Secagem - Operações Unitárias

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- REVISÃO BIBLIOGRAFICA

- SECAGEM DE SÓLIDOS

Em geral, a secagem de sólidos significa a remoção relativa de pequenas quantidades de água ou outros líquidos do material sólido, para a redução do conteúdo liquido residual até um valor aceitavelmente baixo. [1]

É geralmente mais barato remover líquidos mecanicamente que termicamente, portanto, é aconselhável reduzir o teor de liquido tanto quanto possível antes de alimentar o material no secador. [1]

Secagem ou desidratação de materiais biológicos, especialmente comidas, são usados como técnicas de preservação, microrganismos que podem degradar a comida, não podem crescer e se multiplicar em ambientes com pouca água. [2]

Os sólidos a serem secos podem ter diferentes formas – flocos, grânulos, cristais, pós, lajes, ou folhas contínuas – e podem possuir uma infinidade de diferentes propriedades. O liquido a ser vaporizado pode estar na superfície do solido, tal como na secagem de cristais de sal, ele pode estar totalmente dentro do solido, tal como solvente removido das folhas de polímeros, ou podem estar parte dentro e parte fora. A alimentação de muitos secadores é um liquido em que o solido é suspenso como partículas ou em uma solução. O produto a ser seco, tal como sal, e outros sólidos inorgânicos, pode ser capaz de suportar a manipulação grosseira e altas temperaturas, ou podem ser como, comida ou fármacos, que requerem um tratamento delicado em temperaturas de baixas a moderadas. Consequentemente, múltiplos tipos de secadores estão disponíveis no mercado de secagem comercial. Eles diferem, normalmente, pelo modo como o sólido é movido através da zona de secagem, o pela forma com que o calor é transferido. [1]

- CLASSIFICAÇÕES DOS SECADORES

Não existe uma forma simples de se classificar os equipamentos de secagem. Muitos secadores são contínuos e outros operam em batelada, muitos agitam o sólido e outros são essencialmente não agitados. Operações com vácuo podem ser utilizadas para reduzir a temperatura de secagem. Muitos secadores podem ser manuseados para uma infinidade de matérias, enquanto outros possuem limitações quanto à alimentação. [1]

A maior divisão pode ser feita entre secadores em que o sólido é diretamente exposto ao gás quente (normalmente ar), secadores em que o calor é transferido para o sólido a partir de um meio externo, tal como vapor condensando, usualmente através de uma superfície metálica com que o sólido entra em contato, e secadores que são aquecidos por dielétricos, radiação, ou a energia de micro-ondas. Secadores que espoem o sólido a um gás quente são chamados de adiabáticos ou secadores diretos. Aqueles em que o calor é transferido de um meio externo são conhecidos como não adiabáticos ou secadores indiretos. Muitos modelos possuem mais de um modo de transferir calor, tal como o gás quente mais superfície aquecida, ou gás quente mais radiação.

- PRINCÍPIOS DA SECAGEM

Devido a grande variedade de materiais a serem secos no comercio de equipamentos, e da quantidade de equipamentos a serem usados, não há uma única teoria capaz de representar todos os materiais e equipamentos.

Entretanto, observa-se que dois fenômenos ocorrem simultaneamente quando um sólido úmido é submetido à secagem. [3]

- Transferência de energia (calor) do ambiente para evaporar a umidade superficial. Esta transferência depende de condições externas de temperatura, umidade do ar, fluxo e direção de ar, área de exposição do sólido (forma física) e pressão. [3]

- Transferência de massa (umidade) do interior para a superfície do material e sua subsequente evaporação devido ao primeiro processo. O movimento interno da umidade no material sólido é função da natureza física do sólido, sua temperatura e conteúdo de umidade. [3]

Esse processo manifesta-se sob um comportamento típico, que pode ser observado na curva de secagem. Cada sólido possui uma curva característica [3]

- CURVAS DE SECAGEM

O comportamento geral de um sólido úmido durante a secagem utilizando um gás à uma determinada temperatura é sempre um certo tipo já esperado, traçando um perfil típico sobre o teor de umidade no sólido. Imediatamente após o contato da amostra e do meio secante, a temperatura do sólido ajusta-se até atingir um regime permanente. Este período é conhecido como regime transiente. As temperaturas no interior do sólido tendem ser iguais à temperatura de bulbo úmido do gás. Uma vez que as temperaturas do sólido tenham atingido a temperatura de bulbo úmido do gás, elas permanecem bastante estáveis e a taxa de secagem também permanece constante. Este período de secagem é o período de secagem a taxa constante, e termina quando o sólido atinge o teor de umidade crítico (xc). Além desse ponto, a temperatura da superfície aumenta e a taxa de secagem cai rapidamente, dando início ao período de secagem a taxa decrescente, que pode ser bem mais dilatado que o período de secagem a taxa constante, porém a remoção de umidade é muito menor. A taxa de secagem aproxima-se de zero, num certo teor de umidade de equilíbrio, que é o menor teor de umidade atingível. [4]

[pic 2]

Figura 1 - Curva de secagem típica em condições constantes de secagem.

Fonte:http://www.ebah.com.br/content/ABAAAenvQAD/desidratacao frutashortalicas?part=5 acesso: 16/10/2014 ás 9:28

[pic 3]

Figura 2 - Curva da taxa de secagem típica em condições constantes de secagem.

Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAenvQAD/desidratacao-frutas-hortalicas?part=5 acesso: 16/10/2014 ás 10:30

Podemos descrever os trechos das figuras acima, da seguinte madeira:

Trecho AB: A temperatura do sólido é menor que a temperatura ambiente. O calor transferido do ar para o sólido é maior do que o calor retirado do sólido para evaporar água.[4]

Trecho BC: Período de taxa constante. A temperatura do sólido é igual a temperatura ambiente. É caracterizado pela velocidade de secagem ser inalterada com a diminuição do teor