sua capacidade respiratória. Chegou ao podium em algumas competições e disputou jogos universitários quando era estudante da ESALQ. Questionado se chegou a se animar em praticar decatlo como o amigo Chicão, Amorim é categórico “não, nem pensar”.

Um homem simples

Amorim é um empresário reconhecido, já recebeu diversas homenagens no Brasil e no exterior, conhece personalidades, mas nada disso mudou o seu jeito de ser e ele ainda mantem os hábitos simples. Nas noites de quinta-feira gosta de ir à casa de seu vizinho, onde encontra os amigos de diversas profissões. Por isso, o conteúdo das conversas é variado e Amorim aproveita para ficar por dentro de diversos assuntos. Aos finais de semana, o programa pela manhã é passar pelo Mercado Municipal de Piracicaba para comer um pastel e jogar conversa fora com o dono da banca, do qual se tornou amigo. Para acompanhar o pastel, a bebida não poderia ser outra, o brasileiríssimo caldo de cana.

Só love

Quando era professor da ESALQ, Amorim estava decidido a não contratar mais mulheres para fazerem estágio e garante que não era machismo “às vezes tinha trabalho para fazer aos finais de semana e aí o namorado implicava porque queria passear e a estagiária estava lá trabalhando”, explica. Mas como tudo na vida tem exceção, ele resolve novamente contratar uma estagiária chamada Vera. Do namoro ao casamento, se passou apenas um ano. Além de Henrique Neto, eles também são pais de Flávia e avós de Giulia, Sophia, Alice e Henrique. Dona Vera sempre foi uma mulher muito presente na vida profissional do Dr. Henrique. O ajudou em projetos de pesquisa no laboratório e é presença certa nas Reuniões Anuais da Fermentec. Amorim se abre sobre os pedidos que recebe da família, para curtir mais a vida, viajar, mas não consegue se ver longe do conhecimento e de seu trabalho junto aos tantos colaboradores que têm na Fermentec, nas universidades e nas usinas “a Vera e meu filho Henrique me pedem para dar uma desacelerada. Eu concordo sempre, mas vou sempre adiando um pouquinho”, confessa Henrique Amorim.

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Reunião Anual Fermentec 2019 na onda do RenovaBio

Mais de 400 pessoas participaram da Reunião Anual da Fermentec em 2019 no Centro de Convenções Ribeirão Preto

A Reunião Anual de 2019 da Fermentec reuniu mais de 400 profissionais de usinas do Brasil e exterior em dois dias de palestras. Este ano o formato do evento teve algumas novidades. Uma delas foi a divisão das palestras por painéis, o que estimulou o debate entre os participantes. Foram seis painéis: RenovaBio, Etanol de Milho, Controle Analítico, Processo industrial, Inovações Analíticas e Tecnologias Industriais. Os convidados promoveram um debate de alto nível, não só no palco, mas também na plateia que contou com pessoas com história no agronegócio, entre eles Maurílio Biagi Filho e o presidente da Abramilho, Sérgio Luis Bortolozzo.

Maurílio Biagi Filho elogiou o trabalho do setor para impulsionar o crescimento do etanol no Brasil

Renovar e agir – RenovAção

A prioridade das empresas é o crescimento e a sobrevivência, mas na indústria 4.0 a melhoria contínua adquire um novo grau de importância, especialmente no setor sucroenergético. Para outros tipos de empresas a sustentabilidade é marketing, mas para as usinas, as questões ambientais fazem parte do business. Na abertura da Reunião Anual da Fermentec, Henrique Amorim Neto, destacou a grande oportunidade que chega este ano, o RenovaBio, que vai gerar receita para o setor. Uma receita expressiva vai depender do desenvolvimento em processos e tecnologia. Portanto, participar do RenovaBio não basta, é preciso melhorar para obter cada vez mais créditos “a renovação virá para os que agirem”, afirmou Amorim Neto.

A renovação virá para os que agirem afirmou Amorim Neto

Henrique Vianna de Amorim: 80 anos de amor pelo conhecimento

No encerramento da Reunião Anual, os assuntos técnicos deram lugar à emoção. Henrique Amorim Neto chamou seu pai ao palco, o Dr. Henrique, que no dia primeiro de julho completou 80 anos de vida. Conhecer, medir, identificar, adaptar são algumas das palavras de ordem que sempre motivaram o ex-professor da ESALQ, pesquisador e empreendedor a seguir em frente. Segundo Amorim, é uma simbiose, um casamento que tem dado muito certo em busca de soluções para promover a excelência em produtos e serviços para o setor.

Momento de emoção no encerramento da Reunião Anual com a homenagem ao fundador da Fermentec, Henrique Vianna de Amorim

Painel RenovaBio

O RenovaBio foi um dos assuntos mais importantes da Reunião Anual. O programa faz parte da Política Nacional de Biocombustíveis (Lei 13.576/2017) e as usinas que já estiverem preparadas poderão, a partir de dezembro de 2019, emitir os CBios. O painel RenovaBio contou com a participação do CEO da Datagro, Plinio Nastari, do coordenador do RenovaBio na Agência Nacional do Petróleo, ANP, Luiz Fernando Coelho, Nilza Patrícia Ramos, da Embrapa Meio Ambiente, Márcio Farah, do BENRI e Fabio Beltrame, da Control Union. No painel, os profissionais das usinas receberam informações detalhadas sobre cada etapa do RenovaBio, desde sua tramitação à sanção da lei, passando pelos procedimentos que as unidades terão que cumprir para gerar CBios, que são os levantamentos de dados, verificação por uma firma inspetora e validação pela ANP.

Plinio Nastari, CEO da Datagro, insere o RenovaBio no centro das políticas públicas de diversos setores

Plinio Nastari apresentou um panorama sobre a crescente demanda de combustíveis para o transporte e a participação do Brasil tanto no consumo quanto na liderança no desenvolvimento de biocombustíveis com alta densidade energética e baixa pegada de carbono. Segundo Nastari, o Brasil é campeão mundial em substituição de gasolina por etanol e tem a grande oportunidade de produzir veículos híbridos com célula a combustível, uma alternativa viável economicamente frente às outras tecnologias, como a dos carros elétricos, que utilizam baterias, que são caras e têm recursos limitados. É eficiência energética aliada à redução das emissões de gases de efeito estufa. Dentro deste cenário, Nastari destacou o papel do RenovaBio que, segundo ele, está no centro de políticas públicas de meio ambiente, expansão dos biocombustíveis, agricultura e geração de empregos.

Mário Lúcio Lopes destacou como três tecnologias desenvolvidas pela Fermentec podem contribuir para o aumento da eficiência energética da usina e resultar em mais CBios dentro do programa RenovaBio. A tecnologia Altferm eleva o teor alcoólico e reduz a produção de vinhaça, que representa menos caminhões para transporte da vinhaça ao campo e menor consumo de óleo diesel. Outra vantagem é a ampliação do raio econômico da vinhaça no campo o que diminui o uso de fertilizantes. Já o OleoLev transforma compostos orgânicos da vinhaça em biodiesel e biometano, ampliando a produção de bioenergia pelas usinas. A terceira tecnologia é o StarchCane, que aumenta o tempo de aproveitamento da usina fermentando etanol de cana e milho em paralelo, reduzindo o tempo ocioso da indústria com as paradas da entressafra.

Etanol de milho

Guilherme Nastari, diretor da Datagro, destacou a vanguarda do Brasil em energias limpas e como as usinas podem diversificar a atividade e utilizar a cadeia do etanol para produzir biometano, biogás e etanol de milho. O desafio, segundo ele, é melhorar a comunicação com os consumidores para expor todos os benefícios do mercado da energia limpa.

Guilherme Nastari fez uma abordagem ampla sobre o potencial das usinas para produzir energia de diversas fontes

O etanol de milho se apresenta como uma alternativa para manter a usina trabalhando no período da entressafra. A tecnologia StarchCane, desenvolvida pela Fermentec, permite que a usina produza etanol de milho na entressafra utilizando a mesma estrutura da fermentação com caldo de cana e com reciclo de leveduras, o que aumenta a eficiência do processo. Assim, a usina praticamente elimina a ociosidade da indústria e produz etanol o ano todo. Uma prova que o etanol de milho chegou para ficar no Brasil são os investimentos que estão sendo feitos em novas usinas, principalmente no Mato Grosso, estado produtor do grão.

Anderson Assunção, da FLUOR, que está implantando usinas de etanol de milho no Mato Grosso utilizando a tecnologia StarchCane, da Fermentec

Já são dez unidades em operação no Brasil, sendo cinco no Mato Grosso, três em Goiás, uma em São Paulo e uma no Paraná. Sete estão em construção e diversos projetos no horizonte a médio e longo prazo. O projeto Millenium Bioenergia confirma essa previsão. Anderson Assunção, da empresa de engenharia FLUOR e executora do Millenium, apresentou o projeto da usina de Jaciara, no Mato Grosso. A planta será toda dividida em ilhas de produção e suas estruturas serão modulares, ou seja, poderão vir montadas e transportadas por caminhão para se conectar aos demais sistemas, sem interferência na produção. O projeto da usina de Jaciara está pronto para início de execução das obras e será o modelo para a implantação de outras unidades do Millenium Bioenergia. As unidades do projeto vão utilizar a tecnologia StarchCane, desenvolvida pela Fermentec, para a condução da fermentação do milho.

Controle analítico

Claudemir Bernardino apresentou um estudo que avalia a possibilidade de fazer a amostragem para pagamento de cana na esteira. Foi feita uma comparação da esteira com o digestor e os resultados foram altamente promissores. O estudo seguiu os seguintes fluxos:

Digestor
Sonda oblíqua, desfibrador/forrageira, extrator digestor quente/frio e cromatografia.

Esteira
Esteira de borracha, re-desfibrador África do Sul, extrator digestor quente/frio e cromatografia.

As correlações entre os métodos foram positivas e muito significativas, por isso a pesquisa seguirá adiante com a avaliação do sistema de limpeza a seco e a possibilidade de utilizar o NIR na esteira. A amostragem na esteira tem vários benefícios, como menor interferência do fator humano, redução de custos com manutenção com sonda oblíqua e forrageira e diminuição de análises no laboratório.

Processo industrial

Tratamento do caldo para produção de açúcar e etanol

O tratamento do caldo para produzir etanol não pode ser o mesmo para fazer açúcar. Esse foi o tema da palestra de Luiz Anderson Teixeira na Reunião Anual, que mostrou os efeitos distintos da sulfitação e da caleação para os dois processos e a atenção que se deve ter às diferenças no caldo para fazer açúcar ou produzir etanol.

Eficiência x produtividade x custo

Como chegar ao equilíbrio entre eficiência, produtividade e custos? Fernando Henrique Giometti respondeu à pergunta com recomendações importantes para as usinas: ter agilidade de controle e monitoramento, análise de dados em tempo real, inteligência (explicar fenômenos e identificar as causas) e usar a rede de colaboração (unidade industrial, centro de pesquisa e fornecedores).

Para melhorar a condução da fermentação ele deu cinco dicas preciosas:

- Controle da contaminação bacteriana;
- Assepsia dos equipamentos para evitar a contaminação;
- Tratamento do levedo, utilizando leveduras adequadas ao processo;
- Antecipação da aplicação de antibiótico. Adiar a aplicação possibilita o aumento da contaminação e ao maior uso de antibiótico;
- Monitoramento por cromatografia.

Metagenômica

A metagenômica é uma nova ferramenta que permite a identificação de bactérias sem cultivo, baseada em comparação de sequências de DNA. Foi feito um trabalho com amostragem com 22 usinas, que reuniu 954 amostras totalizando 1,4 bilhão de bases sequenciadas. Segundo Rudimar Cherubin é o maior trabalho de genômica do mundo. De 1% a 3% do rendimento da indústria é perdido por causa de contaminações, um custo alto ao setor sucroenergético. Com a metagenômica é possível descobrir quais são as bactérias, onde estão e suas características e assim fornece dados para tomar medidas de combate aos contaminantes e atuar na prevenção.

Bruno Sattolo também apresentou exemplos na prática de aplicação da metagenômica, neste caso para fazer o rastreio de bactérias que causam doenças na cana. Com a metagenômica é feito um mapeamento dos microrganismos fitopatogênicos, que permite fazer um trabalho de prevenção. A contaminação da cana por bactérias prejudica o rendimento e a qualidade da cana, provocam a reforma precoce do canavial e aumenta o custo com insumos. O próximo passo é fazer o mesmo rastreio com vírus e fungos.

Levedura: a estrela da fermentação

Silene Paulillo mostrou porque a levedura, a protagonista da fermentação, deve receber uma atenção especial no início da safra. A recomendação é sempre começar a safra com leveduras selecionadas, nunca de panificação, que tem alta dominância e persistência. As leveduras selecionadas também são importantes porque permitem identificar leveduras personalizadas no processo.

A Fermentec realizou um levantamento sobre a permanência das leveduras selecionadas utilizando dados de dez safras (2009 a 2018) em 132 usinas. As usinas foram divididas em três classes:

Classe A: leveduras selecionadas ficam pelo menos até cinco meses com dominância maior ou igual a 90%;
Classe B: selecionadas ficam até cinco meses com dominância menor que 90% e maior que 20%;
Classe C: selecionadas ficam com dominância menor ou igual 20% até três ou quatro meses.

Resultados

As usinas que ficaram na classe A foram as que usaram, em média, 1095 Kg de leveduras selecionadas para iniciar a safra. As da classe B usaram em média 722Kg de leveduras selecionadas. Já as da classe C usaram em média 475Kg de leveduras selecionadas.

Portanto a quantidade de levedura que se utiliza para iniciar a safra interfere na permanência dessas leveduras.

Case: mudança de hábito

Uma usina passou a usar levedura selecionada a partir da safra 2018/19 adquirindo 2040Kg. Em apenas um mês em que as leveduras selecionadas estavam no processo a usina produziu quase 1000 m3 de etanol a mais que na safra anterior, sem levedura selecionada. Ou seja, o investimento em levedura selecionada não chegou a 10% em relação ao incremento em produção de etanol.

Fazendo as contas, é possível chegar aos resultados financeiros.

984 m3 x R$ 1.850,00 = R$ 1.820.400,00
A levedura selecionada reduziu em 8% o gasto com insumos.

Marte é o limite

Lucas Boldrini, estudante de biotecnologia da Ufscar de São Carlos, apresentou o projeto Astroshield que a equipe de estudantes está desenvolvendo para participar da iGEM, uma competição de máquinas geneticamente engenheiradas que será realizada em outubro no MIT, em Boston. O projeto tem o objetivo de desenvolver uma levedura que tenha condições de fazer fermentação em ambientes hostis, como o planeta Marte. Na terra, uma das aplicações possíveis para esta levedura é um processo de esterilização em que um raio ultravioleta elimina bactérias e outras leveduras indesejadas preservando apenas as leveduras que interessem ao processo. A Fermentec é parceira do projeto Astroshield e tem acompanhado os resultados das pesquisas para avaliar aplicações futuras.

Lucas Boldrini, do Clube de Energia Sintética da UFSCAR, falou sobre o projeto Astroshield para testar leveduras em Marte

Lars Grael fecha reunião com chave de ouro

“O pessimista reclama do vento, o otimista espera ele mudar e o realista ajusta a vela”. A Reunião Anual fecha em grande estilo com toda a história de superação do velejador Lars Grael, que falou sobre os desafios do início da carreira, o título mundial ao lado do irmão Torben, as dificuldades na preparação para as Olimpíadas, as pessoas que fizeram a diferença em sua vida e o auge da vela em Atlanta com a medalha de bronze e o ouro de Torben em outra categoria. Lars lembrou sua luta pela vida após sofrer um acidente provocado por uma lancha em que perdeu a perna direita. A revolta por perder a perna no auge da carreira foi diminuindo quando conheceu a enfermeira Claudia, que também usava uma prótese e fazia esporte de aventura. Um exemplo de motivação que trouxe uma grande superação e a volta ao esporte com o título Sul-Americano em 2005.

O medalhista olímpico, Lars Grael, exemplo de superação, encerrou a Reunião Anual com chave de ouro

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Gestão da produção e eficiência da fermentação “Efeito dominó”

Desde o advento do Proálcool muitos processos evoluíram e como andam nossos processos fermentativos?

Devemos trabalhar em cada detalhe para ter em uma gestão eficaz e não apenas eficiente. Estamos no caminho certo e, podemos melhorar. SEMPRE!

Acompanhamos processos fermentativos no Brasil e em todo o mundo, com tecnologia dos mais distintos padrões de qualidade, eficiência e investimentos. Afirmamos que claro, a tecnologia nos proporciona um ótimo avanço qualitativo e quantitativo com relação a gestão e produção eficaz. Porém, os mais simples também podem e devem aprimorar seus conhecimentos. O simples e, não menos importante costume de gerenciar os níveis de ácido lático fazem parte de uma rotina eficiente e produtiva. Quanto chega deste subproduto com o mosto e, quanto está sendo produzido na fermentação? Parâmetros ideais? O ácido lático representa em sua maioria etanol que deixou de ser produzido. Prejuízo! Quanto menor a produção deste subproduto melhor será a sua produtividade. Se ele ainda não é por nos monitorado, seu acompanhamento periódico deve ser implementado. “Não se gerencia o que não se mede”.

Além dos fatores por nós compreendidos, a fermentação pode ser avaliada com três importantes indicadores:

1 – Fermentação Lática: comumente encontrada em laticínios e maleficamente encontrada na produção de etanol, causada principalmente por bactérias.
2 – Fermentação Acética: é a oxidação parcial do álcool, produzindo ácido acético. Este processo é utilizado na produção de vinagre e do ácido acético industrial. Desenvolve-se também na deterioração de bebidas alcoólicas. Maleficamente encontrada na produção de etanol, causada por bactérias.
3 – Fermentação Alcoólica: É nosso ideal, que buscamos produzir com eficácia através das leveduras, ou seja, nossa fermentação é prioritariamente alcóolica e não lática e ou acética. Devemos acompanhar estes números e minimizar ao máximo a produção dos ácidos lático e acético para consequentemente produzir mais álcool.

“Contaminação não faz mal”

1x10e5 é considerado limite entre contaminação e prejuízo, a partir disto as perdas impactam a produção e, o bolso do investidor, ou seja, 1x10e5ufc/mL é igual a 1x 10 x 10 x10 x10 x10 então: 100.000 unidades formadoras de colônia/mL. Cem mil, sim. Cem mil bactérias em cada mL de sua fermentação que consomem o açúcar das leveduras e, não é só isso. As bactérias produzem ácidos que fazem mal as leveduras, é uma guerra e, quem pode perder?

“Ácido Lático não tem relação com a contaminação”

O ácido lático não é só diretamente ligado a contaminação por ser um subproduto produzido belas bactérias como é um indicador diretamente relacionado as perdas. Para cada molécula de ácido lático produzido uma de etanol deixou de ser constituída. O cálculo é simples.

“Antibacteriano custa caro”

Sim, em 2019 ainda se discute isso (no Brasil). Em outros países as dosagens podem ser mais baixas, porém dificilmente são realizadas bateladas sem produto. Caro, ele é quando não sabemos o quanto estamos perdendo. Quais os custos e perdas desta produção? Qual o retorno sobre o investimento? Adm de Produção, eficiência, gestão e estratégia.
As perdas associadas ao não uso custam muito mais que o antimicrobiano. Faça conosco o cálculo de custo benefício.

“Podemos trabalhar com a contaminação em 10e8”

3x10e8 são: 3x10x10x10x10x10x10x10x10 = 300.000.000 de ufc/mL. São 300 milhões de bactérias em cada mililitro de sua fermentação. É um valor altíssimo! Em alguns casos teremos quase a mesma quantia de bactérias consumindo açúcar e liberando ácidos ruins que de leveduras produzindo álcool. Lesando cada vez mais a produção de etanol.

Grandes grupos estão cada vez mais trazendo tecnologias e desenvolvendo procedimentos de condução e gestão cada vez mais eficazes, os dados utilizados para tomada de decisão devem ser extremamente precisos. Devemos cada vez mais aumentar a lucratividade, valor. Necessitamos utilizar e dar voz aos nossos números, dados e referências explícitos em cada processo. Medir e monitorar o ácido lático é uma ação simples e que dá muito resultado.

Dominó: um novo caminho na utilização de antibacterianos

Rotação “Dominó” ou “Projeto de efeito Dominó”

Visa definir no mínimo três diferentes moléculas (não confundir rotação de nome comercial, temos vários produtos no mercado com mesmo ingrediente ativo) e, intercalar a aplicação das mesmas, ao intercalar a aplicação utilizando diferentes moléculas obtemos o melhor de cada uma delas consecutivamente. Ao contrário, repetir dosagens de produtos com mesmo ingrediente ativo, as bactérias sobreviventes do último ciclo se multiplicam nos ciclos posteriores permitindo a seleção de cepas com tolerância ao produto e, prejudica cada vez mais a sua produção.

Moléculas: Observar sempre o ingrediente ativo e o teor de ativos (% de concentração) de cada produto.

Dosagem: A dosagem padrão é 3ppm. Podemos variar para mais ou para menos, de acordo com o processo.

Podemos utilizar menos antibacterianos durante a safra se, trabalharmos com melhores condições de assepsia e mosto de alimentação.

Temos casos onde os clientes trabalham com mosto de alimentação em 10e1 ou 10e2 ufc/mL e boas condições de assepsia, favorecendo assim maior controle das bactérias, nestes casos, podemos buscar utilizar menor quantidade de ácido no tratamento das cubas, temos cases de clientes que utilizam quantidades muito inferiores ao tradicional e, pontualmente realizam dosagens tradicionais, em conjunto com a aplicação continua de antibacterianos em todos os pés de fermento, com dosagens que podem chegar a 0,5ppm de acordo com as condições de processo, multiplicação bacteriana, assepsia e mosto. As aplicações devem sempre ser definidas caso a caso. Partindo de uma dosagem maior de ácido e antibacteriano e vir baixando as mesmas ciclo após ciclo visando encontrar o melhor custo X benefício com a menor dosagem continua possível. Caso as condições mudem e, o desafio seja maior, as dosagens voltam ao padrão até que se reestabeleça o controle e possamos voltar a baixar as doses. Investimento? Maior atenção aos números que devem ser periódicos e precisos.

Não temos grande influência de pH nos resultados obtidos com nossos antibacterianos. Resumidamente o ácido sensibiliza as bactérias e, o antibacteriano pode controlar mais bactérias por isso. Por este motivo as condições de assepsia e tratamento de mosto devem caminhar juntas, ser sempre muito bem conduzidas favorecendo o controle das bactérias e deixando os resultados mais evidentes. Para isso o controle das análises e amostragens é fundamental.

O antibacteriano sempre dá resultado, porém em condições de assepsia ineficiente e de contaminação no mosto igual ou maior que 10e3 a visibilidade destes resultados é mais complexa, a condição é ótima para a proliferação das bactérias que é constante, o antibacteriano é uma ferramenta estratégica de combate e, não uma “bomba atômica”.

Recomendação

Reduzir a aplicação de ácido gradativamente, subindo o pH de forma escalonada (a cada ciclo) reduzindo o ácido aos poucos até zerar sua aplicação ou chegar numa dosagem mínima, mantendo a aplicação de antibacterianos continuamente em cada dorna, intercalando moléculas a cada aplicação (dosagem pode chegar a 0,5ppm). Levantar custos de aplicação do ácido e do antibacteriano, calcular a dose e custo benefício de ambos.

Considerações importantes

Quando o mosto tiver contaminação igual ou maior que 10e3 é fundamental tratar este mosto. Podemos fazer um ótimo trabalho que pode ter seu resultado prejudicado por causa de um mosto ruim. Podemos ter um ótimo rendimento com um mosto bom, ou não, e certamente teremos um mal rendimento com um mosto ruim.

Estamos aplicando geralmente 3ppm (ex: 3kg em um volume de 1.000.000 de litros) que devem se misturar com todo o meio, permear as bactérias, inativar e ou eliminar as mesmas num período de poucas horas, onde o meio favorece e muito a proliferação das mesmas que podem se multiplicar rapidamente, ou seja, a diluição e aplicação é fundamental para a melhor eficiência dos produtos. * Solicite o protocolo de diluição e aplicação.

*As bactérias duplicam-se a cada instante de tempo. Por isso, se a população dobrar, a sua velocidade de crescimento também dobra. Se ela quadruplicar, a velocidade quadruplicará, e assim por diante, ou seja, a velocidade de crescimento é proporcional ao tamanho da população. Fique de olho nesses números, SEMPRE!

Autor: Leandro Branco Ethanol Performance Group Coordinator Phibro

Telefone: (11) 99410 7653

e-mail: leandro.branco@pahc.com

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Produzindo etanol com sustentabilidade

Introdução

O setor sucroenergético brasileiro necessita, além da produção necessária de etanol para atender a demanda futura de combustíveis renováveis, possuir alta produtividade, ou seja, produzir mais etanol com a capacidade instalada, atender a máxima responsabilidade social e ambiental.

Em linha com esta demanda, a Solenis – fabricante global líder de especialidades químicas – hoje presente em 120 países com mais de 40 fábricas e 10 centros de pesquisa globais, apresenta as novas forças de expansão da produção de etanol promovendo novas tecnologias e monitoramento, tendo como principal objetivo a fermentação alcoólica com altíssimo teor alcoólico, preservando a fisiologia das células de leveduras responsáveis pela conversão dos açúcares e nutrientes presentes no mosto em fermentação, em etanol e biomassa.

Fermentando com altíssimo teor alcoólico

Por meio de uma complexa série de mais de 30 reações químicas sucessivas, cada uma catalisada por uma enzima específica, as leveduras fermentam os açúcares adicionados às dornas de fermentação, onde uma série de de parâmetros são considerados como fundamentais para obter-se uma fermentação com alta produtividade.

O teor alcoólico, ou seja, a quantidade, em volume, de etanol contidos em 100 litros de vinho fermentado, normalmente encontrado nas plantas de etanol se encontram na faixa de 8,0 à 9,0% v/v, sendo que o restante é considerado água e demais componentes, os quais gerarão a vinhaça, efluente líquido da destilação do vinho.

O principal objetivo em operarmos uma planta de etanol com altíssimo teor alcoólico é a redução significativa do volume de água no processo, tanto a presente no vinho em fermentação, ou seja, uma redução do volume de vinhaça produzida, quanto na água utilizada para o resfriamento do mosto e dornas, quanto para a condensação dos vapores alcoólicos na destilação.

O grande desafio para uma fermentação com altíssimo teor alcoólico é a manutenção deste teor, sem afetar a saúde das células de leveduras, pois como sabemos, o etanol, além de outros fatores, é extremamente danoso à membrana celular.

Como falamos sempre: aumentar o teor alcoólico não é difícil. O complicado é mantê-lo estável durante a maior parte da safra.

Manutenção da saúde das células de leveduras em fermentação com altíssimo teor alcoólico

Como a membrana celular das células de leveduras são flexíveis, dinâmicas e seletivamente permeáveis, o que lhes confere a capacidade de controlar e regular o que entra e o que sai, e extremamente sensíveis ao estresse causado por diversos fatores, tais como: alta temperatura, alto teor de sais e açúcares, alta concentração de ácidos orgânicos, e também alto teor alcoólico.

Portanto, é fundamental o monitoramento da fermentação, além dos principais parâmetros atualmente recomendados, dos teores de macro e micro minerais e metais pesados presentes no mosto a ser fermentado, no leite de leveduras reciclado (pé-de-cuba), e no vinho delevedurado (vinho para destilação), de tal forma a fecharmos o balanço destes minerais, e determinarmos a complementação e/ou suplementação de elementos químicos fundamentais para o perfeito metabolismo das células de leveduras quando expostas a processos com altíssimo teor alcoólico. A análise de metais pesados também é de extrema importância, pois, em determinadas situações podemos encontrar minerais considerados em excesso, porém se encontrarmos teores elevados de, por exemplo, o Alumínio, é necessária a complementação com diferentes micro nutrientes.

Desta forma, consideramos que a nutrição celular monitorada é fundamental para a manutenção de leveduras com elevado potencial fisiológico, visando a sua sobrevivência em mostos com altíssimo teores alcoólicos.

Em nossos laboratórios monitoramos a Vitalidade destas células de leveduras em meios com altíssimo teor alcoólico, de tal forma à garantir a menor população possível de células hibernadas, ou seja, elas estão vivas, porém com funções bem reduzidas na conversão de açúcares e nutrientes em etanol e biomassa.

Controle efetivo da contaminação bacteriana

Como sabemos, uma das maiores preocupações em plantas de etanol é a contaminação causada por bactérias.

Estes microorganismos, além de consumir açúcares e produzir ácidos orgânicos devidamente comprovados como causadores do decréscimo do rendimento fermentativo, também consomem os nutrientes que estão no meio fermentativo, reduzindo, portanto, a oferta nutricional para as células de leveduras.

Desta forma, o controle de bactérias em fermentações com altíssimo teores alcoólicos é considerada uma prioridade. A contaminação deve ser mantida em níveis menores do que 10e7 bast/mL.

A combinação de agentes bactericidas com agentes bacteriostáticos promove este controle efetivo, de tal forma a preservar os açúcares e nutrientes contidos no mosto a ser fermentado, proporcionando, assim, vinhos com altíssimo teor alcoólico.

Eficiência da centrifugação do fermento

Consideramos que as centrífugas são o “coração” da fermentação alcoólica, portanto, estas máquinas devem operar com a máxima eficiência possível. Caso as centrífugas não operem com alta eficiência, o vinho que deveria ir para a destilação, recircula nas cubas de tratamento, trazendo consigo vários componentes indesejáveis ao tratamento do fermento: etanol, ácidos orgânicos, glicerol, entre outros. É muito provável que plantas que operem com baixa eficiência tenham o consumo de ácido sulfúrico aumentado, devido ao poder tamponante do meio.

Neste caso, reforçamos ainda mais a necessidade de uma nutrição celular adequada para suportar, em determinados momentos da safra, uma alta concentração de ácido sulfúrico nas cubas.

Portanto, é fundamental o estudo da reologia do mosto e vinho em fermentação, de tal forma que seja possível identificar moléculas que sejam capazes de reduzir a viscosidade do vinho levurado (vinho bruto), e desta forma melhorar a eficiência das máquinas. Consideramos como eficiência mínima: 95%.

Fermentação com altíssimo teor alcoólico e alta vitalidade das células de leveduras

A fermentação monitorada é batelada com capacidade nominal para produzir 1.250 m3/dia de etanol hidratado com 10,00%v/v de teor alcoólico.

A demanda é operar esta planta com a máxima produção possível e com o teor alcoólico superior à 12,00%v/v, porém os desafios eram consideráveis, já que com temperatura ambiente muito alta, em determinados períodos da safra encontramos valores de 40ºC do vinho em fermentação. Com esta condição a viabilidade celular não suportava teores maiores que 10,00%v/v.

Após o monitoramento e balanço de minerais e metais pesados e o estudo do processo em questão com a equipe técnica da planta industrial, a planta operou com estes parâmetros:

- ART: 18,00%
- % Fermento dornas: 12,00%
- Viabilidade: 80,00%
- Brotamento: 9,00%
- Contaminação: 1,0x10e7 bast/mL
- Floculação máxima: 10,00%
- Acidez % ART Mosto: 1,65%
- Tempo de fermentação: 7,00 horas
- Tempo de espera: 1,00 hora

O Programa de Fermentação Eficiente constou de:

- Nutrição celular: conduzida com a complementação e/ou suplementação em Macro e Micro minerais.
Dosado em relação a vazão de mosto a ser fermentado.

- Controle da viscosidade: moléculas que reduziram a viscosidade do vinho bruto.
Dosado em relação a vazão de mosto a ser fermentado.

- Controle da contaminação bacteriana: bactericida e bacteriostático
Bactericida sob a forma de choque.
Bacteriostático em relação a vazão de leite de leveduras (pé-de-cuba).

- Controle efetivo da espuma: dispersantes e antiespumantes
Alto impacto e alta retenção
Ausência de etanol e dioxano nas formulações.

Resultados obtidos

Os resultados obtidos foram:

1 – Aumento de 38% da produção de etanol: 900m3/dia (safra 2017) x 1.250m3/dia (safra 2018);
2 – Aumento de 35% do teor alcoólico do vinho: 9,80%v/v (safra 2017) x 13,50%v/v (safra 2018);
3 – Redução de 30% da vinhaça produzida;
4 – Redução de 20% do vapor consumido na destilação;
5 – Redução de 13% da quantidade de água utilizada no processo;
6 – Redução de 40% do consumo de ácido sulfúrico;
7 – Viabilidade celular se manteve na ordem de 75%;
8 – Porém a vitalidade celular esteve em 98%, ou seja, quase que 100% das células de leveduras estiveram ativas;
9 -  Células de leveduras predominantes com bordas regulares;
10 – Custo operacional na fermentação se manteve praticamente o mesmo: R$9,85/m3 (safra 2017) x R$10,01/m3 (safra 2018).

Fisiologia da levedura em altíssimo teor alcoólico com alta vitalidade celular

Conclusão

É perfeitamente possível operarmos uma fermentação eficiente com altíssimo teor alcoólico, sem afetar a fisiologia das células de leveduras, obtendo alta produtividade e, principalmente, operando a planta com baixo custo de produção, sem oferecer maiores danos ao meio ambiente com a redução significativa de vinhaça.

Autor: Glauco Martins de Mello Junior – Global Manager Applications of Biorefining (IWT)

Conteúdo produzido pela empresa Solenis

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Trocadores a placas Free Flow (canal livre) no tratamento de caldo

O tratamento de caldo em usinas de açúcar com destilaria anexas ou autônoma é um item de grande importância para atingir altos índices de eficiência industrial com redução de perdas de ART.

Os aquecedores de caldo e/ou regeneradores tem o objetivo de aquecer o caldo para a decantação, cujo objetivo pode ser resumido em: melhorar a qualidade do açúcar final (cor, impurezas, etc.) e para o etanol “esterilizar” o caldo para obter maior teor alcoólico na fermentação.

Para os dois principais produtos da usina (açúcar e etanol) tanto o tempo necessário para o aquecimento e a forma com que os trocadores são limpos são extremamente importantes.

Os trocadores a placas com tecnologia Free Flow da Sondex® trazem uma evolução para as aplicações de tratamento de caldo. Sua tecnologia de canal livre sem contato mecânico entre as placas, não permite o acumulo do bagacilho, garantindo assim uma alta performance de processo, maior tempo de campanha e eliminação da necessidade de abertura mecânica do equipamento, base rotina de limpeza química.

Confira na imagem a seguir as principais diferenças entre os dois tipos:

Modelo tradicional espinha de peixe (esq.) e modelo Free Flow canal livre (dir.)

Detalhe do espaçamento entre placas Free Flow

É possível observar que o espaçamento maior estre as placas e, principalmente, constante sem estreitamento do canal, permite o fluxo do bagaçilho sem dificuldades.

Principais vantagens da tecnologia em trocadores a placas Free Flow no tratamento de caldo:

- Menor diferencial de temperatura (Maior efeito regenerativo e/ou economia de vapor);

- Menor perda de carga e com isto, menor custo de instalação;

- Sem pontos mortos que possam gerar acúmulos entre as placas (alta performance e mínima contaminação do caldo);

- Permite o uso de vinhaça no aquecimento do caldo;

- Maior campanha operacional sem necessidade de abertura dos trocadores (produção continua), mantendo uma limpeza química adequada ao processo;

- Prontos para expansão da capacidade produtiva;

- Espaço útil para instalação otimizado.

A imagem acima apresenta o espaço requerido pelos trocadores a placas já previsto aumento da capacidade com a simples adição de placas nas estruturas existentes, reduzindo o custo total do projeto na expansão.

Mais informações:
(19) 3878-7028
info@sondex.com.br

http://sondex.com.br/

Conteúdo produzido pela empresa Sondex

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Volume de vinhaça: menos é mais

Nos últimos 40 anos a produção de etanol aumentou cerca de 60 vezes, assim como o volume de vinhaça. Atualmente, para cada litro de álcool produzido no país são gerados 12,4 litros de vinhaça em média, o que significa uma produção de 372 bilhões de litros por ano.

Redução do volume da vinhaça

Alternativas para utilização da vinhaça vêm sendo sistematicamente pesquisadas desde 1950. Na época, o professor Jaime Rocha de Almeida apresentou os resultados dos primeiros estudos de aplicação da vinhaça no solo. Estavam lançadas as bases para a fertirrigação, desmistificando a acidez do solo causada pela vinhaça. Mesmo assim, as aplicações passaram a ser realizadas em áreas de sacrifício às quais eram destinados grandes volumes, chegando em alguns casos a 10.000 m3/ha. Mais tarde, em 1975, o professor Nadir Almeida da Glória estabeleceu as bases para a aplicação racional da vinhaça levando em consideração a sua composição mineral, as características do solo e as exigências da cana-de-açúcar. A partir da década de 1980 houve uma redução significativa nos volumes de vinhaça aplicados no solo, em geral variando de 500 a 2.000 m3/ha.

Com base na capacidade de troca de cátions (CTC) do solo e na concentração de potássio (K2O) da vinhaça, em 2005 a CETESB-SP regulamentou o uso e os limites de aplicação nas áreas cultivadas com cana-de-açúcar reduzindo ainda mais os volumes de vinhaça por ha. E quando o limite de CTC do solo é atingido, a aplicação de vinhaça fica restrita à reposição de 185Kg K2O/ha, extração média da cana a cada corte. Para atender as novas diretivas os custos com armazenamento, transporte e aplicação da vinhaça aumentaram consideravelmente.

A vinhaça tem potencial para repor a maior parte dos minerais retirados do solo pela cana-de-açúcar, mas por não ser distribuída em todo o canavial gera um desequilíbrio entre áreas com e sem fertirrigação. Atualmente, 60 a 70% das áreas de canavial não são fertirrigadas e, por isso, dependentes de fertilizantes químicos para reposição dos minerais extraídos pela cana.

Por sua vez, com a colheita e processamento da cana, estes minerais são exportados para as áreas que recebem vinhaça. Desta forma, as áreas fertirrigadas acabam concentrando os minerais extraídos pela cana de “todo” o canavial. Ou seja, são exportados sais minerais de todo o canavial para as áreas que recebem vinhaça. Aplicações sucessivas de vinhaça podem levar à saturação dos solos como ilustrado na Figura 1. Mais cedo ou mais tarde, este limite de saturação acaba sendo atingido em função das características do solo, da composição da vinhaça e dos volumes aplicados por ha.

Os principais problemas decorrentes da saturação dos solos são: a) salinização e alteração do potencial osmótico do meio; b) toxicidade às plantas causadas por íons específicos; c) prejuízo da absorção de água e nutrientes pelas plantas; e d) desestabilização da estrutura do solo. Por consequência, a taxa de crescimento das plantas acaba sendo prejudicada devido a menor captação de água, gasto de energia para balancear as concentrações de sais nos tecidos vegetais, redução da disponibilidade de energia para promover o crescimento da planta.

Uma destilaria autônoma, com moagem de 2.000.000 ton/ano, produtividade de 80 ton/ha, 133 Kg ATR/ton, área de colheita de 25.000 ha e teor alcoólico de 8,5% (v/v) no vinho, gera um volume de vinhaça de aproximadamente 1.850.000 m3/safra. Considerando um teor médio de 2,5 Kg K2O/m3 de vinhaça, retornam ao campo 4.625.000 Kg de K2O. Se esta vinhaça fosse aplicada com base na dose média exigida pela cultura da cana-de-açúcar (185 kg K2O por ha), a área correspondente de aplicação da vinhaça seria de exatos 25.000 ha. Ou seja, teríamos um equilíbrio entre remoção e retorno de potássio ao canavial, com redução de custos em fertilizantes químicos e mitigação da saturação dos solos fertirrigados.

volume de vinhaça figura 1

Figura 1. Processo de saturação do solo nas áreas de canavial que recebem vinhaça. Fertilizantes químicos são utilizados para repor o potássio que é extraído pela cana. A vinhaça resultante do processamento da cana acaba sendo aplicada numa área bem menor, concentrando os minerais no solo.

Para alcançar este balanço entre a extração e reposição de minerais é preciso levar a vinhaça para áreas mais distantes do canavial. Isso aumenta os custos operacionais, investimentos em canais, caminhões, tanques de armazenamento e logística para coordenar o transporte e aplicação da vinhaça. Por outro lado, também há uma oportunidade que é a redução dos gastos com fertilizantes químicos como o KCl.

Isso pode ser resolvido? Sim, concentrando a vinhaça em 20, 30 ou até 50%. Volumes menores permitem ampliar o raio econômico de aplicação no canavial (Figura 2). A vinhaça, distribuída numa área maior, diminui os problemas de saturação do solo além de trazer uma economia em fertilizantes a base de potássio. Para reduzir os volumes de vinhaça algumas usinas têm trabalhado com teores alcoólicos mais elevados na fermentação. Esta redução de volume em função do teor alcoólico está demonstrada na tabela 1. Para isso foram desenvolvidas tecnologias como o ALTFERM® com objetivo de aumentar o teor alcoólico das fermentações, reduzir o volume de vinhaça, diminuir o gasto de vapor na destilaria e o consumo de água.

volume de vinhaça figura 2

Figura 2. Raio econômico de distribuição da vinhaça com base no aumento do Brix. As setas azul e vermelha indicam a faixa de concentração do Brix da vinhaça com maior ganho no raio econômico.

volume de vinhaça tabela 1

Tabela 1. Teor alcoólico do vinho versus redução do volume de vinhaça e número de carregamentos para uma destilaria que produz 5.200 m3 de etanol por semana.

* Considerando apenas 23% do volume de vinhaça transportada por caminhão e 15 m3  para cada tanque
Fonte: Fermentec

A elevação do teor alcoólico na fermentação aumenta o Brix da vinhaça reduzindo o volume por m3 de álcool produzido. Mais concentrada, a vinhaça pode ser aplicada em áreas distantes do canavial, diminuindo custos com transporte, aplicação e com fertilizantes. Por causa das particularidades de cada usina o aumento no raio econômico de aplicação da vinhaça deve ser determinado para cada unidade industrial.

Em resumo, com menos vinhaça reduzimos o número de carregamentos, tanques de armazenamento, transporte e aplicação em áreas mais distantes do canavial gerando mais economia para a indústria. Por isso, quando falamos do volume de vinhaça, menos é mais.

Autores: Mário Lúcio Lopes, Henrique B. Amorim Neto e Henrique V. Amorim

Fonte: Portal FT agosto/2016

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Desempenho da levedura Fermel® na fermentação com alto teor alcoólico

A levedura Fermel® foi, junto com a PE2, CAT-1 E FT 858L, uma das leveduras mais utilizadas pelos clientes Fermentec para iniciar a safra 2018/19. Esse sucesso da levedura Fermel® era esperado, visto a sua performance em ensaios de laboratório e testes em escala piloto realizados por mais de 15 anos. Na safra 2015/16 foi feito um teste em escala piloto do desempenho desta levedura em fermentações com alto teor alcoólico. Este tipo de fermentação é baseada na otimização do processo de produção de etanol, em leveduras específicas tolerantes e menores temperaturas de fermentação, tendo como benefícios menor gasto de energia a destilar, menor volume de vinhaça e economia de insumos.

A pesquisa conduzida pela Fermentec em escala piloto demonstrou viabilidade econômica, técnica e ambiental deste processo. Nessa condição de processo, o papel da levedura é determinante, já que necessita ser mais resistente aos teores mais elevados. As linhagens que vem sendo selecionadas pela Fermentec são mais viáveis que as leveduras tradicionais. Dentre elas, temos a levedura Fermel®, a qual apresenta viabilidade técnica ao fermentar açúcares em alto teor alcoólico e com produção menor de espuma no processo.

Teste piloto com levedura Fermel® na safra 2015/16 em fermentação com alto teor alcoólico

O desempenho da levedura Fermel® foi avaliado em uma fermentação com teor alcoólico superior a 12% v/v com mosto de melaço e água. Também foi avaliada a redução do volume de água utilizada no preparo do pé de cuba para comprovar a viabilidade de se trabalhar com redução do uso de água potável no processo sem comprometer o processo de fermentação em teores alcoólicos mais elevados.

Foram feitas 179 fermentações ao longo da safra passada. A levedura Fermel® obteve uma faixa ótima de trabalho de 13-14% (v/v), com valor médio de 13% v/v de teor alcoólico. O tempo de fermentação ficou com valor médio de 14 horas (gráfico 1). A viabilidade média da levedura foi de 78,8% (gráfico 2).

Gráfico 1. Desempenho da levedura Fermel® ao longo de 179 fermentações com destaque para o teor alcoólico e tempo de fermentação.

Gráfico 2. Viabilidade celular ao longo de 179 fermentações.

Em relação à redução do uso de água do pé de cuba, foi mantida durante a safra a proporção de 20% de fermento tratado em relação ao volume final de vinho, não sendo observada nenhuma alteração nos parâmetros avaliados, demonstrando que a levedura tem capacidade de fermentar satisfatoriamente com menos água, com índices similares a uma fermentação de alto teor alcoólico. Vale ressaltar que a relação de 20% adotada é uma condição empregada pelas destilarias que utilizam elevadas proporções de caldo na composição de mosto. Já na avaliação feita em escala piloto, as fermentações contemplaram apenas mosto composto por melaço e água.

Alguns contratempos explicam resultados não satisfatórios com relação a teor alcoólico, tempo de fermentação e viabilidade celular das leveduras (Gráficos 1 e 2). Um dos fatores que justificam muitos desses contratempos é a acidez elevada do melaço utilizado para a composição do mosto. O valor de acidez/brix do melaço desta safra apresentou valores elevados, com valor médio de 10,3 chegando até a 12 (Gráfico 3).

Durante as rodadas 38 a 54, por exemplo, a acidez/brix do melaço ficou elevada, com média de 11,6 (Gráfico 3). Isso ocasionou aumento do tempo de fermentação e queda da viabilidade das leveduras. Já durante as rodadas 47 a 52 houve um aumento no tempo de fermentação, provavelmente devido ao aumento excessivo de teor alcoólico (acima de 14% v/v) somado a acidez do melaço/brix que ficou em torno de 10,8 como pode ser observado no Gráfico 3. Novamente verificamos aumento do tempo de fermentação e queda da viabilidade celular. Já durante as rodadas 99 a 113 foi um período de recuperação da levedura após uma parada de sete dias na usina. E, por fim, também temos alguns pontos isolados com tempos de fermentação acima de 17 horas sempre devido ao aumento de teor alcoólico quando se atingia valores acima de 15% v/v. Aqui cabe ressaltar a elevada capacidade de rápida recuperação de viabilidade da Fermel®, sendo um dos diferenciais da levedura.

Também é importante ressaltar que a partir da fermentação número 133 a média de acidez/brix do melaço caiu para 7,5, permitindo um período de maior estabilidade com relação a teor alcoólico, tempo de fermentação e viabilidade. Todavia, esse valor ainda é consideravelmente alto para uma fermentação de mosto com água e melaço, o que reforça a robustez da Fermel® ao longo das fermentações.

Todas essas ocorrências, principalmente a alta acidez encontrada no melaço, interferem no rendimento fermentativo. O rendimento médio da safra nas fermentações da piloto foi de 87,73%. Tudo isso só reforça a importância da qualidade da matéria-prima, do controle industrial e da boa condução do processo. Os testes em escala piloto priorizam a avaliação dos limites da levedura para aprimorar as fermentações industriais, nas quais deslizes e contratempos acarretam prejuízos econômicos.

Gráfico 3. Acidez/Brix ao longo de 179 ciclos fermentativos.

A Figura 1 demonstra que houve permanência e dominância da levedura Fermel® durante as fermentações feitas em escala piloto na safra 2015/2016, a qual mesmo com o surgimento de outras leveduras conseguiu se manter até o final da pesquisa.

Figura 1. Análise de cariotipagem durante as fermentações feitas em escala piloto.

Os resultados obtidos com as fermentações realizadas em escala piloto na safra 2015/2016 demonstraram que a levedura Fermel® proporciona bom desempenho fermentativo em condições de alto teor alcoólico com mosto de mel e água, com tempo de fermentação viável, e com redução do consumo de água na composição do pé de cuba. Adicionalmente, a resistência a acidez elevada do mel durante as fermentações é outro ponto que chama a atenção e agrega valor às habilidades, viabilidade e robustez da Fermel®.

Autores: Marcel Salmeron Lorenzi e Juliana Hellmeister de Campos Nogueira
Fonte: Portal FT julho/2016

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O que é o óleo fusel e impacto na usina

O que é o óleo fusel? Uma das possíveis definições diz ser uma mistura composta por álcoois superiores, como o Isoamílico, o Amílico, o n-Propílico, o Isobutílico, entre outros de concentrações insignificantes. O etanol não faz parte da composição.

Tabela 1. Principais constituintes do Óleo fusel

Tabela 1. Principais constituintes do Óleo fusel

Fonte da tabela: Perez et. Al 2001

O primeiro relato sobre óleo fúsel foi em 1785 (Scheele), porém a sua identificação e descrição foi em 1800, na Alemanha, sendo chamado de fousel (“bad spirit”). Somente a partir de 1830 o óleo fúsel foi isolado e caracterizado por alguns pesquisadores. O óleo Fúsel possui duas vias de formação: aminoácido ou glicose, conhecidas por Via de Ehrlich e Biossintética, respectivamente.

Figura 1. Via de Ehrlich e Biossintética

Figura 1. Via de Ehrlich e Biossintética

Atualmente, o óleo Fúsel é classificado em Baixo (Amílico e Isoamílico) e Alto (n-Propanol, Isobutanol e n-Butanol). Na prática, durante a extração na coluna de retificação, não existe esta separação. A produção percentual de óleo fúsel em relação ao etanol produzido, em condições nacionais, varia de 0,1 a 0,3%.

Tabela 2. Produção média de alguns clientes Fermentec

Tabela 2. Produção média de alguns clientes Fermentec

Segundo Patil et. Al 2002, níveis de 0,4% retardam a fermentação e 0,7 a 0,8% inibem a fermentação.

Existem cinco fatores diretamente relacionados à produção de óleo fúsel: linhagem da levedura, tipo da fonte nitrogenada (sais de amônia e aminoácidos), característica da fermentação (tempo de fermentação, tempo de espera para centrifugação, temperatura da fermentação e pH), tipo de mosto (melaço, caldo cru, caldo clarificado) e arejamento.

O óleo fúsel possui diversas utilizações industriais, dentre elas: reagentes em sínteses orgânicas, indústria de plástico e perfumaria (ésteres), carburante junto ao etanol e diesel. Apesar destas utilidades, o setor sucroenergético busca minimizar sua produção, pois nem sempre possui preço favorável. Agrega-se a este fator a redução da eficiência do processo fermentativo, seja em função do possível estresse as células de levedura e/ou pelo desvio de açúcar para formação destes subprodutos.

Nesta concepção, é possível minimizar a produção do óleo fúsel adotando as seguintes medidas:

- Escolher a levedura mais adequada, seja selecionada ou personalizada;
- Verificar a fonte nitrogenada utilizada no processo, quando necessário;
- Adequar os parâmetros da fermentação;
- Evitar aeração de cubas e dornas.

Autor: Osmar Parazzi Jr.

Fonte: Portal FT abril/2016

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Rendimento da fermentação por subproduto: interferência de contaminantes

O uso do cálculo do rendimento de fermentação por subprodutos tem sido, desde o final dos anos 80, uma tentativa de representar o balanço de massa através dos principais componentes produzidos durante a fermentação alcoólica, principalmente nos processos contínuos. O objetivo foi buscar uma forma simples para representar o rendimento e que não utilizasse volumes e para isso foram inseridos os principais produtos gerados.

A equação é descrita da seguinte forma:

Rendimento = 100 / (1 + 1,19 KL + 0,5 KG + 0,511 (KAC + KART))

Onde: KL: massa de levedura produzida / álcool produzido (g massa seca / g etanol)
KG: massa de glicerol produzido / álcool produzido (g glicerol / g etanol)
KAC: massa de ácido produzido / álcool produzido (g ácido / g etanol)
KART: massa de açúcar residual / álcool produzido (g ART residual / g etanol)

Entretanto, as reações não são simples como descritas na equação e são sujeitas a interferências causadas pela própria levedura, pela presença de outros microrganismos e pelas condições de processo.

O subproduto que mais afeta o cálculo é a biomassa. Deduzindo a fórmula, se observa que a biomassa tem um peso maior que os demais, pois está sendo multiplicada por 1,19 e os demais por 0,511. Uma vez que esse fato se tornou conhecido, algumas unidades passaram a não remover o excesso de biomassa do processo para manter elevado (erroneamente) o rendimento por subprodutos. Esse é o exemplo clássico de mau uso de uma equação, pois o excesso de fermento no processo prejudica o rendimento real e aumenta o uso de insumos. Além disso, quando ocorre floculação, a amostragem de fermento pode não ser representativa e esse fato que gera um erro grave no resultado.

No cálculo não estão inseridos outros subprodutos como o acetaldeído e o ácido acético, os quais são volatilizados durante a fermentação, dificultando a quantificação, mas a sua produção afeta o balanço de massa interferindo no rendimento. Além destes exemplos, há muitos outros produtos que não são considerados na equação.

Todos estes fatos citados são conhecidos e levam a um rendimento de fermentação (por subprodutos) superestimado quando comparado ao rendimento calculado por volumes. Em comparativos realizados ao longo de muitas safras com os dados industriais a tendência dessa superestimação foi confirmada. Conhecendo as limitações do rendimento por subprodutos é correto afirmar que este cálculo pode ser usado como referência e não para definir perdas no setor.

Devido a presença de outros microrganismos além da levedura, o processo fermentativo fica sujeito a outros interferentes. A seguir, serão apresentados fatos reais nos quais a presença de contaminantes microbianos exerceu influência direta sobre no cálculo de rendimento por subprodutos.

Este levantamento não tem a intenção de comparar as formas de avaliar o rendimento de fermentação, mas abordar casos onde ocorre a degradação (metabolismo) e a formação de novos subprodutos não considerados na fórmula.

O glicerol pode ser metabolizado?

No primeiro exemplo, na safra 2014/2015 foi identificada uma relação positiva entre o rendimento por subprodutos e a contaminação bacteriana no vinho em uma destilaria. Os aumentos do rendimento e da contaminação ocorriam de forma paralela.

Aprofundando a análise dos dados se observou que o aumento do rendimento também estava relacionado com a redução da concentração de glicerol. Em determinadas ocasiões o balanço de glicerol chegava a valores extremamente baixos reforçando as suspeitas relacionando o glicerol à contaminação.

Para avaliar o caso, amostras do vinho foram coletadas e as bactérias presentes foram isoladas e identificadas. Por meio do sequenciamento do 16S rDNA foi identificada uma espécie de bactéria, a Acetobacter indonesiensis, que tem como habitat a cana e é capaz de consumir ou transformar o glicerol em outros produtos como:

- 3-hidroxipropionaldeido e acroleína;
- 1,3 propanodiol;
- Dihidroxiacetona.

Portanto, houve a produção de glicerol, que foi transformado em outro produto, gerando um erro no rendimento. A avaliação dos dados revelou que a presença dessa bactéria causou uma interferência de 3 p.p. no rendimento de fermentação por subprodutos em determinados períodos. Nos dois gráficos a seguir se observa a relação entre a contaminação bacteriana, o consumo de ART para a produção de glicerol e o rendimento de fermentação por subprodutos.

Foi realizado um ensaio e a bactéria em questão apresentou crescimento em meio de cultivo sintético no qual a única fonte de carbono era o glicerol, confirmando a hipótese.

Fermentação Malo-láctica reduz a acidez do vinho

Em outro caso, na safra 2007/2008, foi observado em uma usina que o aumento da contaminação reduzia a acidez do vinho. Esse fato se repetiu na safra seguinte. De amostras do vinho foram isolados e identificados, novamente pelo sequenciamento do gene 16S, quatro isolados da espécie Lactobacillus fermentum capazes de reduzir a acidez do vinho. Destes, três isolados foram capazes de metabolizar o ácido málico e outros três isolados de metabolizar o ácido cítrico.

Estas bactérias obtêm energia convertendo o ácido málico em ácido lático reduzindo a acidez do vinho, em um processo conhecido como fermentação malolácticas. Essa redução da acidez do vinho eleva erroneamente o rendimento de fermentação por subprodutos.

A fermentação malo-láctica é desejável e comum na produção de vinhos de mesa. Isso ocorre porque o ácido málico apresenta dois grupos carboxílicos e o ácido lático apenas um. No gráfico a seguir ocorre entre as semanas 22 e 27 uma relação negativa entre as duas variáveis.

Manitol: um álcool produzido por bactérias

O advento da cromatografia líquida tornou mais simples a determinação de um novo subproduto produzido por bactérias hetero-fermentativas e não pela levedura, o manitol (que é um poliol, ou seja, um álcool). Este é um produto originado durante o crescimento bacteriano através do consumo de açúcares redutores (frutose) afetando o rendimento de fermentação por subprodutos.

Em pesquisa sobre a produção de manitol foram obtidos os resultados de ensaio realizado com distintas espécies em crescimento por 48 horas a 32ºC e em meio de caldo e melaço acrescido de minerais e extrato de levedura. As condições utilizadas foram similares as condições de produção industrial de etanol.

No gráfico a seguir, há uma correlação evidenciando que a concentração de manitol está associada ao crescimento bacteriano.

A análise dos dados do quadro a seguir evidencia que a produção de manitol é variável e significativa em algumas espécies, principalmente dos gêneros avaliados Leuconostoc e Lactobacillus. Em fermentações que estes contaminantes estiverem presentes, o rendimento de fermentação por subprodutos será superestimado.

Em resumo, foram discorridas algumas variáveis que poderiam ser inseridas na equação de rendimento de fermentação por subprodutos para uma melhor representatividade. Há variáveis que afetam o rendimento geral por subprodutos e, algumas delas, poderiam ser adicionadas à fórmula. Contudo, inserir variáveis implicaria em aumento de dificuldade e o que se busca nas análises é justamente a simplicidade. Por fim, o rendimento por subprodutos pode ser usado como referência, mas não para definir perdas no setor.

Autor: Rudimar A. Cherubin
Fonte: Portal FT Março/2016

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