EVAPORAÇÃO - Açúcar V5

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EVAPORAÇÃO
- processo que elimina a maior parte da água presente no caldo.
- operação de maior consumo de vapor ao mesmo tempo que a é a maior
provedora de vapor para o processo.
- composta por 3, 4 ou 5 efeitos.
De acordo com o principio de Rillieux 1 kg de vapor evaporará um número de kg de água do caldo igual 
ao número de efeitos que compõe a evaporação
1º Efeito 2º Efeito 3º Efeito 4º Efeito
1 kg Vescape
1 kg Vg 1
Caldo Xarope
1 kg Vg 2 1 kg Vg 3 1 kg Vg 4
Para que o principio de Rillieux seja aplicado, é necessário um decréscimo na temperatura da 1ª para
a última caixa de evaporação. Isso é alcançado com a redução da pressão nos corpos.
P1 P2 < P1 P3 < P2 P4 < P3
Vg 1
Caldo Xarope
Vg 2 Vg 3 Vg 4
Vapor
Vácuo
Unidades: kg/cm², Atmosfera, Pascal, etc... 
Pm = Abs - ref
- Pressão manométrica e pressão absoluta.
Sistema de Vácuo
O vácuo pode ser formado por uma coluna barométrica ou multijato. 
Esquema de Coluna Barométrica
VOLUME DE ÁGUA NOS 
CONDENSADORES
O volume de água necessário no condensador pode ser obtido através da 
seguinte formula:
𝑊 =
572
𝑡𝑠 − 𝑡𝑒
W = massa de água para condensação (kg água / kg vapor);
ts = temperatura da água na saída do condensador (°C);
te = temperatura da água na entrada do condensador (°C).
Fonte: Peter Rein
Pm = -26,38” Hg
Pm = -25,20” Hg
Pm = -24,01” Hg
Limites de Temperatura
Temperatura Superior: Existe uma temperatura crítica acima da qual o açúcar contido no caldo tende a
caramelizar. Na literatura, para caldo de cana, há várias recomendações, que variam de 118 a 125 °C,
como temperaturas máximas a serem atingidas pelo caldo em evaporadores comuns (Robert) operando
como primeira caixa (pré-evaporador), onde o tempo de contato pode ser de alguns minutos (geralmente
3 a 4 minutos).Por segurança não se devemos exceder o valor de 120 °C.
Em evaporadores Falling Film, onde a passagem do caldo é rápida, essa temperatura pode chagar a
130°C
Temperatura inferior: No ultimo efeito da evaporação a temperatura varia entre 60 – 65 °C. A pressão 
neste corpo varia entre 24 – 25” Hg.
1º Efeito 2º Efeito 3º Efeito 4º Efeito
V 
Vg 1 Vg 2
O vapor vegetal gerado nos primeiros corpos da evaporação possui uma grande quantidade de
energia térmica, essa energia é utilizada no processo industrial.
Vg 3 Vg 4
Caldo Xarope
S1 S2 S3
Tipos de Evaporadores 
- Robert
- Falling Film
- Multi Reboiller
- Placas
- Torrevap
Robert
Falling Film
Multi Reboiller/Placas
Multi Reboiller/Placas
Torrevap
Tipos de Evaporadores 
EVAPORADOR VANTAGENS DESVANTAGENS
ROBERTS
- Taxa de evaporação mais constante
- Recirculação natural
- Requer baixa potência
- Custo de ampliação
- Elevação do ponto de ebulição por pressão hidrostática.
- Menor tempo de campanha
FALLING FILM
- Alta taxa de evaporação
- Limpeza química
- Tempo de residência menor
- Não há elevação do ponto de ebulição por pressão 
hidrostática.
- Maior variação na taxa de evaporação
- Risco de queima de açúcar
- Custo de ampliação
- Problemas com distribuição de caldo
- Recirculação forçada (consumo de potência) 
MULTI REBOILER
- Taxa de evaporação mais constante
- Recirculação natural
- Requer baixa potência
- Operação de limpeza com maior segurança
- Elevação do ponto de ebulição por pressão hidrostática.
- Menor tempo de campanha
PLACA
- Alta taxa de evaporação
- Limpeza química
- Facilidade de ampliação.
- Variação na taxa de evaporação
- Não permite limpeza mecânica
Nível de caldo nos evaporadores Robert
Gases Incondensáveis
O vapor carrega consigo gases que não se condensam (ar), estes gases se não
forem removidos, eles formaram bolsões de gás na calandra, prejudicando a
transferência de calor.
Nos corpos sob vácuo estes gases da calandra são despejados no próprio corpo.
- Para ajustar a abertura da válvula de
expulsão dos gases incondensáveis, a
literatura recomenda uma diferença de
temperatura entre T1 e T2 de 2 a 5 °C.
- Como o ar é mais pesado que o vapor,
recomenda-se que o tubo de retirada de
gases se prolongue até 10 a 15 cm do
fundo da calandra (não deve ficar muito
baixo para não “sugar” condensado).
Separador de arraste
Durante a evaporação, a ebulição lança ao ambiente vapor do corpo finas gotículas de caldo. Quanto maior o 
vácuo no corpo, maior as chances de arrasto destas gotículas. 
Separador de fluxo reverso - tipo “Guarda-Chuva” Separador tipo centrífugo 
Separador de malha ou placas Chevron (Munters)
Remoção de água na evaporação
𝐸 = 𝑉𝑚 * 1 −
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑥𝑎𝑟𝑜𝑝𝑒
𝐸 = 100 * 1 −
15
65
𝐸 = 76,92 t/h
Entre 75 a 80% da água presente no caldo é removida na evaporação.
Exemplo: Vazão mássica de caldo = 100 t/h
Brix do caldo = 15°
Brix do xarope = 65°
Estimativa da área de evaporação
Características:
Vazão mássica de caldo = 100 t/h
Brix do caldo = 15°
Brix do xarope = 65°
Sangria de V1 = 12 t/h
Sangria de V2 = 8 t/h
Sangria de V3 = 6 t/h
1º Efeito 2º Efeito 3º Efeito 4º Efeito
Ve = ? 
X + 8 + 6 X + 6 X X
Caldo Xarope
12 t/h 8 t/h 6 t/h
4º Efeito = X
3º Efeito = X + 6 
2º Efeito = X + 6 + 8
1º Efeito = X + 6 + 8 + 12
76,92 = 4X + 18 + 16 + 12
X = 7,73 t/h
1º Efeito 2º Efeito 3º Efeito 4º Efeito
Ve = 33,73 t 
21,73 t 13,73 t 7,73 t 7,73 t
Caldo Xarope
12 t 8 t 6 t
A sangria gera uma economia de vapor de escape. Essa economia será igual a fração de vapor 
sangrada multiplicada pela posição do corpo, dividida pelo número total de efeitos.
𝐸𝑐 1º 𝑒𝑓 = 12 ∗
1
4
= 3 𝑡
𝐸𝑐 2º 𝑒𝑓 = 8 ∗
2
4
= 4 𝑡
𝐸𝑐 2º 𝑒𝑓 = 6 ∗
3
4
= 4,5 𝑡
Economia total de vapor de escape 11,5 t/h de vapor.
Vazão de xarope na saída da evaporação
1º Efeito 2º Efeito 3º Efeito 4º Efeito
Ve = 33,73 t 
21,73 t 13,73 t 7,73 t 7,73 t
Caldo
23,08
12 t 8 t 6 t
100 t 66,27 t 44,54 t 30,81 t 
Brix na saída das caixas de evaporação
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑠𝑎í𝑑𝑎 1° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 = 100 ∗
15
66,27
= 22,63°
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑠𝑎í𝑑𝑎 2° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 = 66,27 ∗
22,63
44,54
= 33,67°
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑠𝑎í𝑑𝑎 3° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 = 44,54 ∗
33,67
30,81
= 48,67°
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑠𝑎í𝑑𝑎 4° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 = 30,81 ∗
48,67
23,08
= 64,97°
Brix médio das caixas de evaporação
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜 1° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
22,63 + 15,00
2
= 18,81°
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜 2° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
33,67 + 22,63
2
= 28,15°
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜 3° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
48,67 + 33,67
2
= 41,17°
𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜 4° 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
64,97 + 48,67
2
= 56,82°
Distribuição da queda de pressão entre os corpos
A distribuição da queda de pressão entre os corpos é dada da seguinte forma:
𝑇𝑟𝑖𝑝𝑙𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
11
30
+
10
30
+
9
30
𝑄𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
11
40
+
10,33
40
+
9,67
40
+
9
40
𝑄𝑢𝑖𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 =
11
50
+
10,5
50
+
10
50
+
9,5
50
+
9
50
Pressão no 4º corpo = 0,2045 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²
Distribuição da queda de pressão entre os corpos
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 2,50 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑛𝑜 ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 0,2045𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2 ( ͌ 24” Hg)
Pressão no 1º corpo = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 − 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 − 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 Ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 ∗
11
40
Pressão no 2º corpo = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 − 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 − 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 Ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 ∗
21,33
40
Pressão no 3º corpo = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 − 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 − 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 Ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 ∗
31
40
Pressão do vapor de escape = 2,50 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²
Distribuição da queda de pressão entre os corpos
Pressão no 1º corpo = 2,50 − 2,50 − 0,2045 ∗
11
40
= 1,869 kgf/cm²
Pressão no 2º corpo = 2,50 − 2,50 − 0,2045 ∗
21,33
40
= 1,276 kgf/cm²
Pressão no 3º corpo = 2,50 − 2,50 − 0,2045 ∗
31
40
= 0,721 kgf/cm²
Pressão no 4º corpo = 0,2045 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²
Pressão da vapor de escape = 2,50 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²
Temperatura da evaporação – espaço vapor
Temperatura do vapor no 1º corpo = 118 °𝐶Temperatura do vapor no 2º corpo = 107 °𝐶
Temperatura do vapor no 3º corpo = 90 °𝐶
Temperatura do vapor no 4º corpo = 60 °𝐶
Temperatura do vapor de escape = 127 °𝐶
Elevação do ponto de ebulição do caldo - (°C)
Elevação do pto de ebulição (Brix) =
2 ∗ 𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜
100−𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜
Pressão Hidrostática = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 + 0,5 ∗ ρ ∗ 𝑔 ∗ ℎ ∗ 0,3333 ∗ 0,0000102
Elevação do pto ebulição (Pres Hidr.) = 𝑇𝑒𝑚𝑝 𝑛𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜 − 𝑇𝑒𝑚𝑝 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜
Considerando que nível de caldo na calandra 
é 1/3 do comprimento total dos tubos
Fator de conversão da pressão N/m² em kfg/cm²
Elevação do ponto de ebulição do caldo devido ao Brix (°C)
Elevação do pto de ebulição 1º efeito=
2 ∗ 18,81
100 −18,81
= 0,46 °C
Elevação do pto de ebulição 2º efeito=
2 ∗ 28,15
100 −28,15
= 0,78 °C
Elevação do pto de ebulição 3º efeito=
2 ∗ 34,59
100 − 34,59
= 1,40 °C
Elevação do pto de ebulição 4º efeito=
2 ∗ 56,82
100 − 56,82
= 2,63 °C
Elevação do ponto de ebulição do caldo devido a pressão hidrostática 
𝐸𝑚 𝑓𝑢𝑛çã𝑜 𝑑𝑜 𝐵𝑟𝑖𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑖𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜:
Caldo 1º efeito = 1.074,38 kg/m³
Caldo 2º efeito = 1.117,06 kg/m³
Caldo 3º efeito = 1.181,70 kg/m³
Caldo 4º efeito = 1.267,27 kg/m³
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑎𝑛𝑑𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚 𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 𝑑𝑒 3 𝑚):
1º efeito = 1,869 + (0,5 * 1.074,38 * 9,8 * 3 * 0,3333 * 0,0000102) = 1,92 kgf/cm²
2º efeito = 1,276 + (0,5 * 1.117,06 * 9,8 * 3 * 0,3333 * 0,0000102) = 1,33 kgf/cm²
3º efeito = 0,721 + (0,5 * 1.181,70 * 9,8 * 3 * 0,3333 * 0,0000102) = 0,78 kgf/cm²
4º efeito = 0,2045 + (0,5 * 1.267,27 * 9,8 * 3 * 0,3333 * 0,0000102) = 0,27 kgf/cm²
Pressão Hidrostática = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 + 0,5 ∗ ρ ∗ 𝑔 ∗ ℎ ∗ 0,3333 ∗ 0,0000102
Elevação do ponto de ebulição do caldo com a pressão hidrostática (°C)
Elevação do pto ebulição - Pres Hidr = 𝑇𝑒𝑚𝑝 𝑛𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜 − 𝑇𝑒𝑚𝑝 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜
Caixa de 
Evaporação
Pressão Hidrostática 
(kgf/cm²)
Temperatura –
Pressão Hidro (°C)
Temperatura –
Vap do corpo (°C)
Elevação pto de 
ebulição (°C) 
1º Efeito 1,92 118,83 118 0,83
2º Efeito 1,33 108,07 106 2,07
3º Efeito 0,78 92,37 89 3,37
4º Efeito 0,27 65,99 60 5,99
Elevação total do ponto de ebulição do caldo (°C)
Elevação do pto de ebulição 1º efeito= 0,46 + 0,83 = 1,29 °C
Elevação do pto de ebulição 2º efeito= 0, 78 + 2,07 = 2,85 °C
Elevação do pto de ebulição 3º efeito= 1,40 + 3,37 = 4,77 °C
Elevação do pto de ebulição 4º efeito= 2,63 + 5,99 = 8,62 °C
Temperatura do Caldo (°C)
1º efeito= 118 + 1,29 = 119,29 °C
2º efeito= 107 + 2,85 = 109,85 °C
3º efeito= 90 + 4,77 = 94,77 °C
4º efeito= 60 + 8,62 = 68,62 °C
Queda Real de Temperatura (°C)
Efeito da 
Evaporação
Temperatura do Vapor de 
Alimentação (°C)
Temperatura Média do 
Caldo (°C)
Queda Real de 
Temperatura (°C)
1º 127 119,29 7,71
2º 118 109,85 8,15
3º 107 94,77 12,23
4º 90 68,62 21,38
Taxa especifica de evaporação
Equação de Dessin :
Taxa especif de evap= 𝟎, 𝟎𝟎𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 − 𝑩𝒓𝒊𝒙 𝒎é𝒅𝒊𝒐 ∗ (𝑻𝒆𝒎𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒐 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝒅𝒂 𝒄𝒂𝒍𝒂𝒏𝒅𝒓𝒂 − 𝟓𝟒)
O fator de 0,001 na equação corresponde a boas condições operacionais da evaporação com baixa incrustação.
Desejando uma margem de segurança deve-se utilizar um fator entre 0,0009 a 0,0007, um valor abaixo de
0,0007 significa uma evaporação operando com baixa eficiência, incrustações elevadas ou formando-se
rapidamente.
Taxa especifica de evaporação (kg/h/m²/°C)
Taxa especif de evap 1º efeito= 0,0008 ∗ 100 − 18,81 ∗ 127 − 54 = 4,74
Taxa especif de evap 2º efeito= 0,0008 ∗ 100 − 28,15 ∗ 118 − 54 = 3,68
Taxa especif de evap 3º efeito= 0,0008 ∗ 100 − 41,17 ∗ 107 − 54 = 2,49
Taxa especif de evap 4º efeito= 0,0008 ∗ 100 − 56,82 ∗ 90 − 54 = 1,25
Estimativa da área de evaporação
Superfície de Aquecimento (m²)= 
𝑽𝒂𝒛ã𝒐 𝒅𝒆 𝑽𝒂𝒑𝒐𝒓
𝑻𝒂𝒙𝒂 𝒆𝒔𝒑𝒆𝒄 𝑬𝒗𝒂𝒑𝒐 𝒙 𝑸𝒖𝒆𝒅𝒂 𝑹𝒆𝒂𝒍 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂
Área de evaporação
Superfície 1° Efeito (m²)=
33.730
4,74 𝑥 7,71
= 990 m²
Superfície 2° Efeito (m²)=
20.730
3,68 𝑥 8,15
= 690 m²
Superfície 3° Efeito (m²)=
13.730
2,49 𝑥 12,23
= 450 m²
Superfície 4° Efeito (m²)=
7.730
1,25 𝑥 21,38
= 290 m²
Superfície Total da Evaporação (m²) = 2.420 m²
Taxa de evaporação kg/h/m²
Taxa de Evaporação =
𝑉𝑎𝑧ã𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟
𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎çã𝑜
Taxa Evaporação 1º Efeito =
33730
990
= 34
Taxa Evaporação 2º Efeito =
20.730
660
= 31
Taxa Evaporação 3º Efeito =
13730
450
= 30
Taxa Evaporação 4º Efeito =
7730
290
= 27
Perdas de Sacarose na 
Evaporação
As perdas podem ocorrer por:
- pH inadequado;
- Temperatura elevada;
- Tempo de residência alto (vazão baixa ou área grande)
Perdas de sacarose na evaporação
pH
Ácido
- Inversão da Sacarose
Alcalino
- Destruição do AR
Perdas de sacarose na evaporação
Fonte: Peter Rein
Tempo de 
Residência 
(min)
pH 6,5 pH 6,0
1º Efeito 
120 °C
2º Efeito 
110 °C
3º Efeito 
100 °C
4º Efeito 
90 °C
5º Efeito 
70 °C
1 0,0451 0,0163 0,0093 0,0029 0,0002
3 0,1353 0,0488 0,0278 0,0086 0,0006
5 0,2255 0,0813
7 0,3157 0,1138
9 0,4059
Efeito do tempo de residência na inversão da sacarose
Incrustações na 
Evaporação
Efeito da incrustação na evaporação
• A incrustação aumenta a resistência do fluxo de calor do vapor para o caldo, 
reduzindo a taxa de transferência de calor
A taxa de incrustação nos tubos da calandra dependem:
- Composição do caldo;
- Temperatura;
- Vazão de caldo para a evaporação;
- Velocidade do caldo nos tubos.
Principais componentes inorgânicos das incrustações são:
- Cálcio;
- Magnésio;
- Fosfato;
- Sílica.
O cálcio é o principal componente nas incrustações.
Nos efeitos iniciais as incrustações são formadas principalmente por cálcio e fosfato. Elas são
um pouco mais “mole” comparada as incrustações dos efeitos finais, compostas por sílica e
oxalato de cálcio.
Composto Formação da Incrustação
Fosfato de cálcio Principalmente nos primeiros efeitos, reduzindo ao longo do conjunto de 
evaporação
Matéria orgânica (proteínas, polissacarídeos) Maior no primeiro efeito
Sílica Principalmente no último e penúltimo efeito (solubilidade diminui com 
aumento da concentração de sacarose)
Hidroxiapatita (forma complexa de fosfato de cálcio) Nos efeitos iniciais
Oxalato de cálcio Nos efeitos finais
Aconitato de cálcio de magnésio Último efeito
Carbonatos Penúltimo efeito
Sulfatos Nos efeitos finais
Principais componentes das incrustações e formação
Fonte: Peter Rein
Efeito
Taxa de evaporação kg/h/m² –
evaporação em boas condições de 
limpeza (Dessin 0,0008)
Taxa de evaporação kg/h/m² – evaporação 
suja (Dessin 0,0006)
1º 34 28
2º 31 25
3º 30 24
4º 27 20
Área 
necessária (m²)
2.420 2.992
Dadas as Condições:
Efeito da incrustação na evaporação
Limpeza da evaporação pode ser realizada de forma mecânica ou química:
• Mecânica
- Rosetas 
- Hidrojateamento
• Química
- Acida
- Alcanila
Limpeza mecânica
• Rosetas 
- acionadas por motores elétricos com rotação em torno de 3600rpm. É realizada com os tubos dos 
evaporadores cheios de água, onde as incrustações são removidas por abrasão pelas rosetas.
Limpeza mecânica
• Hidrojateamento
- limpeza realizada com jatos de água, aplicados em alta pressão com a utilização de bicos específicos para
cada tipo de equipamento. As pressões utilizadas podem chegar a 1200 bar e as incrustações são
removidas pela ação mecânica da água aplicadas contra as paredes dos tubos.
Limpeza química
• Alcalina
- normalmente utiliza-se soda. A concentração varia conforme o tipo de equipamento e as características
da incrustação de cada unidade:
• Evaporador tipo Roberts: concentração entre 25 a 35%
• Falling Film: concentração entre 5 a 12%
• Tempo de circulação: 3 a 4 horas
• Temperatura: ≥ 80ºC
• Vazão: ≥ nominal
Limpeza química
• Ácida
- pode-se utilizar ácido nítricoou ácido fosfórico, sendo o ácido fosfórico o mais utilizado.
• A concentração varia entre 3 a 5%.
• Tempo de circulação: 1,5 a 4 horas
• Temperatura: ≥ 80ºC
• Vazão: ≥ nominal
Com ponente Efeito do Agente Lim pante
Matéria Orgânica Rapidamente atacada por soda, não atacado por ácido e EDTA
Fosfato de Cálcio Rapidamente atacada por ácido, parcialmente atacada por soda e EDTA
Carbonato de Cálcio Rapidamente atacada por ácido e EDTA, não atacada por soda
Sílica Amorfa Vagarosamente atacada por soda, não atacada por ácido ou EDTA
Oxalato de Cálcio Rapidamente atacada por EDTA, parcialmente atacada por ácido, não atacado por soda.
Aconitato de Cálcio
Rapidamente atacada por EDTA, parcialmente atacada por ácido e muito vagarosamente atacado por 
soda.
Limpeza química
Principais causas do baixo desempenho da evaporação
- Retirada de gases incondensáveis;
- Retirada de condensado na calandra;
- Vazamentos no corpo de evaporação;
- Nível de caldo;
- Incrustações;
- Temperatura e volume de água na entrado do condensador;
- Pressão do vapor de escape.
- Área insuficiente;
FLOTAÇÃO DE XAROPE
Flotação de xarope
Devido a viscosidade e a densidade do xarope, os sólidos finos em suspensão não podem
ser removidos pelo processo de decantação, a flotação neste caso, permite eliminar estas
partículas sem grandes dificuldades.
Fonte: Peter Rein
Fonte: Peter Rein
Fluxograma
Aquecimento do xarope
O aquecimento tem um efeito significativo na redução da turbidez do xarope.
Fonte: Peter Rein
• Testes realizados por Rein mostraram que a remoção da turbidez
independe do brix do xarope.
• A viscosidade do xarope com brix de 65° é aproximadamente 60% maior
que a viscosidade do xarope com brix de 60°, logo, a viscosidade do
xarope tem pouca influencia sobre a queda na turbidez.
• Embora a viscosidade diminua com o aumento da temperatura, Rein
conclui que a viscosidade nas faixas encontradas não tem um efeito
aparente na redução da turbidez. Os resultados melhores alcançados
com o aumento da temperatura são devido ao efeito na formação dos
flocos
Dosagem de fósforo
Dosagem varia de 150 – 350 mg P2O5/kg de substância seca.
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
142 g + 54 g 196 g
H3PO4 / P2O5 = 196/142 = 1,38
Por exemplo: 250 mg P2O5/kg de substância seca 345 mg H3PO4/kg de substância seca
Exemplo: Vazão de xarope = 50 t/h
Brix xarope = 60°
50 x 60 / 100 = 30 toneladas de sólidos / hora
345 ppm x 30.000 / 1.000.000 = 10,35 kg/h
Considerando que a densidade do ácido fosfórico = 1,88 kg/dm³, a vazão necessária será de:
10,35 kg/h / 1,88 = 5,50 L/h
Dosagem de fósforo
Aeração do xarope
• Objetivo é fazer com que as micro-bolhas de ar sejam agrupadas aos flocos formados reduzindo a
densidade dos mesmos e tornando a separação possível.
• As bolhas de ar e as partículas devem ter tamanhos semelhantes, variando entre 10 e 200 micra. Abaixo de
10 micra a flotação é muito lenta e o contato entre bolhas e partículas é mais difícil. Acima de 200 micra,
as bolhas são grandes e causam turbulência no líquido.
• Geralmente o ar é borbulhado no xarope e é disperso utilizando uma “bucha” de bronze poroso. A
dispersão inadequada de ar ou a baixa vazão do mesmo, pode fazer com que os flocos não subam
rapidamente e, acabem saindo no xarope clarificado.
• Rein sugere uma vazão mínima de ar de 0,04 m³ de ar/m³ de xarope.
Dosagem de polímero
A dosagem de polímero depende da qualidade do xarope bruto. Testes em laboratório podem indicar a dosagem e o tipo 
de polímero a ser utilizado.
Fonte: Peter Rein
Remoção de cor na flotação
• O principal objetivo do flotador é remover a turbidez do xarope. A queda na turbidez
pode atingir entre 80 a 85%.
• A redução na cor do xarope no processo convencional, geralmente é ao redor de 5 a
10%, podendo chegar a 20 – 25% com sulfitação.
• Uma alternativa para redução da cor sem aplicação de sulfito no xarope, é o uso de
produtos a base de poliaminas de cadeias longas. A remoção de cor neste caso, pode
chegar entre 25 a 30%. Estes produtos geralmente são caros e, dependendo do xarope,
podem exigir uma dosagem alta o que acaba inviabilizando o produto em relação ao
custo.
Luiz Anderson Teixeira
Especialista de Aplicação
luiz@fermentec.com.br