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Anápolis
2013
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
SECAGEM INDUSTRIAL
Secadores Industriais
Acadêmico: Henrique Saccomori Ramos
1
Sumário
Secagem Industrial........................................ 01
Importância da Secagem............................... 01
Secador de Leito Fluidizado.......................... 03
Liofilizador.................................................... 06
Atomizador.................................................... 07
Preço Médio dos Secadores........................... 11
Conclusão....................................................... 12
Referências Bibliográficas............................. 12
2
1. SecagemIndustrial
A secagem está entre as operações mais utilizadas na indústria química, sendo que,
em alguns casos, é a última etapa do processamento do produto antes de sua
classificação e embalagem. Teoricamente pode-se definir que a secagem é destinada
a remoção de um líquido agregado a um sólido para uma fase gasosa através da
vaporização térmica. É um processo simultâneo de transferência de calor e massa
entre o produto e o ar da secagem.
Alguns fatores importantes a considerar na escolha do procedimento de secagem
industrial são:
- A temperatura a ser utilizada
- O tempo de secagem
- O teor de umidade final exigido
- Volume da produção
- Tipo de equipamento
- Manutenção dos constituintes
2. Importância da Secagem
 Produtos Agrícolas
A importância da secagem em produtos agrícolas aumenta à medida que cresce a
produção, possuindo as seguintes vantagens:
- Antecipação da Colheita
- Minimização da perda do produto no campo
- Armazenagem por períodos mais longos
- O poder germinativo é mantido por longos períodos
- Impede o desenvolvimento de microorganismos e insetos
 Produtos Farmacêuticos
- Precisão de dosagem e manuseio
- Transporte e Armazenagem
- Estabilidade química e farmacológica
- Padronização
- Melhor produto acabado
3. Tipos de Secadores
Abordaremos aqui três tipos de secadores e suas respectivas aplicações industriais.
3
3.1 Secador de Leito Fluidizado
Os secadores de leito fluidizado do tipo vertical são unidades, cuja geometria facilita e
escoamento do fluxo de produtos e de gases, simplificando as instalações. Neste
secador, o ar de secagem atravessará uma placa perfurada, provocando uma turbulência
no produto que se encontra sobre ela. Quando o conjunto começa e continua flutuar
sobre a placa, o conjunto passa a ser denominado leito fluidizado.
Figura 1- Esquema de um Secador Fluidizado
Os secadores fluidizados operam com grandes vazões de produto e fluxos de gases,
sendo especialmente indicados para o processamento de carvões, escórias, minerais em
geral bem como dos mais diversos produtos manufaturados. Não é um secador
comumente utilizado na secagem de produtos agrícolas, já que possui baixa capacidade
de secagem e elevada potência exigida pelo ventilador.
3.1.1 Aplicações do Secador de Leito Fluidizado
 Areia
 Minerais
 Misturas Químicas
 Polímeros
 Alimentos
3.1.2 Principais benefícios dos secadores de leito fluidizado:
- Alto rendimento
- Tempo efetivo de funcionamento superior
4
- Manutenção fácil, de baixo custo
- Fácil operação
- Processo automatizado reduzindo operações manuais
- Integração total com outros equipamentos periféricos
- Capacidade e performance superior
Figura 2 - Secador de Leito Fluidizado
Figura 3 - Drying Process
5
Figura 4 - Secador de Leito Fluidizado
3.1.3 Especificações Técnicas
Empresa MaxiBor:
“Secador de leito fluidizado tem capacidade nominal de 90 t/h. Automático, promove a
secagem de escória de altos-fornos e atua com ponto de saturação de 24% e umidade de
0% na saída, usando GLP ou óleos, possuindo capacidade nominal de 90 t/h. Trabalha
com inversores de freqüência, CLP e sensores, aloja queimador de 1,5 a 12 GigaCal e
de 60 a 200 kW e possui altura total de 20 m e diâmetro maior que 2 m. Funciona
alimentado por uma rosca helicoidal e, por ser de leito fluidizado, opera de forma que o
material é desagregado pela passagem de ar quente, permitindo que permaneça em seu
interior por, no máximo, 10 s. O modelo Cefer admite a verificação e o controle de
temperatura do processo de secagem e pós-secagem, mensurando a produção em tempo
real. Trabalha com auto-ajuste de consumo e apresenta sistema de segurança, startup e
final de processo. Permite a integração com outros equipamentos periféricos.”
6
3.2 – Liofilizador
A liofilização é uma técnica de secagem por sublimação da água, a pressão reduzida e
baixa temperatura, que é recomendada para produtos sensíveis às técnicas habituais de
secagem.
É um importante processo industrial para secagem de alimentos, partes de materiais
cirúrgicos, farmacêuticos e outros, os quais têm estrutura interna ou composição
química sujeitas à degradação térmica.
3.2.1 – Características de um Liofilizador
O processo de secagem ocorre através de sublimação da amostra congelada, sem ocorrer
a perda das propriedades da amostra secada. Para isto faz-se necessário que a zona da
temperatura de sublimação seja abaixo do ponto triplo. A maioria dos liofilizadores
trabalham com dez graus Celsius negativos ou a uma pressão absoluta de
aproximadamente 2mmHg.
3.2.2 Funcionamento
- Congelamento.
- Secagem Primária – A água congelada é removida por sublimação, formam-se
poros no interior do produto que está sendo secado.
- Secagem Secundária – Ocorre a remoção da umidade sublimada.
3.2.3 – Vantagens de um Liofilizador
- A exclusão do risco de degradação térmica constitui, certamente, a sua maior
vantagem tecnológica.
- A forma porosa do produto obtido confere facilidade de dissolução.
Figura 5 - Liofilizador Industrial
7
Figura 6 - Liofilizador a vácuo
Figura 7 – Liofilização
3.3 – Secador Atomizador ( Spray Dryer)
O “spray dryer” (secador por aspersão) é um equipamento que admite a alimentação
somente em estado fluido (solução, suspensão ou pasta) e a converte em uma forma
particulada seca pela aspersão do fluido em um agente de secagem aquecido
(usualmente o ar).
Há quatro etapas principais no processo de secagem por aspersão:
 Atomização da alimentação;
 Evaporação da umidade livre;
 Evaporação da umidade ligada;
 Recuperação do produto (limpeza do agente de secagem).
8
3.3.1 Aplicações do Spray-drying
 Produção de adjuvantes
 Microencapsulação
 Granulação
 Modificação de propriedades biofarmacêuticas
 Pó para aerossol
 Materiais sensíveis ao calor
 Proteínas alimentares
 Enzimas e proteínas com grau farmacêutico
 Preparação de extratos secos vegetais a partir de extrato aquoso
3.3.2 Funcionamento
- O produto a ser seco parte do tanque de alimentação, passa pelo filtro é
transportado por uma bomba dosadora e direcionado através do conjunto de
alimentação até o distribuidor do disco atomizador.
- Por outra parte o ar de secagem é aquecido pelo queimador mediante o forno
direto, onde através do conduto e distribuído pelo dispersor e entra em contato
com a nuvem de produto produzida pelo disco atomizador.
- A secagem se realiza dentro da câmara, saindo pelos condutos interconectores e
chegando ao ciclone de recuperação de pó.
- Todos os gases são aspirados pelo ventilador e jogados na atmosfera mediante a
chaminé.
- O pó eventualmente depositado nas paredes da câmara é desprendido pelos
vibradores.
- Através da válvula rotativa o produto acabado é recolhido, e mediante a saída de
produto pode ser ensacado ou estocado segundo seu destino final.
- Os gases do sistema e pequenas partículas coloidais arrastadas por estes gases,
passam por um venturi que os comprime para hidratá-las e incorporá-las a água
de lavagem que está circulando mediante uma bomba centrifuga especifica no
lavador.
- O equipamento é provido de um suporte e uma talha para a correta manutenção e
limpeza do atomizador.
3.3.3 Vantagens do Secador Atomizador
- Versatilidade (obtenção de pós, grânulos ou aglomerados)
- Obtenção de produto com granulometria definida e homogênea
- Operação contínua
- Adaptável a automação
- Materiais sensíveis ao calor
- Elevado rendimento por tempo de produção.
9
- Economia de operação
- Consiste numa técnica de baixo custo, quando comparada à liofilização, e pouco
destrutiva quando comparada a outras técnicas que empregam calor
Figura 8 - Processo de Secagem Spray Dryer
Figura 9 - Secador Atomizador
10
Figura 10 - Conceitos de Secagem por Nebulização
Figura 11 - Secador Atomizador de Laboratório
11
Figura 12 - Spray Dryer
4. Preços médios dos Secadores
Tipo de Secador Média de Preço
Secador de Leito Fluidizado R$ 950.000,00
Liofilizador Laboratorial R$ 38.000,00
Liofilizador Industrial R$ 230.000,00
Secador Atomizador R$ 500.000,00
Tabela 1 - Fontes: MercadoLivre/ Alibaba / Cartão BNDES /
12
5. Conclusão
Os secadores possuem papel fundamental no processamento industrial, visto que podem
atuar de diversas maneiras com o intuito de obter o melhor produto possível.
Equipamentos são remodelados e aperfeiçoados constantemente, tanto em ensaios
laboratoriais quanto em escala industrial. É perfeitamente plausível a consideração de
que este seja um dos equipamentos mais importantes em uma indústria de
processamento, já que a matéria-prima raramente chega em uma indústria em perfeitas
condições de utilização.
6. Referências Bibliográficas
- Marshall, W.R, Jr., ``Atomizations and Srpay Dryind``, Chem. Eng. Progr.
Monograph Series No. 50, 2 (1954).
- Foust, Wenzel, Clump, Maus, Andersen., `` Princípios das Operações Unitárias .
Segunda Edição. 1960
Paginas visitadas em 08/04/13
- http://www.bts.ind.br/secadoresdeleito.htm
- www.demec.ufmg.br/disciplinas/eng032/aula_09.pdf
- www.agr.feis.unesp.br/defers/docentes/.../cap5.pdf
- http://www.quiminet.com/articulos/lo-que-necesita-saber-del-secado-spray-
2708537.htm
- http://www.sprayprocess.com.br/processo-de-secagem-por-atomizacao.asp

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Secagem industrial

  • 1. Anápolis 2013 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS SECAGEM INDUSTRIAL Secadores Industriais Acadêmico: Henrique Saccomori Ramos
  • 2. 1 Sumário Secagem Industrial........................................ 01 Importância da Secagem............................... 01 Secador de Leito Fluidizado.......................... 03 Liofilizador.................................................... 06 Atomizador.................................................... 07 Preço Médio dos Secadores........................... 11 Conclusão....................................................... 12 Referências Bibliográficas............................. 12
  • 3. 2 1. SecagemIndustrial A secagem está entre as operações mais utilizadas na indústria química, sendo que, em alguns casos, é a última etapa do processamento do produto antes de sua classificação e embalagem. Teoricamente pode-se definir que a secagem é destinada a remoção de um líquido agregado a um sólido para uma fase gasosa através da vaporização térmica. É um processo simultâneo de transferência de calor e massa entre o produto e o ar da secagem. Alguns fatores importantes a considerar na escolha do procedimento de secagem industrial são: - A temperatura a ser utilizada - O tempo de secagem - O teor de umidade final exigido - Volume da produção - Tipo de equipamento - Manutenção dos constituintes 2. Importância da Secagem  Produtos Agrícolas A importância da secagem em produtos agrícolas aumenta à medida que cresce a produção, possuindo as seguintes vantagens: - Antecipação da Colheita - Minimização da perda do produto no campo - Armazenagem por períodos mais longos - O poder germinativo é mantido por longos períodos - Impede o desenvolvimento de microorganismos e insetos  Produtos Farmacêuticos - Precisão de dosagem e manuseio - Transporte e Armazenagem - Estabilidade química e farmacológica - Padronização - Melhor produto acabado 3. Tipos de Secadores Abordaremos aqui três tipos de secadores e suas respectivas aplicações industriais.
  • 4. 3 3.1 Secador de Leito Fluidizado Os secadores de leito fluidizado do tipo vertical são unidades, cuja geometria facilita e escoamento do fluxo de produtos e de gases, simplificando as instalações. Neste secador, o ar de secagem atravessará uma placa perfurada, provocando uma turbulência no produto que se encontra sobre ela. Quando o conjunto começa e continua flutuar sobre a placa, o conjunto passa a ser denominado leito fluidizado. Figura 1- Esquema de um Secador Fluidizado Os secadores fluidizados operam com grandes vazões de produto e fluxos de gases, sendo especialmente indicados para o processamento de carvões, escórias, minerais em geral bem como dos mais diversos produtos manufaturados. Não é um secador comumente utilizado na secagem de produtos agrícolas, já que possui baixa capacidade de secagem e elevada potência exigida pelo ventilador. 3.1.1 Aplicações do Secador de Leito Fluidizado  Areia  Minerais  Misturas Químicas  Polímeros  Alimentos 3.1.2 Principais benefícios dos secadores de leito fluidizado: - Alto rendimento - Tempo efetivo de funcionamento superior
  • 5. 4 - Manutenção fácil, de baixo custo - Fácil operação - Processo automatizado reduzindo operações manuais - Integração total com outros equipamentos periféricos - Capacidade e performance superior Figura 2 - Secador de Leito Fluidizado Figura 3 - Drying Process
  • 6. 5 Figura 4 - Secador de Leito Fluidizado 3.1.3 Especificações Técnicas Empresa MaxiBor: “Secador de leito fluidizado tem capacidade nominal de 90 t/h. Automático, promove a secagem de escória de altos-fornos e atua com ponto de saturação de 24% e umidade de 0% na saída, usando GLP ou óleos, possuindo capacidade nominal de 90 t/h. Trabalha com inversores de freqüência, CLP e sensores, aloja queimador de 1,5 a 12 GigaCal e de 60 a 200 kW e possui altura total de 20 m e diâmetro maior que 2 m. Funciona alimentado por uma rosca helicoidal e, por ser de leito fluidizado, opera de forma que o material é desagregado pela passagem de ar quente, permitindo que permaneça em seu interior por, no máximo, 10 s. O modelo Cefer admite a verificação e o controle de temperatura do processo de secagem e pós-secagem, mensurando a produção em tempo real. Trabalha com auto-ajuste de consumo e apresenta sistema de segurança, startup e final de processo. Permite a integração com outros equipamentos periféricos.”
  • 7. 6 3.2 – Liofilizador A liofilização é uma técnica de secagem por sublimação da água, a pressão reduzida e baixa temperatura, que é recomendada para produtos sensíveis às técnicas habituais de secagem. É um importante processo industrial para secagem de alimentos, partes de materiais cirúrgicos, farmacêuticos e outros, os quais têm estrutura interna ou composição química sujeitas à degradação térmica. 3.2.1 – Características de um Liofilizador O processo de secagem ocorre através de sublimação da amostra congelada, sem ocorrer a perda das propriedades da amostra secada. Para isto faz-se necessário que a zona da temperatura de sublimação seja abaixo do ponto triplo. A maioria dos liofilizadores trabalham com dez graus Celsius negativos ou a uma pressão absoluta de aproximadamente 2mmHg. 3.2.2 Funcionamento - Congelamento. - Secagem Primária – A água congelada é removida por sublimação, formam-se poros no interior do produto que está sendo secado. - Secagem Secundária – Ocorre a remoção da umidade sublimada. 3.2.3 – Vantagens de um Liofilizador - A exclusão do risco de degradação térmica constitui, certamente, a sua maior vantagem tecnológica. - A forma porosa do produto obtido confere facilidade de dissolução. Figura 5 - Liofilizador Industrial
  • 8. 7 Figura 6 - Liofilizador a vácuo Figura 7 – Liofilização 3.3 – Secador Atomizador ( Spray Dryer) O “spray dryer” (secador por aspersão) é um equipamento que admite a alimentação somente em estado fluido (solução, suspensão ou pasta) e a converte em uma forma particulada seca pela aspersão do fluido em um agente de secagem aquecido (usualmente o ar). Há quatro etapas principais no processo de secagem por aspersão:  Atomização da alimentação;  Evaporação da umidade livre;  Evaporação da umidade ligada;  Recuperação do produto (limpeza do agente de secagem).
  • 9. 8 3.3.1 Aplicações do Spray-drying  Produção de adjuvantes  Microencapsulação  Granulação  Modificação de propriedades biofarmacêuticas  Pó para aerossol  Materiais sensíveis ao calor  Proteínas alimentares  Enzimas e proteínas com grau farmacêutico  Preparação de extratos secos vegetais a partir de extrato aquoso 3.3.2 Funcionamento - O produto a ser seco parte do tanque de alimentação, passa pelo filtro é transportado por uma bomba dosadora e direcionado através do conjunto de alimentação até o distribuidor do disco atomizador. - Por outra parte o ar de secagem é aquecido pelo queimador mediante o forno direto, onde através do conduto e distribuído pelo dispersor e entra em contato com a nuvem de produto produzida pelo disco atomizador. - A secagem se realiza dentro da câmara, saindo pelos condutos interconectores e chegando ao ciclone de recuperação de pó. - Todos os gases são aspirados pelo ventilador e jogados na atmosfera mediante a chaminé. - O pó eventualmente depositado nas paredes da câmara é desprendido pelos vibradores. - Através da válvula rotativa o produto acabado é recolhido, e mediante a saída de produto pode ser ensacado ou estocado segundo seu destino final. - Os gases do sistema e pequenas partículas coloidais arrastadas por estes gases, passam por um venturi que os comprime para hidratá-las e incorporá-las a água de lavagem que está circulando mediante uma bomba centrifuga especifica no lavador. - O equipamento é provido de um suporte e uma talha para a correta manutenção e limpeza do atomizador. 3.3.3 Vantagens do Secador Atomizador - Versatilidade (obtenção de pós, grânulos ou aglomerados) - Obtenção de produto com granulometria definida e homogênea - Operação contínua - Adaptável a automação - Materiais sensíveis ao calor - Elevado rendimento por tempo de produção.
  • 10. 9 - Economia de operação - Consiste numa técnica de baixo custo, quando comparada à liofilização, e pouco destrutiva quando comparada a outras técnicas que empregam calor Figura 8 - Processo de Secagem Spray Dryer Figura 9 - Secador Atomizador
  • 11. 10 Figura 10 - Conceitos de Secagem por Nebulização Figura 11 - Secador Atomizador de Laboratório
  • 12. 11 Figura 12 - Spray Dryer 4. Preços médios dos Secadores Tipo de Secador Média de Preço Secador de Leito Fluidizado R$ 950.000,00 Liofilizador Laboratorial R$ 38.000,00 Liofilizador Industrial R$ 230.000,00 Secador Atomizador R$ 500.000,00 Tabela 1 - Fontes: MercadoLivre/ Alibaba / Cartão BNDES /
  • 13. 12 5. Conclusão Os secadores possuem papel fundamental no processamento industrial, visto que podem atuar de diversas maneiras com o intuito de obter o melhor produto possível. Equipamentos são remodelados e aperfeiçoados constantemente, tanto em ensaios laboratoriais quanto em escala industrial. É perfeitamente plausível a consideração de que este seja um dos equipamentos mais importantes em uma indústria de processamento, já que a matéria-prima raramente chega em uma indústria em perfeitas condições de utilização. 6. Referências Bibliográficas - Marshall, W.R, Jr., ``Atomizations and Srpay Dryind``, Chem. Eng. Progr. Monograph Series No. 50, 2 (1954). - Foust, Wenzel, Clump, Maus, Andersen., `` Princípios das Operações Unitárias . Segunda Edição. 1960 Paginas visitadas em 08/04/13 - http://www.bts.ind.br/secadoresdeleito.htm - www.demec.ufmg.br/disciplinas/eng032/aula_09.pdf - www.agr.feis.unesp.br/defers/docentes/.../cap5.pdf - http://www.quiminet.com/articulos/lo-que-necesita-saber-del-secado-spray- 2708537.htm - http://www.sprayprocess.com.br/processo-de-secagem-por-atomizacao.asp