Produção de Açucar, Notas de estudo de Cálculo

Baixe Produção de Açucar e outras Notas de estudo em PDF para Cálculo, somente na Docsity!

Produção de Açúcar

(Evaporação,Flotação,Cozimento e

Cristalização)

Raphaela Bueno de Andrade Eng. de Alimentos.

 O caldo clarificado proveniente do decantador com aproximadamente 14 °Brix

alimenta o múltiplo-efeito que através do processo de evaporação vamos

obter uma solução concentrada, denominada “xarope” com 65 ºBrix, o que

requer uma remoção de aproximadamente 75% de água.

EVAPORAÇÃO

Evaporadores – Os evaporadores de caldo são do tipo tubular, calandra,

película descendente, placas, e empregam vapor saturado, com temperatura

igual ou inferior a 125 C, como meio de aquecimento.

 (^) Calor sensível – É o calor que produz um aumento na temperatura de uma substância até o seu ponto de ebulição, mais o calor que está substância continha antes de se iniciar o aquecimento. 1 Kcal= quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1 Kg de água em 1ºC. Exemplo: Ao aquecermos 1 Kg de água de 30ºC para 100ºC, teremos: Calor Sensível Inicial = 30 Kcal Calor Sensível acrescentado = 70 Kcal Calor Sensível total = 100 Kcal  (^) Calor latente e vaporização - é a quantidade de calor fornecido a uma substância que se encontra no ponto de ebulição, fazendo-a mudar do estado líquido ao estado de vapor, sem variação de temperatura.  (^) Calor total - É a soma do calor latente mais o calor sensível, lembramos que a maior quantidade do calor total do vapor é calor latente. Exemplo: 1 kg de vapor saturado seco a pressão atmosférica contém; Calor Sensível = 100 Kcal Calor Latente = 537 Kcal Calor Total = 637 Kcal Definições:

 (^) O aumento da pressão provoca uma elevação no ponto de ebulição da água, por exemplo. Deste modo,torna-se necessário acrescentar mais calor para que está água possa ferver (aumentar o calor sensível). Por outro lado, será necessário menos calor latente para transformar a água fervendo em vapor.  (^) Com a diminuição da pressão (vácuo), ocorre o inverso. Diminui o ponto de ebulição da água, necessitando de menos calor sensível para levá-la a ebulição e aumentando a necessidade de calor latente para transformá-la em vapor.  (^) Com o aumento da pressão ocorre um pequeno aumento do calor total, mas um aumento grande no calor sensível e diminui o calor latente, com isso notamos que, quanto mais baixa for a pressão de vapor, maior será o calor latente.  (^) Sangria - É a retirada do excesso de vapor de uma caixa de evaporação, em relação a seguinte, utilizando-o em outros fins da fábrica. O uso adequado ou racional do vapor da sangria, melhorará o balanço térmico. Pressão de Vapor

 Vantagem do múltiplo efeito - Sabemos que teoricamente que para um kg de

vapor. evapora um kg de água sob a forma de vapor. Usa-se vapor saturado, como

fluido de aquecimento. O evaporado de um efeito, é usado como fonte de calor

para a calandra do efeito seguinte, e assim sucessivamente até a calandra do

último efeito, e o evaporado deste último efeito é condensado no condensador.

 Primeiro princípio - Estabelece que um quilo de vapor evaporará tantos quilos de

água sob a forma de vapor quanto forem os efeitos.Teríamos o consumo teórico,

para: Mono Efeito -............ um kg de vapor evapora um kg de água

Duplo Efeito - ...........um kg de vapor evapora dois kg de água

Triplo Efeito - ...........um kg de vapor evapora três kg de água

Quádruplo Efeito -.... um kg de vapor evapora quatro kg de água

Enésimo Efeito -....... um kg de vapor evapora n kg de água

EVAPORAÇÃO

 (^) Segundo princípio - A sangria do evaporado, de qualquer unidade de um múltiplo efeito é para ser usada em outros fins da fábrica, quando o excesso desse vapor é utilizado racionalmente, conduz uma economia de vapor.  (^) Terceiro princípio - Em toda caixa no qual se condensa vapor, é necessário extrair continuamente os gases incondensáveis, que ficam na calandra e via de regra, ficam próximo à superfície superior da calandra. São gases frios que reduz a taxa de transferência de calor.  (^) O seu emprego estriba-se na economia de vapor e mínima destruição de sacarose por inversão e caramelização. A economia de vapor segundo o número de feitos será de: 50 % em duplo efeito, 66% em tríplice efeito e 75 % em quádruplo efeito, naturalmente comparando com um mono-efeito.  (^) Vantagens do Vácuo: 1- Aumentar a diferença total de temperatura entre vapor e o caldo numa medida igual a queda à queda do ponto de ebulição do caldo entre a pressão do primeiro e do último corpo. 2 - Permite continuar a evaporação com temperaturas menos prejudiciais, sob o ponto de vista da inversão e da coloração do caldo, à medida que o caldo se torna mais concentrado e mais viscoso. EVAPORAÇÃO

 (^) A quantidade de água evaporada: é aproximadamente igual à quantidade de água condensada. Como ocorrem perdas por irradiação, a quantidade de água evaporada é um pouco menor que a quantidade do vapor condensado. A temperatura do vapor condensado (água condensada) deve ser próxima a do líquido que ferve e o qual produz este vapor.  (^) Altura do Caldo: A altura do caldo nos tubos deve ser de um terço da altura destes, muito embora dando-nos a impressão de ser a do nível da primeira luneta de cada caixa, devido à ebulição, levantando o caldo duas terça partes ou algo mais, banhando toda superfície de aquecimento.  (^) Perdas de sacarose por arraste: Podem ocorrer quando o aparelho está trabalhando com o nível alto, ou quando é mal desenhada, ou má projetada ou mal construída. Não obstante todas as precauções, todas as caixas devem estar dotadas de separadores, onde os gases sofrem uma expansão que faz perder a velocidade e ao mesmo tempo em que os obstáculos que se põem fazem recuperar as partículas de açúcar mecanicamente conduzidas pelo próprio vapor. É de maior importância este separador no último corpo. EVAPORAÇÃO

Separador de Arraste: Durante a evaporação, a ebulição lança ao ambiente finas gotículas de caldo, algumas das quais são pequenas bolhas de vapor encerradas em uma película de caldo, como bolhas de sabão. Portanto, estas gotículas são muito leves e a corrente de vapor as leva facilmente. Para evitar estes arrastes, é indispensável a instalação de um separador de arraste eficiente na saída de vapor do último corpo da evaporação ou dos cozedores. Estes arrastes em algumas ocasiões podem representar uma perda significativa para o processo, em que o custo de instalação do equipamento é recuperado na mesma safra. EVAPORAÇÃO

Irregularidade do múltiplo efeito – Os problemas causados pela má performance da

evaporação pode ter origem entre outras as seguintes causas:

 Baixa pressão de vapor na primeira calandra;

 Sangria de vapor insuficiente;

 Temperatura alta e pouca evaporação;

 Pressão boa nos efeitos e pouca evaporação;

 Baixa evaporação e vazio insuficiente;

 Penetração de ar no sistema, através de fendas ou da porosidade do material;

 Má drenagem da águas condensadas;

 Má extração dos gases incondensáveis;

 Incrustações;

 Bomba de vácuo sub dimensionada e ou má operada;

EVAPORAÇÃO

Cálculo da Taxa de Evaporação Podemos escrever: A quantidade de água a ser evaporada é obtida pela seguinte expressão: E = J* (1- (Bc / Bx) Onde: E= volume de água a ser evaporado m3; J= volume do caldo clarificado a ser evaporado m3; Bc= Brix do caldo clarificado; Bx= Brix do xarope; Exemplo: E? J= 400m Bc= 20B Bx=32B E= 400(1-20/32) E=150m3 de água evaporada. EVAPORAÇÃO

 (^) Fatores que influenciam a transmissão de calor: Incrustações: Formam uma camada na parede do tubo formando dificultando as transmissões de calor. Logo, a troca térmica é bem menor do que um evaporador limpo. ● São constituídas por uma composição de açúcares e Ca, Mg, Fe. ● Efeitos: redução na transmissão de calor; redução do Brix do xarope; aumento do consumo de vapor; aumento do consumo de vapor; pressão alta na calandra das primeiras caixas; diminuição do volume de condensado e diminuição da taxa de evaporação. ● Como minimizar: um melhor controle nas etapas de sulfitação, dosagem, aquecimento, flasheamento, decantação e filtração tendem a diminuir a taxa de incrustações. Nos evaporadores: circulação de caldo, certificação da limpeza dos evaporadores, tubulações mais lisas incrustam menos. Métodos de limpezas: Roseta, química e hidrojateamento. EVAPORAÇÃO Víde o

Flotação

Flotação

Flotação