Secagem

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Universidade de Caxias do Sul – Centro de Ciência Exatas e Tecnologia Operações Unitárias III -

Relatório: Prática de Secagem de Sólidos

Caxias do Sul, 16 de Abril de 2012.

1. Introdução Secagem é a operação unitária que visa a remoção de água ou outro líquido de um sistema sólido por evaporação. Podemos destacar várias vantagens em se realizar o processo de secagem na indústria, comoobter um material de manuseio mais fácil, reduzir o peso e o custo de transporte, evitar a corrosão. Na área de alimentos, facilita a conservação do produto, protege contra a degradação, aumenta a vida útil do produto e a disponibilidade durante qualquer época do ano. (PARK,2001) O processo de secagem envolve dois fenômenos simultâneos, transferência de energia e massa. Na transferência deenergia, o calor é transferido do fluido de secagem para o sólido, promovendo a evaporação da umidade superficial. Esse processo depende das condições externas, como temperatura, pressão, umidade, fluxo e direção do ar e área de exposição do sólido. A transferência de massa ocorre do interior para a superfície do material, sendo que, vapor é transferido da superfície para a vizinhança do sólido. Esseprocesso depende de variáveis como a temperatura e o conteúdo de umidade, assim como da natureza física do sólido. Durante a secagem a água deve ser transportada do interior do sólido até a superfície, esse processo se dá seguindo alguns mecanismos, dentre eles pode-se destacar a difusão líquida, que está relacionada à existência do gradiente de concentração, a difusão de vapor, que ocorre devido aogradiente de pressão de vapor, causado pelo gradiente de temperatura, e o escoamento de líquido e de vapor, que por sua vez, ocorrem devido à diferença de pressão externa, de concentração, capilaridade e alta temperatura. (PARK,2007) O processo de secagem pode ser demonstrado com uma relação entre o teor de umidade em diferentes períodos de tempo, como pode ser observado na Figura 1.1, conhecidacomo curva típica de secagem.

Figura 1.1: Curvas de secagem típicas. (a) Teor de umidade em relação ao tempo. (b) Velocidade de secagem em função do teor de umidade.

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Analisando a Figura 1.1, podemos definir alguns períodos diferentes que ocorrem durante o processo de secagem:  Período A-B: período de aquecimento ou transição, onde o sistema ainda não está em regime permanente. Aduração desse período é insignificante perante a duração do processo de secagem.  Período B-C: período a taxa constante, onde a superfície do sólido está saturada de água e a secagem ocorre como se fosse a secagem de uma massa liquide, sem haver influência direta do sólido. A taxa permanece constante porque a água retirada da superfície é substituída pela água do interior do sólido. Essa etapa terminaponto C( teor de umidade crítico), onde o teor de umidade não é suficiente para manter a superfície, úmida. A partir deste ponto, a taxa com que a água é retirada da superfície passa a ser maior que a taxa que a água é transferida do interior do sólido para a superfície.  Período C-D: primeiro período de taxa decrescente, onde a umidade na superfície do sólido vai decrescendo gradativamente,consequentemente, diminuindo a taxa de remoção de água. A velocidade que a umidade é removida da superfície é maior que a velocidade que a umidade é transferida do interior do sólido para a superfície.  Ponto D: a partir deste ponto inicia o segundo período de taxa decrescente, onde não há umidade significativa na superfície, e a evaporação se dá a partir interior do sólido. Esse período vai até oponto que representa o teor de umidade de equilíbrio (XE), onde cessa a secagem. (MARCINKOWSKI)

1.1.

Classes de Materiais

Não são todos os materiais que se comportam de acordo com as curvas típicas, de acordo com suas características, é possível dividi-los em dois grupos principais. Os sólidos granulados ou cristalinos são geralmente inorgânicos e retêm a umidade nos interstícios entre as...
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