UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE MOLHO DE TOMATE TRADICIONAL
LUANA MOMM
BLUMENAU 2012
LUANA MOMM
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE MOLHO DE TOMATE TRADICIONAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à disciplina de Planejamento e Projetos da Indústria II, do curso de Engenharia Química, do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau. Professor: Dr. Atilano Antônio Vegini Orientadora: Profª. Drª. Lorena Benathar Ballod Tavares
BLUMENAU 2012
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE MOLHO DE TOMATE TRADICIONAL TRADICIONAL Por
LUANA MOMM
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Química, do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau, como parte dos requisitos para a obtenção do grau do Curso de Graduação em Engenharia Química, pela Banca Examinadora formada por:
Profª. Drª. Lorena Benathar Ballod Tavares
Prof. Dr. Vinicyus Rodolfo Wiggers
Blumenau, 6 de julho de 2012.
“E digo amém, porque acredito mesmo
que estamos pirando, todos.” (Martha Medeiros)
A G R ADE CIME NTOS Começo agradecendo a Deus, pela graça da vida, pela saúde, força e, principalmente, por ter me dado a maior benção possível, minha família. Não há palavras para expressar toda a gratidão que tenho aos meus pais, Albio e Luciene, meus exemplos, minha inspiração. Vocês são minha base, meu espelho e minha maior fonte de orgulho. Obrigada por todo o amor, dedicação, paciência, compreensão e, claro, pelos puxões de orelha e por t odos os “não”, foram fundamentais para que eu chegasse até aqui. Não menos importantes, agradeço aos meus irmãos, Juarez e Ricardo. Agradeço todas as implicâncias, brincadeiras e apoio que só irmãos mais velhos proporcionam. Vocês não são apenas irmãos, mas sim meus amigos. Espero que tenham, pelo menos, ideia do orgulho e exemplo que são pra mim. “Cus”, Tati e Suze, não posso deixar de agradecê -las, tenho vocês como amigas. O carinho que tenho por vocês é enorme, obrigada por completarem a família e sejam sempre muito bem vindas. Às amigas que sempre me apoiaram, inclusive na decisão louca de fazer Engenharia, e que estão comigo há incontáveis anos: Júlia, Aline e Ana, obrigada por sempre, por tudo. Júlia, em especial, tão diferente e ao mesmo tempo tão igual, obrigada por ser meu ombro e ouvido amigo. Já cantava Bruno Mars e nós sabemos que é verdade, “And I know when I need it I can count on you, like four, three, two and you’ll be there”.
À turma de Engenharia Química 2008/1, por compartilharem momentos de alegria, desespero, tensão, loucura e conhecimento. Às amizades feitas ao longo do curso, meu muito obrigada. Sabrina, Helena, Laís, Can, Kuhn, Jana, Marina, vocês fizeram todo o esforço ser divertido e, da mesma forma, são as responsáveis pelo “fim” ser um tanto quanto triste, é difícil pensar no dia -a-dia sem a presença de vocês. Obrigada pela amizade, parceria, tolerância e pelas inúmeras risadas compartilhadas. Espero levar essa amizade por muito tempo. Letícia e Amanda, veterana e caloura, agradeço a vocês pelo companheirismo, festas, desabafos, risadas (muitas), enfim, pela amizade. E, Amanda, tua companhia foi fundamental durante esse ano, obrigada por me salvar da loucura e me apoiar em tantos momentos. Um obrigada especial aos que me deram incentivo e aquele “empurrãozinho” no
início desse semestre quando, por um(ns) momento(s), cogitei desistir desse projeto. Sem vocês ele não estaria concluído, de verdade. Obrigada Samara, por ter me orientado na primeira parte dest a tarefa e, claro, obrigada pela amizade e parceria desde o primeiro semestre. Da mesma forma, agradeço a professora Lorena pela orientação, incentivo e tempo dedicado, possibilitando a conclusão deste trabalho. Ao professor Atilano, pela atenção e esclarecimentos que contribuíram muito à elaboração deste projeto. Aos demais professores e funcionários do Departamento de Engenharia Química, que se fizeram presentes durante estes quatro anos e meio, contribuindo para minha formação, não só profissional, mas também pessoal. E, finalmente, agradeço a todos que de alguma forma, mesmo indiretamente, estiveram envolvidos e contribuíram na realização deste trabalho. Sinceramente, MUITO OBRIGADA!
RESUMO O tomate é um fruto de imensa importância, tanto econômica quanto alimentar. É uma ótima fonte de vitaminas A, B e C, rico em fósforo, ferro, potássio e cálcio, com a vantagem de conter um baixo teor calórico. O processamento da polpa do tomate pode originar diversos produtos, tais como: sucos, molhos, purês, catchup, entre outros. A aceitação e apreciação do tomate teve início no século XX, com a popularização do catchup pela expansão mundial das redes de fast food. Desde lá, o consumo de tomate vem crescendo e ganhando cada vez mais consumidores. A produção de molhos de tomate tem ampla variedade de produtos, desde o molho tradicional, ao qual são acrescentados apenas os ingredientes básicos, até molhos mais elaborados, com ingredientes diversificados. O trabalho tem como objetivo geral o planejamento de uma indústria de molho de tomate tradicional. Considerando-se o ponto de partida do processo o tomate recém colhido até a obtenção do produto final, o molho de tomate tradicional. São consideradas as seguintes etapas para o processo de produção utilizado neste trabalho: recepção, seleção, lavagem, aspersão, trituração, branqueamento, separação da polpa, evaporação, mistura, cozedura, homogeneização, pasteurização, enchimento e estocagem.
Palavras-chave: tomate; molho de tomate; processo de produção.
LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Tomate do tipo Santa Cruz ................................................................................. 19 Figura 2 - Tomate do tipo Caqui .......................................................................................... 19 Figura 3 - Tomate do tipo Saladete ..................................................................................... 19 Figura 4 - Tomate do tipo Italiano ........................................................................................ 20 Figura 5 - Tomate do tipo Cereja ......................................................................................... 20 Figura 6 - Tipos de tomate conforme coloração .................................................................. 20 Figura 7 - Diferentes tipos de cebola ................................................................................... 24 Figura 8 - Alhos da subespécie Sativum (a) e da subespécie Ophioscorodon (b) ............... 25 Figura 9 - Esteira para seleção dos tomates ....................................................................... 28 Figura 10 - Sistema de esteira e bicos aspersores .............................................................. 29 Figura 11 - Inativador enzimático para molho de tomate ..................................................... 31 Figura 12 - Despolpadeira: Turbo Separador Centrífugo ..................................................... 32 Figura 13 - Extrusora de tomate .......................................................................................... 32 Figura 14 - Evaporador de triplo efeito para concentração de tomate .................................. 34 Figura 15 - Tanque encamisado com misturador ................................................................ 35 Figura 16 - Bomba de deslocamento positivo ...................................................................... 35 Figura 17 - Pasteurizador/Resfriador ................................................................................... 36 Figura 18 - Enchedeira asséptica ........................................................................................ 37 Figura 19 - Diagrama de blocos .......................................................................................... 39 Figura 20 - Representação da etapa de seleção ................................................................. 51 Figura 21 - Representação da etapa 1ªLavagem/Aspersão ................................................ 55 Figura 22 - Dimensões do tanque X100 .............................................................................. 57 Figura 23 - Representação da segunda etapa de lavagem ................................................. 66 Figura 24 - Dimensões do tanque X110 .............................................................................. 68 Figura 25 - Representação da etapa de trituração dos tomates .......................................... 75 Figura 26 - Representação da etapa de branqueamento .................................................... 78 Figura 27 - Representação da etapa de separação da polpa .............................................. 81 Figura 28 - Representação da etapa de evaporação........................................................... 84 Figura 29 - Representação da etapa de mistura e cozimento.............................................. 89 Figura 31 - Representação da etapa de homogeneização .................................................. 95 Figura 32 - Representação da etapa de pasteurização/resfriamento................................... 98 Figura 33 - Curva característica de bomba centrífuga ....................................................... 119
LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Área e produção dos principais países produtores de tomate in natura e industrial .............................................................................................................................. 17
Tabela 2 - Valores nutricionais do tomate ............................................................................ 18 Tabela 3 - Formulação para produção de molho de tomate tradicional ................................ 22 Tabela 4 - Cronograma do projeto ....................................................................................... 41 Tabela 5 - Composição média do tomate maduro................................................................ 52 Tabela 6 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga.................... 62 Tabela 7 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga.................... 62 Tabela 8 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga.................... 73 Tabela 9 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga.................... 73 Tabela 10 - Formulação para produção de molho de tomate tradicional .............................. 90 Tabela 11 - Velocidade econômica de líquidos de processos ............................................ 118 Tabela 12 - Diâmetros nominal e interno referentes a tubulação 40S ................................ 118 Tabela 13 - Potências nominais padronizadas................................................................... 118 Tabela 14 - Valores de coeficiente global de transferência de calor................................... 120
LISTA DE SÍMBOLOS A
Área [m²]
Cp
Calor específico [kJ/kg.°C]
¯¯ p C ¯
Calor específico médio [kJ/kg.°C]
d
Diâmetro [m, in] Altura [m]; Entalpia [kJ/kg]
ℎ
ƒ
Fator de Fanning
m
Vazão mássica [kg/h]
noperador
Número de operadores
n
Número de rotações [rotações/s, rpm]
Ne
Fator de potência
P Q
Pressão [atm, Pa, bar]; Potência [cv, W]
Re
Número de Reynolds
T
Temperatura [°C]
U
Coeficiente global de transferência de calor [kJ/h.m².°C]
v
Velocidade [m/s, m/min]
V
Volume [m³]
Vazão [m³/h, m³/s, kg/h]; Calor transferido [kW]
Letras gregas s
Rugosidade [mm]
q
Massa específica [kg/m³]
qap
Massa específica aparente [kg/m³]
8
Tempo [h]
ƞ
Eficiência
µ
Viscosidade [kg/m.s]
Subscritos*
d
Disponível
geo
Geométrica
ingredientec
Referente a corrente de ingredientes
int
Interno
máccica
Vazão mássica
n
Nominal
r
Requerido
recaSque m ,
Valores referentes ao recalque/descarga em metros
Sucção
c cucção m
Valores referentes à sucção em metros
tomate_ect
Tomates na esteira
vap 110°C
Vapor a 110°C
voS
Vazão volumétrica
,
,
* Os índices numéricos correspondem à corrente ou à condição de operação, dependendo do contexto.
SUMÁRIO 1
INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 12
1.1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 13 1.2 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ....................................................................... 14 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................. 15
2.1 TOMATE ............................................................................................................. 15 2.1.1 O tomate no Brasil ............................................................................................ 16 2.1.2 Propriedades do tomate .................................................................................... 17 2.1.2.1
Tipos de tomate ........................................................................................ 18
2.2 MOLHO DE TOMATE ......................................................................................... 20 2.2.1 Matéria-prima .................................................................................................... 21 2.2.1.1
Sal refinado ............................................................................................... 22
2.2.1.2 Açúcar ....................................................................................................... 22 2.2.1.4 Alho ........................................................................................................... 25 2.2.1.5
Salsa ......................................................................................................... 26
2.2.1.6
Óleo de soja refinado ................................................................................ 26
2.2.1.7
Glutamato monossódico............................................................................ 27
2.2.2 Processo de produção ...................................................................................... 27 2.2.2.1
Recepção .................................................................................................. 27
2.2.2.2
Seleção ..................................................................................................... 28
2.2.2.3
Lavagem ................................................................................................... 28
2.2.2.4 Apara......................................................................................................... 29 2.2.2.5 Aspersão ................................................................................................... 29
3
2.2.2.6
Trituração .................................................................................................. 30
2.2.2.7
Branqueamento ......................................................................................... 30
2.2.2.8
Separação da polpa .................................................................................. 31
2.2.2.9
Evaporação ............................................................................................... 33
2.2.2.10
Mistura/Cozedura .................................................................................... 34
2.2.2.11
Homogeneização..................................................................................... 35
2.2.2.12
Pasteurização .......................................................................................... 35
2.2.2.13
Enchimento.............................................................................................. 36
2.2.2.14
Estocagem............................................................................................... 37
PROJETO ............................................................................................................. 38
3.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO ........................................................................... 38 3.2 CRONOGRAMA ................................................................................................. 41 3.3 MEMORIAL DE CÁLCULO ................................................................................. 42 3.4 DIAGRAMA DE BLOCOS ................................................................................... 42 3.5 LISTA DE EQUIPAMENTOS .............................................................................. 42 3.6 LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO E UTILIDADES ..................... ........................... 42 3.7 FLUXOGRAMAS DE PROCESSO E DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E
INSTRUMENTAÇÃO ................................................................................................. 42 3.8 LAYOUT .............................................................................................................. 43 4
CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 44
5
REFERÊNCIAS .................................................................................................... 45
APÊNDICE A - MEMORIAL DE CÁLCULO ............................................................. 49 A - 1 CAPACIDADE DO PROCESSO E FATURAMENTO........................................ 50 A - 2 BALANÇO DE MASSA, ENERGIA E DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS E TUBULAÇÕES ......................................................................... 51
APÊNDICE B - DIAGRAMA DE BLOCOS ............................................................. 100 APÊNDICE C - LISTA DE EQUIPAMENTOS ......................................................... 102 APÊNDICE D - LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO E UTILIDADES .......................... 106 D - 1 LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO ..................................................................... 107 D - 2 LISTA DE UTILIDADES .................................................................................. 107
APÊNDICE E - FLUXOGRAMAS DE PROCESSO ................................................ 108 APÊNDICE F - DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO ................ 113 APÊNDICE G - LAYOUT ........................................................................................ 115 ANEXO A - DADOS UTILIZADOS PARA CÁLCULO ............................................ 117 ANEXO B - CATÁLOGOS E FICHAS DE SEGURANÇA....................................... 121
12
1
INTRODUÇÃO Há um bom tempo o molho de tomate ganhou espaço na culinária, virando
acompanhamento de muitos pratos e conquistando muitos paladares. Apesar de, inicialmente, o tomate ter sido considerado venenoso e exótico por alguns, hoje em dia está presente em praticamente todos os restaurantes, sendo consumido diariamente por grande parte da população. A grande aceitação e apreciação do tomate e seus derivados teve início no século XX, com a popularização do catchup pela expansão mundial das redes de fast food. O tomate, cientificamente conhecido como Lycopersicom escullentun mill , é a fruta proveniente do tomateiro, pertencente à família Solanacea. O tomate é um alimento altamente nutritivo e sadio, sendo fonte de diversas vitaminas e sais minerais, e apresentando excelente palatabilidade. Seu baixo valor energético tornao recomendável para aqueles que estão em dieta ou que precisam de um alimento de fácil digestão. O fruto do tomate é a parte comestível e ele pode ser consumido cru ou cozido. Originário do continente americano, o tomate é provavelmente da região Andina e, segundo alguns historiadores, também da América Central. No Brasil, é uma das hortaliças de maior importância econômica e alimentar. O cultivo de tomate está localizado principalmente no sudeste brasileiro, porém há uma tendência ao crescimento do plantio no nordeste e está sendo difundido com sucesso no cerrado, no estado de Goiás. O tomate é um fruto altamente benéfico para a saúde atuando, por exemplo, na regularização do sistema nervoso, purificação do sangue e no combate de doenças do fígado. Os tomates são divididos de acordo com o formato, finalidade e sabor. Os principais tipos são: Santa Cruz, Caqui, Cereja, Italiano e Saladete, sendo o Italiano o mais indicado para a produção de molhos de tomate. Os tomates também podem ser divididos conforme sua coloração, sendo assim separados como: vermelhos, rosados, amarelos, laranjas e, menos comuns, azuis. Através do processamento adequado de separação da polpa, o tomate pode dar origem a inúmeros produtos, sendo alguns deles de elevado consumo no Brasil. São produtos bastantes presentes no mercado atual: molhos, polpas, sucos, catchup (ou ketchup), tomate seco, purês e até mesmo o tomate em pó.
13
A produção de molhos de tomate, tópico explorado no presente trabalho, tem ampla variedade de produtos, desde o molho tradicional, ao qual são acrescentados apenas os ingredientes básicos (cebola, alho, salsa, sal, açúcar, entre outros), até molhos mais elaborados, com a adição de ingredientes como carne bovina, manjericão, azeitonas, champignon ou funghi, aumentando ainda mais o consumo deste produto. O processo de industrialização do tomate é composto pelas indústrias de transformação primária e secundária, estas se integram e complementam. A transformação primária consiste principalmente na concentração da polpa, já a secundária abrange a produção de produtos mais elaborados. Existem empresas que trabalham apenas com uma parte do processo, revendendo a polpa do tomate concentrada ou a comprando. No processo desenvolvido no trabalho aqui apresentado, a produção do molho de tomate abrange tanto os processos de transformação primária como os processos de transformação secundária, partindo do tomate na forma natural e chegando ao produto final, o molho de tomate tradicional. 1.1
OBJETIVOS O objetivo geral do presente projeto é o planejamento de uma indústria de
produção de molho de tomate tradicional a partir do tomate tipo Italiano. A capacidade de processo é de 1141,55 kg/h, resultando em 9000 toneladas de molho de tomate por ano. Os objetivos específicos que auxiliarão nesse estudo são:
Revisão da literatura a respeito do tomate e dos demais ingredientes necessários para a produção do molho de tomate tradicional;
Revisão da literatura a respeito da produção do molho de tomate tradicional;
Desenvolvimento do diagrama de blocos do processo e definição das etapas;
Determinação das capacidades do presente projeto;
Revisão e descrição da metodologia necessária para a realização do balanço de massa e energia;
Realização do balanço de massa e energia do processo, desde a obtenção do molho até o estoque do produto final;
14
Desenvolvimento do fluxograma do processo e do layout da instalação;
1.2
Dimensionamento dos equipamentos, tubulações e instrumentação;
Definição das utilidades necessárias.
ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO O trabalho se inicia com a revisão bibliográfica do tema proposto. Nela
fazem parte a origem do tomate, suas propriedades e tipos, além de informações dos ingredientes do molho de tomate e a descrição do processo industrial para a produção do molho de tomate tradicional. Outra etapa do trabalho é a descrição do projeto em estudo. Nesta, encontra-se uma breve descrição do processo adotado no presente trabalho para a produção do molho de tomate tradicional e breves explicações do memorial de cálculo, diagrama de blocos, listas de equipamentos, instrumentações e utilidades utilizadas, bem como dos fluxogramas de processo, diagrama de tubulação e instrumentação e do layout sugerido. Os mesmos são detalhados nos apêndices deste trabalho.
15
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1
TOMATE O tomate (Lycopersicom escullentun mill ) é o fruto proveniente do tomateiro,
o qual pertence a família Solanacea, assim como a berinjela, pimentão, fumo, jiló, entre outros. Apesar de ser comumente confundido com um vegetal, o tomate é uma fruta amplamente produzida e consumida mundialmente (PEREIRA, 2007). O tomate é uma ótima fonte de vitaminas A, B e C, rico em fósforo, ferro, potássio e cálcio, com a vantagem adicional de conter um baixo teor calórico. O nome "tomate" pode ter tido origem nas palavras astecas "ximate", "zitomate" e "tumate", ou ainda, da palavra mexicana "tomati" (TETRAPAK, 2011). O tomate é um fruto originário da América do Sul, onde hoje estão localizados Peru e Equador. Os primeiros registros demonstram que os incas cultivavam e consumiam o tomate como alimento. Posteriormente, o tomate foi levado para o México, sendo levado para a Europa somente no início do século XVI (ANDRECCEUTTI et al ., 2007). Na Europa, o fruto foi utilizado como planta ornamental, pois havia a suspeita de que o fruto fosse venenoso e afrodisíaco, supostamente por causa de sua conexão com as mandrágoras, variedades de Solanaceas usadas em feitiçaria. Somente no século XIX é que o tomate passou a ser consumido e cultivado em escala cada vez maior, inicialmente na Itália, depois na França e na Espanha. Na Espanha e Itália, o tomate foi batizado de pomo d’oro (maçã de ouro) (TETRAPAK,
2011). Mais tarde, disseminou-se da Europa para a Ásia meridional e oriental, África e Oriente Médio. Hoje, o tomate pode ser considerado a segunda hortaliça mais cultivada no mundo, depois das batatas. A grande aceitação e apreciação do tomate e seus derivados teve início no século XX, com a popularização do catchup pela expansão mundial das redes de fast food. A boa aceitação de pratos mediterrâneos, como a pizza e a macarronada, também contribui para o aumento do consumo de tomates e molhos nas últimas décadas. Segundo Naika et al. (2006), alguns nomes comuns locais do tomate são: tomate (português, espan hol, francês), tomat (indonésio), faanke’e (chinês), tomati
16
(africano ocidental), tomatl (nauátle), jitomate (espanhol mexicano), pomodoro (italiano), nyanya (swahili). Tomates cultivados no sistema convencional, colhidos em estágio vermelho, apresentam maiores teores de açúcares, vitamina C e ácidos orgânicos, cujos constituintes são mais importantes para o sabor e afetam diretamente a qualidade do fruto (MOURA et al ., 1999). 2.1.1
O tomate no Brasil A produção brasileira de tomates para industrialização teve inicio no século
XX, através do cultivo de tomates rasteiros (PEREIRA, 2007). Porém, essa cultura experimentou grande impulso apenas na década de 50, no Estado de São Paulo, viabilizando a implantação de diversas agroindústrias. Na década de 80, ela expandiu-se na região nordeste, especialmente em Pernambuco e no norte do Estado da Bahia face às condições climáticas favoráveis existentes naquela região para o cultivo do tomateiro durante um maior período do ano, com a expectativa de evitar a formação de estoque de polpa e reduzir o período de ociosidade da indústria na entressafra. A cultura vem se expandindo na região centro-oeste, onde a baixa umidade relativa do ar e as temperaturas amenas, entre os meses de março a setembro, favorecem o cultivo do tomateiro. Em 1991, foram cultivados nessa região apenas 5.000 hectares, entretanto, em 1998 a área plantada foi superior a 11.000 hectares. Atualmente, são cultivados no Brasil cerca de 16 mil hectares de tomateiros rasteiros, cuja produção é toda destinada à indústria, com uma produção anual em torno de um milhão de toneladas, concentradas principalmente na região dos cerrados do centro-oeste e também no oeste do estado de São Paulo, onde são cultivados cerca de 4 mil hectares (EMBRAPA, 2000). O Brasil apresenta uma grande diversidade de área de plantio de tomate. De acordo com a FAO (Food and Agriculture Organization), em 2005 o Brasil produziu 3,3 milhões de toneladas numa área de 562 mil hectares. O Brasil situa-se entre os maiores produtores mundiais de tomates, conforme visto na Tabela 1, juntamente com os Estados Unidos, Itália, Grécia, Egito, Turquia, Espanha, México e Portugal (JAIME et al ., 1998).
17
Tabela 1 - Área e produção dos principais países produtores de tomate in natura e industrial. Área Produção Processamento Participação País (1000 ha) B (1000 t) C (1000 t) C/B (%) Estados Unidos 183,0 12.290 10.719 87,22 Itália 134,5 7.400 4.887 66,04 Turquia 173,0 7.300 1.550 21,23 Espanha 62,0 3.730 14 0,39 China 782,0 18.600 1.300 6,99 Brasil 61,0 3.150 1.245 39,52 Grécia 46,0 2.075 1.156 55,71 Portugal 17,5 1.080 927 85,83 Chile 19,5 1.230 938 76,26 Outros 2.278,0 46.345 5.591,6 12,07 Total 3.756,5 103.200 28.328,0 27,45 Fonte: Camargo Filho e Camargo, 2005.
Os principais estados brasileiros produtores de tomates são Goiás, São Paulo e Minas Gerais. O cultivo do tomate destinado ao consumo in natura, ou seja, para comercialização em feiras livres, supermercados, varejões, etc., é realizado por meio de culturas “estaqueadas” ou “tutoradas”. Já o tomate que é destinado à
indústria para utilização de polpa apresenta crescimento determinado e rasteiro (FERNANDES et al ., 2003). Segundo o Agrianual 2008, a produção nacional em 2007 foi de 3.200.846 toneladas, sendo que, cerca de 65%, são cultivados para o consumo in natura e 35% produzidos pelas indústrias de processamento e ofertados ao mercado em forma de extrato de tomate, molhos prontos e pré-preparados, catchups, etc. Assim, o atual consumo per capita do tomate está em torno 18 kg/ano, o que representa um incremento de consumo acima de 35% nos últimos 10 anos (KUSSAMA, 2010). A cadeia produtiva de tomate tem forte relevância econômica no agronegócio brasileiro, pois movimenta uma cifra anual superior a R$ 2 bilhões (cerca de 16% do PIB gerado pela produção de hortaliças no Brasil). Aliado a isso, o cultivo é um dos mais importantes geradores de emprego na atividade rural do Brasil. A produtividade brasileira está em 59 toneladas por hectare ou cerca de 5 kg/pé ou 245 caixas/mil pés de tomate. 2.1.2
Propriedades do tomate O tomate é um alimento altamente nutritivo e sadio, sendo fonte de diversas
vitaminas e sais minerais. Seu baixo valor energético (aproximadamente 15 calorias
18
por cerca de 100g de tomate) torna-o recomendável para aqueles que estão em dieta ou que precisam de um alimento de fácil digestão. O fruto do tomate é a parte comestível e ele pode ser consumido cru ou cozido. A partir da polpa, podem ser produzidos o extrato, o purê, o catchup, os molhos para as massas, sucos e até doces (FERNANDES et al., 2003). O fruto é uma ótima fonte de vitaminas A, B e C. É, também, rico em fósforo, ferro, potássio e cálcio, conforme pode ser visto na Tabela 2. Além disso, o tomate é rico em licopeno, um agente anticancerígeno (BERLINK, 2010). O tomate é excelente vigorizador do organismo, purificador do sangue, combate doenças do fígado, o desgaste mental, perturbações digestivas e pulmonares, sendo contraindicado para pessoas que sofram de fermentações gástricas e acidez no estômago. Já o suco de tomate puro, servido com salsa, ajuda a dissolver cálculos renais e, na luta contra infecções em geral, exerce efeito antisséptico no corpo, neutralizando resíduos ácidos (STERN, 2000). Tabela 2 - Valores nutricionais do tomate. Informações nutricionais Porção de 100g Quantidade por porção Água 94% Valor energético 20,33 kcal Carboidratos 4,07g Proteínas 0,81g GordurasTotais Traços Colesterol 0mg Sódio 8,13mg Cálcio 7,32mg Potássio 207,32mg Fósforo 22,76mg Ferro 0,49mg Fonte: Fernandes et al ., 2002. 2.1.2.1
Tipos de tomate Os grupos de tomate são divididos de acordo com o formato, finalidade e
sabor. Nos últimos anos tem aumentado em muito a diversidade dos produtos oferecidos, sendo ainda mais comuns os formatos oblongo e redondo. Já há nove tipos de tomates comestíveis, plantados só no Brasil. E, se a referência for a variedade, o número se multiplica (FEAGRI, 2011). Os principais tipos são:
19
a) Santa Cruz: tradicional na culinária, utilizado em saladas e molhos, de formato
oblongo. Seus frutos pesam entre 140 e 160g e possui coloração vermelho intenso (Figura 1).
Figura 1 - Tomate do tipo Santa Cruz. Fonte: FEAGRI (2011). b) Caqui: Utilizado em saladas e lanches, com formato redondo (Figura 2).
Possui polpa grossa e um pouco ácida. Os frutos pesam entre 250 e 300g.
Figura 2 - Tomate do tipo Caqui. Fonte: FEAGRI (2011). c) Saladete: Utilizado em saladas, possui formato redondo. Apresenta boa
durabilidade pós-colheita, no transporte e comercialização. Os frutos pesam em média 180 a 220g (Figura 3).
Figura 3 - Tomate do tipo Saladete. Fonte: FEAGRI (2011). d) Italiano: Utilizado, principalmente, para molhos. Ótimo, também para saladas
e tomate seco. Possui formato alongado. Pesam entre 120 e 140g (Figura 4).
20
Figura 4 - Tomate do tipo Italiano. Fonte: FEAGRI (2011). e) Cereja: é um mini-tomate, muito usado como aperitivo, em mini sanduíches,
saladas e decoração de pratos. Possui tamanho pequeno, redondo e oblongo. Coloração vermelho brilhante e pesa em média 15 a 25g (Figura 5).
Figura 5 - Tomate do tipo Cereja Fonte: FEAGRI (2011).
Além do formato e sabor, os tomates podem ter variação na cor, conforme visto na Figura 6. No Brasil, o mais comum é o vermelho, mas existem tomates nas cores: rosada, amarela e laranja.
Figura 6 - Tipos de tomate conforme coloração. Fonte: FEAGRI (2011).
2.2
MOLHO DE TOMATE Os produtos derivados do tomate serão elaborados a partir de frutos
maduros, sadios, selecionados, limpos e sem amostras de podridão. Entende-se por tomate inteiro aquele que mantém sua forma original, mesmo quando parecer meio amassado, machucado e cortado (FRANÇA, 2007). Os tomates destinados a
21
produção de molhos, devem ser bastante vermelhos e firmes, ou seja, de boa consistência e, preferencialmente, do tipo italiano. A Legislação Brasileira define extrato como: o produto resultante da concentração de polpa de frutos maduros e sãos do tomateiro
Solanum
lycopernicum por processo tecnológico adequado. O extrato pode ser chamado de massa ou concentrado de tomate. Após o desenvolvimento do concentrado de tomate surgiu um produto mais sofisticado, o molho de tomate. A partir de 1925, o molho de tomate foi colocado no mercado e obteve sucesso absoluto (PEDRO, 2004). O molho de tomate pode ser definido, de acordo com a legislação da ANVISA Resolução RDC nº.276, de 22 de setembro de 2005, como um condimento feito à base de tomate e, às vezes, acrescido de presunto, cebola, manjericão, sal, óleo, alho e vários outros condimentos para conferir sabor. Assim, surgem os molhos com variações de sabores e mais sofisticados, além de oferecerem ao consumidor maior praticidade, segurança, entre outros (PEREIRA, 2007). Conforme Monteiro (2008), a industrialização de preparados mais concentrados vem sendo substituída pela de produtos menos concentrados e mais sofisticados, em termos de ingredientes e sabor, tais como molhos com adição de tomates triturados ou em cubos e sucos temperados. Os molhos existentes no mercado brasileiro são do tipo peneirado ou tradicional. Devido à praticidade para o consumidor no preparo de pratos elaborados com molho de tomate, os molhos destacam-se no mercado com 20% de participação e constantes lançamentos de novas formulações. O produto final deve estar seguro microbiologicamente para o consumo e, também, não pode ter alteradas suas características sensoriais. Para isso, devem ser observados tempo e temperatura durante o tratamento térmico, além da qualidade da matéria-prima (EMBRAPA, 2000). 2.2.1
Matéria-prima Para o processamento do molho de tomate serão utilizados os seguintes
ingredientes: tomate fresco, sal refinado, açúcar cristal, cebola fresca, alho, salsa, óleo de soja e glutamato monossódico (Tabela 3).
22
Tabela 3 - Formulação para produção de molho de tomate tradicional. Ingredientes da formulação % de consumo Tomate fresco 93,00 Sal refinado 0,50 Açúcar cristal 0,20 Cebola fresca (moída) 5,00 Alho em pó 0,04 Salsa em flocos 0,04 Óleo de soja refinado 1,20 Glutamato monossódico 0,02 Fonte: TECALIM, 2008. 2.2.1.1
Sal refinado O sal é um alimento formado pelo cloreto de sódio, NaCl. O sal refinado,
como indica o nome, passou por um processo de refino, onde são adicionadas substâncias químicas que promovem a brancura do sal e o deixa mais “solto”. Porém
é apenas a aparência que melhora através deste processo, muito do valor nutricional é perdido, tornando mais saudável o consuma de sal marinho ou sal in natura (FRAIA, 2010). O sal destinado ao consumo humano é um produto de consumo universal, razão pela qual, na quase totalidade dos países, é adotado como veículo para a adição de iodo, assumindo, assim, um importante papel no contexto social (INMETRO, 1999). A insuficiência desse nutriente na alimentação pode ocasionar o bócio, doença que hipertrofia a glândula tireoide. A Organização Mundial da Saúde (OMS) recomenda que um adulto deve consumir por dia, no máximo 6 gramas de sal de cozinha, o que equivale a uma colher de chá ou 2,4 gramas de sódio. 2.2.1.2
Açúcar O açúcar é um produto alimentar fabricado industrialmente, de sabor doce,
solúvel em água, extraído, sobretudo da cana-de-açúcar e da beterraba, também é chamado de sacarose (OLIVEIRA et al., 2007). A sacarose é um carboidrato dissacarídeo, constituído de uma molécula de frutose e uma de glicose. O açúcar dá o sabor doce sem provocar um sabor indesejado depois, conforme Oliveira et al. (2007). Seu uso pode melhorar a apreciação de alimentos e,
23
portanto, aumenta a variedade de alimentos disponíveis para consumo. O açúcar ajuda a conter o crescimento de bactérias, levedos e bolores, em uma grande variedade de produtos. A glicose é a principal fonte de energia para o corpo humano - é o combustível necessário para que o organismo possa manter suas atividades diárias. Pelo menos metade da energia necessária para um indivíduo tocar o seu dia-a-dia pode ser encontrada na natureza, sob a forma de açúcares e amidos. Alguns tipos de açúcar podem ser citados (VENTURA, 2010): a)
Açúcar de confeiteiro: o refinamento é sofisticado e inclui a adição de
amido para evitar que os microcristais se juntem novamente. Ideal para tortas, bolos e biscoitos. Também é conhecido como glaçúcar. b)
Açúcar orgânico: não são utilizados ingredientes artificiais ou
agrotóxicos em nenhuma etapa da produção. É o tipo de açúcar mais saudável e pode substituir o açúcar refinado na hora do preparo de sobremesas. c)
Açúcar
cristal: tem
como característica os
cristais grandes,
transparentes ou levemente amarelados. Possui praticamente as mesmas propriedades do açúcar refinado. É amplamente utilizado para adoçar líquidos e para decoração de doces. d)
Açúcar refinado: é o açúcar mais utilizado na culinária e, também, o
mais comum de se encontrar no supermercado. É facilmente dissolvido e misturado. Perde sais minerais e vitaminas pela adição de substâncias químicas no refino. e)
Açúcar mascavo: escuro, úmido e de sabor forte, sendo extraído
depois do cozimento do caldo da cana. É recomendado por nutricionistas por possuir mais nutrientes que os demais açúcares. 2.2.1.3
Cebola A cebola, Allium cepa, é um alimento bastante usado como tempero, possui
um sabor forte e ácido (RESENDE e COSTA, 2007). É uma planta de origem asiática, tendo sua introdução no Brasil principalmente através do Rio Grande do Sul (RODRIGUES et al., 2011).
24
A cebola é uma boa aliada para melhorar o funcionamento do intestino, fígado, pâncreas e vesícula. E mais, promove o bom funcionamento do aparelho circulatório e renal e reduz o risco de aparecimento do câncer de estômago (OLIVEIRA, 2008). Apresenta sais minerais, tais como: ferro, potássio, sódio, fósforo e cálcio, além das vitaminas B e C. Também é um alimento de baixo teor calórico, apresentando cerca de 40 calorias em cada 100g (ALEIXO, 2008). Dentre os muitos tipos cebola, a revista Selecções (2008) destaca: a)
Amarela: representa 75% da produção mundial. De sabor forte, se
comportaa muito bem em cozimentos demorados, caldos e sopas. b)
Doce: inclui a Espanhola, a Bermuda, a Vidália e a Walla-walla. São
ótimas recheadas e feitas no forno. c)
Vermelha ou roxa: é agradavelmente doce e é melhor consumida crua.
Por vezes são chamadas de cebolas italianas. d)
Para conserva: cebolas minúsculas brancas ou pálidas. Pequenas, são
colhidas com no máximo 2,5 cm de diâmetro. e)
Chipolina ou chalota: com sabor mais sutil, é a irmã rica das cebolas.
São indispensáveis para o preparo de molho béarnaise. Tem menos cheiro do que a cebola comum e é considerada mais suave e mais fácil de digerir. Alguns exemplos podem ser observados na Figura 7.
Figura 7 – Diferentes tipos de cebola. Fonte: Pereira (2009).
O maior produtor de cebola do mundo é a China, responsável por cerca de 30% da produção mundial. O Brasil fica em 9º lugar, sendo o maior produtor da América do Sul (RESENDE e COSTA, 2007).
25
2.2.1.4
Alho O alho, Allium sativum, é um dos mais versáteis sabores da culinária. Muito
utilizado na cozinha brasileira e indispensável na cozinha provençal, o alho seduz não só pelo seu sabor e aroma, como também pelo seu poder na cura de alguns males que afetam a saúde humana (SILVA, 2007). Ao mesmo tempo em que é um tempero que seduz muitas pessoas, também provoca um mal estar em outras devido ao seu cheiro forte. O tempero é caracterizado por um bulbo arredondado, conhecido como cabeça, composto por 10 a 12 dentes, envoltos por uma casca, a qual pode ser branca, rosada ou roxa (ALMEIDA et al., 2011). Existem diferentes tipos de alho e quase todos diferem em relação a tamanho, cor, forma, sabor, número de dentes por bulbo, acidez e capacidade de armazenamento. Do Allium sativum, originam-se duas subespécies: a Ophioscorodon e a Sativum (Figura 8). Uma pesquisa recente mostrou que existem, hoje em dia, aproximadamente oito variedades de alho provindas destas duas subespécies. São elas: Asiático, Criolo, Listra Roxa, Listra Roxa Marmorizada, Porcelana, Rocambole, Alcachofra e Prata.
Figura 8 - Alhos da subespécie Sativum (a) e da subespécie Ophioscorodon (b). Fonte: Almeida et al. (2011).
As patologias ou sintomas a serem tratados pelo alho são muito vastos, mas pode-se resumir a sua eficiência em: distúrbios gastrointestinais, colesterol elevado, tensão arterial elevada, asma, bronquite, gripe, dores de dentes e, mais recentemente, os estudos comprovam a sua eficácia em cancro da mama e próstata (JACINTHO, 2007).
26
O possível local de origem do alho é indicado por muitos estudos como sendo o continente asiático (SILVA, 2007). Julga-se que tenha surgido no deserto da Sibéria e que tenha sido levado para o Egito por tribos asiáticas nômades, dali seguiu para o extremo oriente até, finalmente, chegar à Europa. Salsa
2.2.1.5
A salsa/salsinha é originária da Europa e pertence à família Apiaceae (Umbelíferas). Hoje, seu consumo está disseminado pelo mundo todo. No Brasil, foi introduzida pelos primeiros colonizadores portugueses. É usada como condimento e/ou elemento decorativo de vários pratos. O cultivo da salsa faz-se há mais de trezentos anos, sendo uma das plantas aromáticas mais populares da gastronomia mundial (HEREDIA et al., 2003). Riquíssima em vitaminas e sais minerais, como o ferro, a salsa (Petroselinum crispum) é recomendada aos anêmicos, fracos e nervosos. Abre o apetite, boa para a memória, favorece a digestão, tanto as folhas como a raiz (CAMPOS et al., 2009).
As folhas de todos os tipos de salsa são ricas
em vitaminas A, B1, B2, C e D, isto se consumidas cruas, já que o cozimento elimina parte dos seus componentes vitamínicos. As variedades são agrupadas pelo tipo de folha: lisas (mais cultivadas no Brasil), crespas e muito crespas. Há, ainda, variedades cultivadas na Europa, cujo produto comestível são as raízes, que atingem cerca de 15 cm de comprimento e 4 a 5 cm de diâmetro. Óleo de soja refinado
2.2.1.6
O
óleo de soja refinado apresenta-se como um óleo de cor levemente
amarelada, límpido, com odor e sabor suave característico (SOYA, 2011). Sua utilização é bastante diversificada, por exemplo: óleo de cozinha, tempero de saladas, produção de margarinas, gordura vegetal e maionese. Os principais mercados consumidores do óleo de soja refinado são Europa e Estados Unidos. Segundo Agrenco (2011), estes o utilizam para a produção de biodiesel, que paga um prêmio acima do preço de mercado do óleo de soja degomado.
27
Um produto leve e suave, o óleo de soja refinado é rico em vitaminas A, D, E e K, as quais favorecem a visão, a absorção de cálcio, entre outros (CRISTA, 2011). 2.2.1.7
Glutamato monossódico O glutamato monossódico é o
sal
do
ácido
glutâmico,
um
aminoácido presente em todas as proteínas animais e vegetais. É amplamente utilizado na indústria de alimentos como um intensificador de sabor. É comumente utilizado em pratos da culinária oriental e pode também estar presente em sopas (pó), biscoitos, salgadinhos, refeições congeladas, molhos para salada e carnes (GUEDES, 2010). 2.2.2
Processo de produção A industrialização do tomate propriamente dita, compreende a indústria de
transformação primária e a indústria de transformação secundária, as quais se integram e se complementam (BEST PULP, 2011). A transformação primária consiste na obtenção de produtos intermediários destinados ao posterior processamento e/ou à fabricação de produtos formulados. Já o segmento de transformação secundária, aparece com grande diversificação de derivados do tomate, como a fabricação de produtos menos concentrados e mais sofisticados em termos de ingredientes e de sabor, tais como sucos temperados e molhos condimentados, contendo tomate cubeteado ou tr iturado. Para o processo de produção industrial do molho de tomate tradicional, Mansano et al. (2008) sugere as seguintes etapas: recepção, seleção, lavagem, apara, aspersão, trituração, branqueamento, separação da polpa, evaporação, mistura, cozedura, homogeneização, pasteurização, enchimento e estocagem. 2.2.2.1
Recepção A recepção do tomate pode ser feita diretamente nos tanques de lavagem ou
mesmo em canaletas com água que conduzem o tomate para o lavador. No entanto, os tomates também podem ser descarregados em tanques simples, repletos de
28
água, onde aguardam o momento de serem encaminhados para as linhas de produção (LUCAS et al., 2007).
Seleção
2.2.2.2
A seleção é realizada para evitar que a matéria-prima estragada seja lavada. Aqui são retirados os tomates podres, muito maduros ou rebentados. Os tomates serão escolhidos por uma seleção manual feita através de uma esteira provida de roletes rotativos que faz com que os tomates girem e facilite assim o processo de seleção (TECALIM, 2008), um exemplo de equipamento pode ser verificado na Figura 9. A seleção também pode ser feita em uma esteira convencional, sempre feita de material ideal para o ramo alimentício.
Figura 9 - Esteira para seleção dos tomates Fonte: TROPICAL FOOD, 2012. . 2.2.2.3
Lavagem No processo de obtenção da polpa de tomate são necessárias duas
lavagens para garantir o tomate limpo, de maneira que não ofereça riscos à saúde. A primeira lavagem do tomate compreende, normalmente, duas fases: a de imersão e a de aspersão. São removidas as sujidades mais grosseiras que podem ter permanecido nos tomates, como terra e areia, e faz-se o amolecimento das sujidades mais aderidas à pele.
29
Já na segunda lavagem, o tomate é passado para outro tanque praticamente idêntico ao da primeira lavagem, só que, com maior tempo de residência para tirar as sujidades mais fortemente aderidas. Nesta fase, deve-se usar água clorada (6-8 ppm de cloro residual livre) a fim de diminuir a carga de microrganismos existentes.
2.2.2.4
Apara Muitos tomates retirados na seleção podem ainda ter partes boas que
podem ser reaproveitadas. Entretanto, deve-se cortar uma porção bastante grande do tomate, de maneira a assegurar a total retirada das partes estragadas. A apara é feita manualmente (LUCAS et al., 2007).
2.2.2.5
Aspersão Na aspersão, uma esteira de rolos giratórios transporta os tomates e, ao
mesmo tempo, os faz rolar sob uma série de aspersores de água a alta pressão que retiram a água suja e os últimos restos de impurezas aderidas (Figura 10).
Figura 10 - Sistema de esteira e bicos aspersores. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012.
30
2.2.2.6
Trituração O triturador consiste de um cilindro, alojado dentro de uma câmara, que tem
facas, dentes ou martelos fixos. O cilindro tem também, inseridos em toda a sua volta, facas, dentes ou martelos complementares aos primeiros que, girando, provocam a ruptura dos frutos (LUCAS et al., 2007). O triturador deve ser tal que não quebre as sementes do tomate, pois estas vão afetar negativamente a textura do produto e dificultar o trabalho de uma próxima operação, a retirada da polpa (TECALIM, 2008). 2.2.2.7
Branqueamento Nesta operação, o tomate triturado, ou desintegrado, é submetido a um
aquecimento com o objetivo de tornar mais tenra a polpa, inativar enzimas e facilitar o destacamento da pele nas sucessivas operações de extração. Os tomates são levados para um trocador de calor onde são submetidos a um rápido aquecimento a uma temperatura que varia dependendo do trocador de calor utilizado. Os trocadores de calor podem ser do tipo de feixes tubular, ou de serpentina rotativa (rotary coil ). Nos equipamentos do tipo feixe tubular, a temperatura utilizada na inativação das enzimas varia entre 90 a 95ºC; enquanto nos trocadores de calor tipo serpentina rotativa, a temperatura de trabalho varia entre 101 a 104ºC (TECALIM, 2008). Existem equipamentos específicos para isso, chamados de inativadores enzimáticos. Estes não passam de trocadores de calor, porém o seu projeto é específico para, por exemplo, molho de tomate, um exemplo pode ser visto na Figura 11.
31
Figura 11 - Inativador enzimático para molho de tomate. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012.
Este método dá um rendimento maior da polpa e, também, uma polpa mais rica em pectina, o que aumenta a viscosidade e diminui a tendência à separação da polpa do sumo. 2.2.2.8
Separação da polpa Os tomates lavados, escolhidos e aparados são convertidos em polpa por
meio de uma máquina conhecida como despolpadeira (Figura 12). O equipamento tem a finalidade de separar da polpa a pele e a semente. A máquina tem, em geral, um cilindro cuja parte inferior é feita com uma placa forte, perfurada, de cobre, monel, aço inoxidável ou bronze, na forma de um meio cilindro. A metade superior do cilindro geralmente é de madeira, mas deve ser feita de um metal de liga forte (resistente). Dentro do cilindro giram pesadas pás (batedores) em alta velocidade e os tomates partem-se com o impacto das pás ou das paredes da máquina contra as quais são jogados. As pás possuem uma inclinação que determina o movimento das peles e sementes em direção à saída do equipamento (LUCAS et al., 2007).
32
Figura 12 - Despolpadeira: Turbo Separador Centrífugo. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012.
Esta operação pode ser realizada por peneiras cilíndricas de dois corpos ou mais, chamada de turbo extrator, que tem a vantagem de se obter um resíduo do tomate (pele e sementes), com um percentual de umidade entre 5% (suco de tomate ainda aderente às peles do tomate) isto é, um melhor rendimento na extração do suco de tomate, enquanto em peneiras convencionais há a necessidade de efetuar uma operação a mais, com a passagem do resíduo de tomate em equipamentos que comprimem este resíduo e terminam de retirar o suco ainda aderente às peles do tomate. Os tomates entram no cilindro por um funil que é, geralmente, alimentado por um transportador contínuo (TECALIM, 2008). Outro sistema consta de uma peneira cilíndrica vertical contra a qual os tomates são lançados violentamente pela força centrifuga.
Figura 13 - Extrusora de tomate. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012.
33
Ainda, existem equipamentos que realizam juntamente as etapas de trituração e despolpamento, estes possuem o funcionamento bastante similar ao da despolpadeira já citada, porém ao mesmo tempo vão proporcionando um trituramento do tomate que vem apenas achatado. Este equipamento é conhecido como extrusor e pode ser conferido na Figura 13. Evaporação
2.2.2.9
A polpa crua é muito liquida para ser utilizada sem ser concentrada e precisa ser evaporada até atingir a consistência desejada, antes de ser enlatada ou usada para a preparação de molho ou qualquer outro produto à base de tomate. A prática de evaporação para concentrar a polpa de tomate, é também uma técnica de conservação dos tomates, proporciona maior estabilidade à deterioração microbiana (alcançada pela redução da atividade de água), diminuição de custos de elaboração, armazenamento e transporte decorrentes da grande redução de peso e de volume. Após a evaporação, a polpa pode ser diretamente transformada em produtos, tais como, extratos em diferentes concentrações e catchup, ou então ser embalada e armazenada, para a venda a terceiros, ou para a posterior utilização na elaboração dos produtos anteriormente citados. A velocidade de circulação do sumo em contato com a superfície de aquecimento é, em alguns tipos de evaporadores, determinada pelas correntes de convecção, provocadas pelo gradiente térmico, e que se formam na massa durante o aquecimento. É possível aumentar a intensidade das correntes através de bombas, agitadores e outros mecanismos apropriados. Um problema que pode diminuir a eficiência do processo é a formação de depósito sobre a superfície de aquecimento, aumentando a resistência térmica e baixando significativamente a velocidade de transmissão de calor, provocando um sobreaquecimento local e, consequentemente, exigindo limpezas mais frequentes das superfícies aquecedoras. O fenômeno, chamado de incrustação, é causado pela adesão, nas paredes, de substâncias que, por desnaturação ou degradação, se separam durante o aquecimento.
34
Como o tomate é bastante sensível a danos pelo aquecimento prolongado, o que pode causar alteração de cor e sabor no produto final, os evaporadores utilizados para esse processo operam sob vácuo, fazendo com que o suco de tomate entre em ebulição a uma temperatura média de 65-75 °C. O evaporador a ser utilizado pode ser de simples efeito, duplo efeito ou triplo efeito (Figura 14), sendo este último mais econômico do ponto de vista em relação ao vapor e, também, torna mais rápido o processo.
Figura 14 - Evaporador de triplo efeito para concentração de tomate. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012.
2.2.2.10
Mistura/Cozedura
Após a evaporação, a polpa de tomate é transferida para o tacho de formulação (com aquecimento a camisa de vapor e agitador, Figura 15) para facilitar a dissolução dos ingredientes a serem adicionados: açúcar, cebola, alho, sal, glutamato monossódico, óleo de soja e salsa. As quantidades destes ingredientes, bem como os tipos de especiarias incorporadas à polpa, são dependentes da formulação específica de cada indústria e podem variar bastante. As especiarias, em geral, são adicionadas na forma de extrato seco das mesmas para facilitar a incorporação sem deixar resíduos.
35
Figura 15 - Tanque encamisado com misturador. Fonte: MMC, 2012.
2.2.2.11
Homogeneização O molho de tomate já com os ingredientes adicionados é bombeado através
de uma bomba de deslocamento positivo (Figura 16) para o homogeneizador. O homogeneizador é um equipamento que trabalha com alta pressão, comprimindo o produto através de válvulas contra uma parede com o objetivo de proporcionar ao produto final, uma melhor consistência e cor mais uniforme. A massa de tomate possui partículas (fibras) que são insolúveis em água e que através da ação mecânica do homogeneizador, são reduzidas a tamanhos uniformes que ficam dispersas após o processo em toda a massa do produto final (LUCAS et al., 2007).
Figura 16 - Bomba de deslocamento positivo. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012. 2.2.2.12
Pasteurização
36
Os processos pelo qual o produto passou não são suficientes para controlar os microrganismos. Assim, a pasteurização é fundamental para estabilizar o produto sob o aspecto microbiológico, pois destrói os microrganismos que podem deteriorar o composto, neste caso são, principalmente, leveduras e lactobacilos. Não há necessidade de se realizar a esterilização, pois o pH do produto é menor que 4,5. A pasteurização é realizada a partir de dois processos diferentes. Pode ser feita no próprio tacho de formulação encamisado, ou em um trocador de calor tubular, a 90-95ºC por 15 a 20 minutos (Figura 17). No trocador de calor tubular o produto é forçado, por meio de bombas de ação positivas, a percorrer um caminho de vai-e-vem, através da tubulação, o tempo necessário para se atingir a temperatura desejada. O aquecimento dos tubos é feito por meio de vapor que circula ao redor dos mesmos. Deve, também, ser termorregulador para manter constante a temperatura, para se evitar o superaquecimento no caso de paragem de linha. É indispensável que toda a massa receba um tratamento homogêneo, tanto no que tange a temperatura, como no tempo (TECALIM, 2008).
Figura 17 - Pasteurizador/Resfriador. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012.
O molho de tomate é um mau condutor de calor e o fabricante deve fazer os testes de penetração de calor nos seus produtos para ajustar melhor o tempo de pasteurização e a temperatura a ser usada, conforme necessário. 2.2.2.13
Enchimento O molho de tomate já pronto é distribuído dentro de suas embalagens, neste
caso em embalagens do tipo “pouch” de 340g. Para o enchimento, podem ser
37
utilizadas enchedeiras assépticas especialmente projetadas para a embalagem escolhida (Figura 18).
Figura 18 - Enchedeira asséptica. Fonte: TROPICAL FOOD, 2012. 2.2.2.14
Estocagem
As embalagens são acondicionadas em caixas de papelão, as quais também devem ser identificadas com a data de fabricação e o lote para controle e verificação da partida. As caixas são então empilhadas em pranchas de madeira para armazenamento.
38
3
PROJETO Para o planejamento deste projeto, foi feita a pesquisa do processamento de
molho de tomates e a sua importância no mercado. O presente projeto consiste no dimensionamento de uma unidade industrial de produção de molho de tomate tradicional com capacidade de 9000 ton/ano, tal capacidade foi determinada analisando empresas do ramo. Para desenvolvimento do projeto, primeiramente, foi realizada uma revisão bibliográfica que possibilitou a definição das etapas do processo. Em seguida, foram coletados os dados e informações necessárias para o desenvolvimento dos balanços de massa e energia e, também, o dimensionamento de parte dos equipamentos e tubulações, definindo-se os instrumentos de controle utilizados em determinada etapa. 3.1
DESCRIÇÃO DO PROCESSO Para o processo de produção do molho de tomate tradicional proposto neste
trabalho, foram adaptadas as etapas propostas por Mansano et al. (2008): recepção, seleção, lavagem, aspersão, trituração, branqueamento, separação da polpa, evaporação, mistura, cozedura, homogeneização, pasteurização, enchimento e estocagem (Figura 19). O processo inicia-se com a recepção do tomate em grandes tanques de armazenamento, o tomate recebido já vem previamente limpo, sendo necessárias as lavagens para garantir a qualidade do molho, evitando ao máximo qualquer possibilidade de contaminação. Assim, o tomate segue do tanque de armazenamento para uma esteira aonde é feita a seleção manual de tomates que apresentem podridão, contaminação por microrganimos ou rebentados. Aqui, não consideramos a etapa de apara sugerida por Mansano et al. (2008) pois consideramos muito arriscado para a qualidade do molho, sendo que é difícil garantir que em tomates contaminados parte deles esteja livre de tal contaminação. Ou seja, todos os tomates retirados na etapa de seleção são separados como resíduos e os demais tomates seguem para a etapa de limpeza.
39
Figura 19 - Diagrama de blocos . Fonte: Do autor.
Os tomates que seguem no processo vão para o primeiro tanque de lavagem. Neste, a água clorada fica recirculando, proporcionando a retirada de
40
sujidades mais grossas e o amolecimento de possíveis sujidades que estejam mais aderidas à pele dos tomates. Os tomates seguem para uma esteira onde ficam sob a ação de bicos aspersores que promovem a retirada das sujidades anteriormente amolecidas. Para garantir a limpeza adequada dos tomates, estes ainda passam por uma segunda limpeza similar a primeira. Após esta, os tomates saem devidamente preparados para iniciar o seu processamento. O processamento do tomate tem início no triturador, onde os tomates serão partidos de maneira a não quebrar suas sementes, que poderão influenciar negativamente o produto final. Do triturador, os tomates triturados seguem para um tanque de armazenamento em inox. Através de uma bomba helicoidal, o tomate segue para o inativador enzimático (etapa de branqueamento), aonde alcançará a temperatura de 85°C, ideal para a inativação das enzimas requeridas. Novamente, o tomate segue para um tanque de armazenamento em inox. Após o branqueamento, uma bomba helicoidal transporta o tomate para a despolpadeira aonde são separadas as peles e sementes do tomate. Estas seguem para um tanque de rejeitos e serão descartadas. A polpa do tomate segue para o próximo tanque de armazenamento. A polpa que segue no processo necessita ser concentrada para obter-se o molho desejado. Esta concentração elevará o teor de sólidos presentes na polpa de 5,5% para 7%, através da retirada da água em excesso. A evaporação será feita num evaporador de simples efeito a vácuo, numa temperatura de 65 °C, favorecendo a conservação das propriedades do tomate. A polpa concentrada segue no processo para outro tanque de armazenamento. Uma bomba helicoidal transportará essa polpa para um tanque de mistura encamisado, neste tanque será adicionada a corrente de ingredientes e promovida, então, a mistura à polpa de tomate. A mistura será aquecida até 75°C e, após o tempo de batelada seguirá, através de uma bomba de deslocamento positivo, para outro tanque de armazenamento. Deste tanque, o molho de tomate segue para um homogeneizador, aonde pequenas fibras presentes são reduzidas a tamanhos uniformes e ficam dispersas em toda a massa do produto final. Antes de seguir para o enchimento, o molho deve ser pasteurizado, para assegurar que o produto seja estável sob o aspecto microbiológico. A pasteurização será feita num pasteurizador numa faixa de temperatura de 90-95 °C, neste mesmo equipamento, após o tempo necessário de pasteurização, o molho será resfriado e
41
seguirá para o enchimento. O produto já embalado segue, então, para a sala de estoque aonde aguardará seu destino final. 3.2
CRONOGRAMA O presente projeto foi iniciado em agosto/2011 e finalizado em junho/2012.
Para o desenvolvimento das etapas do mesmo, para melhor organização do aluno, foram definidos prazos para a realização de cada etapa do projeto (Tabela 4). Entretanto, os prazos estipulados foram apenas um auxílio, para que se tenha uma noção das etapas que precisam ser realizadas e qual a melhor ordem para estudo e construção de cada uma.
Etapas Escolha do tema Revisão bibliográfica
Diagrama de blocos Faturamento
esperado Definição das etapas Determinação das capacidades Balanço de massa Entrega do préprojeto Balanço de energia Fluxograma do processo Dimensionamento dos
Tabela 4 - Cronograma do projeto. 2011 2012 Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul X
X X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
equipamentos Dimensionamento
das tubulações, instrumentação Definição das utilidades Layout Entrega do TCC Apresentação do TCC
X X
42
3.3
MEMORIAL DE CÁLCULO A capacidade do processo foi determinada analisando a capacidade de
indústrias do ramo. Adequou-se a capacidade à um valor que rendesse um bom faturamento para a empresa. A capacidade e o faturamento são apresentados no Apêndice A. Juntamente,
encontram-se
os
balanços
de
massa,
energia
e
dimensionamento dos equipamentos e tubulações, cálculos realizados para a capacidade proposta. 3.4
DIAGRAMA DE BLOCOS Para facilitar o entendimento do processo e auxiliar no cálculo do balanço de
massa foi montado o diagrama de blocos do processamento de tomate, baseado no estudo feito na revisão bibliográfica. O mesmo é apresentado no Apêndice B. 3.5
LISTA DE EQUIPAMENTOS A partir da determinação das etapas e capacidades necessárias durante o
processo, faz-se uma lista mais detalhada dos equipamentos, baseada nos cálculos realizados de dimensionamento de equipamentos. Tal lista pode ser conferida no Apêndice C. 3.6
LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO E UTILIDADES Faz-se, também, uma lista detalhada das instrumentações necessárias em
determinada etapa. E, ainda, uma lista das utilidades necessárias e estimativas de quantidade. Tal lista pode ser conferida no Apêndice D. 3.7
FLUXOGRAMAS DE PROCESSO E DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E
INSTRUMENTAÇÃO Juntando todas estas informações, foram construídos os fluxogramas de processo, que podem ser conferidos no Apêndice E. Estes apresentam a sequência
43
e a especificação dos equipamentos designados para cada etapa. O diagrama de tubulação e instrumentação da parte dimensionada está apresentado no Apêndice F. 3.8
LAYOUT Foi desenvolvida, também, uma proposta de layout para a empresa
(Apêndice G), a qual foi estruturada verificando a melhor disposição dos equipamentos dentro da empresa, sendo considerados também os espaços destinados ao laboratório, almoxarifado, áreas de higienização, vestiários e banheiros, armazenamento de matéria-prima e produtos, refeitório e setor administrativo.
44
4
CONSIDERAÇÕES FINAIS Com o desenvolver deste projeto, foi possível fazer a integralização das
mais diversas disciplinas cursadas na graduação de Engenharia Química. Dentre tantas, para este projeto, pode-se destacar disciplinas como as Operações Unitárias, Fenômenos de Transporte e Tópicos Especiais em Alimentos. Em relação ao desenvolvimento de um projeto industrial, pode-se assumir que a clareza e o conhecimento de conceitos da engenharia são de fundamental importância. Sem tais conhecimentos torna-se inviável o desenvolvimento de tecnologias que facilitem a produção e controle, desde o início de um processo até a obtenção do produto final. No presente trabalho projetou-se uma planta de produção de molho de tomate tradicional. O molho de tomate pode ter seu consumo ainda mais difundido, sendo assim, tornam-se importantes os estudos quanto a otimização do processo de produção, barateando o custo e tornando mais acessível seu consumo. Como o produto é uma fonte de importantes vitaminas e sais minerais, com grandes benefícios a saúde, torna-se importante que toda a população possa ter acesso ao produto, beneficiando desde o agricultor até o consumidor. Através deste projeto e de toda a pesquisa feita para possibilitar sua conclusão, pode-se perceber que as tecnologias utilizadas na produção do molho tomate variam muito, desde as etapas de processo até os equipamentos utilizados. E, muitos equipamentos estão se modernizando através de estudos, otimização e intensificação de processos. Desta maneira, amplia-se a visão de Engenheiro, a curiosidade característica da profissão, observando-se que sempre é possível a busca por melhorias no processo e, que a atualização do profissional é de fundamental importância. Finalizando, então, é de extrema magnitude que todos os estudantes tenham a oportunidade de realizar um projeto de conclusão de curso como este, possibilitando a aplicação e entendimento dos conceitos vistos ao longo da graduação, enriquecendo ainda mais a vida acadêmica dos alunos.
45
5
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APÊNDICE A MEMORIAL DE CÁLCULO
50
Neste apêndice será apresentado o memorial de cálculos do presente projeto, onde serão abordados os balanços de massa e energia, bem como o dimensionamento de alguns equipamentos e tubulações. A - 1 CAPACIDADE DO PROCESSO E FATURAMENTO A base de cálculo para este projeto é uma capacidade de produção de 1141,55 kg/h de molho de tomate tradicional. O regime de trabalho será de 24 horas por dia, 365 dias por ano. Considerando-se 10% do tempo para eventuais paradas, como manutenção, limpeza de máquina, treinamentos e outros, tem-se um total de 7884 horas trabalhadas por ano.
365
dia
ℎ
ℎ
× 24 × 0,90 = 7884 ano dia ano
Com base na capacidade de empresas do ramo, a capacidade nominal será de 9000 ton/ano de molho de tomate. Consequentemente a capacidade diária será de 27397,20 kg de molho de tomate e 1141,55kg por hora.
kg
9.000.000
1 ano
×
ano
1.141,55
kg h
≅
1.141,55
7.884 h
×
24 h
≅
kg h
kg
27.397,20
1 dia
dia
Com as capacidades definidas, pode-se fazer a análise do faturamento anual esperado da empresa. Como base de cálculo, foi feita uma média dos valores de produtos semelhantes vendidos no mercado e chegou-se ao valor de R$5,40/kg. kg R$ × 9.000.000 5 40 ≅ R$48 600 000 00 ano–1 ano
kg
,
.
.
,
51
A - 2 BALANÇO
DE
MASSA,
ENERGIA
E
DIMENSIONAMENTO
DOS
EQUIPAMENTOS E TUBULAÇÕES Este memorial está separado por etapas, cada uma é representada por sua figura correspondente, para um melhor entendimento. Os valores demonstrados neste memorial estão representados em kg/h visto que é um processo, quase inteiramente, contínuo. Quando necessária, a representação é feita em kg/bat. A base de cálculo para o balanço de massa é de uma produção horária de 1141,55 kg de molho de tomate tradicional. O processo de produção do molho de tomate tradicional, inicia-se pela etapa de seleção, representada pela Figura 20. A - 2.1
Seleção
Figura 20 - Representação da etapa de seleção. Fonte: Do autor.
B100 – Tanque de armazenamento Aqui, o tomate fica armazenado até entrar no processo. O tanque é projetado para comportar, aproximadamente, a quantidade necessária para 2 horas de produção de molho de tomate. Ou seja:
Produção2h = 1559,28 × 2 = 3118,56 kg Cálculo do volume do tanque B100:
VB100 =
Produção 2h qtomate
52
qtomate = 672 kg/m3 3118,56 = = 4,64 m³ V B100 672 Como o cálculo é para uma quantidade maior do que a necessidade por hora não será utilizada margem de segurança adicional, visto que projetá-lo para tamanha quantidade já é tido como uma medida de segurança. Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 4 m³. O tanque será de aço inox.
Corrente 10: O recebimento da matéria-prima dentro do processo ocorre através da corrente 10, composta pela fruta (tomate) e suas sujidades. A base de cálculo, conforme já foi citado, é uma produção de 1141,55 kg/h e, a partir dos cálculos obteve-se um rendimento de, aproximadamente, 73,21%. Portanto:
mmoSho de tomate rendimento 1141,55 m10 =
m10 =
0,7321
Assim, a quantidade necessária por hora é de: m = 1559,28 kg/ 10
ℎ
A composição desta corrente é baseada na Tabela 5, admitindo-se um total de sujidades igual a 6,23% e de 4,5% de tomates estragados que serão descartados. Tabela 5 - Composição média do tomate maduro. Componentes Quantidade Pele úmida 2% Sementes 3% Polpa 95% Fonte: Pereira, 2007.
Desse modo: m10 cujeira = 0 0623 × 1593 68 = 66 49 ,
,
,
,
kg/ ℎ
53
m10 tomatec ectragadoc = 0 045 × 1593 68 = 70 17 ,
,
,
,
kg/ ℎ
m10 peSe+cementec = 0 05 × (1 − 0 0623 − 0 045) × 1593 68 = 71 13 ,
,
,
,
,
,
kg/ ℎ
m10 poSpa de tomate = 0 95 × (1 − 0 0623 − 0 045) × 1593 68 = 1351 50 ,
,
,
,
,
,
kg/ ℎ
Para posterior cálculo da concentração da polpa de tomate, é necessário conhecer o teor de sólidos na polpa do tomate. Segundo Pereira (2007), este valor pode variar de 4,5% a 5,5%, sendo o restante água mais componentes voláteis. Neste trabalho admite-se uma quantidade de 5,5% de sólidos presentes na polpa do tomate. Assim: mpoSpa de tomate cóSidoc = 0 055 × 1351 50 = 74 33 ,
,
,
,
kg/ ℎ
mpoSpa de tomate água+voSáteic = 0 945 × 1351 50 = 1277 17 ,
,
,
,
kg/ ℎ
Corrente 300 Aqui acontece a seleção da matéria prima, ou seja, são descartados tomates em estado de podridão/contaminados. Esta corrente é igual a fração de tomates estragados da corrente 10, ou seja: m300 = m10 tomatec ectragadoc ,
m300 = 70,17 kg/ℎ Corrente 20 Após o descarte dos tomates inviáveis para a produção do molho de tomate, tem-se a massa da corrente 20:
m20 = m10 − m300 m = 1489,12 kg/ 20
ℎ
Deste total, tem-se: m20 cujeira = 66 49 ,
,
kg/ ℎ
m20 peSe+cementec = 71 13 ,
,
kg/ ℎ
m20 poSpa de tomate = 1351 50 ,
,
kg/ ℎ
54
H100 – Esteira A seleção é feita manualmente em uma esteira. Para o cálculo da velocidade da esteira utilizou-se a correlação de Liddel (GOMIDE, 1983). Considera-se a situação mais crítica, ou seja, a entrada do equipamento (corrente 10). kg/ = 672 (LIMA, 2011) q aparente tomate
m³
,
500 × m10/1000 vK100 = qaparente /1000× largura² k× Considerando que se deseja utilizar uma esteira com 0,4 metros de largura e 4 metros de comprimento e, um k médio de 1,5, temos:
500 × 1559,28/1000 vK100 = × 0,4/ 1,5 × 672/ 1000
²
0,0254
vK100 = 3,12 m/min O modelo escolhido, então, é o ETP-4000 da empresa AgMac (ANEXO B). Como as velocidades padrões são de 6 e 12 m/min, será necessário o uso de um inversor de frequência para adequar à velocidade requerida. Como a seleção é feita manualmente, para o cálculo da mão de obra necessária, estimou-se que cada operador seleciona aproximadamente 5 kg de tomate em cerca de 1 minuto. Assim, encontra-se o número de operadores necessário: m10/ kg⁄ min 60 noperador = 5 kg⁄ min
noperador = 5,20 Para não sobrecarregar os operadores, serão necessários 6 operadores na esteira H100. A corrente 20, que sai da esteira, segue então para a etapa de lavagem e aspersão, representada na Figura 21. A - 2.2
1ª Lavagem/Aspersão Nesta etapa, a água clorada que está no tanque B110 é enviada por
gravidade, através da corrente 200, para o tanque X100.
55
Figura 21 - Representação da etapa 1ªLavagem/Aspersão. Fonte: Do autor.
Corrente 200 Será considerado que o B110 enviará água ao tanque uma vez a cada hora. E esta ficará recirculando no tanque. Para o cálculo da corrente 200, foi admitido que são necessários 2,5 litros de água para cada kg de tomate mais a quantidade necessária de hipoclorito de sódio. Para a limpeza dos frutos, a solução final deverá ter concentração de 200mg/L de hipoclorito de sódio, com 3% de cloro ativo (MODESTI, 2009). Logo: m200 K20 = 2 5 × m20 ,
,
m200 água = 3722 79 ,
,
kg/ ℎ
qNaCSO = 1039 kg/
m³
V
=
0 0002 × m200 K20 ,
NaCSO
m200 NaCSO = ,
Então:
,
= 24 81 l/ ,
0,03
ℎ
24,81 × 1039 = 25,78 kg/ ℎ 1000
56
m200 = m200 NaCSO + m200 água ,
,
m200 = 3748,57 kg/ℎ Estimou-se um tempo de 15 minutos para encher o tanque, desse modo, a vazão necessária é de:
Q = 200
m200
= 14994,28 kg/ ℎ
0,25
A vazão será, então, de aproximadamente 15 m³/h. Para o cálculo do diâmetro da tubulação, utilizou-se a velocidade econômica em escoamento por gravidade, encontrada na Tabela 11 (ANEXO A). Admitiu-se uma velocidade de 1m/s. Para fins de cálculo, será utilizada a massa específica da água, pois a quantidade de hipoclorito de sódio é muito pequena. Q 200 / água
Área =
v × 3600
dtubuSação = J
Área × 4
=
d
= 0,0042 m²
n 0,0731
tubuSação
= 0,0731m
= 2,88 in
0,0254
A tubulação utilizada, então, será de polipropileno com diâmetro de 3 polegadas.
B110 – Tanque de armazenamento Neste tanque ficará armazenada a água já misturada com o hipoclorito de sódio, mistura que originará as correntes 200 e 220. O tanque escolhido (ANEXO B) possui as seguintes dimensões:
dB110 = 3,07m HB110 = 5,00m Assim:
VB110 =
n × dB1102 4
X100 – Tanque com esteira submersa
× HB110 = 37,01m³
57
Novamente, para o cálculo da velocidade da esteira utilizou -se a correlação de Liddel (GOMIDE,1983).
500 × m20/1000 vX100 ect = q k × aparente/1000 × largura² ,
Considerando que se deseja utilizar uma esteira com 0,95 metros de largura e um k de 1,65, temos:
500 × 1489,12/1000 vX100 ect = × 0 95/ 1 65 × 672/ ,
²
,
,
1000
0,0254
vX100 ect = 0 48 m/min ,
,
Como os frutos devem ficar imersos durante 8 minutos (PEREIRA, 2007), o comprimento da esteira será: comprimento =
vX100 ect × 8 = 3 84 m ,
,
Para calcular o volume do tanque, é necessário antes conhecer o volume ocupado pela água e pelos tomates. Quantidade de tomate presente na esteira: m20/ 60 × comprimento = 198 55 kg mtomate _ect = vX100 ect m Vtomate = tomate_ect = 0,29 m³ ,
.
qaparente
Volume necessário para o tanque:
V
=
m200
+V
= 4,01 m³
1000 tomate Para o cálculo do volume real do tanque são utilizadas as dimensões nececcário
representadas na Figura 22.
Figura 22 - Dimensões do tanque X100. Fonte: Do autor.
58
E considerada largura do tanque de 1,1m. A largura da esteira é 0,95 metros e comprimento de 4,5 metros. 3,2 − 2,9 × 0,2 × 1,1 = 0,033 m3 V 1= 2 V2 = 0,2 × 0,95 × 3,2 = 0,608 m³
V3 = 0,2 × 0,95 × 1 = 0,19 m3 VinútiS = 0,033 + 0,608 + 0,19 = 0,831 m3 0,8 × 0,9 3,2 1,1 0,8 = × × + × 1,1 = 3,212 m³ VútiS 2 Vtanque = 3,212 + 0,831 = 4,043 m³ A esteira será construída, conforme necessidade calculada, com a empresa Wire Belt Company of America (ANEXO B) e será necessário um inversor de frequência para programar a velocidade calculada. O tanque será construído com as dimensões já citadas, em aço inox.
Corrente 310 Para fins de cálculo, será considerada que a quantidade de água absorvida pelo tomate no tanque é muito pequena, sendo possível desprezá-la. Admite-se que nesta primeira lavagem 78,4% da sujeira seja retirada. m310 NaCSO = m200 NaCSO = 25 78
kg/ ℎ
m310 água = m200 água = 3722 79
kg/ ℎ
,
,
,
,
,
,
m310 cujeira = 0 784 × m20 cujeira = 52 12 ,
,
,
,
kg/ ℎ
Assim:
m310 = 3800,69 kg/ℎ Como leva, aproximadamente, 15 minutos para esvaziar o tanque, sua vazão será de:
Q = 310
m310 0,25
= 15202,76 kg/ ℎ
Então, durante 1 hora esta corrente ficará recirculando no tanque X100 a uma vazão de, aproximadamente 15 m³/h.
59
Corrente 315 Após esta 1 hora de recirculação a corrente 310 segue por gravidade para a estação de tratamento. A corrente 315 é a própria corrente 310.
P100 – Bomba Centrífuga A vazão da bomba P100 refere-se a corrente 310, composta de água, hipoclorito de sódio e sujeira. Para fins de cálculo da vazão, a sujeira e o hipoclorito de sódio estão somados à água, pois suas massas são muito pequenas. A vazão necessária é a da corrente 310:
Q 310 = 15202,76 kg/ℎ Para fins de cálculo, a vazão da bomba foi arredondada para 15 m³/h. A tubulação da bomba P100 foi calculada a partir do diâmetro nominal com uma perda de carga permissível para 100 metros de tubulação. A classe de tubulação foi 40 S. Para determinar a velocidade recomendada, foi considerada a corrente como sendo 100% água, até porque as demais concentrações são relativamente baixas. Deste modo, de acordo com a Tabela 11 (ANEXO A), a velocidade recomendada para água na sucção de bombas é de 1 m/s.
Cálculo do diâmetro:
vcucção = 1 m⁄ s
Q nececcária = 0,0042 m³/s D=J 1
4 × Q nececcária n × vcucção
D 1=
0,0731
= 0,0731m
= 2,88 in
0,0254
De acordo com a Tabela 12 (ANEXO A), para um
Dn = 3 in, tem-se um
Dint = 3,068 in, logo:
Dint = 3,068 × 0,0254 = 0,07793m = 77,93mm
Cálculo da velocidade real:
v reaS =
Q nececcária (n×Dint²)
= 0,88 m⁄ s
4
Cálculo da perda de carga para ∆P100:
Para o cálculo do número de Reynolds:
60
Re =
µ = 0,001 kg/m × s
qágua×v real×D int , sendo: µ
Então:
Re = 68578 Cálculo do fator de Fanning:
s1 = 0,02mm 1
ƒ = 1
×s1
{−4 × log [0 27 ,
Dint
+(7) Re
= 0,0050
0,9 2
]}
comprimento = 100m ∆P100
ƒ 1 ×
=
2×comprimento Dint
∆P100
× qágua × vreaS²
100000 = 0,0994 bar
Os cálculos foram feitos para tubulações de aço inox, porém as tubulações para transporte das correntes compostas, principalmente, de água serão de polipropileno. O diâmetro da tubulação será de 3 in, pois o mesmo apresentou uma perda de carga dentro da faixa permitida (até 0,1 bar).
Para a descarga da bomba, a velocidade recomendada é de 1,5 m/s:
vdeccarga = 1,5 m⁄ s
Q nececcária = 0,0042 m³/s 4 × Q nececcária = 0,0597m D2 = J n × vdeccarga D 2=
0,0597
= 2,35 in
0,0254
De acordo com a Tabela 12 (ANEXO A), para um
Dn = 2,5 in, tem-se um
Dint = 2,469 in, logo:
Dint = 2,469 × 0,0254 = 0,0627m = 62,70mm
Cálculo da velocidade real:
v reaS =
Q nececcária (n×Dint²)
= 1,36 m⁄ s
4
Cálculo da perda de carga para ∆P100:
Para o cálculo do número de Reynolds:
Re =
qágua×v real×D int , sendo: µ
µ = 0,001 kg/m × s
61
Então:
Re = 85272 Cálculo do fato de Fanning:
ƒ 2 =
s2 = 0,02mm 1 {−4 × log [
0
27×s2
,
Dint
+(
7
Re
= 0,0050
0,9 2
) ]}
comprimento = 100m ∆P100
ƒ 1 ×
=
2×comprimento Dint
× qágua × vreaS²
100000 ∆P100 = 0,29 bar
Com base nos cálculos conclui-se que o diâmetro da tubulação será de 2,5 in, pois o mesmo apresentou uma perda de carga dentro da faixa permitida (0,23 – 0,7 bar). A tubulação, aqui, também será de polipropileno.
Potência da bomba P100 Para o cálculo da potência, primeiramente é preciso calcular a altura
manométrica. E, para isso, é preciso considerar a altura geométrica, as perdas devido ao atrito da tubulação de sucção e de recalque e as perdas por acessórios. Para o cálculo da altura geométrica é necessário conhecer a altura de descarga e a de sucção: ℎ deccarga
= 1,2 m
ℎ cucção
= 0,3 m
= 1,2 − 0,3 = 0,9 mca
ℎ geo
As perdas devido ao atrito da tubulação de sucção e recalque são calculadas da seguinte maneira:
P
∆ cucção
= ∆P100 cucção × 100000 = 9940 Pa ,
∆Pcucção
=
= 1,01 m 1000 × 9,81 ∆PrecaSque = ∆P100 recaSque × 100000 = 29000 Pa ∆PrecaSque = 2,96 m ∆PrecaSque m = 1000 × 9,81 ∆Pf ricç ão = ∆Pcucção m + ∆PrecaSque m = 3 97 m P
∆ cucção m ,
,
,
,
,
,
Para o cálculo da perda de carga nos acessórios para a sucção da bomba, é preciso primeiramente determinar os acessórios que serão usados na tubulação,
62
juntamente com seus coeficientes de perda de carga (K). Estes valores podem ser conferidos na Tabela 6, de acordo com Perry (1980). Tabela 6 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga. Acessórios K 1 curvas de 90° 0,75 1 válvula gaveta 0,17 Ʃ 0,92 Fonte: Perry, 1980.
× vreaS² 2 × 9,81 ∆Paceccórioc cucção = 0 0363 m P
∆ aceccórioc cucção ,
ƩK
=
,
,
Para o cálculo da perda de carga nos acessórios para o recalque da bomba, determinam-se primeiramente os acessórios que serão usados. Estes valores podem ser conferidos na Tabela 7, também de acordo com Perry (1980). Tabela 7 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga. Acessórios K 2 curvas 90° 2x0,75 1 válvula globo 6,0 1 tê padrão 0,4 Ʃ 7,9 Fonte: Perry, 1980.
× vreaS² 2 × 9,81 ∆Paceccórioc recaSque = 0 7447 m P
∆ aceccórioc recaSque ,
=
ƩK
,
,
∆Paceccórioc
= 0,0363 + 0,7447 = 0,781 m
Então: ℎ manométrica = ℎ geo + ∆Pfricção + ∆Paceccórioc ℎ manométrica
= 5,651 m
Através do catálogo de bombas da Omel (ANEXO A), foi determinada a eficiência, o NPSH requerido e o diâmetro do rotor:
= 57% NPSHr = 5,7 m ƞ
drotor = 6 5" ,
63
Para o cálculo do NPSH disponível, é preciso conhecer a pressão do sistema, a altura de sucção, a perda de carga total no escoamento pela tubulação de sucção e a pressão de vapor.
Cálculo da pressão do sistema:
P = 1 bar P × 100000 ℎ0 = = 10,194 m 1000 × 9,81 ℎ cucção = 0,3 m
Cálculo da perda de carga total no escoamento na sucção: ℎc
= ∆P cucção m + ∆Paceccórioc cucção ,
ℎc
,
= 1,0463 m
Cálculo da pressão de vapor: A pressão de vapor foi determinada pela equação de Antoine, onde os
valores das constantes foram retirados do Cremasco (2002), e a temperatura é de, aproximadamente, 25°C.
Pvapor = e E = 18 3036 ,
E–
F1 = 3816 44
F1
T1+G1
G1 = −46 13
,
,
T1 = 298K
Pvapor = 23,3636 mmHg Pvapor × 133,32 = = 0,3175 m Pvapor m 1000 × 9,81 Cálculo do NPSH disponível: NPSHd = ℎ 0 + ℎ cucção − ℎ c − Pvaporm ,
,
NPSHd = 9 13 m ,
Deste modo, a bomba não irá cavitar, pois o NPSH disponível é maior que o NPSH requerido. Para o cálculo da potência da bomba:
qágua × Q P100 × ℎ manométrica 367000 × ƞ P = 0,4052 kW P = 0,4052 × 1,36 = 0,5511 cv
P=
Para a determinação da potência final da P100, considera-se uma margem de segurança de 15%.
PP100 = 1,15 × 0,5511 = 0,6338 cv
64
De acordo com a Tabela 13 (ANEXO A) de potências nominais padronizadas, o motor escolhido é o de 3/4 cv.
Corrente 30 A corrente que sai do tanque é então calculada: m30 = m20 − m310 cujeira ,
m30 = 1437,00 kg/ℎ Deste total, tem-se: m30 cujeira = 66 49 − m310 cujeira = 14 37 ,
,
,
,
m30 peSe+cementec = 71 13 ,
,
kg/ ℎ
m30 poSpa de tomate = 1351 50 ,
,
kg/ ℎ
kg/ ℎ
Corrente 210 Nos bicos aspersores será considerada uma corrente de água, sendo utilizado 1 kg de água por kg de tomate. A intenção desta aspersão é retirar o cloro que pode ter seguido com a corrente 30, evitando que o tomate saia com quantidades que possam ser consideráveis de cloro após a 2ª lavagem. Desse modo:
m210 = m30 = 1437 kg/ℎ m210 água = 1437 ,
kg/ ℎ
Para o cálculo do diâmetro da tubulação, utilizou-se a velocidade econômica em escoamento por gravidade, encontrada na Tabela 11 (ANEXO A). Admitiu-se uma velocidade de 1m/s.
m210/ qágua = 0,0004 m² Área = v × 3600
JÁrea × 4 = 0,0226m = dtubuSação n
65
dtubuSação =
0,0226 0,0254
= 0,89 in
A tubulação utilizada, então, será de polipropileno com diâmetro de 1 polegada.
H110 – Esteira com bicos aspersores Após a lavagem realizada no tanque, os tomates seguem para a aspersão realizada no equipamento H110, uma esteira com bicos aspersores. O cálculo da velocidade da esteira é realizado da mesma maneira que anteriormente.
500 × m30/1000 vK110 = qaparente /1000 × largura² k× Considerando que se deseja utilizar uma esteira com 0,95 metros de largura e 1,5 metros de comprimento e, um k médio de 1,5, temos: 500 × 1437/1000 vK110 = × 0,95/ 1,5 × 672/ ² 1000
0,0254
vK110 = 0,51 m/min Será utilizada uma esteira rolante da empresa Meta Mecânica (ANEXO B), modelo Chain Conveyor Belt, construída conforme especificações necessárias. A corrente 30, que sai da esteira, segue então para o a segunda etapa de lavagem, representada na Figura 23. Corrente 320 A corrente 320 é a corrente 210 que sai na esteira. Desse modo:
m320 = m210 = 1437 kg/ℎ Para o cálculo do diâmetro da tubulação, utilizou-se a velocidade econômica em escoamento por gravidade, encontrada na Tabela 11 (ANEXO A). Admitiu-se uma velocidade de 1m/s.
m320/ qágua = 0,0004 m² Área = v × 3600
JÁrea × 4 = 0,0226m = dtubuSação n
66
dtubuSação =
0,0226 0,0254
= 0,89 in
A tubulação utilizada, então, será de polipropileno com diâmetro de 1 polegada. A - 2.3
2ª Lavagem
Nesta etapa, a água clorada que está no tanque B110 é enviada por gravidade, através da corrente 210, para o tanque X110.
Figura 23 - Representação da segunda etapa de lavagem. Fonte: Do autor.
Corrente 220 Será considerado que o B110 enviará água ao tanque uma vez a cada hora. E esta ficará recirculando no tanque. Para o cálculo da corrente 220, foi considerada a mesma concentração anterior. Foi admitido que são necessários 2,5 litros de água para cada kg de tomate. Logo: m220 água = 2 5 × m30 ,
,
m220 água = 3592 50 ,
,
kg/ ℎ
qNaCSO = 1039 kg/m³
67
V
=
0 0002 × m210 K20 ,
,
= 23 95 l/ ,
NaCSO
ℎ
0,03
m220 NaCSO = ,
23,95 × 1039 = 24,88 kg/ ℎ 1000
Então: m220 = m210 NaCSO + m210 água ,
,
m220 = 3617,38 kg/ℎ Estimou-se um tempo de 15 minutos para encher o tanque, desse modo, a vazão necessária é de:
Q = 220
m210
= 14469,52 kg/ ℎ
0,25
A vazão será, então, de aproximadamente 14,5 m³/h. Para o cálculo do diâmetro da tubulação, utilizou-se a velocidade econômica em escoamento por gravidade, encontrada na Tabela 11 (ANEXO A). Admitiu-se uma velocidade de 1m/s. Para fins de cálculo, será utilizada a massa específica da água, pois a quantidade de hipoclorito de sódio é muito pequena. Q 220 / água
Área =
v × 3600
dtubuSação = J d
= 0,0040 m²
Área × 4
=
n 0,0714
tubuSação
= 0,0714m
= 2,81 in
0,0254
A tubulação utilizada, então, será de polipropileno com diâmetro de 3 polegadas.
X110 – Tanque com esteira submersa Novamente, para o cálculo da velocidade da esteira utilizou-se a correlação de Liddel (GOMIDE,1983).
500 × m30/1000 vX110 ect = q k × aparente/1000 × largura² ,
Considerando que se deseja utilizar uma esteira com 0,95 metros de largura e um k de 1,65, temos:
68
500 × 1437/1000 vX110 ect = 1 65 × 672/1000 × 0 95/0,0254 ² ,
,
,
vX110 ect = 0 46 m/min ,
,
Como os frutos devem ficar imersos durante 8 minutos (PEREIRA, 2007), o comprimento da esteira será: comprimento =
vX100 ect × 8 = 3 68 m ,
,
Para calcular o volume do tanque, é necessário antes conhecer o volume ocupado pela água e pelos tomates. Quantidade de tomate presente na esteira: m30/ 60 × comprimento = 191 6 kg mtomate _ect = vX110 ect m Vtomate = tomate_ect = 0,28 m³ ,
.
qaparente
Volume necessário para o tanque:
V
=
m220
+V
= 3,87 m³
1000 tomate Para o cálculo do volume real do tanque são utilizadas as dimensões nececcário
representadas na Figura 24.
Figura 24 - Dimensões do tanque X110. Fonte: Do autor.
E considerada largura do tanque de 1,1m. A largura da esteira é 0,95 metros e comprimento de 4,5 metros. 3,2 − 2,9 × 0,2 × 1,1 = 0,033 m3 V 1= 2 V2 = 0,2 × 0,95 × 3,2 = 0,608 m³
69
V3 = 0,2 × 0,95 × 1 = 0,19 m3 VinútiS = 0,033 + 0,608 + 0,19 = 0,831 m3 0,8 × 0,9 = × × + × 1,1 = 3,212 m³ 3,2 1,1 0,8 VútiS 2 Vtanque = 3,212 + 0,831 = 4,043 m3 A esteira será construída, conforme necessidade calculada, com a empresa Wire Belt Company of America (ANEXO B) e será necessário um inversor de frequência para programar a velocidade calculada. O tanque será construído com as dimensões já citadas, em aço inox.
Corrente 330 Como feito anteriormente, para fins de cálculo, será considerada que a quantidade de água absorvida pelo tomate no tanque é muito pequena, sendo possível desprezá-la. Na segunda lavagem o restante da sujeira é retirada. m330 NaCSO = m220 NaCSO 24 88 ,
,
,
kg/ ℎ kg/ ℎ
m330 K20 = m220 K20 = 3592 50 ,
,
,
m330 cujeira = m20 cujeira − m315 cujeira = 14 37 ,
,
,
,
kg/ ℎ
Assim:
m330 = 3631,75 kg/ℎ Como leva, aproximadamente, 15 minutos para esvaziar o tanque, sua vazão será de:
Q = 330
m330
= 14527 kg/
0,25
ℎ
Então, durante 1 hora esta corrente ficará recirculando no tanque X110 a uma vazão de, aproximadamente 14,5 m³/h.
Corrente 335 Após esta 1 hora de recirculação a corrente 330 segue por gravidade para a estação de tratamento. A corrente 335 é a própria corrente 330.
P110 – Bomba Centrífuga
70
A vazão da bomba P110 refere-se a corrente 330, composta de água, hipoclorito de sódio e sujeira. Para fins de cálculo da vazão, a sujeira e o hipoclorito de sódio estão somados à água, pois suas massas são muito pequenas. A vazão necessária é a da corrente 330:
Q 330 = 14527 kg/ℎ Para fins de cálculo, a vazão da bomba foi arredondada para 14,5 m³/h. A tubulação da bomba P110 foi calculada a partir do diâmetro nominal com uma perda de carga permissível para 100 metros de tubulação. A classe de tubulação foi 40 S. Para determinar a velocidade recomendada, foi considerada a corrente como sendo 100% água, até porque as demais concentrações são relativamente baixas. Deste modo, de acordo com a Tabela 11 (ANEXO A), a velocidade recomendada para água na sucção de bombas é de 1 m/s.
Cálculo do diâmetro:
vcucção = 1 m⁄ s
Q nececcária = 0,0040 m³/s D=J
4 × Q nececcária
1
n × vcucção
D 1=
0,0714
= 0,0714m
= 2,81 in
0,0254
De acordo com a Tabela 12 (ANEXO A), para um
Dn = 3 in, tem-se um
Dint = 3,068 in, logo:
Dint = 3,068 × 0,0254 = 0,07793m = 77,93mm
Cálculo da velocidade real:
v reaS =
Q nececcária (n×Dint²)
= 0,84 m⁄ s
4
Cálculo da perda de carga para ∆P100:
Para o cálculo do número de Reynolds:
Re =
qágua×v real×D int , sendo: µ
µ = 0,001 kg/m × s
Então:
Re = 65461 Cálculo do fato de Fanning:
71
s1 = 0,02mm 1
ƒ = 1
×s1
{−4 × log [0 27 ,
Dint
+(7) Re
= 0,0052
0,9 2
]}
comprimento = 100m ∆P100
ƒ 1 ×
=
2×comprimento Dint
∆P100
× qágua × vreaS²
100000 = 0,0942 bar
Os cálculos foram feitos para tubulações de aço inox, porém as tubulações para transporte das correntes compostas, principalmente, de água serão de polipropileno. O diâmetro da tubulação será de 3 in, pois o mesmo apresentou uma perda de carga dentro da faixa permitida (até 0,1 bar).
Para a descarga da bomba, a velocidade recomendada é de 1,5 m/s:
vdeccarga = 1,5 m⁄ s
Q nececcária = 0,0040 m³/s 4 × Q nececcária = 0,0583m D2 = J n × vdeccarga 0,0583 D 2= = 2,29 in 0,0254
De acordo com a Tabela 12 (ANEXO A), para um
Dn = 2,5 in, tem-se um
Dint = 2,469 in, logo:
Dint = 2,469 × 0,0254 = 0,0627m = 62,70mm
Cálculo da velocidade real:
v reaS =
Q nececcária (n×Dint²)
= 1,29 m⁄ s
4
Cálculo da perda de carga para ∆P100:
Para o cálculo do número de Reynolds:
Re =
qágua×v real×D int , sendo: µ
µ = 0,001 kg/m × s
Então:
Re = 80883 Cálculo do fator de Fanning:
s2 = 0,02mm
72
ƒ 2 =
1 0 27×s2
{−4 × log [
,
Dint
+(7)
= 0,0051
0,9 2
Re
]}
comprimento = 100m ∆P100
ƒ 1 ×
=
2×comprimento Dint
× qágua × vreaS²
100000 ∆P100 = 0,27 bar
Com base nos cálculos conclui-se que o diâmetro da tubulação será de 2,5 in, pois o mesmo apresentou uma perda de carga dentro da faixa permitida (0,23 – 0,7 bar). A tubulação aqui, também será de polipropileno.
Potência da bomba P100 Para o cálculo da potência, primeiramente é preciso calcular a altura
manométrica. E, para isso, é preciso considerar a altura geométrica, as perdas devido ao atrito da tubulação de sucção e de recalque e as perdas por acessórios. Para o cálculo da altura geométrica é necessário conhecer a altura de descarga e a de sucção: ℎ deccarga
= 1,2 m
ℎ cucção
= 0,3 m
= 1,2 − 0,3 = 0,9 mca
ℎ geo
As perdas devido ao atrito da tubulação de sucção e recalque são calculadas da seguinte maneira:
P
∆ cucção
= ∆P100 cucção × 100000 = 9420 Pa ,
∆Pcucção
=
= 0,96 m 1000 × 9,81 ∆PrecaSque = ∆P100 recaSque × 100000 = 27000 Pa ∆PrecaSque = 2,75 m ∆PrecaSque m = 1000 × 9,81 ∆Pf ricç ão = ∆Pcucção m + ∆PrecaSque m = 3 71 m P
∆ cucção m ,
,
,
,
,
,
Para o cálculo da perda de carga nos acessórios para a sucção da bomba, é preciso primeiramente determinar os acessórios que serão usados na tubulação, juntamente com seus coeficientes de perda de carga (K). Estes valores podem ser conferidos na Tabela 8, de acordo com Perry (1980).
73
Tabela 8 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga. Acessórios K 1 curvas de 90° 0,75 1 válvula gaveta 0,17 Ʃ 0,92 Fonte: Perry, 1980.
× vreaS² 2 × 9,81 ∆Paceccórioc cucção = 0 0331 m
∆Paceccórioc cucção ,
=
ƩK
,
,
Para o cálculo da perda de carga nos acessórios para o recalque da bomba, determinam-se primeiramente os acessórios que serão usados. Estes valores podem ser conferidos na Tabela 9, também de acordo com Perry (1980). Tabela 9 - Acessórios de tubulação com seus coeficientes de perda de carga. Acessórios K 2 curvas 90° 2x0,75 1 válvula globo 6,0 1tê padrão 0,4 Ʃ 7,9 Fonte: Perry, 1980.
× vreaS² 2 × 9,81 ∆Paceccórioc recaSque = 0 6700 m P
∆ aceccórioc recaSque ,
=
ƩK
,
,
∆Paceccórioc
= 0,0331 + 0,67 = 0,7031 m
Então: ℎ manométrica = ℎ geo + ∆Pfricção + ∆Paceccórioc ℎ manométrica
= 5,313 m
Através do catálogo de bombas da Omel (ANEXO A), foi determinada a eficiência, o NPSH requerido e o diâmetro do rotor:
= 56% NPSHr = 5,6 m ƞ
drotor = 6 25" ,
Para o cálculo do NPSH disponível, é preciso conhecer a pressão do sistema, a altura de sucção, a perda de carga total no escoamento pela tubulação de sucção e a pressão de vapor.
Cálculo da pressão do sistema:
74
P = 1 bar P × 100000 ℎ0 = = 10,194 m 1000 × 9,81 ℎ cucção = 0,3 m
Cálculo da perda de carga total no escoamento na sucção: ℎc
= ∆P cucção m + ∆Paceccórioc cucção ,
ℎc
,
= 0,9931 m
Cálculo da pressão de vapor: A pressão de vapor foi determinada pela equação de Antoine, onde os
valores das constantes foram retirados do Cremasco (2002), e a temperatura é de, aproximadamente, 25°C.
Pvapor = e E = 18 3036 ,
E–
F1
T1+G1
F1 = 3816 44
G1 = −46 13
,
,
T1 = 298K
Pvapor = 23,3636 mmHg Pvapor × 133,32 = = 0,3175 m Pvapor m 1000 × 9,81 Cálculo do NPSH disponível: NPSH d = ℎ 0 + ℎ cucção − ℎ c − Pvaporm ,
,
NPSHd = 9 1834 m ,
Deste modo, a bomba não irá cavitar, pois o NPSH disponível é maior que o NPSH requerido. Para o cálculo da potência da bomba:
qágua × Q P110 × ℎ manométrica 367000 × ƞ P = 0,3748 kW P = 0,3748 × 1,36 = 0,5097 cv
P=
Para a determinação da potência final da P110, considera-se uma margem de segurança de 15%.
PP110 = 1,15 × 0,5097 = 0,5861 cv De acordo com a Tabela 13 (ANEXO A) de potências nominais padronizadas, o motor escolhido é o de 3/4 cv.
Corrente 40 A corrente que sai do tanque, limpa, é então calculada:
75
m40 = m30 − m330 cujeira ,
m40 = 1422,63 kg/ℎ Deste total, tem-se: m40 peSe+cementec = 71 13 ,
,
kg/ ℎ
m40 poSpa de tomate = 1351 50 ,
,
A - 2.4
kg/ ℎ
Trituração Nesta etapa, os tomates limpos devem ser partidos em pedaços de maneira
que não se quebrem as sementes, que deverão ser separadas da polpa, juntamente com a pele, numa etapa posterior. Para isto, será necessário um triturador, conforme Figura 25.
Figura 25 - Representação da etapa de trituração dos tomates. Fonte: Do autor.
Z200 – Triturador Aqui, então, o tomate é triturado. O triturador não deve partir as sementes, pois estas afetarão negativamente a textura do produto e dificultarão o trabalho nas próximas operações (LUCAS, 2007). A corrente que passa pelo triturador é a corrente 40, desse modo, o volume necessário é de:
VZ200 =
1351,5 1046,15
= 1,29 m³
76
O triturador escolhido é o modelo JD-PS-2 da marca Shanghai Jiadi Machinery (ANEXO B). Potência de 3 W, volume de 2 m³. A capacidade de produção é 2000 kg/h.
Corrente 50 O tomate sai do triturador na mesma composição e quantidade da Corrente 40, porém agora triturado. Ou seja: m50 peSe+cementec = m40 peSe+cementec = 71 13 ,
,
,
kg/ ℎ
m50 poSpa de tomate = m40 poSpa de tomate = 1351 50 ,
,
,
kg/ ℎ
m50 = m40 = 1422,63 kg/ℎ O tomate triturado segue, então, para um tanque de espera.
B200 – Tanque de espera O tanque de espera receberá o tomate triturado vindo da corrente 50 e terá um tempo de estocagem muito pequeno. Após este curto período de armazenamento, a corrente segue para a bomba P200. Para o cálculo do volume do tanque é necessário conhecer a massa específica do tomate triturado. Como este valor não foi encontrado, foi determinada experimentalmente a massa específica do molho de tomate e, esta, foi utilizada para todos os dimensionamentos a partir do momento em que o tomate encontra-se triturado. Deste modo, o valor da massa específica encontrado é:
qmoSho de tomate = 1046,15 kg/m3 Cálculo do volume do tanque B200:
m50 VB200 = qmoSho de tomate 1422,63 3 = = 1,36 m / V B200 ℎ 1046,15 Para uma maior segurança e folga na operação do tanque B200, adota-se uma margem de segurança de 25%, então:
VtotaS =
VB200 0,75
77
VtotaS =
1,36
= 1,81 m3
0,75
Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 2 m³. O tanque será de aço inox.
P200 – Bomba Helicoidal Para o transporte de correntes que ainda possam conter pedaços de tomate, serão utilizadas bombas helicoidais. As bombas utilizadas possuem um sistema de rosca que otimiza o transporte. A bomba P200 tem a função de transferir a massa de tomate que vem do tanque B200 para o trocador de calor W200, que terá a função de realizar a inativação enzimática.
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P200: Como serão transferidos 1422,63 kg/h de tomate, da corrente 50, então
pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: Q máccica P200 = 1422 63 ,
,
kg/ ℎ
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS P200 =
Q máccica P200 .
qmoSho de tomate 1422,63 3 Q = = 1,36 m / voS P200 ℎ 1046,15 ,
,
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF. A - 2.5
Branqueamento Nesta etapa, os tomates triturados sofrem um rápido aquecimento com o
intuito de inativar as principais enzimas responsáveis pela consistência de polpas e produtos derivados do tomate (PEREIRA, 2007). A inativação enzimática ocorre no trocador de calor W200 (Figura 26).
78
Figura 26 - Representação da etapa de branqueamento. Fonte: Do autor.
W200 – Inativador enzimático Nesta etapa, a corrente 50 que vem da bomba P200 deve ser aquecida rapidamente até 85°C, temperatura ideal a inativação das enzimas necessárias. A corrente 50 vem com temperatura ambiente, considerada para fins de cálculo como, aproximadamente, 25°C. O vapor utilizado para a transferência de calor tem temperatura de 110°C.
Balanço de energia para o equipamento W200: Para o cálculo do calor necessário em W200, utilizou-se a seguinte
propriedade: CppoSpa de tomate = 3 98 ,
kJ/ kg °C .
Q M200 = m 50 × Cp poSpa de tomate × ∆TpoSpa de tomate Q M200 = 1422,63 × 3,98 × (85 − 25) Q M200 = 339724,04 kJ/ ℎ
Q M200 = 94,37kW Para verificar a quantidade de vapor necessário: kJ ∆ℎ vap 110°C = 2230 20 / kg .
mvaporM200 =
,
Q M200 ∆ℎ vap 110°C ,
m
= vaporM200
339724,04 2230,20
mvaporM200 = 152,33 kg/ℎ
79
Para o cálculo da área do trocador, utiliza-se a seguinte equação:
AM200 =
Q M200 U × ∆TmS
Como a corrente 50 é de um fluido com alta viscosidade, para fins de cálculo, considera-se o coeficiente global de transferência de calor de um trocador de casco e tubos, referente à combinação de água e óleo. Como é descrito no Incropera (2003), a faixa de coeficiente global de transferência de calor varia de 110 – 350 W/(m².°C). Utilizou-se, então, a média para os cálculos. A Tabela 14, no
Anexo A, apresente a faixa de coeficiente global de transferência de calor para este e outros casos.
Uadmitido = 230 W/m² × °C = 828,00 kJ /ℎ × m² × °C Cálculo do ∆TmS:
∆T1 = 110 − 25 = 85°C ∆T2 = 110 − 85 = 25°C ∆TmS
=
∆T1 − ∆T2
ln(∆∆TT1) 2 85 − 25 = = 49,03°C ∆TmS 85 ln(25 ) Cálculo da área de troca térmica:
AM200 =
339724,04 = 8,37 m² 828 × 49,03
O trocador de calor de calor escolhido é um inativador enzimático da empresa Tropical Foods, modelo HOT BREAK (ANEXO B). Será construído conforme especificações calculadas.
Corrente 60 Após a inativação enzimática a corrente de saída do trocador W200 é denominada Corrente 60. Sua composição não foi alterada, sendo igual a corrente 50: m60 peSe+cementec = m50 peSe+cementec = 71 13 ,
,
,
kg/ ℎ
80
m60 poSpa de tomate = m50 poSpa de tomate = 1351 50 ,
,
,
kg/ ℎ
m60 = m50 = 1422,63 kg/ℎ A corrente 60 segue, então, para o tanque B210.
B210 – Tanque de espera O tanque de espera receberá a massa de tomate vinda da corrente 60 e terá um tempo de estocagem muito pequeno. Após este curto período de armazenamento, a corrente segue para a bomba P210. Cálculo do volume do tanque B210:
m60 VB210 = qmoSho de tomate 1422,63 3 = = 1,36 m / V B210 ℎ 1046,15 Para uma maior segurança e folga na operação do tanque B210, adota-se uma margem de segurança de 25%, então:
VtotaS = VtotaS =
VB210
1,36
0,75
= 1,81 m3
0,75
Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 2 m³. O tanque será de aço inox.
P210 – Bomba Helicoidal A situação é semelhante a da bomba P200, fluido de alta viscosidade com possíveis pedaços de tomate, sendo necessário o uso de uma bomba helicoidal. A bomba P210 tem a função de transferir a massa de tomate que vem do tanque B210 para a despolpadeira S200, que terá a função de separar a polpa do tomate das sementes e peles.
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P210: Como serão transferidos 1422,63 kg/h de tomate, da corrente 60, então
pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: Q máccica P210 = 1422 63 ,
,
kg/ ℎ
81
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS P210 =
Q máccica P210 .
qmoSho de tomate 1422,63 3 = = 1,36 m / Q voS P210 ℎ 1046,15 ,
,
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF. A - 2.6
Separação da polpa Nesta etapa, a massa de tomate ainda possui as sementes e peles do
tomate, que são indesejadas no produto final. Desse modo, o intuito é que, através da despolpadeira S200 (Figura 27), a polpa seja separada das sementes e peles para, posteriormente, ser concentrada.
Figura 27 - Representação da etapa de separação da polpa. Fonte: Do autor.
S200 – Despolpadeira Aqui, a corrente 60 que chega à despolpadeira S200 através da bomba P210, deve sair sem conter peles e sementes. Durante este processo, que é consideravelmente rápido, ocorre a perda de calor da corrente 60 para o ambiente. Durante o transporte até o equipamento S200, já é considerada que a temperatura
82
caia de 85°C para 75°C. Durante a separação da polpa, então, admite-se que a temperatura caia de 75°C para 70°C. A despolpadeira escolhida é da marca Tropical Food (ANEXO B). O modelo será similar ao TF BR 300, totalmente em aço inox, porém será construído para uma capacidade inferior, 2000 kg/h.
Corrente 340 A corrente 60 será, então, separada em uma corrente de rejeitos, composta de peles e sementes, e uma corrente com a polpa de tomate que será concentrada. A corrente de rejeitos corresponde a corrente 340. Considera-se que toda a concentração de peles e sementes seja removida: m340 = m60 peSe+cementec = 71 13 ,
,
kg/ ℎ
Corrente 70 A corrente 70 corresponde à polpa de tomate que continua no processo. Sua quantidade será idêntica a quantidade de polpa presente na corrente 60: m70 = m60 poSpa de tomate = 1351 50 ,
,
kg/ ℎ
Esta corrente segue para o tanque B220, em seguida será transportada pela bomba P220 para o evaporador W210. Lembrando que inicialmente foi dito que 5,5% da polpa de tomate correspondem a sólidos: m70 cóSidoc = 0 055 × 1351 50 = 74 33 ,
,
,
,
kg/ ℎ
m70 água+voSáteic = 0 945 × 1351 50 = 1277 17 ,
,
,
,
kg/ ℎ
B220 – Tanque de espera O tanque de espera receberá a polpa de tomate vinda da corrente 70 e terá um tempo de estocagem muito pequeno. Após este curto período de armazenamento, a corrente segue para a bomba P220. Cálculo do volume do tanque B220:
VB220 =
m70 qmoSho de tomate
83
V
B220
=
1351,50
3
= 1,29 m / ℎ
1046,15
Para uma maior segurança e folga na operação do tanque B220, adota-se uma margem de segurança de 25%, então:
VtotaS = VtotaS =
VB220
1,29
0,75
= 1,72 m3
0,75
Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 2 m³. O tanque será de aço inox.
P220 – Bomba Helicoidal A situação é semelhante a da bomba P200, fluido de alta viscosidade com possíveis pedaços de tomate, sendo necessário o uso de uma bomba helicoidal. A bomba P220 tem a função de transferir a polpa de tomate que vem do tanque B220 para o evaporador W210, que terá a função de concentrar a polpa de tomate.
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P220: Como serão transferidos 1351,50 kg/h de tomate, da corrente 70, então
pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: Q máccica P220 = 1351 50 ,
,
kg/ ℎ
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS P220 =
Q máccica P220 .
qmoSho de tomate 1351,50 3 = = 1,29 m / Q voS P220 ℎ 1046,15 ,
,
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF. A - 2.7
Evaporação A corrente 70, composta de polpa de tomate, deverá ser concentrada para
obtenção do produto desejado. Nesta etapa, a concentração ocorre no evaporador W210 (Figura 28).
84
Figura 28 - Representação da etapa de evaporação. Fonte: Do autor.
Corrente 80 A corrente 80 corresponde a polpa de tomate concentrada após passar pelo evaporador W210. Deseja-se que a corrente 80 possua 7% de sólidos, lembrando que a corrente 70 possui 5,5%. Sendo assim:
x70 cóSidoc × m70 = x80 cóSidoc × m80 ,
,
0,055 × 1351,50 = 0,07 × m80 m = 1061,87 kg/ 80
ℎ
Destes: m80 cóSidoc = 0 07 × 1061 87 = 74 33 ,
,
,
,
kg/ ℎ
m80 água+voSáteic = 1061 87 − 74 33 = 987 54 ,
,
,
,
kg/ ℎ
Corrente 350 A água evaporada da polpa de tomate corresponde a corrente 350 e não será mais utilizada no processo. Assim:
m350 = m70 − m80 m350 = 1351,50 − 1061,87 = 289,63 kg/ℎ
W210 – Evaporador de simples efeito
85
Aqui, o intuito é concentrar a polpa de tomate que, inicialmente, possui 5,5% de sólidos para 7% de sólidos. Esta concentração não pode ser realizada em altas temperaturas, de modo que se conservem as propriedades desejadas do tomate e se proporcione uma maior estabilidade do produto final, a temperatura aconselhada é de 65°C (PEREIRA, 2007). Para que seja possível a concentração na temperatura de 65°C (inferior a temperatura de ebulição da água), a evaporação deve ser feita num sistema a vácuo. O vácuo produzido no sistema é projetado de acordo com a pior condição do processo, ou seja, onde a temperatura e a pressão forem menores. No caso, a bomba de vácuo será projetada em função da temperatura de ebulição do solvente. Durante o transporte da despolpadeira S200 para o evaporador W210, é considerada que ocorra uma perda de calor para o ambiente, assim, a temperatura de entrada do evaporador é admitida como aproximadamente 65°C, não sendo necessário o aquecimento da polpa. O evaporador funcionará com vapor a 110°C.
Cálculo do balanço de energia do evaporador W210: Para o cálculo do calor necessário no evaporador W210 foram utilizados os
seguintes dados: CppoSpa de tomate = 3 98 ,
kJ/ kg °C .
k CppoSpa de tomate concentrado = 3 567 /kg °C J
,
.
ℎi ℎ 350
=
Cpi × ƒ dt
= 2618,24 kJ/kg (tabelas de vapor − T350 = 65°C)
Obtendo-se o seguinte resultado:
Q M210 = m350 × ℎ 350 + m80 × ℎ 80 − m70 × ℎ 70 Q M210 = m350 × ℎ 350 + m80 × CppoSpa de tomate concentrado × (T80 − Tref) − m70 × CppoSpa de tomate × (T70 − Tref ) Q M210 = 289,63 × 2618,24 + 1061,87 × 3,567 × (65 − 0) − 1351,50 × 3,98 × (65 − 0) Q M210 = 654876,89 kJ/ ℎ
Q M210 = 181,91kW A quantidade de vapor necessária é calculada da seguinte maneira:
86
∆ℎ vap 110°C .
= 2230 20 ,
mvaporM210 =
kJ/ kg
Q M210 ∆ℎ vap 110°C ,
m
= vaporM210
654876,89 2230,20
mvaporM210 = 293,64 kg/ℎ Para o cálculo da área do evaporador, utiliza-se a seguinte equação:
AM210 =
Q M210 U × ∆TmS
Para realizar a concentração é utilizado um evaporador vertical de tubo de película descendente com simples efeito. A faixa de variação para o coeficiente global de transferência de calor para o evaporador de tubo longo com circulação natural é de 200 a 600 BTU/(ft².°F) (LUDWIG, 1964). Para o cálculo será considerada a média:
Uadmitido = 400 BTU / ƒt² × °F = 8176,70 kJ /ℎ × m² × °C Cálculo do ∆TmS:
∆T1 = 110 − 65 = 45°C ∆T2 = 110 − 65 = 45°C ∆T 1
= ∆T 2
Então: ∆TmS
= ∆T = 45°C
Cálculo da área de troca térmica: 654876,89 AM210 = = 1,78 m² 8176,70 × 45 O evaporador escolhido é da empresa Tropical Food (ANEXO B). Será construído conforme especificações calculadas, ou seja, simples efeito e menor capacidade de produção.
W220 – Condensador
87
Este equipamento terá a função de condensar a porção evaporada da polpa de tomate, referente a corrente 350. A corrente 350 vem com a temperatura em que foi evaporada, 65°C. A temperatura de saída que será considerada para a água a ser condensada será de 47°C. Para condensá-la será utilizada uma corrente de água a inicialmente 25°C e com temperatura de saída estimada a 45°C. Assim: Cpágua = 4 18 ,
kJ/ kg °C .
Q M220 = m 350 × Cp água × ∆T350 Q M220 = 289,63 × 4,18 ×(65 − 47) Q M220 = 21791,76 kJ/ ℎ
Q M220 = 6,05kW Para verificar a quantidade de água a 25°C necessária:
máguaM220 =
Q M220
Cpágua × ∆T frio 21791,76 máguaM220 = 4,18 × (45 − 25) m = 260,67 kg/ águaM220
ℎ
Para o cálculo da área do trocador, utiliza-se a seguinte equação:
AM220 =
Q M220 U × ∆TmS
Como a corrente 350 é água, será usado o coeficiente global de um condensador de vapor de água com água nos tubos. Como é descrito no Incropera (2003), a faixa de coeficiente global de transferência de calor varia de 1000 – 6000 W/(m².°C). A Tabela 14, no Anexo A, apresente a faixa de coeficiente global de transferência de calor para este e outros casos.
Uadmitido = 1000 W/m² × °C = 3600,00 kJ/ℎ × m² × °C Cálculo do ∆TmS:
∆T1 = 65 − 45 = 20°C ∆T2 = 47 − 25 = 22°C
88
∆TmS
=
∆T1 − ∆T2
ln(∆∆TT1) 2 20 − 22 = = 20,98°C ∆TmS 20 ln(22 ) Cálculo da área de troca térmica:
AM220 =
21791,76 = 0,3 m² 3600 × 20,98
P230 – Bomba de vácuo A bomba de vácuo P230 gera vácuo no evaporador W210, para que a água da polpa de tomate evapore a 65°C.
P240 – Bomba Helicoidal A situação é semelhante a da bomba P200, fluido de alta viscosidade com possíveis pedaços de tomate, sendo necessário o uso de uma bomba helicoidal. A bomba P240 tem a função de transferir a polpa de tomate concentrada que vem do evaporador W210 para o tanque B300, onde ficará estocada para, em seguida, ir para o tanque de mistura R300.
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P240: Como serão transferidos 1061,87 kg/h de tomate, da corrente 80, então
pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: Q máccica P240 = 1061 87 ,
,
kg/ ℎ
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS P240 =
Q máccica P240 .
qmoSho de tomate 1061,87 3 Q = = 1,01 m / voS P240 ℎ 1046,15 ,
,
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF.
89
A - 2.8
Mistura/Cozedura Nesta etapa, a polpa de tomate já concentrada será misturada a corrente de
ingredientes (sal, cebola, alho, salsa, etc) e cozida (Figura 29). Atingindo a composição final do molho que seguirá para as etapas de acabamento. Esta etapa, diferentemente do resto do processo, será realizada em bateladas.
Figura 29 - Representação da etapa de mistura e cozimento. Fonte: Do autor.
B300 – Tanque de espera O tanque de espera receberá a polpa de tomate concentrada vinda da corrente 80 e, serão estocados 1061,87 kg para cada batelada. A corrente segue então para a bomba P300 que a levará ao tanque de mistura R300. Cálculo do volume do tanque B300:
mectocada VB300 = qmoSho de tomate 1061,87 3 = = 1,01 m / V B300 ℎ 1046,15 Para uma maior segurança e folga na operação do tanque B300, adota-se uma margem de segurança de 25%, então:
VtotaS = VtotaS =
VB300
1,01
0,75
= 1,35 m3
0,75
Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 1,5 m³. O tanque será de aço inox.
90
P300 – Bomba Helicoidal A situação é semelhante a da bomba P200, fluido de alta viscosidade com possíveis pedaços de tomate, sendo necessário o uso de uma bomba helicoidal. A bomba P300 tem a função de transferir a polpa de tomate concentrada que vem do tanque B300 para o tanque de mistura R300, que terá misturar e cozinhar o molho de tomate.
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P300: Como deverão ser transferidos 1061,87 kg de polpa de tomate em 0,25 h,
então pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: 1061,87 = = 4247,48 kg/ Q máccica P300 ,
ℎ
0,25
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS P300 =
Q máccica P300 .
qmoSho de tomate 4247,48 3 = = 4,06 m / Q voS P300 ℎ 1046,15 ,
,
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF.
Corrente 240 A corrente 240 corresponde a corrente de ingredientes para o preparo do molho de tomate e possui composição de modo que o produto final tenha a receita conforme Tabela 10. Tabela 10 - Formulação para produção de molho de tomate tradicional. Ingredientes da formulação % de consumo Tomate fresco 93,02 Sal refinado 0,50 Açúcar cristal 0,20 Cebola fresca (moída) 5,00 Alho em pó 0,04 Salsa em flocos 0,02 leo de soja refinado 1,20 Glutamato monossódico 0,02 Fonte: TECALIM, 2008.
91
Como se deseja obter uma produção de 1141,50 kg/h, dos quais 6,98% correspondem aos ingredientes, então a quantidade necessária da corrente de ingredientes será:
m340 = 0,0698 × 1141,50 m = 79,68 kg/ 340
ℎ
Dos quais: m340 caS ref inado = ,
0,5 6,98
0,2
m340 açúcar crictaS =
6,98
,
m340 ceboSa f recca = ,
m340 aSho em pó = ,
5 6,98
× m340 = 57,08 kg/ℎ
0,02 × m340 = 0,23 kg/ℎ 6,98
m340,óSeo de coja refinado =
1,20 × m340 = 13,70 kg/ℎ 6,98
m340 gSutamato monoccódico = ,
× m340 = 2,28 kg/ℎ
0,04 × m340 = 0,46 kg/ℎ 6,98
m340 caSca em f Sococ = ,
× m340 = 5,71 kg/ℎ
0,02 × m340 = 0,23 kg/ℎ 6,98
B310 – Tanque de armazenamento A mistura de ingredientes que originará a corrente 340 é armazenada no tanque B310. Este tanque terá um volume de 1 m³, garantindo que haja mais do que a quantidade necessária por batelada: 79,68 kg. Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 1 m³. O tanque será de aço inox.
R300 – Tanque de mistura A polpa de tomate na corrente 80 já se encontra nas condições desejadas para o preparo do molho de tomate, faltando, então, a adição dos demais ingredientes e o cozimento da mistura.
92
A polpa de tomate sai do evaporador W210 com temperatura de 65°C, admitindo que haja perda de calor durante a espera e a etapa de chegada ao tanque misturador R300, ela chegará a uma temperatura aproximada de 45°C. No tanque R300, os demais ingredientes são adicionados à polpa de tomate através da corrente 240, incialmente a 25°C. O agitador é responsável pela mistura e o tanque é encamisado, de maneira que vapor a 110°C aqueça a mistura até a temperatura de 75°C.
Cálculo do volume do reator de mistura R300:
VR300 = VR300 =
m80 + m240
qmoSho de tomate 1061,87 + 79,68 1046,15 3
= 1,09 m /
V
R300
ℎ
Para uma maior segurança e folga na operação do tanque R300, adota-se uma margem de segurança de 25%, então:
VtotaS = VtotaS =
VR300
1,09
0,75
= 1,45 m3
0,75
VtotaS = 383,05 gal De acordo com o catálogo Pfaudler (ANEXO B), será utilizado o modelo SB81-500-2, série RS-48. Este possui as seguintes informações: Volume: 500 gal Pressão interna: 6 bar Pressão da jaqueta: 4,8 bar Área de troca térmica: 7,43 m² Material: Aço Inox Para o cálculo do calor necessário no reator de mistura R 300 foram utilizados os seguintes dados: Como a corrente 240 é composta de vários ingredientes, foi necessário o cálculo do Cp médio para o posterior cálculo do calor necessário. Para o cálculo do Cp médio considerou-se os principais ingredientes: cebola, óleo de soja e sal. Na parte “sal” foi englobada toda a parte em pó da corrente 240.
93
CpceboSa = 3,7 kJ/kg × °C
xceboSa = 71 63%
CpóSeo = 1,93 kJ/kg × °C
xóSeo = 17 19%
CpcaS = 0,722 kJ/kg × °C
xcaS = 11 18%
,
,
,
¯¯ p240 = 0 7163 × 3 7 + 0 1719 × 1 93 + 0 1118 × 0 722 C ¯ kJ = 3 06 / T = 25°C ,
¯¯ p240 C ¯
,
,
,
,
kg × °C
,
,
240 entrada ,
Cp80 = 3,567 kJ/kg × °C
T80 entrada = 45°C ,
Q R300 = m80 × Cp80 × ∆T80 + m240 × ¯¯ p240 × ∆T240 C ¯
Q R300 = 1061,87 × 3,567 × (75 − 45) + 79,68 × 3,06 × (75 − 25) Q R300 = 125821,15 kJ/ ℎ
Q R300 = 34,95 kW A quantidade de vapor necessária é calculada da seguinte maneira: kJ ∆ℎ vap 110°C = 2230 20 / kg .
mvaporR300 =
,
Q R300 ∆ℎ vap 110°C ,
m
= vaporR300
125821,75 2230,20
mvaporR300 = 56,42 kg/ℎ
Cálculo do tempo de batelada:
dQ =
dt = d8 = m × Cp × = U × A × ∆T d8 d8
dQ′
Integrando a equação, temos:
ln
t 1 − T1 U × A × 8 = t2 − T2 m × Cp
Sendo que:
T1 = 0,0698 × 25 + 0,9302 × 45 = 43,60°C (temperatura média de entrada do molho de tomate)
T2 = 75°C (temperatura de saída do molho de tomate) t1 = 110°C (temperatura de entrada do vapor na jaqueta)
94
t2 = 110°C (temperatura de saída do vapor na jaqueta)
CpmoSho de tomate = 0,0698 × 3,06 + 0,9302 × 3,567 = 3,53 kJ/kg × °C A = 7,43 m² (área de troca térmica) U = 1224 kJ/ℎ × m² × °C (segundo Perry, o coeficiente global de transferência de calor para um reator jaqueta, contendo vapor na jaqueta, e com uma viscosidade média alta é na faixa de 340-910 J/(s.m².°C)) Deste modo:
8 = 0,28 ℎ Este é o tempo que levará para o aquecimento do molho de tomate, considerando que também estará sendo feita a agitação, o tempo considerado para ambos os processos será de 0,5 h, sendo que a temperatura deverá ser controlada para não ultrapassar os 75°C.
Corrente 90 O molho de tomate, que sai do tanque de mistura e aquecimento, corresponde a corrente denominada 90. A corrente é composta da polpa de tomate, proveniente da corrente 80, e dos demais ingredientes adicionados através da corrente 240. Deste modo: m90 ingredientec = m240 = 79 68 ,
,
kg/ ℎ
m90 poSpa de tomate = m80 = 1061 87 ,
,
kg/ ℎ
m90 = m90 ingredientec + m90 poSpa de tomate ,
,
m90 = 1141,55 kg/ℎ
P310 – Bomba Helicoidal A situação é semelhante a da bomba P200, fluido de alta viscosidade com possíveis pedaços de tomate, sendo necessário o uso de uma bomba helicoidal. A bomba P310 tem a função de transferir o molho de tomate que sai do tanque de mistura R300, corrente 90, para o tanque B400, onde o molho fica armazenado e posteriormente segue para a bomba P400.
95
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P310: Como deverão ser transferidos 1141,55 kg/h de molho de tomate em 0,25h,
então pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: 1141,55 = = 4566,2 kg/ Q máccica P310 ,
ℎ
0,25
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS P310 =
Q máccica P310 .
qmoSho de tomate 4566,2 3 = 4,36 m /ℎ Q voS P310 = ,
,
1046,15
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF. A - 2.9
Homogeneização Nesta etapa o molho de tomate já cozido passa por um homogeneizador
(Figura 31), onde se fragmentam finamente os sólidos em suspensão. Aumenta-se, assim, a viscosidade do molho, obtendo-se uma textura mais suave (LUCAS, 2007).
Figura 30 - Representação da etapa de homogeneização. Fonte: Do autor.
B400 – Tanque de espera
96
O tanque de espera receberá o molho de tomate vindo da corrente 90 e terá um tempo de estocagem muito pequeno. Após este curto período de armazenamento, a corrente segue para a bomba P400. Cálculo do volume do tanque B400:
m90
VB400 =
qmoSho de tomate qmoSho de tomate = X kg/m3
VB310 =
1141,55
= 1,09 m³
1046,15
Para uma maior segurança e folga na operação do tanque B400, adota-se uma margem de segurança de 25%, então:
VtotaS = VtotaS =
VB400
1,09
0,75
= 1,45 m3
0,75
Será necessário um tanque com volume final de, aproximadamente, 1,5 m³. O tanque será de aço inox.
P400 – Bomba Helicoidal A situação é semelhante a da bomba P200, fluido de alta viscosidade com possíveis pedaços de tomate, sendo necessário o uso de uma bomba helicoidal. A bomba P400 tem a função de transferir o molho de tomate que sai do tanque B400, corrente 90, para o homogeneizador X400, onde o molho será homogeneizado.
Cálculo da vazão da bomba helicoidal P400: Como deverão ser transferidos 1141,55 kg/h de molho de tomate, então
pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: Q máccica P400 = 1141 55 ,
,
kg/ ℎ
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS 400 =
Q máccica P400 .
qmoSho de tomate 1141,55 3 = = 1,09 m / Q voS P400 ℎ 1046,15 ,
,
97
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NEMO, série SF.
X400 – Homogeneizador Após a mistura ser aquecida e misturada, ela ainda passará por um homogeneizador, aonde serão fragmentados os possíveis sólidos em suspensão, deixando o molho mais homogêneo. O homogeneizador escolhido é da série MCHELANGELO, modelo HA31015, do fornecedor BERTOLI (ANEXO B). O qual possui as seguintes informações: 3
Vazão máxima: 2 m
h
Pressão de operação: 200 bar Potência do motor: 15 kW Material: aço inox
Corrente 100 A corrente que sai do homogeneizador é a mesma corrente que entra. Deste modo: m100 ingredientec = m90 ingredientec = 79 68 ,
,
,
kg/ ℎ
kg m100 poSpa de tomate = m90 poSpa de tomate = 1061 87 /ℎ ,
,
,
m100 = m90 = 1141,55 kg/ℎ
P410 – Bomba de Deslocamento Positivo Segundo Perry (1980), se a viscosidade do fluido for maior que 100 cp, então a bomba utilizada é de deslocamento positivo, caso contrário, se a viscosidade for menor que 100 cp, utiliza-se a bomba centrífuga. Como na bomba P410, a viscosidade do fluido é de, aproximadamente, 186 cp (HAND et al, 1955) e já não são mais considerados pedaços de tomate presentes, utiliza-se a bomba de deslocamento positivo.
98
A bomba P410 tem a função de transferir o molho de tomate que sai do homogeneizador X400, corrente 100, para o trocador de calor W400, onde o molho será pasteurizado.
Cálculo da vazão da bomba de deslocamento positivo P410: Como deverão ser transferidos 1141,55 kg/h de molho de tomate, então
pode-se dizer que a vazão mássica da bomba será de: Q máccica P410 = 1141 55 ,
,
kg/ ℎ
A vazão volumétrica, então, será de: Q voS 410 =
Q máccica P410 .
qmoSho de tomate 1141,55 3 = = 1,09 m / Q voS P410 ℎ 1046,15 ,
,
Achada a bomba conforme catálogo da empresa Netzsch (ANEXO B), e de acordo com a vazão calculada, para um líquido muito viscoso, a bomba escolhida é da linha Bombas NML. A - 2.10
Pasteurização/Resfriamento O molho de tomate já homogeneizado deve ser pasteurizado para estabilizar
o produto sob o ponto de vista microbiológico. A corrente 100 que sai do homogeneizador segue, então, para um trocador de calor tubular, onde será pasteurizado (Figura 32).
Figura 31 - Representação da etapa de pasteurização/resfriamento. Fonte: Do autor.
99
W400 e W410 – Trocadores de calor Nestes equipamentos ocorrerá a pasteurização da corrente 100, que vem do homogeneizador X400 e o posterior resfriamento da corrente 110, que sai do trocador W400. A pasteurização deve ocorrer em temperaturas na faixa de 90 95°C, durante 15 a 20 minutos. Para
este
processo,
o
equipamento
a
ser
utilizado
é
um
Pasteurizador/Resfriador Asséptico de Alta Pressão da empresa Tropical Food (ANEXO B). Este equipamento realiza as duas etapas, dispensando a compra de dois trocadores de calor separadamente.
Correntes 110 e 120 As correntes 110 e 120, representadas na Figura 32, são iguais. E estas, por sua vez, são iguais a corrente 100. Deste modo: m110 ingredientec = m120 ingredientec = 79 68 ,
,
,
kg/ ℎ
m110 poSpa de tomate = m90 poSpa de tomate = 1061 87 ,
,
,
kg/ ℎ
m110 = m120 = 1141,55 kg/ℎ A corrente 120 representa o molho de tomate finalizado e pronto para ser envasado. Esta corrente segue, então, para a parte de embalagem e, posteriormente para o estoque.
Embalagem Para a parte de embalagem foi escolhida a Enchedeira Asséptica, modelo EA-1C-BC, da empresa Tropical Food (ANEXO B). O equipamento é feito em aço inox e será construído para que resultem em embalagens do tipo “pouch” de 340g
cada.
APÊNDICE B DIAGRAMA DE BLOCOS
101
APÊNDICE C LISTA DE EQUIPAMENTOS
103
TAG B100
B110
B200 B210 B220 B300
B310
B400
H100
HM100
H110
HM110 P100 PM100 P110
Descrição Tanque de Armazenamento Volume: 40 m³ Pressão: 1 bar Material: Aço Inox Tanque de Armazenamento Volume: 32,01 m³ Altura: 5,00 m Diâmetro: 3,07 m Pressão: 1 bar Material: Aço Inox Tanque de espera Volume: 1,81 m³ Material: Aço Inox Tanque de espera Volume: 1,81 m³ Material: Aço Inox Tanque de espera Volume: 1,72 m³ Material: Aço Inox Tanque de espera Volume: 1,35 m³ Material: Aço Inox Tanque de Armazenamento Volume: 1 m³ Pressão: 1 bar Material: Aço Inox Tanque de espera Volume: 1,45 m³ Material: Aço Inox Esteira transportadora Material: PVC Largura: 0,4 m Comprimento: 4 m Velocidade: 3,12 m/min Motor elétrico 1/2 cv Esteira Transportadora Material: Aço Inox Largura: 0,95 m Comprimento: 1,5 m Velocidade: 0,51 m/min Motor elétrico ??cv Bomba Centrífuga Material: Aço Inox Altura Manométrica: 5,561 m Vazão: 15 m³/h Motor elétrico 3/4 cv Bomba Centrífuga Material: Aço Inox Altura Manométrica: 5,313 m Vazão: 14,5 m³/h
Observação -
-
-
-
-
-
-
Com bicos aspersores
Fluido: Água e hipoclorito de sódio Fluido: Água e hipoclorito de sódio
104
PM110 P200 PM200 P210 PM210 P220 PM220 P230 PM230 P240 PM240 P300 PM300 P310 PM310 P400 PM400 P410 PM410 P420 PM420
R300
S200 W200
Motor elétrico 3/4 cv Bomba Helicoidal Vazão: 1,36 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba Helicoidal Vazão: 1,36 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba Helicoidal Vazão: 1,29 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba de Vácuo Vazão: ?? Motor elétrico ??cv Bomba Helicoidal Vazão: 1,01 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba Helicoidal Vazão: 4,06 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba Helicoidal Vazão: 4,36 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba Helicoidal Vazão: 1,09 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba de Deslocamento Positivo Vazão: 1,09 m³/h Motor elétrico ??cv Bomba de Deslocamento Positivo Vazão: 1,09 m³/h Motor elétrico ??cv Tanque de Mistura Enjaquetado Volume: 500 gal Material: Aço Inox Área de Troca Térmica: 7,43 m² Despolpadeira Material: Aço Inox Capacidade: 2000 kg/h Inativador Enzimático
Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Não dimensionado. Pressão interna: 6 bar Pressão da jaqueta: 4,8 bar Cap. necessária: 1422,63 kg/h -
105
W210 W220 W400 W410
X100
X110
X400
Z200
Material: Aço Inox Área: 8,37 m² Evaporador de Simples Efeito Material: Aço Inox Área: 1,78 m² Condensador Área: 0,3 m² Trocador de Calor Área: ?? m² Trocador de Calor Área: ?? m² Tanque com Esteira Submersa Material: Aço Inox Largura do Tanque: 1,1 m Comp. do Tanque: 4,1 m Altura do Tanque: 1,2 m Largura da Esteira: 0,95 m Comp. da Esteira: 4,5 m Velocidade: 0,48 m/min Tanque com Esteira Submersa Material: Aço Inox Largura do Tanque: 1,1 m Comp. do Tanque: 4,1 m Altura do Tanque: 1,2 m Largura da Esteira: 0,95 m Comp. da Esteira: 4,5 m Velocidade: 0,46 m/min Homogeneizador Material: Aço Inox Capacidade: 2 m³/h Triturador Volume: 2 m³ Capacidade: 2000 kg/h Material: Aço Inox
A vácuo Não dimensionado. Não dimensionado.
-
-
Cap. necessária: 1,09 m³/h
Cap. necessária: 1,29 m³/h
APÊNDICE D LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO E UTILIDADES
107
D - 1 LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO TAG GA 10 20 30 40 LM+L1000 L1010 NM +N1000 N1010 N1020 N1030 N1040 N1050 NO+AN1000 N1010 N1020 N1030 N1040 N1050 SIC 1000 1010 1020 1030 VG 10 20 30 40 50 60
Instrumento
Quantidade
Observação
Válvula gaveta
4
-
Acionador de nível nível manual.
2
Painel local.
Acionador elétrico elétrico manual.
6
Painel local.
Acionador elétrico, elétrico, iluminação e alarme.
6
Painel local.
Inversor de frequência, indicação e controlador.
4
Painel local.
Válvula globo
6
-
D - 2 LISTA DE UTILIDADES Utilidades Água Combustível caldeira Energia elétrica Vapor saturado 110°C (caldeira)
Capacidade 9012,96 kg/h + equipamentos não dimensionados Não calculado Não calculado 445,97 kg/h + equipamentos não dimensionados
APÊNDICE E FLUXOGRAMAS DE PROCESSO
APÊNDICE F DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO
APÊNDICE G LAYOUT
ANEXO A DADOS UTILIZADOS PARA CÁLCULO
118
Neste anexo são apresentados todos os parâmetros necessários para os cálculos realizados no Apêndice A. Na Tabela 11, estão apresentadas as velocidades econômicas de líquidos de processo na indústria com as perdas de carga máximas permitidas para 100 metros de tubulação. Estes valores foram apresentados na disciplina de Operações Unitárias I. Tabela 11 - Velocidade econômica de líquidos de processos. ∆Pmáxbar/100m Líquidos de processo Velocidade recomendada (m/s) Sucção de bombas: - líquidos saturados 0,5 – 1,5 0,05 - líquidos não saturados 0,5 – 2,0 0,1 Recalque de bombas 1,0 – 3,0 0,23 – 0,7 Escoamento por gravidade 0,5 – 1,5 -
Os diâmetros nominais das tubulações 40S (utilizadas na parte dimensionada do processo) e seus respectivos diâmetros internos, estão apresentados na Tabela 12. Estes valores também foram apresentados na disciplina de Operações Unitárias I. Tabela 12 - Diâmetros nominal e interno referentes a tubulação 40S. Diâmetro nominal (in) Diâmetro interno (in) Diâmetro interno (m) 1 1,049 0,0266 1¼ 1,380 0,0350 1½ 1,610 0,0409 2 2,067 0,0525 2½ 2,469 0,0627 3 3,068 0,0779 3½ 3,548 0,0901 4 4,026 0,1023
Também da disciplina de Operações Unitárias I, foram retirados os valores de potências nominais padronizadas, dispostos na Tabela 13. Tabela 13 - Potências nominais padronizadas.
kW 0,18 0,25 0,37 0,55 0,75 1,1
cv ¼
1/3 ½ ¾ 1
1½
119
Já na Figura 33, consta a curva de bomba centrífuga retirada do catálogo da empresa Omel.
Figura 32 - Curva característica de bomba centrífuga.
A tabela 14 apresenta os valores de coeficientes globais para trocadores de calor.
120
Tabela 14 - Valores de coeficiente global de transferência de calor. Combinação de fluidos U (W/m².°C) Da água para a água 850 – 1700 Da água para o óleo 110 – 350 Condensador de vapor de água (água nos tubos) 1000 – 6000 Condensador de amônia (água nos tubos) 800 – 1400 Trocador de calor com tubos aletados (água nos tubos e corrente 25 – 50 transversal de ar) Fonte:Incropera, 2003.
ANEXO B CATÁLOGOS E FICHAS DE SEGURANÇA
122
Relação dos catálogos e da ficha de segurança contidos neste anexo:
Esteira transportadora AgMac (H100);
Tanque de armazenamento Limpart (B110);
Esteira submersa Wire Belt Company of America (X100 e X110);
Esteira rolante Meta Mecânica (H110);
Triturado Jimei (Z200)
Bomba helicoidal Netzsch (P200, P210, P220, P240, P300, P310 e P400);
Inativador enzimático Tropical Food (W200);
Despolpadeira Tropical Food (S200);
Evaporador de simples efeito Tropical Food (W210);
Tanque de mistura encamisado Pfaudler (R300);
Homogeneizador Bertoli (X400);
Bomba de deslocamento positivo Netzsch (P410 e P420);
Pasteurizador/resfriador Tropical Food (W400 e W410);
Enchedeira asséptica Tropical Food;
Ficha de segurança Hipoclorito de Sódio.
123
ES TEIRA TRA NSPORTADORA
124
TANQUE DE AR MAZENAMENTO
125
ESTEIRA SUBMER SUBMER SA
126
ES TEIRA ROLANT ROLAN TE
127
TRITURADOR Shanghai Jiadi Machinery Co. Ltd.
Model
JD-PS-2
JD-PS-5
JD-PS-10
JD-PS-15
JD-PS-20
JD-PS-30
JD-PS-40
Capacity (kg/h)
2000
5000
10000
15000
20000
30000
40000
power (kw)
3
4
5.5
7.5
11
15
18.5
Dimension(mm)
Material
1200x720x18 1500×830×184 1500×850×18 1600×850×24 1700×900×29 1800×900×295 1900×950×295 40
0
Stainless steel Stainless steel
40 Stainless steel
50
50
Stainless steel Stainless steel
0
0
Stainless steel
Stainless steel
304 304 304 304 304 304 Notes: Dimension (adjust according to the required capacity of the customer). Shanghai Jiadi Machinery Co., Ltd reserves the right of final technology explanations
304
128
BOMBA HELICOIDAL
129
INATIVADOR E NZIMÁTICO INATIVADOR ENZIMÁTICO HOT BREAK – TROPICAL FOODS Considerando que uma eficiente inativação enzimática permite obter uma elevada consistência no produto final, o sistema Tropical UHV permite alcançar níveis de consistência excepcionais devido ao seu processo tecnológico. A inativação das enzimas responsáveis pela destruição da pectina é obtida mediante o instantâneo aquecimento do produto a 90 94°C sem exposição da polpa interna do tomate ao oxigênio.
O inativador enzimático é constituído principalmente de um anel de produto mantido em circulação por uma bomba de elevada capacidade. O anel de produto passa através de um trocador tubular que eleva a sua temperatura em cada passagem de 90 a 94°C. O produto frio é injetado no anel de produto provocando a queda de temperatura de 94 para 90°C e o conseqüente aquecimento imediato do tomate em entrada partindo da temperatura ambiente e chegando rapidamente a 90°C
.
130
DESPOLPADEIRA TURBO SEPARADOR CENTRÍFUGO – TROPICAL FOODS O equipamento realiza a separação das sementes e a refinação do produto através da ação de um rotor com batedores axiais com ângulo regulável. O produto é extraído através de uma peneira de chapa perfurada, calibrada para obter a separação necessária. Modelo TF BR 300 cap. 30.000 Kg/h Cada separador é constituído de: • corpo em aço inox AISI 304, de forma cilíndrica, com tampa anterior de fácil abertura, completa de calhas para descarga dos resíduos; • rotor em aço inox AISI 304, com pás fixas radiais, de forma tronco cônica e de quantidade variável na parte anterior; • uma peneira tronco cônica montada sobre guias para possibilitar um deslocamento axial que determina a distância em relação aos batedores; • sistema de lavagem automático temporizado, que atua durante o funcionamento; O grupo è acionado por motor elétrico com acoplamento elástico; e possui corpo em aço carbono para o suporte do eixo central, mediante dois mancais a rolamentos autocompensadores. Totalmente construído em aço inox 18/8 AISI 304 ou material atóxico sanitário .
131
EVAPORADOR 04.
Evaporador para tomate
MODELOS: TF AN 330 - capacidade de processamento 330 tons/dia de tomate TF AN 660 - capacidade de processamento 660tons/dia de tomate TF AN 1000 - capacidade de processamento 1000 tons/dia de tomate Com capacidade máxima para processar até 1.000 ton/24h, em triplo efeito térmico. O concentrador a circulação forçada è ideal para: • concentração de sucos com baixo teor de sólidos solúveis e alto teor de sólidos em suspensão ; • obtenção de concentrados de elevada consistência com sucos não excessivamente termosensíveis.
As características principais destes concentradores, em triplo efeito térmico de fluxo concorrente, são a elevada capacidade de evaporação e o menor gasto de vapor. Os concentradores evaporadores em triplo efeito Tropical, são normalmente utilizados na concentração de suco de tomate, para a produção de extrato e purê. O gasto de vapor è inversamente proporcional à quantidade dos efeitos térmicos. No caso do simples efeito a relação do gasto vapor-água evaporada é teoricamente 1:1, duplo efeito 1:2 e triplo efeito 1:3. Em cada efeito o aquecimento é produzido por dois feixes tubulares sendo um ascendente e outro descendente, obtendo maior superfície de troca térmica com menor capacidade de bombeamento. A maior superfície de troca térmica permite também uma menor temperatura de aquecimento do vapor no 1° efeito em relação aos concentradores tradicionais, melhorando a qualidade do produto final em relação à cor e aroma. A velocidade do produto nos tubos trocadores dos três estágios é superior a 2mt por segundo, evitando incrustações mesmo com produtos de elevada consistência. O funcionamento do concentrador é totalmente automático, a alimentação do suco nos vários estágios é controlada por reguladores de nível eletrônicos e a extração do concentrado por refratômetro eletrônico que regula o brix desejado. O sistema de recirculação com dois feixes tubeiros, sendo um ascendente e outro descendente, permite: • elevada troca térmica com menor volume de produto • entrada na câmara em alta turbulência • separação da água evaporada mais rápida • menor arraste de aromas e produto • tempo de residência mais baixos • equipamento mais compacto • menor gasto com soluções de limpeza e água potável • melhor eficiência térmica • melhor cor e viscosidade O condensador, do tipo semibarométrico, é construído totalmente em aço inox e possui três estágios de condensação. Como opcional pode ser fornecido o sistema supervisório para controle e supervisão das operações através de terminal remoto.
132
TANQUE DE MISTUR A E NCAMISADO
133
HOMOGENEIZADOR
134
B OM OMBB A DE DE S LOCAMENTO POSITIVO
135
136
137
PASTEURIZADOR/RESFRIADOR 05. PASTEURIZADOR/RESFRIADOR ASSÉPTICO ALTA PRESSÃO – TROPICAL FOODS
Ideal para o tratamento de triplo concentrado de tomate e Hot Break destinados ao confeccionamento em asséptico. O equipamento é composto de: 1° SEÇÃO: FASE DE ESTERILIZAÇÃO Módulos em dupla parede com circulação de água superaquecida . Cada módulo consiste de: - Um tubo externo para a circulação do líquido de aquecimento; - Um tubo produto com no seu interior o tubo para a circulação do líquido de aquecimento e relativo tubo de retorno; - Conexão de dilatação com vedação a gaxeta - Curvas de raio amplo com flanges fixadas diretamente nas cabeças dos módulos 2° SEÇÃO: FASE DE HOLDING Retardador tubular simples com percurso suficiente para o tempo de retenção. 3° SEÇÃO: FASE DE RESFRIAMENTO Módulos iguais aos da 1° e 2° seção, com barreira de vapor. GRUPO DE PREPARAÇÃO DA ÁGUA DE AQUECIMENTO BOMBA CENTRIFUGA PARA RECUPERAÇÃO DO CONDENSADO BOMBA MONO para alimentar a bomba a pistões BOMBA VOLUMÉTRICA A PISTÕES Para alimentar o esterilizador de capacidade regulável. SISTEMA DE LAVAGEM CIP: QUADRO ELETRO-PNEUMÁTICO E ELETRÔNICO • Composto por um quadro a armário em aço-inox, para o comando e proteção dos motores i nstalados no equipamento. Compreende: • Instrumentos para o controle do ciclo de trabalho; • Automatismos para a lavagem e esterilização d o equipamento; • Alarmes de segurança; • P.L.C. programável • PC industrial “XYCOM” para visualizar dados-fases-alarmes, para controle do estado do equipamento, para a impressão dos dados e gráficos do processo • Porta abrível com vidro para a proteção do monitor.
138
ENCHEDEIRA AS SÉ PTICA ENCHEDEIRA ASSÉPTICA EA-1C-BD – TROPICAL FOODS As enchedeiras assépticas Tropical FoodMachinery são especialmente projetadas para o envase de bolsas flexíveis pré-esterilizadas de multiplos filmes com capacidade de 3 até 1000 litros. São ideais para a produtos alimentícios líquidos, semi-líquidos, viscosos. O equipamento pode ser fornecido com bocal padrão de 1" ou bocal de 2" para produtos com pedaços de pequenas dimensões. O equipamento é constituído de: - Estrutura de suporte em aço-inox, suportada por celulas de carga e completa de transportador a roletes livres para a movimentação dos tambores. - Cabeça de enchimento asséptico para o enchimento em linha de uma embalagens por vez, montada sobre uma estrutura de suporte e completa de tubo flexível para a alimentação do produto. Com exclusão da colocação do saco asséptico, todas as operações subseqüentes de: abertura, enchimento e fechamento, são realizadas em automático. O ciclo total é composto de 22 operações, sendo 2 a comando manual e 20 em comando em automático. - Um microprocessador – PLC - controla todo o processo: que engloba: a gestão das funções, programação das fases de lavagem C I P, esterilização, enchimento com diagnóstico e sistema alfanumérico para evidenciar eventuais erros e avarias. O painel dispõe de interface IHM touch-screen para monitoramento das operações e alarmes. - Uma válvula pneumática sanitária asséptica para comando da entrada de produto na cabeça de enchimento.
139
FICHA DE SE GURANÇA – HIPOCLORITO DE S ÓDIO
140
141
142
