Processo Industrial do Suco de Laranja Concentrado

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Processo Industrial do Suco de 
Laranja Concentrado
Docente: Dra. Líbia Diniz
Discentes:
Laurieny Jayne Estevo
Le/cia Luzia Silva
Maykon Júnior de Paula
Naiara Cris<na Vieira Carvalho
Talita Barcelos Pereira Amaral
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
CAMPUS PATOS DE MINAS/MG
Sumário
• Introdução
• Desenvolvimento
– Descrição e Classificação do Processo Industrial
– Fluxograma do Processo
• Balanço de Massa e Energia
• Tratamento de Resíduos
• Conclusão
• Referências
1
Introdução
Introdução
• Duas regiões produ<vas altamente significa<vas: Flórida (EUA) e São Paulo (Brasil). 
• 40% da produção mundial.
• Brasil: Maior produtor e exportador de suco de laranja. 
• Sabor agradável, fonte de vitamina C, minerais e carboidratos, etc...
3
Desenvolvimento
Desenvolvimento
Fluxograma do 
Processo Produ0vo
5
Descrição e Classificação do 
Processo Industrial
6
Recebimento
SOLUÇÃO INDUSTRIAL
7
Seleção
DA REDAÇÃO
8
Higienização dos frutos 
SOUZA INOX
9
Extração do suco
MMC
10
Pasteurização
DIRECT INDUSTRY
11
Concentração 
ETAL/PROFIT
12
Limpeza das garrafas
CAMARGO 
13
Envase
CAMARGO
14
Rotulagem 
CAMARGO
15
Enfardamento
SOLUÇÃO INDUSTRIAL
16
Armazenamento / Expedição
SOLWA
17
Balanço de Massa e Energia
Balanço de Massa e Energia
9,17Kg/h
Balanço de Massa
19
Seleção
Cálculo de A 
A = (10204 kg de laranjas/h) *0,02 
A = 204kg/h de laranjas impróprias
Cálculo de B
Não há taxa de geração, considerando-se regime 
permanente, temos: 
10.204 = A + B
10.204 = 204 + B
B = 10.000 kg de laranjas selecionadas/h
Balanço de Massa e Energia
20
Extração do Suco
Cálculo de C 
C = (10000 kg de laranja/h) *0,45
C = 4500 kg de resíduos/h
Cálculo de D 
B = C + D
10000 = 4500 + D
D = 5500 kg de suco
de laranjas selecionadas/h
B
Balanço de Massa e Energia
21
Concentração
→Sabe-se que o suco entra com 11% sólidos 
totais e sai com 66% (concentrado)
Cálculo de F
D.xs,D = E.xs,E + F.xs,F
5500 . 0,11 = E . 0 + F . 0,66 
605 = F . 0,66
F = 916,66kg/h
Cálculo de E 
D = E+ F
5500 = E + 916,66
E = 4583,34Kg/h de água re<rada
Balanço Global: 
D = E+ F
D
Balanço de Massa e Energia
22
Concentração
D = F + ṁv1 + ṁv2 + ṁv3
5500 = 916,66 + ṁv1 + ṁv2 + ṁv3
*Considerando-se que as vazões de vapor 
nos três efeitos são iguais: 
ṁv1 + ṁv2 + ṁv3
Assim:
5500 = 916,66 + ṁv1 + ṁv1 + ṁv1
539-89,83 = 3ṁv1
ṁv1 = 1527,78 kg/h
= ṁv2 = ṁv3
* Balanço de Massa Global dos 3 evaporadores
D = F + ṁv1 + ṁv2 + ṁv3
V
D
F
V
Balanço de Massa e Energia
23
Concentração
* Balanços de Massa correspondentes a
o 1º, 2º e 3º estágios, respecKvamente:
D = ṁ1+ ṁv1
ṁ1 = ṁ2 + ṁv2
ṁ2 = F + ṁv3
D
F
Balanço de Massa e Energia
*vazão mássica de entrada do suco: D=5500 kg/h
*vazão mássica de vapor 1º Estágio: ṁv1=1527,78kg/h
D = ṁ1 + ṁv1
5500 = ṁ1 + 1527,78 kg/h
ṁ1 = 3972,22 kg/h
*vazão mássica de vapor 2º Estágio: ṁv2=1527,78kg/h
ṁ1 = ṁ2 + ṁv2
3972,22 = ṁ2 + 1527,78
ṁ2 = 2444,44 Kg/h
*vazão mássica de vapor 3º Estágio: ṁv3=1527,78kg/h
ṁ2 = F + ṁv3
2444,44 = F + 1527,78
F = 916,66 Kg/h OK
Vazão mássica de suco 1º estágio
Vazão mássica de suco 2º estágio
Vazão mássica de suco 3º estágio
24
Concentração
• Elevação do ponto de ebulição desprezada. 
• A variação de temperatura foi determinada da seguinte maneira:
𝑇𝑣𝑠 : Temperatura de vapor saturado (ºC)
T3 = Temperatura de saída do produto no 3º estágio
Balanço de Massa e Energia
25
Concentração
• Valores dos coeficientes globais de transferência de calor para a variação de temperatura 
nos três efeitos (dados do fabricante):
• U1=10220,88KJ/hm2ºC. U2=8176,7KJ/hm2ºC U3=6132,52KJ/hm2ºC
DTn: variação de temperatura no evaporador “n” (ºC)
Un: Coeficiente global de transferência de calor do evaporador “n” (KJ/hm2 ºC) fornecido pelo 
fabricante 
Balanço de Massa e Energia
26
Concentração
Un: Coef. global de transferência de calor do evap. “n” (KJ/hm2 ºC) fornecido pelo fabricante
DT1: variação de temperatura no evaporador “1” (ºC)
DT2: variação de temperatura no evaporador “2” (ºC)
Balanço de Massa e Energia
27
Concentração
Un: Coef. global de transferência de calor do evap. “n” (KJ/hm2 ºC) fornecido pelo fabricante
DTn: variação de temperatura no evaporador “n” (ºC)
DT3: variação de temperatura no evaporador “3” (ºC)
Balanço de Massa e Energia
28
Concentração
Tvs: temperatura do vapor de saturação (ºC)
T1: temperatura de ebulição no 1º estágio
T2: temperatura de ebulição no 2º estágio
T3: temperatura de ebulição no 3º estágio
𝑇1 = 𝑇vs − ∆𝑇1
𝑇1 = 111,4 − 11,85
𝑇1 = 99,55º𝐶
𝑇2 = 𝑇1 − ∆𝑇2
𝑇2 = 99,55 − 14,80
𝑇2 = 84,75º𝐶
𝑇3 = 𝑇2 − ∆𝑇3
𝑇3 = 84,75 − 19,75
𝑇3 = 65º𝐶
Balanço de Massa e Energia
* Temperaturas de ebulição nos 3 estágios do evaporador:
29
Concentração
* Balanço de sólidos passando no evaporador em cada estágio do suco de laranja.
- Inicialmente com 11% de sólidos totais ou 0,11, calculando-se o teor de sólidos totais no 
1º e 2º estágios, pois o 3º já é conhecido xs,3 =0,66. 
D = vazão mássica inicial no evaporador
xs,D = fração de sólidos inicial que entra no evaporador
ṁ1= vazão mássica do produto no 1º estágio
xs,1= fração de sólidos no 1º estágio
ṁv,1= vazão mássica de vapor no 1º estágio
xs,v1= fração de sólidos no vapor do 1º estágio 
ṁ1 = vazão mássica do produto no 1º estágio
xs,1= fração de sólidos no 1º estágio
ṁ2 = vazão mássica do produto no 2º estágio
xs,2= fração de sólidos no 2º estágio
ṁv2 = vazão mássica de vapor no 2º estágio
xs,v2= fração de sólidos no vapor do 2º estágio
Balanço de Massa e Energia
30
Concentração
Balanço de Massa e Energia
- Balanço de Energia
O valor do calor específico (Cp) do suco de laranja foi ob<do aplicando-se a equação 
proposta por (VIEIRA, 1996), onde Cp está em função da concentração de sólidos solúveis 
nas correntes de vazões de: entrada (D), 1º estágio (ṁ1), 2º estágio (ṁ2) e corrente do pro
duto (F) :
* Para fração de 11% ou 0,11 na entrada 
Onde: B < 80ºBrix, sendo a concentração de ºBrix do suco
1º Estágio: 15% ou 0,15 Cp,1 = 4,167KJ/KgºC
2º Estágio: 25% ou 0,25 Cp,2 = 4,164KJ/KgºC
Corrente do Produto: 66% ou 0,66 
Cp,F = 4,153KJ/KgºC
31
Concentração
Balanço de Massa e Energia
- Balanço de Energia
U<lizou-se a Tref.=0ºC e a temperatura na alimentação que era de 90ºC, dessa maneira:
Cálculo da entalpia da corrente do concentrado (ṁ1): Tref.=0ºC e a temperatura do concen-
trado ṁ1 (T1=99,55ºC)
1º Estágio: 15% ou 0,15 
Cp,1 = 4,167KJ/KgºC
32
Concentração
Balanço de Massa e Energia
- Balanço de Energia
U<lizou-se a Tref.=0ºC e a temperatura na alimentação que era de 90ºC, dessa maneira:
Cálculo da entalpia da corrente do concentrado (ṁ1): Tref.=0ºC e a temperatura do concen-
trado ṁ1 (T1=99,55ºC)
1º Estágio: 15% ou 0,15 
Cp,1 = 4,167KJ/KgºC
33
Concentração
Balanço de Massa e Energia
- Balanço de Energia
Vapor Secundário (ṁv1) na temperatura T1=99,55ºC:
Ĥv1 = 2693,4KJ/Kg. (Tabela B6 Vapor Saturado: Ĥvapor)
Vapor primário (ṁvs) na temperatura Tsaturação=111,4ºC:
Ĥvs = 2675,32KJ/Kg. (Tabela B6 Vapor Saturado: Ĥvapor)
ṁD = vazão mássica inicial no evaporador
ĤD = entalpia da vazão inicial
ṁvs= vazão mássica vapor entrada
Ĥṁvs= entalpia vazão mássica enrada
ṁ1 = vazão mássica do produto 1º estágio
Ĥṁ1 = entalpia do produto 1º estágio
ṁv1 = vazão mássica de vapor no 1º estágio
Ĥṁv1 = entalpia de vapor no 1º produto34
Pressão:
1,5 bar
TVs= 111,4ºC
Balanço de Massa e Energia
TVs= temperatura de vapor saturado
* Como encontramos os valores para os cálculos:
35
Concentração
Balanço de Massa e Energia
- Balanço de Energia
Cálculo das Áreas de Transferência de Calor
q̇n = coefic. de transferência de calor “n” estágio
Un = coef. global de transferência de calor do evaporador 
An = área “n” estágio
DTn = variação da temperatura “n” estágio
1º Efeito: Tvapor =111,4ºC
q̇n=vazão do vapor de
aquecimento x a entalpia
de vaporização na tempe-
ratura de saturação: 36
Concentração
Balançode Massa e Energia
- Balanço de Energia
Ĥṁv1 = 2693,4KJ/Kg. (Tabela B6 Vapor Saturado: Ĥevaporação)
q̇n = coefic. de transferência de calor “n” estágio
Un = coef. global de transferência de calor do evaporador 
An = área “n” estágio
DTn = variação da temperatura “n” estágio
2º Efeito: T=99,55ºC
37
Concentração
Balanço de Massa e Energia
- Balanço de Energia
q̇n = coefic. de transferência de calor “n” estágio
Un = coef. global de transferência de calor do evaporador 
An = área “n” estágio
DTn = variação da temperatura “n” estágio
38
Concentração
Balanço de Massa e Energia
Cálculo da Média das Áreas 
39
Balanço de Massa e Energia
40
Envase
Balanço de Massa e Energia
Cálculo de H 
F = G + H 
916,66= 9,17 + H
H = 907,49 kg de suco/h
(suco de laranja concentrado obKdo
no final do processo)
Cálculo de G
G = (916,66kg de suco/h) *0,01 
G = 9,17 kg de suco/h de perdas no envase
(amassamento de garrafas)
F
41
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = !"#,%!&'/)
*""""&'/)
= 0,91 . 100 = 91%
• A escolha de cada um dos equipamentos foi levada em consideração, sempre buscando 
um melhor rendimento do processo aplicado.
Balanço de Massa e Energia
42
Conversão para Litros:
Suco de laranja concentrado à 66ºBrix:
Densidade = 1330Kg/m3
Qdade de suco ob<do no final do processo: 916,66Kg
𝑥 = $%&,&&()/+
%,,- ()/.,
. %---/
%.,
= 689,22𝐿/h
Balanço de Massa e Energia
43
Tratamento de Resíduos
Tratamento de Resíduos
Água Evaporada
• “Água da Fruta”.
• Água para lavagem.
45
Tratamento de Resíduos
Resíduos Sólidos 
• Óleos essenciais.
• Insumo para alimentação animal.
• Pec<nases fúngica.
• Carvão vegetal.
46
Conclusão
Conclusão
• O Brasil é o maior produtor mundial de laranja, sendo o mercado de suco de laranja
o principal des<no da fruta.
• A par<r deste trabalho foi possível verificar a complexidade de alguns processos que
envolvem o processamento de suco concentrado de laranja, uma vez que o obje<vo
final é a qualidade do produto, a eficiência do processo e a sa<sfação do cliente.
• Foi possível perceber o quão é importante levar-se em consideração cada etapa das
operações envolvidas no processo através dos balanços de massa e energia.
• O rendimento foi classificado como excelente levando em conta seu aproveitamento
de 91% de suco concentrado.
48
Referências
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Referências
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OBRIGADO!!!
53