Título: DIMENSIONAMENTO DE UMA PLANTA INDUSTRIAL DE CAFÉ TORRADO E MOÍDO PARA PRODUÇÃO DE CAFÉ SOLÚVEL

Título alternativo: SIZING OF A GROUND ROASTED COFFEE INDUSTRIAL PLANT TO PRODUCE SOLUBLE COFFEE

Autoria de: Thaynara de Freitas Silva

Orientação de: Alexandre de Paula Peres

Presidente da banca: Alexandre de Paula Peres

Primeiro membro da banca: Irineu Petri Júnior

Segundo membro da banca: Isabele Cristina Bicalho

Palavras-chaves: Dimensionamento, extração, recuperação de aroma, concentração, secagem

Data da defesa: 20/05/2021

Semestre letivo da defesa: 2020-2

Data da versão final: 29/05/2021

Data da publicação: 29/05/2021

Referência: Silva, T. d. F. DIMENSIONAMENTO DE UMA PLANTA INDUSTRIAL DE CAFÉ TORRADO E MOÍDO PARA PRODUÇÃO DE CAFÉ SOLÚVEL. 2021. 77 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.

Resumo: O Brasil é um grande produtor de café. Tal projeto foi realizado com o intuito de adaptar, de forma fictícia, uma indústria que produz café torrado e moído para a também produção de café solúvel, por dados da literatura a partir do dimensionamento de equipamentos e processos pelo Solver do Excel. A primeira etapa da adaptação da planta é a extração, processo que ocorre a extração de sólidos solúveis usando água a 180 ?C e 1,7 MPa, em seis extratores com fluxo corrente cruzada. O refinado de café passa então pela recuperação de aroma para retirar compostos que conferem mau odor ou responsáveis pelo cheiro agradável de café (que posteriormente são reincorporados ao processo) em uma torre de adsorção. Posteriormente ocorre a concentração em três evaporadores para retirada de água do extrato de café. A última etapa é a secagem que, primeiramente, é realizada em um spray dryer sendo que o ar a saída deste encontra-se carregado de pequenas partículas de café que são coletadas no ciclone. Ao final da extração, a borra contém frações de solúveis e insolúveis de a 1,19 e 48,81, respectivamente, e o refinado frações de solúveis e insolúveis correspondentes a 26,87 e 0, respectivamente. A torre de adsorção foi dimensionada com altura de 5,67 m para atingir 70 de leito usado, contando com o tempo de ruptura de 753,8 min. As áreas dos evaporadores convergiram na quarta iteração com valores de 29,86, 28,15 e 30,37 m2 e erros de 1,36, 4,46 e 3,10, respectivamente. Após o dimensionamento do spray dryer mostrou ser necessário uma velocidade relativa ar-líquido no bico equivalente a 17,50 cms, um diâmetro médio das gotículas de 991,92 mm, vazões do ar e do líquido no bico iguais a 383,33 e 0,02 Lmin, respectivamente, coeficiente global volumétrico igual a 3,77.10-6 kJm3 s?C e volume do equipamento equivalente a 0,21 m3 . Para atingir eficiência de 95 no ciclone, é necessário uma vazão de ar equivalente a 56,3 Ls com um diâmetro de corte igual a 5,96 ?m. Os únicos resultados não satisfatórios são a fração de sólidos insolúveis no refinado de café na etapa de extração, pois espera-se uma baixa fração deste, entretanto, a fração encontrada foi de 0 devido à baixa sensibilidade do Excel, já na secagem o coeficiente global volumétrico e a vazão do líquido no bico do spray dryer foram baixos, o que pode ser explicado pela utilização de correlações gerais. Adaptações, como o incremento de malhas de controle e parceria com uma indústria de café solúvel para a coleta de dados, são recomendadas para um estudo mais completo e obter cálculos mais precisos.

Abstract: Brazil is a big coffee producer. This work was accomplished in order to adapt a company, fictitious title, adapt a company which produces ground roasted coffee to produces soluble coffee too, suported by literature data starting sizing of equipment and process on Excel Solver. The first step plant adaptation is the extration of soluble using water at 180 ?C and 1.7 MPa, that occurs in six extractors in crosscurrent. The refined passes to scent recovery to remove compounds that confer foul odor or responsible for the nice coffee smell (that are subsequently reincorporated in to process) in an adsorption tower. Subsequently occur the concentration in three evaporators for withdrawal water from the coffee extract. Latter step is the the drying that firstly is accomplished in a spray dryer where the air coming out of the spray dryer is loaded with small particles which are gathered in the cyclone. At the and of extraction the coffee grounds contain soluble and insoluble fractions equal to 1.19 and 48.81, respectively, and the coffee refined soluble and insoluble fractions corresponding to 26.87 and 0, respectively. The adsorption tower was sizing with height of 5,67m to to attain 70 of used bed, counting breakthrough time of 753,8 min. The evaporator areas converged in fourth iteration with value of 29.86, 28.15 and 30.37 m2 , with errors of 1.36, 4.46 and 3.10, respectively. After spray dryer sizing showed be necessary a relative air-liquid speed equivalent to 17.50 cms, an average diameter of the droplets of 991.92 mm, air and liquid flows rates in spout equal to 383.33 and 0.02 Lmin, respectively, global volumetric coefficient equal to 3.77 . 10-6 kJm3 s?C and equipment volume equivalent to 0.21 m3 . To attain 95 efficint 95 of efficiency is required an air flow equivalent to 56.3 Ls with a cutting diameter of 5,96 ?m. The only unsatisfactory results are the fraction of insoluble solids in coffee refined in extraction stage, because a low fraction of this is expected, meantime, the fraction found is 0 mainly due to the low Excel sensitivity. On drying the global volumetric coefficient and liquid flow in spout of spray dryer are low, this fact can be explained to use the correlations generals. Adaptations, as the increase of control loops and partnership with a soluble coffee company for data collection, are recommended to have a more complete study and get more accurate calculations.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20202201421592

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/47215

Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Thaynara de Freitas Silva e Universidade Federal de Lavras

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