Spray Dryer

INTRODUÇÃO

O “spray dryer” (secador por aspersão) é um equipamento que admite a alimentação somente em estado fluido (solução, suspensão ou pasta) e a converte em uma forma particulada seca pela aspersão do fluido em um agente de secagem aquecido (usualmente o ar).

Existe uma gama muito ampla de produtos que requerem a utilização do sistema de secagem por atomização, que mantém as propriedades físico-químicas dos produtos e em alguns casos chega a melhorar essas propriedades. Através de uma solução, emulsão, suspensão ou pasta, é enorme a diversidade de produtos que se pode secar por meio deste sistema nas indústrias Química e Alimentícia. Leite em pó, sucos, sopas instantâneas, detergentes são alguns poucos exemplos de produtos do conhecimento geral.

A secagem por atomização é também usada para a preservação dos alimentos. Mediante este processo simples e ultrarrápido, se consegue secar os sólidos e sólidos solúveis, com a mais alta qualidade e com a preservação das características essenciais. Este processo também oferece vantagens na redução dos pesos e volumes.

O processo de secagem consiste em pulverizar o produto dentro de uma câmara submetida a uma corrente controlada de ar quente. Dessa maneira se consegue uma evaporação dos solventes, em geral água, obtendo-se uma separação ultra-rápida dos sólidos e solúveis contidos, com a mínima degradação do produto a secar, terminando esse processo com a recuperação do produto já em pó.

Há quatro etapas principais no processo de secagem por aspersão/atomização: atomização da alimentação; evaporação da umidade livre; evaporação da umidade ligada; e recuperação do produto (limpeza do agente de secagem).

A secagem por aspersão produz esferas relativamente uniformes apresentando a mesma proporção de compostos não voláteis que a alimentação líquida homogênea. Portanto, a mesma pode ser utilizada para preparar misturas complexas de sólidos que não podem ser produzidas por métodos mecânicos. Por exemplo, pós cerâmicos que são prensados em velas de ignição contêm ligantes e lubrificantes orgânicos solúveis e é essencial que cada partícula seca apresente a mesma composição.

A secagem por aspersão pode ocorrer de forma concorrente, contracorrente, ou como um processo de escoamento misto. A secagem concorrente expõe as gotas à maior temperatura do agente de secagem e, desta forma, uma rápida evaporação ocorre. Portanto, esta característica pode levar a produtos que apresentam baixa densidade de partículas e que consistem de estruturas ocas. A secagem em contracorrente expõe as partículas que estão quase secas às temperaturas mais elevadas e, desta forma, produtos extremamente secos podem ser produzidos.É impossível secar e resfriar um produto em um mesmo equipamento de secagem por aspersão. Portanto, o resfriamento é, em geral, efetuado em um sistema pneumático subseqüente.

Há três mecanismos diferentes que podem ser usados para atomizar (aspergir) a alimentação: o bocal de um único fluido; o bocal pneumático; e o atomizador rotatório. Em geral, o atomizador rotatório é preferido para maiores valores de vazão de alimentação (excedendo 5 t/h). Este tipo de atomizador produz partículas relativamente menores (30 – 120 μm) e as tendências ao entupimento são desprezíveis devido aos largos canais de escoamento. O bocal pneumático (ou de dois fluidos) é utilizado para pequenas operações de secagem e em ocasiões em que a alimentação é relativamente mais viscosa. O bocal de um único fluido é o mais utilizado e produz partículas maiores que as produzidas pelo rotatório (120 – 250 μm). Entretanto, o tamanho da partícula depende da pressão de alimentação (entre 50 e 300 atm), e apresenta tendências de entupimento. Um atomizador rotatório pode ser utilizado somente em operaçõesem concorrente, ao passo que os de bocal podem ser utilizados em quaisquertipos de operações.Geralmente, um secador por aspersão equipado com atomização por bocal apresenta altura da câmara cilíndrica de três a quatro vezes maior que o diâmetroda câmara, ao passo que os secadores com atomizadores rotatórios apresentam alturas de cilindro iguais ao diâmetro da câmara. Este diâmetro mais largo previne a aspersão de atingir a parede do secador.

O agente de secagem para secadores por aspersão pode ser aquecido por chama direta. Entretanto, para aplicações nas áreas de alimentos e produtos farmacêuticos, aquecimento indireto é utilizado de forma a evitar a contaminação dos materiais em secagem com os produtos da queima de combustíveis. A maioria dos secadores por aspersão apresenta temperaturas de entrada menores que 350 ºC. Porém, há secadores por aspersão, que processam materiais inorgânicos (catalisadores), que operam com temperaturas de entrada próximas de 800 ºC.

Este é um processo contínuo, cujo tempo de residência é relativamente curto, sendo assim melhorando a qualidade final do produto. Ele tem um baixo custo de mão de obra e a sua manutenção e operação são relativamente simples. Ele tem alto custo inicial, seu teor de umidade é relativamente alto da alimentação para bombear o material, tem altos custos de energia.

 

OBJETIVOS

Realizar a secagem/pulverização do leite através do spray dryer para fazer o balanço de massa e de energia para o processo, aprender a manusear o equipamento, bem como compreender todos os passos do experimento na teoria e na pratica, determinando os parâmetros de secagem do leite utilizando um secador spray drier de laboratório para a obtenção de leite desidratado.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Ligou-se a chave geral, posteriormente ajustou-se o Set Point do ar na câmara em torno de 180 °C e o set

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