Suco de laranja puro contém
de sólidos e o restante é água, enquanto o suco de laranja concentrado contém
de sólidos. Processos antigos de concentração do suco envolviam apenas um evaporador. Todavia, além da água, outros componentes voláteis eram perdidos, comprometendo o sabor do suco. Para resolver este problema os processos mais modernos incluem o by-pass do evaporador por uma fração do suco de laranja puro. Deste modo, o suco puro que entra no evaporador é concentrado até
de sólidos e o efluente é então misturado à fração de suco puro do by-pass para fornecer a concentração final desejada de
de sólidos. Pede-se: a) Esquematizar o fluxograma deste processo; b) Calcule a quantidade de suco concentrado produzida e a fração que passará pelo by-pass, por 100 kg de suco puro alimentado; c) Considerando que a maior parte dos ingredientes voláteis que dão sabor ao suco concentrado estão na fração do by-pass, seria possível conseguir um suco com sabor melhor ainda se o evaporador concentrasse ainda mais o suco, até digamos
, aumentando-se assim fração do by-pass?
Passo 1
O enunciado trata de um processo de concentração de suco de laranja puro (
kg a
% de sólidos) até obter um produto final a
% de sólidos. Há um by-pass: uma fração
do suco puro pula o evaporador; o restante
vai ao evaporador, é concentrado a
% de sólidos, e depois esse efluente concentra é misturado à fração de by-pass para dar
% de sólidos no produto.
Conteúdos usados: balanço de massa total e balanço de sólidos e mistura de correntes.
Conteúdos usados: balanço de massa total e balanço de sólidos e mistura de correntes.
Passo 2
Esquematizando o fluxograma em texto:
Feed: kg a
de sólidos
divisor:
\quad ramo
(by-pass): massa
, composição
de sólidos
\quad ramo
(evaporador): massa
, entra com
de sólidos, sai com
de sólidos
As duas correntes são reunidas no mixer e formam o produto final a de sólidos.
Feed:
\quad
\quad
As duas correntes são reunidas no mixer e formam o produto final a
Passo 3
Balanço de sólidos total:
a massa de sólidos na alimentação é
a massa de sólidos na alimentação é
No produto final (massa
) com
% de sólidos devemos ter
Passo 4
Balanço de massa no evaporador: a alimentação é
com
% de sólidos, logo os sólidos são
, e essa mesma quantidade de sólidos aparece no efluente a
%. Assim a massa do efluente é
No mixer vale
Substituindo
e isolando
:
Logo a fração de by-pass é cerca de
% e a massa de concentrado final é
kg.
Passo 5
Para o caso hipotético de concentração no evaporador até
% de sólidos, refazemos
:
No mixer teríamos
A fração de by-pass sobe para
%, retendo mais voláteis, mas exige maior severidade e custo de energia no evaporador. Há, portanto, ganho de sabor, porém com custo energético e operacional crescente.
Resposta
a) Fluxograma: feed
divisor
(i) by-pass
mixer
produto; (ii) evaporador (
% sólidos)
mixer
produto.
b) Produto final: kg; fração de by-pass
(
%).
c) Aumentando a concentração do evaporador para % sobe o by-pass para
%, melhorando o sabor mas elevando custo energético e severidade do processo.
b) Produto final:
c) Aumentando a concentração do evaporador para