Op2 trabalho

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
TRABALHO DE OPERAÇÕES UNITARIAS II 
 
 
 
 
 
Secagem em Liofilizadores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dra. Audirene Santana 
 
São Luís - MA 
2014
 
 
SECAGEM EM LIOFILIZADORES 
 
Trabalho apresentado para obtenção de parte 
da nota da 2ª avaliação na disciplina 
Operações Unitárias II, do curso de 
Engenharia Química da Universidade Federal 
do Maranhão. 
 
 
 
 
 
 
Clóvismar Júnior 
Dennys Correia 
Fernando Silveira 
Ítalo Iury 
Mário Ramos 
Pedro Yuri 
Talita Azevedo 
 
Prof. Dra. Audirene Santana 
(Professora) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís - MA 
2014 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 5 
2. DESENVOLVIMENTO ..................................................................................................... 6 
 2.1 Fundamentos da liofilização ............................................................................................. 6 
 2.2 Métodos de Liofilização .................................................................................................... 8 
2.2.1 Equipamentos .............................................................................................................. 9 
2.2.2 Liofilizadores de contato ........................................................................................... 10 
2.2.3 Liofilizadores Acelerados .......................................................................................... 11 
2.2.4 Liofilizadores por Radiação ....................................................................................... 11 
 2.2.5 Liofilizadores de micro-ondas e dielétricos ............................................................... 11 
 2.3 Etapas do processo de liofilização ................................................................................. 12 
 2.3.1 Congelamento Inicial ................................................................................................. 12 
 2.3.2 Secagem Primária ....................................................................................................... 14 
 2.3.3 Secagem Secundária ................................................................................................... 15 
 2.4 Mecanismos de Transferência de Calor e de Massa em Liofilizadores ................... 16 
2.4.1 Transferência de calor e de massa .............................................................................. 16 
2.4.2 Transferência de calor ................................................................................................ 16 
 2.4.2.1 Transferência de calor através de camada congelada .................................... 16 
 2.4.2.2 Transferência de calor através da camada seca ............................................... 17 
3. CONCLUSÃO................................................................................................................... 19 
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 20 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. Diagrama de fases da Agua no Ponto Triplo ................................................................. 6 
Figura 2. Humidade em Alimentos ............................................................................................... 7 
Figura 3. Secos por Liofilização ................................................................................................... 7 
Figura 4. Exemplo de Liorilizador ................................................................................................ 8 
Figura 5. Esquema do Funcionamento de um Liofilizador ......................................................... 10 
Figura 6.Diagrama de equilíbrio sólido-líquido da água. ............................................................ 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
5 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
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 a eliminação de água (ou de outro 
líquido) existente num material sólido com o objetivo de reduzir o conteúdo da água residual 
até um valor aceitavelmente baixo. Esta redução da água residual que o sólido pode conter é 
exigida por diversas razões, dentre elas: atingir uma determinada qualidade final do produto, 
obter maior facilidade de manuseamento dos sólidos secos, reduzir o custo do transporte. 
A liofilização (free drying) é uma técnica de secagem por sublimação da água, a 
pressão reduzida e baixa temperatura, cada vez mais usada e que tem um vasto campo de 
aplicação, sobretudo nas indústrias alimentícias e farmacêuticas. A vantagem desta técnica na 
indústria alimentar é obvia. Os produtos alimentares decompõem-se por ação de 
microrganismos, como, por exemplo, bactérias que não sobrevivem sem água e que podem 
liberar produtos químicos que causam doenças ou que provocam mau sabor nos alimentos. 
Retirando a agua, esses microrganismos não se desenvolvem e, e por isso, não provocam 
quaisquer alterações. 
A liofilização pode também preservar a bioatividade de alguns produtos, estabilizando 
as suas moléculas, muito importante para os produtos farmacêuticos que perdem atividade 
quando em solução ao fim de algum tempo. Esta operação é também de grande utilidade na 
preservação de amostras biológicas por longos períodos de tempo, como, por exemplo, as 
vacinas, e tem sido usada também na síntese de materiais supercondutores e de pós-
supercondutores de alta pureza. 
Na indústria química, o processamento de alguns fluidos implica frequentemente a sua 
passagem por leitos catalisadores, por filtros de adsorção e por plásticos expandidos, todos 
desidratados por liofilização. 
 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
6 
 
2. DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 Fundamentos da liofilização 
 
A liofilização é uma técnica onde o produto é submetido a uma desidratação logo 
depois de congelado e o gelo formado irá passar do estado sólido imediatamente para o 
gasoso, por sublimação através de uma técnica de controle de temperatura e exposição ao 
vácuo. 
Quando um produto congelado descongela, o gelo em forma sólida passa para 
líquido e essa água que sai no desgelo leva consigo proteínas e vitaminas, fazendo elas se 
romperem da membrana das células. Mas quando essa água é diretamente evaporada, ela 
evapora sem romper estruturas moleculares da membrana, mantendo os nutrientes, 
consistência e sabor dos alimentos (ou produtos farmacêuticos) intactos. A liofilização só 
pode ocorrer quando a temperatura e a pressão parcial do vapor da água forem inferiores às do 
ponto triplo da água (610 Pa à temperatura de 0,01 ºC, para a água pura). 
 
Figura 1. Diagrama de fases da Agua no Ponto Triplo 
 
 
2.1.1 Vantagens 
 
A retirada de água é importante por proporcionar uma série de vantagens a esse 
produto já que alimentos desidratados perdem grande parte do peso, além de terem uma 
melhor conservação (durando mais tempo) em razão da retirada de água. 
DESENVOLVIMENTO 
 
7 
 
Os alimentos costumam estragar pela presença de microrganismos que liberam 
enzimas que modificam as estruturas e moléculas dos alimentos, usando-as em seu 
metabolismo. Esses microrganismosnecessitam de água (umidade) para viver, então ausência 
de água previne a instalação de microrganismos indesejáveis. 
 
Figura 2. Humidade em Alimentos 
 
Figura 3. Secos por Liofilização 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
8 
 
 
 
2.1.2 Desvantagens 
 
Apesar de a liofilização ser um processo muito tecnológico que apresenta várias 
vantagens, também possui suas desvantagens, como: 
 Equipamento muito caro (3 vezes mais que em outros métodos de secagem). Pois é 
difícil atingir a temperatura de liofilização (-60 graus Celsius), precisa-se de uma 
bomba de vácuo muito potente; 
 Custo energético muito caro (2-3 vezes mais que outros métodos de secagem); 
 Processo muito demorado (mais do que 24 horas, na maioria dos casos); 
 Produtos com facilidade de hidratar e frágeis, por isso devem ser cuidadosamente 
manipulados, embalados e armazenados. 
 
Figura 4. Exemplo de Liorilizador 
 
 
2.2 Métodos de Liofilização 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
9 
 
Para ser possível a realização de uma liofilização é preciso que o produto esteja 
previamente congelado, haja uma fonte de calor, câmara de vácuo e que exista um 
condensador operando em temperaturas superior a do produto congelado. O congelamento 
pode ser realizado a parte ou no próprio recinto do liofilizador. O tipo e a velocidade de 
congelamento têm grande efeito na estrutura final do alimento, porque a distribuição dos 
poros no alimento depende do tamanho e da localização dos cristais de gelo formados. Ao 
liofilizar, se houver a formação de cristais de gelo grandes, com geração de uma rede 
cristalina, tem-se uma boa estrutura porosa, que facilitará o escape de vapor d’água durante a 
liofilização, bem como a entrada da água em sua posterior reidratação. Ao longo da secagem 
por liofilização distinguem-se duas etapas: desidratação primária, onde ocorre a maior retirada 
do conteúdo de água e secundária, que visa retirar certa quantia da água ligada. 
2.2.1 Equipamentos 
Os liofilizadores caracterizam-se basicamente pelos elementos: câmara de vácuo, 
fonte de calor, condensador e bomba de vácuo. A câmara de vácuo (onde o alimento fica 
contido) tem por finalidade diminuir a pressão, para que não ocorra fusão do gelo, esta pode 
ser de forma retangular, que permite o aproveitamento do espaço inteiro mais facilmente, ou 
pode ser cilíndrica, que apresenta uma maior resistência à pressão. A fonte de calor tem a 
finalidade de suprir calor latente de sublimação. O condensador é formado por serpentinas de 
refrigeração que transformam os vapores diretamente em gelo (executando a chamada 
sublimação inversa), este é adaptado com dispositivos automáticos de descongelamento a fim 
de manter área máxima de serpentina livre para que haja uma maior eficiência do processo; 
tendo em vista que a maior parte do consumo de energia ocorre na refrigeração dos 
condensadores, estes dispositivos proporcionam economia na liofilização. A bomba de vácuo 
tem a finalidade de remover os vapores não condensáveis. 
Existem diversos tipos de liofilizadores, diferenciando-se do modo como se 
proporciona calor para a superfície do alimento, os tipos que utilizam condução e radiação são 
utilizados comercialmente e atualmente também se utiliza a liofilização por micro-ondas. 
Cada um destes tipos de secadores pode ser encontrado tanto na versão contínua como em 
batelada, na secagem por batelada o produto é fechado dentro da câmara de secagem 
mantendo-se a temperatura do aquecedor entre 100 e 120 °C para a secagem inicial, sendo 
gradualmente reduzida durante o período de secagem de 6 a 8 h. As condições de secagem são 
diferenciadas para cada alimento, mas a temperatura da superfície do alimento não deve 
ultrapassar os 60 °C, por ser uma temperatura estipulada com a finalidade de evitar a 
DESENVOLVIMENTO 
 
10 
 
desnaturação proteica. Na liofilização contínua as bandejas com o alimento são colocadas em 
carros que entram e saem do secador mediante comportas de segurança, uma pilha de 
bandejas, intercalada pelas placas de aquecimento, é movida sobre trilhos ao longo das zonas 
de aquecimento de uma longa câmara de vácuo. As temperaturas dos aquecedores e os tempos 
de permanência do produto em cada zona são pré-programados de acordo com o tipo e o 
volume do alimento, sendo utilizados microprocessadores para este monitoramento e controle 
do tempo do processo, temperatura, pressão da câmara e a temperatura na superfície do 
alimento. Atualmente já existem outros equipamentos onde se dispensa a utilização de 
bandejas e o alimento move-se no liofilizador por meio de esteiras rolantes, bases fluidizadas 
ou por atomização. 
 
 
Figura 5. Esquema do Funcionamento de um Liofilizador 
 
 
2.2.2 Liofilizadores de contato 
Neste tipo de liofilizador o calor é fornecido por condução, o alimento é colocado em 
bandejas com divisões, estas bandejas estão sobre placas ocas aquecidas por resistências 
elétricas incorporadas ou através de circulação interna da água quente. Se o produto é 
congelado na mesma câmara, faz-se circular pelo interior das placas líquido refrigerante. A 
velocidade de secagem por esses equipamentos é baixa em comparação com outros tipos, em 
decorrência do calor ser aplicado apenas em uma das superfícies do alimento; o contato não 
ser uniforme entre alimento congelado e superfície aquecida, reduzindo assim ainda mais a 
taxa de transferência de calor; ocorrência de uma queda de pressão no alimento, que resulta 
DESENVOLVIMENTO 
 
11 
 
em diferenças entre as taxas de secagem das camadas altas e das baixas; mesmo assim, o 
liofilizador de contato tem grande capacidade de produção. A velocidade do vapor é cerda de 
3ms
-1
, e as partículas finas do produto eventualmente podem ser transportadas pelo vapor e 
perdidas.’ 
 
2.2.3 Liofilizadores Acelerados 
 
Nestes equipamentos o alimento situa-se entre duas malhas metálicas expandidas e é 
submetido a uma leve pressão em ambos os lados, o aquecimento também se dá por condução 
(como no equipamento anterior), mas o calor é transferido mais rápido no alimento através da 
malha do que pelas placas sólidas, em comparação com outros tipos de equipamento a 
desidratação ocorre mais rapidamente porque a transmissão de calor é mais uniforme e o 
vapor escapa mais facilmente da superfície do alimento. 
 
2.2.4 Liofilizadores por Radiação 
 
A radiação infravermelha de aquecedores radiantes é utilizada para efetuar 
aquecimento de camadas finas de alimentos sobre bandejas planas, estes aquecedores são 
dispostos acima e abaixo das bandejas, e o aquecimento é mais uniforme do que por 
condução, porque as irregularidades presentes na superfície do alimento têm pouca influência 
sob a taxa de transferência de calor e não ocorre queda de pressão através do alimento, 
originando assim condições constantes de secagem. Nesse tipo de aquecimento não é 
necessário o contato íntimo entre alimento e aquecedores, sendo utilizadas bandejas planas, 
que são mais fáceis de limpar e de menor custo. A velocidade do vapor é de aproximadamente 
1 ms
-1
 e existe pouco risco de carregamento do produto. É comum haver a combinação de 
aquecimento por condução por contato direto (superfície inferior do alimento) com 
aquecimento por radiação (parte superior do alimento). 
 
2.2.5 Liofilizadores de micro-ondas e dielétricos 
 
Os aquecedores por radiofrequência têm o uso potencial na liofilização, porém não são 
utilizados em escala comercial em decorrência da dificuldade de controle, pois a água tem um 
fator de perda mais alto que o gelo e qualquer derretimento localizado de gelo causam um 
superaquecimento “descontrolado”e uma reação em cadeia [5;3]. 
DESENVOLVIMENTO 
 
12 
 
Uma modificação da liofilização é a liofilização de compressão reversível, onde o alimento é 
liofilizado para a remoção de 90% da umidade e então é comprimido em blocos sendo 
submetido a uma pressão de 69000 kPa, a umidade residual torna o alimento elástico durante 
a compressão e o alimento é posteriormente desidratado sob vácuo. Quando é embalado 
juntamente com gás inerte esse alimento tem a possibilidade de ter uma vida de prateleira de 
cinco anos, sendo muito utilizados em situações especiais como rações militares (exemplo: 
uma refeição constituída de barras separadas de carne cozida, linguiça, sobremesa de granola 
e bebida de laranja), sendo constituídos por barras de rápida reconstituição, assumindo 
facilmente sua forma e tamanho normais. 
 
2.3 Etapas do processo de liofilização 
 
São três as etapas do processo de liofilização: congelamento inicial, secagem primária 
(chamada também de Sublimação ou Desidratação Primária) e secagem secundária 
(Dessorção ou Desidratação Secundária). Nestas etapas, é de suma importância a definição 
eficaz de todos os parâmetros, visto que o resultado final depende da correta manipulação dos 
parâmetros. 
 
2.3.1 Congelamento Inicial 
É a primeira etapa do processo. A eficácia da Liofilização depende, em sua grande 
parte, desta fase, de modo que as características dos poros (forma, tamanho, distribuição e 
conectividade) na camada seca formada na sublimação interferem nas variáveis que 
caracterizam as transferências de calor e massa durante as etapas seguintes no produto seco. 
Caso os cristais de gelo forem formados por um tamanho adequado e a dispersão da solução 
pré-eutética e pós-eutética congelada é homogênea, o produto secará rapidamente, pois a 
transferência de massa de vapor de água na camada seca tende a ser uma taxa alta. 
O congelamento é um procedimento de transferência de calor transiente onde os 
produtos perdem calor por meio da superfície de troca térmica, transferindo calor do 
material para o meio refrigerante. Na superfície do material, a transferência é feita com 
a combinação da condução no solido e da convecção no líquido refrigerante. A entalpia 
total (∆𝐻) durante o processo que ocorre em função da temperatura depende da massa 
do produto, calor específico e variação da temperatura do material, de acordo com a 
seguinte equação: 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
13 
 
∆𝐻 = 𝑚. [𝑐𝑝 (𝑖𝑛𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎). (𝑇𝑖 − 𝑃𝑐) + 𝜆𝑓 + 𝑐𝑝 (𝑐𝑜𝑛𝑔.). (𝑃𝑐 − 𝑇)] 
 
Onde, 𝑚 é a massa da amostra, 𝑐𝑝 (𝑖𝑛𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎) e 𝑐𝑝 (𝑐𝑜𝑛𝑔.) são os calores específicos do 
material “in natura” e congelado, respectivamente, 𝜆𝑓 é o calor latente de fusão e 𝑃𝑐 e 𝑇𝑖 são o 
ponto de congelamento e a temperatura inicial do material, respectivamente. Na equação, o 
primeiro termo indica a quantidade de calor retirado para resfriar o produto até seu ponto de 
congelamento, o segundo indica a entalpia de fusão (mudança de fase), e o terceiro mostra a 
quantidade de calor removido para resfriar o produto a uma temperatura T. 
Esse congelamento possui taxas resultantes e velocidades, que dependem do tempo 
que ocorre o processo e como acontece. Sendo assim, a velocidade do congelamento pode ser 
avaliada segundo a equação abaixo: 
 
𝑉𝑐 =
𝑇𝑖 − 𝑇𝑓
Δ𝜏
 
 
No qual 𝑇𝑖 e 𝑇𝑓 é a temperatura inicial e final do produto, respectivamente, e Δ𝜏 é o 
tempo necessário para a temperatura cair. 𝑉𝑐 então é dado em [°𝐶 𝑠⁄ ] e pode ser classificado 
em: 
 
muito lenta: inferior a 0,01 °𝐶 𝑠⁄ ; 
lenta: 0,01 − 0,06 °𝐶 𝑠⁄ ; 
rápida: 0,06 − 50 °𝐶 𝑠⁄ ; 
muito rápida: superior a 50 °𝐶 𝑠⁄ . 
 
Para indicar a taxa de congelamento, é necessária uma razão entre a metade da 
espessura do material pelo tempo requerido para a temperatura do centro do material mudar 
de um valor para o valor pedido. Dependendo da notação, pode ser calculada em função da 
temperatura de congelamento. As equações são: 
 
𝑇𝑎𝑥𝑎𝑐 = 
0,5. 𝐿
Δ𝑡
 
ou 
DESENVOLVIMENTO 
 
14 
 
𝑇𝑎𝑥𝑎𝑐 = 
0 − 𝑇𝑓
Δ𝑡
 
 
𝑇𝑎𝑥𝑎𝑐 é a taxa de congelamento, 𝐿 é a espessura do material, Δ𝑡 é o tempo necessário 
para a temperatura do centro do material mudar de 0°C até a temperatura final esperada pelo 
material, 𝑇𝑓. A primeira taxa é dada em [𝑚𝑚 𝑚𝑖𝑛⁄ ], e a segunda em [°𝐶 𝑠⁄ ]. Taxas baixas 
resultam cristais de gelo formado no material e poros grandes e altas taxas, em cristais de gelo 
e poros pequenos. 
Para realização do processo precisa-se ter conhecimento do ponto eutético do material 
a ser liofilizado, pois ele constitui o limite térmico superior a não ser ultrapassado durante a 
liofilização, descartando assim o riso de ocorrer o fenômeno de colapso, que é uma alteração 
estrutural perceptível como um encolhimento radial da matriz sólida do liofilizado. A causa 
desse encolhimento é atribuída a uma redução de viscosidade. 
 
 
 Figura 6.Diagrama de equilíbrio sólido-líquido da água. 
 
2.3.2 Secagem Primária 
 
Chamada também de Sublimação, essa etapa é um fenômeno basicamente 
endotérmico, sendo assim, calor deve ser dado ao sistema no decorrer do processo, que pode 
ocorrer de diferentes formas: condução, radiação ou combinados (convecção/radiação, 
condução/radiação). 
O solvente congelado é retirado por sublimação. Isso demanda que a pressão do 
liofilizador onde o produto está secando seja inferior ou próximo da pressão de vapor de 
DESENVOLVIMENTO 
 
15 
 
equilíbrio do solvente congelado. Caso este último seja água pura congelada, então a 
sublimação da água pura será a pressão absoluta de 4,58 mmHg (6,1 Mbar), onde o material 
deve ser resfriado abaixo de 0°C para manter a água congelada. 
Em um caso ideal, a temperatura do produto, durante o processo de secagem primária, 
será diretamente dependente da temperatura de placa e da pressão na câmara, isto é, o número 
de graus de liberdade da temperatura do produto se aproximará de zero. 
Consequentemente, para manter uma determinada temperatura do produto não é 
possível mudar a pressão na câmara sem a compensação de uma mudança na temperatura de 
placa. O final da secagem primária pode ser constatado pelo aumento da temperatura do 
produto, num valor próximo à do ambiente o que equivaleria, pela observação visual, ao 
desaparecimento da interface entre a camada seca e a camada congelada. 
Nesta etapa, o vapor formado deve ser retirado praticamente ao mesmo tempo em que 
é formado na câmara para evitar-se o aumento da pressão do sistema. O calor aqui fornecido 
deve ser apenas suficiente para gera o calor latente de sublimação. A velocidade de secagem 
na liofilização é lenta, sendo em média de 0,5 mm a 1,0 mm de profundidade/h ou de 0,001 a 
0,06 °C/s. Cerca de 90% da água do produto é eliminado. 
 
2.3.3 Secagem Secundária 
 
Nesta etapa, a água que estava ligada à estrutura do material é retirada, chamada de 
água residual. Acontece a uma velocidade inferior que a sublimação, pois a umidade é menor 
(cerca de 1%) e a água não está na forma livre (5 – 10% do total de água no material). A 
temperatura não pode ultrapassar 30 ou 50°C, de acordo com cada material, sendo que o 
abastecimento de calor procede da mesma maneira que na sublimação. 
A secagem deve ser rápida para não danificar o produto. O conteúdo de umidade de 
equilíbrio do produto será dependente da temperatura do material, da pressão parcial do vapor 
de água sobre a superfície do mesmo e da interação química entre a composição da 
formulação e o vapor de água. 
Para certo material, o teor de umidade final pode ser reduzido por meio de uma 
elevaçãona temperatura na placa (a uma pressão parcial constante do vapor de água) ou uma 
redução na pressão parcial do vapor de água sobre a superfície do material (a uma temperatura 
constante do produto). 
DESENVOLVIMENTO 
 
16 
 
Quando a temperatura do produto chega a temperatura da placa por um período 
especifico de tempo, geralmente, simboliza a conclusão do processo de secagem secundária. 
 
 
 
2.4 Mecanismos de Transferência de Calor e de Massa em Liofilizadores 
 
 
2.4.1 Transferência de calor e de massa 
 
No processo de liofilização a secagem pode ocorrer tanto por convecção 
térmica quanto por condução ou radiação na superfície do alimento junto aos cristais 
de gelo que se formam no interior do produto a ser secado. Quando ocorre a 
sublimação, o vapor de água é conduzido até à superfície por um mecanismo de 
transferência de massa que depende da estrutura do produto desidratado. O vapor 
de água é transferido desde a frente de sublimação, através do produto seco, até à 
superfície e retirado através do vácuo. 
Os perfis de temperatura e humidade no alimento, durante a liofilização, 
dependem dos coeficientes de transferência de calor e de massa. Assim calor é 
transferido até à frente de sublimação (fronteira entre produto seco e produto 
congelado) através da camada seca, da camada congelada ou de ambas, dependo 
da fonte. 
 
2.4.2 Transferência de calor 
 
2.4.2.1 Transferência de calor através de camada congelada 
 
Quando o calor é transferido por condução térmica pela camada congelada 
do alimento a taxa de transferência de calor depende da espessura do alimento e da 
condutividade térmica do gelo. Mesmo o gelo sendo um condutor de calor 
relativamente bom, o calor necessário para a sublimação é muito elevado, e o 
gradiente de temperatura muito estreito. Assim, a velocidade de desidratação só 
será aceitável se o produto tiver pouca espessura. À medida que a secagem avança 
facilita-se a transferência de calor, em decorrência da redução progressiva da 
DESENVOLVIMENTO 
 
17 
 
espessura do gelo. A temperatura superficial do aquecedor é controlada para evitar 
que ocorra o descongelamento do gelo. 
Há três formas de transferir calor em um processo de liofilização: 
Transferência por condução térmica, condução térmica ou radiação térmica. A 
transferência por condução se da pela Lei de Fourier no qual leva em consideração 
a constante de condutividade térmica do produto a ser secado dentre outros fatores 
fundamentais para a transferência de calor, como a espessura, o gradiente de 
temperatura e a área de troca térmica. Transferência por convecção térmica, no qual 
se da pela Lei do Resfriamento de Newton, em que leva em conta o coeficiente de 
convecção térmica do fluido a ser usado na troca de calor. E a Transferência por 
Radiação térmica, que se da pela lei de Stefan Boltzmann. 
 
Lei de Fourier: 𝑄𝑥 = −𝐾. 𝐴
𝑑𝑇
𝑑𝑥
 
 
Lei do Resfriamento de Newton: 𝑄 = ℎ. 𝐴 ( 𝑇𝑠 − 𝑇∞) 
 
Lei de Stefan Boltzmann: 𝑄 = 𝜎. 𝐴. 𝑇4 
 
2.4.2.2 Transferência de calor através da camada seca 
 
Se o calor é transferido pela camada desidratada do alimento, essa taxa de 
transferência de calor depende da espessura e da área superficial do alimento, da 
condutividade térmica da camada desidratada e da diferença de temperatura entre a superfície 
do alimento e a frente de gelo. Então, o fator limitante da velocidade de secagem é a 
transferência de calor. A condutividade térmica da camada seca é tão baixa que se compara a 
de matérias isolantes, logo oferece uma alta resistência ao fluxo de calor. Então, ao passo que 
liofilização (secagem) avança, essa camada se torna mais grossa e a resistência da 
transferência de calor aumenta. Uma redução de tamanho ou na espessura do alimento 
aumenta a taxa de transferência de calor ou um aumento de temperatura, porém, na 
liofilização a temperatura de superfície é limitada entre 40 e 65 °C, para evitar que ocorra 
desnaturação proteica e outras mudanças químicas que poderiam reduzir a qualidade do 
alimento. 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
18 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
19 
 
 
3. CONCLUSÃO 
 
Após o exposto conclui-se que o processo de secagem por liofilização se 
representa como uma opção viável na secagem de alimentos ou produtos farmacêuticos. 
Amplamente utilizado em escala industrial sua vantagem provem do fato de manter 
nutrientes, sabor e consistência dos produtos intactos. Os produtos desidratados perdem 
grande parte de seu peso e podem ter um período maior de conservação. Outro beneficio 
da secagem esta na redução do crescimento microbiano devido a retirada do meio 
aquático necessário para o desenvolvimento destas colônias. 
 Essa vantagem é originaria de seu processo de sublimação, onde a agua dos 
produtos passa diretamente do estado solido para o gasoso depois de ter atingido uma 
temperatura extremamente baixa no liofilizador. Sua desvantagem reside no fato de o 
liofilizador ainda ser muito caro e consumir muita energia além de necessitar, na 
maioria dos casos, no mínimo 24 horas para desidratar. Em suma o processo de 
secagem citado possui vantagens consideráveis sobre outros processos de secagem e 
demonstra resultados satisfatórios quando o interesse é manter as propriedades e 
nutrientes de produtos alimentícios ou farmacêuticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAS 
 
20 
 
REFERÊNCIAS 
 
https://anselmo.quimica.ufg.br/up/56/o/FQSol_Aula_Liofilizacao.pdf 
http://diariodefarmacia2010.blogspot.com.br/2012/03/liofilizacao.html 
 
ORDÓÑEZ, Juan A. Tecnologia de alimentos: Componentes dos alimentos e processos. Porto 
Alegre: Artmed, v. 1, 2005. 
 
MAFART, Pierre. Ingenieria industrial alimentaria: Procesos fisicos de conservacion. Zaragoza: 
Acribia, S.A., v. 1, 1994. 
 
FELLOWS, P. J. Tecnologia do processamento de alimentos: Princípios e prática. 2ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2006. 
 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAemgUAE/liofilizacaomeu#>. Acesso em 17 de 
janeiro de 2015. 
 
AYROSA. M.I.B. Liofilização: ciência ou arte? Disponível em: 
<http://www.faap.br/revista_faap/engenharia/ped/44_parte_02.pdf>. Acesso em 17 de 
janeiro de 2015. 
 
REVISTA CIENTÍFICA UNILAGO. Liofilização. Disponível em: 
<http://www.unilago.edu.br/revista/edicaoanterior/Sumario/2013/downloads/2013/LIOFIL
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