Aula 4 Secagem e equipamentos de secagem - operações unitárias

Prévia do material em texto

SECAGEM E
EQUIPAMENTOS DE
SECAGEM
SECAGEM
Remoção da umidade até o ponto de equilíbrio (entre o
produto a ser seco e o ar do ambiente de
armazenamento); 
 
Preservação da aparencia, qualidades
nutricionais e viabilidade (no caso de
sementes); 
Operação de transferência simultânea de
calor e massa (umidade).;
 
Diferença de pressão de vapor entre a
superfície a ser seca e o ar de secagem 
Pressão de vapor sobre a superfície do produto
maior que vapor d'àgua no ar de secagem
URg > URac ------ Secagem do produto
URg < URac ------ Umedecimento do produto
URg = URac ------ Equilíbrio higroscópico, não há fluxo
de vapor
 
 
URg: ar do micro-clima sobre o material
URac: ar circunvizinho ao material
Princípios da secagem
Ar de secagem cede calor
Vapor flui do micro-clima p/ ar de secagem
Ar de secagem cede calor ao produto e recebe vapor
O QUE É UMIDADE?
É o teor total de água presente no produto a ser seco;
Relacionada à vida útil do produto (Desenvolvimento de
microsganismo e reações bioquímicas); 
 
 
Medida emporcentagem (%)
O que é atividade de água?
ρ= pressão de vapor da solução
ρ0= pressão de vapor da água pura
Presão de vapor:
tendencia à
volatilização
É a água que tem mobilidade no produto;
Água que de fato está disponível para ação de m
icrorganismos e reações bioquímica; 
Presente na camada delgada, junto à superfície do
produto;
Varia de 0 a 1
 
 
IMPORTANTE!!!!!
QUANTO MAIOR A PRESSÃO DE VAPOR, MAIS VOLÁTIL É O LÍQUIDO
Fatores que influenciam a secagem
Tamanho do material a ser seco;
Velocidade do ar; 
Umidade relativa;
Umidade inicial do produto;
Temperatura de secagem;
 
 
TAXA DE SECAGEM
 
Quantidade de água
evaporada por intervalo
de tempo
IMPORTANTE!!!!!
Temperatura de bulbo úmido:
menor temperatura alcançada
apenas pela evaporação da
água (indicação da quantidade
de umidade no ar);
Temperatura de bulbo seco:
temperatura indicada por
termômetro comum
 
 
Como ocorre o movimento da água
durante a secagem:
A água é removida dos capilares (gargalo);
 
 
Interação entre as moléculas de água e as moléculas que
compõe o capilar (forças de adesão)
Início da secagem;
Temperatura do produto = temperatura de bulbo
úmido;
Remoção da água provoca redução do diâmetro do
poro; 
Redução do volume do produto aproximadamente
igual ao volume de água evaporada; 
 
 
Periodo de razão constante
Energia utilizada = energia
utilizada p/ evaporação em
superfície livre; 
 
 
Periodo de razão constante
Decorrer da secagem, além da umidade crítica;
A água deixa de comportar-se como livre;
Escoamento predominantemente capilar; 
Temperatura do produto superior à temperatura do
bulbo úmido; 
 
 
Primeiro periodo de razão decrescente
Primeiro periodo de razão decrescente
Formação de pontes líquidas
(interação entre a água e as
partículas sólidas); 
 
 
Migração da águas dos "gargalos";
Ocorrência de sucessivas evaporações e condensações
entre as pontes líquidas;
Redução da pressão parcial de vapor; 
Menor intensidade de remoção de água; 
 
 
Segundo periodo de razão decrescente
Secagem no interior do produto;
Teor de umidade em equilíbrio higroscópico;
Quantidade de água evaporada = quantidade de água
condensada; 
 
 
Terceiro periodo de razão decrescente
Equilíbrio higroscópicoMigração de água dos"gargalos"
Natural
Dependente das
condições climáticas
Condições controladas
Artificial (Desidratação)
TIPOS DE SECAGEM
Ausência de controle no processo de remoção de água;
Perda de qualidade;
Grande tempo de operação; 
Maior possibilidade de deterioração; 
 
 
Secagem Natural
Secagem Artificial (Desidratação)
Ausência de controle no processo de remoção de água;
Perda de qualidade;
Grande tempo de operação; 
Maior possibilidade de deterioração; 
 
 
Secador de camada fixa horizontal;
TIPOS DE SECADORES
Menor custo;
Baixo investimento;
Fácil construção;
VANTAGENS
 
Alto gradiente de
umidade;
Baixa capacidade de
processamento;
DESVANTAGENS
 
Secador em camada fixa vertical (Colunas) e
secador de fluxos cruzados;
Colunas verticais perfuradas;
Entrada perpendicular de fluxo de ar;
Possibilidade de combinação de secadores
com recirculação de produto;
 
Alta capacidade de
secagem;
Facilidade de manuseio e
operação;
Baixo custo inicial;
VANTAGENS
 
Risco de
superaquecimento;
Alto consumo de
energia;
Baixa eficiencia;
Desuniformidade; 
DESVANTAGENS
Secador de fluxos contracorrentes;
Frente se secagem próxima ao fundo
perfurado;
Movimentação em sentido contrario;
Massa de produto: sentido descendente;
Ar insuflado: sentido ascendente;
 
Alta eficiência
energética;
Menor tempo de
exposição ao ar;
Menor risco de danos
mecânicos;
VANTAGENS
 
Maior custo de
manutenção em função
da presença de silo
secador;
DESVANTAGENS
Secador em cascata ou fluxo misto;
Frente se secagem próxima ao fundo Calhas
invertidas em forma de "V";
Disposição em linhas alternadas (paralelas
ou transversal);
Movimentação do produto p/ baixo e entre as
calhas (ação da gravidade);
Entrada e saida de ar em linhas adjacentes;
 
Alta eficiência
energética;
Alta capacidade;
VANTAGENS
 
Alto custo inicial;
Podem poluir o meio
ambiente; 
DESVANTAGENS
Secador de leito fluidizado;
Ar atravessa placa perfurada;
Criação de turbulência sobre o produto que
está sobre a placa;
Baixa capacidade; 
Elevada potencia do ventilador; 
 
Secadores contínuos: produtos constantemente em
contato com o calor; duas etapas: secagem e
resfriamento;
Secadores intermitentes; Produto passa varias vezes
pelo secador (batelada); 
CLASSIFICAÇÃO QUANTO À OPERAÇÃO
Próxima aula
EVAPORAÇÃO E
EQUIPAMENTOS
DE EVAPORAÇÃO