Artigo Decantação e Elutriação - Mauricio e Munick_10a3e2e71f51ac67d300bc717aa64eb5

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DECANTAÇÃO E ELUTRIAÇÃO 
 
Mauricio Fantinel Bilo; Munick Comassetto Führ 
mauriciobilovargas@gmail.com; munick.cmfuhr@gmail.com 
Operações Unitárias I – Luiz Antonio de Almeida Pinto 
2021 
 
Resumo 
As operações unitárias são etapas que se repetem ao longo dos mais diversos processos industriais, 
dentre elas está a separação de particulados que é essencial, para a obtenção do produto desejado, 
os separadores guardam um princípio em comum, que é a decantação, que se refere à disposição 
do sólido ou da sua captura, tendo como base o conhecimento da sua velocidade terminal. A 
decantação é operação separação de partículas de sólido-líquido que pode ser provocado pela 
ação da gravidade, a qual as partículas sólidas podem ser mais densas que o fluido, ela é muito 
utilizada nos processamentos de alimentos, onde muitos produtos industriais são suspensos de 
sólidos em líquidos, sendo necessário separar as fases para isolar o produto, seja ele sólido ou 
líquido. A elutriação é uma operação unitária que permite separar e caracterizar partículas, 
principalmente no caso de partículas muito finas, como neste caso, a areia, o que seria inviável 
ser realizado por peneiramento. Para esta técnica, pode-se utilizar um fluido ou um gás de 
arraste, neste caso o fluido de arraste utilizado foi a água. O estudo teve como objetivo 
aprofundar-se nos métodos de separação por decantação e elutriação relatando seus princípios 
e seus fundamentos por trás dessas operações, além da sua importante aplicabilidade nos 
processamentos alimentícios. Deste modo, foi possível concluir que estes conceitos são muito 
importantes para o desenvolvimento das operações nas indústrias de alimentos e seus processos. 
 
Palavras-chave: Decantação. Separação. Elutriação. Alimentos. Operações Unitárias. 
Abstract 
The unit operations are steps that are repeated throughout the most diverse industrial processes, 
among them is the separation of particles that is essential, to obtain the desired product, the 
separators keep a common principle, which is the decantation, which refers to the disposal of 
the solid or its capture, based on the knowledge of its terminal velocity. Decantation is the 
separation of solid-liquid particles that can be caused by the action of gravity, in which the solid 
particles may be denser than the fluid, it is widely used in food processing, where many 
mailto:mauriciobilovargas@gmail.com
mailto:munick.cmfuhr@gmail.com
industrial products are suspended from solids in liquids, being necessary to separate the phases 
to isolate the product, whether solid or liquid. The elutriation is a unit operation that allows the 
separation and characterization of particles, especially in the case of very fine particles, as in 
this case, sand, which would be impractical to be performed by sieving. For this technique, a 
fluid or a carrier gas can be used, in this case the carrier fluid used was water. The study aimed 
to delve into the separation methods by decantation and elutriation reporting their principles 
and the rationale behind these operations, besides their important applicability in food 
processing. Thus, it was possible to conclude that these concepts are very important for the 
development of operations in food industries and their processes. 
 
Keywords: Decanting. Separation. Elutriation. Food. Unit Operations. 
1 Introdução 
 
As operações unitárias no processamento de alimentos envolvem uma combinação de 
processos industrializados a fim de atingir as modificações desejadas nas matérias-primas. Cada 
operação possui um efeito detectável, específico, previsível no alimento, sendo essas 
combinações de operações determinantes na natureza final do produto. A etapa de separação 
sólido-líquido está entre as operações unitárias mais importantes que hoje são empregadas em 
indústrias químicas, têxteis, farmacêuticas, no beneficiamento de minério, bem como no 
processamento de alimentos, tratamento de água e resíduos, entre outras, pois muitos dos 
produtos industriais são suspensões de sólidos em líquidos. 
Os alimentos são misturas complexas de compostos, e a extração ou separação de seus 
componentes é fundamental à preparação de ingredientes ou produtos para estar sendo 
utilizados em outros processos. Muitos produtos industriais são suspensos de sólidos em 
líquidos, sendo necessário separar as fases para isolar o produto, seja ele sólido ou líquido. A 
operação unitária de separação, pode envolver a divisão de alimentos sólidos em sólido, como 
por exemplo, a pelagem de batatas, tomates, cebolas, ou de um alimento sólido de um líquido 
(sucos de frutas, pectina), ou ainda de um alimento líquido de um líquido. Segundo 
(CREMASCO,2012) a separação de particulados é essencial, para a obtenção do produto 
desejado, deste modo existem vários tipos de equipamentos que permite essa separação, um 
desses métodos é a elutriação, que é um separador gravitacional. Os separadores guardam um 
princípio em comum, que é a decantação, que se refere à disposição do sólido ou da sua captura, 
tendo como base o conhecimento da sua velocidade terminal. 
A decantação é baseada em princípios físicos, uma operação unitária de separação 
sólido-líquido (BLACKADDER e NEDDERMAN, 2004). Na decantação o sólido se move 
através do líquido em repouso, e este pode ser subdividido de acordo com a concentração da 
suspensão. A clarificação de líquidos envolve suspensões diluídas e tem como objetivo obter a 
fase líquida com um mínimo de sólidos. O espessamento de suspensões visa obter os sólidos 
com um mínimo de líquido, partindo de suspensões concentradas. Onde o seu eu processo de 
separação é baseado na velocidade terminal das partículas. A matéria em suspensão tende a se 
separar pela ação da gravidade e quanto maior a diferença de densidades entre as fases, mais 
rápida será a separação (OLTEANU, 1990). 
A elutriação é um método indireto que consiste na medida de velocidade de decantação 
de uma partícula em um fluido. É uma técnica de separação no qual um fluxo ascendente de 
fluido (geralmente ar ou água) escoa por um leito de partícula de diâmetro e/ou massa específica 
diferentes. As partículas que apresentarem uma velocidade terminal menor ou igual à 
velocidade do fluido serão arrastadas (GOMIDE, 1980). 
Desta maneira, o presente trabalho apresenta como objetivo identificar a importância e 
a utilização das operações unitárias de separação, que são elas a decantação e a elutriação, além 
de mostrar seus fundamentos e seus equipamentos por trás desses métodos, visa também 
apresentar suas aplicações na indústria de alimentos. 
2 Revisão Bibliográfica 
2.1 Fundamentos da operação 
2.1.1 Decantação 
Definida como o movimento de partículas no seio de uma fase fluida a separação sólido-
líquido por decantação pode ser provocado pela ação da gravidade, a qual as partículas sólidas 
podem ser mais densas que o fluido, apesar de haver decantação de sólidos ou líquidos em 
gases. O tipo de decantação, de modo geral, depende da concentração de sólidos na suspensão, 
sendo que a velocidade de decantação pode ser calculada através de correlações empíricas para 
a decantação retardada e pelas leis de Stokes e Newton (FOUST et al., 1982). 
A decantação pode ter como objetivo a clarificação do líquido, o espessamento da 
suspensão ou ainda a lavagem dos sólidos, ou seja, a clarificação do líquido tem-se inicialmente 
uma suspensão com baixa concentração de sólidos para obter um líquido com um mínimo de 
sólidos (FOUST et al., 1982). Assim, o espessamento da suspensão inicialmente se tem como 
objetivo uma suspensão concentrada para obter os sólidos com uma quantidade mínima possível 
de líquido e a lavagem dos sólidos se tem a passagem da fase sólida de um líquido para outro, 
nesse processo pode ser realizado em colunas onde a suspensão alimentada pelo topo é tratada 
com um líquido de lavagem introduzido pela base.A decantação das partículas sólidas realiza-se em suspensão de concentração 
praticamente constante, porém são operações instáveis, pois existem escoamentos preferenciais 
intensos causados pelas diferenças locais de concentração, uma alternativa seria o uso de 
decantadores em série operando em contracorrente (BLACKADDER e NEDDERMAN, 2004). 
A decantação pode ser livre ou retardada, no primeiro tipo as partículas encontram-se 
bem afastadas das paredes do recipiente e a distância entre cada partícula é suficiente para 
garantir que uma não interfira na outra. Assim, para que a sedimentação seja “livre” o número 
de colisões entre as partículas não pode ser exagerado, portanto pode-se ter sedimentação livre 
em suspensões concentradas (GEANKOPLIS, 1993). 
A decantação retardada ou ainda decantação com interferência ocorre quando as 
partículas estão muito próximas umas das outras, sendo muito frequente o número de colisões. 
(GEANKOPLIS, 1993). De um modo geral os fatores que controlam a velocidade de 
decantação do sólido através do meio resistente são: densidades do sólido e do líquido; diâmetro 
e a forma das partículas; viscosidade do fluido. 
A viscosidade do fluido é influenciada pela temperatura, logo, dentro de certos limites, 
é possível aumentar a velocidade de decantação através do aumento da temperatura, porém o 
diâmetro e as densidades são fatores mais importantes (OLTEANU, 1990). 
É possível, antes da decantação, realizar uma etapa visando o aumento das partículas. 
A digestão e a floculação são dois métodos utilizados com o objetivo de aumentar o tamanho 
das partículas sólidas antes da decantação, etapa essencial no caso de sistemas coloidais 
(dispersão onde as partículas do disperso apresentam tamanho médio entre 1 e 100nm, exemplo: 
gelatina ou amido em água), pois neste estado a decantação é impossível, uma vez que o 
movimento browniano (movimento aleatório de partículas macroscópicas num líquido como 
consequência dos choques das moléculas do líquido nas partículas) e a repulsão elétrica entre 
as partículas anulam a ação da gravidade (FOUST et al., 1982). 
A floculação consiste em aglomerar as partículas à custa de forças de Van Der Waals 
(força de atração entre as moléculas), dando origem a flocos de maior tamanho que o das 
partículas isoladas (SHREVE; BRINK, 1980). 
O processo de separação sólido-fluido conduzido a partir de suspensões diluidas - a 
decantação - pode ser analisado através do estudo da trajetória das partículas no interior do 
equipamento de separação (Brauer, 1982). 
Considera-se nesta análise que: as partículas sejam caracterizadas individualmente 
através do diâmetro volumétrico Dp e da esferacidade φ; a distribuição de tamanhos das 
partículas, isto é, a análise granulométrica, seja expressa por X=X(Dp), sendo X a fração em 
massa das partículas com diâmetro menor que Dp ; o campo de velocidades do fluido não 
perturbado pela presença das partículas seja µ=µ (x) ; os efeitos da aceleração e concentração 
de partículas sejam desprezíveis no comportamento dinâmico destas partículas. 
 As equações (1), (2) e (3) expressão o movimento de translação da partícula. 
 
 
 
 
 
 
 
Nestas equações ρf e µ são respectivamente a densidade e a viscosidade de fluído, ρS a 
densidade das partículas, e a força resistiva que o fluído exerce sobre a partícula, A e Vp a área 
projetada (πDP²/ 4) e Vp o volume (πDp³/6) da partícula, b a intensidade do campo exterior, cD 
o coeficiente de arraste, u, 𝑣, e U respectivamente a velocidade do fluído, a velocidade da 
partícula e a velocidade relativa fluído-partícula. 
 
2.1.2 Elutriação 
A elutriação é uma operação unitária, a qual permite que partículas sejam separadas. É 
um processo utilizado para separar partículas finas, de tamanho inferior ao que pode ser 
separado por peneiras, em vários tamanhos graduados. Este método se aplica para determinar 
exatamente a distribuição por tamanho e a natureza dos materiais demasiadamente finos para 
peneiração. A ação classificadora é função do tamanho ou da densidade do material (PERRY, 
1966). É um processo que permite uma classificação granulométrica mais precisa e simétrica 
do que o processo de peneiramento por exemplo, pois a técnica não é suscetível à aglomeração 
que ocorre no processo de peneiramento, tendo como vantagem por ser um processo 
relativamente rápido em comparação com o peneiramento (MASSIA; SOARES; IMTHON, 
2017). 
É um método indireto que consiste na medida de velocidade de decantação de uma 
partícula em um fluido. É uma técnica de separação no qual um fluxo ascendente de fluido 
geralmente é ar ou água que escoa por um leito de partículas de diâmetro e/ou massa específica 
diferentes. As partículas que apresentarem uma velocidade terminal menor ou igual à 
velocidade do fluido serão arrastadas (GOMIDE, 1980). 
Segundo Foust et al. (2011) existem duas formas para que a separação por elutriação 
ocorra: se o material for homogêneo, a separação será por diferença de diâmetro entre as 
partículas; já se a mistura for heterogênea, a separação se dará pela diferença de velocidade 
terminal das partículas e pela diferença de densidade entre elas. Apesar de, a elutriação tenha 
sido desenvolvido para separar misturas de partículas de dois sólidos, ela também pode ser 
usada para separar partículas de um mesmo sólido, bem como de misturas de três ou mais 
sólidos; porém esses últimos casos são raros (PEÇANHA, 2014). O sedimento proveniente da 
drenagem é introduzido no elutriador e sofre uma separação entre suas respectivas frações. Por 
estar relacionada diretamente com as dimensões da partícula, a velocidade permitirá o cálculo 
do tamanho da mesma, desde que se conheça a equação que descreve o fenômeno. 
O elutriador é um tubo vertical no qual as partículas sólidas são organizadas em leito, e 
adicionadas pelo topo da coluna. O fluido é injetado de forma ascendente com vazão e 
velocidade pré-determinadas, observando se a velocidade do fluído for maior que a velocidade 
terminal das partículas, o que ocasiona no arraste das mesmas, retiradas pelo topo juntamente 
com o fluido, e caso contrário, elas se sedimentarão no fundo do equipamento e serão coletadas 
pelo mesmo (CREMASCO, 2012; MASSARANI, 1997). A seletividade do arraste de partículas 
pelo fluido em escoamento depende, basicamente, de características das partículas densidade, 
tamanho e forma e do fluido densidade, viscosidade e velocidade (PEÇANHA, 2014). 
Segundo Cremasco (2014), a partir da fluidização turbulenta, um pequeno acréscimo na 
velocidade superficial do fluido acarreta a elutriação, ou seja, o arraste da fase particulada. No 
regime de elutriação, o carreamento de partículas provoca a formação de diferentes regiões 
termodinâmicas, ilustradas na Figura 1. As regiões da operação de elutriação são: região de 
respingo que é a região imediatamente acima da superfície do leito, onde as partículas maiores 
retornam ao leito; a região de desprendimento que é a região acima da zona de respingos, 
caracterizada por apresentar gradiente de concentração da fase particulada e movimento intenso 
de partículas no leito; a região de transporte: que é localizada acima da zona de desprendimento, 
onde há transporte pneumático ascendente de partículas; e o vão livre que é considerado toda a 
região do elutriador em que a massa específica do conjunto diminui de forma inversamente 
proporcional com o acréscimo de altura. 
 
Figura 1. Regiões características do processo de elutriação. 
 
 
Fonte: CREMASCO (2012). 
 
 Como no processo de elutriação utiliza como princípio físico para a separação dos 
sólidos as diferenças de velocidades terminais, deve-se então transformar uma distribuição 
granulométrica em diferentes velocidades terminais. A velocidade terminal de uma partícula 
pode depender do seu diâmetro, massa específica, forma e textura, sendo aplicada para sólidos 
decantando em líquidos,onde a massa específica e a viscosidade deste líquido também 
influencia. Nas últimas décadas, diferentes modelos tentaram estimar a correta relação entre 
essas características intrínsecas à partícula e ao fluido com a velocidade terminal, um deles é o 
modelo de Stokes (1850) (SILVA,2016). 
 O modelo de Stokes (1850), em sua definição, descreve o movimento de um fluido 
viscoso ao redor de uma esfera, porem o inverso é valido também: o movimento lento de uma 
esfera em fluido viscoso onde, longe desta esfera, o fluido o fluido é estacionário (ZANINI, 
2008). Visto que, a equação proposta por Stokes é aplicada apenas a números pequenos de 
Reynolds, apresentando seu melhor desempenho na região abaixo de 1,0 ou de Newton, ou no 
caso do não conhecimento dos diâmetros das partículas, utilizam-se correlações encontradas na 
literatura. A área da seção transversal ao escoamento está descrita na literatura (SILVA,2016). 
 Para o cálculo das vazões e velocidade é necessário calcular a área da seção transversal 
do elutriador (A) relacionando com o diâmetro (D), a qual é demostrada na Equação (4). 
 
 A = 
π𝐷2
4
 (4) 
 
 A vazão mássica (Q) em cada um dos experimentos foi calculada conforme a Equação 
(5), onde está relacionada com a velocidade da partícula (V) e o tempo (t). 
 
 Q = 
V
𝑡
 (5) 
 
 A partir da vazão do elutriador e da área (A), pode-se determinar a velocidade das 
partículas (elutriação) através da Equação (6). 
 
 𝑉elutriação = 
𝑄
𝐴
 (6) 
 
 Estimadas as velocidades terminais das partículas, a fim de verificar o regime de 
escoamento, utilizou-se o Método de Perry (considerando as partículas de terra diatomácea de 
geometria esférica) dado pela relação coeficiente de arraste/Número de Reynolds, apresentada 
na Equação (7). 
 
 𝐶𝐷
𝑅𝑒
=
4
3
(ρ𝑠− ρ𝑓)μg
ρ𝑓
2𝑣3 (7) 
 
 E por essa relação, chega-se ao Número de Reynolds (Re), demostrada na Equação 
(8). Onde n = 1,3, utiliza-se conforme correlação de Coelho & Massarani. 
 
𝑅𝑒 = [(
24
𝐶𝐷
𝑅𝑒
𝐾1
)
𝑛
2
+ (
𝐾2
𝐶𝐷
𝑅𝑒
) 𝑛]
1
𝑛
 (8) 
 
 Os Valores de K1 e K2, corresponde a: 
 
𝐾1 = 0,843 𝑙𝑜𝑔
ϕ
0,065
 e 𝐾2 = 5,31 – 4,88ϕ 
 
 O número de Reynolds vai determinar se o escoamento da partícula é laminar ou 
transiente, se NRe ≤ 1 se define como escoamento laminar e é determinado pela Lei de Stokes, 
se 1000≤ NRe ≤ 200000 se caracteriza como escoamento turbulento e se aplica a Lei de Newton. 
 Sendo os valores encontrados consideravelmente baixos e próximos a 1, concluiu-se 
que a elutriação ocorreu em escoamento na Lei de Stokes, podendo-se assim utilizar a Equação 
(9) para determinar o diâmetro das partículas, onde está relaciona com a velocidade de 
elutriação e o Número de Reynolds. 
 
 𝐷𝑝 = √ 
18μv
(ρ𝑠− ρ𝑓)g𝐾1
 (9) 
 
 Contudo, se o valor de Número de Reynolds 1000≤ NRe ≤ 200000 tem-se a aplicação 
da Lei de Newton, então deve-se calcular o diâmetro pela expressão, como demonstrada na 
Equação (10). 
 𝐷𝑝 = 
4
3
ρf𝐾2𝑣2
(ρ𝑠− ρ𝑓)g
 (10) 
 
2.2 Equipamentos e distinções operacionais 
2.2.1. Decantador 
A separação de sólidos grosseiros de uma suspensão é uma operação mais simples de 
conduzir do que a de partículas finas, pois esta separação pode ser realizada em tanques de 
decantação operando em batelada ou em processo contínuo. As partículas podem ser retiradas 
pelo fundo do decantador e o fluido por acima, ou ambos pelo fundo, através de manobras 
adequadas (GOMIDE, 1980). 
 
2.2.1.1 Decantadores contínuos 
Decantador de rastelos: a suspensão é alimentada num ponto intermediário de uma calha 
inclinada. Um conjunto de rastelos arrasta os grossos (decantados facilmente), para a parte 
superior da calha. Devido à agitação moderada promovida pelos rastelos, os finos permanecem 
na suspensão que é retirada através de um vertedor que existe na borda inferior da calha, Figura 
2. 
 
 
 
Figura 2. Decantador de rastelos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: FOUST (1982). 
 
Decantador helicoidal: semelhante ao anterior, onde a suspensão é alimentada num 
ponto intermediário de uma calha semicircular inclinada. A helicoide arrasta continuamente os 
grossos para a extremidade superior da calha. O movimento lento promovido pelo mecanismo 
transportador evita a decantação dos finos, que permanecem na suspensão sendo retirada 
através de um vertedor, Figura 3. 
 
Figura 3. Decantador helicoidal 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: FOUST (1982). 
 
Decantadores para sólidos finos podem ser feitos sem interferência mútua das partículas 
por decantação livre ou com interferência por decantação retardada. A velocidade de 
decantação pode ser calculada através de correlações empíricas para a decantação retardada e 
pelas leis de Stokes e Newton (GOMIDE, 1980). O tamanho dos flocos formados não é predito, 
sendo difícil até mesmo reproduzir com segurança as condições que conduzem a um 
determinado tipo de floculação e a densidade das partículas é conhecida com certeza, uma vez 
que a forma dos flocos é indefinida e a quantidade de água retida é variável (GEANKOPLIS, 
1993). Quando a áreas muito grandes utilizam-se bacias de decantação que ficam diretamente 
no terreno ou decantadores de bandejas múltiplas Figura 4, sendo a bandeja ligeiramente 
inclinada e munida de rastelos presos ao eixo central (MCCABE, 1991). 
 
Figura 4. Decantador de bandejas múltiplas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: FOUST (1982). 
 
Sempre que uma partícula se move em um fluido um número de forças irá atuar sobre 
ela, havendo três forças que irão atuar sobre esta partícula: a força da gravidade (𝐹𝑔) atuando 
para baixo, a força de empuxo (𝐹𝑏) atuando para cima e a força de arraste (𝐹𝐷) na direção da 
velocidade relativa entre o fluido e a partícula, lei de Stokes - velocidade terminal (𝑣t), 
demonstrado a Equação (11). 
 
 (11) 
 
O coeficiente de arraste (CD) para esferas rígidas é uma função do número de Reynolds. 
Na região de fluxo laminar, chamada região da lei de Stokes (NRe≤1), ilustrado na Equação 
(12). 
 
 
 
 (12) 
 
Para outras formas de partículas os coeficientes de arraste serão diferentes. Para a região 
turbulenta o coeficiente de arraste é aproximadamente constante CD= 0,44. 
 
2.2.2 Elutriador 
O elutriador é o equipamento utilizado para o processo de elutriação, ele consiste de um 
tubo vertical que através do mesmo passa uma corrente de fluido ascendente, numa velocidade 
específica, enquanto a mistura de sólidos, cuja separação se quer efetuar, é injetada no topo da 
coluna. As partículas menores são arrastadas pelo topo juntamente com o fluido, já as partículas 
maiores, que se sedimentam com velocidade maior, são coletadas no fundo da coluna 
(MASSARANI, 1997). A Figura 5 apresenta uma exemplificação de um elutriador. 
 
A Figura 5. Equipamento elutriador. 
 
Fonte: KLINGER; LEIDENS; NUNES (2017). 
 
Deste modo, o processo de elutriação pode ocorrer de duas formas, em batelada 
ou contínua. 
2.2.2.1 Elutriação em batelada 
 A elutriação de operação em batelada (Figura 5) consiste em um único 
equipamento onde, com sucessivas paradas do processo e alterações de vazões, 
separam-se variadas frações do sólido. Esse processo em batelada tem como vantagem, 
a possibilidade de modificar livremente a vazão (e consequentemente a velocidade) de 
acordo com a necessidade de separação e a desvantagem é a necessidade de filtração ou 
centrifugação para a separação de casos onde o fluido ascendente se trata de líquido. 
 
2.2.2.2 Elutriação contínua 
A elutriação de operação contínua, exemplificada na Figura 6, compõe-se de um 
conjunto de elutriadores de diferentes diâmetros em ordem crescente e com uma vazão 
de fluido constante, gerandodiferentes velocidades (SILVA, 2016). Esse processo de 
operação contínuo, tem como vantagem a facilidade em mensurar a massa de sólido 
retida em cada elutriador, já a desvantagem dele é a que velocidades dos elutriadores 
terão sempre a mesma razão quando comparadas uma com as outras, apenas 
dependendo da vazão. 
 
Figura 6. Elutriador de operação contínua. 
 
Fonte: CREMASCO (2014) 
 
 
2.3 Aplicações na indústria de alimentos 
2.3.1 Decantação 
A combinação e a sequência das operações unitárias determinam a natureza final do 
produto elaborado, nesse procedimento tem-se o objetivo aumentar o período de vida de 
prateleira, e a segurança alimentar, sendo necessário para a saúde e o acréscimo na qualidade 
nutritiva dos alimentos (BRENNAN, 2006). 
Indústrias de alimentos utilizam operações unitárias fundamentadas nas operações 
físicas entre sólidos particulados e fluidos, como: 
- Processo de obtenção de açúcar de cana: inicialmente lavada, para remover a terra e 
os detritos, após é picada e esmagada em moendas, na preparação para a remoção do caldo e 
então, o caldo é extraído pela passagem da cana esmagada através de uma série de moendas. 
Para macerar a cana e auxiliar a extração, é possível adicionar água ou caldo diluído às 
moendas. O caldo é coado para remover impurezas grossas e tratado com cal para coagular 
parte da matéria coloidal, precipitar certas impurezas e modificar o pH. Além do agente 
alcalinizante, utilizam-se polieletrólitos, pois em pequenas quantidades (1 ou 2 ppm) melhoram 
a floculação. Adiciona-se um pouco de ácido fosfórico, pois os caldos que não contêm um 
pouco de fosfato não são bem clarificados. A mistura é aquecida com vapor de água à alta 
pressão e decantada em grandes tanques. 
- Produção de cerveja: etapa de fabricação do mosto (separação do precipitado proteico 
e dos componentes do lúpulo não solubilizados do mosto quente). 
A decantação é uma das principais operações envolvidas no tratamento primário de 
efluentes, e considerando o volume representativo de água de resíduo produzido por indústrias, 
inclusive de alimentos, e a atual preocupação com o ambiente. 
 
2.3.2 Elutriação 
A elutriação na área da indústria de alimentos, pode ser utilizada na separação de grãos 
de seus contaminantes, utilizada para partículas muito finas que não podem ser determinadas e 
classificadas por peneiramento. Na indústria de óleo, consegue-se separar a casca do grão 
partido a partir do princípio de elutriação (MASSIA; SOARES; IMTHON, 2017). 
 
2.4 Estudos recentes da literatura 
 O estudo intitulado “Cinética de absorção de água de sementes de cevada em diferentes 
níveis de polimento”, ele tem como objetivo um processo para a retirada dos tecidos externos 
ao endosperma e embrião por meio da abrasão, através do polimento das cevadas. Foram 
avaliados os efeitos dos tecidos de proteção do endosperma e embrião na absorção de água, por 
meio da avaliação da absorção de água de sementes com diferentes níveis de polimento. Foi 
utilizado nesse estudo o processo de elutriação para a retirada de material fino aderido à 
superfície das sementes (FELIZARDO; FREIRE, 2016). 
 O trabalho “Caracterização física de partículas de biomassa separadas por elutriação e 
peneiramento” tem como objetivo a caracterização das partículas de biomassa (bagaço de cana, 
palha de cana, bambu e ramos de mandioca) para aplicação em processos térmicos e 
fluidodinâmicos de conversão de biomassa em energia, obtendo parâmetros importantes para 
utilização em projeto, dimensionamento e simulação de processos e equipamentos. 
Apresentando elementos da análise fluidodinâmica das partículas sólidas irregulares e porosas 
que pretendem acrescentar aos dados disponíveis para a construção de metodologias que 
permitam ter uma melhor compreensão do efeito do tamanho, forma e densidade das partículas 
(QUINTERO, 2019). 
3 Considerações finais 
 Utilização das operações unitárias como decantação e elutriação, é de suma importância 
nas práticas que envolvem esses processos, bem como o seu fundamento e aplicação, sendo que 
a viscosidade do fluido é influenciada pela temperatura, logo, dentro de certos limites é possível 
aumentar a velocidade de decantação através do aumento da temperatura, no qual é possível 
antes da decantação ser realizar uma etapa visando o aumento das partículas. Visto que, essas 
técnicas são de extrema importância na indústria de alimentos devido a sua importância de 
separação dos componentes dos alimentos e a preparação de produtos, e de grande importância 
para as práticas do uso correto dos equipamentos, visando sempre rendimento das operações e 
maximização dos processos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 Referências Bibliográficas 
 
BRENNAN, J.G., Food Processing Handbook, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 
Weinheim, Germany, 2006. 
 
BLACKADDER; NEDDERMAN. Manual de Operações Unitárias. 2ª Ed. Editora Hemus, 
2004. 
 
CARVALHO, L.C. Operações em Sistemas Particulados. São Paulo: USP, 2019. 
Disponível em: < 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4661616/mod_resource/content/1/Apostila_dina 
mica_particulas_rev03.pdf>. Acesso em: 27 de julho de 2021. 
 
COULSON & RICHARDSON’S, Chemical Enginnering, Chemical Engineering Design, 
ButterworthHeinemann. Oxford, 2003. 
 
CREMASCO, Marco A. Operações unitárias em sistemas particulados e 
fluidodinâmicos. 
2. ed. São Paulo: Blucher, 2014. 
 
 
FOUST, A. S. et.al. “Princípios das Operações Unitárias” – Ed LTC, Rio de Janeiro – RJ, 
2ª edição, 1982. 
 
FOUST, A. S.; WENZEL, L. A.; CLUMP, C. W.; MAUS, L.; ANDERSEN, L. B. Princípios 
das operações unitárias. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda., 2011. 
 
GEANKOPLIS, C. J. “Transport Processes and Unit Operations” – Ed Allyn and Bacon, 
London, 1993. 
 
GOMIDE, R. Operações Unitárias - Volume I – Operações com Sistemas Granulares. 
São Paulo, 1980. 
 
KLINGER, C., LEIDENS, N., NUNES, I. S. Construção de módulo de elutriação como 
ferramenta de contextualização para o ensino de operações unitárias. 2017. 
 
KUNII, D., LEVENSPIEL, O., Brenner, H. Fluidization Engineering. 2 edition. 1991. 
 
MASSARANI, G. Fluidodinâmica em Sistemas Particulados. Editora UFRJ, Rio de 
Janeiro, 1997. 
 
MASSARANI, G. Fluido dinâmica em Sistemas Particulados. Editora UFRJ, Rio de 
Janeiro, 2° edição. 2001. 
 
MASSIA, A. G., SOARES, G. S., IMTHON, N. D. Sistema de separação composto por 
elutriador. Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA. 2017. 
 
MCCABE, W.L, SMITH, J.C., HARRIOTT, P., Operaciones Unitárias em Ingenieria 
Química, McGrawHill, New York, 1991. 
 
OLTEANU, D.; Hidrociclones na separação líquido-líquido, Dissertação (Mestrado em 
Engenharia Química) – Programa de Engenharia Química, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 
1990. 
 
PAYNE, J. H. “Operações Unitárias na Produção de Açúcar de Cana” – Ed. Nobel: 
STAB, São Paulo, 1989. 
 
SHREVE, R. N.; BRINK Jr, J. A. “Indústrias de Processos Químicos” – Ed. Guanabara 
Dois S.A. Rio de Janeiro – RJ, 4ª edição, 1980. 
 
SILVA, E. R. Análise experimental e numérica do sistema de separação via elutriação 
de sedimento de drenagem. Universidade Federal do Rio Grande - FURG. 2016. 
 
SPIEGEL, M. R.; Manual de Fórmulas e Tabelas Matemáticas. Coleção Schaum; Editora 
McGraw-Hill do Brasil; 1973. 
 
STOKES, S. G. G. On the effect of the internal friction of fluids on the motion of 
pendulums. Transactions of the Cambridge Philosophical Society, IX:8–94, 1850. 
 
TADINI, C.C; TELIS V.R; MEIRELLES, A.T; FILHO, P.A. Operações Unitárias na 
Indústria de Alimentos. Rio de Janeiro: LTC, 2016. 
 
VEIGA, J. P. S. et al. Characterization and productivity of cassava waste and its use as 
an energy source. Renewable Energy, v. 93, p. 691–699, 2016. 
 
ZANINI, A. E. Purificação e organofilização de argilas bentonitas para uso em 
nanocompósitospoliméricos. Dissertação de mestrado, Universidade Federal de 
Campina Grande, 2008.