Construção do Pré-Destilador Modelo UFV

Transcrição

1 CAPÍTULO VI Construção do Pré-Destilador Modelo UFV Juarez de Sousa e Silva Roberta Martins Nogueira Carlos Alberto Pinto Geraldo Lopes de Carvalho Filho Agora que o leitor adquiriu alguns conhecimentos sobre álcool combustível e destilação, irá entender como melhorar o funcionamento e aumentar o rendimento de uma coluna retificadora, pela adoção do prédestilador, modelo UFV, desenvolvido pelo editor deste manual. Nos capítulos anteriores foi mostrado que se pode produzir o álcool pela destilação do mosto fermentado ou vinho, colocado diretamente no evaporador da coluna de refluxo. Apesar do bom funcionamento de uma coluna, trabalhando diretamente com o vinho ou mosto fermentado, ela apresentará rendimento relativamente baixo, devido à grande quantidade de água contida no vinho (88% em média). Uma coluna retificadora deve ser submetida a controle mais apurado e ser operada continuamente para ser vantajosa; trata-se de equipamento mais sofisticado e, portanto, de valor mais elevado. Assim, quanto mais elevado for o teor de álcool da solução que entra no evaporador ou panela, maior será o rendimento da coluna. Por exemplo, se a coluna estiver produzindo 25 L/h de álcool, com a utilização do vinho, ela irá produzir o dobro se o operador introduzir, no evaporador,

2 128 Capítulo VI uma solução hidroalcoólica com 35 o GL de álcool (cabeça e cauda da produção de cachaça), ou um maior rendimento, ainda, com um prédestilado a 50 o GL. Se um pré-destilado com 35 o GL for repassado pelo novo prédestilador, ele passará a ter um teor alcoólico superior a 80%. Se esta nova solução (80%) for introduzida na coluna de retificação, esta terá um rendimento em álcool (92%) substancialmente aumentado e ao redor de 60 litros por hora. Para entender o que foi dito, com revisão do capítulo II, uma análise da Figura 6.1 mostra que para cada temperatura, em um alambique simples, a fase líquida e a fase de vapor de uma solução hidroalcoólica apresentam composições diferentes. Isso quer dizer, por exemplo, que, se uma solução com 24,5% de álcool tiver os seus vapores condensados, o líquido resultante terá concentração de álcool superior a 65% Composição do vapor Temperatura ºC Composição do líquido 76 Adaptado de: Shreve (1980). 0 24,5 47,4 Percentagem volumar (líquido) Azeotropo 85, ,6 78,2 C Figura Composição do vapor e do líquido do sistema água-álcool, a 760 mmhg, em função da temperatura. 68,2

3 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 129 Pela Figura 6.2, pode-se concluir que, se um vinho ou mosto fermentado apresentar concentração de 12% (ponto 1) e for introduzido no alambique e submetido a 92 o C, a concentração da solução resultante da condensação de seus vapores será de 65% (pontos 2-3). Se a solução resultante for repassada pelo mesmo alambique a 84 o C (ponto 3), a solução resultante terá a concentração de 85% (pontos 4-5). Esse álcool já pode ser usado em seu veículo. Acumule boa quantidade de álcool 85% e passe-o pela coluna de retificação - o rendimento em álcool de alto grau será aumentado substancialmente. Figura Composição do vapor e do líquido de uma solução alcoólica, em função da temperatura. Para evitar grande número de passagens pelo alambique comum, ou tentar utilizar uma coluna para produzir o álcool diretamente do vinho, ou seja, produzir álcool de alto grau com baixa produtividade, pode-se

4 130 Capítulo VI usar um pré-destilador mais eficiente que um alambique comum e preparar quantidade suficiente de pré-destilado de alta graduação alcoólica para ser, posteriormente, retificado em uma coluna mais sofisticada. O novo pré-destilador (Figuras 6.3 a 6.8), de construção mais simples e com altura muito inferior se comparada à de uma coluna de retificação, tem condições de produzir pré-destilado de graduação alcoólica superior à do alambique comum; com apenas duas passagens, pode produzir álcool com graduação superior a 85 o GL, o qual pode ser usado para abastecer os veículos da propriedade. O pré-destilador, que deve ser construído em aço inoxidável e com chapas de 1,5 ou 2,0 mm, consta dos seguintes componentes: a) Panela para evaporação pode ser aquecida com calor direto ou indireto, por meio de serpentina. A panela pode ser construída em diversos tamanhos, mas com dimensões proporcionais às apresentadas na Figura 6.4 b) Pescoço deve ser construído com o mesmo material utilizado na construção da panela e é composto de cilindro principal e cone coletor (Figura 6.6), que deve ser conectado ao condensador secundário. O pescoço deve ser preenchido com bolas de gude até o nível do cone coletor. c) Condensador primário composto de cilindro, flanges, cone condensador e tubulações para entrada e saída de água de resfriamento (Figura 6.7). Opcionalmente, a água de saída do condensador primário pode ser usada para resfriar o condensador secundário. d) Condensador secundário - composto de uma carcaça cilíndrica em aço inoxidável e a serpentina em cobre ¾ com, no mínimo, 12m de comprimento de tubo (Figura 6.8).

5 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 131 Figura Vista externa e interna do pré-destilador modelo UFV com aquecimento indireto, para 500L de capacidade. Figura Detalhes dos componentes do pré-destilador (vistas internas e externas).

6 132 Capítulo VI Figura Detalhe da panela de evaporação com serpentina. Figura Detalhes dos componentes do condensador primário e de tubo de ligação ao condensador secundário.

7 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 133 Figura Detalhe do pescoço do pré-destilador e do coletor de condensado (deverá conter recheio de vidro) Figura Detalhes do condensador secundário.

8 134 Capítulo VI Outra opção para aqueles que desejam diversificar a produção de derivados alcoólicos de caldos adocicados e que não querem ou podem investir em vários equipamentos especiais, é utilizar um equipamento que incorpora, em uma única estrutura as funções de alambique simples, pré-destilador e coluna de retificação para álcool de alto grau (Figura 6.9). Basicamente, o equipamento possui três saídas: saída para aguardente (ponto inferior da coluna); para pré-destilado (álcool inferior a 80%), que é produzido em um ponto intermediário da coluna; e finalmente o álcool combustível que sai no topo da coluna. Portanto, o equipamento pode funcionar como alambique simples, como pré-destilador e como coluna de retificação e, ainda, produzir os três produtos segundo a seqüência operacional: 1. Adicione o vinho até o nível correspondente a 2/3 do volume da panela para que não ocorra o que é conhecido com vômito do alambique. 2. Aqueça a panela até a temperatura de 90 a 95 o C com os registros inferior e intermediário fechados e com o superior aberto para condensar em álcool de alto grau, que corresponde à cabeça da destilação (controlar a temperatura do refluxo superior a 78 o C). A quantidade desse destilado deve corresponder a 15% do álcool contido, inicialmente, no vinho; pode ser usada como álcool combustível. Quando isso ocorrer, feche o registro superior. 3. Com o registro superior fechado, abra o registro inferior, mantendo a temperatura do refluxo inferior a 70 o C, e condensar os vapores correspondentes ao coração da destilação que deve ser encaminhada para o envelhecimento. A quantidade de álcool contido no coração da destilação ou aguardente deve corresponder a 70% do álcool inicial contido no vinho. 4. Feche o registro inferior e abra o registro intermediário, mantendo a temperatura do refluxo superior abaixo de 70 o C. Continue a destilar até que o teor alcoólico do condensado, saindo do condensador, atinja valor inferior a 10 o GL. A partir desse ponto, praticamente não existira mais álcool no vinho.

9 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo Esgote o vinhoto da panela e reinicie o processo, caso haja mais vinho a ser destilado. Se o vinho já estiver pré-aquecido, o tempo da nova destilação será reduzido. 6. Caso contrário junte quantidade suficiente de destilado de cauda ou de final de destilação, coloque na panela e transforme o prédestilado em álcool combustível, mantendo os registros inferior e intermediário fechados e o controle de refluxo superior em 78 o C. 7. Toda vez que o processo de destilação deva ser interrompido por períodos superiores a um dia, deve-se lavar todo o conjunto. A lavagem deve ser feita com água, sob pressão, injetada via tubo de saída do destilado que passa pelo registro superior. 8. Quando for drenar a panela, mantenha o registro de carga aberto para evitar pressão negativa dentro do sistema. Figura Vista geral e detalhes do sistema multifuncional (alambique, pré-destilador e coluna de alto grau).

10 136 Capítulo VI Muitos dos componentes da coluna multifuncional são semelhantes e construídos com os mesmos materiais do pré-destilador visto na Figura 6.3. Por exemplo, a panela (Figura 6.5), os cones coletores para prédestilado (superior) e para aguardente (Figura 6.6) e o condensador secundário (Figura 6.8) têm as mesmas funções e dimensões que aparecem no pré-destilador. A diferença básica é que a coluna multifuncional possui dois controladores de refluxos: um superior (Figura 6.10 a), para manter a temperatura que permita a obtenção de álcool de alto grau (78 o C); e um inferior (Figura 6.10 b), para provocar a condensação dos vapores que constituem a aguardente (manter o mais frio possível). Tanto o controle inferior como o superior pode ser construído com a mesma arquitetura, ou seja, com serpentina ou com tubos. O coletor de álcool e o coletor de cachaça (opcional) são parecidos semelhantes e formados por dois troncos de cones enclausurados em um cilindro. O troco de cone superior permite que o líquido descendente seja depositado no tronco de cone inferior ou funil que, por sua vez é conectado com o condensador (figuras 6.11 a e 6.11b) Os detalhes e dimensões dos outros componentes da coluna multifuncional podem ser vistos na Figura 6.12a e Figura 6.12b. O corpo da coluna deve ser provido, na base, de uma grade ou chapa perfurada (furos retangulares) para suportar o recheio de bolinhas de gude. A área perfurada da grade deve corresponder a, no mínimo, 60% da área transversal do corpo da coluna. Para completar o sistema, o topo da coluna, em forma de uma calota, deve ser conectada, por meio de tubo inox de 25mm ou (1"), ao registro superior ou registro de saída de álcool (Figura 6.13).

11 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 137 Figura Controladores de refluxo (a) superior e (b) inferior. Figura Detalhes internos e externos do coletor de destilados.

12 138 Capítulo VI Figura Detalhes e dimensões do corpo da coluna. Figura Detalhes do topo da coluna.

13 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 139 Figura Detalhes das tubulações, conexões e registros do sistema.