Modelagem da extração multiestagio e contracorrente aplicada a cana-de-açucar

Este trabalho buscou analisar a viabilidade da utilização de modelos matemáticos, que explicassem o comportamento do processo de extração sólido­líquido por difusão multiestágio em contracorrente, no dimensionamento de extratores que funcionam com o processo descrito. Os conceitos de "desenvolvimento sustentável" e dos chamados Sistemas Integrados de Produção de Energia e Alimentos (SIPEA) foram os pontos iniciais da pesquisa e fundamentais para a escolha do tipo de extrator e processo a ser estudado. A partir da revisão bibliográfica realizada sobre o processo de extração por difusão, identificando fatores que influênciam este processo, tipos de equipamentos e modelos de análise da extração, escolhemos o método proposto por Schwartzberg,e Desai como o mais interessante para o desenvolvimento do nosso estudo. Os autores consideram uma dependência entre os estágios com relação a fração de soluto retirada. A dificuldade de entender fisicamente esta dependência levou-nos a propor um modelo alternativo que visse o processo como sendo uma somatória de estágios independentes. Para verificação da validade dos modelos foram elaborados programas de computador que simulam o comportamento do processo de extração e compara o perfil de concentração simulado com o perfil experimental obtido em um extrator tipo Kennedy em escala piloto. Os resultados do estudo da variação da relação líquido-sólido (α) e do número de Fick permitiram constatar, tomando certos cuidados na determinação dos parâmentros de entrada, a possibilidade do uso dos dois modelos para o desenvolvimento de um método de análise visando o dimensionamento de extratores multiestágios em contracorrente. O modelo alternativo mostrou-se o mais adequado para este desenvolvimento pois permite a utilização do α usado no cálculo da eficiência do equipamento.It was intended to analise the viability of using mathematical models, to explain the behaviour of the diffusional solid-liquid extraction in a counter-courrent, multi­stage process equipment, for the desing of industrial extractors. The concepts related with "Sustained Development" and "Integrated Systems for Food and Energy Production" were the initial marks for the development of this research. Based on bibliography review of theoretical basis of diffusional extraction process, the factors that influence the process, kinds of equipments and some models that describe the extraction process, the method proposed by Sehwartzberg and Desai is considered as the most interesting model. These authors considered a dependency of the fraction of solute separated from the matrix in relation with stages. A problem of explanation in this methodology make us to propose and alternative method of calculation, that sees the whole process as somatory of inter-independent stages. For the verification of the validity of the two models were elaborated two computer programs that simulate the behaviour of the extraction process and lets do the comparation between the concentration profile obtained by the computer simulation and the experimental profile obtained with a pilot plant extractor (Kennedy type). The results of the studies carried out to show the variation of the extraction yield with different values of two variables: the liquid-solid relation (α) and the number of Fick. evidences the possibility of using both methods as design tool in process equipment calculation. The alternative model showed to be the most adequate for development a method to analise the dimension of multi-stage extractors in a counter -courrent