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Anápolis 2013 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS SECAGEM INDUSTRIAL Secadores Industriais Acadêmico: Henrique Saccomori Ramos 1 Sumário Secagem Industrial........................................ 01 Importância da Secagem............................... 01 Secador de Leito Fluidizado.......................... 03 Liofilizador.................................................... 06 Atomizador.................................................... 07 Preço Médio dos Secadores........................... 11 Conclusão....................................................... 12 Referências Bibliográficas............................. 12 2 1. Secagem Industrial A secagem está entre as operações mais utilizadas na indústria química, sendo que, em alguns casos, é a última etapa do processamento do produto antes de sua classificação e embalagem. Teoricamente pode-se definir que a secagem é destinada a remoção de um líquido agregado a um sólido para uma fase gasosa através da vaporização térmica. É um processo simultâneo de transferência de calor e massa entre o produto e o ar da secagem. Alguns fatores importantes a considerar na escolha do procedimento de secagem industrial são: - A temperatura a ser utilizada - O tempo de secagem - O teor de umidade final exigido - Volume da produção - Tipo de equipamento - Manutenção dos constituintes 2. Importância da Secagem Produtos Agrícolas A importância da secagem em produtos agrícolas aumenta à medida que cresce a produção, possuindo as seguintes vantagens: - Antecipação da Colheita - Minimização da perda do produto no campo - Armazenagem por períodos mais longos - O poder germinativo é mantido por longos períodos - Impede o desenvolvimento de microorganismos e insetos Produtos Farmacêuticos - Precisão de dosagem e manuseio - Transporte e Armazenagem - Estabilidade química e farmacológica - Padronização - Melhor produto acabado 3. Tipos de Secadores Abordaremos aqui três tipos de secadores e suas respectivas aplicações industriais. 3 3.1 Secador de Leito Fluidizado Os secadores de leito fluidizado do tipo vertical são unidades, cuja geometria facilita e escoamento do fluxo de produtos e de gases, simplificando as instalações. Neste secador, o ar de secagem atravessará uma placa perfurada, provocando uma turbulência no produto que se encontra sobre ela. Quando o conjunto começa e continua flutuar sobre a placa, o conjunto passa a ser denominado leito fluidizado. Figura 1- Esquema de um Secador Fluidizado Os secadores fluidizados operam com grandes vazões de produto e fluxos de gases, sendo especialmente indicados para o processamento de carvões, escórias, minerais em geral bem como dos mais diversos produtos manufaturados. Não é um secador comumente utilizado na secagem de produtos agrícolas, já que possui baixa capacidade de secagem e elevada potência exigida pelo ventilador. 3.1.1 Aplicações do Secador de Leito Fluidizado Areia Minerais Misturas Químicas Polímeros Alimentos 3.1.2 Principais benefícios dos secadores de leito fluidizado : - Alto rendimento - Tempo efetivo de funcionamento superior 4 - Manutenção fácil, de baixo custo - Fácil operação - Processo automatizado reduzindo operações manuais - Integração total com outros equipamentos periféricos - Capacidade e performance superior Figura 2 - Secador de Leito Fluidizado Figura 3 - Drying Process 5 Figura 4 - Secador de Leito Fluidizado 3.1.3 Especificações Técnicas Empresa MaxiBor: “Secador de leito fluidizado tem capacidade nominal de 90 t/h. Automático, promove a secagem de escória de altos-fornos e atua com ponto de saturação de 24% e umidade de 0% na saída, usando GLP ou óleos, possuindo capacidade nominal de 90 t/h. Trabalha com inversores de freqüência, CLP e sensores, aloja queimador de 1,5 a 12 GigaCal e de 60 a 200 kW e possui altura total de 20 m e diâmetro maior que 2 m. Funciona alimentado por uma rosca helicoidal e, por ser de leito fluidizado, opera de forma que o material é desagregado pela passagem de ar quente, permitindo que permaneça em seu interior por, no máximo, 10 s. O modelo Cefer admite a verificação e o controle de temperatura do processo de secagem e pós-secagem, mensurando a produção em tempo real. Trabalha com auto-ajuste de consumo e apresenta sistema de segurança, startup e final de processo. Permite a integração com outros equipamentos periféricos.” 6 3.2 – Liofilizador A liofilização é uma técnica de secagem por sublimação da água, a pressão reduzida e baixa temperatura, que é recomendada para produtos sensíveis às técnicas habituais de secagem. É um importante processo industrial para secagem de alimentos, partes de materiais cirúrgicos, farmacêuticos e outros, os quais têm estrutura interna ou composição química sujeitas à degradação térmica. 3.2.1 – Características de um Liofilizador O processo de secagem ocorre através de sublimação da amostra congelada, sem ocorrer a perda das propriedades da amostra secada. Para isto faz-se necessário que a zona da temperatura de sublimação seja abaixo do ponto triplo. A maioria dos liofilizadores trabalham com dez graus Celsius negativos ou a uma pressão absoluta de aproximadamente 2mmHg. 3.2.2 Funcionamento - Congelamento. - Secagem Primária – A água congelada é removida por sublimação, formam-se poros no interior do produto que está sendo secado. - Secagem Secundária – Ocorre a remoção da umidade sublimada. 3.2.3 – Vantagens de um Liofilizador - A exclusão do risco de degradação térmica constitui, certamente, a sua maior vantagem tecnológica. - A forma porosa do produto obtido confere facilidade de dissolução. Figura 5 - Liofilizador Industrial 7 Figura 6 - Liofilizador a vácuo Figura 7 – Liofilização 3.3 – Secador Atomizador ( Spray Dryer) O “spray dryer” (secador por aspersão) é um equipamento que admite a alimentação somente em estado fluido (solução, suspensão ou pasta) e a converte em uma forma particulada seca pela aspersão do fluido em um agente de secagem aquecido (usualmente o ar). Há quatro etapas principais no processo de secagem por aspersão: Atomização da alimentação; Evaporação da umidade livre; Evaporação da umidade ligada; Recuperação do produto (limpeza do agente de secagem). 8 3.3.1 Aplicações do Spray-drying Produção de adjuvantes Microencapsulação Granulação Modificação de propriedades biofarmacêuticas Pó para aerossol Materiais sensíveis ao calor Proteínas alimentares Enzimas e proteínas com grau farmacêutico Preparação de extratos secos vegetais a partir de extrato aquoso 3.3.2 Funcionamento - O produto a ser seco parte do tanque de alimentação, passa pelo filtro é transportado por uma bomba dosadora e direcionado através do conjunto de alimentação até o distribuidor do disco atomizador. - Por outra parte o ar de secagem é aquecido pelo queimador mediante o forno direto, onde através do conduto e distribuído pelo dispersor e entra em contato com a nuvem de produto produzida pelo disco atomizador. - A secagem se realiza dentro da câmara, saindo pelos condutos interconectores e chegando ao ciclone de recuperaçãode pó. - Todos os gases são aspirados pelo ventilador e jogados na atmosfera mediante a chaminé. - O pó eventualmente depositado nas paredes da câmara é desprendido pelos vibradores. - Através da válvula rotativa o produto acabado é recolhido, e mediante a saída de produto pode ser ensacado ou estocado segundo seu destino final. - Os gases do sistema e pequenas partículas coloidais arrastadas por estes gases, passam por um venturi que os comprime para hidratá-las e incorporá-las a água de lavagem que está circulando mediante uma bomba centrifuga especifica no lavador. - O equipamento é provido de um suporte e uma talha para a correta manutenção e limpeza do atomizador. 3.3.3 Vantagens do Secador Atomizador - Versatilidade (obtenção de pós, grânulos ou aglomerados) - Obtenção de produto com granulometria definida e homogênea - Operação contínua - Adaptável a automação - Materiais sensíveis ao calor - Elevado rendimento por tempo de produção. 9 - Economia de operação - Consiste numa técnica de baixo custo, quando comparada à liofilização, e pouco destrutiva quando comparada a outras técnicas que empregam calor Figura 8 - Processo de Secagem Spray Dryer Figura 9 - Secador Atomizador 10 Figura 10 - Conceitos de Secagem por Nebulização Figura 11 - Secador Atomizador de Laboratório 11 Figura 12 - Spray Dryer 4. Preços médios dos Secadores Tipo de Secador Média de Preço Secador de Leito Fluidizado R$ 950.000,00 Liofilizador Laboratorial R$ 38.000,00 Liofilizador Industrial R$ 230.000,00 Secador Atomizador R$ 500.000,00 Tabela 1 - Fontes: MercadoLivre/ Alibaba / Cartão BNDES / 12 5. Conclusão Os secadores possuem papel fundamental no processamento industrial, visto que podem atuar de diversas maneiras com o intuito de obter o melhor produto possível. Equipamentos são remodelados e aperfeiçoados constantemente, tanto em ensaios laboratoriais quanto em escala industrial. É perfeitamente plausível a consideração de que este seja um dos equipamentos mais importantes em uma indústria de processamento, já que a matéria-prima raramente chega em uma indústria em perfeitas condições de utilização. 6. Referências Bibliográficas - Marshall, W.R, Jr., ``Atomizations and Srpay Dryind``, Chem. Eng. Progr. Monograph Series No. 50, 2 (1954). - Foust, Wenzel, Clump, Maus, Andersen., `` Princípios das Operações Unitárias . Segunda Edição. 1960 Paginas visitadas em 08/04/13 - http://www.bts.ind.br/secadoresdeleito.htm - www.demec.ufmg.br/disciplinas/eng032/aula_09.pdf - www.agr.feis.unesp.br/defers/docentes/.../cap5.pdf - http://www.quiminet.com/articulos/lo-que-necesita-saber-del-secado-spray- 2708537.htm - http://www.sprayprocess.com.br/processo-de-secagem-por-atomizacao.asp
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