Moenda 

H = 125 - LP

Diametro = 2(H/2 + L2/8H)

Diâmetro = H + 30.625/H

Onde:

L = 350 mm

Em caso de medição em camisas usadas, e muito irregular, melhor medir no fundo dos dentes

LP = Leitura paquimetro

Evaporadora

Evaporação

Durante a evaporação, a quantidade de calor transferido do vapor para o caldo é dado pela relação:

Q = KA (ts – tj)

Onde

Q = Quantidade de calor transferida (W)

Ts = Temperatura do vapor (oC)

K = Coeficiente de transferência de calor (Wm-2 oC-1)

A = Superfície de aquecimento (m2)

Tj = Temperatura de ebulição do caldo (oC)

Também

Q = Massa água condensada x calor latente do condensado

Q = Massa água evaporada x calor latente de evaporação

O coeficiente K ´dada pela relação:

1 = 1 + e + 1

K    a    b    c

Onde

a = Coeficiente de transferência de calor de vapor a superfície exterior do tubo

b = Coeficiente de transferência de calor através da parede do

c = Coeficiente de transferência de calor da superfície interna do tubo ao caldo

e = Espessura da parede do tubo

A equação mostra que o valor K é determinado pelo valor menor dos três coeficientes (a,b,c) Em evaporadores os coeficientes de transferência de calor do vapor ao tubo e através da parede do tubo são muito altos quando comparado com o coeficiente do tubo ao caldo. Portanto podemos desprezar os primeiros dois expressões.

Portanto

1 = 1 ou seja k = c

K    c

Valores de k por diferentes autores

K = coeficiente de transferência de calor em Wm-2 oC-1

                                                                      K

K é encontrado pela expressão Q = KA (ts – tj)

Q é encontrado pela massa de água condensada x calor latente

Taxas de evaporação

A taxa de evaporação de um evaporador é a massa de água evaporada por unidade de superfice por unidade de tempo, normalmente: Kgm-2h-1

A taxa de evaporação depende de:

•  Condições de temperatura e pressão
•  Incrustação
•  Sistema de clarificação usada

Valores típicos em kg / m2

Determinando a superfície de aquecimento

Exemplo

Uma usina mói 100 tch.

Caldo clarificado % cana = 105

Brix % caldo clarificado = 14

Brix % xarope = 60

Temperatura caldo clarificado = 90

Pressão de vapor de escape = 2,500 bar

Vazio no ultimo corpo = 0,200 ba

Considerando que não há sangria, calcule a superfície de aquecimento de cada corpo de um quádruplo efeito.

A perda de pressão media é:

DP = 2,50 – 0,20 = 0,575 bar

                    4

Massa de caldo clarificado:

MCC = 200 x 105 x 1000 = 210.000 kg/h

                          100

Massa de água evaporada

%e = 210.000 (60 – 14) = 161.000 kg/h

                              60

Evaporação por efeito

MeE = 161.000 = 40.250 kg/h

                 4

Superfícies de aquecimento necessárias

Este método simplesmente usa as taxas de evaporação conhecidas por experiência

1º efeito = 40.250 /25 = 1.610 m2

2º efeito = 40. 250 /23 = 1.750 m2

3º efeito = 40. 250 /20 = 2.013 m2

4º efeito = 40. 250 /18 = 2.236 m

O caldo que entra no 1º efeito esta abaixo (90oC) de sua temperatura de ebulição (120oC). Portanto devemos prever superfície para que o caldo atinge sua temperatura de ebulição.

Superfície suplementar

S = 0,1C (T1 – T2)

Onde

C = caldo carificado (ton/h)

T1 = temperatura do caldo clarificado

T2 = temperatura de ebulição no 1º efeito

Portanto

S = 0,1 x 210 x (120 – 90) = 630 m2

1º efeito = 40.250 /25 = 1.610 + 630 = 2.240 m2

2º efeito = 40. 250 /23 = 1.750 m2

3º efeito = 40. 250 /20 = 2.013 m2

4º efeito = 40. 250 /18 = 2.236 m2

Sangria

Se sangramos vapor do múltiplo efeito para usos de aquecimento na fabrica, teremos uma economia de vapor, já que este vapor vem do caldo e não da caldeira. Quanto mais ao longo do múltiplo efeito for esta sangria, maior será a economia.

4º efeito = x + P4

3º efeito = x + P4 + P3

2º efeito = x + P4 + P3 + P2

1º efeito = x + P4 + P3 + P2 + P1

Agua evaporada = 4x + 4P4 + 3P3 + 2P2 + 1P1 = MCC (Bs – Bj)

                                                                                         Bs

Evaporador 

Destilação

Se fervemos uma solução alcoólica [por exemplo, vinho], os vapores liberados terão um teor alcoólico maior que o vinho.

Exemplo: Se fervemos um liquido com 8% de álcool, os vapores terão em torno de 50% de álcool. Se agora condensamos estes vapores teremos um liquido com 50% de álcool. [Aguardente] Isto é um principio de um destilador simples, como por exemplo é usado para fazer bebidas destiladas como aguardente, rum, whisky etc. Este processo é chamado de destilação simples.

Agora se fervemos este destilado de 50% de álcool e condensamos os vapores, termos um liquido de teor alcoólico ainda mais elevado [77%]

Se repetimos esta operação enumeras vezes atingiremos eventualmente um produto liquido com 93,2% álcool ou seja álcool hidratado. O aumento do teor alcoólico é cada vez menor como pode ser visto na tabela abaixo. A temperatura de ebulição é também cada vez mais baixo.

% Álcool em volume no liquido	% Álcool em peso no liquido	% Álcool em peso no vapor	Temperatura de ebulição
10	8	50	92
58	50	77	83
83	77	88	79,5
92	88	93	79
95	93	95,3	78,8
96	95,3	96	78,6

Nota! Os valores desta tabela são aproximados. Na realidade são necessários mais etapas para atingir 96%

No final da tabela chega-se a um equilíbrio com 96% álcool, não podendo ultrapassar este teor alcóolico com este tipo de destilação.

Para produzir aguardente, destilação simples é suficiente, mas para atingir teores mais altos e até atingir 96oGL é necessário um outro tipo de equipamento, colunas de destilação.

COLUNA DE DESTILAÇÃO DESCONTINUA

1. Com bandejas e calotas

A coluna com bandejas e calotas é para todos os efeitos, uma serie de destiladores simples, todos superpostos dentro de uma coluna.

Cada bandeja seria um destilador.

Calculando a quantidade de bandejas necessárias daria um numero extremamente grande. Portanto para diminuir este numero, é utilizado a "retrogradação".

A retrogradação é o retorno de parte do álcool produzido para a coluna. Este álcool enriquece os vapores no topo da coluna, diminuindo assim a necessidade de muitas bandejas. Normalmente a retrogradação praticada é da ordem de 6:1. Isto significa que para cada litro de álcool produzida, 6 litros são retornados a coluna [ou seja, para retirar 1 litro temos que produzir 7 litros.

A vantagem de uma retrogradação alta é uma coluna baixa.

A desvantagem de uma retrogradação alta é:

1. um condensador muito grande
2. um alto consumo de vapor

 

2. Com recheio

Neste tipo de coluna, invés da bandeja e calota é usado um recheio. Este recheio pode ser de quase qualquer material e formato. A finalidade do recheio é de provocar um contato intimo entre as duas fases na coluna, ou seja, liquido e vapor.

Os dois parâmetros principais para um bom recheio são:

a - grande superfície especifica

b - grande área aberta

a - quanto maior for a superfície do recheio, maior será o contato entre liquido e vapor

b - quanto maior for a área aberta, menor será a perda de carga do vapor e portanto menor será a pressão de vapor necessário.

Anel Racshig

O recheio mais comum é o anel racshig. Este é um anel que tem seu diâmetro igual a seu comprimento. O material usado no anel pode ser qualquer um desde que não reage quimicamente com os produtos da destilação e que suporta a temperatura.

Anel Pall

O anel Pall é um dos anéis mais eficientes. O anel pall tem uma superfície e área aberta maior que o anel racshig. Este anel funciona muito bem para a produção de álcool. Pode ser de material plástico ou metálico. Usando material plástico [polipropileno] em colunas para produzir bebidas deve ser evitado devido a possível alteração de sabor e odor.

Os anéis são jogados na coluna de qualquer jeito. Na coluna de destilação onde há mais probabilidade de sujar, os anéis podem ser de tamanho maior que da coluna de retificação.

COLUNA DE DESTILAÇÃO CONTINUA

As colunas de destilação continua tanto podem ser de recheio como de bandeja.

A diferença principal da coluna continua, alem de ser continua é que os produtos produzidos são constantes, tanto em quantidade como em analise.

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A figura mostra uma destilaria continua aquecida a vapor, e que utilizaquecer o vinho.