SECAGEM Profa Kelly Tafari Catelam Operaes Unitrias Tecnologia

SECAGEM Profa. Kelly Tafari Catelam Operações Unitárias Tecnologia em Biocombustíveis IFSP Matão

Mecanismo de Secagem

Secagem �A secagem tem a finalidade de eliminar um líquido volátil contido num corpo não volátil, através de evaporação. �Portanto, a secagem de nosso interesse é caracterizada pela evaporação da ÁGUA do material biológico. �Durante a secagem é necessário um fornecimento de calor para evaporar a umidade do material �Este processo, de fornecimento de calor da fonte quente para o material úmido que promoverá a evaporação da água do material e em seguida a transferência de massa arrastará o vapor formado.

Ar de Secagem �Paralelo ao leito de secagem �Perpendicular ao leito de secagem

Como consequências. . . �Conservação do produto através da eliminação de água �Redução das taxas das reações químicas e microbiológicas �Redução custo de embalagem e transporte �Longos períodos de estocagem �Diferentes métodos �Características finais dos produtos como sorção de água, porosidade e cor dependem do método de secagem utilizado.

�Bagaço de cana caldeira �Secagem de biomassa (cavacos de madeiras, resíduos florestais, turfa, etc) secador de discos �Secagem de óleos para produção de biocombustíveis �Secagem de sementes de mamona �Obtenção de biomassa de microalgas Ø Conservação Ø Ruptura celular das microalgas para liberação de metabólitos de interesse. § Spray dryer (muito caro) § Secador de tambor § Liofilização (escala laboratorial – testes) § Secagem ao sol (mais comum) �etc.

Mecanismo de Secagem �Transferência de massa do PRODUTO para o AR �Transferência de calor do meio circundante para o PRODUTO

TIPOS DE SECADORES

A técnica mais conveniente de secagem deve ser escolhida em função das: �características físicas, químicas e biológicas do produto e da matéria prima, �econômicas, �volume de produção, �tipo de pós-processamento, etc.

Secadores �Spray dryer �Secador de bandejas �Secador fluidizado �Liofilizador �etc

Critérios para classificação de um secador

Métodos de transporte na secagem

Classificação dos secadores baseada no método de operação

1. Pastas, pré-moldados, dura, granulares, fibrosos e folhas; 2. Líquidos, lama, pastas e granulares; 3. Pastas, pré-moldado, dura, granulares, fibrosos e folhas; 4. Pré-moldado, granulares e fibrosos; 5. Pré-moldado, granulares e fibrosos; 6. Lama e pastas; 7. Líquidos, lama, pastas e folhas; 8. Dura, granulares e fibrosos; 9. Líquidos, lama e pastas; 10. Pastas, pré-moldado, dura, granulares e fibrosos; 11. Pastas, pré-moldado, dura, granulares e fibrosos; 12. Granulares e fibrosos; 13. Pastas, pré-moldado, dura e folhas; 14. Pastas, pré-moldado, dura, granulares, fibrosos e folhas; 15. Pré-moldado, granulares e fibrosos.

Classificação dos secadores baseada na forma física da alimentação

Classificação dos secadores baseada na escala de produção.

Secador por Atomização (“Spray Dryer”) �equipamento mais importante para a secagem de produtos líquidos ou pastosos �altos custos de operação e grande consumo de energia

Secador Fluidizado Figura 2: Secador pulso-fluidizado

Liofilizador �Liofilização: processo de separação por sublimação �água ou substância aquosa passa da fase sólida direto para fase vapor �preserva a qualidade do produto �minimiza reações de degradação que ocorrem durante a secagem

Liofilizador �produto seco, com estrutura porosa e com pequeno ou nenhum encolhimento �reidratado rapidamente antes de usado �pode ser armazenado e transportado à temperatura ambiente �alto custo compensado pela não necessidade de manuseio e estocagem do produto em local refrigerado e quando o produto tem um alto valor agregado

Figura 3: Liofilizador

Secador de discos

Definições Umidade em base úmida: U (bu) �Utilizada na avaliação da umidade de um produto Umidade em base seca: U (bs) �Utilizada em processos como secagem, absorção de água, etc. U(bs) > U(bu)

Mudança de Base

Exercício �Uma massa de soja foi pesada em um béquer de vidro. Calcule a umidade em base seca e base úmida a partir dos da Tabela. Massa béquer + amostra seca 274, 22 g 374, 33 360, 84 g

Atividade de água (aw) P = pressão de vapor da água em equilíbrio sobre o alimento Po = pressão de vapor da água pura URE = umidade relativa de equilíbrio à mesma Temperatura

Umidade Relativa (UR) �Em determinada T, o ar só pode conter uma certa quantidade de água atingido este valor, tem-se ar saturado (100% UR) ØExemplo: 1 m 3 de ar pode conter 17 g de água a 20°C Ø Se ele contiver 8, 5 g, sua UR a 20°C será de 50%

UR �Quanto > T maior a quantidade de água necessária para saturar um volume de ar. °C -10 0 5 10 12 15 20 40 100 G de vapor de água/m 3 2, 16 4, 8 6, 8 9, 4 11 13 17 51 600 �UR varia muito durante o dia. �Quanto > T menor a UR �Geralmente a UR do ar é > a noite que de manhã

24 horas

Medição da UR Ø Termohigrômetros medem T e UR Ø Psicrômetros ou higrômetros de evaporação �Dois termômetros: � Bulbo seco termômetro comum � Bulbo úmido termômetro revestido com tecido saturado em água T bulbo seco (T bs) > T bulbo úmido (T bu) � Quanto mais seco o ar, mais intensa a evaporação da água do termômetro de bulbo úmido ocorre devido a retirada de calor do bulbo umedecido que deste modo, indicará uma T mais baixa. � Ar saturado (100% UR) T bu = T bs � Quanto < UR, mais seco o ar > diferença entre T bu e T bs diferença psicrométrica (diferença entre T bs e T bu)

Diagrama Psicrométrico

Umidade Absoluta �Quantidade de água (massa) por massa de ar. �Também chamado razão da mistura ou,

Umidade de Equilíbrio �Teor de umidade que o produto atinge após deixado por tempo suficientemente longo em condições constantes de T e UR do ar. ØDessorção perda de água ØAdsorção ganho de água SORÇÃO de água �Equilíbrio produto não troca mais umidade com o ambiente

Umidade de equilíbrio Importância: �Secagem �Armazenamento (grãos) �Manuseio �Operações unitárias

Condensação e Armazenamento de Grãos �Condensação ocorre quando ar quente entra em contato com uma superfície fria, a uma T abaixo do seu ponto de orvalho. �Proliferação de mo’s. �Ocorre mais em silos metálicos que nos de concreto

Determinação de Umidade Métodos diretos Métodos indiretos Ø Estufa com circulação de ar Ø Destilação em tolueno da amostra triturada até retirada total da água Ø Resistência elétrica Ø Método dielétrico Ø Fontes de erro destes métodos: secagem incompleta, oxidação do material, erros de amostragem, erros de pesagem, erros do observador. Ø Fontes de erro destes métodos: aparelho descalibrado; pode considerar na análise susbtâncias com caracaterísticas semelhantes à da água.

Grãos �Brasil máximo 13% de umidade Umidade > 13% �desenvolvimento de fungos, �contaminação, �comercialização (comprador compra “água” ao invés de produto) Como conservar? Ø Secagem Ø Congelamento Ø Aumento da [sólidos solúveis]

Gráfico de umidade (X) em bs versus tempo de secagem

Secagem sementes de mamona

Taxa de Secagem (R) �R = massa de água evaporada por tempo e por área de secagem. �Wsu = massa de sólidos secos �X = umidade (bs) �A = área de secagem �t = tempo de secagem.

Taxa de secagem x Umidade Taxa de secagem x tempo

Períodos de taxa constante e decrescente Taxa de secagem constante Taxa de secagem decrescente

Ponto crítico �C = ponto crítico (R deixa de ser constante) C Xc Xe Xi �Xi = umidade inicial �Xc = umidade crítica �Xe = umidade de equilíbrio.

Exercício Um sólido deve ser seco por uma corrente de ar com umidade de 0, 028 kg de água/kg ar seco, a 50°C e 3000 kg/h. m 2. O ar escoa paralelamente ao sólido. Se o sólido estiver no início da secagem com umidade maior do que a umidade crítica, determinar: a) A velocidade de secagem no período de velocidade constante. b) Se apenas o fluxo de ar for alterado para 6000 kg/h. m 2, qual a nova velocidade (taxa) de secagem constante? c) Em relação ao item a, se a umidade do ar fosse 0, 02 kg de água/kg de ar seco, qual o valor da velocidade de secagem constante?

OBRIGADA!!!!!!