Evaporadores relatorio aula pratica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS

CÂMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS

CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

Joane Rodrigues Sobrinho

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: EVAPORAÇÃO

PALMAS – TO

2016

1. INTRODUÇÃO

A evaporação é o processo físico pelo qual uma substância líquida ou sólida passa lentamente ao estado de vapor a uma temperatura constante e com consumo de energia. O processo de evaporação consiste no aquecimento de uma solução, evaporando parte do solvente e obtendo-se uma solução mais concentrada. Na maioria das vezes o solvente é a água, e o produto desejado é a solução concentrada, mas em alguns casos o produto de interesse é o solvente evaporado (como no caso da evaporação da água do mar para obter água potável).

Na indústria de alimentos, alguns tipos de evaporadores são utilizados. Na forma mais rudimentar, a evaporação ocorre sob o sol em bandejas abertas.

          Outra forma ainda simples, em equipamentos chamados de evaporadores descontínuos, ocorre a fervura da solução em recipientes abertos ou conectados a condensadores, onde o fornecimento de calor provém da condensação do vapor em um revestimento de bobinas ou imerso no líquido. Em alguns casos, o recipiente é aquecido em fogo direto. Em alguns equipamentos, lâminas ou raspadores são utilizados para agitar o líquido.

Equipamentos mais sofisticados utilizam um conjunto de tubos, semelhante ao conjunto de tubos de um trocador de calor, por onde entra vapor que aquece a solução e sai condensado. A solução a ser evaporada pode estar fora ou por dentro dos tubos, e a circulação pode ser natural ou forçada, em película e película agitada, dependendo das características desta solução.

Quanto à sua operação, os evaporadores podem ser de simples ou múltiplo efeito na evaporação de simples efeito (figura 1) se utiliza somente 1 evaporador, o vapor procedente do líquido em ebulição é condensado e descartado. Já na evaporação de múltiplo efeito, o vapor procedente de um dos evaporadores é utilizado como alimentação no elemento aquecedor de um segundo evaporador, e o vapor procedente deste é utilizado como alimentação em um terceiro, e assim sucessivamente.

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Figura 1- Esquema de evaporador simples-efeito

• Cálculo (Balanço de massa) para um evaporador simples efeito:

Para o balanço de massa, considera-se que se trata de estado estacionário, onde a velocidade de entrada de massa = velocidade de saída de massa. Então, para um balanço global, segundo o esquema da figura 1:

                                                        (1)[pic 3]

               Para o balanço de massa parcial com relação à fração de sólidos, temos:

                                                        (2) [pic 4]

Onde:

F= Alimento

V= Vapor

L= Produto

L= Concentração do Produto[pic 5]

F = Concentração do Alimento.[pic 6]

MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais e equipamentos utilizados no experimento foram: Refratômetro de bancada tipo ABBE, da marca Biobrix; Refratômetro portátil; Tela de amianto, suporte tripé e bico de Bunsen; Termômetro; Béqueres de 500ml e 600ml; Balão de fundo chato 100ml; Balança Toledo Prix III light (min=0,1 kg); Caldo de cana; Solução de sacarose.

Inicialmente, mediu-se o Brix e o índice de refração de seis amostras de soluções de sacarose, para posteriormente construir uma curva de calibração. Em seguida, utilizou-se caldo de cana onde o mesmo foi homogeneizado e teve o Brix e o índice de refração medidos. Subsequente foram retiradas duas amostras, cada uma contendo 250ml deste mesmo caldo, ambas foram armazenadas e pesadas em dois beckers de 500ml e 600ml. As duas amostras foram colocadas na tela de amianto sobre um tripé na chama do bico de Bunsen e aquecido.

Algum tempo após o início do aquecimento, foi retirada uma pequena quantidade do caldo presente nas duas amostras para verificar o Brix e o índice de refração do mesmo. A evaporação sobre a chama durou cerca de 1h: 39 min, até o caldo estar bastante concentrado. O Brix final foi medido e o conteúdo remanescente do béquer foi pesado. Foi calculado o balanço de massa para o experimento, para obter a quantidade de água evaporada.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Através dos resultados obtidos foi possível plotar um gráfico de curva de calibração para ambos os beckers de 500ml e 600ml, onde esses valores encontram-se no quadro abaixo.

Tempo (minuto)	Concentração (Brix)	Índice de Refração
0	17,7	1,36
10	22,24	1,367
27	29,9	1,381
47	43,94	1,407
67	61,31	1,444
79	80,57	1,492

  Quadro 1-  Resultados obtidos da amostra 1, becker 500ml.

Percebe-se que conforme o caldo foi sendo aquecido e concentrado, maior o índice de sacarose do mesmo. Portanto, houve aumento tanto do grau Brix (índice de percentagem) de sólidos solúveis quanto do índice de refração.

            Gráfico 1: Curva de calibração amostra 1.

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Percebe-se que há alguns pontos fora da reta de linearidade, isto pode ter ocorrido por alguns erros de procedimento que pode ter diminuído a concentração e a porcentagem de sacarose na amostra 1, mas, estes erros não implicam na eficácia do experimento, visto que o mesmo está de acordo com a literatura, onde, a mesma diz que quanto maior o grau Brix, maior será a concentração de sacarose na solução, fator que influencia também no índice de refração da mesma. Na segunda amostra a evaporação ocorreu mais rápida, devido a superfície de contato e formato diferente do recipiente. A velocidade de evaporação depende de três fatores: quanto maior a temperatura do liquido maior será a energia das moléculas que se encontram próximas a superfície, e maior umidade próxima a superfície do liquido menor velocidade de evaporação. Os resultados obtidos para construção da curva de calibração da amostra 2, encontra-se abaixo no (quadro 2).

Tempo (minuto)	Concentração (Brix)	Índice de Refração
0	17,7	1,36
19	21,84	1,369
44	26,315	1,374
68	35,789	1,391
87	55,26	1,431
99	79,474	1,489

Quadro 2: Resultados obtidos da amostra 2 (becker 600ml).