A Secagem de Sólidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

INSTITUTO DE TECNOLOGIA

FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

 

SECAGEM

(Fundamentos)

 

 

 

 

1. INTRODUÇÃO

   

 

         CONCEITO DE SECAGEM

 

 

A secagem é tradicionalmente definida como a operação unitária que consiste em reduzir ou eliminar, por mudança de estado (evaporação ou sublimação), o conteúdo de umidade (água ou qualquer outra substância volátil) contida em um material.

 Nesta operação, o estado inicial do material (produto úmido) pode ser sólido, semi-sólido (pasta, lama) ou líquido e o estado final do material (produto seco) é sempre sólido.

A mudança de estado diferencia a secagem dos outros métodos de retirada de umidade de materiais, como os métodos mecânicos: filtração, centrifugação e prensagem.

A operação de evaporação também elimina água por vaporização térmica, porém na temperatura de ebulição do líquido e para um meio saturado.

 

 

         DISTINÇÃO ENTRE SECAGEM E DESIDRATAÇÃO

 

Na Engenharia Química tal distinção não existe, sendo os termos empregados como sinônimos.

Na Engenharia de Alimentos e em Tecnologia de Alimentos se considera como produtos desidratados os que possuem baixos conteúdos de umidade final (3 a 4% b.u.) e que passaram por várias operações de processamento na planta de desidratação (limpeza, seleção, branqueamento, embalagem), onde o secador propriamente dito é parte integrante. Os alimentos secos têm geralmente conteúdos de umidade entre 12 e 14% b.u., em média.

Os profissionais da Engenharia Agrícola usam o termo secagem geralmente referindo-se à secagem natural (solar e/ou eólica, direta ou indireta), e secagem mecânica ou artificial quando utilizam secadores (comerciais ou projetados). Normalmente associam o termo desidratação à retirada de umidade com o controle das variáveis de processo e secagem sem o controle efetivo das variáveis operacionais, como é característico da secagem solar direta, por exemplo.  

 

INTERESSES DA SECAGEM

 

Existem múltiplas razões para secar uma matéria prima ou um produto. Contudo, se podem considerar duas razões principais: econômicas e tecnológicas. Entretanto, a vantagem procurada ao se proceder a secagem frequentemente envolve as duas razões simultaneamente.

 

 

 

 

Razões econômicas:

 

• Redução de volume e de peso, o que diminui os gastos com transporte e estocagem.
• Um produto mais seco, consequentemente mais “puro”, tem normalmente o maior valor de mercado.

 

Razões tecnológicas:

 

• Conservação do produto (caso mais frequente) - Estabilização de certas propriedades.

 Secagem de madeira para estabilizar suas dimensões antes do trabalho mecânico; textura e “flavor” de certos alimentos.   - Facilitar toda a operação em que o excesso de umidade torne difícil

Moagem de grãos úmidos; produtos úmidos que colam uns nos outros (aglomeram-se) dificultando operações de movimentação e dosagem.

 

 

INCONVENIENTES DA SECAGEM

 

1. Processo relativamente dispendioso em energia. A quantidade de água a ser retirada deve ser calculada o mais precisamente possível, levando-se em conta o objetivo de conservação a realizar.

 

1. Provoca modificações e alterações no produto:

• Temperaturas relativamente elevadas, provocam algumas modificações bioquímicas, tais como:

1. Desnaturação de proteínas, diminuindo sua capacidade de desidratação, poder ligante ou espumante.
2. Destruição de vitaminas.
3. Oxidação de matérias graxas provocando o aparecimento de gosto rançoso.
4. Cores indesejadas ou diminuição apreciável da cor inicial
5. Diminuição do poder de germinação de sementes.

 

• A secagem ainda pode modificar a estrutura dos produtos, que então tendem a apresentar rachaduras ou fendas, ou encolhimento pronunciado, principalmente em frutas ou legumes.

 

• Pode causar ainda perdas importantes de substâncias voláteis, sobretudo no caso de aromas, onde às vezes a perda é de tal magnitude que se deve considerar sua recuperação, ou a proteção dessas substâncias antes da secagem, por meio de suspensões encapsulantes. Neste caso utiliza-se simultaneamente a secagem e recobrimento de partículas, geralmente em secadores de leitos móveis (p. ex. leito fluidizado) dotados de sistema de atomização.

 

PRINCÍPIOS DA SECAGEM

 

 A particularidade da secagem em relação às outras técnicas de separação, é que a retirada das moléculas é efetuada por uma movimentação da água, graças a uma diferença de pressão parcial de vapor d’água entre a superfície do produto a ser secado e o ar que o envolve.  

 A condição necessária e suficiente para que um produto seja submetido ao fenômeno de secagem é que a pressão parcial do vapor d’água sobre a superfície do produto, pw0, seja maior do que a pressão parcial do vapor d’água no ar, pw. Se ambas forem iguais, não há secagem, e sim, equilíbrio higroscópico entre o produto e o ar. Se a pressão parcial do vapor d’água do meio for maior do que pw0 ocorrerá a adsorção de umidade pelo produto, até que o equilíbrio seja atingido.

 

         Na secagem, dois processos ocorrem simultaneamente:

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