Innovation with IntegrityF T-NIR

Analisadores FT-NIR para CQ em Laboratório e Produção

Cana, Açúcar e Etanol

Vantagem FT-NIR

A espectroscopia de infravermelho próximo propor-ciona resultados de análises estáveis e precisos de múltiplos componentes em segundos. É um método não destrutivo, sem qualquer preparação da amostra e não necessita uso de nenhum solvente ou reagente. O FT-NIR pode alcançar economia de tempo e dinheiro quando aplicadono laboratório de uma usina de açúcar para acelerar e

melhorar a eficiência de operações laboratoriaisat-line, próximo da área de produção onde os opera-

dores podem realizar uma verificação rápida e fácil de vários pontos de amostragem no processo

on-line, para um controle de processo em tempo real, obtendo informação contínua sobre alterações e variações na composição de produtos.

Equipamento de alta tecnologia

Os analisadores FT-NIR da Bruker Optics para controle de qualidade no laboratório ou área de produção são fáceis de usar, confiáveis e rentáveis. Baseados na mesma pla-taforma FT-NIR, os usuários podem escolher o analisador correto para o trabalho sem comprometer a precisão e exatidão, assegurando a integridade e transferência dos dados hoje e no futuro. O portfólio da Bruker Optics abrange desde analisadores pequenos, com operação via “touch screen”, até sistemas de processo totalmente automatizados para controle em loop fechado.

Analisadores FT-NIR para a indústria sucro-alcooleira

Um rígido controle de qualidade é importante em toda cadeia de

produção do açúcar para garantir processos eficientes com rendi-

mento otimizado e alta qualidade. A tecnologia FT-NIR oferece uma

ferramenta rápida e eficaz para controlar parâmetros críticos de

matérias-primas, produtos e subprodutos em todas as etapas de

produção: cana, bagaço, caldos, melaço, massas cozidas, açúcar,

açúcar refinado, xaropes e bioetanol.

Soluções da Bruker Optics para a Indústria Sucro-Alcooleira

Bruker – seu parceiro para análises em labo-ratório e processo

Por mais de 50 anos a Bruker tem sido direcionada pela ideia de sempre fornecer a melhor solução tecnológica para cada tarefa analítica. Sendo uma das líderes mun-dial dentre as empresas de instrumentação analítica. Os sistemas da Bruker cobrem uma grande variedade de aplicações em todos os campos de pesquisa e desenvolvimento e são utilizados em todos processos de produção industrial com o propósito de assegurar a qualidade e confiabilidade do processo.

A Bruker Optics é a líder mundial em produção de equi-pamentos FT-NIR para uma ampla gama de indústrias, incluindo a agricultura e produção de alimentos. Nossos analisadores combinam flexibilidade e fácil utilização com uma alta tecnologia do espectrômetro. O software controla os módulos ópticos, acessórios de amostra-gem otimizados para inúmeras aplicações e a interface do operador garante um fácil manuseio e resultados excelentes a partir do primeiro dia.

Recepção da cana

Desfibrador

Extração

LodoTorta do filtro

Bagaço

ClarificadorCaldo

ClarificadoEvaporação

Fusão

Açúcar bruto

Bioetanol

Cristalizador

Massa C

A

Melaço B

B C

Melaço A

Massa A Massa B

Açúcar A/BAçúcar C

Cana desintegrada

Caldos

Tanques de evaporação

Melaçofinal

Alim

enta

ção

do

tan

qu

e

1

5

32

3

4

6

5Refino do AçúcarPara o processo de refino,

a qualidade do açúcar bruto

é importante. Aqui os parâ-

metros como Pol, Umidade, Açúcares

Redutores, Cinzas e Cor (ICUMSA) são

de maior interesse.Durante o processa-

mento os produtos intermediários como

melaços e outros podem ser verifica-

dos para otimizar o processo de refino.

Produtos finais como açúcar cristal e

xaropes também podem ser analisados

no controle de qualidade.

1Recebimento da CanaA análise de cana-de-açúcar

para fins de qualidade e paga-

mento pode ser realizada dire-

tamente na área de descarregamento do

caminhão. As amostras de cana, tomadas

do caminhão por uma sonda, são desfi-

bradas, homogeneizadas e colocadas para

análise. Ao invés de prensar a cana para

se obter caldo para a análise do pagamen-

to, a cana desfibrada pode ser analisada

diretamente com o CPS (Sistema de Apre-

sentação da Cana) obtendo os principais

parâmetros como Pol, Brix, Umidade e

Fibra.

3Subprodutos da MoagemA força da espectrosco-

pia FT-NIR para analisar

subprodutos rapidamente

possui um grande impacto na eficiência

global da usina. O teor do açúcar residual

em bagaço, lodo e caldo são indicadores

importantes para o rendimento da ex-

tração. Além disso, a análise da umidade

e fibra no bagaço é importante para se

obter o melhor uso do calor, vapor e

bioeletricidade gerada.

2Moagem da canaO controle de várias etapas

no processo de moagem é

vital para otimizar o rendi-

mento e a eficiência da extração. Assim

como no recebimento da cana, a cana

desfibrada pode ser analisada diretamen-

te com um FT-NIR para rastrear variações

no teor de açúcar recuperável. Além

disso, todas as linhas de caldo podem

ser analisadas para verificar e otimizar o

desempenho da extração.

Soluções da Bruker ao longo da Cadeia Produtiva

Etap

a

Analisadores FT-NIR para Controle de Qualidade e Processo, no Laboratório e Produção

4Processo do AçúcarDurante as diferentes etapas

do processamento do caldo

clarificado em açúcar bruto,

são gerados vários produtos intermediá-

rios, que precisam ser analisados imedi-

atamente para um monitoramento e con-

trole do processo. Com um analisador de

bancada no laboratório ou at-line pode-se

analisar todos tipos de caldos, melaços,

magma, tanques de alimentação, massas

cozidas para parâmetros como Brix, Pol,

Cinzas, Sacarose, Glicose e Frutose em

menos de um minuto.

6Processo do BioetanolFermentação de melaços

e outros subprodutos do

processo do açúcar é um

processo direto e amplamente utilizado

para produção de bioetanol. Com o FT-

NIR cada uma das etapas podem ser

controladas, desde a matéria-prima até a

etapa da fermentação e destilação final

do bioetanol. Especialmente para a fer-

mentação e destilação a tecnologia FT-

NIR in-line é uma opção que proporciona

boas oportunidades para controle de

processo em tempo real para otimizar o

rendimento e tempo de processamento.

Etap

a

Etap

a

Etap

a

Etap

a

Etap

a

moagem ou no laboratório rápida e facilmente. Além disso, pode ser instalado uma solução in-line de até seis sondas de fibra óptica para monitorar em tempo real várias linhas de caldo.

Subprodutos da MoagemOs subprodutos da moagem, especialmente o Bagaço, é um combustível importante para caldeiras para gerar vapor e eletricidade. Controlando o bagaço, o lodo e o caldo filtrado por NIR assegura que a perda de açúcar seja minimizada e que os subprodutos sejam destinados com as propriedades desejadas:

A Bruker Optics fornece soluções FT-NIR para todos os tipos de amos-

tras de interesse em todo processo de moagem de cana. O pagamento

justo ao produtor de cana está ligado a uma análise rápida e confiável no

recebimento da cana. No processo de extração é importante um controle

contínuo de diferentes estágios para otimizar o rendimento e eficiência.

Bagaço – Umidade, Pol e BrixLodo e torta do filtro – Umidade, Pol e Teor de NutrientesCaldo filtrado do lodo – Pol e Brix

Moagem da Cana: Melhore a Lucratividade

CPS (Sistema de Apresentação de Cana) para análise automática de cana desfibrada com espectrômetro FT-NIR.

Recepção da canaAs amostras da entrada da cana são tomadas por uma sonda de amostragem do caminhão, e então desfibra-das e depois analisadas. Ao invés de extrair o caldo para a análise do pagamento, a cana desfibrada pode ser analisada diretamente com o CPS (Sistema de Apresen-tação da Cana) que permite analisar de 3 a 15 kg de cana em uma única corrida. A cana desfibrada é automaticamente assentada em uma pequena esteira e passa pelo sensor NIR que analisa os parâmetros de Brix, POL, Fibra e Umidade simultaneamente em menos de um minuto.

Análise online de canaCom a tecnologia de processo FT-NIR a cana pode ser analisada on-line diretamente na dorna da moenda para monitorar a variação de constituintes. A cabeça do

sensor é baseada em fibra óptica e pode ser instalada em ambientes severos enquanto o espectrômetro NIR com até seis canais está localizado dezenas de metros afastado. O sensor pode ser colocado em qualquer lugar com um bom acesso a uma distancia de 10 cm. A adaptação do sensor ao processo se dá por uma inter-face com janela de safira que não é afetada pelo solo e areia contido na cana. Nota: em alguns países a análise on-line de cana na moenda está sujeito a uma patente

Análise de CaldosO FT-NIR proporciona opções diferentes para analisar diferentes caldos (primeiro e último caldo, caldo clarifi-cado...) tanto análise direta quanto diluída dependendo da necessidade de tempo e precisão da análise. Podem ser realizadas analises de Brix, Pol, Sólidos Secos, Sacarose, Glicose e Frutose de forma at-line na área de

Caminhão com cana-de-açúcar aguardando a tomada de amostra pela sonda.

Produtos:- Cana-de-açúcar- Bagasso- Torta do filtro (Lodo)- Caldos (moenda)- Caldo clarificado- Caldo do filtro

Rec

epçã

o d

a ca

na/

mo

end

a

Parâmetros:- Brix- Brix no caldo- Pol- Açúcares residuais- Pureza- Fibra- Umidade/Água- Cinzas

Recebimento de Cana Desfibrador Extração

LodoTorta do filtro

Bagaço

Clarificador

CaldoClarificado

Caldos

Cana desintegrada

Análise de amostras após diluiçãoPode-se atingir uma precisão e exatidão maior após diluir as amostras e realizar análise em amostras líquidas. O líquido é bombeado em uma célula de fluxo no compartimento de amostra do analisador FT-NIR MPA II. A análise por transmitância e com controle de temperatura, assegura um melhor desempenho com precisão e reprodutibilidade otimizada.

Análise de açúcar brutoPara esta análise, o açúcar bruto é colocado em um frasco de amostra com uma janela de quartzo no fundo. O frasco é colocado no equipamento e rotacionado durante a análise.

A produção de açúcar bruto é um processo com múltiplas etapas e

diversos produtos intermediários. O controle de cada etapa é alta-

mente importante para assegurar a qualidade e aumento de eficiên-

cia, rendimento e reduzir requisitos de energia otimizando o uso de

eletricidade, calor e vapor.

Usinas de Açúcar: Controle de Processo

Controle contínuo em cada etapa do processoO FT-NIR permite uma análise fácil e rápida de qualquer tipo de amostra da usina de açúcar, seja elaum líquido claro, ex.: caldoamostras cristalizadas quase sólidas como massas

cozidasaçúcar brutoTodos os parâmetros relevantes para o controle do processo podem ser analisados em segundos: Brix, Pol, Cor e Teor de Cinzas, Sacarose, Glicose e Frutose.A implementação do FT-NIR como análise de rotina at-line ou no laboratório de análises depende dos procedi-mentos adequados de amostragem e apresentação da amostra e necessidade de tempo, localização e precisão das análises. Além disso, análise on-line pode ser imple-mentada em um sistema de controle em loop fechado.

Análise direta de produtos da fábricaPara os produtos da fábrica, a amostra pode ser colo-cada em um vial descartável. Para caldos ou melaços com baixa viscosidade é utilizado um espelho de trans-flectância para melhorar a refletividade da luz.

O vial é colocado no equipamento e a análise é finali-zada em 5 segundos. Dependendo da configuração e necessidade de precisão, a temperatura da amostra pode ser estabilizada antes da análise.

Esta abordagem direta para análise de diferentes amos-tras sem nenhuma preparação, ex. at-line, mostra uma precisão razoável e suficiente.

Produtos:- Caldos- Filtrado- Melaços A, B, C- Massa cozida A, B, C- Magma A, B, C- Refundido- Alimentação do tanque- Xaropes- Açúcar Bruto

CaldoClarificado

Evaporação

Fusão

Açúcar Bruto

MelaçoFinalMassa C

A B C

Melaço A Melaço A

Açúcar A/B Açúcar C

Cristalizador

Tanques de Evaporação

Produção deBioetanol

Massa BMassa AAlim

enta

ção

do

Tan

qu

e

Espectrômetro FT-NIR MPA II com célula de fluxo com controle de temperatura para análise de caldos.

Amostras de produtos da fábrica em vials descar-táveis de 22mm para análise por transflectância.

Pro

du

ção

do

açú

car

Parâmetros:- Brix- Pol- Sólidos secos- Umidade- Cinzas- Sacarose- Glicose- Frutose- Açúcares Redutores- Pureza- Dextrana- Cor

O refino do açúcar é um processo de múltiplas etapas com uma grande

demanda de controles que direcionam para um imenso potencial de otimi-

zação. O FT-NIR permite uma análise rápida e fácil de todos os materiais de

interesse no laboratório, at-line ou on-line, fornecendo informações precisas e

periódicas de acordo com as demandas do ambiente produtivo.

Refinaria de Açúcar: Otimização de Processo

Controle de açúcar brutoRefinarias de açúcar não estão necessariamente direta-mente ligadas a usina e portanto o açúcar bruto é com-prado de outras empresas como uma matéria-prima. O mercado mundial de açúcar bruto é extremamente competitivo e a qualidade possui o maior impacto nos custos de refino. Portanto é importante um controle de qualidade rígido do Pol, Açúcares Redutores (Glicose e Frutose), Umidade, Cinzas e Cor, e que pode ser reali-zado facilmente com a espectroscopia FT-NIR.Para a análise, o açúcar é colocado em um frasco de amostras com uma janela de quartzo no fundo e em seguida colocado no equipamento.

Controle de ProcessoPequenos ajustes do processo de refino pode levar a uma melhor qualidade e maior rendimento do açúcar final.

Durante a produção de açúcar branco, é possível realizar uma análise de múltiplos componentes nos produtos intermediários com a espectroscopia FT-NIR.

Isto pode ser realizado não somente tomando amos-tras e as analisando at-line, mas também diretamente no processo permitindo um monitoramento e controle em tempo real.

Açúcar cristal na esteira (cortesia ÚNICA/ Foto: Niels Andreas)

Espectrometro FT-NIR TANGO com acessórios de análise para açúcar e produtos líquidos da refinaria.

AçúcarBruto

Fusão

SecagemCristalizaçao

Melaços

EvaporaçãoCarbonatação /Descoloração

Xarope

AçúcarBranco

Produtos:- Açúcar bruto- Açúcar refinado- Xarope (produto final)

Ref

ino

do

açú

car

Parâmetros:- Brix- Pol- Cinzas- Açúcares redutores

Garantia da Qualidade de produtos da refinariaAlguns produtos da refinaria são líquidos e contêm não somente sacarose mas também outros tipos de açúcar. Invertendo uma porção com uma enzima ou hidrólise ácida em glicose e frutose, são obtidas características químicas e físicas, ex. o açúcar invertido previne a crista-lização de produtos líquidos.Produtos líquidos podem ser analisados em vials de 22 mm com o espelho de trans-flectância para Pol, Brix, Açúcares Redutores e Cinzas:Açúcar líquidoXarope douradoMelaçoMelaço alimentício

custos do laboratório.Finalmente o vinho bruto é centrifugado e o vinho é desti-nado a etapa de destilação. Ambos podem ser analisados para assegurar que uma alimentação ótima está indo para as colunas de destilação.

Destilação e retificação do EtanolAs colunas de destilação já são monitoradas por décadas por NIR e a destilação de etanol é uma tarefa fácil.

Porém, o teor de etanol em vários estágios incluindo desidratação, precisa ser analisado com uma precisão maior, ideal para o uso da espectroscopia FT-NIR. Inde-pendente da análise ser realizada no laboratório, at-line ou in-line, o teor de etanol em etanol anidro e hidratado

A fermentação de biomassa é uma fonte importante para energia reno-

vável e para se alcançar uma taxa de conversão de etanol ótima, é

necessário um rigoroso controle de parâmetros industriais, químicos e

microbiológicos. O FT-NIR permite um controle rápido e eficiente do pro-

cesso de fermentação bem como outras etapas anteriores e posteriores.

pode ser analisado com uma precisão de aproximada-mente 0,1%, auxiliando a maximizar o rendimento do processo.

Planta de Bioetanol: Aumente a Produtividade

Análise rápida de melaços e mostoNa fermentação o teor de sacarose em melaços e outros produtos de açúcar é o parâmetro mais impor-tante e facilmente analisado por FT-NIR. Controlar a qualidade atual e a composição de matérias-primas que podem variar durante o processo de fermentação con-tínua ou batelada é importante para uma fermentação suave e contínua. Aqui o rendimento é impactado por uma análise rápida do material em caminhões, tanques ou mesmo em dutos de alimentação, assegurando assim um desenvolvimento suave da fermentação e eficiência de tempo.

Controle direto in-line do processo de fermentaçãoA Bruker Optics oferece soluções para análise in-line do processo de fermentação.

A série de analisadores de processo MATRIX consiste de equipamentos FT-IR e FT-NIR que permitem a conexão de várias sondas por meio de cabos de fibra óptica diretamente nas dornas de fermentação. Com um único equipamento pode-se analisar diversos pontos de medição com um multiplexador óptico. A exclusiva sonda FT-NIR de transflectância permite a análise em qualquer estágio da fermentação, desde o mosto inicial até o final da fermentação.Fermentação contínua ou por batelada podem ser moni-toradas pela análise de parâmetros importantes como Brix, açúcares individuais, etanol, biomassa e glicerol a cada minuto. Isto permite uma otimização do processo ajustando a taxa Sacarose/Levedura e controlando o teor de etanol para não superar um determinado limite. Este controle rigoroso aumenta a produtividade e reduz os

Planta de produção de Bioetanol (Cortesia ÚNICA / Foto: Niels Andreas)

Espectrômetro FT-NIR MATRIX-F para controle online de produtos líquidos e sólidos.

Melaço

Fermentação

Mosto

VinhoBruto Vinho

Vinhaça

Flegmaça

Destilação

RetificaçãoDesidratação

Etanol

Produtos:- Melaço- Mosto- Fermentação- Vinho- Flegmaça- Vinhaça- Etanol

Pla

nta

de

bio

etan

ol

Parâmetros:- Brix- Pol- Umidade/Água- Sacarose- Glicose- Frutose- Açúcares redutores - Etanol

OPUS - Optics User Software Bruker Optics OPUS é um poderoso pacote de software espectroscópico, tudo em um e fácil de usar. Ele inclui a mais abrangente possibilidade de coleta de dados, pro-cessamento, funções de avaliação e pode ser completa-mente configurado para suas necessidades incluindo gerenciamento de usuários e recursos de acessos. Para configuração do método, existe três funções princi-pais:Desenvolvimento de calibração para quantificação dos

componentes e propriedadesConfiguração de biblioteca para identificação de

matérias-primasTeste de conformidade para controle de qualidade.

Avaliação Múltipla Usando a função multi avaliação do OPUS (OPUS Multi Evaluation - ME), o usuário pode configurar métodos hierárquicos para automatizar diferentes avaliações e etapas de decisão ou executar funções adicionais de cálculos com o ME, uma etapa de identificação pode ser seguida de outra etapa de quantificação e um teste de conformidade, ou, uma etapa de quantificação pode ser seguido de outra etapa de quantificação em função dos primeiros resultados com a utilização de uma fórmula. Os

SoftwareTecnologiaTodos os analisadores foram projetados para uma manu-tenção facilmente feita pelo usuário, minimizando as paradas e custos com manutenção. Consumíveis como a fonte de luz são pré alinhadas e podem ser facilmente e rapidamente trocadas pelo usuário.

Comprovado interferômetro RockSolid da Bruker com os Espelhos Cantos de Cubo.

Alta Tecnologia com fácil manuseioA tecnologia FT-NIR Bruker incorpora o que existe de mais moderno em termos de espectroscopia óptica proporcionando excelente desempenho e estabilidade. O coração do equipamento é o interferômetro Bruker Rock Solid, permanentemente alinhado, com espelhos canto de cubo, fornecendo resultados consistentes e de alta qualidade, com menor número de paradas e maior estabilidade.Ao contrário dos espelhos planos, os espelhos cantos de cubo são praticamente imunes a incli-nação (isto é, o movimento angular dos espelhos). Esta característica é bastante relevante, já que a luz de retorno para o divisor de feixes deve ser precisa-mente recombinada evitando redução na estabili-dade, resolução e qualidade espectral.O interferômetro RockSolid incorpora duplo espe-lho canto de cubo retro-refletores em um arranjo invertido de pêndulo duplo. Uma articulação livre de desgaste é alocado no centro de massa. Este design óptico elimina inclinações do espelho e previne o cisalhamento do espelho levando a uma resistência superior a vibração e efeitos térmicos.A natureza livre de desgaste no interior do inter-ferômetro RockSolid, garante excepcional esta-bilidade e confiabilidade, mesmo em ambientes mais agressivos, tornando-o ideal para labora-tório como também para chão de fábrica.Além disso, o equipamento mantem a pre-cisão do comprimento de onda ao longo do tempo, uma condição para a transferência de calibração bem sucedida.

resultados apresentados podem ser customizados em relatórios e salvos ou impressos.

No LaboratórioO pacote OPUS/LAB é um software com interface intuitiva e fácil de usar para trabalhos de rotina. Ele pode ser usado pelos operadores na rotina, os quais podem ser rapidamente treinados para realizar as análises. O operador seleciona o produto a ser analisado, coloca a identificação da amostra e, se necessário, informações adicionais. Os resultados são visualizados na tela e salvos em PDF e nos arquivos log, legíveis pelo LIMS.

No processo OPUS/PROCESS é o pacote de software usado para configurar cenários de maneira fácil para controlar auto-maticamente o processo e para exibição visual dos resul-tados. Os cenários podem ser configurados com várias opções para medições cíclicas ou análises desencadea-das por sistemas de controle de processo. Acionadores e resultados podem ser trocados com PCS Fieldbus, Modbus, conexões 4-20mA ou OPC.

Segurança dos dadosOPUS garante a segurança e integridade dos seus dados.Não há perda de dados ou substituição de dados brutos Totalmente compatível com GMP/GLP, em conformi-

dade com o CRF 21 Part11Histórico de dados gerado automaticamente (audit trail)Todos os dados relevantes (parâmetros medidos,

manipulações, resultados avaliados, relatórios, etc.) são armazenados em arquivo de dados

Diagnóstico do EspectrômetroSomente um monitoramento permanente do espectrô-metro pode garantir a aquisição de dados confiáveis.OPUS inclui:Diagnóstico online permanenteVisualização em tempo real do status do equipamentoRelatórios do status do equipamentoTestes de avaliação do equipamento automaticamente

integrados (OQ, PQ)Exemplo de um método multievaluation com identificação hierárquica seguido de teste de conformidade ou avaliação quantitativa.

Bruker Optics Inc.

Billerica, MA · USAPhone +1 (978) 439-9899Fax +1 (978) 663-9177info.bopt.us@bruker.com

Bruker Optics is continually improving its products and reserves the right to change specifications without notice. © 2018 Bruker Optics BOPT-4000748-01

Serviço e SuporteA Bruker Optics é composta por cientistas e engenhei-ros especializados com um profundo conhecimento em instrumentação e aplicações na indústria de alimentos e agricultura. Nossos especialistas de produto são capaci-tados para ajudá-lo com o desenvolvimento dos métodos remotamente ou em seu laboratório. Os especialistas de aplicação FT-NIR vão ajudá-lo na seleção e uso de aces-sórios de amostragem, escolha dos componentes ópticos e operação de software. Nós oferecemos instruções personalizadas e pacotes que se ajustam a sua necessi-dade. Os espectrômetros da Bruker Optics são projetados para oferecer anos de operação livre de problemas, mas, no caso de um problema ocorrer, uma rede de empresas Bruker e representantes em todo o mundo estão prepara-dos para prontamente responder às suas necessidades. Instalações profissionais, suporte de aplicações abrangen-tes, bem como alto padrão de atendimento após a entrega, são compromissos que a Bruker Optics faz com cada um dos seus clientes.

www.bruker.com/optics Bruker Optik GmbH

Ettlingen · GermanyPhone +49 (7243) 504-2000 Fax +49 (7243) 504-2050info.bopt.de@bruker.com

Bruker do Brasil Ltda

Atibaia, SP · BrasilPhone +55 (11) 2119-1750Fax +55 (11) 2119-1772info.bopt.br@bruker.com