Literatura

Se a temperatura final do tanque deve ser 80ºC em 3600 segundos, considerando a temperatura da camisa constante 90°C e com os dados fornecidos pela literatura consigo encontrar a área de troca necessária:

ln 90 − 20

90 − 80 = 3600

1700. 𝐴_{𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎} 1070.3852.2

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12.2.Experimental

Se quantidade de calor necessária for calculada consegue-se obter o coeficiente global de troca térmica baseando-se na área de troca térmica do pasteurizador.

𝑚_{𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎} . 𝐶_{𝑝 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒} .𝑑𝑇 𝑑𝑡 = 𝑈. 𝐴𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 . (𝑇𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 − 𝑇𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 ) 2.1070.3852.𝑑𝑇 𝑑𝑡 = 𝑈. 5,88. (𝑇𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 − 𝑇𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 ) ln 𝑇𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇_{𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎} − 𝑇_{𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙} = 𝑡 𝑈. 5,88 2.1070.3852 ln 90 − 20 90 − 80 = 3600 𝑈. 5,88 2.1070.3852 𝑈 = 757,77 𝑊𝑊/𝑚𝑚2_°𝐶𝐶 12.3.Teórico

Pode-se também calcular o coeficiente global de troca térmica através dos dados do sistema e das propriedades dos fluidos, utilizando as seguintes fórmulas:

1 𝑈 = 1 𝑕_á𝑔𝑢𝑎 + 1 𝑕𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒 +𝑒𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑘𝑎ç𝑜 𝑕𝐷 𝑘 = 0,76 𝐷2_𝑛𝜌 𝜇 2 3 _𝐶 𝑝 𝜇 𝑘 1 3 𝜇 𝜇_𝑤 0,24 Onde,

𝑈 - coeficiente global de troca térmica 𝑕_{á𝑔𝑢𝑎} – coeficiente de película da água 𝑕𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒 - coeficiente de película do leite 𝑒_{𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒} – espessura da parede

𝑘_𝑎ç𝑜 – condutividade térmica do aço 𝐷 – diâmetro da tubulação

55 𝑛 – velocidade do fluido

𝜌 – massa específica do fluido 𝜇 – viscosidade do fluido 𝐶_𝑝 - calor específico do fluido

𝜇_𝑤 – viscosidade do fluido na parede.

Colocando os dados no Excel chegou-se a um valor de U = 777,82 W/ m2 °C. Com esse valor e sabendo que a fábrica está disposta a esperar 1 hora pelo aquecimento da calda calculamos a área de troca térmica necessária:

𝜌_{𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎} 𝐶𝑝_{𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒} 𝑉_{𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒} 𝑑𝑇𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑡 = 𝑈𝐴𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 (𝑇𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 − 𝑇𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 ) 𝜕𝑇_{𝑡𝑎 𝑛𝑞𝑢𝑒} (𝑇_{𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎} − 𝑇_{𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒} ) = 𝑈𝐴_{𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎} 𝜌_{𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎} 𝐶𝑝_{𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎} 𝑉_{𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒} 𝜕𝑡 ln 𝑇𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇_{𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎} − 𝑇_{𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙} = 𝑡 𝑈𝐴_{𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎} 𝜌_{𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎} 𝐶𝑝_{𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎} 𝑉_{𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒}

Se a temperatura final do tanque deve ser 80ºC por 25 segundos, considerando a temperatura da camisa constante 90°C e com os dados fornecidos pela literatura consigo encontrar a área de troca necessária:

ln 90 − 20

90 − 80 = 3600

777,82. 𝐴𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎 1070.3852.2

𝐴_{𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎} = 5,73 𝑚2

A partir deste valor é possível catalogar com fornecedores o equipamento com as dimensões necessárias. Considerando diâmetro = altura pode-se pensar em um equipamento cilíndrico de:

56 𝐴_{𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎} = 5,73 𝑚2 𝐴_{𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎} = 2 𝜋 𝐷𝑖 2 . 𝐻 5,73 = 2 𝜋 𝐻 2. 𝐻 𝐻 = 𝐷𝑖 = 1,35 𝑚

È importante identificar também se o volume está de acordo com o que se espera da produção. 𝑉 = 𝜋𝐷𝑖 2 4 . 𝐻 𝑉 = 𝜋(1,35) 2 4 . (1,35) 𝑉 = 1,93 𝑚3

Realizando alterações na temperatura da água de aquecimento e na velocidade do fluido obtém os seguintes resultados:

Tabela 9: Da dos da simula ção do aqueci mento do sorvete por á gua no pas teuri zador Temperatura Aquecimento [°C] Velocidade do Fluido [m/s] Coeficiente Global de troca térmica [W/ m2 °C] Área de Troca [m2] Volume do tanque [m3] 85 1 777,82 7,55 2,92 90 1 777,82 5,73 1,93 100 1 777,82 4,08 1,16 90 0,5 517,58 8,61 3,56 90 1 777,82 5,73 1,93 90 1,5 975,61 4,57 1,37 89 1 777,82 5,99 2,07

O que se pode concluir é que com o aumento da temperatura diminuo bastante minha área de troca, mas posso levar a água à ebulição e aumento o gasto de energia, sem contar que o volume não é suficiente. E que o aumento da velocidade de passagem

57 do líquido diminui pouco minha área de troca e a diminuição da velocidade aumento muito a área de troca. Então o sistema ideal seria o de 90°C com velocidade de 1 m/s.

Sem esquecer que ainda há o fator tempo, quanto menor o tempo de aquecimento maior a área de troca térmica e assim maior o volume do tanque.

13.PRODUTO

13.1.Sorvete de Flocos

13.1.1.Características

Trata-se de um sorvete de leite obtido através da emulsão de leite, água e gordura e outros ingredientes e aditivos. O ph do sorvete fica em torno de 6,8. È um produto que deve ser mantido em ambiente congelado à pelo menos -4°C. Um produto com sabor de coco e flocos de chocolate, com aspecto, cor, sabor, odor, textura características do sorvete comestível.

13.1.2.Embalage m

A embalagem é de polipropileno com capacidade para 2 litros, comprimento de 17 cm, altura de 14 cm, largura de 12,7 cm, espessura de 1mm e peso de 960g.

A figura abaixo apresenta a embalagem real do produto.

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13.2.Picolé de Morango

13.2.1.Características

Trata-se de uma porção individual de gelado obtido através da emulsão de leite, água e gordura e outros ingredientes e aditivos. O ph do picolé fica em torno de 6,8. È um produto que deve ser mantido em ambiente congelado à pelo menos -4°C. Um produto com aroma de morango com aspecto, cor, sabor, odor, textura características do gelado comestível.

13.2.2.Embalage m

A embalagem é de polipropileno bi-orientado com capacidade para 40 gramas, comprimento de 14,5 cm, altura de 18 cm, largura de 0,5 mm e peso de 40g.

A figura abaixo apresenta a embalagem real do produto.

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14.GESTÃO AMBIENTAL

A identificação dos tipos de efluentes gerados pela indústria é primordial para conhecimento da carga orgânica presente nos seus resíduos. E assim pode-se fazer um planejamento para dimensionar uma estação de tratamento de efluentes e reaproveitar determinados resíduos e águas de processo, conferindo uma e conomia para empresa além da preservação do meio ambiente.

Vale destacar que a gestão ambiental desse projeto não visa dimensionar os parâmetros de projeto de uma estação de tratamento de efluentes, mas sim nortear a empresa sobre o que deve ser observado e estudado sobre o impacto ambiental gerado pela mesma.

14.1.Efluentes Líquidos

O efluentes líquidos são constituídos pelos despejos líquidos originários de diversas atividades desenvolvidas na indústria. Identificamos as seguintes matérias diluídas nas águas de lavagem de equipamentos, tubulações, pisos e demais instalações da indústria:

 Detergentes e desinfetantes usados nas operações de lavagens e sanitização;

 Areia e poeira removidas nas operações de lavagem de pisos e equipamentos;

 Lubrificantes empregados na manutenção de equipamentos;

 Açúcar, essências diversas ou diversos condimentos;

 Transbordamento de tanques, equipamentos e utensílios diversos.

As águas utilizadas nos sistemas de refrigeração e caldeiras não são consideradas como efluentes industriais, pois normalmente são aproveitadas em sistema de recirculação (Minas Ambiente / CETEC, 1998, vol. I).

Os esgotos sanitários, lavatórios, refeitórios, cozinha, dentre outros utilizados pelos funcionários da indústria, possuem tubulações indepe ndentes. Em seus pontos finais podem convergir com o esgoto industrial já préviamente tratado para então ser enviado à estação de tratamento de esgoto do município.

As águas pluviais captadas ao redor da indústria não devem ser ligados às tubulações dos demais efluentes, visto que não há necessidade de tratamento da mesma.

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