ESTUDO DO PROCESSO DE SECAGEM DE CELULOSE MICROCRISTALINA E DE CLORETO DE POTÁSSIO

ESTUDO DO PROCESSO DE SECAGEM DE CELULOSE MICROCRISTALINA E DE CLORETO DE POTÁSSIO

1. Resumo

        A secagem consiste na operação de transferência de massa, mediante a remoção de algum solvente de um sistema sólido ou semi – sólido. Este processo é amplamente utilizado em indústrias química, alimentícia e farmacêutica, sendo que investigações de como melhorar o desempenho desta operação e de qual aparelhagem deve ser utilizada para o produto a ser analisado são de grande importância para estas indústrias. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar a secagem de celulose micro-cristalina e de cloreto de potássio purificado a partir de dois equipamentos distintos, visando a comparação dos resultados. Diante disso, os resultados obtidos foram bastante adequados com o esperado, sendo que são apresentados as curavas de secagem para as amostras analisadas, bem como algumas propriedades que caracterizam as mesmas.

Palavras Chave: secagem, celulose, cloreto de potássio, infravermelho.

        

2. Introdução

        

(3)        A celulose micro-cristalina (também denominada MCC) tipo pó tem alta fluidez e elevada porosidade (é um sólido não higroscópico), além da grande insolubilidade em soluções aquosas. Estas propriedades caracterizam-no como um produto diferenciado, sendo que o mesmo pode ser utilizado em diversos ramos indústrias, como na elaboração de aditivos para fármacos, alimentos, cosméticos, uso industrial em geral.                                                                   (3)

(4)        O Cloreto de Potássio é um sal usado na medicina (injeções letais), em fertilizantes, como substituto do sal de cozinha e no processamento de alimentos.                                                                                                            (4)

(6)        A Secagem consiste em uma operação utilizada em diversos ramos industriais, como o alimentício, farmacêutico e químico. Uma das técnicas bastante discutidas e aplicadas para o aceleramento da secagem consiste na emissão de radiações eletromagnéticas sobre o material a ser secado. Estudos afirmam que o tempo do processo reduz-se significativamente quando há aplicação direta dessas radiações (como no caso da radiação infravermelha) em comparação com de quando são utilizadas as técnicas clássicas.              (6)

2.1. Revisão Bibliográfica

(1)   

        A secagem, processo químico de grande importância para as indústrias de produtos químicos, consiste em uma operação unitária através da qual se remove um solvente líquido de uma substância sólida mediante a vaporização térmica. Entretanto, a secagem se distingue dos demais processos mecânicos de desidratação de substâncias sólidas (centrifugação e remoção de umidade mediante a um gradiente de pressão) por depender de uma corrente de gás que fornece calor ao líquido, agitando suas moléculas para que a velocidade da reação de evaporação do mesmo aumente. Entretanto, grande parte dos secadores trabalham à temperaturas inferiores ao ponto de ebulição do líquido que se deseja remover da substância.                                                               (1)

           

2.1.1. Umidade em um material sólido

 (3)

        Para se definir a umidade de um sólido, são utilizados dois parâmetros distintos: Base Seca e Base Úmida.

        Define-se umidade de um sólido na base seca (Xbs) como o quociente entre a massa de água (ma) e a massa do sólido seca (mss):

                                   Xb,s = ma                              (1)

          mss

        O segundo parâmetro é correlacionado a massa do sólido úmido, isto é, a massa de água somada a massa do sólido seco:

                          Xb,u =      ma                            (2)     

                                                             mss + ma                                                                          (3)

2.1.2. Umidade de Equilíbrio

        Um fator importante para as indústrias químicas é localizar o ponto da umidade de equilíbrio entre o material seco e o ar contido no recipiente em que será armazenado (valor que depende da temperatura em que se executa a secagem e da umidade relativa do ar), pois o desconhecimento desse fator pode acarretar em exposição do composto no secador por um tempo superior ao necessário, aumentando os custos e diminuído a capacidade produtiva. A figura que representa a umidade de equilíbrio (Wd) em função da umidade relativa do ar possui o formato de uma isoterma que pode ser representado pela seguinte figura:

[pic 1] 

Figura 1.1. Exemplo de Isoterma de Equilíbrio (Umidade base seca em função da umidade relativa) para uma fibra qualquer – fonte (2) Conceitos Básicos Secagem de Sólidos

A análise da Figura 2.1 permite a verificação de que existe um valor de umidade de equilíbrio para o sólido em contato com um ar saturado. Este valor de umidade de equilíbrio em contato com ar saturado marca uma diferença significativa no comportamento da água no interior do solido.

Considerando que o um sólido arbitrário está inicialmente com umidade Xb,s (ponto A). Sabe-se que no equilíbrio sua umidade será Wd (ponto C – ponto de inflexão do gráfico apresentado).

Conforme se retira água do sólido, a sua umidade vai se aproximando daquela do ponto B. Neste trecho AB, a umidade exerce uma pressão de vapor igual àquela da água pura. A vaporização ocorre como se o sólido não existisse, mas sim um corpo apenas formado por água.

        No ponto B a umidade é igual àquela de equilíbrio do sólido com ar saturado e é a menor umidade que o sólido pode conter exercendo uma pressão de vapor igual àquela da água pura. Entretanto, em geral, em um processo de secagem, torna-se muito difícil de alcançar esse ponto de equilíbrio entre amostra e o ar saturado, sendo que em geral não se alcança esse valor (para tanto seria necessário um gasto muito elevado de energia, o que poderia gerar elevações de custos, principalmente em relação a casos que envolvem produção em grande escala de produtos secos).