Artigo OP1- Caracterização de particulas

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Pampa – Campus Bagé
Engenharia de Alimentos
Operações Unitárias da Engenharia de Alimentos I – BA001163
Profª. Drª. Catarina M. de Moura
CARACTERIZAÇÃO DE PARTÍCULAS
I.G. DE OLIVEIRA1, P. S. M. DA ROSA2
Universidade Federal do Pampa, Engenharia de Alimentos
e-mail: 1isacoliveira.aluno@unipampa.edu.br;
2 paularosa.aluno@unipampa.edu.br
RESUMO
Nas Operações Unitárias é de extrema importância que haja o conhecimento da
caracterização das partículas, seu estudo está associado à ciência dos sistemas
particulados e a sua aplicação com a tecnologia dos sistemas particulados. Sua
análise visa determinar as características físicas de uma partícula, bem como o
tamanho, densidade, forma, área superficial e estrutura de poros. Existem vários
métodos para obter as características das partículas. O presente artigo tem como
objetivo determinar o diâmetro, massa específica real, massa específica de bulk,
esfericidade e porosidade de uma partícula, através do método de peneiramento,
picnometria, paquimetria, ensaio de provetas e ensaio de stokes. Para a análise
realizada foram escolhidas as seguintes partículas: arroz, milho, porcelana,
lentilha, pedregulho, vidro e soja.
1. INTRODUÇÃO
As operações unitárias
constituem-se de etapas individuais,
visando ao tratamento e/ ou separação
e/ou transporte físico de matéria e/ou
energia, presentes em um processo
(bio)químico (CREMASCO, 2014)
O conhecimento das características de
uma partícula é de extrema importância,
onde há interação da partícula/partícula
e partícula/fluido, o estudo
fenomenológico de tais interações
caracteriza a ciência de sistemas
particulados; já a aplicação decorrente
de tais estudos diz respeito à tecnologia
de sistemas particulados (CREMASCO,
2014).
O comportamento de sistemas
particulados é determinado diretamente
pelas características físicas da partícula,
tais como tamanho, densidade, forma,
área superficial e estrutura do poro. (A
UTILIZAÇÃO DE DIFERENTES
TÉCNICAS PARA
CARACTERIZAÇÃO DE TAMANHO
DE PARTÍCULAS)
As características físicas e
morfológicas das partículas afetam
desde fenômenos moleculares que
ocorrem no interior e/ou entre
partículas, até o dimensionamento de
uma coluna (CREMASCO, 2014).
Existem vários métodos para
realizar a caracterização das partículas,
como peneiramento, paquimetria,
picnometria, ensaio de proveta e ensaio
de regime de stokes, a escolha do
método adequado para se efetuar a
análise granulométrica de um
mailto:1isacoliveira.aluno@unipampa.edu.br
Universidade Federal do Pampa – Campus Bagé
Engenharia de Alimentos
Operações Unitárias da Engenharia de Alimentos I – BA001163
Profª. Drª. Catarina M. de Moura
determinado material vai depender do
tamanho das partículas ali presentes.
No método de peneiramento
faz-se passar uma quantidade de
material através de uma série de
peneiras, pesando-se o material retido
em cada peneira (CREMASCO, 2014).
O ensaio de proveta consiste em um
teste de sedimentação descontínua, que
tem o objetivo de acompanhar o
deslocamento da interface superior de
uma suspensão ao longo do tempo.
(CETEM- DESAGUAMENTO)
A picnometria é utilizada para fazer a
determinação da massa específica e da
densidade de líquidos. Pode também
determinar-se a massa específica e a
densidade de sólidos, que devem antes
ser dissolvidos. ( SITE 24H- Em que
consiste o método da Picnometria?)
A paquimetria determina o
tamanho das partículas, e elas possuem
uma forma geométrica canônica como
esfera, cilindro ou cubo. ( SCIELO-
Análise granulométrica por técnicas que
se baseiam na sedimentação
gravitacional: Lei de Stokes)
2. MATERIAL E MÉTODO
Para as análises foi usado arroz,
milho, vidro, polietileno, porcelana,
pedregulho, soja e lentilha, hexano e
água como solventes, óleo de soja como
fluído.
Na primeira parte fizemos o método de
peneiramento para todas as partículas,
onde o primeiro passo é escolher as
peneiras desejadas. Ao se alimentar a
amostra na primeira peneira, uma certa
quantidade de amostra poderá ficar
retida, enquanto boa parte a atravessa e
se deposita na segunda peneira, a qual,
por sua vez, poderá reter uma
quantidade do material remanescente
oriundo da primeira peneira, enquanto
uma outra parte a atravessará para, a
seguir, alimentar a terceira peneira e
assim por diante. (CREMASCO 2004),
após realizar esse procedimento
anotamos os dados e as peneiras usadas.
Para a segunda parte utilizamos o
método da paquimetria, e com um
paquímetro medimos todos os lados das
partículas, e assim anotamos os dados.
Posteriormente partimos para a
picnometria, onde utilizamos o hexano
como solvente para as partículas
alimentícias, e a água para o
restante.Colocou-se ¼ da amostra no
picnômetro e completamos com
solvente, repetimos o procedimento para
todas as amostras.
Na análise do ensaio de Stokes
utilizou-se óleo de soja como fluído
para a amostra de Polietileno, e
Glicerina para a porcelana. Em provetas
adicionou-se o fluídos e após soltamos a
amostra para que fosse analisada quanto
tempo demorou para percorrer uma
distância determinada.
3. EQUAÇÕES
3. 1 Diâmetro da partícula
𝐷𝑒𝑞 = ϕ𝐷𝑒𝑠𝑓
3.2 Massa específica real
𝑃𝑝 = 𝑚𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎𝑉𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎
3.3 Esfericidade da partícula
ϕ = 𝐴𝑠𝑒𝑠𝑓𝐴𝑠𝑝
|| ||𝑣
Universidade Federal do Pampa – Campus Bagé
Engenharia de Alimentos
Operações Unitárias da Engenharia de Alimentos I – BA001163
Profª. Drª. Catarina M. de Moura
3.5 Porosidade
ε = 𝑉𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos na análise
realizada será visualizada na tabela 1,
tabela 2, tabela 3 e tabela 4. Os dados
mostram que a esfericidade houve
precisão e exatidão, pois valores pouco
variaram. Num todo a análise foi
precisa, mas não descartamos erros
laboratoriais.
Tabela 1: Resultado do diâmetro por
paquimetria e peneiramento.
Paquimetria Peneiramento
Lentilha 1.005799 4.331
Milho 1.292871 4.331
Pedregu- 0.593395 1.8795
lho
Vidro 0.699368 4.331
Soja 1.379747 4.331
Arroz 0.874049 1.8795
Porcelana 0.758616 4.331
Polietileno - 4.331
Fonte: Autores 2022
Tabela 2: Resultado do diâmetro e
massa específica real por picnometria.
Diâmetro Massa esp
Lentilha 1.005799 0.13425399
Milho 1.292871 0.144078411
Pedregu- 0.593395 2.238337038
lho
Vidro 0.699368 1.24569151
Soja 1.379747 0.12630985
Arroz 0.874049 0.08412793
Porcelana 0.758616 0.21561036
Polietileno -
Fonte: Autores 2022
Tabela 3: Massa específica ensaio de
proveta (Bulk) e Porosidade.
Massa esp Porosidade
Lentilha 2.0180 0.8927952521
Milho 1.1455 0.44078411
Pedregu- 1.1003 -1.034240348
lho
Vidro 1.3746 0.093773416
Soja 1.1782 0.897952521
Arroz 1.6832 0.950018141
Porcelana 2.7511 0.921626819
Fonte: Autores 2022
Tabela 4: Esfericidade de stokes
Esfericidade
Polietileno 0.09776
(Óleo de soja)
Porcelana 15,4x10^6
(Glicerina)
Fonte: Autores 2022
5. CONCLUSÃO
Conclui-se que a análise foi realizada
com precisão, atendendo os objetivos
para determinar as características das
partículas, como o diâmetro, massa
específica, massa específica de Bulk,
esfericidade de Stokes e porosidade,
pelos métodos de peneiramento,
Universidade Federal do Pampa – Campus Bagé
Engenharia de Alimentos
Operações Unitárias da Engenharia de Alimentos I – BA001163
Profª. Drª. Catarina M. de Moura
picnometria, paquimetria e ensaio de
proveta e Stokes.
6.REFERÊNCIAS
ARTIGOS. A UTILIZAÇÃO DE
DIFERENTES TÉCNICAS PARA
CARACTERIZAÇÃO DE
TAMANHO DE PARTÍCULAS.
Disponível em:
https://www.artigos.entmme.org/downlo
ad/1998/volume_2/910%20-%20Cl%C3
%A1udia%20L.%20Caldeira_Virg%C3
%ADnia%20S.%20T.%20Ciminelli%20
-%20A%20UTILIZA%C3%87%C3%8
3O%20DE%20DIFERENTES%20T%C
3%89CNICAS%20PARA%20CARAC
TERIZA%C3%87%C3%83O%20DE%20TAMANHO%20DE%20PART%C3
%8DCULAS.pdf. Acesso em: 16 nov.
2022.
CETEM. DESAGUAMENTO.
Disponível em:
http://mineralis.cetem.gov.br:8080/bitstr
eam/cetem/1068/1/Cap%2023%20Sedi
menta%C3%A7%C3%A3o%20final.pd
f. Acesso em: 18 nov. 2022.
CREMASCO, Marco Aurelio.
Operações Unitárias em Sistemas
Particulados e Fluidomecânicos. 2. ed.
[S.l.]: Blucher, 2014. p. 1-423.
SCIELO. Análise granulométrica por
técnicas que se baseiam na
sedimentação gravitacional: Lei de
Stokes. Disponível em:
https://www.scielo.br/j/rem/a/qcCJsfxv7
SfDyFdKgPpBxPJ/?format=html#.
Acesso em: 18 nov. 2022.
TREINAMENTO 24H. Em que
consiste o método da Picnometria?.
Disponível em:
https://treinamento24.com/library/lectur
e/read/859312-em-que-consiste-o-meto
do-da-picnometria. Acesso em: 17 nov.
2022.
USP. OPERAÇÕES UNITÁRIAS
EXPERIMENTAL I. Disponível em:
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arqu
ivos/8151869/LOQ4016/Aula_2_caract
erizacao_particulas.pdf. Acesso em:
11 nov. 2022.
7.NOMENCLATURA
= Esfericidadeϕ 
Asesf= a área superficial da esfera de
igual volume da partícula (m²)
Asp = área superficial da partícula (m² )
V = volume (m³)
Deq = diâmetro equivalente (m)
Defs = diâmetro da esfera (m)
=Porosidadeϵ