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- -1 OPERAÇÕES UNITÁRIAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS DE SEPARAÇÃO Fábio de Pádua Ferreira - -2 Olá! Olá, você está na unidade . Conheça aqui os principais métodos mecânicos eOperações unitárias de separação químicos de separação da matéria, incluindo informações sobre os processos, técnicas de separação por membranas, operações unitárias de filtração e os tipos de equipamentos usados na filtração em diferentes escalas. Veja também operações de centrifugação e redução de tamanho de partículas, diferentes tipos de equipamentos utilizados, os fundamentos relacionados a cada técnica e perspectivas futuras referentes ao aprimoramento de processos, buscando torná-los mais econômicos e eficientes. Bons estudos! - -3 1 Métodos mecânicos e químicos de separação da matéria De acordo com Isenmann (2018), a maioria dos processos químicos industriais lida com problemas referentes à de uma mistura. Em alguns casos, a separação dos componentes puros podeseparação de componentes consumir mais tempo do que a própria síntese. Produtos de reação podem ser obtidos por ,várias metodologias se tratando de misturas líquidas. Sais pouco solúveis e complexos ácido-base podem ser obtidos via precipitação, enquanto que não metais elementares e produtos orgânicos podem ser obtidos via cristalização, a partir de uma mistura líquida. Em muitos casos, uma etapa posterior, após a obtenção de um produto químico ou farmacêutico, envolve a , considerando que o sólido obtido da fase líquida pode conter solventes e impurezas. Em situaçõesseparação mais raras, visa-se obter a fase líquida pura enquanto o sólido é considerado o subproduto de baixo valor, como por exemplo a secagem por meios higroscópicos, tratamento com carvão ativado e clareamento de esgotos. Além disso, muitas vezes, são necessários , que podem ser aplicados também amétodos mecânicos de separação sistemas biológicos (ISENMANN, 2018). Os mais importantes processos de separação mecânica serão abordados nos próximos subtópicos. Assista aí https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2 /c29f8a4bcaa00c774e31a91dcbed2975 https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2/c29f8a4bcaa00c774e31a91dcbed2975 https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2/c29f8a4bcaa00c774e31a91dcbed2975 - -4 1.1 Aspectos gerais Morais (2012) enfatiza que os métodos de separação dos componentes de uma mistura são de grande importância para diferentes setores produtivos que se baseiam no isolamento de uma substância pura a partir de uma matéria-prima natural. Dada a de substâncias, observa-se que algunsimportância do isolamento métodos de separação sejam muito antigos, podendo ser citados os seguintes: • sedimentação, • decantação, • filtração, • cristalização, • sublimação e • destilação. Alguns destes métodos sofreram desenvolvimentos muito importantes, e deram origem a métodos mais modernos. A de uma mistura ou a que acompanham umaseparação dos componentes eliminação das impurezas substância são tarefas fundamentais e comuns em processos químicos, e dependem das propriedades individuais dos componentes da mistura, tais como o ponto de ebulição, a solubilidade, a densidade, carga líquida e outros. Estão disponíveis diversos processos, que podem ser empregados em diferentes escalas para separar os componentes de uma mistura. Processos físicos São aqueles que que se pretendem separar.não alteram a natureza dos componentes Processos químicos Podem resultar na alteração estrutural dos materiais. A escolha do processo ou metodologia para uma separação adequada deve ser feita de acordo com o tipo de mistura, as propriedades físicas dos componentes dessa mistura, o estado físico em que se encontram os componentes e qual a finalidade da separação. Algumas vezes, é necessário executar mais do que um processo de separação em uma ordem pré-definida, visando separar e recuperar os vários componentes de uma mistura (MORAIS, 2012). Na , geralmente, são diferenciados os , que incluemengenharia de processos métodos térmicos de separação a , a , a e , que,destilação retificação lavagem de gases os processos de separação puramente mecânicos geralmente, são mais simples, tanto nos fundamentos teóricos como também no equipamento utilizado. Dentro dos de separação estão a sedimentação, a . Outros métodosmétodos mecânicos centrifugação e a filtração • • • • • • - -5 mais sofisticados para separar misturas homogêneas incluem a adsorção, extração e métodos envolvendo membranas (ISENMANN, 2018). - -6 1.2 Cristalização A é uma técnica química de separação sólido-líquido, na qual ocorre a transferência de massa decristalização um soluto da solução líquida para uma fase cristalina sólida pura. A cristalização é, geralmente, empregada para separar com segurança os componentes de constituídas por sólidos dissolvidos emmisturas homogêneas líquidos. De acordo com Winn e Doherty (2000), a cristalização é uma importante devido à suaoperação industrial capacidade de fornecer separações de . Para operações eficientes a jusante, como filtração ealta pureza secagem, o controle da distribuição do tamanho do cristal pode ser extremamente . Também éimportante importante a pureza e a forma do cristal. A é importante nas indústrias de alimentos epureza dos cristais farmacêutica, onde os cristais são consumidos pelos seres humanos. O tamanho e a forma do cristal afetam a , o que é importante para os cristais que se dissolvem durante o uso final.taxa de dissolução Segundo Braatz e Hasebe (2002), fundamental para a cristalização a partir da solução é aa força motriz diferença entre o potencial químico da solução supersaturada e da face do cristal sólido. É comum simplificar isso, representando a e crescimento em termos de supersaturação, que é a diferençacinética da nucleação entre a concentração de soluto e a concentração saturada de soluto. Em um cristalizador descontínuo a supersaturação é causada pela . Outro método de criação de supersaturação é a diminuição da temperatura para o qual o soluto tem uma menor solubilidade. Ainda outro método comum deadição de um solvente criação de supersaturação é a . Os desafios no processamento de cristalização são significativos.evaporação Na indústria farmacêutica, o impacto relativo do benefício do medicamento efeitos colaterais adversosversus pode depender da .taxa de dissolução O controle do tamanho e da forma do cristal pode permitir a otimização da taxa de dissolução para maximizar o benefício e minimizar os efeitos colaterais. Um controle inadequado do tamanho e da forma do cristal pode resultar em tempos de filtragem ou secagem inaceitavelmente longos, ou em etapas extras de processamento, como recristalização ou moagem. A necessidade de um melhor controle dos processos de cristalização aumentou nos últimos anos. O aumento da concorrência global voltou a concentrar esforços na otimização de processos industriais em geral. Além disso, a indústria farmacêutica continua a crescer mais rapidamente do que outros segmentos das indústrias de processo, e a maioria dos produtos farmacêuticos deve passar por várias etapas de cristalização antes de chegar ao produto final. - -7 Isso aumentou a importância relativa dos processos de cristalização nas indústrias de processo (BRAATZ; HASEBE, 2002). - -8 2 Técnicas de separação através de membranas De acordo com Isenmann (2018), são aplicados cada vez mais métodos usando membranas seletivas, por serem menos energéticos e mais brandos. A natureza química das membranas seletivas é um dos campos principais da pesquisa aplicada industrial. Ao usar membranas com poros entre 0,1 e 10 μm de diâmetro, a permeabilidade deve ser observada ao peneirar; partículas menores podem passar pela malha, enquanto que as partículas coloidais ou em suspensão ficam retidas na membrana. Em membranas densas, quer dizer sem porosidade, apermeabilidade se deve à solubilidade diferenciada frente a certas substâncias de baixo peso molecular. As tecnologias de separação de membrana comercializadas e estabelecidas no mercado estão sendo cada vez mais incorporadas nos processos industriais, grandes ou pequenos. Novas tecnologias de separação por membrana estão superando a barreira da comercialização. Pesquisa e desenvolvimento em tecnologias de separação por membrana estão se expandindo rapidamente em todo o mundo. Entre os notáveis desenvolvimentos recentes de tecnologias em membranas, destacam-se o progresso em osmose reversa, ultrafiltração, microfiltração, eletrodiálise, diálise, pervaporação, permeação de gás e membrana líquida (LAVEZO, 2006). - -9 2.1 Diálise O processo de pode ser definido como um processo físico-químico, em que duas soluções, separadas pordiálise uma , interagem entre si, influenciando as suas composições. O fluxo molecular émembrana semipermeável baseado em gerado por um gradiente de concentração, comumentefenômenos de transporte de massa denominado (FERREIRA et al, 2016).difusão Segundo Ferreira et al (2016), a diálise é um método comumente usada para remover o sal e trocar o tampão de proteínas, apesar de ser uma e grandes quantidades de tampão serem requeridas. A amostratécnica demorada é colocada no interior de uma membrana semipermeável, que é posicionada em um recipiente contendo tampão em excesso nas condições desejáveis. Na técnica, apenas moléculas suficientemente pequenas podem passar os de membrana semipermeável, ficando as moléculas grandes no interior do compartimentoporos retidas limitado pela membrana. Uma vez atingido o equilíbrio de concentração, as moléculas pequenas movem-se igualmente para dentro e para fora desse compartimento. A identificação de um grande número de entidades químicas biologicamente ativas durante a triagem de alto rendimento requer a incorporação de novas estratégias para identificar compostos com propriedades semelhantes a medicamentos logo no início do processo. Um dos principais passos é uma avaliação da ligação às proteínas plasmáticas, que podem afetar a farmacocinética e a farmacodinâmica do composto. A do composto é o método preferido para determinar a fração livre do fármaco, pois é menos suscetível a diálise de equilíbrio (KARIV et al, 2001).artefatos experimentais - -10 2.2 Osmose reversa Segundo Fritzmann et al (2007), a é de longe o tipo mais difundido de processo deosmose reversa dessalinização por membrana. É capaz de rejeitar quase toda a matéria coloidal ou dissolvida de uma solução aquosa, produzindo uma salmoura concentrada e um permeado que consiste em . Embora aágua quase pura osmose reversa também tenha sido usada para , seu uso mais frequenteconcentrar substâncias orgânicas reside em aplicações de dessalinização da água do mar. A osmose reversa é baseada na propriedade de certos polímeros denominada . Emborasemi-permeabilidade sejam muito permeáveis à água, sua permeabilidade para substâncias dissolvidas é baixa. Ao aplicar uma através da membrana, a água contida na alimentação é forçada a permear através dadiferença de pressão membrana (FRITZMANN et al, 2007). De acordo com Belkacem et al (2008), quando os não são muito restritivos, ospadrões de qualidade tratamentos tradicionais para a água são suficientes para purificar as águas subterrâneas para aplicações industriais. Em muitos casos, para as e alimentícia, é necessário remover osindústrias farmacêutica micropoluentes minerais e orgânicos para obter água o mais próximo possível da substância pura, também conhecida como . As tecnologias de membranas parecem ser a água ultra pura nanofiltração e osmose reversa para esse tipo de processo de separação. Essas técnicas apresentam como:tecnologia do futuro vantagens • a operacionais,redução dos custos • aplicáveis a ; epequenas dimensões • possibilidade de do processo.exploração automática Embora essa técnica tenha um desenvolvimento industrial, sua ascensão é retardada por fenômenos às técnicas de membrana, tais como a polarização da concentração e incrustações. Os resultadosintrínsecos reportados na literatura indicam que a osmose reversa pode ser para o tratamento deperfeitamente adaptada águas subterrâneas para emprego em uma indústria farmacêutica. A unidade de osmose reversa limita os ciclos de regeneração do , consequentemente, os produtos químicos usados no momento da regeneraçãodesionizador são menores, o que (BELKACEM et al, 2008).preserva o meio ambiente • • • - -11 3 Filtração e equipamentos usados na filtração Em geral, a pode ser considerada um processo de separação de fases, em que a mistura heterogêneafiltração passa através de um e permeável que impede a passagem das partículas, separando-as domaterial poroso material dissolvido. O meio poroso é chamado de , e é a barreira que permite a passagem do fluido, masfiltro impede a dos elementos dispersos no mesmo. Os sólidos retidos no filtro constituem o resíduo, que forma uma do filtro. O líquido a ser filtrado é chamado de e o líquido que passa pelo filtro émassa na superfície efluente chamado de (JATO, 2001).filtrado De acordo com Jato (2001), a filtração tem dois objetivos bem diferenciados: o em suspensão ou precipitados, amorfos ou cristalinos, para fins preparatórios ou isolamento de materiais analíticos. Também vale mencionar os processos relacionados à obtenção de produtos a partir de fermentação, síntese química ou processos de biotecnologia; a . A preparação de muitas das formas farmacêuticas como xaropes, soluções oftálmicas e obtenção de líquidos injetáveis requer a obtenção de líquidos livres de precipitado amorfo ou cristalino, resíduos coloidais ou gotas de líquido não dissolvido. A filtração é um procedimento simples de separar uma mistura de sólidos e líquidos. É aplicada em muitas etapas das linhas produtivas da indústria química. Os produtos são o filtrado, que consiste em um líquido, e a massa de filtragem, sólido contendo pouco líquido. O dispositivo utilizado é o meio de filtragem, que retém a massa. No decorrer da filtração, a própria massa funciona como meio de filtragem, de maneira que o dispositivo somente serve como suporte desta massa, mas não mais exerce o papel de retenção das partículas sólidas (ISENMANN, 2018). - -12 3.1 Aspectos gerais Os filtros são principalmente, por sua , porosidade, área efetiva de filtragem ecaracterizados, taxa de fluxo limite de separação. Na prática, o fluxo é determinado medindo o tempo necessário para que um determinado volume de líquido passe através do filtro. à medida em que o número de poros e seu diâmetroAumenta aumenta, e com a espessura do filtro e a viscosidade do líquido. é a relação entre o volumediminui Porosidade ocupado por orifícios ou poros que o filtro possui e o volume total do mesmo (JATO, 2001). O outro objetivo da filtração é o que contém o produto com valor, enquanto oisolamento da massa sólida filtrado é rejeitado. Exemplos são processos onde o produto se obtém por cristalização ou por precipitação. Nestes casos, temos que separar a mistura reacional, ainda líquida, do nosso produto sólido. A princípio, a filtração é um , pois o material sólido obtido deve ser .processo descontínuo removido periodicamente Atualmente, têm sido desenvolvidos processos de filtragem , podendo ser citados os filtros dequase contínuos velas de pressão, filtro de câmara e de moldura e o filtro de tambor celular (ISENMANN, 2018). Fique de olho Segundo Majekodunmi e Olorunsola (2014), a tecnologia de filtragem que utiliza meios metálicos sinterizados oferece excelente desempenho para a separação de material particulado. Os meios filtrantes de metal sinterizado são amplamente utilizados na indústria química. - -13 3.2 Tipos de filtração e equipamentos empregados Jato (2001) enfatiza que, dependendo das características do material a ser separado, é necessário aplicar um procedimento ou modalidadede . Os meios filtrantes disponíveis hoje permitem a separaçãofiltragem diferente de partículas, moléculas e íons bivalentes. Tomando como critério a serem separados, o tamanho dos produtos de filtragem podem ser considerados:quatro tipos • Filtragem convencional ou clarificadora Permite reter partículas grandes. É usado principalmente para esclarecer soluções. • Microfiltração Para separar pequenas partículas. Retém bactérias, protozoários em injetáveis intravenosos, alimentos e água potável. • Ultrafiltração Utiliza membranas que separam macromoléculas e partículas coloidais de moléculas orgânicas dissolvidas de baixo peso molecular. Essa técnica é usada em estudos de ligação de drogas a proteínas plasmáticas para separar o complexo proteína-medicamento, cujo peso molecular é maior que o da fração de princípio ativo livre, não ligado à proteína. • Nanofiltração Processo de separação por membrana para separação de sais bivalentes requerendo emprego de pressão. Especialmente empregado nas indústrias farmacêuticas e alimentícias. Assista aí https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2 /fa318fd9f0a0e939e06794233ea7e69d Segundo Majekodunmi e Olorunsola (2014), diferentes formas de são empregadas para filtração.equipamento Os que devem ser considerados ao selecionar o equipamento e as condições operacionais são:fatores • referentes ao material a ser filtrado, incluindo as propriedades do fluido como viscosidade, natureza dos sólidos, tamanho de partícula, forma, distribuição, concentração de sólidos em suspensão e a quantidade de material a ser manuseado. • referentes aos relacionados, referentes a vazão e a determinação do equipamentos e processos tamanho das partículas que passam pelo filtro. Majekodunmi e Olorunsola (2014) enfatizam que diferentes tipos de materiais usados para confecção do filtro incluem , como feltros ou panos, geralmente, feitos de lã, algodão, seda e fibras sintéticas. As tecidos fibras • • • • • • https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2/fa318fd9f0a0e939e06794233ea7e69d https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2/fa318fd9f0a0e939e06794233ea7e69d - -14 têm maior resistência química do que a lã ou o algodão. A escolha da fibra também depende do estadosintéticas físico e da constituição química do material sólido retido. O tem sido amplamente utilizado pelafiltro de correia indústria para filtragem em Trata-se de uma máquina industrial usada para processos degrande escala. separação de sólido e de líquido. O processo de filtração é obtido, principalmente, pela passagem de um par de panos e correias de filtragem por um . Na operação do filtro de correia, o material a ser filtradosistema de rolos é introduzido a partir de uma tremonha entre dois panos de filtro, suportados por correias perfuradas que passam por um arranjo complicado de rolos. A pode ser criando uma eficácia da operação aumentada no pano do filtro.diferença de pressão Os avanços na incluem o desenvolvimento de processos cada vez mais contínuos paratecnologia de filtragem substituir a antiga tecnologia de processo em lote. Além disso, o emprego e o desenvolvimento de novas tecnologias de membrana semipermeável têm possibilitado no desenvolvimento deavanços significativos filtros mais eficientes. - -15 4 Centrifugação e centrifugas De acordo com Rickwood e Graham (2001), a é uma das técnicas mais importantes e amplamentecentrifugação aplicadas em bioquímica, biologia celular e molecular, avaliação de suspensões e emulsões na e nafarmácia medicina. A pesquisa atual e as aplicações clínicas dependem do isolamento de células, organelas subcelulares e macromoléculas, geralmente, com altos rendimentos. Uma usa a para isolarcentrífuga força centrífuga partículas suspensas do meio circundante em lotes ou em fluxo contínuo. Muitas partículas ou células em uma suspensão líquida, com o tempo, acabarão se assentando no fundo de um recipiente . Nodevido à gravidade entanto, o período necessário para essas separações torna-as impraticáveis. Outras partículas, de tamanho extremamente pequeno, não se separarão em nenhuma solução, a menos que sejam submetidas à alta força .centrífuga Quando uma suspensão é girada a uma certa velocidade ou (RPM), a força centrífuga fazrotações por minuto com que as partículas se afastem radialmente do eixo de rotação. A força nas partículas é chamada de RCF (força . A centrifugação é um processo que envolve o uso da força centrífuga para a sedimentaçãocentrífuga relativa) de misturas heterogêneas com uma centrífuga, usada na indústria e em laboratórios. Este processo é usado para separar em que os componentes mais densos da mistura migram (RICKWOOD;dois líquidos imiscíveis, GRAHAM, 2001). - -16 4.1 Aspectos gerais A de sólidos em um líquido pode ser bastante aumentada, substituindo a forçataxa de sedimentação gravitacional por uma forte força centrífuga. Essa separação é baseada na entre sólidosdiferença de densidade e líquidos ou entre dois líquidos. O líquido mais leve permanece próximo ao centro de rotação. Os sólidos mais pesados movem-se para o (WANG et al, 2007).fundo do recipiente Segundo Majekodunmi (2015), a centrifugação tem sido usada pela indústria farmacêutica para a produção de medicamentos à granel. Após a cristalização, os medicamentos são separados do licor mãe por .centrifugação Durante a fabricação de grande maioria dos produtos biológicos proteicos ou macromoléculas, eles permanecem como uma dispersão coloidal em água. Por métodos normais de filtração, é difícil separar as partículas de dimensões coloidais. Nestes casos, são utilizados métodos .centrífugos Insulina É purificada a partir de outros precipitados de materiais proteicos por centrifugação. Enzimas bacterianas São separadas do meio de cultura bacteriano, sedimentando as células bacterianas também por centrifugação. Além dessas aplicações, a determinação do peso molecular de alguns coloides, proteínas e polímeros pode ser realizada utilizando ultracentrifugação (MAJEKODUNMI, 2015). - -17 4.2 Tipos de centrifugas Rickwood e Graham (2001) enfatizam que as , que são os equipamentos onde ocorre a centrifugação,centrífugas conseguem a separação por meio da força gravitacional acelerada alcançada por uma . Arotação rápida aplicação mais comum é a separação de substâncias sólidas de suspensões altamente concentradas. Segundo Majekodunmi (2015), existem que empregam a centrifugação para separar partículas, a dois tipos de técnicas e . A centrifugação em gradiente decentrifugação diferencial centrifugação em gradiente de densidade densidade pode ainda ser dividida em centrifugação e .isotópica taxa zonal A maioria das centrífugas gira graças a algum do motor. Os tipos de centrífuga usados tipo de acionamento para sedimentação incluem como:componentes • hidrociclone; • cuba tubular; • cuba da câmara; • cesto imperfurado; • separador de pilha de discos; e • decantador. As foram inventadas para a separação líquido-sólido e não para o manuseio decentrífugas de sedimentação sólidos. Logo, ficou aparente que essas máquinas tinham aplicações mais amplas, o que envolveria a presença de impurezas sólidas, levando ao uso para separar sólidos de líquidos (MAJEKODUNMI, 2015). De acordo com Bastos e Afonso (2015), a centrífuga é o equipamento que submete uma amostra a uma trajetória circular em torno de um eixo fixo. O é simples, , no qual ficam conectados princípio de funcionamento um rotor os tubos contendo as amostras. Ele é acoplado ao eixo central. A apresenta uma centrifuga usada para ensaios defigura 1 bancada. Figura 1 - Centrifuga utilizada em escala de bancada Fonte: OKrasyuk, Istock, 2020. • • • • • • - -18 Figura 1 - Centrifuga utilizada em escala de bancada Fonte: OKrasyuk, Istock, 2020. #PraCegoVer: A imagem mostra uma centrifuga de escala de bancada. Observa-seque o tubo na mão do operador apresenta duas porções, a parte superior, contendo um líquido claro é chamada de sobrenadante, enquanto que a parte vermelho escuro é denominada sedimento. Bastos e Afonso (2015) enfatizam que existem diferentes tipos de centrífugas, sendo algumas para propósitos muito específicos. As centrífugas podem variar em tamanho e velocidade, e o uso de cada uma depende da quantidade e dos tipos de substâncias a serem separadas. As centrifugas podem ser divididas em centrífugas industriais e laboratoriais. As industriais subdividem-se em filtrantes e sedimentadoras, podendo operar em batelada ou modo continuo. Alguns tipos especiais de centrífugas de laboratório incluem centrifugas tradicionais, usadas em testes de sedimentação e na separação de sólidos que decantam facilmente, minicentrífugas, usadas nos processos de isolamento de células e biomoléculas como DNA e proteínas e ultracentrífugas, usadas na separação de componentes como lipoproteínas, proteínas, ácidos nucleicos e polímeros, compostos por partículas de diferentes massas. As ultracentrífugas podem atingir até 100 mil RPM e uma força centrífuga equivalente a 1 milhão de vezes a da gravidade. Assista aí https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2 /8e0529e4073e95c00b17e547be14fe07 https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2/8e0529e4073e95c00b17e547be14fe07 https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/746b3e163a5a5f89a10a96408c5d22c2/8e0529e4073e95c00b17e547be14fe07 - -19 5 Trituração e moagem O termo redução de tamanho ou trituração é aplicado a todas as maneiras pelas quais as partículas de sólidos são cortadas ou quebradas em partículas menores. Nas indústrias de processo, os sólidos são reduzidos por diferentes métodos para diferentes fins. Por exemplo, no caso de pós farmacêuticos, a redução do tamanho das partículas aumenta a área relativa da superfície e eleva a solubilidade dos pós. Da mesma forma, tem um impacto significativo na fluidez e na compressibilidade de um material (MITTAL, 2016). Segundo Austin e Trass (1997), a operação unitária de redução de tamanho ou trituração de sólidos por trituradores e moinhos é uma operação industrial importante, que envolve muitos aspectos da tecnologia de pós. Estima-se que a redução mecânica do tamanho de rochas, minérios, carvão, cimento, plásticos, grãos e outros envolva, pelo menos, um bilhão de toneladas de material por ano apenas nos Estados Unidos. A operação varia em escala, para um único dispositivo, de alguns quilogramas por hora para produtos especiais a centenas de toneladas por hora para fins extrativos metalúrgicos. - -20 5.1 Aspectos gerais De acordo com Mittal (2016), no caso de envolvendo a redução de tamanho de partícula, a operações unitárias está sendo transmitida a um material particulado para quebrá-lo em partículas menores.energia mecânica Claramente, a energia mecânica está sendo usada para criar . Essa criação de novas superfíciesnovas superfícies aumenta a energia da área do material fresado, e, com isso, o material fresado terá maiores forças eletrostáticas e propensão a se agregar. Além disso, a criação das novas superfícies é um - que podeprocesso exotérmico aumentar a temperatura do material particulado. Esta elevação de temperatura pode causar alguma transformação de fase localizada, criando .material amorfo Os sólidos podem ser quebrados de , mas apenas são comumente usados emvárias maneiras diferentes quatro máquinas de redução de tamanho: a , o , o e o . Em geral, a compressão impacto atrito cisalhamento é usada para redução grosseira de sólidos duros, para fornecer relativamente poucos finos; o compressão fornece produtos grossos, médios ou finos; o produz produtos muito finos com materiais maciosimpacto atrito e não abrasivos. E o fornece um tamanho de partícula definido e, às vezes, uma forma definida,cisalhamento com poucos ou nenhum fino (MCCABE et al, 2004). Fique de olho Segundo Ribeiro e Abrantes (2001), o objetivo de qualquer processo de moagem é a diminuição do tamanho das partículas de um material sólido, tendo em vista o aumento da superfície específica para melhorar a velocidade de reação de determinada matéria-prima. - -21 5.2 Equipamentos usados para trituração Os vários de redução de tamanho de partícula que se enquadram nas quatro categoriastipos de equipamentos mencionadas anteriormente estão catalogados na a seguir.tabela Figura 2 - Técnicas e equipamentos para redução do tamanho de partículas Fonte: MITTAL, 2016 (Adaptada). #Pracegover: A imagem mostra as principais operações unitárias de redução de tamanho de partículas, o tipo de material normalmente moído e os respectivos equipamentos usados em cada operação. Segundo xistem diferentes tipos de para a redução de tamanho, como moedoresTowler et al (2012), e máquinas e trituradores. Estão disponíveis uma grande variedade de , específicos para umatrituradores industriais ampla variedade de tamanhos. A ação recíproca da mandíbula móvel em um triturador de mandíbulas tensiona sólidos até o , assim como o movimento não simétrico do manto rotativo em um cone ouponto de fratura triturador giratório. A , definida como o maior tamanho de alimentação divididotaxa de redução de tamanho pelo maior tamanho de produto, é variada pela configuração da folga ajustável. Para tornar a redução de tamanho em termos de energia, é necessário combinar a máquina commais eficiente as partículas que estão sendo quebradas para que a energia do moinho seja paraeficientemente transferida tensionar a partícula. Além disso, obter condições de tensão não uniformes nas partículas é ,desejável considerando que a tensão não uniforme gera tensão local de tração para ativar falhas até o ponto em que a fratura pode iniciar. O consumo específico de energia por unidade de área produzida pode ser usado como um , pois um valor mais alto é, certamente, um índice de maior redução de tamanhoguia comparativo de eficiência por unidade de entrada de energia. Essa entrada de energia não será necessariamente constante para uma determinada máquina e material, pois pode com um maior grau de redução de tamanho.aumentar ou diminuir Por outro lado, em muitos casos, a produção de material extra fino é e, portanto, a área de superfícieindesejável específica do produto obviamente não é um bom guia para a (eficiência do moinho TOWLER et al, 2012). - -22 é isso Aí! Nesta unidade, você teve a oportunidade de: • conhecer e diferenciar os métodos mecânicos e químicos de separação da matéria; • caracterizar diferentes técnicas de separação por membranas e constatar seu emprego na indústria e nas ciências farmacêuticas; • conhecer diferentes equipamentos utilizados para a filtração, princípios teóricos e avanços nas tecnologias de filtragem; • aprender sobre o processo de centrifugação, com ênfase nos diferentes tipos de centrífugas e sua importância para o estudo de sistemas biológicos e obtenção de produtos farmacêuticos; • discutir operações unitárias relacionadas à redução do tamanho de partículas, em especial, os principais equipamentos para essa finalidade e tendências para tornar o processo mais eficiente. Referências AUSTIN, L. G.; TRASS, O. . In: Handbook of powderSize reduction of solids crushing and grinding equipment science & technology. Springer: Boston, p. 586-634, 1997. BASTOS, A. R.; AFONSO, J. C. 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Relatório deProcessos Físicos de Separação dos Componentes de uma Mistura estagio (Mestrado em ensino de química) - Universidade da Beira Interior, Corvilhã. RIBEIRO, M. J. P. M.; ABRANTES, J. C. C. Moagem em moinho de bolas: Estudo de algumas variáveis e otimização energética do processo. , v. 6, n. 2, p. 7-11, 2001.Cerâmica Industrial RICKWOOD, D. G. J. M. . Springer: Berlin, Germany, 2001.GRAHAM, J. M. Biological Centrifugation SIRKAR, K. K. Membrane separation technologies: current developments. Chemical Engineering , v. 157, n. 1, p. 145-184, 1997.Communications TOWLER, G.; SINNOTT, R. Chemical engineering design: principles, practice and economics of plant and process design. 2 ed. Elsevier, Oxford, 2012. WANG, L. K. et al. Centrifugation clarification and thickening. In: Biosolids treatment processes. ,Humana Press 2007. p. 101-134. WINN, D; DOHERTY, M. F. Modeling crystal shapes of organic materials grown from solution. , v.AIChE journal 46, n. 7, p. 1348-1367, 2000. Olá! 1 Métodos mecânicos e químicos de separação da matéria Assista aí 1.1 Aspectos gerais 1.2 Cristalização 2 Técnicas de separação através de membranas 2.1 Diálise 2.2 Osmose reversa 3 Filtração e equipamentos usados na filtração 3.1 Aspectos gerais 3.2 Tipos de filtração e equipamentos empregados Filtragem convencional ou clarificadora Microfiltração Ultrafiltração Nanofiltração Assista aí 4 Centrifugação e centrifugas 4.1 Aspectos gerais 4.2 Tipos de centrifugas Assista aí 5 Trituração e moagem 5.1 Aspectos gerais 5.2 Equipamentos usados para trituração é isso Aí! Referências
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