Aula 4 - Misturas

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Operações Unitárias:
agitação e mistura
Profª Drª Camila Ortiz Martinez
UTFPR Campo Mourão
Agitação e Mistura
 Fundamental na indústria (processamento e palatabilidade)
 Muitos processos industriais dependem da sua eficiência
 Definição: agitação x mistura (distribuição aleatória)
 Fase contínua e fase dispersa
 Tempo e temperatura
 Função: processamento e alterar palatabilidade, prop. funcionais 
(textura), proporção de acordo com a legislação, uniformidade
Agitação e Mistura
 Propósitos:
 Suspender partículas sólidas
 Misturar líquidos miscíveis
 Dispersar gases em líquidos (bolhas)
 Dispersar um líquido imiscível em outro
 Promover a transferência de calor entre o líquido e uma 
serpentina ou jaqueta
Equipamento de Agitação
Troca de calor
Fundo redondo
pH, temp., 
pressão
Mistura
Seu sucesso depende:
 Qualidade aceitável do produto:
 Prop. sensoriais
 Funcionalidade
 Homogeneidade
 Integridade das partículas
 Sanidade
 Adequação a legislação
 Eficiência do processo e energética
 Flexibilidade à mudanças no processamento
Tipos de velocidades
 Velocidade longitudinal: paralela ao eixo do misturados
 Vel. tangencial ou rotacional: tangencial ao eixo do misturador
 Vel. radial: perpendicular ao eixo do misturador 
Tipos de Impelidores
Propulsores
 As pás fazem um ângulo menor que 90° com o eixo do 
impelidor. São impelidores de alta velocidade para líquidos 
de baixa viscosidade. Ex: Pás inclinadas e hélices.
Tipos de Impelidores
Pás
 As pás são paralelas ao eixo do impelidor. A agitação é lenta 
e o movimento gerado no líquido é radial, tanto que para 
tanques profundos há necessidade de colocação de diversas 
pás ao longo do eixo permitindo que haja movimentação 
vertical do líquido. Ex: âncoras e pás. As âncoras são indicadas 
para fluidos de alta viscosidade. 
Tipos de Impelidores
Turbinas: 
 São agitadores de pás com múltiplas lâminas, o diâmetro do 
agitador é menor do que no caso dos agitadores tipo pás. 
Além disso, as lâminas são curvadas, horizontais ou inclinadas. 
Efetivos em uma ampla faixa de viscosidades. Produzem 
turbulência elevada devido ao movimento radial e tangencial 
aplicado ao fluido. 
Vórtice:
O escoamento dependerá do tipo de fluido, tipo de impelidor, 
tanque e chicanas. Em tanques sem chicanas o movimento 
circular do líquido é induzido, (atrapalha a mistura)
Baixa viscosidade + agitação central = vórtice
Vórtice profundo = ar 
Maneiras de evitar o vórtice:
 descentralizar o agitador
 inclinar o agitador de 15° em relação ao centro do tanque
 colocar o agitador na horizontal
 usar chicanas
Chicanas (defletores)
 Evitam a formação do vórtice
 Dificultadores internos
Líquidos de alta viscosidade, pastas ou massas
Mistura ocorre por:
 Batimento do material contra as paredes
 Envolvimento do alimento não misturado com as partes 
misturadas
 Cisalhamento para esticar o material
Devido a baixa fluidez: mover lâminas do misturados pelo 
recipiente ou levar o alimentos até as lâminas
Em sólidos:
 2 exigências básicas:
 1ª - o misturador deve aplicar gradientes de velocidade em 
toda a massa de sólidos dentro do equipamento. 
 2ª - o misturador não deve permitir que os sólidos segreguem 
enquanto estão no interior do equipamento
 Propriedades dos sólidos:
 Densidade: segregação devido a força gravitacional
 Tamanho: 
 Coesão: pós muito finos ou quando existe a presença de 
“ligantes”
 Segregação: diferentes tamanhos de partícula
 Formato: afeta a fluidez
 Proporção
 Conteúdo de umidade
 Materiais similares em forma e densidade = mistura uniforme
 Em algumas misturas a uniformidade é alcançada após certo 
período. Se não for usado o tempo correto haverá separação
 A uniformidade final depende do equilíbrio alcançado entre os 
mecanismos de mistura e separação (misturador, condições e 
alimento)
Mecanismos de mistura de sólidos
 Difusão (tombamento): as partículas são reorientadas umas
em relação às outras devido à modificação de suas posições
relativas aos conjuntos de partículas (todo).
Ex: misturadores em V, cones duplos, misturadores de tambores.
Ideal para sólidos com tendência a coesão.
Mecanismos de mistura de sólidos
 Convecção (revolvimento): Grupos de partículas movem-se de
um ponto a outro do sólido granular, como na convecção fluida,
originando a mistura convectiva. Utilizados para sólidos e
pastas.
Ex: misturadores de fitas, misturadores amassadores,
misturadores helicoidais, etc. Ideal para sólidos com tendência a
segregação.
Mecanismos de mistura de sólidos
 Corte: tensões de cisalhamento (corte) dão origem a zonas
de deslizamento e de mistura onde ocorre a troca de
partículas entre as camadas.
Escolha do tipo e tamanho do misturador
 Tipo e quantidade do alim.
 Velocidade para conseguir a mistura com menor gasto de 
energia
 Tipos:
 Pós secos ou sólidos particulados
 Líquido de baixa viscos.
 Líq. de alta visc. e massas
 Dispersões de pós em líq.
Misturadores para pós secos e sólidos particulados
 Tipos de alimentos
 Misturadores rotatórios
 Tambor ou duplo cone, em Y ou V
 Carregados até a metade
 20 a 100 rpm
 Chicanas 
Misturadores para pós secos e sólidos particulados
 Misturadores de fita
 Lâminas finas de metal em forma de hélice
 Passos da fita são diferentes (rápido x devagar)
 Giram em direção contrária a do vaso esférico
 Mistura se desloca para a saída
 Pequenas partículas
Misturadores para pós secos e sólidos particulados
 Misturadores de rosca vertical (parafuso vertical)
 Incorporação de pequenas quantidades de um ingrediente 
em uma massa 
Misturadores para líquidos de baixa ou média viscosidade
Agitadores por impulsão
 Lâminas ou pás conectadas a um eixo (chatas, inclinadas, ou 
curvas) (50-75%, 20 a 150rpm)
 Turbinas: + de 4 lâminas (30-50% do diâmetro do vaso), 30 a 
500 rpm > fluxo
 Agitadores de hélice
 Lâminas curtas (<1/4)
 400 – 1500 rpm 
 Chicanas
 Diluição, líquidos miscíveis, dissolução
Equipamento de homogeneização
- incorporar pó em líquidos: jatos de líquido + misturas 
subsequentes. Ou bombeamento através de canos, bombas q 
permitem fluxo turbulento.
Misturadores para líquidos e alta viscosidade ou pastas
 Agitadores verticais
 < velocidade
 Agitadores de múltiplas pás
 Contracorrente
 Agitador de âncora
 Aquecimento + Lâminas de raspagem. Lâminas inclinadas 
(radial)
Misturador sigma (em Z)
 > gasto de energia q 
é dissipada p/ o 
prod. como calor (> 
eficiência:< tempo)
 Paredes encamisadas
 14 a 60 rpm (= ou #)
Misturadores para líquidos e alta viscosidade ou pastas
 Misturadores planetários
 Lâminas rotatórias que percorrem todo o recipiente
 Pás: pastas, homogeneização, coberturas
 Tipo gancho: massas mais pesadas
 Batedores: massas mais leves
 40 – 370 rpm
Misturadores para líquidos e alta viscosidade ou pastas
 Misturadores transportadores
 Pequeno espaço entre a rosca e a parede = amassamento e 
cisalhamento)
 Pinos
 Massas p/ biscoitos, bolachas, bolos, pães, 
manteiga,margarina, 
Misturadores para líquidos e alta viscosidade ou pastas
 Misturadores estáticos
 Material estático dentro de uma armação = dividem, rotam 
e integram
 Mistura radial (180º), divisão de fluxo( 2 , gira, 4 gira...) e 
transiente (espaço entre os elementos)
 Chocolate
Referência Bibliográfica
 Fellow, P. J. Tecnologia do processamento de alimentos: 
princípios e prática. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2006.