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UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU – FURB CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLOGICAS ENGENHARIA QUÍMICA MARCYO DE QUEIROZ ABREU FILHO PRODUÇÃO DE DESIDRATADO DO SUCO DO MIRTILO 65º BRIX BLUMENAU 2020 MARCYO DE QUEIROZ ABREU FILHO PRODUÇÃO DE DESIDRATADO DO SUCO DO MIRTILO 65º BRIX Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Química da Universidade Regional de Blumenau como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química Orientador: Prof.ª Drª. Marcela Kotsuka Câmara Bastos BLUMENAU 2020 “Se você não desistir, você ainda tem uma chance. Desistir é o maior fracasso. ” (Jack Ma) AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer e a dedicar está dissertação às seguintes pessoas: A minha mãe Alice M. Bezerra e meu irmão Manoel B. Cavalcante Neto que sempre acreditaram em mim. Aos meus amigos que o curso trouxe e estiveram nessa luta comigo, em especial Bruna Bevervanço e Karolainy Fontana, obrigado por estarem presente compartilhando da mesma angústia, aflição e alegria. Ao melhor amigo Thiago Dalcanale e a Aline Dalcanale, que sempre me apoiaram nos melhores e piores momentos. A todos os professores pelos ensinamentos, em especial à minha orientadora Marcela Kotsuka da Silva Câmara Bastos, Jaci Carlo Scharmam Câmara pelo apoio e ajuda no curso. Aos demais amigos, professores e familiares que de alguma forma participaram da minha história. À Universidade Regional de Blumenau e ao Curso de Engenharia Química, pela oportunidade de realização da graduação. “O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo.” (José de Alencar) RESUMO O mirtilo é uma espécie frutífera originária de algumas regiões da Europa e América do Norte, onde é muito apreciada por seu sabor exótico e por suas propriedades medicinais como por exemplo sua ação antioxidante, que é responsável para previnir o envelhecimento precoce. A técnica de microencapsulamento tem sido utilizada como proteção dos corantes naturais, por permitir o isolamento e a manutenção de substâncias ativas no inteiror de uma microestrutura, utilizando biopolímeros como agentes encapsulantes. No processo de secagem atraves do tambor rotativo será utilizado como agente encapsulante malto dextrina, que possui sabor suave, alta solubilidade em água e baixa viscosidade em altas concentrações de sólidos, goma guar como espessante e lecitina para auxiliar na formação do filme e na emulsificação, além do amido de milho modificado para gelatinização da emulsão. Este projeto tem como objetivo apresentar as etapas pertinentes ao proceso e o dimensionamento básico de uma planta industrial para a produção de desidratado suco de mirtilo 65º Brix em flocos através do processo de secagem em um tambor rotativo, com uma capacidade de produção de 2138,56 ton/ano. Para isso foi necessário a determinação da capacidade produtiva, elaboração dos balanços de massa, energia e dimensionamento dos equipamentos, apresentados no memorial de cálculos. Os catálogos dos equipamentos selecionados podem ser visualizados nos anexos, além do desenvolvimento de diagrama de blocos, fluxograma de processo, diagrama de tubulação e instrumentação e o layout da empresa. Palavras-chave: Mirtilo. Secagem. Tambor rotativo ABSTRACT Blueberry is a fruit species originating in some regions of Europe and North America, where it is highly appreciated for its exotic flavor and medicinal powers due to the high anthocyanidin content contained in the purple-blue pigments. The microencapsulation technique has been used to protect natural dyes, as it allows the isolation and maintenance of active substances within a microstructure, using biopolymers as encapsulating agents. In the drying process through the rotating drum it will be used as an encapsulating agent malt dextrin, which has a mild flavor, high water solubility and low viscosity in high concentrations of solids, guar gum as a thickener and lecithin to help in the formation of the film and emulsification, in addition to modified corn starch for gelatinization of the emulsion. This project aims to present the steps relevant to the process and the basic sizing of an industrial plant for the production of dehydrated blueberry juice 65º Brix in flakes through the drying process in a rotating drum, with a capacity of 2138,56 tons per year. For that, it was necessary to determine the productive capacity, prepare the balance of mass, energy and dimensioning of the equipment, presented in the calculation report. The catalogs of the selected equipment can be viewed in the annexes, in addition to the development of the block diagram, process flow chart, pipe and instrumentation diagram and the company's layout. Keywords: Blueberry. Drying process. Drum drying LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Fruto de Vaccinium myrtillus L. .............................................................................. 10 Figura 2 - Estrutura Básica das Antocianinas ........................................................................... 13 Figura 3 - Tambores Rotativos ................................................................................................. 19 Figura 4 – Esquema de desidratação ........................................................................................ 69 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Compossição Nutricional (100g de fruto) ............................................................... 11 Tabela 2 - Outras Composições (100g de fruto)...................................................................... 12 Tabela 3 – Microrganismos segundo sua atividade aquosa ...................................................... 17 Tabela 4 – Cronograma do projeto ........................................................................................... 21 Tabela 5 – Massas especificas e Calor específico .................................................................... 42 Tabela 6 – Valores para a sucção e a descarga. ........................................................................ 56 Tabela 7 - Coeficiente de perdas de cargas .............................................................................. 58 Tabela 8 - Resultados cálculos para determinar a velocidade real ........................................... 61 Tabela 9 - Perdas de Cargas ..................................................................................................... 62 Tabela 10 - Coeficiente de perdas de cargas ............................................................................ 62 Tabela 11 - Perdas de Cargas dos acessórios ........................................................................... 63 Tabela 12 - Potência da bomba (P110) ..................................................................................... 63 Tabela 13 - Potência da bomba (P110) ..................................................................................... 63 Tabela 14 - Resultados cálculos para determinar a velocidade real ......................................... 64 Tabela 15 - Perdas de Cargas ................................................................................................... 65 Tabela 16 - Coeficiente de perdas de cargas ............................................................................ 65 Tabela 17 - Perdas de Cargas dos acessórios ........................................................................... 66 Tabela 18 - Potência da bomba (P120)..................................................................................... 66 Tabela 19 - Potência da bomba (P120) ..................................................................................... 66 Tabela 20 - Lista de equipamentos ........................................................................................... 80 Tabela 21 - Lista de equipamentos ........................................................................................... 82 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS A Área 𝐴𝑎 Atividade de água Bs Base seca Bú Base úmida C Corrente Cp Calor especifíco (J/kgºC ou kJ/kgºC) Cm Centímetro D Diâmetro (m) DE Dextrose equivalente 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 Diâmetro interno (m) 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 Diâmetro teórico (m) 𝜀 Rugosidade relativa 𝑓 Fator de atrito G Aceleração da gravidade (m/s²) H Entalpia (kJ/kgK) ℎ𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 Altura da tubulação de descarga (m) ℎ𝑠𝑢𝑐çã𝑜 Altura da tubulação de sucção (m) 𝐻𝐺𝐸𝑂 Altura Geometria (m) 𝐻𝑚𝑎𝑛 Altura manometria (m) K Coeficiente de perda de carga L Comprimento (m) m massa (kg) ṁ Vazão mássica (kg/h) 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 Altura líquida positiva de sucção disponível (mca) 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 Altura líquida positiva de sucção requerida (mca) NTU Número de unidade de transferência 𝑃𝑠 Pressão parcial (Pa) 𝑃𝑣 Pressão de vapor (Pa) �̇� Taxa de tranferência de calor (W, kW ou kJ/h) R$ Moeda brasileira real Re Reynolds �̇�𝑠 Taxa de secagem (kg/m².s) S Secador T Temperatura (ºC ou K) t Tempo (h, s ou min) 𝑇𝑠 Temperatura da superfície (ºC ou K) T+I Tubulação e instrumentação U Coeficiente global de troca térmica (J/m²sºC) V Volume (l ou m³) �̇� Vazão volumétrica X Umidade em base seca Y Umidade em base úmida ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 Entalpia de vaporização 𝜇 Viscosidade (Pa.s ou kg/m.s) 𝜌 Massa específica (kg/m³) SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 7 2 OBJETIVOS............................................................................................................. 8 2.1 OBJETIVO GERAL ................................................................................................ 8 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO ....................................................................................... 8 2.3 MOTIVAÇÃO ......................................................................................................... 9 3 REVISÃO DE LITERATURA .............................................................................. 10 3.1 O MIRTILO ........................................................................................................... 10 3.1.1 Característica do mirtilo ...................................................................................... 11 3.1.2 Antocianinas ......................................................................................................... 12 3.2 MICROENCAPSULAMENTO ............................................................................. 13 3.3 MALTO DEXTRINA ............................................................................................ 14 3.4 AMIDO DE MILHO MODIFICADO ................................................................... 15 3.5 GOMA GUAR ....................................................................................................... 15 3.6 EMULSÃO E EMULSICAÇÃO ........................................................................... 16 3.7 ATIVIDADE DE ÁGUA ....................................................................................... 17 3.8 SECAGEM ............................................................................................................. 18 3.8.1 Tambor rotativo ................................................................................................... 19 4 CRONOGRAMA DO PROJETO .......................................................................... 21 5 PROJETO ............................................................................................................... 22 5.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO ............................................................................. 22 5.2 CAPACIDADE DE PRODUÇÃO ......................................................................... 22 5.3 BALANÇO DE MASSA ....................................................................................... 22 5.4 BALNÇO DE ENERGIA....................................................................................... 22 5.5 DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÕES E BOMBAS ................................. 23 5.6 DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS .................................................. 23 5.7 CONSUMO DE UTILIDADES ............................................................................. 23 5.8 FLUXOGRAMA DO PROCESSO ........................................................................ 23 5.9 DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO ................................ 23 5.10 LAYOUT ............................................................................................................... 24 5.11 LISTA DE EQUIPAMENTOS .............................................................................. 24 5.12 LISTA DE INTRUMENTOS................................................................................. 24 6 DIAGRAMA DE BLOCOS ................................................................................... 25 6.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO ............................................................................. 26 6.1.1 Degelo .................................................................................................................... 26 6.1.2 Preparo da pré-mistura ....................................................................................... 26 6.1.3 Preparo da emulsão .............................................................................................. 26 6.1.4 Desidratação do suco de mirtilo 65º brix ........................................................... 27 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 27 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 28 7 1 INTRODUÇÃO O mirtilo é um fruto pequeno de cor azul escura, de formato achatado, coroada pelos lóbulos persistentes do cálice e com aproximadamente 1 a 2,5cm de diâmetro e 1,5 a 4g de peso. Apresenta em seu interior muitas sementes e tem sabor doce – ácido (FACHINELLO, 2008). Os frutos podem ser destinados tanto para o consumo in natura quanto para o processamento. O mirtilo é rico em antocianinas, ao qual é responsável pela sua cor azul- purpura. Essa fruta está conquistando o mercado devido a sua grande quantidade de anteocianinas que apresentam elevado potencial antioxidante (KECHINSKI, 2011). Segundo Santos (2006), o mirtilo começou a se difundir no Brasil pela região sul, para ser mais específico, pelo estado do Rio Grande Sul, as primeiras mudas foram cultivadas pela EMPRAPA Clima Temperado em 1983. As antocianinas são pigmentos solúveis em água, pertencentes ao grupo fenólico, elas são responsáveis pelas cores rosa, vermelho, roxo, violeta e azul, que estão presentes em flores, frutas e vegetais (COULTATE, 2004). Podemos encontrá-las em alguns alimentos, como mirtilo, ameixas, uvas, morango, berinjela, feijão e entre outras (BOBBIO, 1995). A cor e a estabilidade desses pigmentos são influenciadas por diversas variáveis como pH, luz, temperatura, oxigênio, calor e entre outros fatores (KECHINSKI, 2011). Com o intuito de amenizar o processo de oxi-degradação da antocianina é comumente utlizado pelas indústrias a técnica de microencapsulação. A microencapsulação tem sido utilizada nas indústrias de alimentos pararecobrir aromas e corantes, com o principal propósito a retenção dos componentes voláteis e melhor estabilidade de produtos (TERIET JÚNIOR, 2012), as microcápsulas são formadas pelo uso de matérias naturais como açúcar, gomas, proteínas, lipídeos e polímeros sintéticos ou modificados, onde esses tem como objetivo proteger as perdas de sabor durante o processamento do alimento e controla a velocidade de liberação dos componentes voláteis (WONG, 1995). Segundo Salager (2020) e citado por Almeida (2014), a emulsão pode ter diferentes fases dispersas, essas podendo ser de mesma natureza (mas com tamanhos diferentes) ou de naturezas diferentes (independente do tamanho de suas gotas). E geralmente, para produzir a emulsão é necessário aplicar uma força de cisalhamento do sistema bisáfico durante um perído de tempo, já que estas são raramente formadas espontêneamente. A desidratação é uma técnica usada desde os primórdios, os homens primitivos perceberam desde cedo a necessidade de conservação dos alimentos (ADITIVOS & INGREDIENTES, p. 26, 2013). O processo conduz calor ao alimento, assim provoca a 8 eliminação da água de um produto por evaporação. Esse processo ocorre através dos fenômenos de transferência de calor e massa. A vida de prateleira de muito alimentos é estendida de dias ou semanas para meses ou anos a desidratação. Os menores custos de transporte e armazenamento associados à redução de peso e volume por causa da remoção de água são incentivos econômicos para a desidratação (TADINI, 2016). O processo de secagem no drum dryer foi baseado em um processo da empresa XX. A massa específica média da emulsão é 1023,09 kg/m³ foi obtida a partir das massas específicas de cada matéria prima e a viscosidade 0,182 kg/m.s foi baseada em uma emulsão de outra fruta similar ao mirtilo na empresa XX. 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL Tem-se por objetivo realizar planejamento e dimensionamento básico de uma indústria para produção de desidratado suco de mirtilo 65º Brix em flocos com a capacidade de produção de 2.138,56 ton/ano através do processo de desidratação, utilizando um tambor rotativo. 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO O objetivo específico é realizar o estudo através da fundamentação teórica sobre o mirtilo, e os componentes para o prepardo da emulsão a ser desidratada a apartir do drum drier e em seguida determinar: ✓ A capacidade do projeto; ✓ O balanço de massa e energia; ✓ O dimensionamento de equipamentos propondo através de catálogos quais são estes equipamentos; ✓ Desenvolvimento de diagrama de blocos; ✓ Fluxograma; ✓ Diagrama de tubulação e instrumentação; ✓ Layout da empresa. 9 2.3 MOTIVAÇÃO A motivação para escolha dessa fruta para desidratação é devido a quantidade de antocianinas na sua composição, além de ser um fruto que vem crescendo nas aplicações de produtos industrializados, como: sucos, iogurtes, sorvetes, energéticos, e entre outras diversas aplicações. 10 3 REVISÃO DE LITERATURA 3.1 O MIRTILO Segundo Raseira (2004), o mirtilo é membro da família Ericaceae, subfamília Vaccionoideae e gnênero Vaccinium, o pequeno fruto é originário da america do norte (Estados Unidos e Canadá), onde é chamado de blueberry. O mirtilo (Figura 1) pode ser comercializado in natura, suco, polpas, geleias, sorvetes e entres outros produtos. Segundo Kotecha e Madhavi (1995) e citado por Souza (2008), o mirtilo (blueberry) está entre os grupos dos berries, onde outras espécies fazem parte, tais como amoras (blackberries), morangos (strawberries), framboesas (raspberries), uvas-do-conde (cranberries), groselhas (gooseberries), entre outras. Figura 1 - Fruto de Vaccinium myrtillus L. Fonte: SGMIRTILOS, (2019). Os gêneros são diversos, contendo de 150 a 450 espécies. É uma planta do tipo arbusto e de clima temperado, e por ser uma planta de clima temperado é o que dificulta a produção de alta escala no Brasil, onde pode ser cultivada apenas em algumas regiões em que as temperaturas são amenas. O principal produtor dos berries na América do Sul é o Chile, onde pode destacar o cultivo de morango, amora-preta, mirtilo, framboesa e groselha, isso se dá em função da forte estrutura e singular logística de exportação, facilitando ao alcance dos principais comércios do mundo (Souza, 2008). 11 Devido ao seu caráter medicinal, o mirtilo ficou conhecido como a fruta da longevidade, e isso está relacionado ao seu elevado teor de antocianinas presentes no fruto. As antocianinas é uma substância responsável pelo seu elevado potencial antioxidante, as quais se atribui propriedade preventivas de doenças crônicas degenerativas (SINELLI et al., 2008). A cor da epiderme e da polpa é conferida pela a presença de pigmentos de antocianinas. No mirtilo, a cor está estreitamente correlacionada com o teor de antocianinas do fruto e este, por sua vez, está relacionado com o pH e a relação açúcar/ácido (SOUSA et al., 2007). 3.1.1 Característica do mirtilo A maior composição do mirtilo é de água (FAVIER, 1999), onde esse fator depende da disponibilidade hídrica do solo no momento da colheita (SOUZA, 2007). Os principais açucares do existente no fruto são glicose e frutose, as quais influenciam diretamente no sabor do fruto (SOUZA, 2007). A Tabela 1 a seguir mostra a composição de 100g de fruta natural, sem método de conservação e sem qualquer tratamento térmico segundo FAVIER (1999). Tabela 1 - Composição Nutricional (100g de fruto) Nutrientes em 100g de fruta Valor energético (kcal) 53 Água (g) 83 Proteínas (g) 0,6 Lipídios g) 0,5 Açúcares (g) 11,3 Fibras (g) 3 Amido (g) 0 Sódio (mg) 2 Magnésio (mg) 4 Fósforo (mg) 11 Cálcio (mg) 9 Ferro (mg) 0,5 Potássio (mg) 68 Fonte: FAVIER (1999). 12 O mirtilo é um fruto que possui baixo valor calórico, teor de lipídeos, proteínas, baixo teor de gordura, sódio e entre outros (MORAZZONI & BOMBARDELLI, 1996). Segundo FAVIER (1999), também podemos encontrar no mirtilo algumas vitaminas (Tabela 2) e minerais (B, C, D, E) e alguns tipos de ácidos orgânico em teores elevados, sendo os mais comuns o quínico, málico e cítrico. Tabela 2 - Outras Composições (100g de fruto) Vitaminas e outros componentes Vitamina C 22 - 62 mg Taninos 270 - 550 mg Pectinas 300 - 600 mg Antocianinas 300 - 725 g Fonte: Sousa, (2007). Conforme a Tabela 2, nota-se que o mirtilo possui altas concentrações de compostos bioativos, como antocianina, taninos e pectinas. Devido ao mirtilo possuir alto teor de antioxidante, torna-se um fruto benéfico para saúde, atuando na eliminando dos radicais livres, aos qual está relacionado ao envelhecimento celular, câncer e outras doenças (CASTREJÓN, 2008). 3.1.2 Antocianinas O mirtilo possui um alto teor de antocianinas, a qual é responsável pela propriedade antioxidante, elas são moléculas pertencentes a uma subclasse dos flavonoides, a dos polifenóis, também são responsáveis pelas algumas cores atrativas, como as cores, rosa, vermelho, roxo e azuis de algumas flores, frutos e vegetais. A coloração pode haver variação de acordo com alguns fatores como, efeito do pH, com associação de cátions, associação com outros compostos não antocianos, associação com metais e copigmentação. (COULATE,2004). Devido ao elevado poder antioxidante, esses compostos exercem atividades biológicas e funções sobre a saúde, como, a prevenção de algumas doenças crônicas, incluindo o câncer, doenças cardiovasculares e cerebrovasculares, aterosclerose e o diabetes (CAO; WU and PRIOR, 2002). 13 As funções desempenhadas pelas antocianinas nas plantas são variadas: antioxidantes, proteção à luz, mecanismo de defesa e função biológica. (LOPES et al., 2007). A estrutura química básica das antocianinasmostrada na Figura 2 é baseada em uma estrutura policíclica de quinze carbonos, mas outras formas podem ocorrer, dependendo do pH. Figura 2 - Estrutura Básica das Antocianinas Fonte: López, et. al. (2000). As antocianinas são moléculas bastante instáveis. A estabilidade da sua cor é afetada fortemente pelo pH. Além desse, a luz é segundo fator que mais tem influência sobre a estabilidade das antocianinas. Essa destruição aumenta quando cominado luz e oxigênio. Outros fatores que alteram a estabilidade das antocianinas são ácidos fenólicos, flavonoides não antociânicos, solventes, temperatura (BOBBIO, 1992). O processamento e fabricação de produtos derivados de antocianinas favorecem a deterioração das antocianinas e da sua cor, mas em algumas operações que envolve processo de alimentos, as antocianinas permanecem estáveis, se o pH das frutas é mantido (COUTATE, 2004; SCHIOZER, A. L; BARATA, L. E. S., 2007). Devido a deterioração das antocianinas durante o processo de secagem industrial, nota-se a necessidade de desenvolver meios para reduzir o processo de degradação do componente. 3.2 MICROENCAPSULAMENTO A microencapsulação é uma técnica que permite o revestimento fino de partículas solidas, gotas de líquidos e dispersões, com filme protetor. Na indústria de alimentos a microencapsulação tem como objetivo atender várias necessidades, tais como, reduzir a 14 reatividade do material do núcleo com meio externo, diminuir a velocidade de evaporação ou de transferência do material do núcleo para o meio, facilitar a manipulação do material encapsulado, promover liberação controlada de determinada substancia, mascarar sabor e odor e promover a diluição homogênea do material encapsulado em uma formulação alimentícia. De acordo com Brazel (1999) e citado por Flávia Rebello (2009), a escolha do material a ser utilizado deve levar em consideração uma série de fatores, como; as propriedades físicas e químicas do núcleo (porosidade, solubilidade e entre outras) e da parede (viscosidade, propriedades mecânica, transição vítrea, capacidade de formação de filme e entre outras) compatibilidade do núcleo com a parede, mecanismo de controle e fatores econômicos. Segundo Teriet Júnior (2012), os principais requisitos para os encapsulantes são boas propriedades de formação de filme, baixa higroscopicidade1, baixa viscosidade a altas concentrações de sólidos, sabor e odor suaves, fácil reconstituição, baixo custo. Pode ocorrer de o material não englobar todos os requisitos, nesse caso pode misturar agentes encapsulantes para atender os requisitos. Os principais encapsulantes empregados são hidrocolóides de gomas vegetais, gelatina, amido modificado, dextrinas, lipídeos, emulsificantes, alginatos, entre outros. 3.3 MALTO DEXTRINA A malto dextrina é produzida a partir da hidrólise parcial do amido, ela é usada bastante na indústria para o processamento de alimentos e pode ser classificada de acordo com o grau de hidrolise do amido, além de possuir várias propriedades funcionais, como solubilidade em água, viscosidade em altas concentrações de sólidos e vale ressaltar que a malto dextrina possui sabor e o odor suave. Segundo Frascarelli (2010), as malto dextrinas são produzidas pela hidrólize ácida, enzimática ou ainda pela combinação entre elas, para serem chamados de malto dextrinas devem possuir dextrose equivalente menor que 20 e se for maior, é chamada de xarope de amido. A malto dextrina é bastante utilizada na indústria no processo de secagem como um agente microenpsulante, onde o material encapsulado é coberto por um filme que protege o núcleo, e usada para a obtenção de uma granulação homogênea e que depois da secagem serve 1 higroscopicidade – capacidade do produto de absorver a umidade do ar. 15 como dispersão do produto em água. As malto dextrinas de alta dextrose equivalente (DE 15 a 20) protegem o aroma contra a oxidação, sugerindo a importância da DE na funcionalidade dos sistemas de encapsulamento. 3.4 AMIDO DE MILHO MODIFICADO Amido é um homopolissacarídio neutro formado por 2 frações: amilose e amilopectina (CHEFTEL, 1999). As moléculas estão agrupadas formando grânulos cuja forma, tamanho e zonas cristalinas são suficientemente diferenciadas, para permitir a identificação de sua origem (BOBBIO, 1995). Grânulos de amido são poucos solúveis em água fria devido à força coletiva das interações do tipo ponte de hidrogênio que mantem juntas as cadeias, porém quando aquecida, inicia-se a gelatinização2. As temperaturas iniciais do processo de gelatinização ocorrem na faixa de 50-70ºC (COULTATE, 2004). Segundo Bobbio (1995), devido as necessidades industriais de amido com propriedades especiais levaram à produção de amidos modificados. A modificação do amido tem como objetivo, obter produtos em que as cadeias sejam menores, ou tenham suas ramificações alteradas por transglicosidação ou ainda que elas sejam interligadas ou adquiram substituintes volumosos etc. e devido as modificações pode adquirir diversas propriedades, em menor ou em maior grau, prestando assim para uso na indústria de alimentos. Um exemplo de amido modificado, é o pré-gelatinizado (cozido por extrusão ou em rolos e depois secos). O amido pré-gelatinizado é dispersável em água fria e forma géis sem aquecimento. São usados em salsichas, comida desidratada infantil (CHEFTEL, 1999) e para mistura de pudim (BOBBIO, 1995). 3.5 GOMA GUAR A Goma guar é um aditivo espessante que é usada para aumentar a viscosidade das soluções, emulsões e suspensões (EVANGELISTA, 1987). É obtida a partir das sementes da espécie Cyamopsis tetragonolobus, a goma é formada de cadeia linear de manose com resíduos 2 Gelatinização – é o fenômeno que ocorre quando os grânulos aumentam de volume e rompem-se irreversilmente, formando um gel viscoso e translúcido. 16 de galactose como cadeias laterais, na proporção de uma unidade de galactose para duas de manose. É uma goma de alto peso molecular, estável ao calor, capaz de formar dispersões coloidais em água com elevada viscosidade (BOBBIO, 1995). Quanto maior a relação molar galactose/manose, maior será a solubilidade3 em água fria. A goma guar apresenta propriedades de espessante, estabilizante e emulsificante para sorvetes, molhos, bebidas e laticínios. Quando hidratada com água fria é capaz de formar dispersões com elevada viscosidade e com pH variando entre 4 e10, e não gelifica (BOBBIO, 1992) 3.6 EMULSÃO E EMULSICAÇÃO Emulsão é a mistura entre líquidos imiscíveis, as emulsões são consideradas termodinamicamente estáveis e, portanto, não se formam espontaneamente. Para obtenção de uma emulsão fina implica reduzir o tamanho das gotículas, sendo assim necessário fornecer energia para formá-las através do processo de agitação ou homogeneizadores. O simples cisalhamento do sistema por um período, é capaz de emulsionar. Existem vários tipos de agitadores mecânicos utilizados para este processo, desde as simples pás de agitação, que conseguem produzir gotas dispersas com cerca de 10 µm e os comumente usados o tipo rotor- estator (ALMEIDA, 2014). Os emulsificantes são adicionados nas emulsões para aumentar a estabilidade cinética tornando-as razoavelmente estáveis e homogêneas. A escolha do emulsificante é crucial na formação da emulsão e sua estabilidade, baseia-se na realção que existe entres os grupos hidrofílicos e lipofílicos (WONG, 1995; BOBBIO, 1995). Os emulsificantes são responsáveis por diminuirem a tensão superficial de produtos líquidos, assim promovendo a emulsificação. Eles atuam aumentando a rigidez da membrana dos glóbulos de gordura e de ar, permitindo obter micro borbulhas de menor diâmetro. O nome comercial lecitina designa uma mistura de fosfolipídios, sendo obtida a partir de óleos. As comercialmentes contêm pequenasquantidades de triglicerídeos, ácidos graxos, carboidratos, pigmentos e esteróis. Os diferentes fosfatídeos da lecitina tem propriedades de 3 Solubilidade – é a propriedade física das substâncias de se dissolverem, ou não, em um determinado líquido. 17 equilíbrio hidrofílico4/ lipofílico5 que resultam nas propriedades típicas da lecitina como emulsificante (WONG, 1995). 3.7 ATIVIDADE DE ÁGUA A umidade no alimento se relaciona com a quantidade água disponível existente no produto. A água disponível é aquela que, no alimento, se encontra em forma livre, isto é, não ligada, como se acha nas soluções ou colóides hidrófilos (EVANGELISTA, 1987). Nos alimentos, a água existe sob duas formas: água livre e água combinada, sendo a água total a soma dessas duas parcelas. A água livre (ou água não ligada) está presente nos espaços intergranulares e entre os poros do alimento. Essa água mantém suas propriedades físicas e serve como agente dispersantes para substâncias coloidais e como solvente para compostos cristalinos. Água livre é conhecida como atividade de água (𝐴𝑎) e correspondente à relação entre a pressão parcial de vapor de água (𝑃𝑣) , pois, na operação de secagem, a água é retirada do alimento por meio de uma fase gasosa insaturada, e a pressão de vapor de água saturada (𝑃𝑠), à mesma temperatura equação 1 (CELESTINO, 2010, p.14). 𝐴𝑎 = 𝑃𝑣 𝑃𝑠 (1) As interações da água com os outros componentes dos alimentos estão na origem de muitos problemas acerca das propriedades dos sistemas alimentícios (COULARTE, 2004). Segundo CELESTINO (2010), a água contida em um alimento é o principal fator causador da deterioração por microrganismos e alterações por reações químicas e enzimáticas. Estes podem ser classificados de acordo com a Tabela 3 abaixo: Tabela 3 – Microrganismos segundo sua atividade aquosa Microrganismos Umidade Xerófitos 80% Mesófitos 80-90% Hidrófitos 90% Fonte: Envagelista, (1987). 4 Hidrofílico – Apresenta grande afinidade química pela a água. 5 Lipofílico – Apresenta grande afinidade química por gorduras. 18 O modo de conservar o alimento seria com a diminuição da quantidade água, no entanto quanto maior a umidade no final, mais macia a consistência do produto. Para se definir a variação do conteúdo de umidade a ser alcançada, pode-se adotar a Equação 2 para o conteúdo de água ser expresso em base seca. %𝑏. 𝑠 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑥 100 (2) A atividade de água pode variar de 0 até 1, a qual quantifica a água disponível para o crescimento de microrganismos e as reações que podem alterar os alimentos. A água combinada é a soma de água absorvida e água ligada. A água absorvida está ligada a superfície das macromoléculas e água ligada está associada quimicamente a outras substâncias do alimento e não é eliminada nos métodos de determinação de umidade (CELESTINO, 2010). 3.8 SECAGEM Segundo Araujo (2013), a secagem pode ser definida como a volatização de substâncias através de calor. Essa técnica é usada desde os primódios, afim da conservação de alimentos que consiste na remoção de água ou qualquer outro líquido do alimento na forma de vapor para o ar não saturado. Devido a desidratação do produto consegue ter a vida de prateleira estendida de dias, meses e até anos. A secagem é tradicionalmente definida como a operação unitária que converte um material sólido, semissólido ou líquido em um produto sólido de umidade consideravelmente baixa. Implica a transferência de água do material para uma fase gasosa não saturada. Na maioria dos casos, a remoção da água se dá por evaporação e que envolve a aplicação de energia térmica, a qual provoca a mudança de fase da água liquida para o vapor. A liofilização é uma exceção, uma vez que o vapor de água é formado diretamente pela sublimação do gelo. (TADINI et. al., 2016, p.78) Durante a secagem pode perder algumas propriedades nutritivas do alimento, apesar disso, as vantagens podem ser atribuídas à desidratação, tais como: ✓ Aumento da vida útil do produto. ✓ O alimento desidratado mais nutritivo; pois com a perda da água, os nutrientes se concentram. ✓ Facilidade no transporte. 19 ✓ Armazenamento de baixo custo. Segundo Araujo (2013), para a escolha do projeto de secagem ou algo relacionado a secagem, será necessário conhecer as características do processo. O comportamento do tal pode se caracterizar pela medida da umidade do sólido pelo tempo. Ainda segundo Araujo (2013), a secagem pode ser contínua ou descontínua, onde a descontínua não há alimentação e retiarada do produto, apenas ao término da acontece a remoção do sólido. Já na contínua, o produto a ser seco está continuamente entrando no secador. Barbosa (2005) afirma “A técnica mais conveniente de secagem deve ser escolhida em função das características físicas, químicas e biológicas do produto e da matéria-prima, econômicas, volume de produção, tipos de pós processamento etc.” 3.8.1 Tambor rotativo Secador de tambor é um equipamento também conhecido com o nome de rolo secador (“drum-dryer” ou “roller-dryer”) (Figura 3). É constituído por um ou dois tambores, rotativos, com diâmetro variável de 0,5 a 1,5 metros, medindo 2 a 5 metros de comprimento, aquecidos internamente pelo uso de vapor (GAVA, 1941). Os secadores de tambor são secadores apropriados para secagem de uma solução ou pasta, onde o material a ser seco escorre lentamente pelo rolo, que é aquecido com vapor de água (BARBOSA, 2015). Segundo TADINI (2016), os tambores têm mecanismos de movimento giratório lento, a uma velocidade de rotação que pode variar entre 1rpm e 10 rpm, de modo que a secagem do material ocorra no tempo necessário para que o tambor complete giro desde o ponto da alimentação até a retirada do material seco, onde é efetuada a raspagem através de lâminas. Figura 3 - Tambores Rotativos Fonte: Mausa, 2020. 20 Normalmente o tambor rotativo é aquecido com vapor, sendo aplicado para secagem de produtos úmidos com boa aderência a superfície, mas quando o produto for seco ser muito sensível a altas temperaturas, o tambor rotativo é adaptado para acomodar o invólucro onde é fabricado o vácuo. O material utilizado para geração do vácuo é a água quente (MAUSA, 2020). 21 4 CRONOGRAMA DO PROJETO Para a construção do projeto, as atividades forma divididas em etapas, que podem ser observadas na Tabela 4. Tabela 4 – Cronograma do projeto 2019 2020 Atividade Realizadas ago set out nov dez jan fev mar abr mai jun jul 1. Tema do projeto X X 2. Revisão bibliográfica X X X X X X 3. Pré-Projeto X X X X 3.1. Diagrama de Blocos X 3.2. Diagrama da capacidade X 3.3. Avaliação econômica X 4. Projeto Básico X X X X 4.1. Fluxograma de processo X X X X X 4.2. Balanço de massa X X X 4.3. Balanço de energia X X 4.4. Elaboração do diagrama T+I X X 4.5. Elaboração do layout X X X 5. Entrega do projeto básico X Fonte: AUTOR, (2020) 22 5 PROJETO Com o objetivo de desenvolver o Trabalho de conclusão de curso (TCC), realizou-se pesquisas relacionadas ao fruto mirtilo, e o processo industrial utilizado para a produção do desidratado de mirtilo em flocos. Embasada nessas pesquisas foi possível desenvolver o diagrama de blocos ilustrado na Figura 4. 5.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO O processo de produção do desidratado do mirtilo em floco foi baseado na produção de outras frutas de composições parecidas, exemplo morango.As seguintes etapas foram estabelecidas para a produção do desidratado de mirtilo em flocos: degelo, mistura, tratamento térmico, secagem e envase. 5.2 CAPACIDADE DE PRODUÇÃO Para determinar a capacidade de produção, estimou-se um regime de trabalho e uma produção anual para a indústria projetada. O valor utilizado na capacidade do processo foi determinado através de pesquisas bibliográficas e seguindo a linha de grandes indústrias. Após determinar a capacidade produtiva, realizou-se cálculos de balanço de massa e energia. A capacidade de produção está descrita no Apêndice A. 5.3 BALANÇO DE MASSA A partir do diagrama de blocos do processo foi realizado o balanço de massa, onde calculou-se as correntes com suas composições e quantidades. O balanço de massa está descrito no Apêndice B. 5.4 BALNÇO DE ENERGIA 23 A partir do balanço de massa foi realizado o balanço de energia, que é descrito no Apêndice C, determinando a quantidade de energia que cada etapa do processo necessitará quando houver mudança de temperatura. 5.5 DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÕES E BOMBAS As tubulações necessárias no processo estão dimensionadas e calculadas no Apêndice D. 5.6 DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS Os parâmetros de projeto de cada equipamento utilizado para a produção do desidratado de mirtilo em flocos são apresentados no Apêndice E. 5.7 CONSUMO DE UTILIDADES O consumo de utilidades que são utilizadas no processo, como água de refrigeração, vapor da caldeira, e energia elétrica, estão apresentadas no Apêndice F. 5.8 FLUXOGRAMA DO PROCESSO O fluxograma de processo, disposto no Apêndice G, apresenta todas as etapas do processo, as correntes de entrada e saída dos equipamentos e as variáveis dos processos. 5.9 DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO 24 O Diagrama de Tubulação e Instrumentação foi realizado do processo de extração por infusão, e é apresentado no Apêndice H. 5.10 LAYOUT No Layout, Contido no Apêndice I, estão representadas a disposição de todos os equipamentos do processo, e demais instalações necessárias a uma indústria de processamento Da desidratação suco de mirtilo 65º Brix em flocos. 5.11 LISTA DE EQUIPAMENTOS No Apêndice J encontra-se a lista de equipamentos utilizados no processo produtivo em questão. 5.12 LISTA DE INTRUMENTOS A instrumentação necessária para controlar o processo é detalhada no Apêndice K. 25 6 DIAGRAMA DE BLOCOS Segue abaixo o diagrama de blocos esquematizando a produção do desidratado de mirtilo em flocos. Figura 4 – Diagrama de bloco da produção do extrato de mirtilo em flocos Fonte: Autor, (2020). Utilidades: • Vapor Saturado; • Energia elétrica; • Água industrial. Suco de mirtilo 65ºBrix Degelo Mistura Secagem Envase Água 30 Malto dextrina 10 110 100 20 Água Amido modificado Goma Guar Pré mistura Lecitina 90 40 0 60 0 50 80 70 Remoção de água 120 26 6.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO O processo inicia com o degelo do suco de mirtilo, em seguida é realizado uma pré mistura de água, amido modificado e goma guar, e por último a preparação da emulsão na qual é mistura o suco de mirtilo após o degelo com a pré-mistura e por último é adicionado a lecitina, onde é mantido sob agitação por 20 minutos em um tanque misturador. Deve seguir as etapas de processo de acordo com o fluxograma, assim obtém-se o suco de mirtilo desidratado em flocos. Cada lote de emulsão terá seu tempo de preparo (não podendo ficar muito tempo parado devido a degradação das antocianinas), o qual consideramos lote de emulsão/batelada, conforme for secando o lote de emulsão, adiciona-se o próximo lote no tanque de mistura onde será transportado para o secador, assim tornando o processo de secagem contínuo. 6.1.1 Degelo O processo de degelo, começamos com a retirada do suco de mirtilo 65º Brix da câmara fria e deixando reservado na sua embalagem de origem por 2 horas para que comece o degelo, em seguida é adicionado juntamente com a água em temperatura ambiente em um tanque de mistura sob agitação, para que ocorra o degelo do suco por completo. 6.1.2 Preparo da pré-mistura Foi realizado o preparo da pré-mistura seguindo as etapas água, amido modificado e goma guar. Primeiramente a água é adicionada e em sequência sob agitação são adicionados o amido modificado e a goma guar e é mantido em agitação por mais 15 minutos na velocidade de 3000rpm. 6.1.3 Preparo da emulsão Em um tanque, adiciona-se a pré-mistura, seguida adiciona o suco de mirtilo 65º brix após o degelo, introduz-se o emulsor no tanque de mistura, liga-o lentamente, e por último 27 adiciona-se a lecitina, após a adição da lecitina, manter a mistura sob agitação durante 20 minutos até formar a emulsão. 6.1.4 Desidratação do suco de mirtilo 65º brix Para obtenção do suco de mirtilo desidratado através do tambor rotativo, regulou-se a temperatura do cilindro secador à 96ºC. Com o tambor rotativo aquecido à 96ºC, regula-se a pressão do cilindro secador entre 5,0 – 5,5 kgf/cm², além da pressão ajusta-se a velocidade do cilindro para 4rpm. Para a espessura de saída do filme foi estabelecido uma espessura entre 29 a 36 mm, para a espessura nessa especificação deve se regular a lâmina raspadora com regulagem de 29 a 36mm e controlar o filme formado sobre a mesa de recepção. 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS Neste projeto foi apresentado o pré-projeto de um processo da secagem do desidratado do suco mirtilo 65º brix em flocos, para uma produção de 2138,56 tonelada por ano. O mirtilo desidratado em flocos é obtido a partir do suco concentrado 65º brix, onde foi passado pelos processos de degelo, mistura e por fim a desidratação, o produto pode ser destinado para mistura de biscoitos, sucos desidratados, sorvetes e também para aromatização de ração animal. A execução deste trabalho possibilitou aplicar os conhecimentos adquiridos durante a formação acadêmica em engenharia química, envolvendo fortemente as disciplinas de operações unitárias, fenômenos de transporte e termodinâmica. 28 REFERÊNCIAS ADITIVOS & INGREDIENTES. Ingredientes desidratados. 2013. Disponível em<https://aditivosingredientes.com.br/upload_arquivos/201604/20160402268130014607293 62.pdf >. Acesso em: 20 jan. 2020. ADITIVOS & INGREDIENTES. Os tipos de gomas e suas aplicações na indústria. P.34. Disponível em <https://aditivosingredientes.com.br/upload_arquivos/201601/2016010030333001453488327. pdf. >. Acesso em: 03 de fev. 2020. ALMEIDA, Monique Lombardo. Estabilidade de Emulsões de Água-em-Óleo na Presença de Campo Elétrico Externo. Rio de Janeiro: Dissertação (mestrado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de Engenharia Química, 2014. ANTUNES, Luis Eduardo Corrêa, RASEIRA, Maria do Carmo Bassols. Cultivo do mirtilo (Vaccinium spp). Pelotas: Embrapa Clima Temperado, 2006. Disponível em: < https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/745223/1/sistema08.pdf>. Acesso em: 18 fev. 2020. ARAUJO, Everaldo C. da Costa. Operações unitárias envolvendo transmissão de calor. UFSCar. São Carlos: EdUFSCar, 2013. BARBOSA, Gleisa P. . Operações da Indústria Química: Princípios, Processos e Aplicações. 1.ed. São Paulo: Érica/Saraiva, 2015.pag. 111-116. BOBBIO, Paulo A., & BOBBIO, Florinda O. . Química do processamento de alimentos. 2.ed. São Paulo: Varela LTDA, 1992. CAO, G.; WU, X.; PRIOR, R.L. Absorption and metabolismo of anthocyanins in elderly women after consumption of elderberry or blueberry. Journal of Nutrition. v.132, p. 1865- 1871, 2002. CASTREJÓN, A.D.R.; EICHHOLZ, I.; ROHN, S.; KROH, L.W.; HUYSKENS-KEIL, S. Phenolicprofile and antioxidante activity of hingbush blueberry (Vaccinium corymbosum L.) during fruit maturation and ripening. Food Chemistry, v.109, n.3, p. 564-572, 2008. CELESTINO, S. M. C. Princípios de secagem de alimentos. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2010. 51 p. (Embrapa Cerrados. Documentos, 276). Disponível em: < https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/77765/1/doc-276.pdf>. Acesso em: 03 jan. 2020. CHEFTEL, Jean-Claude; CHAFTEL, Henri. Introduccion a la bioquímica y tecnologia de los alimentos. Vol 1. Zaragoza: Acribia, S.A. 1999. pag.119-129. COUTATE, T.P. Alimentos: a química de seus componentes. 3. ed. Porto Alegre: Artemed, 2004. Pag 154-159. https://www.bdpa.cnptia.embrapa.br/consulta/busca?b=pc&id=883845&biblioteca=vazio&busca=autoria:%22CELESTINO,%20S.%20M.%20C.%22&qFacets=autoria:%22CELESTINO,%20S.%20M.%20C.%22&sort=&paginacao=t&paginaAtual=1 29 COURTOIS, F. Handbook of food poweders: processes and properties woodhead publishing series in food Science, technology and nutrition. 2013 pag. 85-104. DAS, H. Food Processing Operations Analysis. Asian book private limited. New Delhi, 2005 pag. 287-304. EMBRAPA CLIMA TEMPERADO. Propagação de Mirtilo do Tipo Rabbiteye por Estaquia e Alporquia. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento. 2007. 24 p. Disponível em: https://core.ac.uk/download/pdf/15431241.pdf. Acesso em: 15 jan. 2020. EVANGELISTA, José. Tecnologia de Alimentos. São Paulo: Livraria Atheneu, 1987. pag. 459-463 FANI, Márcia. ADITIVOS & INGREDIENTES: Lectina Emulsionante e Lubrificante. 2016.Disponivel em: https://aditivosingredientes.com.br/upload_arquivos/201604/2016040610112001461594119.p df>. Acesso em: 23 abr. 2020. FACHINELLO, José Carlos. Mirtilo. Rev. Bras. Frutic., Jaboticabal , v. 30, n. 2, jun. 2008. Disponível em <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100- 29452008000200001&lng=pt&nrm=iso>. Acessos em: 20 jun. 2020. https://doi.org/10.1590/S0100-29452008000200001. FAVIER, Jean-Claude; RIPERT, Jayne Ireland; TOQUE, Carole; FREINBERG, Max. Repertório geral dos alimentos: tabela de composição. 2ª ed. Roca. São Paulo, 1999. FRASCARELI, E. C. Microencapsulação de óleo de café através de secagem por atomização avaliação das propriedades de emulsão e do tipo de material de parede sobre as características do pó. Disponível em : <http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/255134>. Acesso em 15 jan. 2020. FOOD INGREDIENTS BRASIL. A Desidratação na conservação dos alimentos. 2016. Disponível em: < https://revista- fi.com.br/upload_arquivos/201607/2016070041261001469734800.pdf>. Acesso em 20 de jan. 2020. GAVA, Altanir J. . Prncípios de tecnologia de alimentos. 3.ed. São Paulo: Nobel S.A., 1981. KECHINSKI, Carolina Pereira. Estudo de diferentes formas de processo do mirtilo visando à preservação dos compostos antociânicos. 2011. 320 f. Dissertação (Pós-Graduação em Engenharia Química) – Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2011. LOPES, Toni J. et al. Antocianinas: Uma breve revisão das características. Pelotas, v.13, n.3, p. 291-297, jul-set, 2007. Disponível em: <https://periodicos.ufpel.edu.br/ojs2/index.php/CAST/article/view/1375/1359>. Acesso em: 23 abr. 2020. 30 MORAZZONI, P.; BOMBARDELLI, E. Vaccinium Myrtillus L. Revista Fitoterapia. Milan, v. 67, n.1, p.3-29, 1996 PELAEZ, N., & MORTIMER, F. FOOD INGREDIENTS BRASIL. Estudo da estabilidade de espuma com aplicação gastronômica elaborada a partir da Lecitina de Soja. n. 17, pag. 55- 56, 2011. Raseira, Maria do Carmo Bassols. A cultura do mirtilo/ A cultura do mirtilo Editado por Maria do Carmo Bassols Raseira, Luis Eduardo Corrêa Antunes. Pelotas: Embrapa Clima Temperado, 2004. 67p. (Embrapa Clima Temperado. Documentos, 121). REBELLO, Flávia De Floriani Pozza. Microencapsulação de Ingredientes Alimentícios. Revista Agrogeoambiental, Pouso Alegre, n 3, dez., 2009. Disponível em: < https://agrogeoambiental.ifsuldeminas.edu.br/index.php/Agrogeoambiental/article/view/223/2 19>. Acesso em: 16 fev. 2020. SCHIOZER, A. L; BARATA, L. E. S. Estabilidade de Corantes e Pigmentos de origem Vegetal. Revista Fitos, n 2, jun. 2007. SGMIRTILOS. Mirtilos: A Origem do Mirtilo no Brasil. 2019. Disponível em:https://mirtilos.com.br/origem-do-mirtilo-no-brasil/. Acesso em: 3 Jun. 2020. SINELLI, N. et al Evaluation of quality and nutraceutical contente of bluberry (Vaccinium corymbosumL.) by near and mid-infrared spcetroscopy. Postharvest Biology and Technology, v.50, n.1, p. 31-36, out.2008. SOUSA, M.B.; CURADO, T.; VASCONCELLOS, F.N.; TRIGO, M.L. Mirtilo: qualidade pós colheita. Agro divulgação v. 556, n. 8, 2007. SOUZA, Vanessa R. Duarte. Tratamento térmico com vapor e adição de xantana para preservação de compostos bioativos fenólicos e da atividade antioxidante de polpas de mirtilo. 2017. 87. F. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Faculdade de Agronomia “Eliseu Maciel”, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2017. TADINI, C. C., TELIS, V. R., MEIRELLES, A. J., & FILHO, P. Operações Unitárias na indústria de alimentos. 1. ed. Rio de janeiro: LTC, 2016, Vol. 2. TERIET JÚNIOR, Walter. Efeito das modificações no processo de encapsulação de óleo de alho por spray drying. 2012. 81. F. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Processos- Universidade da Região de Joinville) – UNIVILLE, Joinville. 2012. SPECIFIC HEAT OF FOOD AND FOODSTRUFF. The engineering toolbox. Disponível em: < https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-food-d_295.html> Acesso em: 11 jun. 2020 31 WELTY, James R., et al. Fundamentals of momentum, heat and mass transfer.4th ed. New York: John Wiley, c2007. WONG, Dominc W. S. Química de los alimentos: mecanismos y teoría. 1.ed. Zaragoza: ACRIBIA S.A., 1995. ZULIAN, Sibele Liane. Adição de ácido graxo de soja como agente estabilizante da viscosidade de lecitina de soja. 2016. 98. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2016. 32 APÊNDICE A – CAPACIDADE DO PROCESSO E FATURAMENTO ESPERADO 33 MEMORIAL DE CÁLCULO Escopo do projeto: Este trabalho tem como objetivo a produção de 2138,56 ton/ano de desidratado de mirtilo em flocos. CAPACIDADE DO PROCESSO ✓ Regime de trabalho: 24 horas por dia, 7 dias por semana; ✓ Horas disponíveis: 24h/dia * 365dias/ano = 8760h/ano ✓ Horas de trabalho: 7008 h. Foi considerado aproximadamente 80% do tempo disponível. As horas restantes (1752h) serão utilizadas para manutenção, reprocesso e limpeza dos equipamentos. ✓ Capacidade horária: 305,16 kg/h ✓ Capacidade nominal: 305,16 kg/h * 7.008h / 1 ano = 2.138.561,00 kg/ano ✓ Capacidade mensal: 2.138.561,00 kg/ano * 1 ano/12mês = 178.213,42 kg/mês ✓ Capacidade diária: 178.213,42 kg/mês* 1 mês/30 dia = 5.940,44 kg/dia FATURAMENTO ESPERADO Comparando o preço do kg de outro produto similar, o desidratado de mirtilo em flocos será vendido a um valor de R$ 50,00 por quilograma. Faturamento por ano: 2.138.561,00 kg/ano * R$ 50,00 = R$ 106.928.050,00 Faturamento mensal: R$ 106.928.050,00/12meses = R$ 8.910.670,83 34 35 APÊNDICE B – BALANÇO DE MASSA 36 BALANÇO DE MASSA O balanço de massa foi realizado em base de cada receita da emulsão que passará pelo o processo de secagem no tambor rotativo, foi considerado um projeto com processamento de 224,5 kg por emulsão contendo o suco de mirtilo de 65º brix por lote. As quantidades dasmatérias primas abaixo são referentes a cada emulsão, onde essas matérias primas serão adicionadas nos tanques para uma pré-mistura, que por final se transformará na emulsão que será transferida para o secador do tipo tambor rotativo de processo contínuo. ✓ Corrente 10: 50,00 kg/bat de suco de mirtilo 65º Brix ✓ Corrente 20: 60,00 kg/bat de água ✓ Corrente 40: 25,00 kg/bat de amido de milho modificado ✓ Corrente 50: 25,00 kg/bat de maltodextrina ✓ Corrente 60: 60,00 kg/bat de água ✓ Corrente 70: 4,00 kg/bat de goma guar ✓ Corrente 90: 0,50 kg/bat de lecitina CORRENTE 30 A corrente 30 representa a etapa do degelo do suco do mirtilo 65º brix no R100. Onde é adicionado 50kg de polpa de mirtilo e 60 kg de água no tanque R100: 𝐶30 = 𝐶10 + 𝐶20 𝐶30 = 50 𝑘𝑔 + 60 𝑘𝑔 𝐶30 = 110 𝑘𝑔 𝑏𝑎𝑡 Para a etapa de degelo foi considerado um tempo de operação de 0,30 horas para degelar do suco e a homogeneização dos dois componentes (suco e água): 𝐶30 = 110 𝑘𝑔 𝑏𝑎𝑡 ∗ 1 𝑏𝑎𝑡 0,30 ℎ 𝐶30 = 366,70 𝑘𝑔 ℎ 37 CORRENTE 80: A corrente 80 representa a etapa da pré-mistura, onde são adicionadas e a homogeneizadas as matérias-primas, amido modificado, maltodextrina, água e goma guar (respectivamente as correntes 40, 50, 60 e 70) no tanque R200: 𝐶80 = 𝐶40 + 𝐶50+𝐶60 + 𝐶70 𝐶80 = 25 𝑘𝑔 + 25 𝑘𝑔+60 𝑘𝑔 + 4 𝑘𝑔 𝐶80 = 114 𝑘𝑔 𝑏𝑎𝑡 Para a etapa da pré-mistura foi considerado um tempo de operação de 0,30 horas para adição e a homogeneização das matérias-primas: 𝐶80 = 114 𝑘𝑔 𝑏𝑎𝑡 ∗ 1𝑏𝑎𝑡 0,30 ℎ 𝐶80 = 380,00 𝑘𝑔 ℎ CORRENTE 100 A corrente 100 representa a etapa da emulsão, onde são adicionadas as correntes 30, 80 e 90 o tanque de mistura R300: 𝐶100 = 𝐶30 + 𝐶80+𝐶90 𝐶100 = 110 𝑘𝑔 + 114 𝑘𝑔+0,5 𝑘𝑔 𝐶100 = 224,5 𝑘𝑔 𝑏𝑎𝑡 Para a etapa da emulsão foi considerado um tempo de operação de 0,30 horas para a adição da lecitina e a homogeneização no tanque R300: 𝐶100 = 224,5 𝑘𝑔 𝑏𝑎𝑡 ∗ 1𝑏𝑎𝑡 0,30ℎ 𝐶100 = 748,33 𝑘𝑔 ℎ 38 A bomba (P130) irá transportar a emulsão a partir da corrente 100 até o secador tambor rotativo (F100). CORRENTES 110 e 120 Como o suco concentrado de mirtilo é de 65º brix, então sabemos que 35% do suco é água, pois grau brix mede os sólidos solúveis no alimento. Temos ainda adição de 120 litros de água na emulsão. Queremos um produto com no máximo 5% de umidade. ṁ𝐻2𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 = ṁ𝑠𝑢𝑐𝑜 65° 𝑏𝑟𝑖𝑥 ∗ 35% ṁ𝐻2𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 = 50 𝑘𝑔 ∗ 35% ṁ𝐻2𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 = 17,5𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 Cálculo para determinar a umidade em base seca na emsulsão antes de passar para o tambor rotativo: 𝑋𝑖 = 𝑚𝐻2𝑂 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑋𝑖= Umidade em base seca; 𝑚𝐻2𝑂= massa de água na emulsão (kg de água); 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠= massa do sólido na emulsão (kg de sólidos). 𝑋𝑖 = 𝐶20 + 𝐶60 + 𝐶𝐻2𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 𝐶40 + 𝐶50 + 𝐶70 + 𝐶𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑋𝑖 = 60 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 + 60 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 + 17,5 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 25𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 + 25 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 + 4 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 + 32,5 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑋𝑖 = 1,59 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑎 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 39 Calculo para determinar a umidade em base úmida na emsulsão antes de passar para o tambor rotativo: 𝑌𝑖 = 𝑚𝐻2𝑂 𝑚𝐻2𝑂 + 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑌𝑖= Umidade em base úmida; 𝑚𝐻2𝑂= massa de água na emulsão (kg de água); 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠= massa do sólido na emulsão (kg de sólidos). 𝑌𝑖 = 137,5 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 137,5 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 + 86,5 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑌𝑖 = 0,61 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑖𝑠 Como estimamos uma umidade final em base úmida de 5% no produto desidratado, então conseguimos obter a umidade em base seca no produto final: 𝑚𝐻2𝑂 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 86,5 ∗ 5% 95% 𝑚𝐻2𝑂 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 4,55 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 A umidade final em base seca será a razão entre a massa de água final e a quantidade de sólido na emulsão por batelada na corrente 110, no produto desidratado. 𝑋𝑓 = 𝑚𝐻2𝑂 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑋𝑓 = 4,55𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 86,5 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑋𝑓 = 0,05 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 40 Corrente 120 A quantidade de água a ser removida em cada batelada de emulsão na corrente 100, será a diferença da massa de água total na emulsão e a umidade final no produto. 𝑚𝐻2𝑂,𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 = 𝐶20 + 𝐶60 + 𝑚𝐻2𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑢𝑐𝑜 − 𝑚á𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑚𝐻2𝑂,𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 = 60 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 + 60 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 + 17,5 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 − 4,55 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑚𝐻2𝑂,𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 = 132,95 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 𝑚𝐻2𝑂,𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 = 132,95 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 0,30ℎ 𝑚𝐻2𝑂,𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 = 443,16 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 ℎ Corrente 110 A corrente 110 é referente a saída do produto, produto já desidratado, será o rendimento do produto seco para cada lote de emulsão no secador tambor rotativo: 𝐶110 = 𝐶100 − 𝑚𝐻2𝑂,𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 𝐶110 = 224,5 𝑘𝑔 𝑑𝑎 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 − 132,65 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 𝐶110 = 91,55 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑏𝑎𝑡 Considerando o tempo de secagem de 0,30h, temos que a corrente 110 sai: 𝐶110 = 91,55 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑏𝑎𝑡 ∗ 1 𝑏𝑎𝑡 0,30ℎ 𝐶110 = 305,16 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜 ℎ 41 APÊNDICE C – BALANÇO DE ENERGIA 42 BALANÇO DE ENERGIA Os valores das massas específicas das matérias primas utilizadas em todos os cálculos do projeto estão dispostos na Tabela 5, os valores foram encontrados em diversas fontes. Para a massa específica do suco de mirtilo 65º brix que deveria ser à -15ºC não foi encontrada, então baseou-se na massa específica da polpa do mirtilo a 30ºC da autora SOUSA (2008). Tabela 5 – Massas especificas e Calor específico Matérias-primas 𝝆 (kg/m³) Cp (kj/kgºC) Água (25 ºC)¹ 996,7 4,18 Suco de mirtilo (30 ºC)² 1031,1 1,76* Amido milho modificado³ 1500 1,75* Malto dextrina⁴ 500 – 510 0,368** Goma guar⁵ 2000 1,75 Lecitina⁶ 980-1100 1,96*** Fonte: ¹ WELTY, (2007); ²SOUSA (2008); ³FELLOWS; ⁴ COSMOQUÍMICA, (2015);⁵ SULATLANICA, (2011); ⁶ ZULIAN, (2016), * THE ENGINEERING TOOLBOX (polpa de mirtilo abaixo de 0ºC), ** DAS, (2005), POTRICH, (2019). Calculando o Cp médio da emulsão, temos: 𝐶𝑝̅̅̅̅ 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = ∑ 𝑚𝑖% ∗ 𝐶𝑝𝑖 𝐶𝑝̅̅̅̅ 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = 28,11% ∗ 1,76 + 21,63% ∗ 1,75 + 21,63% ∗ 0,368 + 3,46% ∗ 1,75 + 0,43% ∗ 1,96 𝐶𝑝̅̅̅̅ 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = 1,02 𝑘𝑗 𝑘𝑔. °𝐶 43 TAMBOR ROTATIVO (S100) Assumimos que o secador opera a uma temperatura de 96 ºC com pressão de 5,0 kgf/cm² e a temperatura de entrada é a mesma da temperatura de bulbo úmido (19 ºC) e a temperatura de saída da emulsão é 50ºC. Para o balanço de energia foram necessários obter alguns dados a partir das cartas psicométricas em base do clima da cidade de Jaraguá do Sul e outras pela tabela de propriedades termofísicas da água, conforme abaixo: ✓ Temperatura média anual da cidade de Jaraguá do Sul, de 21ºC (CLIMATEMPO,2020); ✓ Umidade relativa média anual da cidade de Jaraguá do Sul de 82% (CLIMATEMPO, 2020); ✓ 𝑇𝑏𝑢 = 19 °𝐶 (Cartas psicométricas); ✓ Para achar o calor latente de vaporização da temperatura de búlbo úmido foi necessário interpolar. O ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 para temperatura de 19 ºC, temos um ∆𝐻𝑣𝑎𝑝= 2456,48 kJ/kg (TADINI, 2016); ✓ Como foi calculado no balanço de massa, temos que a umidade inicial em base úmida é 0,61 kg de água/kg sólido seco e aumidade final em base úmida de 0,05 kg de água/kg sólido seco; ✓ Como foi calculado no balanço de massa, temos que a umidade inicial em base seca é 1,59 kg de água/kg sólido seco e a umidade final em base seca de 0,05 kg de água/kg sólido seco A vazão de sólido seco no secador é: �̇�𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = 748,33 𝑘𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑖𝑠. ℎ−1 3600 𝑠. ℎ−1 ∗ (1 − 0,61) �̇�𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = 0,081 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑠 44 Para determinar a taxa de transferência de calor da superfície do cilindro para o produto é feito a partir do balanço de energia, que considera as diferentes etapas que ocorrem ao longo do processo de secagem: 1. Calor cedido para aquecer os sólidos até a temperatura de saída: 𝑞1̇ = �̇�𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ 𝑐𝑝̅̅ ̅𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ ∆𝑇 𝑞1̇ = 0,081 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑠 ∗ 1,02 𝑘𝐽 𝑘𝑔°𝐶 ∗ (50 − 19)°𝐶 𝑞1̇ = 2,56 𝑘𝐽 𝑠 2. Calor de vaporização: �̇�2 = �̇�𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ (𝑥𝑖 − 𝑥𝑓) ∗ ∆𝐻𝑣𝑎𝑝(𝑡𝑏ú) �̇�2 = 0,081 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑠 (1,59 − 0,05) 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ 2456,48 𝑘𝐽 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 �̇� = 306,42 𝑘𝐽 𝑠 3. Calor para aquecer a umidade restante no sólido de Tbú até a temperatura de saída: �̇�3 = �̇�𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ 𝑋𝑓 ∗ 𝐶𝑝á𝑔𝑢𝑎 ∗ (𝑇𝑠 − 𝑇𝑏ú) �̇�3 = 0,081 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑠 ∗ 0,05 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ 4,18 𝑘𝐽 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎°𝐶 ∗ (50 − 19)°𝐶 �̇�3 = 0,525 𝑘𝐽 𝑠 Então o calor cedido é: �̇� = �̇�𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 ∗ ∑ �̇�𝑖 �̇� = 309,51 𝑘𝐽 𝑠 45 Segundo Tadini (2016), o coeficiente global de transferência de calor pode variar entre 60 W/m².K para materiais de difícil secagem, a 300 W/m².K, em um material fácil de ser seco, assim consideramos o U igual à 300 W/m².K. Média logarítmica das diferenças de temperatura entre a superfície do secador e o produto (∆𝑇𝑙𝑛), no início e no final da secagem, é dada por: ∆𝑇𝑙𝑛 = (96 − 19)°𝐶 − (96 − 50)°𝐶 ln ( 96 − 19 96 − 50 ) °𝐶 ∆𝑇𝑙𝑛 = 60,17 °𝐶 Admitindo que o secador opera adiabaticamente, e com valores calculados acima, podemos calcular a área para o secador: 𝐴 = �̇� 𝑈 ∗ ∆𝑇𝑙𝑛 𝐴 = 309,51 ∗ 103 𝐽 𝑠 300 𝑤 𝑚2. 𝐾 ∗ 60,17°𝐶 𝐴 = 17,15 𝑚² Assumindo um diâmetro de 1,5 m, conseguimos calcular o comprimento: 𝐴 = 𝜋 ∗ 𝐷 ∗ 𝐿 𝐿 = 17,15 𝑚² 𝜋 ∗ 1,5 𝑚 𝐿 = 3,64 𝑚 Conforme o catálogo no anexo C, o fornecedor Andritz, fábrica secadores do tipo tambor rotativo entre 0,72 m² e 44 m². A área do secador tem 17,15 m². 46 Cálculo para taxa de secagem Segundo Tadini (2016), a taxa de secagem global (Ṙ𝑠) que ocorre na camada do produto em contato com a superfície do secador pode ser expressa como (Heldman e Singh, 1981): Ṙ𝑠 = − 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝐴 𝑑𝑋 𝑑𝑡 = 𝑈. ∆𝑇𝑙𝑛 ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 Onde: Ṙ𝑠= taxa de secagem; 𝐴= área; 𝑈= coeficiente global de troca térmica; ∆𝐻𝑣𝑎𝑝= calor latente de vaporização na temperatura da superfície do secador. − ∫ 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝐴 𝑑𝑋 𝑋𝑓 𝑋𝑖 = ∫ 𝑈. ∆𝑇𝑙𝑛 ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 𝑑𝑡 𝑡 0 − 𝑚𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝐴 ∗ (𝑋𝑓 − 𝑋𝑖) = 𝑈. ∆𝑇𝑙𝑛 ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 ∗ 𝑡 Somando a matéria seca da emulsão temos 86,5 kg de matéria seca, assim seguimos com cálculo para o tempo: 𝑡 = 86,5 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡é𝑟𝑖𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 17,15 𝑚² ∗ (1,59 − 0,05) 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 300 𝑤 𝑚2. 𝐾 ∗ 60,17°𝐶 ∗ 2456,48𝑥10³ 𝐽 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑡 = 1035,88 𝑠 = 17 𝑚𝑖𝑛. = 0,27 ℎ O como o tempo determinado é de 0,27h, vamos considerar um tempo de secagem de aproximadamente de 0,30h. Sabendo que o processo de secagem é contínuo, então podemos obter a quantidade de lotes por dia. 1 𝑙𝑜𝑡𝑒 → 0,30 ℎ 𝑥 𝑙𝑜𝑡𝑒 → 24 ℎ 47 𝑥 = 80 𝑙𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑎 TANQUE DE MISTURA R100 A água necessária para descongelar o suco de mirtilo deve ser adicionada à 25°C no tanque R100. O tanque de mistura tem como função a homogeneização dos componentes adicionados por inserção. Calcula-se a vazão volumétrica que irá passar pela bomba P100, ou seja, a vazão volumétrica. Cálculos para volume do R100 a cada batelada: 𝑽= 𝒎 𝝆 𝑽𝟏𝟎= 50 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑟𝑡𝑖𝑙𝑜 1031,1 𝑘𝑔/𝑚³ = 0,048 𝑚3 𝑽𝟐𝟎= 60 𝑘𝑔 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 996,7 𝑘𝑔/𝑚³ = 0,060 𝑚3 𝑽𝑹𝟏𝟎𝟎,𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑽𝟏𝟎 + 𝑽𝟐𝟎 𝑽𝑹𝟏𝟎𝟎,𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 = 0,108𝑚 3 = 108 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 Para o projeto de um tanque, é preciso do fazer o cálculo para o volume de segurança: 𝑉𝑡, 𝑅100= 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝟎,𝟖 𝑉𝑡, 𝑅100= 0,36𝑚³ 0,8 𝑉𝑡, 𝑅100= 0,108 𝑚 3 = 135 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 Para o degelo do suco de mirtilo 65º brix utilizaremos um tanque de mistura (R100), conforme o catálogo do fornecedor Agimix (anexo A), para o volume de 135 litros pode se utilizar o tanque de aço inox AISI 304, será utilizando um tanque de 140 litros de volume fornecido pelo fornecedor Agimix, podemos utilizar o agitador de coluna fixa, com o impelidor cowles, com motor WEG 3cv, 4P, 220/380/440v e o sistema de mancal/eixo em aço inox 304. 48 TANQUE DE MISTURA R110 Cálculo para o volume tanque de mistura do pré-mistura (R200), nas massas específicas do maltodextrina e da goma guar, os autores apresentaram uma faixa de especificação, então foi calculado à média das massas específicas de cada. 𝑽𝟒𝟎= 25 𝑘𝑔 1500𝑘𝑔/𝑚³ → 𝑉40 = 0,017 𝑚 3 𝑽𝟓𝟎= 25 𝑘𝑔 505 𝑘𝑔/𝑚³ → 𝑉50 = 0,050 𝑚 3 𝑽𝟔𝟎= 60 𝑘𝑔 996,7 𝑘𝑔/𝑚³ → 𝑉60 = 0,060 𝑚 3 𝑽𝟕𝟎= 4 𝑘𝑔 2000 𝑘𝑔/𝑚³ → 𝑉70 = 0,002 𝑚 3 𝑽𝑹𝟏𝟏𝟎,𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑽𝟒𝟎 + 𝑽𝟓𝟎 + 𝑽𝟔𝟎 + 𝑽𝟕𝟎 𝑽𝑹𝟏𝟏𝟎,𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟗𝒎 𝟑 = 𝟏𝟐𝟗 𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔 Fazendo o cálculo para o volume de segurança do R110. 𝑉𝑡, 𝑅110= 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝟎,𝟖 𝑉𝑡, 𝑅110= 0,129𝑚³ 0,8 𝑉𝑡, 𝑅110= 0,161 𝑚 3 = 161 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 Para homogeneizar os componentes adicionados no tanque de mistura (R110), utilizaremos um tanque de mistura conforme o catálogo do fornecedor Agimix (anexo A), para o volume de 161 litros pode se utilizar o tanque de aço inox AISI 304, será utilizando um tanque de 170 litros de volume fornecido pelo fornecedor Agimix, podemos utilizar o agitador de coluna fixa, com o impelidor cowles, com motor WEG 3cv, 4P, 220/380/440v e o sistema de mancal/eixo em aço inox 304. 49 TANQUE DE MISTURA R120 Cálculo para o volume do R120 corresponde as correntes 30 e 80, mais o volume da lecitina. 𝑽𝟗𝟎= 0,5 𝑘𝑔 1040𝑘𝑔/𝑚³ = 4,81𝑥10−4 𝑚3 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑹𝟏𝟐𝟎= 𝑉30+ 𝑉80 + 𝑉90 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑹𝟏𝟐𝟎= 0,108 𝑚³+ 0,129 𝑚³ + 4,81𝑥10 −4 𝑚³ 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑹𝟏𝟐𝟎= 0,237 𝑚³ Fazendo o cálculo para o volume de segurança do R120. 𝑽𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳= 0,237𝑚³ 0,8 𝑉𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿= 0,297 𝑚 3 = 297 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 Volume total necessário para projeto do R120 é de 0,297m³, igual à 297 litros. Para homogeneizar os componentes adicionados no tanque de mistura (R120), utilizaremos um tanque de mistura conforme o catálogo do fornecedor Agemix (anexo A), para o volume de 297 litros pode se utilizar o tanque de aço inox AISI 304, será utilizando um tanque de 300 litros volume fornecido pelo fornecedor Agimix, podemos utilizar o agitador de coluna fixa, com o impelidor cowles, com motor WEG 3 CV, 4P, 220/380/440 V e o sistema de mancal/eixo em aço inox 304. 50 APÊNDICE D – DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÃO E BOMBAS 51 DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÃO E BOMBAS Serão dimensionadas as tubulações e as bombas que constam no fluxograma de processo do apêndice G (Dimensionamento de tubulação e instrumentação). As condições de pressão e temperatura são diferentes para cada caso. O materialescolhido para as tubulações se trata de aço inox 304, por ser um processamento de alimento. BOMBA CENTRÍFUGA P100 A bomba P100 irá transportar suco de mirtilo após o degelo do R100 para o tanque da emulsão R120. Será necessário achar a massa específica da mistura. 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 = %𝑚 ∗ 𝜌á𝑔𝑢𝑎 + %𝑚 ∗ 𝜌𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑟𝑡𝑖𝑙𝑜 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 = 54,5% ∗ 996,7 𝑘𝑔 𝑚3 + 45,5% ∗ 1031,1 𝑘𝑔 𝑚3 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 = 1012,35 𝑘𝑔 𝑚3 A partir da massa específica da mistura e da corrente 30, podemos calcular a vazão da bomba Centrífuga (P100). �̇�30 = 𝐶30 𝜌 �̇�30 = 366,70 𝑘𝑔/ℎ 1012,35𝑘𝑔/𝑚³ �̇�30 = 0,36 𝑚3 ℎ = 0,0001 𝑚3 𝑠 Para encontrar a velocidade econômica de sucção da bomba, utilizou-se a Tabela 22 (anexo E). 𝑉𝑠𝑢𝑐𝑐ã𝑜 = 1,0 𝑚 𝑠 52 Calculando o diâmetro: 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = √ 4 ∗ �̇�30 𝜋 ∗ 𝑉𝑠𝑢𝑐𝑐ã𝑜 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = √ 4 ∗ 0,0001 𝑚3 𝑠 𝜋 ∗ 1,0 𝑚 𝑠 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,011𝑚 Sabendo que em 1 polegada tem-se 0,0254m, é possível se obter o diâmetro em polegadas: 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,011𝑚 ∗ 1 𝑝𝑜𝑙𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎 0,0254 𝑚 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,44 𝑝𝑜𝑙𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠 De acordo com a Tabela 22 do anexo E, para o diâmetro de 0,44 polegadas, utilizou-se como 1 polegadas, o diâmetro interno será de 26,6 mm, que é igual a 0,0266 m. Desta forma pode-se recalcular a velocidade: 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = �̇�30 𝐴 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = 4 ∗ �̇�30 𝜋 ∗ (𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜)² 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = 4 ∗ 0,0001 𝑚3 𝑠 𝜋 ∗ (0,0266𝑚)² 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0,18 𝑚 𝑠 Para calcular o número de Reynolds temos que a massa específica é 1012,35kg/m³ e tens que achar viscosidade da mistura. A viscosidade do suco de mirtilo é 1,17 mm²/s (KECHINSKI, 2011), que é igual a 0,00117kg/(m.s) e a viscosidade da água é 0,001kg/(m.s), desta forma podemos achar a viscosidade da mistura: 53 𝜇𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 = %𝑚 ∗ 𝜇á𝑔𝑢𝑎 + %𝑚 ∗ 𝜇𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑟𝑡𝑖𝑙𝑜 𝜇𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 = 54,5% ∗ 0,001 𝑘𝑔 𝑚. 𝑠 + 45,5% ∗ 0,00117 𝑘𝑔 𝑚. 𝑠 𝜇𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 = 0,001077 𝑘𝑔 𝑚. 𝑠 Para calcular Reynolds: 𝑅𝑒 = 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝜇𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑅𝑒 = 1012,35 𝑘𝑔 𝑚3 ∗ 0,18 𝑚 𝑠 ∗ 0,0266𝑚 0,001077 𝑘𝑔 𝑚. 𝑠 𝑅𝑒 = 4501,57 Para calcular o fator de atrito, utiliza-se a Equação de Churchill, utilizada para a faixa de Re > 4000, e a rugosidade relativa (ε) é obtida da Figura 5 do anexo E, que é igual a 6 ∗ 10−5, logo tem-se: 1 √𝑓 = −4 ∗ log [0,27 ∗ 𝜀 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 + ( 7 𝑅𝑒 )0,9] 1 √𝑓 = −4 ∗ log [0,27 ∗ 6 ∗ 10−5 0,0266𝑚 + ( 7 4501,57 )0,9] 𝑓 = 0,010 Calculando ∆𝑃100: ∆𝑃100 = 𝑓 ∗ 2 ∗ 𝐿 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 ∗ 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙² ∆𝑃100 = 0,010 ∗ 2 ∗ 100𝑚 0,0266𝑚 ∗ 1012,35 𝑘𝑔 𝑚3 ∗ (0,18 𝑚 𝑠 )² 54 ∆𝑃100 = 2466,18 𝑃𝑎 Portanto, o diâmetro utilizado para a tubulação será de 1 polegadas, pois este diâmetro apresentou uma perda de carga dentro das perdas de carga recomendada, conforme Tabela 21, Anexo E. Os cálculos agora serão feitos para a descarga da bomba com valores fornecidos pela Tabela 23 do anexo E. A velocidade econômica de descarga de bombas admitida será de 1,8m/s, pois foi verificado que os dois fluidos (água e suco de mirtilo) tem as viscosidades bem próximas. Calcula-se, o diâmetro: 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = √ 4 ∗ �̇�30 𝜋 ∗ 𝑉𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = √ 4 ∗ 0,0001 𝑚3 𝑠 𝜋 ∗ 1,8 𝑚 𝑠 𝑑𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,0084𝑚 De acordo com a Tabela 21 do anexo E, para o diâmetro de 0,33 polegadas, utilizou-se como 0,5 polegadas, o diâmetro interno será de 15,8mm, que é igual a 0,0158m. Desta forma pode-se recalcular a velocidade: 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = �̇�30 𝐴 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = 4 ∗ �̇�30 𝜋 ∗ (𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜)² 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = 4 ∗ 0,0001 𝑚3 𝑠 𝜋 ∗ (0,0158𝑚)² 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0,51 𝑚 𝑠 55 Para calcular o número de Reynolds temos que a viscosidade do suco de mirtilo é 1,17 mm²/s (KECHINSKI, 2011), que é igual a 0,00117kg/(m.s) e a viscosidade da água é 0,001kg/(m.s), desta forma: 𝑅𝑒 = 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝜇𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑅𝑒 = 1012,35 𝑘𝑔 𝑚3 ∗ 0,51 𝑚 𝑠 ∗ 0,0158𝑚 0,001077 𝑘𝑔 𝑚. 𝑠 𝑅𝑒 = 7578,59 Para calcular o fator de atrito, utiliza-se a Equação de Churchill, utilizada para a faixa de Re > 4000, e a rugosidade relativa (ε) é obtida da Figura 4 do anexo E, que é igual a 8 ∗ 10−5, logo tem-se: 1 √𝑓 = −4 ∗ log [0,27 ∗ 𝜀 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 + ( 7 𝑅𝑒 )0,9] 1 √𝑓 = −4 ∗ log [0,27 ∗ 8 ∗ 10−5 0,0158𝑚 + ( 7 7578,59 )0,9] 𝑓 = 0,010 Calculando ∆𝑃100: ∆𝑃100 = 𝑓 ∗ 2 ∗ 𝐿 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 ∗ 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙² ∆𝑃100 = 0,010 ∗ 2 ∗ 100𝑚 0,0158𝑚 ∗ 1012,35 𝑘𝑔 𝑚3 ∗ (0,51 𝑚 𝑠 )² ∆𝑃100 = 33558,47 𝑃𝑎 Portanto, o diâmetro utilizado para a tubulação será de 0,5 polegadas, pois este diâmetro apresentou uma perda de carga dentro das perdas de carga recomendada, conforme Tabela 20, Anexo E. 56 Cálculo da potência: Para calcular a potência da bomba centrífuga são necessários alguns parâmetros como a altura manométrica, a altura geométrica, as perdas de carga da tubulação de sucção e de descarga, e a perda de carga em acessórios. A altura geométrica é obtida pela diferença de altura entre a sucção e a descarga. Considera-se que a altura de sucção é de 0,5 metro e a de descarga é de 2 metros. Tem-se 𝐻𝐺𝐸𝑂 = ℎ𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 − ℎ𝑠𝑢𝑐çã𝑜 𝐻𝐺𝐸𝑂 = 2𝑚 − 0,5𝑚 𝐻𝐺𝐸𝑂 = 1,5𝑚 A soma das perdas de carga para a bomba P100 é dada por: ∆𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆𝑃𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑎 + ∆𝑃𝑎𝑐𝑒𝑠𝑠ó𝑟𝑖𝑜𝑠 + ∆𝑃𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 + ∆𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 Para o cálculo da perda de carga devido ao atrito, é necessário saber os valores da perda de carga na sucção e na descarga. Assumindo que a tubulação possua 6 metros, os valores para a sucção e a descarga são apresentados na Tabela 6. Tabela 6 – Valores para a sucção e a descarga. Variável Sucção Descarga 𝒅𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒏𝒐 (𝒎) 0,0266 0,0158 𝑽𝒓𝒆𝒂𝒍 ( 𝒎 𝒔⁄ ) 0,18 0,51 𝒇 0,010 0,010 𝑳 (𝒎) 1,5 4,5 𝒈 ( 𝒎 𝒔𝟐 ) 9,81 9,81 𝝆𝒎é𝒅𝒊𝒐 𝒅𝒂 𝒎𝒊𝒔𝒕𝒖𝒓𝒂 ( 𝒌𝒈 𝒎𝟑 ) 1012,35 1012,35 FONTE: O AUTOR, (2020). Para calcular o ∆𝑃𝑆𝑢𝑐çã𝑜: 57 ∆𝑃𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 𝑓 ∗ 2 ∗ 𝐿𝑆𝑢𝑐çã𝑜 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 ∗ 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙² ∆𝑃𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 0,010 ∗ 2 ∗ 1,5 0,0266 ∗ 1012,35 ∗ (0,18)² ∆𝑃𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 36,99 𝑃𝑎 ∆𝑃𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 36,99 𝑃𝑎 1012,35 ∗ 9,81 ∆𝑃𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 0,0037 𝑚 Para calcular o ∆𝑃𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎: ∆𝑃𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝑓 ∗ 2 ∗ 𝐿𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 ∗ 𝜌𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙² ∆𝑃𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 0,010 ∗ 2 ∗ 4,5 0,0158 ∗ 1012,35 ∗ (0,51)² ∆𝑃𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 1499,88 𝑃𝑎 ∆𝑃𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 1499,88 𝑃𝑎 1012,35 ∗ 9,81 ∆𝑃𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 0,15 𝑚 Assim podemos calcular o ∆𝑃𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑎: ∆𝑃𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑎 = ∆𝑃𝑠𝑢𝑐çã𝑜 + ∆𝑃𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 ∆𝑃𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑎 = 0,0037 𝑚 + 0,15 𝑚 ∆𝑃𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑎 = 0,155 𝑚 Para calcular o valor da perda de carga nos acessórios, é necessário saber quais e quantos serão utilizados na tubulação e o valor do coeficiente K de cada um. Admitindo que os acessórios especificados na Tabela 7, serão os utilizados na transferência do tanque R100 para o R120. 58 Tabela 7 - Coeficiente de perdas de cargas Sucção Descarga Acessórios Qtd. K Acessórios Qtd. k Válvula esfera 1 6,0 Válvula esfera 1 6,0 Joelho 90º 2 0,9 Joelho 90º 2 0,9 Total 3 7,8 Total 3 7,8 Fonte: O AUTOR, (2020). A perda de carga nos acessórios
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