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TC 11 - FUNDAMENTOS DA EXTRA ÇÃO POR SOLVENTE
HECTOR AUTINO – BUNGE ARGENTINA – Año 2013
Gentileza De Smet Argentina & Crown Iron Works 1
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Vista Aérea Complexo Industrial Terminal 6 SA “Puerto General San Martín” – ArgentinaCrushing Capacidade : 19000 Ton/dia – Base Soja
�INTRODUCCION
�COMO SE LLEVA A CABO EL PROCESO
�FUNDAMENTOS DE LA EXTRACION DE LA SEMILLA
�TIPO DE extratorES
�PROBLEMAS e SOLUCIONES
�CONCLUSIONES
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CONTEÚDOS
�Introdução
�Um pouco de história
�O solvente utilizado
�Microestrutura da soja
�Fundamentos de extração de semente
�Processo de extração por solvente
�Parâmetros
�Tipos de extratores
�Correção de problemas
�Manejo de irrigação
�Conclusões
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Um pouco de História
•O processo de extração foi utilizado pelos Egípcios(10.000 a.C)
em sementes de Linho e Algodão.
•Os Gregos e Romanos segundo a Bíblia extraíram óleo de
azeitonas de acordo a depoimentos de Homero e Plínio.
•O Monge Theophilus citou em “Schedula Diversarium” 1100 anos
d.C, o uso do óleo de Linho em pinturas e vernizes.
•Os Chineses 3000 anos a.C usaram óleo de Tung em pinturas,segundo escritos de Marco Pólo do ano 1275.
•Até o Século XVI a produção de óleos se limitava a produção
caseira.
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Um pouco mais de História ……….
•Durante o Século XIX foram introduzidas as primeiras prensasHidráulicas melhorando a extração de óleo.
•Em 1904 Anderson Internacional – USA- introduz as primeiras prensas continuas tipo “Expeller”
•A primeira experiência com solvente para extrair óleo da Torta de prensa foi realizada por E.Deis a meados do Século XIX utilizando Sulfuro de Carbono >CS2
•A partir dos anos 50 se registra uma interessante evoluçãocom a chegada de plantas contínuas de Extração por Solvente utilizando Hexano.
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Outros antecedentes sobre processos de Extração ….
• Uma vez conhecida a existência de óleo em algumas
sementes com certo conteúdo de óleo, o problema ficou
circunscrito a separar um líquido de um sólido.
• Isto se realiza por : compressão ou por dissolução através
do uso de solventes.
• Existe uma conveniência do tipo econômico que na
prática nos indica que se temos uma importante
quantidade de matéria graxa a extrair, é conveniente
reduzir a mesma (por compressão) antes da extração
por solvente.
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Outros antecedentes sobre processos de Extração ….
• Historicamente os solventes empregados, foram aqueles
disponíveis com capacidade de extrair o óleo ou a graxa, e
que presentaram a menor quantidade de inconvenientes
que sejam possíveis.
• Entre os riscos inerentes ao solvente podemos citar:
•Perigo de explosão e ataque químico das instalações
•Toxicidade
•Inconvenientes para "recuperá-lo e/ou eliminá-lo" depois do
processo extrativo.
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Outros antecedentes, agora sobre os solventes utilizados no processo de Extração ….
Com relação aos solventes empregados através do tempo podemoscitar os seguintes :
Bisulfuro de carbono (1855), Tricloroetileno (1930 - 1950), Naftasde Petróleo e Hidrocarburos (pentano, hexano, e ciclohexano)(1920), Etanol e Etanol-Benzeno (1920) e finalmente odenominado Hexano Comercial (o Ponto de ebulição oscila entre63-69 ºC) a partir de 1950.
Este último é aquele que possui uma composição que se aproxima50% de Normal Hexano, algo de Pentano, 2 Metil Pentano, 3 MetilPentano, muito pouco de Heptano e traças de Benzeno.
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Especificações acerca do Solvente utilizado
Especificação comercial típica de hexano a ser usado na extração deóleo (resumo parcial extraído de JAOCS, volume 60, Nº 2, fevereiro
1983, 187A).
Ponto mínimo de ebulição (primeira gota) 65.010 % destilado 67.150% destilado 67.790 % destilado 68.2Máximo ponto de destilação (ponto seco) 70.0n-Hexano % 45 - 70Metil ciclo pentano % 10 - 25Total n-hexano e Metil ciclo pentano % 60 - 80Total 2- metil pentano; 2,3 dimetil butano; 3-metil pentano % 18 - 36Máximo Ciclohexano % 2.5Máximo Benzeno % 0.1
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Getting to closely know Soybeans
SOYBEAN MICROSTRUCTURE
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Conhecendo a Soja por dentro MICROESTRUTURA DA SOJA
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Lâmina de soja típica
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Vamos fazer um zoomsobre a lâmina
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Aprox. 18 celas espessura
Estrutura celular da lâmina
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Uma lâmina típica esta composta de
300 celas de diâmetro e 18 de espessura
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Façamos um zoomsobre uma cela simples
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Parede celular Corpos de óleo
Corpos protéicos
Carbohidratos, cinzas, etc.
Cela DE SOJA TÍPICA
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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O óleo dentro de uma cela de sojaconsiste em milhões de pequenos corpos
de óleo aderidos dentro daparede celular e fora dos corpos
protéicos
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Parede celular Corpos de óleo
CorposProtéicos
Carbohidratos, cinzas, etc.
CÉLULA DE SOJA TAMANHO REAL
MICROESTRUCTURA DA SOJA
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Girassol prensado antes do processo de extração
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Girassol prensado e expandido
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Girassol prensado e expandido
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Inside view of the Extractor during Expelled Sunflower washing
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Visão do interior do extrator duranteextração de óleo de soja
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Flakes - Expanded Soybean -Soybean Mixture
Flaked Expanded Mixture
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Soja laminada e expandida
Laminada Expandida
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Mistura de soja laminada eexpandida
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Fundamentos de extração de sementes
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ETAPAS QUE SE FAZEM NO PROCESSO DE EXTRAÇÃO
GeneralidadesPara estudar o processo da extração do óleo com solvente, dividiremos a planta em vários setores (ver diagrama)-Extração ( do óleo)-Dessolventização (do farelo)-Destilação(miscela)-Condensação (dos gases)-Recuperação (do solvente)
-Extração-Este é o processo no qual se extrai o óleo (das sementes, expeller, etc.) mediante solvente.
-Dessolventização-O farelo que sai do extrator está impregnado com solvente o qual tem que recuperar (evaporar) pois o farelo não deve contê-lo.
-Destilação-O óleo sai do extrator formando uma mistura (miscela) com o solvente, o qual se deve separar. Este processo se realiza na destilação.
-Condensação-Os gases que provêm do desolventizador e a destilação se condensam para recuperar o hexano, o que será reutilizado na planta.
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CONHECENDO AS ETAPAS DO PROCESSO EXTRATIVO
ExtraçãoPode dividir-se em três etapas, conforme o funcionamento do extrator:A- EmbebidoNesta etapa o material é empapado pelo líquido, miscela (mistura de hexano e óleo).
B- Lavado (extração)São as etapas em que se faz circular hexano e miscela através do material para realizar a extração propriamente dita.
C-DrenagemÉ a etapa onde se deixa escorrer o hexano com o que se faz o último lavado para que o farelo tenha o menor conteúdo de solvente.
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EMBEBIDO
O processo de dissolução da extração se realiza em diferentes etapas, as que se descrevem em forma simplificada
I- ImpregnaçãoNo começo do processo, o solvente puro(ou em forma de miscelas) tem contato com o óleo que se encontra na superfície do material (expeller ou lâminas). Esta fase é muito rápida com respeito ao que dura o processo completo de extração.
Na pr imeira etapa do extrato (A)Na tolva de alimentação (B) Numa equipe especial (C)
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A DISOLUÇÃO
Se pode ver na curva como a extração é muito veloz nos primeiros minutos.
II- DissoluçãoDepois o hexano (ou miscela) penetra dentro dos capilares (condutos microscópicos ou submicroscópicos) do material.Este processo é lento e está regulamentado pelas leis da difusão. É um dos fatores limitantes da extração.O hexano que tem penetrado dissolve o óleo que se encontra dentro do material.O óleo dissolvido em hexano e que se encontra no interior do material é transportado à superfície das partículas. É um fenômeno como o anterior e se guia também pelas leis da difusão.A solução concentrada entra depois em contato com o solvente ou miscela do lavado.
Até agora temos falado só de teoria, mas podemos compará-la com a experiência prática de todos os dias.
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CONDICIONES MÍNIMAS INDISPENSÁVEIS PARA QUE O PROCESSO EXTRATIVO SE FAÇA
Pensemos numa sacolinha de chá ou erva mate. Quando a colocamos em água quente, esta se escurece rapidamente. Se repetimos a operação em forma sucessiva e com a mesma sacolinha, veremos que a concentração diminui, o líquido obtido é cada vez mais claro e cada vez mais lento. É semelhante a curva que nos referimos anteriormente.
Se vê na curva que a medida que avança o tempo, se tarda mais para extrair menos quantidade. O mesmo se pode comprovar com nosso experimento, sempre se pode dar algo de gosto à água pois o chá ou erva mate conservam algo de sua essência.Esta é a ração, voltando ao processo de extração, pela qual sempre fica algo de óleo residual no farelo. Para extrai-lo tudo se necessitaria um extrator de longitude infinita.A extração é economicamente rentável até deixar uma certa porcentagem do óleo no farelo.Além disso tem que considerar que junto com o óleo se extrai outros produtos (tais como ceras no girassol). Estes produtos são mais difíceis de extrair do que o óleo, além de ser prejudiciais para processos posteriores. Por isto também não convêm uma extração total
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CURVA DO PROCESSO EXTRATIVO MATERIA GRAXA vs TEMPO
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VAMOS DEFINIR O QUE SIGNIFICA DEFEITO DE ESMAGAMENTO E DEFEITO DE EXTRAÇÃO?
•“Defeito de esmagamento” é um valor analítico que nos indica comotem sido realizada a preparação do material no processo prévio à extração, e que a sua vez está diretamente relacionado acerca de como tem sido a ruptura da parede celular para liberar as células oleíferas.
•Por sua parte, Defeito de Extração, é a matéria graxa que nãoé possível de extrair através do processo propriamente ditoe que a sua vez resulta de restar ao ROC ( Matéria graxa residual o farelo que sai do extrator), o “Defeito de Esmagamento” ou “MillingDefect”.Matéria Graxa Total – Defeito de Esmagamento = Defeito de Extração
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
PROCESSO DE EXTRAÇÃOPOR SOLVENTE
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1.O processo começa quando a lâmina é rodeada por um banho de solvente
Lâmina de soja Banho de solvente
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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2. O solvente se difunde através da paredecelular atravessando as capas celulares
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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3.O solvente ingressa às células e consegue entrarem solução com o óleo formando una miscela
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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4.Se incrementa a pressão dentro das celase uma porção da miscela começa a migrar
até o exterior
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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5. A miscela se difundeaté celas vizinhas
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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6. Os processos de difusão,dissolução e pressurização internos e externos continuam alcançando o centro das lâminas
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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7. …e depois volta a migrar atéo banho de solvente querodeia as lâminas
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
8. A miscela que flui, incrementaa concentração de óleo emsolvente do banho que rodeia alâmina, formando um banho de miscela a seu redor.
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9. O processo continua commiscela pobre que ingressae miscela rica que sai
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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10. O processo se completa quando a concentração da miscela dentro das celas
alcança equilíbrio com a concentraçãodo banho de miscela que circunda à lâmina.
Lâmina extraídaBanho de miscela
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
PARÂMETROS
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1.Tempo de contato 2.Espessura da lâmina 3.Temperatura 4.Fluxo de miscela 5.Retenção de solvente6.Número de etapas
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
TEMPO DE CONTATO
O processo de extração pode ter lugar desde todas as posições decada partícula da capa de material.
O tempo de contato é o tempo em que a lâmina é impregnada elavada por miscela, não somente o tempo em que permanece no extrator
É muito importante alagar o material em solvente ou miscela em cada etapa para maximizar o tempo de contato.
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60% ÁREA ABERTA
30% AREA ABERTA
FUGA DE GASES
PERCOLAÇÃO
INMERSÃO
CONTATOPOBRE
CONTATOBOM
ALAGAMENTO
OPERAÇÃOIDEAL 100%
DE TEMPO DECONTATO
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
TEMPO DE CONTACTO
Com uma espessura de lâmina de 0.38mm e 60 °C, o tempo de contato paraalcançar o equilíbrio é de aproximadamente 5 minuto s.
Se o tempo de contato em alguma das etapas do proce sso de extraçãoé insuficiente não alcançaremos o equilíbrio e a ma téria graxa final no farelo aumentará.
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
ESPESSURA DA LÂMINA
Quanto menor é a espessura da lâmina, menor será o tempo de contato para alcançar o equilíbrio.
Se a espessura da lâmina é 2.5% maior, estaremos a dicionando aproximadamente 2kwh por tonelada de energia para c onseguir completar o processo de extração e os custo de oper ação aumentarão.
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃOPOR SOLVENTE
ESPESSURA DA LÂMINA
Se a espessura da lâmina é 25% menor , a passagem de miscela através doleito diminui em aproximadamente 50%.
Em síntese, as lâminas com 0.35/0,38 mm de espessur a são o ideal paraalcançar o equilíbrio em 5 minutos do tempo de cont ato e com um mínimo custo operacional , quando se opera com um extrator de leito profundo operando por percolação e/ou imersão. Enquanto os e xtratores de leitopouco profundo requerem uma espessura de lâminas al go inferior e na ordem de 0,3mm.
Simulação do Processo Extrativo Simulação do Processo Extrativo
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Percorrido da Gota de Percorrido da Gota de MiscelaMiscela em virtude em virtude
de altura de massa e o tipo de materialde altura de massa e o tipo de material
QueQue Benefícios aporta o Sistema de Irrigação preferencial ?Benefícios aporta o Sistema de Irrigação preferencial ?
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Avance do material
Tremonhas
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
TEMPERATURA
É recomendável utilizar a maior temperatura possível , já que destamaneira alcançaremos o equilíbrio com a miscela que rodeia as celas rapidamente.
O hexano tem uma categoria de evaporação que vai de sde 63 a 69°C e o extrator deve trabalhar cerca do ponto de ebulição do hexano, se atemperatura é excessiva corremos o risco de sobrepr essurizar o extratore em conseqüência perder hexano.
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
MG Residual & Temperatura de Extracción
0,5
0,75
1
30 40 50 60 °C
% M
G
Extração
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
Tiempo de Extracción & Temperatura a igual MG Residual
1030507090
25 30 35 40 45 50 55 60 °C
Min
utos
0,7 % MG0,6 % MG0,5 % MG
Tempo de Extração & Temperatura igual MG residual
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É a quantidade de miscela que é capaz de atravessar o leito do material.A preparação do material tem um rol preponderante neste sentido
FLUXO DA MISCELA
Expandido de boa qualidade40/50m3/m2/h
V= 0.6m/min.
Lâmina de boa qualidade espessura 0.38mm25m3/m2/h
V= 0.4m/min.
Lâmina de pobre qualidade espessura 0.3mm17m3/m2/h
V= 0.3m/min.
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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MG Residual & Velocidad de Percolación
0,3
0,4
0,5
0,6
10 15 20 25 30
m3/h/m2
% M
G
Matéria Graxa Residual no Farelo extraído em virtude ao Caudal de miscela de lavado
MG Residual & Velocidade de Percolação
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FLUXO DE MISCELA
Em cada etapa de extração de miscela deve circular pelo menos um ciclo por etapa para alcançar o equilíbrio.
As tolvas que recolhem a miscela embaixo do leito d o material devem estarcorretamente localizadas de maneira tal que não se p roduza contaminação de miscela rica com miscela pobre porque se isto oc orre o residual de óleo no farelo será maior.
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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FLUXO DE MISCELA
A diminuição da umidade superficial da lâmina se co nsegue através deuma correta aspiração nos moinhos laminadores e um bom secado de material expandido, estes fatores melhoram o fluxo de miscela noextrator.Um secado uniforme de material em processo minimiza a quantidade de finos que vão ao extrator, outros fatores importantes são o atemperado (tempering)do material antes da preparação e um quebrado adequ ado.Todos estes fatores melhoram o fluxo da miscela dur ante o desenvolvimento do processo extrativo.
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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RETENÇÃO DE SOLVENTE
O valor típico de retenção para o material laminado de soja se situa entre 30% e 35 % .A menor retenção de hexano no farelo que vai ao DT e o menor conteúdo de óleo no solvente que ingressa ao extrat or, serão fatores preponderantes para diminuir o residual de hexano n o farelo depoisdo DT .
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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RETENÇÃO DE SOLVENTE
Um tempo adequado de drenagem no extrator é o custo mais efetivo paraminimizar a retenção de solvente.O incremento da porcentagem de material expandido c om relação ao laminadoincrementa a porcentagem de ruptura da parede celul ar e reduz a retenção de solvente até 24/28%. Mas os expanders incrementam o custo operacional da preparação.
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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Influência da retenção de hexano na saída do Extrator em virtude à proporção
Collets em Lâmina
RETENÇÃO DE SOLVENTE
35
30
25
20
0% 25% 50% 75% 100%
% h
exa
no
% de Collets em Lâminas
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NÚMERO DE ETAPAS
Na teoria, se um extrator a contracorrente alcança o equilíbrio em 4 etapas, elepode dirigir uma concentração não superior de 1% em miscela pobre, 25%será a concentração de full miscela e 0.5% o residu al de óleo em lâminas.O ideal são pelo menos 5 etapas, o incremento de nú mero de etapas melhorará o fator de seguridade, mas a sua vez incrementará os custos de energia de bombeio e manutenção.
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
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FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
Rendimiento & N° Etapas
1
10
100
1 10N° Etapas
% M
G R
esid
ual &
In
icia
lRendimento
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Analisemos agora os por quê … da Matéria Graxa Residual do farelo elevado
Que esperamos de um Extrator ?
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Um bom extrator deve contar com as seguintes características:• Extrair todo o óleo da semente empregando uma relação solvente/semente, razoável. Esta última quantidade se entende razoável quando se usa uma Kg. de solvente por Kg. de material para extrair.• Ser mecanicamente resistente, de forma de operar um ano seguido sem manutenção.• Operar em forma simples e automática.
• Produzir uma quantidade mínima de finos nos sólidos em Miscela.• Conseguir o mínimo residual de matéria graxa possível no fareloextraído .
Se devemos diferenciar os extratores por sua forma de operar, temos dois tipos bem definidos: os que operam por imersão e os que o fazem por percolação
FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
• Tipos de extratores• Alimentadores• Transporte de farelo• Elementos de seguridade• Sistemas auxiliares• Riscos operativos
Tipos de extratores
• Imersão
• Percolação
Extratores que operam por
Imersão
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Neste extrator os sólidos são agitados por imersão no
solvente.
Neste caso o material de característica pulverulento, é bem
extraído ao estar submergido totalmente no solvente, dado o
elevado contato que existe entre ambos.
A concentração de solvente não é tão crítica e a afetação sobre
a matéria graxa residual final, como no sistema de percolação.
O principal inconveniente deste sistema é a separação de
material particulado (finos) da miscela.
Geralmente demanda a instalação de equipes auxiliares,
como por exemplo hidrociclones e filtros. São exemplos deste tipo o
De Smet “Reflex”, Lurgi ,e o Crown Modelo IV.
Extratores que operam por Percolação
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Neste sistema o solvente percola através do leito de material a
extrair.
O contato do solvente com o material pode ser continuo ou por
etapas.
No caso de etapas, é possível a drenagem entre cada uma delas.
Sempre se trata de conseguir uma operação o mais próxima possível
à de contracorrente.
Neste caso se requere uma porosidade do material que permita a
fluidez do solvente. Isto requere uma adequada preparação do
material (Laminado, Expandido ou Expeller).
Mais sobre os Extratores por Percolação…..
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O material atua como filtro natural da miscela e em geral não
se requerem equipes auxiliares para a clarificação da mesma.
A drenagem natural por gravidade, faz com que a quantidade desolvente no farelo extraído seja menor que no caso dos extratores
que operam por imersão.
Esta vantagem se vê refletida no solvente residual e em uma menor
demanda de energia térmica e vapor direto depois da extração dosolvente.
Estes extratores são muito difundidos na atualidade dado que se
adaptam a grandes capacidades de produção.
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Extratores usados no passado
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Bollman Extractor Basket configuration
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Desenho de Extratores Modernos
Extrator De Smet Extrator De Smet -- PercolaPercolaççãoão
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Corte Típico do Extrator de leito profundo
Os Extratores Krupp e De Smet Reflex operam por Imersão
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Corte Típico do Extrator tipo Carrousel (Reflex) – Piso Fixo
EXTRATOR EXTRATOR RotocellRotocell rebatido rebatido mostrando seu funcionamentomostrando seu funcionamento
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Benefícios destacados por De Smet para o Extrator Reflex – Deep Bed
Piso Autolimpante de Aço Inoxidável com 30 % de área aberta e
2mm de abertura entre barras
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Benefícios destacados por De Smet para o Extrator Reflex – Deep Bed
As 2/3 partes do peso descarrega sobre um rolamento esféricode baixo coeficiente de fricção com o qual reduz
consideravelmente a potencia aplicada > isto equivale a 1/5 parte da que se aplica em extratores de leito pouco profundo.
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Benefícios destacados por De Smet para o Extrator Reflex – Deep Bed
Baixa potencia aplicada e mando de acoplamento direto
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Benefits highlighted by DeSmet for the Deep-bed Reflex Extractor
Heavy-duty rack and pinion drive that avoids using chains and
minimizes maintenance
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REFLEX® EXTRATOR
1234
Solvent1R1F2R2F3R
Solvent1R1F2R2F3R
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REFLEX® extrator
Process Flexibilite
valve open
valve closed
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REFLEX® extrator
Process Flexibilite
valve open
valve closed
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Extrator Lurgi que opera por percolação e imersão
Definição1 : Menos de 1 metro de altura de material :• A menor altura possibilita um melhor escorrido do material e a
maior velocidade = Menor tempo requerido para cada etapa de lavado e menor quantidade de farelo em processo.
• Menor pressão hidráulica sobre o material em processo e menor dano às lâmina frágeis. Segundo Crown uma altura de material de 3 metros exerce una força equivalente a 2400 kg/m2 , sobre as lâmina depositadas na parte inferior do extrator !
• Maior uniformidade e menor pressão = maior uniformidade e melhor escorrido > menor % hexano ao DT
• Leito Pouco Profundo = maior área superficial e mais lavado.• Menor quantidade de finos por m2 de superfície = melhor
drenagem através do leito.
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O que significa SHALLOW BED?
O que significa leito Pouco Profundo ?
Definição 2 : Pouca profundidade e maior longitude relação > L/D maior que 20:1
• Menor ou quase nula possibilidade de mistura de miscelas nas diferentes etapas .
• Menor possibilidade de canalização do material e exclui a necessidade de preparar um Slurre para alimentar a equipe.
• Melhor controle do nível de material , menor variação na altura da capa.
• O material pode ser lavado nas duas fases já que quando toma a curva muda de posição.
• Apto para operar com laminado de Soja em virtude de sua baixa altura de capa, melhora a percolabilidade do leito.
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Desenho de Extratores de leito Pouco ProfundoDesenho Crown Iron Work – USA
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As vantagens que destaca Crown O material é lavado por cima e embaixo
e também muda de posição
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As vantagens que destaca Crown O material é descarregado com mais facilidade e
homogeneidade Em virtude de sua espessura menor de massa
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Model II Crown Extractor
Extrator Crown Modelo III
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View of Chain Drive Sprockets inCrown Extractor
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Crown Extractor -10000 ton/day Expanded Soybean
100
Internal View of Shallow Bed Crown Extractor
101
Crown salienta que ao operar com menor altura de capa a drenagem se leva a cabo em menos tempo
Enquanto que o residual de Hexano no farelo é menor
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Elementos a considerar na alimentação e descarregamento do Extrator
Transporte de material
Extrator
Sem fim Tampa
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Alimentador de roscas múltiples desenho Lurgi
Eixo do misturador
Extrator LURGI Vista desde a tolva de ingresso
Sem fins alimentadores
Tolva de ingresso do extrator
Tolva receptora
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Alimentador Impregnador De Smet
Extrator DE SMET
Tolva do impregnador
Tolva do Extrator
Impregnado com Miscela
Sem fins Alimentadores e de Impregnação
Controles de nível
Válvula Rotativa
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Alimentador tipo Sem fim com Tampa Roscada
� É o alimentador mais comum e geralmente possui
clapeta de fechamento, no extremo de
descarregamento.
� É um alimentador muito simples e de baixo custo de
manutenção, por mais que as vezes produz uma ruptura
mecânica do material a extrair, que em alguns casos
afeta a extração. Embora esteja bem dimensionado,
não resulta um selo eficaz dos gases de hexano peranteuma parada do extrator.
Alimentador através do uso de
Válvula Rotativa
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� Este tipo de alimentador tem sido empregado de maneira
tradicional na alimentação do extrator.
Mantém os inconvenientes de distribuição que se associam à
quantidade de bocas de distribuição. 0u seja, só uma válvula é
equivalente a um só sem fim, por mais que esta equipe não
deteriore o material ingressante, sua capacidade de selagem
não é a ideal. Na atualidade sua utilização não é habitual e
tem sido deslocada pela tampa roscada.
Descarregamento do Extrator- Conceitos e Estilos -
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O descarregamento do extrator está conformado por uma tolva ealguns elementos auxiliares que cumprem distintas funções segundo oextrator em questão.
São várias as opções para resolver neste ponto.
�Descarregamento direto sobre um transportador horizontal-vertical (Z), este estilo tem sido adotado por Crown em seuextrator de leito pouco profundo já que o descarregamento éconstante e de menor volume.
�Descarregamento sobre um sem fim de velocidade constante.
�Descarregamento sobre um sem fim de passo variável velocidade
controlada.
Descarregamento do Extrator( Continuação )
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� O sem fim de passo variável garante um deslocamento sem
sobrecargas. Ele mesmo faz as vezes de selagem entre o extrator
e o D.T. Para conseguir uma selagem quase permanente, se forneceu
de um mecanismo capaz de variar a velocidade de sem fim, e que pode
ser ajustado manualmente ou automaticamente.
� As equipes mais desenvolvidas, vinculam a carga da tolva
coletora de farelo com o variador de velocidade do sem fim; por
meio do sensado do nível da tolva.Neste caso a selagem entre o extrator
e o D.T. é o máximo possível, sem a necessidade de contar com
a instalação de una válvula rotativa na alimentação do D.T
Descarregamento do Extrator
( Continuação )
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� Em geral diríamos, que existe um transporte mecânico que
recolhe o farelo extraído e o movimenta até o desolventizador
(D.T)
� Como elementos auxiliares, podemos mencionar os rascadores
de farelo aderido ao tapiz do extrator.
� Segundo o tipo de extrator e tolva de descarregamento esses
elementos variarão em seu desenho, podendo encontrar-se:
�Rotativos
�Estáticos
Limpeza do tapiz do Extrator
110
� Esta equipe se emprega em alguns extratores paramanter limpo o suporte do material a extrair.
� E alguns extratores como o De Smet, este lavadortem ido mutando seu aspecto ao longo do tempo,sendo o atual de tipo retrátil, móvel, com uma vazãoe pressão maior se se o compara com os anteriores detipo estáticos.
Depuração da Miscela através do uso de Hidro ou Multiciclones
111
� Este elemento separa em forma dinâmica as partículas sólidas(finos) da miscela.
� Esta equipe é muito útil quando se emprega um suporte de leito detipo fixo como no caso dos extratores Crown , De Smet tipoReflex , Lurgi e o atual empregado por De Smet, e conhecidogenericamente como Wedge-bar.
� Este tipo de suporte que possui uma separação (ou luz) maior àquele das telasmetálicas de 30 mesh utilizadas no passado, este sistema wedge-bar permite uma melhor percolação dado que a mesma alcança em casos como no extrator tipo Reflex os 2 mm. Sua importância é superlativa quando se empregam expanders na preparação.
� O multiciclone é a combinação de vários ciclones. Neste caso se opera a una pressão maior e a separação de finos é mais eficiente.
Depuração da Depuração da miscelamiscelaatravés do uso de através do uso de HidrocicloneHidrociclone
112
Sistemas Auxiliares: Controle de Nível da Tulha de Alimentação do Extrator
113
� Este nível é necessário para garantir uma selagem commaterial na tolva de alimentação.
� Durante muito tempo o controle de nível mais comumfoi o rotativo, que se encontra na franca desapariçãopor ser pouco confiável e não poder vincular-se com umsinal continuo que permita a variação de velocidade doextrator.
�Atualmente se encontra muito difundido o sensor queemprega uma fonte radioativa. Também estão sendoempregados com sucesso sistemas que operam sob osprincípios de ultra-sonido ou radar. Este último é deaceitável precisão e está substituindo aquele deraios gama.
Vínculos que explicam o por quê dos problemas
ou defeitos na Extração por Solvente
114
• MG de farelo <> umidade, Espessura de lâmina
• Perdas de Solvente <> Tª e Pressão
• Perdas de Solvente <> Vazão de ar• Perdas de Solvente <> Selagem
Correção de Problemas na Extração por Solvente
115
• Paradas imprevistas e colocar em marcha a instalação
• Desmoronamento e inundação por excessos naretenção de solvente
• Sobrepressão• Presença de Água no farelo• Excessiva retenção de solvente no Lex.• Elevado conteúdo de óleo residual no farelo
Correção de problemasDesenvolvimento e análises de casos
116
1. Paradas imprevistas e colocar em marcha� Atuar com calma e verificar os elementos de segurança
inerentes à operação da extração.� Uma situação provável é aquela de cortes de energia elétrica,
para estes casos se deve seguir o procedimento previstopelo fabricante; que inclui cortes de subministro de vapore manter a refrigeração dos condensadores.
� Outro caso é o gerado pela detenção dos transportesque retiram o farelo sem graxa. Por esta causa a destilariadeveria demandar um controle imediato, com reduçãode fluxo e de ser necessário interrupção.
� Em quanto ao extrator é importante verificar que não seproduza uma perda de selo na tolva de alimentação, porcompactação do material ou falhas no controle de nível.
Correção de problemasDesenvolvimento e análises de casos
117
2. Desmoronamento do material e/ou inundação.As vezes se produz este fenômeno por excesso na retenção desolvente sobre a massa laminada ou no expeller, e falta depercolação, fundamentalmente no sector de escorrido.Este problema é mais notório em alguns extratores, mas de todasformas está vinculado com a qualidade física do material a extraire os finos que podem produzir um bloqueio da superfície do leito.Neste caso falaríamos de inundação.Se os finos tampam o suporte ou piso do extrator, sobre saturam omaterial e produzem uma canalização por sobrepressão hidráulica.Usualmente se geram circulações de solvente ou miscela, nãodesejadas sobre as paredes do extrator (válido para qualquer tipode extrator) e no selo entre a tolva de alimentação e o piso ousuporte do extrator (De Smet LM).
Correção de problemasDesenvolvimento e análises de casos
118
3. Sobrepressões:� Entrada abrupta de ar. Por ruptura de visores, perda de selo natolva de alimentação, ou abertura de alguma válvula de segurançado tipo pressão - depressão.� Perda de selo no descarregamento de farelo extraído. Neste casoo desolventizador pode provocar a sobrepressão do extrator.� Falha no sistema de controle de depressão do extrator.� Ingresso de material com temperatura mais elevada que a normal,principalmente quando se processa expeler de prensas.� Falha no sistema de condensação de gases gerados por evaporaçãode miscela do extrator, quando o condensador esteja instalado.• Ingresso anormal de ar ou falhas no sistema de absorção de solvente no ar através do circuito de recuperação com óleo mineral (MOS).
Correção de problemasDesenvolvimento e análises de casos
119
� Esta situação provoca uma extração ruim da matéria graxa,além de um escorrido deficiente do solvente impregnado nomaterial, fugas de solvente à tolva de descarregamento, obstruçãono descarregamento do extrator e a sua vez no transporte do Lexao DT, além de uma desolventização imperfeita do farelo no DT.� Qualquer obstrução pode forçar a uma abertura do extrator, fatode muito risco, e que desgraçadamente em alguns casos temprovocado incêndios e explosões.
4. Presença de água no farelo em processode Extração
Correção de problemasDesenvolvimento e análises de casos
120
� Isto é conhecido como elevada retenção de solvente.Costuma provocar sobrepressão no desolventizador, podendo a suavez afetar o extrator.Usualmente reduz a temperatura de desolventizado, ou deslocaa curva de desolventizado, deixando um remanescente de hexanono farelo que sai do DT superior à normal.Neste caso, as possibilidades de auto-combustão do farelo nosector de armazenagem se potenciam.
5 . Excessiva retenção de solvente no farelo.
Manejo de Riscos
121
• Dessolventização• Abertura do extrator
• Sobrepressão• Inundação e derrame• Ruptura de selos
• Falhas diversas
Os Riscos na Extração e como dirigi-los
122
� O principal risco está associado com o tipo de solvente empregado.
� As operações normais ou previstas pelo desenhista e fabricante daequipe de extração diminuem o risco a valores muito baixos.
� Mas perante inconvenientes mecânicos, paradas, etc., se devemespecificar os procedimentos a empregar para que o risco deacidentes siga estando sob controle. Obviamente um imprevisto podeobrigar a manobras nada usuais e demanda um treinamento especial ea direção ou supervisão de pessoal altamente qualificado
Dessolventização do extrator
123
A tarefa de dessolventização é programada e está, o deveria
estar, sob uma norma de seguridade. Esta tarefa é sugerida
pelo fabricante de acordo a una ampla experiência e não deve
ser modificada sem seu consentimento.
Em todo caso, se os passos para acrescentar ou modificar são
para ampliar a segurança do processo, devem sempre ser
combinadas entre o departamento de processo ou operações e
ou de seguridade de planta.
Os riscos na Extração e como dirigi-los
Abertura do extrator com carga e ingresso
sem desolventizado prévio
124
� Em determinadas circunstancias, geralmente alheias àoperação normal, é necessário realizar a abertura do extrator.
� Neste caso se deve prever a situação que incluirá aparticipação do pessoal de seguridade, do supervisor deprodução, além do gerente responsável das ou gerente deplanta.
�Uma experiência interessante é o que se conhece comocontrole cruzado. Isto supõe que a pessoa que deve controlarque o procedimento seja realizado segundo o combinado, nãoautorize o ingresso.
�A autorização estará a cargo de outra pessoa idônea.
Abertura do extrator com carga e ingressosem desolventizado prévio
125
� Não se deve pôr em marcha o extrator estando este aberto.
� Não se deve ingressar ao extrator com prolongações elétricas
ou portáteis "anti-explosivas". Existem exemplos que não o
recomendam.
� Não se deve ingressar ao extrator com carregamento, sempre
que exista uma possibilidade de vaziado do mesmo, por mais
dificultosa que esta resulte e, sempre que o procedimento de
vaziado não incremente o risco.
� O extrator deveria contar com um sistema de inércia que
permita a injeção de vapor direto ou CO2 para sufocar algum
provável incêndio.
Inundação e derrame do extrator até o descarregamento
126
� Neste caso, também é conveniente deter a marcha e
depois avaliar a solução.
� Ao deter o extrator, é conveniente deter as bombas
de lavado.
� Possivelmente tenha que corrigir o problema começando
pela preparação do mesmo e reduzindo o caudal de
material e de lavado , até superar o transe.
Ruptura de um selo mecânico das
bombas de lavado
127
� Se deve deter a bomba em forma imediata e proceder
à substituição do selo.
� Não é aconselhável, por nenhum motivo, operar com
bombas com selos defeituosos.
�Podem dar lugar a um sobre esquentamento e em
conseqüência disso gerar um incêndio.
Bloqueio do sistema principal de transporte
do extrator
128
� Este inconveniente não desejado está latente em forma
potencial.
� Em condiciones normais não existe possibilidade de que
aconteça, mas desgracadamente, até os extratores
melhor concebidos, tem sofrido este tipo
de inconveniente.
� Fora de discutir as causas, é importante ter em
claro que fazer no caso de ser necessário.
Bloqueio do sistema principal de
transporte do extrator
129
� Alguns extratores são mais fáceis de esvaziar que outros
� De todas maneiras se deve ter em conta o seguinte:
• É a tarefa de mais risco
• Se deve armar uma equipe de trabalho em forma coordenadaentre as áreas operativas, de manutenção e seguridade.
• A solução demanda muito tempo.
• É conveniente intercambiar opiniões com outras plantas,se é possível, que estejam operando o mesmo extrator.
• Devem ter-se em conta os pontos citadosanteriormente em relação com a abertura do extratore do ingresso ao mesmo.
Incidência da qualidade física do
material no extrator
130
� Definimos “Efeito Parede", ao fato inevitável de que todo solvente
que alcança a parede lateral do extrator se desliza pela mesma não
extraindo o material que se encontra por baixo.
Logicamente quanto mais largo e menos alto é o extrator, a
incidência deste efeito será menor (Crown)
� Os espalhadores devem distribuir o solvente em forma equitativasobre a área prevista de lavado. Uma distribuição ruim e/ou ummaterial a extrair mal preparado produzem canalizações. Nestescasos não se obtém um farelo homogêneo, e se detetarão porçõescom baixa matéria graxa residual (0,5 % por exemplo) enquantooutras excederão qualquer expectativa (até 4 %).
Incidência da qualidade física do
material no extrator
131
� Aparentemente um extrator de leito profundo permite
uma maior distribuição de solvente nas capas inferiores
(De Smet, Krupp , French). No caso de leitos poucos
profundos isto deve ser suprido por una maior quantidade
de espalhadores (Crown).
� Os extratores de leito profundo salientam as vantagens do
emprego do expander, enquanto que nos de leito pouco
profundo, praticamente não se recomenda o uso dos
mesmos. Por sua característica de alta permeabilidade,
nestes últimos o uso do expander não é necessário.
Manutenção do extrator
132
� Entre os pontos importantes a controlar se encontram
os seguintes :
• Redutor de mando do extrator e do transporte querecolhe e traslada o farelo extraído.
• Selos mecânicos dos eixos principais e do transporte querecolhe e traslada o farelo .
• Transportes de farelo desgordurado.• Rolamentos de eixos
• Verificação de visores e limpa visores.
• Distribuidores de material a extrair.
• Sensores de nível.
Manutenção do extrator
133
• Rascadores e cobre juntas laterais (quando existam)
• Selos e mecanismo do lava tapiz
• Bicos de lava visores e boquilhas de vapor direto (sistema de
seguridade por inércia)
•Espalhadores e suportes de rascadores de farelo (quando
existam)
• Estancamento das tulhas de lavado
• Selos mecânicos das bombas de lavado
• Válvulas de pressão - depressão (sistema de seguridade)
• Sistema de controle de pressão (PIC)
• Verificação de alienações de eixos de mando e tensor.
Manutenção do extrator
134
• Sistemas de alimentação do extrator, principalmente se deverácontrolar o desgaste da válvula eclusa, rolamentos e selos dossem fins e suas comportas de fechamento
• Sistema elétrico de iluminação (selos de conexões flexíveis,etc.)
• Se bem parece obvio, é imprescindível a confecção de unaplanilha onde se recolherão os detalhes a corrigir nas paradas demanutenção programadas.
• Durante a parada e antes de pôr em marcha novamente ainstalação, se deve controlar se se tem levado a cabo atotalidade de tarefas programadas com antecipação.
Não é novidade que os principais acidentes ocorram pelas falhas elementares. Obstruções com trapos, falta de juntas, braçadeiras cegas no removidas, tampas e tampões sem colocar.
Resumo Final Conclusões
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� A operação do extrator por solvente se converte em uma tarefa
cotidiana.
� A diferença com uma tarefa rotineira reside nas possíveis
alternativas que nos presenta o material a extrair.
� Esta operação demanda um treinamento continuo, que com
o tempo e a experiência, nos permite resolver os problemas
e as perturbações do sistema com maior solvência técnica.
� De todas maneiras, não é bom um excesso de confiança, nem
permanecer em um estado de tensão.
� O normal seria alcançar os conhecimentos necessários que nos
permitam operá-lo sem temor, mas ao mesmo tempo sem subestimar o risco
Onde obter mais informação
136
AOCS - Proceedings Bernardini -Tecnologia de Ac. e Grasas Bailee - Industrial Oil & Fat Products
Onde obter mais informação
137
A&G - Revista - Livro 10 anos
MuchasMuchas Gracias !Gracias !
MuitoMuito Obrigado !