R HYTHM  PROBLEM

Para auxiliar na estimativa de parâmetros e para fornecer dados da operação da etapa de evaporação foram coletadas amostras do material do EME.

5.4.1. Pontos de Amostragem

Uma vez que a saída do EME é o único ponto onde se realiza a medida da concentração do xarope, decidiu-se retirar amostras do material contido em cada um dos

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efeitos, de modo a se poder efetuar estimativas de parâmetros - como o coeficiente de troca térmica, e das propriedades do material - como a sua densidade.

Os pontos de coleta localizavam-se na saída do tanque pulmão de caldo tratado, nas saídas dos pré-evaporadores e nas saídas dos três efeitos. A menos do tanque pulmão, as amostras foram retiradas na parte mais baixa da tubulação de saída dos equipamentos, que ficava a aproximadamente 9 metros abaixo dos mesmos, formando uma coluna de líquido que possibilitava a retirada de amostra dos últimos efeitos, que se encontravam sob vácuo.

O tempo total de amostragem foi de 5 horas, tendo sido constatada a necessidade de um intervalo de 20 minutos entre a coleta das amostras, para que estas pudessem ser devidamente recolhidas, apropriadamente armazenadas e tivessem seus tempos de amostragem anotados. Cada um dos seis pontos de coleta gerou, ao longo das 5 horas, 16 amostras, perfazendo um total de 96 amostras. A necessidade de armazenamento e o fato de que a medida da concentração de cada amostra seria realizada em triplicata fizeram com que o material coletado fosse analisado nos laboratórios da universidade, utilizando-se um refratômetro digital manual com faixa de aplicação de 0 a 45ºBrix (modelo Q_107D142, da Quimis). Para que não houvesse dúvidas em relação às medidas, as doze primeiras amostras (referentes ao tempo inicial e à primeira coleta realizada aos 20 minutos) foram analisadas no laboratório de controle de qualidade da usina e estes valores foram posteriormente comparados com aqueles obtidos na universidade.

As amostras eram coletadas dos equipamentos com temperaturas variando de 110 a 65oC a depender do ponto de coleta. Aproximadamente um litro de xarope era descartado em local apropriado antes que aproximadamente 50ml de xarope fossem coletados. No DEQ-UFSCar, todas as amostras, acondicionadas em uma bandeja de isopor, eram armazenadas em uma câmara fria mantida a 6oC. Antes das análises, esperava-se que as mesmas atingissem temperatura ambiente.

Devido ao fato do limite superior da faixa de aplicação do refratômetro (45ºBrix) ser inferior ao valor de concentração do xarope normalmente encontrados nos dois últimos efeitos (aproximadamente 45 e 65ºBrix, respectivamente) foi necessário diluir as amostras coletadas nestes equipamentos. Para que fosse mantido um padrão com o procedimento seguido pela usina, utilizou-se um fator de diluição 1:5. As medidas foram realizadas em triplicata, aceitando-se uma variação de 0,2ºBrix. Para a análise, utilizava-se apenas algumas gotas do xarope. Os resultados obtidos mostraram

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que a metodologia empregada era válida, pois os valores gerados eram comparáveis com os valores lidos no refratômetro de bancada da usina (ATAGO, modelo Rx 5000a).

As Figuras 5.7, 5.8, 5.9 e 5.10 representam a variação da concentração do xarope nos pontos de coleta ao longo do tempo de amostragem em quatro ocasiões onde a operação foi acompanhada por meio de amostragem. No caso dos pré-evaporadores, o valor mostrado é o valor médio das medidas dos dois equipamentos. Os pontos se referem à média dos valores das triplicatas. Outros dois conjuntos de amostras foram coletados, mas seus resultados não serão apresentados em conseqüência da contaminação bacteriana de parte das amostras.

Concentração ao longo do tem po : Prim eiro conjunto de am ostras

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 200 250 300 Tempo (min) Br ix

Entrada Pré-evaporadores Efeito 1 Efeito 2 Efeito 3

Figura 5.7: Variação da concentração do xarope nos pontos de coleta ao longo do

tempo de amostragem para o primeiro conjunto de amostras.

Concentração ao longo do tem po : Segundo conjunto de am ostras

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 200 250 300 Tempo (min) Bri x

Entrada Pré-evaporadores Efeito 1 Efeito 2 Efeito 3

Figura 5.8: Variação da concentração do xarope nos pontos de coleta ao longo do

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Co ncentração ao lo ngo do tempo : Terceiro co njunto de amo stras

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 Te m po (m in) Br ix

Entrada Pré-evaporadores Ef eito 1 Ef eito 2 Efeito 3

Figura 5.9: Variação da concentração do xarope nos pontos de coleta ao longo do

tempo de amostragem para o terceiro conjunto de amostras.

Concentração ao longo do tem po : Quarto conjunto de am ostras

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 200 250 300 Tempo (min) Br ix

Entrada Pré-evaporadores Efeito 1 Efeito 2 Efeito 3

Figura 5.10: Variação da concentração do xarope nos pontos de coleta ao longo do

tempo de amostragem para o quarto conjunto de amostras.

Analisando-se estas figuras, pode-se notar que não houve mudanças significativas nos valores, justificando sua utilização como valores médios de concentração no cálculo de propriedades médias do material de cada equipamento. A Tabela 5.4 resume as informações dos gráficos mostrando os valores médios das medidas.

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Tabela 5.4: Valores médios das medidas de concentração nos equipamentos em oBrix.

Entrada (ºBrix) Pré-Evaporadores (ºBrix) 1o Efeito (ºBrix) 2o Efeito (ºBrix) 3o Efeito (ºBrix) 1oConjunto 17,3 29,2 36,1 46,2 67,0 2oConjunto 16,4 27,9 36,0 47,4 72,4 3oConjunto 17,7 30,1 38,2 52,6 69,3 4oConjunto 17,2 28,4 38,0 47,6 63,4 Média 17,15 28,90 37,07 48,45 68,03

Vale a pena observar que durante o período abrangido pelas bases de dados utilizadas, a média do valor da concentração do caldo de alimentação medida pelo laboratório da usina foi de 18,9 ± 0,7º

Brix, e este foi o valor utilizado nos cálculos que serão mostrados adiante.