Operacoes Unitarias II Aula 2

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08/11/2017
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Técnico em Química
Operações Unitárias  II
Prof. Edil Lins
Aula 2
FILTRAÇÃO
Nas indústrias de alimentos e bebidas, a 
filtração aparece na produção de suco de frutas, 
óleos vegetais, leite e derivados, entre outros 
produtos.
Os sistemas de  filtração  pode ser:
• Sólido‐líquido (sucos de frutas)
• Sólido‐gás (chaminés);
• Gás‐líquido (ar comprimido)
• Ar (grau farmaceutico)
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FILTRAÇÃO
As partículas sólidas podem ser:
• grossas ou finas,
• rígidas ou plásticas, 
• redondas ou planas 
• individualmente separadas ou agrupadas
Basicamente é processo de separar um sólidoparticulado de um fluido, fazendo com que o sólido fique retido num meio poroso, e o fluido passe através desse meio.
Filtrado
Alimentação
Meio poroso
Torta
Ele separa as partículas em uma fase sólida
(“torta”) e permite o escoamento de um fluido claro
(“filtrado”).
FILTRAÇÃO
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A força motriz do processo é uma diferença de 
pressão (P), através desse meio.
Os filtros podem 
funcionar: 
por ação da gravidade, o líquido 
flui devido a existência de uma 
coluna hidrostática; 
por ação de força centrífuga;
por meio da aplicação de pressão 
ou vácuo para aumentar a taxa de 
fluxo. 
FILTRAÇÃO
O princípio da filtração industrial e o do 
equipamento de laboratório é o 
mesmo, apenas muda a quantidade de 
material a ser filtrado. 
O aparelho de filtração de 
laboratório mais comum é 
denominado filtro de Büchner. 
O líquido é colocado por cima e flui 
por ação da gravidade e no seu 
percurso encontra um tecido 
poroso (um filtro de papel). 
Como a resistência à passagem 
pelo meio poroso aumenta no 
decorrer do tempo, usa-se um 
vaso Kitasato conectado a uma 
bomba de vácuo.
Bomba 
de vácuo
Filtro de 
Papel
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FILTRAÇÃO
Os fatores mais 
importantes para a 
seleção de um filtro 
são: 
a) resistência específica do 
meio poroso de filtração;
b) a quantidade  de  suspensão 
a ser  filtrada;
c) a concentração de sólidos 
na suspensão; 
d) a facilidade de descarregar a 
torta  formada no processo de 
filtração.
FILTRAÇÃO
O meio de 
filtração pode 
ser:
leito poroso de materiais sólidos inertes,
conjunto de placas, marcos e telas em uma prensa
conjunto de folhas duplas dentro de um tanque, 
cilindro rotativo mergulhado na suspensão
discos rotativos mergulhados na suspensão
bolsas ou cartuchos dentro de uma carcaça.
por membranas, microfiltração osmose reversa
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Filtro de leito Poroso (intermitente)
É o tipo de filtro mais simples. 
Se usa no tratamento de água potável, quando se tem grandes 
volumes de líquido e pequenas quantidades de sólidos. 
A camada de fundo é composta de cascalho grosso que 
descansa em uma placa perfurada ou com ranhuras. Acima do 
cascalho é colocada areia fina que atua realmente como filtro. 
Partículas sólidas separadas
Entrada do líquido
Fluido clarificado
Placa metálica 
perfurada ou com 
ranhuras
Defletor
Partículas grossas
Partículas finas
Filtro prensa
Um dos tipos mais usados na industria.
Usam placas e marcos colocados em forma alternada. 
Utiliza-se tela (tecido de algodão ou de materiais sintéticos)
para cobrir ambos lados das placas.
Filtro de tecido
TortaMarco Placa
Alimentação
Filtrado
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Filtro-Prensa
http://www.youtube.com/watch?v=6Nxkb-iEaBc&feature=related
A alimentação é bombeada à prensa e flui pelas armações.
A filtração prossegue até o 
espaço interno da armação 
esteja completamente preenchida 
com sólidos.
Os sólidos acumulam-se como “torta” dentro da armação.
O filtrado flui entre o filtro de tecido e a placa pelos canais de
passagem e sai pela parte inferior de cada placa.
Nesse momento a armação e as 
placas são separadas e a torta 
retirada. Depois o filtro é 
remontado e o ciclo se repete.
Filtro de tecido
PlacaMarco Torta
Alimentação
Filtrado
Filtro-Prensa
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Filtros de “folhas”
Foi projetado para grandes volumes de líquido e para ter uma
lavagem eficiente.
Cada folha é uma armação de metal oca coberta por um filtro
de tecido. Elas são suspensas em um tanque fechado.
A alimentação é introduzida no tanque e
passa pelo tecido a baixa pressão.
A torta se deposita no exterior da folha.
O filtrado flui para dentro da armação oca.
Após a filtragem, ocorre a limpeza da
torta. O líquido de lavagem entra e segue
o mesmo caminho que a alimentação.
A torta é retirada por uma abertura do
casco.
Filtros de folhas
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Ele filtra, lava e descarrega a
torta de forma contínua.
O tambor é recoberto com um
meio de filtração conveniente.
Uma válvula automática no
centro do tambor ativa o ciclo
de filtração, secagem, lavagem
e retirada da torta.
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
O filtrado sai pelo eixo de rotação. 
Existem passagens separadas 
para o filtrado e para o líquido de 
lavagem. 
Há uma conexão com ar 
comprimido que se utiliza para 
ajudar a raspadeira de facas na 
retirada da torta. 
Carga
Secagem
Secagem
Ciclo de lavagem
Descarga
Válvula automática
Formação da tortaSuspensão
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
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Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
É um conjunto de discos verticais que giram em um eixo de
rotação horizontal. Este filtro combina aspectos do filtro de
tambor rotativo a vácuo e do filtro de folhas.
Cada disco (folha) é oco e coberto com um tecido e é em
parte submerso na alimentação. A torta é lavada, secada, e
raspada quando o disco gira.
Filtro contínuo de discos rotativos
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Filtro de Cartucho
Este tipo de filtro de cartucho é de 
operação contínua e limpeza 
automática. É composto de uma 
carcaça onde se colocam 
cartuchos (ou bolsas).
O gás “sujo” é forçado a passar 
através dos cartuchos, em cuja 
superfície as partículas são retidas.
O gás limpo é conduzido à parte 
interna do filtro e em seguida ao 
exaustor. 
O processo de limpeza do cartucho 
é feito automaticamente através de 
pulsos de ar comprimido. 
Produto 
Filtrados
Corte 
transversal 
de um 
Cartucho Elemento filtrante
Vedação
Representação de filtração em Cartuchos
:Filtro de Cartuchos
Existem filtros de cartuchos cujo mecanismo de filtração é 
por profundidade. 
Possuem um aspecto fibroso, que pode ser um emaranhado 
de fibras ou mantas sobrepostas.
A retenção depende do fluxo e pressão.
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:Filtro de Cartuchos
O fluido a ser filtrado é 
colocado sob pressão 
dentro de uma carcaça e 
as partículas de 5 a 15 
micras ficam retidas. 
O controle de Troca de 
filtros é por diferencial de 
pressão na entrada e 
saída do filtro. 
Muito utilizado para 
filtração de água na 
indústria alimentícia.
:Filtro de Cartuchos
Para o dimensionamento desse tipo de 
filtro, é  necessária a vazão necessária 
no processo. 
A partir daí se calcula o número a 
cartuchos necessários de acordo com a 
especificação do fabricante.
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Filtro de Cartuchos
Outra forma de 
apresentação de filtros, pode 
ser em forma de bolsas.
Retém os mesmos tipos de 
partículas que as de cartucho 
de profundidade. A 
vantagem desse filtro é que 
possibilita operações que 
necessitam de maiores 
vazões.
Filtro de Cartuchos
Coalescentes
Ao contrário dos filtros convencionais de linha, os 
filtros coalescentes direcionam o fluxo de ar de dentro 
para fora. Os contaminantes são capturados na 
malha do filtro e reunidos em gotículas maiores 
através de colisões com as microfibras de borosilicato. 
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Filtro de Cartuchos
Coalescentes
Por fim, essas gotículas passam para o lado externo 
do tubo do elemento filtrante, onde são agrupadas e 
drenadas pela açãoda gravidade.
Corte transversalFiltro de malha Grossa
Figura 14: Representação de um Sistema de Filtração
Filtração de Ar Na indústria alimentícia é crescente a aplicação de 
filtração do ar para o ambiente 
das áreas produtivas e de 
manipulação e embalagem de 
alimentos.  
Esse tipo de filtração 
normalmente se dá em estágios, 
dependendo do grau de pureza 
do ar. E os filtros se classificam 
de acordo com a necessidade 
retenção de partículas.
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3º Estágio 2º Estágio 1º Estágio
G3F3
FLUXO DO AR
A3A3 G3
Esquema de Filtração em Estágios para ar
Sendo :
G (grossa) – Partículas acima de 10 μ
F (Fina)– particulas de 1 a 10 μ
A ( Absoluta)– Partículas menores 1 μ
E elas são 
classificadas como 1, 
2 e 3 de acordo com 
o grau de retenção 
que se exige. 
Filtração de Ar Ambiente
Filtração de Ar Ambiente
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Filtração Centrífuga
Outra forma de separação de sólidos insolúveis em 
líquido é a operação de centrifugação.
Nesse caso a força motriz da filtração é 
centrifugação, onde o fluxo uma suspensão e 
colocado em um câmara rotatitva com paredes 
perfuradas alinhadas com o meio filtrante. 
O filtrado passa e a torta fica presa ao meio 
filtrante através da força centrífuga.
Exemplo de Filtração Centrífuga
Aplicação na produção de azeite de oliva
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
A membrana age como uma barreira 
semipermeável e o fluido passa por a ela 
através de pressão.
A filtração por membrana é uma técnica 
utilizada para separações de solutos 
(partículas) de diferentes pesos moleculares 
da solução.
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Na indústria de alimentos os processos de 
maior interesse são:
-Osmose Reversa
- Ultrafiltração
- Microfiltração
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose
Na osmose, coloca‐se uma membrana semipermeável 
e de um lado temos o solvente (água) e de outro um 
soluto. 
Ocorre um transporte espontâneo de um solvente para 
um soluto; onde o solvente flui para o soluto sob a 
pressão exercida pelo soluto conhecida como pressão 
osmótica, na qual ocorre o  equilíbrio quando o 
potencial químico se iguala. 
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
Reverter o fluxo da solução para o solvente é 
chamado de OSMOSE REVERSA. 
Neste processo a membrana impede a passagem de 
partículas de soluto de baixo peso molecular, ou seja 
aquele soluto que difundiu em um solvente por 
osmose. Na osmose reversa a pressão diferencial 
reversa é colocada de forma que causa o fluxo de 
solvente inverso, como em um processo de 
dessalinização da água do mar.
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
http://www.youtube.com/watch?v=02rkp8sqezo&feature=related
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Ultrafiltração
É um processo de filtração por membrana muito 
similar à osmose reversa.
A pressão é usada para obter uma separação de 
moléculas utilizando uma membrana polimérica 
semipermeável, que separa solutos de alto peso 
molecular como proteínas, polímeros. 
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
Ultrafiltração
As membranas de Ultrafiltração são muito mais 
porosas que na osmose reversa e onde ocorre 
uma rejeição na osmose reversa,  freqüentemente 
nesse caso é chamado de retenção. 
Um exemplo de aplicação na indústria alimentícia 
é em alguns processos de queijo.
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Diferença entre os processo de osmose 
reversa e ultrafiltração
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
Microfiltração
Nesse processo, o fluido passa pela membrana 
sob pressão, com o  objetivo de separar 
partículas de tamanho mícron, ou seja, aquelas 
que são maiores que as separadas na 
ultrafiltração, como bactérias, bolores e leveduras 
e em alguns casos pigmentos de tinta.
FILTRAÇÃO MEMBRANA
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FILTRAÇÃO MEMBRANA