Operações Unitárias

Questão 1: Assista ao vídeo do documentário do programa Mega Fábricas, que visitou a fábrica da Baccardi em San Juan no Porto Rico através do YouTube no link: http://www.youtube.com/watch?v=2y2kz1VGITo. Após assistir, faça um resumo comentando sobre a produção do rum, destacando as operações unitárias envolvidas neste processo. Descreva sucintamente cada uma delas.

O primeiro passo para a produção de rum é a escolha certa da matéria prima, cana-de-açúcar. A Bacardi procura os melhores países para a obtenção dessa matéria prima, uma vez que a cana-de-açúcar só pode ser colhida em determinada época do ano.

A cana-de-açúcar então é moída e, em seguida, fervida para se tornar o melaço. O melaço é resultante da etapa de centrifugação, no processo de fabricação de açúcar. Contém açúcares redutores e parte de sacarose não cristalizada. Este é utilizado na fermentação para a produção de álcool, em especial o etanol, como matéria prima para fabricar cachaça e o próprio rum.

Todavia, o controle de qualidade começa com a viscosidade adequada do melaço. Se a viscosidade atender aos padrões de qualidade da Bacardi, então este é misturado em um tanque, onde é adicionada água e uma levedura, uma variedade especial de levedo (conhecido como a levedura do Bacardi), para conseguir controlar a fermentação e a consistência do sabor. Essa variedade de levedura é patenteada e usada até hoje. A levedura transforma o açúcar do melaço em álcool, liberando gás carbônico, este processo é chamado de fermentação.

O produto final dessa fermentação é chamado de “cerveja leve” pelos produtores de rum da Bacardi, e esta passa por um processo de destilação, no qual é dividida, a princípio, em duas etapas. A primeira etapa consiste na primeira destilação, em que o álcool obtido (também chamado de “espinha dorsal” do rum) pelo processo é armazenado para ser, posteriormente, misturado ao outro álcool, proveniente da segunda etapa.

A segunda etapa trata-se de sete destilações seguidas, o álcool final, também chamado de redestilado, é bombeado para dentro de barris após ser filtrado por um filtro de carvão para evitar possíveis contaminações, e sofrem transformações com o decorrer dos anos, com mudanças nas características organolépticas do álcool (cor, aroma, aparência, gosto etc).

Finalmente, a “espinha dorsal” do rum e o redestilado podem ser misturados em diferentes proporções pelos mestres misturadores, para a obtenção de um produto final de qualidade que atenda aos padrões da Bacardi.

Centrifugação: Esta operação unitária tem por objetivo separar partículas que não são facilmente separadas por decantação que em alguns casos é muito lenta. Esta operação também é utilizada nas operações de extração líquido-líquido e sólido-líquido em processos biotecnológicos e na indústria farmacêutica.

Moagem: A moagem é uma operação unitária de redução de tamanho, em que o tamanho médio dos sólidos é reduzido pela aplicação de forças. As indústrias que trabalham com material sólido, geralmente, necessitam dividi-los a fim de que satisfaçam certas especificações de granulometria ou para que possam ser convenientemente empregados nos processos a que devem ser submetidos.

Fermentação: a fermentação pode ser considerada uma operação unitária independente do tipo de material que se irá fermentar. Esta operação tem como princípio básico a transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como fungos, bactérias, ou até o próprio corpo, chamados nestes casos de fermentos, gerando um produto desejado.

Destilação: A destilação é uma operação unitária integrada no conjunto das operações baseadas na transferência de massa. O mecanismo que rege operação de separação é o equilíbrio líquido/vapor. A destilação é um processo caracterizado pela mudança de estado físico, em que uma substância, inicialmente no estado líquido, é aquecida até atingir a temperatura de ebulição, transformando-se em vapor, e novamente resfriada até que toda a massa retorne ao estado líquido.

Bombeamento: Consiste na utilização de máquinas hidráulicas que cedem energia a uma massa líquida com a finalidade de transportá-la de um ponto a outro atendendo a certas condições de processo. As bombas recebem energia em seu eixo de uma fonte externa e entregam parte desta energia ao líquido que circula em seu interior sob forma de energia cinética, energia de pressão ou ambas.

Filtração: Na filtração do rum, antes deste ser armazenado em barris, ele é filtrado em um filtro de carvão ativo. O carvão possui vários poros que adsorvem as possíveis substâncias indesejáveis. A adsorção é um dos fenômenos de transporte e a transferência de massa se dá quando existe uma superfície de contato entre um sólido e um gás ou um líquido e a concentração de determinado componente deste gás ou deste líquido são maiores nesta superfície do que no interior do gás ou do líquido.

Desta forma, a adsorção está intimamente ligada à tensão superficial das soluções e a intensidade deste fenômeno depende da temperatura, da natureza e a concentração da substância adsorvida (o adsorbato), da natureza e estado de agregação do adsorvente (o sólido finamente dividido) e do fluido em contato com o adsorvente (o adsortivo).

Questão 2: Na indústria farmacêutica os sólidos antibióticos podem ocorrer como produtos finais de duas formas: pós ou comprimidos. Quando o produto de interesse são os pós, o fluxograma básico do processo está apresentado na Figura 1. Por sua vez, quando o produto final é comprimido, o processo da Figura 1 continua (e está apresentado na Figura 2). Este processo é riquíssimo em operações unitárias, que estão destacadas em azul nos fluxogramas. Desta forma, apresente um resumo de cada uma destas 13 operações unitárias, Aspectos como conceito, vantagens e desvantagens e principais equipamentos podem ser abordados. Obs.: A fermentação é uma reação e não uma operação unitária. Porém a etapa de

fermentação envolve operações de troca de calor. Considere trocadores de calor como a 14ª operação unitária e apresente um resumo como as demais.

1. Liofilização

Conceito: A liofilização consiste em um método diferenciado de desidratação por sublimação a vácuo de um produto previamente congelado. A criodestilação (ou liofilização) é ultilizada para:

- Desidratar alimentos que não podem ser aquecidos devido à alterações de sabor e qualidade(como por exemplo