O Relatório de Secagem

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA QUÍMICA

disciplina de laboratório para engenharia química ii

Ana Carolina Gasparotto Ferrari

Fabiana Lie Tanaka

Paulo Turino Silva

Rafael Lopes Turino

Thainá Louise Filachowski

Aula prática: secagem – Spray Dryer

Francisco Beltrão/2017

1 OBJETIVO

Conhecer partes de um secador tipo spray driyer, como também realizar interpretação dos valores obtidos via secagem de solução maisena + água à diferentes concentrações.

2 FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA

        O processo de secagem por aspersão consiste de três etapas fundamentais. Na primeira fase, o fluido é disperso como gotículas, produzindo uma grande área superficial. Na segunda, ocorre contato destas com uma corrente de ar aquecido, havendo transferência de calor. Na terceira etapa acontece a evaporação do solvente e a formação da partícula sólida, que pode ser observada na Figura 1. (NONNHEBEL e MOSS, 1971; MASTERS, 1985; BROADHEAD et al., 1992; SHAW 1997; RANKELL et al., 2001).

                       [pic 1]

                Figura 1: Formação de partícula por secagem por aspersão.

                                Fonte: Cao et al., 2000).

        Com a transferência de calor do ar aquecido às gotículas, o líquido da superfície evapora-se rapidamente. As partículas solidificadas geralmente apresentam o mesmo tamanho e forma da gotícula que as originou. Na última etapa, o produto de secagem é transportado por uma corrente de ar sendo posteriormente coletado (BROADHEAD et al., 1992; SHAW, 1997; RANKELL et al., 2001).

        As variáveis devem ser controladas visando à obtenção de rendimento e de teor de umidade adequados, estabilidade química, minimização da aderência de partículas na câmara de secagem (sticking) e características tecnológicas específicas. As propriedades do produto são normalmente determinadas pelos fatores relacionados às características do material de entrada e do processamento, isto é, parâmetros de operação e equipamento. (OLIVEIRA e PETROVICK, 2009).

        Os componentes presentes em um spray dryer são, de acordo com Oliveira e Petrovick (2009): distribuidor de alimentação, aspersor, fornecedor de ar quente (a), câmara de secagem (b), separador sólido-gás (c) e sistema de recolhimento do produto (d), conforme a Figura 2.

[pic 2]

Figura 2. Torre de secagem por aspersão

Os mesmos autores explicam que, através do ciclone (coletor primário) há a separação do produto sólido do gás efluente. Tal produto irá, então, atingir as paredes da câmara de secagem e recolhido no fundo da mesma. O produto recolhido no ciclone apresenta menor tempo de retenção em relação ao produto que permanece na câmara. O produto final seco é, normalmente, resultante da mistura de ambos os produtos, do menos denso (menor tempo de retenção) e do mais denso e mais propenso a um aquecimento prolongado.

As propriedades físicas relacionadas com a qualidade dos produtos obtidos são influenciadas pelas condições operacionais do secador e características da suspensão de alimentação (SOUZA et. al apud MASTERS, 1997). Com o spray dryer é possível obter um produto final de alta qualidade, pois esse equipamento conta com um controle e um ajuste fino dos parâmetros que proporcionam uma flexibilização do seu uso (Spray Process, 2017).

De acordo com Spray Process (2017) o equipamento ainda apresenta algumas vantagens como:

• redução dos pesos e volumes quando aplicado para produtos alimentícios;
• baixo custo de operação;
• alta qualidade dos pós obtidos;
• processo com excelente rendimento;
• produção de material com ótima solubilidade e alta estabilidade, com umidade residual homogênea durante todo o processo.

3 PROCEDIMENTO

        Foram realizadas 4 secagens, em sequência, de uma solução de água + maisena. Cada grupo realizou o experimento em uma determinada concentração distinta dos demais grupos.

As soluções foram submetidas ao processo de secagem no Mini-Spray-Dryer LM MSDi 1.0 da LM Equipamentos e Instrumentos no laboratório de operações.

O presente grupo realizou a secagem da solução 4, logo, o equipamento precisou passar por limpeza com a passagem de água antes de iniciar o processo. E também, por ser o último grupo a utilizar o equipamento, a higienização foi corretamente empregada de acordo com o manual do Spray Dryer.

Para cada concentração de maisena utilizou-se diferentes vazões de ar, mantendo-se a mesma temperatura de entrada (Te = 120 ºC) e vazão da amostra (1 L/h). Abaixo tem-se os dados de cada secagem:

Solução 1

- massa de maisena = 10g

- massa inicial de água = 195g

- concentração = 4,88% (g maisena/g solução)

- vazão de ar = 1,8 L/min

- % recuperada = 37,7%

Solução 2

- massa de maisena = 10,51g

- massa inicial de água = 210,52g

- concentração = 4,76% (g maisena/g solução)

- vazão de ar = 1,6 L/min

- % recuperada = 40,44%

Solução 3

- massa de maisena = 6g

- massa inicial de água = 197g

- concentração = 2,96% (g maisena/g solução)

- vazão de ar = 1,6 L/min

- % recuperada = 42,5%

Solução 4

- massa de maisena = 5g

- massa inicial de água = 195g

- concentração = 2,5% (g maisena/g solução)

- vazão de ar = 1,8 L/min

- % recuperada = 47%

        Após cada secagem, a amostra coletada foi pesada, e para realização do cálculo da porcentagem de massa de maisena recuperada em cada experimento, utilizou-se a seguinte equação:

[pic 3]

Sendo,