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Title: Projeto de resfriamento do caldo da cana-de-açúcar no processo de fermentação alcoólica
Other Titles: Refrigeration project of the sugarcane broth in the process of alcoholic fermentation
Authors: Alencar, Jonathan Carvalho de
Keywords: resfriamento, fermentação, cachaça, cana-de-açucar;refrigeration, fermentation, sugarcane liquor, cachaça, sugarcane
Issue Date: 25-Jun-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: ALENCAR, Jonathan Carvalho de. Projeto de resfriamento do caldo da cana-de-açúcar no processo de fermentação alcoólica. 2019. 36 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2019.
Portuguese Abstract: Uma das principais etapas no processo produtivo da cachaça é a fermentação. Nessa fase o açúcar (glicose) encontrado no caldo da cana-de-açúcar é convertido em álcool através da ação de leveduras, liberando calor. Para uma melhor qualidade do produto final, o processo de fermentação deve ocorrer numa faixa de temperatura entre 28 e 34 °C. Porém, devido a ocorrência de uma reação exotérmica, torna-se necessário a remoção do calor gerado para possibilitar o controle de temperatura no processo. Neste trabalho é realizado o projeto de resfriamento do caldo de cana-de-açúcar, armazenado em dornas durante o processo de fermentação, em uma produtora de cachaça localizada em Areia, Paraíba, Brasil. Em um projeto de refrigeração ou climatização, uma das principais etapas é o levantamento da carga térmica. Sabendo disso, foram consultados artigos científicos, teses, dissertações e literaturas de referência na área para encontrar a taxa de geração de calor durante o processo de fermentação alcoólica. Com esse valor obtido foram realizados cálculos para encontrar a carga térmica, dimensionar bomba, tubulação, realizar a escolha de equipamentos e definir o funcionamento da automação do projeto. Para tanto, com uma taxa de geração de calor de aproximadamente 220 W/m³ na fermentação, já subtraídas as perdas de energia significativas para o ambiente, foi definido que a carga térmica final do projeto seria de 73,92 KW, ou, aproximadamente, 21 toneladas de refrigeração (TR). Portanto, como principal equipamento do sistema, foi selecionada a linha de chillers no conceito modular da Carrier, a 30E. Sendo essa distribuída em dois equipamentos: um com velocidade fixa e outro com velocidade variável e capacidade de 14,6 e 12 TR, respectivamente. Para cada dorna foi definido um trocador de calor do tipo helicoidal, adotado o uso de controladores de temperatura, da marca Ageon, com sistema de monitoramento remoto Arcsys e controlando válvulas solenoides que definem quais dornas estarão operando com o sistema de resfriamento.
Abstract: One of the main steps in the production process of cachaça is fermentation. In this stage, sugar (glucose) present in the sugarcane broth is converted in alcohol through the action of yeast, releasing heat. For a better quality of the final product, the fermentation process should occur at a temperature ranging between 82.4 and 93.2 ° F. Although, due to the occurrence of an exothermic reaction, it is necessary to remove the generated heat to allow temperature control in the process. In this thesis, the project to sugarcane broth refrigeration in its storage tank during the fermentation process is carried out for the cachaça factory located in Areia, Paraíba, Brazil. In a refrigeration or air conditioning project, one of the main steps is to obtain the thermal load. Therefore, reference literature, thesis, dissertations and articles relevant to the field were consulted to find the heat generation rate during the process of alcoholic fermentation. With this value, calculations were proceeded to find the thermal load, selection of pump, tubulation and other components that are fitting for the project needs and its automation. Hence, with a heat generation rate of approximately 220 W/m³ in the fermentation, already taking into account the energy losses to the surroundings, it was defined that the final thermal load for the project would be 73.92 KW, or, roughly, 21 tons of refrigeration (TR). Therefore, as the main equipment for the system, it was selected the Carrier modular chiller line, model 30E. The line was distributed in two equipment: one of fixed working velocity and the other with variable velocity, with 14.6 and 12 TR capacity, respectively. A helicoidal heat exchanger was selected for each storage tank, with temperature controller produced by Ageon, Arscys remote monitoring system, and solenoid valves that control which fermentation tanks are operating with the refrigeration system.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/8930
Other Identifiers: 20170010105
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