O suco de laranja integral contém
em massa de sólidos, sendo o resto de água, enquanto o suco de laranja concentrado contém
em massa de sólidos. Inicialmente, usava-se um processo de evaporação simples para a concentração, mas os constituintes voláteis do suco escapam com o vapor de água, deixando o concentrado sem gosto. O processo atual resolve o problema desviando uma fração de suco integral do evaporador. O suco que entra no evaporador é concentrado até
de sólidos e o produto é depois misturado com o suco integral desviado para atingir a concentração de sólidos desejada. (a) Desenhe e rotule o fluxograma do processo, desprezando a vaporização de qualquer coisa que não seja água. Faça depois a análise dos graus de liberdade e escreva as equações que você usaria para determinar as incógnitas. (b) Calcule a quantidade de produto (concentrado
) produzido por cada 100 kg de suco integral que alimentam o processo e a fração da alimentação que é desviada do evaporador.
Passo 1
O processo parte de um suco integral (fluxo
) com
em massa de sólidos. Esse fluxo é dividido em duas correntes:
– Bypass , que não passa pelo evaporador e mantém
de sólidos.
– Alimentação ao evaporador , que é concentrada até
de sólidos, gerando um destilado de água
e um concentrado
com
de sólidos.
As correntes e
são então misturadas para formar o produto final
com
de sólidos.
– Bypass
– Alimentação ao evaporador
As correntes
Passo 2
Definimos como incógnitas:
,
,
,
,
e tomamos como base
kg.
Número de equações de balanço disponíveis:
Número de equações de balanço disponíveis:
- Balanço total no divisor
- Balanço de sólidos no divisor
- Balanço total no evaporador
- Balanço de sólidos no evaporador
- Balanço total no misturador
5 incógnitas e 5 equaçõesgrau de liberdade zero.
Passo 3
Escrevemos os balanços de massa e de sólidos:
- divisor de fluxo
- evaporador
- misturador
Passo 4
Para
kg, do balanço global de sólidos no produto final:
Do balanço de sólidos no evaporador:
E do divisor
. Como
, substituímos e resolvemos para
:
Resposta
(a) Fluxograma com as correntes
,
e mistura
. Grau de liberdade zero. Equações de balanço listadas no Passo 3.
(b) Para cada 100 kg de suco integral, obtém-se kg de concentrado
e o desvio
(10 %).
(b) Para cada 100 kg de suco integral, obtém-se