AULA 12 OPERAÇÕES UNITÁRIAS II

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“ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL FANUEL”
GUARDA MIRIM DE TELÊMACO BORBA
AULA 12:
OPERAÇÕES UNITÁRIAS II
Ricardo Assis dos Santos
Disciplina: PROJETOS E PROCESSOS
Módulo: 5° MÓDULO
Data: 01/12/2017
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	A evaporação é uma operação unitária que tem por finalidade concentrar soluções constituídas de solventes voláteis e solutos considerados não-voláteis através da evaporação parcial do solvente. 	O equipamento utilizado é o evaporador , que consiste em uma câmara, dentro da qual existe um trocador de calor com aquecimento indireto que proporciona o meio de transmissão de calor ao produto por meio de vapor à baixa pressão.
	Como os solutos são considerados não voláteis, no equilíbrio a fase gasosa ou o evaporado só contém solvente, ou seja, a fração de solvente no evaporado é de 100% ( ysolvente=1; ysoluto=0). Porém, na fase líquida, que é a solução a ser concentrada, há frações tanto de soluto quanto de solvente (xsolvente e xsoluto).
Evaporação
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Evaporação ≠ Secagem: Na evaporação, ao término da operação, é obtido um produto líquido concentrado, já na secagem tem-se um produto sólido. 
Evaporação ≠ Destilação: Diferente da evaporação, na destilação o soluto pode ser volátil, assim a fração de solvente na corrente gasosa não é de 100%. 
Evaporação
https://www.youtube.com/watch?v=xv-qMZfh49o
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	Um condensador tem como finalidade proceder à condensação dos vapores leves que atingem o topo da coluna. Após a condensação, tem-se o produto destilado desejado, D, com a composição especificada.
	O processo requer, portanto, dois trocadores de calor, ambos de mudança de fase, refervedor procedendo a vaporização e o condensador efetuando a condensação das frações. Em alguns projetos, o refervedor poderá ser substituído por uma injeção de vapor d'água no fundo da coluna de destilação.
Condensação
Destilação Laboratorial.
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	Podemos definir refrigeração como o abaixamento da temperatura de um produto visando manter a qualidade pela diminuição das velocidades das reações de deterioração que possam ocorrer no mesmo. Neste processo, apesar de não ocorrer eliminação dos microrganismos, inibe-se o ciclo de reprodução e, consequentemente, retarda a deterioração dos alimentos quando atacados.
Refrigeração
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Refrigeração
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	O forneamento é um tratamento térmico relacionado principalmente a produtos farináceos, como biscoitos, pães e bolos. Durante esta operação, sobretudo nos produtos que sofrem fermentação com leveduras, ocorrem diversas reações químicas, vinculadas à temperatura que vão definir as propriedades do alimento transformado.
 O tratamento térmico é realizado, normalmente, em fornos, com aquecimento direto ou indireto, dependendo do produto
Forneamento
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Operações Unitárias por transferência de Massa
	
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	A destilação é uma operação que permite a separação de misturas de líquidos em seus componentes puros ou próximos da pureza, por meio de evaporação e condensação dos componentes em questão. Na destilação, portanto, pode-se afirmar que o agente de separação é o calor, pois o vapor formado tem composição diferente da mistura original. O processo de destilação é muito utilizado na indústria química, como por exemplo, na obtenção de álcool retificado de uma mistura de fermentação. É um processo caracterizado pela mudança de estado físico, em que uma substância, inicialmente no estado físico, em que uma substância, inicialmente no estado líquido, é aquecida até atingir a temperatura de ebulição, transformando-se em vapor, e novamente resfriada até que toda a massa retorne ao estado líquido.
Destilação
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Destilação
	Basicamente o processo da destilação é um processo de separação físico e é utilizado para separar misturas homogêneas a partir de aquecimento. Para separar uma mistura do tipo sólido-líquido utilizamos a destilação simples e para separar misturas do tipo líquido-líquido utilizamos a destilação fracionada.
	A destilação simples pode ser utilizada por exemplo para a separação de uma solução de água e cloreto de sódio (sal de cozinha). Neste caso apenas a fração líquida da solução passará para o estado de vapor e ocorrerá a separação. O vapor é obtido em estado líquido após passar pelo condensador que possui uma serpentina com água fria o que ocasiona o processo.
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Destilação Simples
Método usado quando se deseja separar a substância sólida dissolvida do solvente e não se deseja perder este último (como ocorre no processo de evaporação).
Desta forma, o solvente é resfriado (condensado), sendo recolhido em outro frasco.
Aquece-se a mistura até atingir o ponto de ebulição do solvente.
Não existe necessidade de controle de temperatura, pois o ponto de ebulição do sólido é muito mais elevado que o do solvente.
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Destilação Fracionada
Método usado para separação de mistura de líquidos.
Quanto mais distantes os pontos de ebulição dos componentes, mais eficiente será o processo de destilação.
A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento, destilação ou retificação.
A separação ocorre na ordem crescente dos pontos de ebulição (PE).
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Destilação Fracionada
Esse processo é muito usado, principalmente em indústrias petroquímicas, para separação dos diferentes derivados do petróleo.
Neste caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos.
Esse processo também é muito usado no processo de obtenção de bebidas alcoólicas (alambique). 
 
Imagem: Psarianos, Theresa knott/ GNU Free Documentation License. (Tradução Nossa).
Petróleo 
Bruto
Gás (Butano e 
Propano)
Essência Leve
(nafta)
Essência Pesada
(grande)
Querosene
Combustível Diesel
Óleo para
aquecimento
Forno de
Destilação
Óleo
Pesado
https://www.youtube.com/watch?v=OsSJUidETzc
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Destilação
Através da análise da coluna de destilação a seguir, especifique os dados da corrente de saída e entrada que estão faltando:
5%
11%
40%
Balanço Global
Entrada = Saída 1 = Saída 2
150 kg = 80 kg + S2
S2 = 150 – 80
S2 = 70 kg/h
70 kg/h
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	Pode se definir fermentação como um processo onde existem trocas químicas em um substrato orgânico pela ação das enzimas elaboradas por certos tipos de microrganismos. 
 As fermentações podem ser classificadas pelo material a fermentar, pelo produto da fermentação ou pelo agente de fermentação. 
Quanto ao material a fermentar, temos: açúcares, celulose, pectina, albumina, etc;
Quanto ao produto de fermentação, temos: alcoólico, acético, láctico, propiônico, butírico, vitaminas, antibióticos, glicerina, cítrico, acetona, butanol, etc;
Quanto ao agente de fermentação, temos: leveduras, bactérias, mofos. 
 Antigamente, a fermentação estava associada aos hidratos de carbono, porém, hoje em dia, a putrefação, decomposição de material proteico, é considerada como um tipo especial de fermentação. 
Aguardente de cana		Biscoito cream cracker
Cerveja			Espumante
Laranja cristalizada		Pão de leite
Vinagre de maçã		Vinho tinto
Fermentação
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Fermentação
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Umidificação: É o aumento da umidade absoluta de um gás até um valor especificado. No caso da umidificação a transferência de massa e calor ocorre na direção do líquido >>>> gás
	Controlar a umidade de um ambiente.
	Resfriar e recuperar água de processo mediante o contato com ar de baixa umidade (caso mais típico desta operação).
Desumidificação: É a remoção de parte da umidade de um gás até um valor especificado.
	No caso da desumidificação a transferência de massa e calor ocorre na direção do gás >>>>> líquido
	A desumidificação é efetuada usualmente como uma etapa no condicionamento de ar.
	Pode ser usada como partes de sistema de recuperação de solvente, como por exemplo, orgânicos como o CHCl3.
Umidificação e Desumidificação
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	A secagem está entre as operações mais usuais na indústria química. Em uma
boa parte das situações é o último processamento do produto antes de sua classificação e embalagem.
	Em geral entende-se por Secagem a operação unitária destinada à remoção de um líquido agregado a um sólido para uma fase gasosa insaturada através de vaporização térmica. Esta vaporização ocorrendo em uma temperatura inferior àquela de ebulição do líquido na pressão do sistema. 
	Normalmente se mentaliza um sólido como algo com forma definida, em alguns casos o que se tem na alimentação do secador é uma pasta ou uma suspensão de sólidos ou ainda uma solução. Porém em qualquer situação o produto final é sólido com alguma umidade. 
	A fase gasosa chamada de meio de seca deve ser insaturada para que possa receber a umidade como vapor.
Secagem
 ttps://www.youtube.com/watch?v=fWb6oWBBTrA
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Secagem
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Extração
	Dentro deste conjunto de operações a Extração é semelhante a Destilação. De fato, o mecanismo subjacente à operação de Extração baseia-se no Equilíbrio Líquido/Líquido. A remoção do componente da mistura que se pretende separar (soluto) é induzida pela adição de um novo composto ao sistema (solvente), o qual tem mais afinidade para o soluto do que o diluente onde este estava inicialmente dissolvido (alimentação). Por outro lado, o solvente adicionado deve ser tão imiscível quanto possível com o diluente da alimentação. É esta diferença de solubilidade que permite a separação, ou seja, que o soluto seja retirado à alimentação. Quanto maior a diferença de solubilidades mais fácil é a separação. As correntes que deixam cada unidade do extrator supõem-se em equilíbrio.
	Alguns exemplos de aplicação da operação de extração:
Recuperação do ácido acético de efluentes aquosos;
Remoção do fenol na produção de policarbonato;
Produção de essências para o perfumes ou aditivos alimentares;
Produção de piridina para fins farmacêuticos, etc.
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Extração
Extração Líquido-Líquido por exemplo é empregada como alternativa a outros processos de separação, quando estes não são recomendáveis ou não são viáveis
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Cristalização
Cristalização é a conversão de uma substância ou várias substâncias do estado gasoso, líquido ou sólido amorfo para o estado cristalino.
Um sólido é dito cristalino se os átomos e moléculas que o constituem estão organizados em uma estrutura tridimensional regular.
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Cristalização
	Às vezes, o produto de interesse deve estar na forma de partículas sólidas. Quando o processo de fabricação leva a uma solução, o sólido pode ser obtido, de forma mais conveniente, pela concentração de uma solução até a sua saturação e consequente formação de cristais. A cristalização é uma operação de separação onde, partindo de uma mistura líquida se obtêm cristais de um dos componentes da mistura, com quase 100% de pureza. 
	A fabricação de sacarose de cana-de-açúcar e de beterraba é o exemplo do processo de cristalização. A cristalização também é usada ainda para obtenção de glicose e lactose, sal marinho, margarina e sorvete. Na cristalização para obtenção de açúcar, inicialmente faz-se a concentração do soluto até que sua solubilidade, a determinada temperatura, atinja a saturação. Com o resfriamento sucessivo o soluto abandona a solução na forma de cristais quase puro.
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Absorção
	A absorção de gases é um processo muito utilizado em plantas industriais, principalmente nos processos químicos, seja na preparação da matéria-prima para a transformação de insumos em produtos finais bem como na purificação dos produtos obtidos de tais processos, que consistem na transferência de um componente de uma mistura gasosa para um líquido absorvente devido à solubilidade e à diferença de concentração entre as fases. Além disso, a transferência de massa bem como as reações químicas envolvidas em todas as fases acontecem simultaneamente e são extremamente importantes para a prática dos processos industriais.
	De maneira simplificada, o processo de absorção de gases consiste na transferência de um componente de uma mistura gasosa para um líquido absorvente, ocorrendo devido à solubilidade e à diferença de concentração entre as fases presentes.
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Adsorção
	A adsorção é uma operação de transferência de massa do tipo sólido-fluido na qual se explora a habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas substâncias existentes em soluções líquidas ou gasosas, o que permite separá-las dos demais componentes dessas soluções. Quando diversos componentes puderem ser adsorvidos, geralmente o sólido é seletivo, o que torna possível fracionar a solução
	
	Uma vez que os componentes adsorvidos concentram-se sobre a superfície externa do sólido, quanto maior for a superfície externa por unidade de peso de sólido, tanto mais favorável será a adsorção. Por esta razão, os adsorventes são geralmente sólidos com partículas porosas. Exemplos de aplicação industrial há muitos. Podem ser citados a desumidificação de gases, a recuperação de vapores de solventes valiosos arrastados pelos gases, a remoção da umidade da gasolina, o branqueamento das soluções de açúcar, dos óleos vegetais e minerais, a desodorização do gás carbônico e das bebidas, bem como a realização de inúmeros fracionamentos de misturas de hidrocarbonetos leves.
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Adsorção
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Separação por Membranas
	Os processos de filtração por membranas permitem o fraccionamento de solutos dissolvidos em correntes líquidas e a separação de misturas gasosas. A maioria destes processos usa o escoamento tangencial (“cross flow”), uma particularidade que os distingue da filtração convencional, onde se promove a separação de partículas sólidas em suspensão de correntes líquidas ou gasosas em escoamento frontal. A membrana é definida como uma barreira permeável e seletiva, que restringe a transferência de massa entre duas fases como se mostra na figura.
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Desaeração
	A aplicação dos processos de desaeração tem como objetivo remover o oxigênio em contato com o produto, para evitar reações oxidativas e o desenvolvimento microbiano aeróbico. Este oxigênio pode estar contido no espaço livre da embalagem ou então dissolvido, disperso ou adsorvido no alimento.
	Os principais métodos de desaeração são:
Embalagens a vácuo;
Exposição do alimento a pressões reduzidas;
Exaustão com vapor;
Arraste com gás inerte;
Transformação do oxigênio por reação química;
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Métodos de Separação de Misturas Heterogêneas
SÓLIDO – SÓLIDO:
Catação
Ventilação
Levigação
Separação magnética
Cristalização fracionada
Dissolução fracionada
Peneiração
Fusão fracionada
Sublimação
SÓLIDO – LÍQUIDO:
Decantação
Centrifugação
Filtração simples
Filtração à vácuo
LÍQUIDO – LÍQUIDO:
Decantação
GÁS – SÓLIDO:
Decantação
Filtração
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Métodos de Separação de Misturas Homogêneas
SÓLIDO – LÍQUIDO:
Evaporação
Destilação simples
LÍQUIDO – LÍQUIDO:
Destilação fracionada
GÁS – GÁS:
Liquefação fracionada
Adsorção
CROMATOGRAFIA
Análise Cromatográfica
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