TCC - Centrifuga 14 11 (2)

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 UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
ICET- Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Felipe dos Santos
Leonardo dos Santos
Luciano Almeida Andrade
CENTRIFUGA SEMI INDUSTRIAL PARA LEGUMES E VERDURAS
SÃO PAULO
2020
Felipe dos Santos
Leonardo dos Santos
Luciano Almeida Andrade
CENTRIFUGA SEMI INDUSTRIAL PARA LEGUMES E VERDURAS
Trabalho de conclusão de curso, apresentado à Universidade Paulista – UNIP, como parte dos requisitos para obtenção do título de graduação em Engenharia Mecânica. 
Orientador: Prof. Msc. Juliane Taise Piovani.
SÃO PAULO
2020
RESUMO
O presente trabalho consiste na criação de uma centrifuga industrial, de transmissão direta (eixo do motor ligado diretamente no cesto da máquina), para legumes e verduras. Dispensa o uso de buchas, correias, bomba d´água, graxa e troca de eixos. Possui um sistema de comando elétrico simples, contendo normas de segurança e fácil programação. O rotor desbalanceado pode provocar vibrações indesejáveis e alterações na velocidade de rotação. O eixo do motor e o cesto podem ser prejudicados devido à vibração e qualquer movimento oscilatório, regular ou irregularmente, dentro de um intervalo de tempo. No projeto, esses movimentos serão causados em razão de a máquina estar submetida a ações dinâmicas. Com o uso dos sistemas mecânico e elétrico, foi possível diminuir o balanceamento, deixando as massas mais equilibradas; desse modo, obteve-se menos picos de oscilações vibratórias. Para diminuir a trepidação e vibração, foram instalados pés de borras para nivelar a máquina. O dispositivo de segurança inserido faz com que o equipamento só funcione com a tampa fechada, e todos os protocolos de segurança seguidos, ligando a chave geral ao contator, escolher o time para cada processo e apertando iniciar. Se ocorrer algum problema durante o processo de funcionamento, o operador pode apertar o botão de emergência, parando, assim, o processo da máquina. Um centro de comando foi implantado para controlar o tempo de rotação e a velocidade do motor. Usou-se uma membrana de micro-ondas que manda um sinal para o inversor, determina o tempo e emite um som quando o processo termina. A velocidade controlada pelo potenciômetro pode diminuir ou aumentar a velocidade.
Palavras-chave: Centrifuga; Transmissão direta; Sistema Mecânico; Sistema elétrico. 
ABSTRACT
The proposed work consists in the creation of an industrial centrifuge for direct-transmission vegetables and vegetables (motor shaft connected directly to the machine basket). No need for bushings, belts, water pump, grease and shaft change. A simple electrical control system containing safety standards and easy programming. The unbalanced rotor may cause undesirable vibrations and changes in rotation speed. The motor shaft and basket can be impaired, vibration and any oscillatory movement, regularly or irregularly within a time interval. In the project these movements will be caused by the machine being subjected to dynamic actions. Mechanical system and electrical system, it was possible to reduce the balance leaving the masses more balanced, with this we obtained fewer peaks of vibratory oscillations. To decrease the shaking and vibration we put feet of lees to level machine. The machine safety device, makes the machine only works with the lid closed, and all safety protocols followed, connecting the general key to contactor, choose the time for each process and tightening start. a problem occurs during the operation process, the operator can press the emergency button to stop the machine process. A command center to control the speed time and speed of the engine. We use a microwave membrane that will send a signal to the inverter, determine the time and make a sound when the process is over. The speed controlled by the pot can decrease or increase the speed.
Keywords: Centrifuge with direct transmission.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 — a) Centrífuga a manivela com 4 tubos (1910); b) Centrífuga a manivela com proteção na região de rotação (1912); c) Centrífuga a manivela, com tampa protetora (1913)	9
Figura 2 — Curva de tensão-deformação de engenharia — Aço 1020 laminado a quente	18
Figura 3 — Forças atuantes na partícula em um campo centrífugo	28
Figura 4 — Detalhe de uma centrífuga tubular	31
Figura 5 — Centrífuga de disco com parede sólida	32
Figura 6 — Detalhe de uma centrífuga decantadora	33
Figura 7 — Detalhe de uma centrífuga de cesto	34
Figura 8 — Variações da velocidade em uma centrífuga de cesto típica	36
Figura 9 — Detalhe do projeto da centrífuga — Parte 1	49
Figura 10 — Detalhe do projeto da centrífuga — Parte 2	50
Figura 11 — Sistema de um grau de liberdade	52
Figura 12 — Gráfico do deslocamento em função do tempo	53
Figura 13 — Gráfico de deslocamento em função do tempo com amortecimento crítico	54
Figura 14 — Vista técnica	55
Figura 15	56
Figura 16 — Amortecedor acoplado ao motor	57
Figura 17 — Fixação do motor	57
Figura 18 — Molas para prender o motor	58
Figura 19 — Dentro do cesto fixo	59
Figura 20 — Sistema mecânico completo falho	60
Figura 21 — Suporte com sistema de molas	61
Figura 22 — Centrífuga concluída	62
Figura 23 — Conjunto mecânico	63
Figura 24 — Caixa, entrada do eixo e saída de água	64
Figura 25 — Cesto	65
Figura 26 — Painel	68
Figura 27 — Suporte com sistema de molas	68
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 — Lista de matérias e preços da parte elétrica	73
Tabela 2 — Lista de matérias e preços parte mecânica	74
Tabela 3 — Amortecedor standard	75
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO	8
1.1 Objetivo Geral	11
1.1.1 Objetivos Específicos	11
1.2 Problema	11
1.3 Justificativa	12
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	13
2.1 Projeto De Máquinas	13
2.2 Separação Sólido-Líquido	20
2.3 Centrifugação	22
2.4 Higiene no Processamento de Alimentos	38
2.5 Materiais e Métodos	45
3. PROJETO TEÓRICO	47
4. PROJETO PRÁTICO	55
4.1 Parte Mecânica	55
4.2 Parte Mecânica	60
4.3 Projeto Elétrico	65
5. CONCLUSÃO	69
REFERÊNCIAS	71
APÊNDICE A — TABELAS DE MATERIAIS E PREÇOS	73
APÊNDICE B — DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS PRINCIPAIS	75
APÊNDICE C — PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS	76
1. INTRODUÇÃO 
 Durante o século XVIII, a Inglaterra era uma forte fornecedora de queijo e leite. Até então, o processo, baseado na decantação, era usado para desnatar o leite, pois, quando ainda fresco, era deixado em repouso— por até 24 horas— até que a nata se depositasse na superfície para depois ser retirada.
Em 1864, o alemão Antonin Prandtl (1842-1909) fabricou o primeiro separador mecânico que usava a força centrífuga, no qual baldes eram presos a hastes conectadas a um rotor de operação manual. Após um determinado tempo, o leite desnatado se acumulava no fundo do balde e a nata concentrava-se na superfície. 
Em 1879, Karl Gustaf Patrik de Laval (1845-1913) desenvolveu um sistema funcional para que essa separação operasse de forma contínua. O precursor do sistema de centrifugação era do tipo cesta. Dez anos depois, o alemão Clemens von Becholsheim (1852-1930) introduziu melhorias para o separador de Laval — os chamados "pratos alfa". Esse sistema dividia o leite em finas camadas, o que aumentava a eficiência da separação.
No final do século XIX, foram desenvolvidas diversas melhorias nas centrífugas, como materiais utilizados na fabricação, o sistema de engrenagem, o aumento da segurança operacional, a aparência e os materiais utilizados no acabamento.
Pouco tempo depois, sua introdução no segmento industrial promoveu diversas melhorias nas centrifugas de laboratórios, fazendo grandes avanços na área da biomedicina. Em 1910, as centrífugas movidas a manivela também passam a ter a opção de quatro tubos e os fabricantes começam a se preocupar com o quesito segurança; surgiram, assim, os primeiros modelos com proteção em volta dos tubos. Porém, não se tratava de algo muito sofisticado, sendo apenas uma chapa que protegia a região onde os tubos giravam. A Figura 1, a) b) e c), respectivamente, mostra os modelos de centrífugas utilizadas. 
Figura1 — a) Centrífuga a manivela com 4 tubos (1910); b) Centrífuga a manivela com proteção na região de rotação (1912); c) Centrífuga a manivela, com tampa protetora (1913)
Fonte: Bastos e Afonso (2015).
O motor elétrico é um equipamento que transforma energia elétrica em energia mecânica. Em vista da revolução das máquinas domésticas e industriais, foi possível utilizá-lo para diversas aplicações diferentes, como, por exemplo, máquina de lavar roupas, máquina de costura e centrifuga para laboratório de análises clínicas. 
O balanceamento de centrifuga é uma das principais etapas para garantir que a máquina opere corretamente e faça o processo necessário com o objetivo de balancear e calibrar o rotor. Um rotor desbalanceado pode provocar vibrações indesejáveis e alterações na velocidade de rotação. Assim, é preciso dimensionar o rotor para que a durabilidade da máquina seja estendida. 
A centrifuga industrial de verduras é muito utilizada em mercados onde são vendidos produtos processados. Os legumes e vegetais são picados e embalados, facilitando seu preparo, no dia a dia do consumidor. Alimentos como cenoura, pepino, ervilhas, palmito, cebola, dentre outras, encontram-se prontos para consumo. Esse mercado tem crescido nesses últimos anos.
Os agricultores têm um papel muito importante na área alimentícia, pois são os produtores que realizam distribuição dos produtos nos pontos de venda. Seus donos, por sua vez, sempre procuram modernizá-los para chamar a atenção dos clientes e aumentar suas vendas. Os legumes e verduras passam por um tratamento após chegarem ao mercado ou distribuidora.
Alimentos minimamente processados são aqueles que não recebem nenhum ingrediente, passam por uma rigorosa seleção que retira as partes danificadas, amassadas e estragadas; a partir disso, são lavados com água corrente, ajudando a prevenir contaminações. Após esse processo, repousam por algum tempo em uma solução de hipoclorito de sódio, ou água sanitária, tendo especificações para cada produto que for utilizado — para um litro de água, uma colher de água sanitária, e para o hipoclorito, adiciona-se uma colher de sopa do produto na concentração de 2,0% ou 2,5%, ou duas colheres de hipoclorito na concentração de 1%. Para cada litro de água, são necessários 10 minutos de molho para remoção das bactérias; depois desse período, enxagua-se em água corrente para remover a solução. 
Após esses procedimentos de higiene, os produtores colocam os alimentos numa centrifuga industrial para remover a água por meio da centrifugação, prolongando-se a vida útil do alimento a fim de evitar desperdícios, agilizar o processo e aumentar a fabricação. Em seguida, o operador tira os alimentos da máquina partindo para o processo de embalagem e armazenamento no freezer para o consumidor. A segurança dos operadores é obtida pelas normas NR12 (norma regulamentadora) na qual atende estes requisitos:
12.1. Esta Norma Regulamentadora e seus anexos definem referências técnicas, princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores e estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos de todos os tipos, e ainda à sua fabricação, importação, comercialização, exposição e cessão a qualquer título, em todas as atividades econômicas, sem prejuízo da observância do disposto nas demais Normas Regulamentadoras – NR aprovadas pela Portaria nº 3.214, de 8 de junho de 1978, nas normas técnicas oficiais e, na ausência ou omissão destas, nas normas internacionais aplicáveis.
12.1.1 Entende-se como fase de utilização o transporte, montagem, instalação, ajuste, operação, limpeza, manutenção, inspeção, desativação e desmonte da máquina ou equipamento. (Alterado pela Portaria MTE n.º 857/2015)
12.1.1. Entende-se como fase de utilização a construção, transporte, montagem, instalação, ajuste, operação, limpeza, manutenção, inspeção, desativação e desmonte da máquina ou equipamento (NR12, 2015).
Pensando-se num processo industrial, a proposta deste trabalho é elaborar uma centrifuga que tenha um sistema de segurança para facilitar o dia a dia do operador, aumentando a produção em menor tempo. Para isso, também será necessário escolher um material que suporte as condições de uso, com um design que facilita o escoamento de água retirada dos vegetais ou legumes.
 1.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho é construir uma centrifuga com o intuito de remover a água dos alimentos, com peças que facilitem sua manutenção.
1.1.1 Objetivos Específicos
Derivados do objetivo geral, os objetivos específicos estabelecidos são:
a) Encontrar o balanceamento onde o eixo do motor se encontra em equilíbrio; 
b) Dimensionar o escoamento do líquido dos vegetais e legumes;
c) Aumentar a vida útil do eixo do motor e do rolamento.
1.2 Problema 
As centrifugas, como qualquer outra máquina, equipamento ou dispositivo na indústria, estão em constante desenvolvimento. Para o projeto, é importante atentar-se a alguns detalhes e melhorias para que o desenvolvimento seja satisfatório. Os problemas encontrados, tal como o balanceamento do motor acoplado no cesto fixo, têm que estar equilibrados para aumentar sua vida útil. Para isso, criou-se um sistema de molas ajustando o balanceamento, deixando o cesto equilibrado. O dispositivo de segurança da máquina consiste em uma chave liga e desliga que se abre enquanto a máquina esteja em funcionamento. A chave mandará um sinal para o inversor parando o processo. Deve ser desenvolvido um suporte para escoamento da água. Logo, se fez necessário criar uma placa com canaletas onde haja inclinação que permita o escoamento da água, removendo-a do equipamento. Por fim, um centro de comando para controlar o tempo da centrifugação e a velocidade do motor. Adaptou-se uma membrana de micro-ondas que mandará um sinal para o inversor, determinando o tempo e emitindo um som ao final do processo. A velocidade é controlada por um potenciômetro cuja capacidade pode aumentá-la ou diminuí-la.
1.3 Justificativa 
Com a centrifuga industrial, tende-se a economizar tempo no processo de remoção de água, aumentar a produção e diminuir o trabalho. Um interruptor melhora a segurança do sistema abrindo a porta somente quando o processo for finalizado. 
A máquina propõe diminuição no tempo de processo, aumento de produtividade, facilidades de manutenção e operação, posições confortáveis, atendendo às normas de segurança NR12.
A centrifuga terá capacidade de 900 rpm por tratar-se de uma rotação que não danificará os alimentos colocados na máquina. Essa velocidade também poderá ser regulada para que seja adequada conforme cada tipo de verdura e legume e evitar desperdícios.
Com a rotação da máquina, pretende-se remover 85% de água fazendo com que os vegetais tratados corretamente durem por mais tempo — estimado para uma semana. O sistema de desmontagem será de fácil acesso, permitindo realizar suas manutenções internas, no caso, a limpeza periódica da máquina.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 Projeto De Máquinas
A essência da engenharia é a utilização dos recursos e leis da natureza para beneficiar a humanidade. A engenharia é uma ciência aplicada no sentido de concentrar-se em entender os princípios científicos e aplicá-los para atingir um objetivo designado. O projeto de engenharia mecânica é um importante segmento que trata da concepção, desenvolvimento, refinamento e aplicação de máquinas e aparelhos mecânicos de todos os tipos (JUVINALL; MARSHEK, 2017).
A engenharia profissional preocupa-se em obter soluções para problemas práticos. Essas soluções devem refletir uma compreensão das ciências subjacentes, mas, geralmente, essa compreensão não é suficiente; conhecimento empírico e "julgamento de engenharia" também estão envolvidos. Além disso, usualmente, o processo de engenharia, para resolver problemas, destaca áreas particularmente apropriadas para pesquisas científicas mais intensivas(JUVINALL; MARSHEK, 2017).
Devido à natureza profissional do assunto, a maioria dos problemas no projeto de engenharia mecânica não tem uma única resposta correta. Existe um número quase infinito de designs viáveis, nenhum dos quais poderia ser chamado de resposta "incorreta". Mas, das respostas "corretas", algumas são obviamente melhores que outras porque refletem um conhecimento mais sofisticado da tecnologia subjacente, um conceito mais engenhoso de concepção básica, uma utilização mais eficaz e econômica da tecnologia de produção existente, uma aparência estética mais agradável. É precisamente nesse ponto que se encontra o desafio e a emoção da engenharia moderna (JUVINALL; MARSHEK, 2017).
As considerações técnicas do projeto de componentes mecânicos estão amplamente centradas em duas áreas principais de preocupação: (1) relações tensão-tensão-resistência envolvendo a maior parte de um membro sólido; e (2) fenômenos de superfície, incluindo atrito, lubrificação, desgaste e deterioração ambiental. O design de uma mola de válvula, de motor automotivo, por exemplo, depende do espaço disponível para aquela peça. Isso, por sua vez, representa um comprometimento com os requisitos de espaço para as portas da válvula, passagens do líquido de arrefecimento, folga da vela de ignição, entre outros aspectos. Essa situação adiciona uma dimensão totalmente nova à imaginação e engenhosidade exigida dos engenheiros, pois eles buscam determinar um projeto ideal para uma combinação de componentes relacionados. Além das considerações tecnológicas e econômicas tradicionais, fundamentais para o projeto e o desenvolvimento de componentes e sistemas mecânicos, o engenheiro moderno tornou-se cada vez mais preocupado com as considerações mais amplas de segurança, ecologia e "qualidade de vida" geral (UICKER; PENNOCK; SHIGLEY, 2017).
O primeiro passo importante no desenvolvimento da competência em engenharia, na área de segurança, é cultivar uma consciência da própria importância. A segurança do produto é uma grande preocupação (CHILDS, 2014).
Existem certas técnicas e diretrizes que geralmente são úteis. Seis delas são sugeridas a seguir (CHILDS, 2014; MOTT; VAVREK; WANG, 2018):
a) Revisar o ciclo de vida total do produto, desde a produção inicial, até o descarte final, com o objetivo de descobrir riscos significativos. Perguntar quais tipos de situações podem se desenvolver razoavelmente durante os vários estágios de fabricação, transporte, armazenamento, instalação, uso, manutenção;
b) Certificar-se de que as disposições de segurança representem uma abordagem equilibrada. Não aceitar uma penalidade em dólares para eliminar um risco e ignorar uma possibilidade de vinte centavos para eliminar um risco igual. E, conforme o exemplo mencionado da furadeira, não concentrar a atenção na força das algemas de pulso enquanto há negligência quanto à fragilidade do acessório da câmera;
c) Tornar a segurança um recurso integrante do projeto básico, sempre que possível, em vez de "adicionar" dispositivos de segurança após a conclusão daquele. Um exemplo disso foi o desenvolvimento de uma pistola de pintura eletrostática manual. As pistolas de pintura eletrostática estacionárias, montadas anteriormente, tinham cabeças atomizadoras de metal operando a 100.000 volts. Uma versão de pistola, incorporando guardas e escudos elaborados, foi rapidamente reconhecida como impraticável. Em vez disso, um projeto de circuito elétrico fundamentalmente novo, combinado com um cabeçote não metálico, foi desenvolvido para que, mesmo que o operador entrasse em contato com o cabeçote de alta tensão, ele ou ela não receberia choque; a tensão caiu automaticamente quando uma mão se aproximou da cabeça, e a cabeça, em si, tinha uma capacitância baixa o suficiente para evitar descargas significativas para o operador;
d) Sempre que possível, usar um design à prova de falhas. Deve-se tomar precauções para que as falhas sejam evitadas, mas, caso venham a ocorrer, a qualidade do desenho respalda que o produto permaneça "seguro"; isto é, a possibilidade de tragédia será praticamente descartada. Por exemplo: os primeiros aviões a jato comerciais foram os British Comets. Algumas unidades dessas aeronaves experimentaram falhas catastróficas quando surgiram rachaduras por fadiga na “pele” externa de alumínio, nos cantos das janelas (causadas alternadamente pela pressurização na cabine em grandes altitudes e o alívio nas tensões pressurizantes ao nível do solo). Logo depois que as rachaduras foram expostas, a pele da fuselagem rasgou desastrosamente (um pouco como um balão de brinquedo feito de borracha). Após a determinação da causa dos acidentes, os aviões a jato comerciais subsequentes incorporaram o recurso à prova de falhas da ligação dos painéis externos aos membros longitudinais e circunferenciais da estrutura da fuselagem. Assim, mesmo que uma rachadura comece, ela pode se propagar apenas para a costura colada mais próxima. As rachaduras relativamente curtas não prejudicam a segurança da aeronave. Os projetos à prova de falhas, geralmente, incorporam membros redundantes, de modo que, se um membro de transporte de carga falhar, um segundo membro poderá assumir a carga completa. Isso, às vezes, é conhecido como a filosofia de design de “correias e suspensórios”;
e) Verificar as normas do governo e do setor e a literatura técnica pertinente para garantir que os requisitos legais sejam cumpridos e que sejam aprendidas lições da experiência de segurança relevante de terceiros;
f) Fornecer avisos de todos os perigos significativos que permanecem após o design ter sido feito com o máximo de segurança possível. Os engenheiros que desenvolveram o produto estão na melhor posição para identificar esses perigos. Os avisos devem ser projetados para levar as informações — da maneira mais positiva possível — ao conhecimento das pessoas sob risco. Geralmente, os melhores sinais de alerta são aqueles visíveis, fixados permanentemente na própria máquina.
Para aplicar essas técnicas e diretrizes em uma forma processual alternativa, deve ser seguida a seguinte ordem de atividades: delinear o escopo dos usos do produto; identificar os ambientes em que o produto será usado; descrever a população de usuários; postular todos os perigos possíveis, incluindo estimativas de probabilidade de ocorrência; e gravidade dos danos resultantes; delinear características alternativas de projeto ou técnicas de produção, incluindo avisos e instruções que possam mitigar ou eliminar efetivamente os perigos; avaliar essas alternativas em relação aos padrões de desempenho esperados do produto; decidir sobre quais recursos incluir no design final (MOTT; VAVREK; WANG, 2018).
Os objetivos ecológicos básicos do projeto de engenharia mecânica, de maneira simples, podem ser estabelecidos como: (1) utilizar materiais que sejam economicamente recicláveis, dentro de períodos de tempo razoáveis, sem causar poluição desagradável ao ar, ao solo e à água; e (2) minimizar a taxa de consumo de fontes de energia não recicladas (como combustíveis fósseis), tanto para conservar esses recursos, como para minimizar a poluição térmica (JUVINALL; MARSHEK, 2017).
A maioria dos projetos de engenharia envolve uma infinidade de considerações e é um desafio para o engenheiro reconhecê-las todas na proporção adequada. Embora nenhuma lista de verificação simples, fornecida aqui, possa ser adequada ou completa, pode ser útil descrever as principais categorias envolvidas. Sendo assim, podem ser citados materiais, geometria, condições de operação, custo, disponibilidade, produtividade, vida do componente, ergonomia, confiabilidade, segurança, qualidade da vida, meio ambiente. As considerações tradicionais para a massa ou o corpo do componente incluem: resistência, deflexão, peso e tamanho e forma. As considerações tradicionais para as superfícies do componente são desgaste, lubrificação, corrosão, forças de atrito e calor de atrito gerado (MOTT; VAVREK; WANG, 2018).
Às vezes, as cargas de serviço ou de operação podem serprontamente determinadas, assim como aquelas de alguns motores, compressores e geradores elétricos que operam em torques e velocidades conhecidos. Frequentemente, é difícil determinar as cargas, da mesma forma que aquelas relativas aos componentes do chassi automotivo (que dependem das superfícies da estrada e das práticas de direção), ou da estrutura de um avião (que depende da turbulência do ar e das decisões do piloto). Em certas ocasiões, métodos experimentais são usados para obter uma definição estatística de cargas aplicadas. A determinação de cargas apropriadas costuma ser uma etapa inicial difícil e desafiadora no projeto de uma máquina ou componente estrutural (CHILDS, 2014). 
A seleção de materiais e os processos utilizados na fabricação são partes integrais do design de qualquer componente da máquina. Resistência e rigidez são, tradicionalmente, considerados fatores-chave na seleção de um material. Igualmente importante é a confiabilidade e durabilidade relativas à peça, quando fabricadas com materiais alternativos. Quando se espera que o componente opere a temperaturas extremas, isso deve ser considerado com cuidado ao selecionar o material. Nos últimos anos, as opções de materiais foram cada vez mais influenciadas pela reciclagem, necessidades de energia e poluição ambiental. Custo e disponibilidade também são de vital importância. O custo a ser considerado é o custo total da peça fabricada, incluindo mão-de-obra e despesas gerais, além do próprio material. O custo e a disponibilidade relativos de vários materiais variam com o tempo, com o resultado de que o engenheiro é frequentemente chamado a avaliar materiais alternativos à luz das mudanças nas condições do mercado. Em resumo, o melhor material para uma aplicação específica é aquele que fornece o melhor valor, definido como a razão entre o desempenho geral e o custo total (UICKER; PENNOCK; SHIGLEY, 2017).
O teste básico de engenharia da resistência, e rigidez do material, é o teste de tração padrão, do qual são obtidas as curvas tensão-deformação. Várias outras propriedades mecânicas são indicadas na curva tensão-deformação. O ponto A representa o limite elástico “Se”. É a tensão mais alta que o material pode suportar e ainda retorna exatamente ao seu comprimento original, quando descarregado. 
Quando carregado além do ponto A, o material exibe uma resposta parcialmente plástica. Para a maioria dos materiais de engenharia, o ponto A também se aproxima do limite proporcional, definido como a tensão na qual a curva tensão-tensão primeiro se desvia (ainda que ligeiramente) de uma linha reta. Abaixo do limite proporcional, a lei de Hooke se aplica. A constante de proporcionalidade entre tensão e deformação (que é a inclinação da curva entre a origem e o limite proporcional) é o módulo de elasticidade, ou módulo de Young, E. Para alguns materiais, ocorre um ligeiro desvio da linearidade entre a origem e um ponto como A, no qual o desvio começa a se tornar mais aparente. Esse material não tem limite proporcional verdadeiro, nem seu módulo de elasticidade é definitivamente definido. O valor calculado depende da parte da curva usada para medir a inclinação, conforme mostrado na Figura 2 (JUVINALL; MARSHEK, 2017).
Figura 2 — Curva de tensão-deformação de engenharia — Aço 1020 laminado a quente
Fonte: Junivall e Marshek (2017).
O ponto B, na Figura 2, representa a força de escoamento “Sy”. É o valor do estresse no qual ocorre, primeiro, um rendimento significativo de plástico. Em alguns materiais dúcteis — notadamente o aço macio —, um rendimento acentuado ocorre de forma repentina a um valor claramente definido de tensão. Em outros materiais, o início do rendimento apreciável ocorre gradualmente, e a resistência ao escoamento para esses materiais é determinada usando o “método de deslocamento”. Isso é ilustrado na Figura 2; mostra-se uma linha deslocando uma quantidade arbitrária de 0,2% de deformação, desenhada paralelamente à parte reta do diagrama de tensão-deformação original. O ponto B é o ponto de escoamento do material com deslocamento de 0,2%. Se a carga for removida, após o retorno ao ponto B, a amostra exibirá um alongamento permanente de 0,2%. A resistência ao rendimento correspondente a um deslocamento especificado (muito pequeno) é uma determinação laboratorial padrão, enquanto o limite elástico e o limite proporcional não o são (JUVINALL; MARSHEK, 2017).
Além disso, vários tipos de danos podem ocorrer na superfície de uma peça, o que a torna imprópria para uso. Para começar a lista, a superfície pode corroer em uma atmosfera normal, ou em outros ambientes geralmente mais corrosivos, como a água salgada. A corrosão da superfície pode combinar-se com tensões estáticas ou de fadiga para produzir uma ação mais destrutiva do que seria esperado, considerando as ações de corrosão e tensão separadamente. Altas velocidades relativas entre partes sólidas e partículas líquidas podem causar cavitação do líquido, o que pode ser destrutivo para a superfície da peça. Quando dois membros sólidos são pressionados juntos, são produzidas tensões de contato, e estas requerem consideração especial. Quando os membros estão em contato deslizante, podem ocorrer vários tipos de deterioração sob o título geral de desgaste. A severidade do desgaste pode ser reduzida usando um lubrificante (como óleo, graxa ou filme sólido) entre as superfícies de atrito (MOTT; VAVREK; WANG, 2018).
Um dado importante que merece ser ressaltado é de que, entre as peças da máquina, há uma tendência maior para o desgaste do que em relação à quebra. A redução desse enorme ônus econômico e ecológico apresenta um dos maiores desafios para a engenharia moderna. A solução parece exigir: (1) o projeto para reduzir o máximo possível os danos à superfície; e (2) facilidade em fornecer a substituição dos componentes da máquina mais vulneráveis à deterioração da superfície. Quase todo mundo está familiarizado com casos em que uma máquina inteira foi descartada em razão do custo elevado da substituição de uma ou duas peças desgastadas (MOTT; VAVREK; WANG, 2018).
Existem três aspectos principais das superfícies dos componentes da máquina: suavidade, dureza e tensão residual da superfície. A suavidade é importante para a resistência à fadiga, a resistência ao desgaste e, em certa medida, a resistência à corrosão. A dureza atua para melhorar a resistência à fadiga, fornecer resistência ao desgaste e evitar danos à cavitação. Finalmente, a tensão residual da superfície é importante pois as tensões residuais compressivas aumentam a resistência à fadiga, aumentam a resistência à trinca por corrosão sob tensão, fadiga à corrosão e fadiga da superfície (devido às tensões de contato) e diminuem os danos causados pela corrosão por atrito (UICKER; PENNOCK; SHIGLEY, 2017).
Um conceito importante no design moderno de muitos componentes da máquina é o de escolher diferentes materiais para o interior e a superfície. Se o material mais adequado, para a maior parte da peça, não atender aos requisitos de superfície, um segundo material poderá ser aplicado com frequência naquela. Por exemplo: as peças de aço podem ser revestidas (por galvanoplastia, revestimento mecânico, imersão a quente, revestimento, pulverização de chama, etc.) com zinco, cádmio, cromo, níquel ou outros metais que forneçam resistência à corrosão desejada. Peças de metal macias, ou mesmo de plástico, podem ser revestidas com metal de superfície brilhante e duro para resistência e aparência à abrasão. Para extrema dureza, os carbonetos de tungstênio e outros metais podem ser aplicados comercialmente por pulverização de chama e outros processos. Para aplicações que requeiram baixo atrito e desgaste, revestimentos que incorporam fluoroplásticos (como Teflon) são comumente aplicados. Outros revestimentos plásticos são usados ​​para aplicações que exigem um alto coeficiente de atrito (como freios, embreagens e correias). Peças com superfícies sujeitas a calor extremo podem ser revestidas com ligas especiais de alta temperatura oumateriais cerâmicos. Às vezes, o revestimento desejado pode ser incorporado em um material do tipo tinta, como tintas resistentes à corrosão com um pigmento de zinco em pó; ou revestimentos resistentes ao desgaste, que consistem em pequenas esferas de alumina e cerâmica, podem ser usados em uma resina epóxi. Assim, torna-se cada vez mais viável evitar os sérios comprometimentos associados à fabricação de peças a partir de um único material (UICKER; PENNOCK; SHIGLEY, 2017).
Considerações ecológicas e de saúde devem ser levadas em consideração ao escolher um material de revestimento e um processo de revestimento. Por exemplo: o cádmio no organismo pode representar um risco considerável. O revestimento em peças de aço feito com aquele metal é amplamente utilizado para fornecer resistência à corrosão. Grandes quantidades de fluidos usados, com alto teor de cádmio, são um subproduto da galvanização. O descarte desses resíduos, sem poluir a água, ou o solo, converteu-se em um problema. O desenvolvimento de processos seguros (e econômicos) para o revestimento de cádmio torna-se, portanto, um importante desafio científico e de engenharia (JUVINALL; MARSHEK, 2017).
2.2 Separação Sólido-Líquido 
Ao longo dos anos, os fabricantes desenvolveram muitas formas genéricas de separador sólido/líquido. A necessidade de competir no mercado e obter uma vantagem competitiva, no entanto, levou os fabricantes a desenvolver uma infinidade de variantes. Em vez de detalhar todas essas, tentaram fornecer uma visão geral descritiva dos tipos de equipamentos genéricos e das principais alternativas disponíveis para o engenheiro de projeto (TARLETON; WAKEMAN, 2007).
A tecnologia de separação, agora, tem um papel dominante nas indústrias de processos químicos. 
Desde meados da década de 90, aproximadamente metade do investimento de capital e mais da metade do custo operacional estavam associados a processos de separação. 
É claro que isso inclui tanto a separação de espécies químicas, quanto à de fases com a separação sólido-líquido, sendo parte do último, mas, muitas vezes, intimamente associada ao primeiro (SVAROVSKY, 2000).
A separação sólido-líquido desempenha um papel importante na separação. A maioria das indústrias de processo, nas quais as lamas de partículas são manipuladas, usam alguma forma de separação sólido-líquido dentro de seus fluxogramas. É utilizado em muitos processos com o objetivo de: recuperar e secar os sólidos valiosos; recuperar e limpar o líquido; separar as duas fases uma da outra antes de reciclar / reutilizar as duas; separar as duas fases por razões ambientais, por exemplo, antes de descartar uma ou ambas (SVAROVSKY, 2000).
A separação dos sólidos é geralmente expressa como recuperação de massa ou eficiência total (na filtração, isso também é conhecido como retenção), enquanto a separação do líquido é geralmente caracterizada pelo teor de umidade do bolo ou pela concentração de sólidos no subfluxo. As eficiências de separação dos sólidos e do líquido são melhor consideradas separadamente porque diferentes aplicações enfatizam os dois: no espessamento, por exemplo, a ênfase está na alta eficiência do líquido, enquanto na recuperação ou esclarecimento é necessário na alta eficiência dos sólidos (TARLETON; WAKEMAN, 2007). 
Existem vários processos e aspectos da separação sólido-líquido que, devido ao seu papel especial, requerem atenção especial. Um desses processos intimamente associado à separação sólido-líquido é a separação sólido-sólido, por tamanho de partícula, formato de partícula, densidade de sólidos ou afinidade com a água. O objetivo aqui é usar os processos de separação sólido-líquido para remover apenas uma fração dos sólidos ou apenas um mineral de uma mistura. A adequação de diferentes equipamentos para separação sólido-líquido à lavagem varia muito e existem três maneiras de fazê-lo: lavando bolos, ressuscitando-os e diluindo-os sucessivamente. A lavagem de bolos é potencialmente a mais eficiente. Pode ser vantajoso aprimorá-la por compressão e existem vários modelos para descrever e prever o desempenho da lavagem de bolos com base em um mínimo de medições experimentais. A lavagem geralmente costuma ser feita em várias etapas e pode ser concorrente ou contracorrente (TARLETON; WAKEMAN, 2007).
A drenagem é outro processo identificado como parte da separação sólido-líquido e seu objetivo é simplesmente reduzir o teor de umidade de sólidos ou sedimentos filtrantes. 
As formas mais amplamente utilizadas para isso são compressão mecânica de sólidos, deslocamento de ar sob vácuo ou pressão e drenagem em um sistema gravitacional ou centrífugo.
2.3 Centrifugação
Centrifugação e decantação (sedimentação, sedimentação, flotação) são processos para a separação de misturas heterogêneas de fases que diferem uma da outra em sua densidade. Os princípios físicos que governam esses processos são os mesmos. A decantação ocorre sob o efeito da gravidade da Terra. No caso de centrifugação, a separação acelerada é possível pelo efeito de forças centrífugas que podem ser, muitas vezes, mais fortes que a gravidade da Terra. A centrifugação e decantação podem ser usadas para separar partículas sólidas de um líquido, ou dois líquidos imiscíveis de densidades diferentes um do outro, ou ambos (BERK, 2018).
A centrifugação é um processo mecânico que utiliza um campo de força centrífugo aplicado para separar os componentes de uma mistura, de acordo com a densidade e/ou tamanho das partículas. Os princípios que governam o comportamento das partículas, durante a centrifugação, são intuitivamente compreensíveis. Isso pode, em parte, explicar porque a centrifugação raramente faz parte dos currículos de ciências pós-secundárias, apesar da ampla gama de aplicações científicas, médicas e industriais nas quais essa técnica é empregada há mais de 100 anos. Aplicações que abrangem desde a desidratação mundana, em escala industrial, de finos de carvão, até o fornecimento de uma ferramenta inestimável para pesquisa biomédica (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
Em outras palavras, a centrifugação utiliza rotação de alta velocidade para gerar força centrífuga atuando em fases com diferentes densidades. As fases mais pesadas tendem a migrar para um local em um raio maior (em direção à periferia do recipiente), enquanto as fases mais leves são deslocadas para um local em raio menor (em direção ao eixo do recipiente). Para a taxa de alimentação contínua, a dinâmica é muito importante e parte da dinâmica de fluidos em uma estrutura rotativa (como uma tigela rotativa), que é altamente não intuitiva em comparação com a mesma ocorrência em uma estrutura de referência não rotativa (LEUNG, 2007).
Os primeiros estudos científicos realizados por Knight, em 1806, relataram as diferenças na orientação das raízes e caules das mudas quando colocadas em uma roda rotativa. No entanto, somente 60 anos depois as centrífugas foram usadas pela primeira vez em aplicações industriais. A primeira centrífuga contínua, projetada em 1878, pelo inventor sueco De Laval, para separar o creme do leite, abriu as portas para uma ampla gama de aplicações industriais. Nessa mesma época, apareceram as primeiras centrífugas contendo pequenos tubos de ensaio. Tratavam-se de unidades modestas, operadas manualmente, que atingiam velocidades de até 3.000 rpm. As primeiras centrífugas acionadas eletricamente foram introduzidas em 1910, acelerando ainda mais o desenvolvimento da centrífuga. A invenção da ultracentrífuga analítica, em 1923, por Svedberg — operando a 10.000 rpm e equipada com janelas de observação transparentes —, representou outro marco na tecnologia de centrífugas (LEUNG, 2007). 
Na década de 1940, o isolamento dos primeiros componentes subcelulares por técnicas centrífugas não apenas serviu para revolucionar nosso conhecimento da estrutura, composição e função dos componentes intracelulares, mas também demonstrou o potencial dos métodos centrífugos para a pesquisa biomédica. Embora temporariamente abandonadas em 1943, em favor de um processo de difusãogasosa, as centrífugas a gás, em escala industrial, foram rapidamente desenvolvidas durante a Segunda Guerra Mundial, em um esforço para enriquecer ou separar isótopos de urânio. Em 1943, Pickels foi o primeiro a empregar um gradiente de densidade à base de sacarose para medir as taxas de sedimentação de partículas. A centrifugação em gradiente de densidade foi aprimorada ainda mais na década de 1950, por Brakke, que aplicou o conceito à purificação e caracterização de vírus, e por Anderson e colaboradores, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, que projetaram uma série de rotores de centrífuga zonal para separação de partículas subcelulares e vírus. Avanços mais recentes foram caracterizados por melhorias significativas em materiais e equipamentos e uma ampla gama de aplicações (LEUNG, 2007).
Hoje, as centrífugas são rotineiramente usadas em uma variedade de disciplinas, desde aplicações comerciais em larga escala, até pesquisas científicas em escala de laboratório. O número de projetos e configurações de centrífugas usados nas indústrias mineral, petroquímica, química, médica, farmacêutica, de resíduos municipais / industriais, laticínios, alimentos, polímeros, energia e agricultura (para citar alguns) parece quase tão numeroso quanto as próprias aplicações. Uma descrição detalhada dos projetos e aplicações das centrífugas está, portanto, muito além do escopo deste tratado. Em vez disso, este artigo apresentará ao leitor uma introdução à teoria da centrifugação, uma visão geral dos vários tipos de separações centrífugas e uma descrição dos projetos selecionados de rotor / centrífuga e suas aplicações mais comuns (BERK, 2018).
As centrífugas são máquinas relativamente caras, tanto em gastos de capital, como em custos de operação (consumo de energia, desgaste de peças em movimento rápido, necessidade de construção robusta, capaz de resistir a forças e pressões muito altas). Não obstante, apesar do alto volume de investimento, as centrífugas são amplamente utilizadas na indústria. A seguir, estão algumas das muitas aplicações de centrifugação mecânica na indústria de alimentos (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000; LEUNG, 2007):
a) Separação de leite: Um dos usos mais antigos e difundidos da centrífuga na indústria de alimentos é a separação de leite integral em leite desnatado e creme. As centrífugas usadas para essa finalidade são conhecidas como "separadores";
b) Produção de queijo: nas modernas fábricas de laticínios, as centrífugas são usadas para que a coalhada seja separada do soro de leite de forma rápida;
c) Controle de polpa em sucos de frutas e vegetais: a centrifugação é usada para reduzir o conteúdo de polpa em sucos de frutas e para a produção de sucos transparentes por remoção total da polpa;
d) Processamento de óleo comestível: Várias operações na produção e refino de óleos comestíveis envolvem a separação do óleo de uma fase aquosa. A centrifugação é o método preferido de separação. Os métodos modernos para a produção de azeite são baseados em um tipo especial de centrífuga, chamada “decantadora”;
e) Recuperação de óleo essencial: Os óleos essenciais de frutas cítricas são recuperados por separação centrífuga de misturas aquosas formadas durante a extração do suco;
f) Produção de amido: um dos métodos para a separação do amido das suspensões é a centrifugação mecânica;
g) Produção de levedura: as centrífugas são usadas para a separação de levedura comercial do meio de crescimento líquido.
Conforme mencionado acima, a centrifugação é um processo de decantação acelerada. Portanto, é vantajoso analisar primeiro o processo de decantação natural no campo da gravidade da Terra. A discussão a seguir trata das condições críticas para a separação de partículas sólidas de um líquido. O mesmo raciocínio e os mesmos resultados também são aplicáveis à separação de gotículas de líquido dispersas em um fluido (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000; LEUNG, 2007; BERK, 2018).
Com relação à sedimentação por gravidade, uma partícula suspensa em um meio líquido de menor densidade tende a sedimentar para baixo devido à força da gravidade “Fg ”. Newton mostrou que um objeto é acelerado pela força gravitacional — de acordo com a relação abaixo —, com m sendo a massa do corpo, e g, a aceleração da gravidade (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000):
	 	
Fg: Força de gravidade (N)
m: massa do corpo (kg)
g: gravidade ( ≅ 9,8 m / s² )
Em um caso idealizado de um objeto em queda livre, sendo acelerado pela gravidade no vácuo, a velocidade do objeto exibirá uma taxa uniforme de aumento. No entanto, para um caso do mundo real de um objeto caindo no ar, ou mais apropriadamente para nossos propósitos, estabelecendo-se em um meio líquido, existem duas forças que se opõem à força gravitacional: a força de flutuação, Fb, e a força de atrito, Ff (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
A força de flutuação foi notada pela primeira vez por Arquimedes, que mostrou que uma partícula suspensa em um fluido experimenta uma força ascendente equivalente ao peso do fluido deslocado. Em pressões de até vários bares (1 bar = 105 Pa), a força de flutuação no ar, ou em outros meios gasosos, pode ser desprezada para uma primeira aproximação com relação à aceleração gravitacional líquida experimentada por sólidos ou líquidos. No entanto, em um meio líquido, a força de flutuação é substancial. Como o volume do material de decantação é igual ao volume do fluido que está sendo deslocado, a força gravitacional líquida, experimentada pela partícula, é proporcional à diferença entre a massa da partícula e à do meio deslocado. Para aqueles casos em que a densidade média é maior que a densidade do material em suspensão, o efeito líquido é negativo, ou seja, as partículas experimentam uma força ascendente líquida — nesses casos — e tendem a subir através do meio (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
Além da força de flutuação, o movimento de uma partícula, através de um meio fluido, é dificultado pela viscosidade do meio. A força de atrito é proporcional à velocidade das partículas e seu diâmetro. Em baixas velocidades e pressões, a força de atrito é novamente insignificante em um gás. No entanto, em velocidades mais altas, mesmo em gases, essa força se torna substancial, combinando-se com a força de flutuação para, eventualmente, se opor exatamente à força gravitacional, resultando em nenhuma aceleração adicional da partícula. Essa condição é conhecida como velocidade limite ou terminal (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000; BERK, 2018).
O movimento browniano aleatório resulta no movimento líquido de soluto ou partículas suspensas de regiões de maior concentração para regiões de menor concentração, um processo chamado difusão. Assim, esta trabalha em oposição à sedimentação centrífuga, que tende a concentrar partículas. O impacto preciso da difusão pode ser difícil e complicado de calcular para sistemas complexos. Muitas vezes, basta ter em mente que a taxa de difusão é geralmente mais pronunciada para partículas menores do que para partículas maiores, aumentando com a temperatura e seus efeitos sendo diminuídos por forças centrífugas mais altas (BERK, 2018).
Além de considerações teóricas, em um sentido mais prático, o tempo necessário para o assentamento de partículas de tamanho pequeno a médio, em um campo gravitacional, é frequentemente proibitivo. Obstáculos adicionais à obtenção de fases puras, durante a sedimentação, por gravidade, também podem surgir de forças atraentes entre as partículas que estão sendo separadas e / ou o meio em que estão suspensas. Frequentemente, somente a força gravitacional é insuficiente para fornecer a força mínima necessária para interromper essas atrações. O uso da sedimentação centrífuga aborda as deficiências da sedimentação por gravidade, reduzindo o tempo necessário para a recuperação da amostra a uma dada pureza, fornecendo uma força maior para interromper as interações partícula/partícula ou partícula/mídia e, dentro de certos limites, diminuindo os efeitos prejudiciais da difusão (LEUNG, 2007).
Já em uma sedimentação em um campo centrífugo, umapartícula que se move em um caminho circular experimenta continuamente uma força centrífuga “Fc ”. Essa força atua no plano descrito pelo caminho circular e é direcionada para longe do eixo de rotação. A força centrífuga pode ser expressa como mostrado na Eq. (2), em que ω é a velocidade angular e x é a distância radial do centro do eixo de rotação para a partícula (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
	 	
Fc: Força centrípeta (N)
m: massa (Kg)
a: aceleração (m/s²)
ω: velocidade angular
x: distância radial do centro do eixo de rotação para a partícula 
Assim, a força centrífuga é proporcional ao quadrado da velocidade angular e à distância radial do eixo de rotação. A força gerada durante a centrifugação pode ser comparada à força gravitacional pela força centrífuga relativa, RCF, geralmente chamada de força g. Enquanto RCF é uma razão e, portanto, sem unidade, é frequentemente expresso em unidades de g para indicar o número de vezes que a força do campo centrífugo aplicado é maior que a força da gravidade (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
As forças que atuam em uma partícula suspensa em um meio líquido, e em um campo centrífugo, são ilustradas na Figura 3. Dentro do plano centrífugo, a força centrífuga atua para mover as partículas para longe do eixo de rotação, enquanto as forças de flutuação e fricção se opõem a esse movimento. O efeito da gravidade da Terra geralmente pode ser considerado insignificante. Analogamente às condições para atingir a velocidade terminal em um campo gravitacional, a partícula atingirá uma velocidade limite ou terminal em um campo centrífugo quando a soma das forças de atrito e flutuação for igual à força centrífuga (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000):
	 	
Figura 3 — Forças atuantes na partícula em um campo centrífugo
Fonte: Taulbee e Maroto-Valer (2000).
A taxa de sedimentação (isto é, velocidade limite) de uma partícula em um campo centrífugo: aumenta à medida que o quadrado do diâmetro da partícula e da velocidade do rotor, ou seja, ao dobrar a velocidade, ou o diâmetro da partícula, diminui o tempo de execução por um fator de quatro; aumenta proporcionalmente à distância do eixo ou rotação; e está inversamente relacionado à viscosidade do meio transportador. Essas são as premissas fundamentais que um profissional deve conhecer para desenvolver uma abordagem racional da separação centrífuga (BERK, 2018).
Uma abordagem para classificar separações centrífugas é de acordo com a fase do meio e a fase do material a ser purificado, p. gás-gás, líquido-líquido ou líquido-sólido. As separações centrífugas de materiais da fase gasosa são conduzidas apenas no modo contínuo, enquanto líquido-líquido e líquido-sólido podem ser realizadas nos modos descontínuo, semi-descontínuo ou contínuo. As separações de fase gasosa são muito importantes em certas aplicações, particularmente o enriquecimento de isótopos de urânio, mas são altamente especializadas e não são amplamente utilizadas. Por considerações de espaço, as separações de fase gasosa são omitidas nesta discussão. Da mesma forma, embora as separações líquido-líquido e até líquido-líquido-sólido sejam comuns, a discussão sobre a separação de líquidos imiscíveis é, na maioria das vezes, limitada à discussão sobre tipos de centrífugas nas seções subsequentes. Basta dizer que os princípios e abordagens discutidos em relação às separações líquido-sólido geralmente se aplicam a separações líquido-líquido. Ou seja, pequenas gotículas de um líquido disperso em um segundo líquido imiscível se comportarão como partículas sólidas que se depositam de um meio líquido até que as gotículas sedimentem e coalesçam, após os métodos utilizados para remover os líquidos separados da centrífuga geralmente se difiram daqueles usados ​​para remoção de sólidos (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
As separações centrífugas também podem ser classificadas de acordo com o método pelo qual as frações purificadas são recuperadas. São utilizados três modos: (1) modo descontínuo, no qual a amostra total a ser separada é processada e depois recuperada na conclusão da corrida, decantando o sobrenadante e raspando o sedimento da parede do rotor; (2) modo semi-descontínuo, no qual a mistura de amostras é continuamente alimentada a um rotor rotativo, à medida que o sobrenadante é continuamente descarregado e o granulado é permitido acumular para remoção após a execução; e (3) modo contínuo, no qual a mistura de amostra é alimentada continuamente, o sobrenadante é descarregado continuamente e materiais líquidos ou sólidos mais densos são descarregados intermitentemente ou continuamente enquanto a execução está em andamento (BERK, 2018).
Industrialmente, as centrífugas são usadas para uma variedade de finalidades relacionadas à separação de materiais com base na densidade. Essa separação geralmente envolve a separação de partículas insolúveis de líquidos sobrenadantes, mas também pode incluir a extração de substâncias dissolvidas de um líquido imiscível para outro de densidade diferente, separando os líquidos misturados por centrifugação. A mistura dos líquidos, a transferência do soluto e a separação das fases imiscíveis são realizadas sequencialmente na mesma máquina em alta velocidade (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000).
Geralmente, as centrífugas são usadas em muitas indústrias de fabricação para separar sólidos em suspensão do líquido, utilizando a aceleração centrífuga das partículas em suspensão direcionadas para fora do eixo de rotação. Essa força inicia o movimento das partículas para a periferia da centrífuga, onde é preso ou contido pela parede do corpo em rotação. Alternativamente, uma diferença de densidade entre dois líquidos imiscíveis é explorada para acelerar a separação dos líquidos (isto é, separação de gordura em laticínios para fabricação de creme ou manteiga). Um uso especializado envolve a separação da água dos vegetais frescos antes da embalagem em atmosfera modificada, que é o caso estudado neste trabalho (BERK, 2018).
As centrífugas podem ser classificadas por função ou por estrutura. Por função, distinguimos entre centrífugas para separação sólido-líquido e aquelas para separação líquido-líquido. Os primeiros são designados pelo nome de “clarificadores” e os últimos de “separadores”. Os “purificadores” são centrífugas separadoras usadas para liberar a fase leve da fase pesada da maneira mais completa possível. "Concentradores" são centrífugas separadoras usadas para produzir uma fase pesada o mais livre possível dos vestígios da fase leve. Os decantadores utilizados para o tratamento de suspensões com alto teor de sólidos são chamados de "drenadores" ou "decantadores"; aqueles projetados para remover pequenas quantidades de sólidos (ou uma fase líquida menor de um líquido turvo) são conhecidos como "polidores". Os principais tipos de centrífugas, de acordo com a estrutura, são tubulares, de disco e de cesto (BERK, 2018).
A centrífuga tubular é o tipo mais simples de centrífuga mecânica, mostrada na Figura 4. A centrífuga tubular consiste em um rotor tubular vertical com uma entrada para alimentação e saídas para as fases leve e pesada, encerradas em uma carcaça estacionária. As centrífugas tubulares servem principalmente como separadores. As duas fases líquidas são descarregadas continuamente, enquanto pequenas quantidades de impurezas sólidas (lodo) são retidas na tigela e removidas quando a máquina é parada para limpeza. As centrífugas tubulares giram em alta velocidade (normalmente 15.000 rpm), desenvolvendo acelerações centrífugas superiores a 10.000 g. Eles podem, portanto, separar líquidos de densidades ligeiramente diferentes e reter partículas sólidas muito finas. Por outro lado, têm capacidade limitada devido à sua geometria (BERK, 2018).
Figura 4 — Detalhe de uma centrífuga tubular
Fonte: Berk (2018).
A separação centrífuga pode ser melhorada distribuindo o fluxo para vários canais estreitos, paralelos entre pratos cônicos. As centrífugas de disco — também conhecidas como centrífugas de pilha de discos — podem servir tanto como decantadoras,quanto como separadoras. O rotor que contém uma pilha de discos é colocado em um eixo vertical e gira dentro de um compartimento estacionário. A faixa de capacidade das centrífugas de discos varia de mais de 100 m3h-1. Os tipos de decantadores, para discos descritos abaixo, diferem no modo de descarregar os sólidos. Nas centrífugas com um recipiente de parede sólido, apresentado na Figura 5, as fases líquidas são descarregadas continuamente, mas, assim como na centrífuga tubular, não há saída para o lodo. Os sólidos acumulados são removidos manualmente quando a máquina é parada e a tigela é desmontada para limpeza. Tais máquinas são, portanto, adequadas, principalmente como separadores (por exemplo, para separar o creme do leite desnatado), mas não podem lidar com suspensões com uma concentração significativa de sólidos (LEUNG, 2007; BERK, 2018).
Figura 5 — Centrífuga de disco com parede sólida
Fonte: Berk (2018).
As centrífugas decantadoras têm uma variedade de usos. Eles são principalmente clarificadores, adequados para o tratamento de suspensões com um conteúdo muito alto de sólidos (40% a 60%). Basicamente, as centrífugas decantadoras consistem em um recipiente horizontal de parede sólida com uma zona cilíndrica e uma zona cônica, conforme a Figura 6. Os sólidos se movem para a parede e o líquido transparente para o centro. Um transportador de parafuso, ou rolagem, retira os sólidos da parede e os move mecanicamente em direção à saída de sólidos. Se equipado com os defletores e tomadas necessárias, os decantadores também podem separar dois líquidos imiscíveis enquanto descarregam continuamente um lodo volumoso. Ao operar neste modo, os decantadores são usados na produção de azeite. As centrífugas decantadoras também podem ser usadas para extração contínua de líquidos e sólidos (LEUNG, 2007; BERK, 2018).
Figura 6 — Detalhe de uma centrífuga decantadora
Fonte: Berk (2018).
Com relação às centrífugas de cesto, exibida na Figura 7, a parte principal consiste em uma câmara cilíndrica girando rapidamente em torno de um eixo vertical, horizontal ou inclinado. Se o cilindro tiver uma parede perfurada, a centrífuga atua como um filtro, com a força centrífuga empurrando o licor através das perfurações. As centrífugas de cesto são amplamente utilizadas na indústria açucareira para separar os cristais de açúcar do licor mãe. Com uma parede sólida, a centrífuga de cesto é usada para separação líquido-líquido e líquido-sólido. As centrífugas de cesto operam principalmente em lotes. Após a separação completa das fases, os líquidos são descarregados introduzindo os tubos na distância adequada da parede, enquanto a centrífuga está girando. O bolo sólido é removido da mesma forma que em uma centrífuga de filtro (LEUNG, 2007; BERK, 2018).
Figura 7 — Detalhe de uma centrífuga de cesto
Fonte: Berk (2018).
Além disso, as centrífugas de cesto são as unidades de filtração centrífuga mais simples e mais comuns. Eles são particularmente úteis quando a natureza ou concentração dos sólidos varia substancialmente com o tempo, ou para a recuperação de partículas pequenas, ou difíceis de filtrar. As centrífugas de cesto incorporam uma tigela cilíndrica perfurada, revestida com um meio de filtragem, geralmente uma tela de tecido ou metal (LEUNG, 2007; BERK, 2018). 
As unidades industriais geralmente giram a taxas relativamente baixas (4.000 rpm), estão disponíveis com diâmetros de tigela variando de 0,3 m a 2,4 m e podem ser operadas em temperaturas elevadas (3.503 º C) e / ou pressões (1 MPa). A lama é alimentada no centro da cesta com o licor mãe passando e o bolo acumulando-se contra o meio de filtração. Quando o volume acumulado do bolo é suficiente para retardar a rotação, ou desequilibrar a centrífuga, os sólidos devem ser descarregados. Isso é obtido de uma entre três maneiras: (1) a centrífuga é parada e o bolo é raspado manualmente, útil para lotes menores quando a produção não justifica os custos adicionais da automação para processar materiais diferentes em uma única unidade, ou quando o equipamento deve ser esterilizado entre lotes; (2) o bolo é descarregado mecanicamente em velocidade reduzida, usando um único ou múltiplos arados; ou (3) o bolo é removido continuamente em velocidade com uma faca hidráulica em uma centrífuga descascadora, mais útil para taxas de produção moderadas e para materiais que drenem livremente. Outras centrífugas de cesta — denominadas centrífugas de filtro inversor—têm filtros flexíveis que podem ser invertidos para descarregar os sólidos acumulados (TAULBEE; MAROTO-VALER, 2000; BERK, 2018).
A centrífuga de cestas encontrou uma ampla gama de aplicações na filtração de produtos de drenagem lenta, que exigem longos tempos de alimentação, enxágue e drenagem, e para materiais sensíveis à quebra de cristais ou que requeiram lavagem completa. Pode ser aplicada nas melhores suspensões de todas as centrífugas de filtragem porque os panos de filtro podem ter um tamanho de poro aproximando-se de alguns mícrons. O pano é suportado por uma malha de aço. A centrífuga de cesto existe em muitas versões diferentes. A pasta é geralmente alimentada na cesta através de um tubo tangencial, ou de um cone distribuidor, a uma velocidade reduzida. A taxa de alimentação e / ou a velocidade do cesto são ajustadas para que a alimentação corresponda à taxa de filtragem. O objetivo é que a pasta cubra a superfície interna da cesta de cima para baixo, formando um bolo uniformemente distribuído (SVAROVSKY, 2000).
O ciclo pode ser automatizado e controlado por temporizadores. As frequentes mudanças de velocidade, mostradas na Figura 8, podem ser um desperdício de energia, mas isso pode ser aliviado pelo uso de inversores, que podem regenerar a energia durante a parte de frenagem do ciclo. As frequentes mudanças de velocidade também levam a tempos mortos que limitam a capacidade. Não se pode permitir que o arado chegue muito perto do pano e, consequentemente, reste algum bolo residual. Isso deve ser removido após cada ciclo ou em intervalos pré-determinados. Pode-se obtê-lo a partir do uso de uma faca de ar atrás do arado, ou por uma lavagem a jato (SVAROVSKY, 2000).
Figura 8 — Variações da velocidade em uma centrífuga de cesto típica
Fonte: Svarovsky (2000).
É evidente que existem vários tipos de equipamentos que podem ser usados para a mesma aplicação. Também existem muitos fornecedores de equipamentos que podem ser consultados. Em consulta aos fornecedores para restringir as escolhas, podem ser divulgadas informações proprietárias sobre a natureza do processo de uma pessoa. Certifique-se de assinar um contrato de sigilo para proteger todas as informações confidenciais. Dados preliminares — coletados em laboratório sobre as características de separação de um produto — podem ser benéficos ao iniciar o processo de seleção de equipamentos. Se alguém estiver reformando uma unidade existente com um sistema idêntico, não será tão complexo e demorado quanto projetar uma instalação “básica”. Dados flexíveis podem ser úteis. No entanto, caso o processo seja alterado, deve-se avaliar o efeito na centrifugação (SVAROVSKY, 2000).
Estão disponíveis vários materiais, como em todos os equipamentos desse processo, desde aço carbono revestido com borracha, aço inoxidável 304, 316, e graus mais altos ou ligas mais caras, como titânio, Hastelloy C-22, C276 ou C4. Esses graus de Hastelloy, no entanto, dobrarão os gastos de capital. Revestimentos devem ser evitados, se possível, pois o produto “A” pode se difundir na superfície e potencialmente reverter seu caminho. Portanto, tem o potencial de contaminar o produto “B”. Sendo permeáveis, eles também são sujeitos a descamação. Os revestimentos podem ser usados com mais eficiência em peças estacionárias dedicadas ao uso de líquidos que, por isso, não são expostas a ferramentas de manutenção, entre outros (SVAROVSKY, 2000).
Embora existam várias abordagens diferentes para a seleção de equipamentos, o princípio básico é usar uma quantidade limitada dedados sobre a finalidade do processo e algum conhecimento preliminar da separabilidade do fluxo de alimentação do processo, juntamente com uma forma de mecanismo de inferência, como uma seleção, gráfico ou tabela. Essa combinação permite a identificação de uma variedade de equipamentos dos quais se espera o cumprimento da tarefa exigida. Se necessário, a lista de equipamentos pode ser reduzida, realizando mais trabalhos de teste em pequena escala, mais adequados ao equipamento identificado. A lista final de equipamentos contém os itens que valem uma avaliação mais aprofundada por meio de testes piloto e/ou simulação em computador (TARLETON; WAKEMAN, 2007).
As centrífugas consistem basicamente nos seguintes componentes (BERK, 2018):
a) Rotor (tigela ou cesto) que gira e contém o produto;
b) Sistema de descarga de sólidos, arado, rolagem, cesta de inversão, sistema de bicos;
c) Sistema de acionamento para girar a tigela, incluindo o eixo do rolamento principal com vedações, e o motor para operação elétrica ou hidráulica.
d) Estrutura para apoiar a unidade;
e) Gabinete para conter o rotor.
Todo o equipamento rotativo exibirá certas frequências harmônicas após a aceleração e desaceleração da unidade. É a velocidade com que a frequência de rotação é igual à frequência natural da parte rotativa. Esses podem ser calculados a partir do momento da inércia, mas são mais bem identificados por experimento, executando a unidade de zero à velocidade máxima e observando qualquer aumento na vibração ou ruído da unidade. As condições de operação devem passar por essas velocidades, no entanto, nunca procurar mantê-las por um período de tempo, pois, a essa velocidade, qualquer vibração induzida pelo desequilíbrio no rotor é agravada, resultando em tensões anormalmente altas. As verdadeiras velocidades críticas estão bem acima das velocidades operacionais permitidas (LEUNG, 2007; BERK, 2018).
Como unidade rotativa, as trocas de rolamentos devem ser planejadas com base em manutenção preventiva a cada poucos anos. Os sistemas de monitoramento de ruído dos rolamentos podem impedir paradas de emergência. 90% das falhas em rolamentos podem ser previstos com meses de antecedência; 10% ainda são imprevisíveis. As fábricas de rolamentos produzem o mais alto calibre de todos os produtos manufaturados. Defeitos não são a principal causa de falhas (VOGEL; TODARO, 1997).
Para monitorar os níveis de vibração, toda centrífuga deve estar equipada com um dispositivo de detecção de vibração. Geralmente montado no próprio compartimento de filtragem, um transdutor local envia um sinal de volta para um monitor de vibração. Depois de exceder um determinado ponto de ajuste de vibração (2 a 3 polegadas por segundo para uma centrífuga de cesto padrão, 0,75 polegada por segundo para um filtro inversor), o controlador fecha todas as válvulas de processo e desacelera a máquina para uma condição operacional estável; portanto, qualquer licor mãe pode ser desmembrado. Se os níveis de vibração ainda excederem o ponto de ajuste, a máquina receberá um sinal de parada de emergência (VOGEL; TODARO, 1997).
As operações com solventes requerem uma atmosfera inerte, geralmente nitrogênio ou, em alguns casos, dióxido de carbono. Uma limpeza da carcaça do mancal, sistema de vedação do eixo e áreas de processos são necessárias na cobertura crítica do sistema, com base no tempo para permitir a realização de um certo número de alterações de volume ou no método preferido de cobertura, até que um ponto de ajuste de baixo oxigênio seja necessário. Os analisadores de oxigênio que monitoram continuamente uma amostra de fluxo de gás de uma ventilação, na unidade, confirma o nível operacional seguro de oxigênio. Este nível deve estar abaixo do limite inferior de explosividade do solvente. Três condições devem ocorrer para um incêndio, uma faísca, uma atmosfera rica em oxigênio e o combustível, isto é, solventes. Embora não seja esperada uma faísca, a eletricidade estática pode ocorrer em linhas (VOGEL; TODARO, 1997).
2.4 Higiene no Processamento de Alimentos
Embora a importância da higiene no processamento de alimentos deva ser enfatizada, os excessos jamais podem deixar de ser considerados. De fato, esse cuidado é, idealmente, a principal preocupação de todo indivíduo inserido na cadeia que lida com alimentos e processamento alimentício. As considerações quanto às questões higiênicas afetam todas as fases deste ramo industrial, incluindo decisões no projeto de instalações e processos, seleção de equipamentos, especificação e manuseio de matérias-primas e embalagens, manutenção da planta física e de seu ambiente, seleção e treinamento do pessoal em todos os níveis; condução geral das atividades e “cultura” em uma planta de processamento de alimentos. O valor atribuído a esta condição, em uma empresa voltada para o setor de alimentação, se reflete na qualidade e segurança dos produtos. A falha em manter condições sanitárias rigorosas tem sido a principal razão de graves contratempos comerciais na indústria de alimentos (BERK, 2018).
Um dos problemas na aplicação da metodologia de engenharia à higiene é a dificuldade em expressar “sujeira” e “limpeza” em termos objetivos, exatos e quantitativos. Apesar do considerável progresso no estabelecimento de padrões quantitativos, e de uma abordagem racional à higiene, atitudes subjetivas, baseadas em costumes pessoais e coletivos, a cultura e a estética ainda têm uma parte importante na prática diária. As operações de limpeza são parte integrante do processo de produção. Consequentemente, o custo da limpeza é um componente integral do custo de produção (PLETT, 1992). 
Um dos objetivos da racionalização dos procedimentos de saneamento é desenvolver métodos de otimização. O aperfeiçoamento das operações de limpeza refere-se não apenas ao custo econômico, mas também ao impacto ambiental. Assim, tópicos como economia de água e energia e reciclagem de resíduos sólidos são incluídos nos objetivos da otimização. Em uma instalação de processamento de alimentos, os "objetos" sujeitos à limpeza ou desinfecção incluem: matérias-primas, veículos usados para transportar matérias-primas e produtos, equipamentos de processo, ferramentas e superfícies de contato, materiais de embalagem, funcionários (higiene pessoal, roupas, etc.), edifícios (pisos, paredes, janelas, tubulações etc.) e seus arredores, áreas de armazenamento, água (de entrada e saída, incluindo águas residuais e efluentes), ar (de entrada e saída) e emanações gasosas (redução de odores) (MARRIOTT, 1985).
Até recentemente, as plantas alimentícias utilizavam enormes quantidades de água para a limpeza. A maior parte da água utilizada não foi reciclada, mas descartada como lixo. Outro recurso que também foi utilizado indiscriminadamente, e em quantidade exagerada, foi a energia. Atualmente, as leis e a economia obrigam a indústria de alimentos a desenvolver tecnologias de limpeza mais racionais, com menos desperdício de água e energia e que sejam mais amigáveis ao meio ambiente (BERK, 2018).
Os métodos de limpeza de matérias-primas se enquadram em duas categorias, a saber, limpeza a úmido e lavagem a seco. A limpeza úmida compreende imersão, lavagem, enxágue e higienização. A pré-imersão de vegetais ajuda a soltar o solo e serve para remover pedras e alguns materiais estranhos que podem danificar o equipamento. A lavadora de imersão é frequentemente o primeiro equipamento em uma linha de processamento de frutas ou vegetais. Consiste em um tanque de imersão, seguido por um elevador equipado com jatos d'água. Geralmente é seguido por uma arruela de tambor rotativo e uma tabela de inspeção. É importante substituir uma certa proporção da água suja, no tanque da lavadora-lavadora, por água limpa, para evitar a recontaminação. Observa-se, com frequência, por exemplo, que a imersão pode aumentar a contagem de fungos nos tomates se uma taxa adequada de troca de água não for mantida (PLETT, 1992).
A lavagem de vegetais emprega grandes quantidades de água e produz um grande volume deefluentes. A abordagem óbvia para reduzir o uso de água limpa é a reutilização dos efluentes após sedimentação, filtração e saneamento. O cloro é o desinfetante mais comum usado. O princípio da contracorrente é aplicado, ou seja, a água mais limpa é usada para lavar o material mais limpo. Deve-se perceber que lavar e higienizar será o primeiro e único processo de preservação aplicado a alguns alimentos, como produtos frescos pré-embalados. Portanto, a limpeza e higienização insuficientes desse produto podem resultar em sérias deficiências de segurança alimentar. A limpeza completa dos vegetais de folhas é particularmente difícil devido à sujeira e biofilmes que podem estar ocultos em locais de difícil acesso (BERK, 2018).
Normalmente, é necessário que os artigos de contato com alimentos, em condições normais, ou previsíveis de uso, não transfiram seus constituintes para alimentos com os quais estejam ou possam entrar em contato em quantidades que possam comprometer a saúde humana, ou causar uma deterioração nas características organolépticas de alimentos, ou uma mudança inaceitável na sua natureza, substância ou qualidade. A diretiva também exige que os fabricantes de equipamentos e os proprietários subsequentes de equipamentos para processamento de alimentos, e materiais para contato com alimentos, mantenham esses registros (geralmente por meio de um sistema de numeração de lotes apropriado) necessários para garantir que todos os materiais para contato com alimentos sejam totalmente rastreáveis, pelo menos um estágio para trás e um estágio para frente na cadeia de suprimentos. A seguir, será discutida brevemente uma variedade de materiais e sua adequação na indústria de alimentos (LEWAN; PARTINGTON, 2014).
Os materiais de contato do produto devem atender a vários requisitos. Eles devem ser inertes ao produto em condições operacionais, incluindo variações de temperatura e pressão, bem como a detergentes e desinfetantes em condições normais ou razoavelmente previstas de uso. Estes devem ser resistentes à corrosão, não-tóxicos, mecanicamente estáveis, lisos e laváveis, e de modo que o acabamento da superfície não seja afetado adversamente pelas condições de uso. Por razões práticas, e não legislativas, os materiais sem contato com o produto também devem ser mecanicamente estáveis, com acabamento suave e facilmente laváveis (LEWAN; PARTINGTON, 2014).
Somente materiais comprovadamente não tóxicos nas concentrações propostas e nas condições pretendidas devem ser utilizados. Se essa seleção não puder basear-se em um histórico extenso e inatacável de não toxicidade em um ambiente relevante, devem ser realizados testes apropriados. Aços inoxidáveis — como os tipos AISI 304 e AISI 316 e suas versões de baixo carbono (soldadas com mais facilidade) — são totalmente aceitáveis para a maioria das aplicações. No entanto, deve-se tomar cuidado quando materiais poliméricos e elastômeros são usados, pois podem conter componentes lixáveis e potencialmente tóxicos. O mesmo se aplica ao uso de adesivos, lubrificantes e líquidos de transferência de sinal. Em todos os casos, o fornecedor deve apresentar evidências de que o material seja seguro para uso em contato com alimentos (LEWAN; PARTINGTON, 2014; BERK, 2018).
As superfícies de contato do produto devem ser lisas o suficiente para serem facilmente laváveis. Recomenda-se um acabamento superficial de Ra 0,8 μm, ou mais suave para grandes áreas de contato. Se esse acabamento superficial não puder ser alcançado por qualquer motivo, uma modificação do regime de limpeza — como um aumento no tempo de detergente, velocidade ou temperatura do detergente — pode ser necessária para garantir o resultado desejado. Para obter uma superfície suficientemente lisa, pode ser necessário polir ou outro tratamento de superfície, principalmente após a soldagem. O material de chapa de aço inoxidável, laminado a frio, usado em embarcações e tubulações, geralmente tem um valor de Ra entre 0,2 μm e 0,5 μm e, portanto, o tratamento não é necessário, exceto nas soldas. As superfícies também devem estar livres de imperfeições, como cavidades, dobras e fendas (LEWAN; PARTINGTON, 2014; BERK, 2018).
Para manter a suavidade desejada da superfície, os materiais devem ser resistentes ao produto nas condições do processo e resistir aos procedimentos de limpeza durante a vida útil prevista do material. A corrosão pode ser minimizada pela observação das concentrações, tempos e temperaturas especificados para as operações de processo e limpeza e pela remoção completa dos resíduos (ou neutralização, se houver, nas superfícies dos equipamentos sem contato com o produto) (LEWAN; PARTINGTON, 2014; BERK, 2018). 
Muitos produtos alimentares contêm cloreto e têm um pH entre 3 e 5 — uma combinação muito corrosiva. A resistência à corrosão do aço inoxidável deriva de um filme fino, mas impermeável e tenaz de óxido de ferro/cromo (a 'camada passiva'), que se forma naturalmente em uma superfície limpa de aço inoxidável quando exposto a um suprimento de oxigênio, como o ar ou água oxigenada. Se essa camada passiva for danificada, mecânica ou quimicamente, ela normalmente se recuperará muito rapidamente se for exposta ao oxigênio novamente. Se, por qualquer motivo (como falta de oxigênio), esse mecanismo de autorreparo não puder ocorrer, a corrosão localizada no dano poderá acontecer e, em última análise, causar falhas nos componentes devido a um desperdício de metal relativamente leve. A qualidade da camada passiva e a velocidade de sua formação, após danos ou não, podem ser melhoradas pelo tratamento com ácidos oxidantes, como o ácido nítrico. Esse tratamento é chamado de 'passivação química' ou, mais comumente (mas não estritamente com precisão), apenas 'passivação', e para a maioria das aplicações de alimentos e bebidas, no entanto, não é necessário (LEWAN; PARTINGTON, 2014; BERK, 2018).
Na prática, a escolha de metais disponíveis para uso em equipamentos de processamento de alimentos é muito limitada. Embora sejam utilizadas ligas diferentes dos aços inoxidáveis, em certas partes da indústria, geralmente são os aços inoxidáveis austeníticos, que são os materiais de escolha para a construção de instalações e equipamentos de processamento. Sua popularidade decorre da resistência geral à corrosão por produtos alimentícios e dos regimes de limpeza recomendados, bem como da facilidade com a qual podem ser formados, usinados, soldados, limpos e esterilizados (LEWAN; PARTINGTON, 2014).
Na maioria dos ambientes que podem ser encontrados em uma planta de processamento de alimentos, os aços inoxidáveis demonstram uma boa vida útil, mas, como qualquer outro grupo de materiais, é importante selecionar o tipo mais apropriado para as condições pretendidas; lembre-se do produto alimentício e dos agentes de desinfecção e limpeza. Ao escolher um aço inoxidável de corte livre, é importante garantir que a classe não inclua chumbo ou selênio (LEWAN; PARTINGTON, 2014).
O aço inoxidável austenítico 18% Cr / 10% Ni AISI 304 é adequado para uma ampla gama de aplicações, particularmente onde haverá apenas baixos níveis de íons halogenetos (que, na indústria de processos alimentares, são quase sempre os cloretos associados a alimentos salgados), pois podem causar corrosão por pites e rachaduras por corrosão sob tensão. Onde o ambiente contém níveis mais altos de cloretos (0,015–0,05%) a temperaturas moderadas (<60 ° C), o 17% Cr / 12% Ni / 2,5% Mo AISI 316, contendo molibdênio, pode ser aconselhável. Sua maior resistência à corrosão o torna adequado para equipamentos como válvulas, peças fundidas de bombas, rotores e eixos, enquanto sua versão de baixo carbono AISI 316L é recomendada para tubulações e vasos, devido à sua melhor soldabilidade. Onde a dureza é necessária (como para lâminas de corte ou peças desgastadas das bombas), um dos aços inoxidáveis ​​martensíticos, como AISI 420 ou AISI 440C, pode ser necessário (BERK, 2018). 
Para ambientes muito agressivos, existem os aços inoxidáveis ​​superausteníticos, como o 254SMO, com