Secagem de leite em spray dryer

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EQM209 – Laboratório de Engenharia Química Professor Marcello Nitz da Costa

Secagem de leite em Spray Dryer


5ª Série

Habilitação: Química São Caetano do Sul 2012

Período: Noturno

Sumário 1. Resumo 2. Introdução 3. Materiais e Métodos 3.1 Materiais 3.2 Procedimento experimental 4. Modelagem do processo 4.1 Dados experimentais 5. Fundamentos teóricos e memorial de cálculos 6.Resultados e Discussão 6.1 Discussão das variáveis do processo 7. Conclusão 8. Referências Bibliográficas 1 1 2 2 2 4 4 6 15 16 16 17

1. Resumo Com o propósito de conhecer a secagem por Spray Dryer e avaliar as variáveis de processo, realizou-se um experimento na planta piloto da Escola de Engenharia Mauá, para a obtenção de leite em pó. Avaliaram-se as condições de secagem em três casos,alimentando-se água e leite; neste último, variando-se a vazão de alimentação da bomba de 45% para 60%. Com bases nos resultados experimentais, e utilizando os balanços de massa e de energia, foi possível a obtenção da massa de água evaporada, para cada caso, e da energia gasta nos processos de “secagem” de água e secagem de leite. Nos três casos, a massa de água evaporada, tanto pelo lado do produto,quanto pelo lado do ar, não apresentaram diferenças significativas. Para o leite, o gasto de energia aumentou juntamente com a vazão de alimentação. Nos três casos estudados, nota-se a baixa capacidade de secagem do Spray Dryer, além do desperdício de energia, na forma de ar quente que sai do exaustor. 2. Introdução Os objetivos desta atividade prática foram conhecer o equipamento e estudar osparâmetros de funcionamento do secador Spray Dryer (como, por exemplo, vazão de alimentação), utilizando-se água e leite. Para o leite, compararam-se os dois casos de secagem, os quais eram diferenciados apenas pela vazão de alimentação do atomizador. A palavra secagem é geralmente empregada para descrever qualquer operação de remoção de umidade. Esta remoção pode ser consequência de processos mecânicosou térmicos (através da transferência de calor latente e de massa). Para distinguir a operação de secagem das operações, por exemplo, de destilação e concentração, quem também empregam processos térmicos, as seguintes restrições devem ser impostas:     A operação de secagem estuda a remoção de umidade de um material sólido; A umidade é retirada do material sólido na forma de vapor através deuma fase gasosa

insaturada; O mecanismo de retirada de umidade é o de vaporização térmica; A temperatura da fase líquida é inferior à temperatura de ebulição. 1

Feitas essas restrições, secagem pode ser definida como sendo a operação unitária em que a umidade – na forma de vapor – é removida de um material sólido por meio de uma fase gasosa insaturada, por um mecanismo de vaporização térmicaem uma temperatura inferior à temperatura de ebulição. Geralmente a principal substância volátil a ser eliminada é a água. Nessas condições, a fração aquosa é que recebe a denominação de “umidade”. Na secagem por atomização (por aspersão, pulverização ou simplesmente Spray Dryer), os materiais que se encontram na forma de uma suspensão são pulverizadas em finas partículas e em seguida expostos aum gás de secagem. Embora apresente um elevado consumo de energia e comumente uma baixa eficiência de secagem comparada a outros secadores (para temperaturas de secagem situadas entre 150°C e 200°C, a capacidade de secagem desses secadores varia de 1 a 5 kg H2O/(hora.m³), esse processo é utilizado em ampla escala industrial e em diversos setores, apresentando maior aplicabilidade nas indústriasalimentícia, farmacêutica e bioquímica; já que o produto final apresenta fácil manuseio e armazenamento, além de facilitar o transporte e aumentar a vida de prateleira dos produtos; sendo possível manter as mesmas qualidades e propriedades dos produtos em sua forma original. 3. Materiais e Métodos 3.1 Materiais Conforme mostra a Figura 1, o ar ambiente é admitido pelo adutor (6) e encaminhado...
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