Importância da Secagem em Indústrias e Tipos de Secadores

Prévia do material em texto

1. Pesquise e explique a importância da secagem para a Indústria Cerâmica, Agrícola, Farmacêutica, de polímeros e alimentícia.
Cerâmica: A importância da secagem é a eliminação da água utilizada na etapa de conformação para a obtenção de uma massa plástica que possua uma maior resistência mecânica e uma umidade adequada para as posteriores etapas do processamento. Para evitar tensões e defeitos nas peças (como trincas, bolhas e empenos) é necessário eliminar a água de forma lenta e gradual até um teor suficientemente baixo, de 0,8% a 1,5% de umidade residual.
Agrícola: A importância da secagem em produtos agrícolas aumenta à medida que cresce a produção, possuindo as vantagens de antecipação da colheita, minimização da perda do produto no campo, armazenagem do produto e manutenção do poder germinativo por períodos mais longos e prevenção desenvolvimento de micro-organismos e insetos.
Farmacêutica: A secagem é importante na precisão de dosagem e manuseio, no transporte e armazenagem, auxiliando a estabilidade química e farmacológica, obtendo produtos padronizados e com melhor acabamento.
Alimentícia: importante para a melhor conservação do produto, redução do seu peso, redução do custo de transporte e armazenamento, condições desfavoráveis para o crescimento microbiano no produto, conservação das características físicas e nutritivas e pouca alteração quando reconstituídos em água.
2. Tipos de secadores mais utilizados nas referidas indústrias. 
Indústria Cerâmica: câmaras secadoras, secadores de ar úmido, secadores contínuos, secadores de túnel e secadores acelerados.
Indústria de Alimentos: a grande variedade de produtos utilizados na indústria faz com que muitos tipos de secadores sejam utilizados, dentre eles os mais comuns são os secadores de bandeja, de esteira, de túnel, de tambor rotativo, liofilizador, os pneumáticos(flash dryer e spray dryer) e os secadores de leito fluidizado.
Indústria Agrícola: Secadores de leito fixo e secadores de fluxo contínuo(contracorrente, concorrente e misto).
Indústria Farmacêutica: Secadores de leito fluidizado, secadores a vácuo, secadores de radiação infravermelha, micro-ondas, secador por cilindros inclinados(roller dryer), secador por aspersão(spray dryer) e liofilizadores.
3. Explique a diferença da velocidade de secagem para um sólido higroscópico não-poroso, não-higroscópico poroso e higroscópico poroso.
Define-se Velocidade de Secagem (N) para um sólido de massa na base seca, com uma área A exposta ao meio de seca, como o fluxo de massa de umidade que deixa o sólido por unidade de área e por unidade de tempo. Matematicamente, a Velocidade de Secagem (N) pode ser representada pela expressão: 
A velocidade de secagem pode ser medida [kg de água/(m².h)]. A velocidade de secagem varia no decorrer do tempo e as conclusões destes experimentos são usualmente representadas exprimindo-se a velocidade de secagem em função não do tempo, mas da umidade W que o sólido apresentava naquele instante. As Figuras abaixo apresentam curvas típicas de velocidade de secagem em função da umidade livre do sólido.
.
O formato da curva de velocidade de secagem no período de velocidade decrescente depende do tipo de material.
Em qualquer caso, quem controla a velocidade de secagem são as condições internas ao sólido. As condições externas devem ser ajustadas de maneira a não provocar danos às características do material. 
No caso de sólidos higroscópicos não porosos, o calor fornecido evapora primeiro a umidade superficial e a movimentação da umidade dentro do sólido se dá através de difusão no sentido de regiões mais úmidas (localizadas no interior) para regiões menos úmidas (situadas na superfície). A resistência à transferência de umidade para o ar é desprezível em relação à resistência de movimentação da umidade no interior do sólido. Alterações na velocidade do ar de seca não produzem qualquer variação na velocidade de secagem. 
Quando um material deste tipo é secado, a umidade das camadas superiores pode ficar muito menor do que aquela das camadas mais internas, pois o ar de seca remove a umidade desta região mais rapidamente do que o interior do sólido pode repor. Como consequência, a superfície encolhe sobre um núcleo resistente originando rachaduras e empenamentos no corpo. Outro efeito observado em certos materiais é a concentração na superfície de certas substâncias contidas no corpo formando uma película superficial impermeável que bloqueia a saída da umidade. 
Por conta disso, sólidos deste tipo, nesta faixa de velocidade de secagem, muitas vezes tem a câmara onde se realiza a seca, saturada com vapor durante algum tempo. Com isto, possibilita-se que a umidade do interior do sólido migre para a superfície sem que esta resseque por uma perda maior para o ar de secagem.
No caso de um sólido não-higroscópico poroso, temos a composição por uma rede de capilares de diferentes dimensões nas seções transversais. As forças capilares são tanto maiores quanto menores forem os raio dos capilares. Quando a água superficial se esgota os capilares de maior diâmetro esvaziam-se primeiro, pois perdem água para o meio de seca e para os capilares de diâmetros menores, sendo a água substituída por ar. À medida que os poros forem se esvaziando a superfície de evaporação recua para o interior do sólido e a área disponível para troca de massa diminui, embora a taxa de evaporação por unidade de área úmida se mantenha constante. Por isto o primeiro trecho do período de velocidade decrescente é reto, já que o mecanismo é similar ao do período de velocidade de seca constante, porém com a área efetiva para troca de massa diminuindo a cada momento e a velocidade de seca continuando a ser calculada com referência a área A, disponível para troca de calor. Este estado em que a água constitui a fase contínua e o ar a fase dispersa é denominado Estado Funicular. 
Com o prosseguimento da secagem, atinge-se uma situação em que a água deixa de ser a fase contínua. Este fato é indicado pelo ponto C e a curva de velocidade a partir dele não é mais um trecho reto. O ponto C é denominado segundo ponto crítico. Esta situação em que a água deixa de ser uma fase contínua recebe o nome de Estado Pendular.
 A velocidade de secagem no Estado Pendular é independente da velocidade do ar, devendo o vapor se difundir através do sólido e o calor ser fornecido por condução a partir da superfície. A temperatura superficial tende a aproximar-se da temperatura do ar de seca.
 A última figura apresenta a curva de velocidade de secagem para um sólido higroscópico poroso. Uma vez vaporizada a umidade superficial, tanto o Estado Funicular como o Estado Pendular são compostos por água não ligada. Após a remoção da água ligada resta ainda quantia considerável de água ligada. Esta água ligada é removida por mecanismos de difusão de vapor através do sólido. A curva no período de velocidade de seca decrescente apresenta um aspecto que depende da natureza e forma do material sem indicar um segundo ponto crítico. Em geral, os mecanismos de secagem destes materiais são bastante complexos para uma maior generalização.