Mistura de sólidos final

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Mistura de sólidos final

  1. 1. Operações Unitárias I Profº Marco Aurélio Praxedes UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
  2. 2. A L U N A S : A L A N A L U N G , C A R O L I N E M A R Q U E S , C R I S L A I N E A L B E R T O N , F E R N A N D A F E R R E I R A E J É S S I C A N U N E S . MISTURA DE SÓLIDOS
  3. 3. Mistura de Sólidos A mistura deficiente pode acarretar em não uniformidade de textura. Eficiência depende da escolha certa de misturadores; Operação industrial freqüente; Moagem prévia das partículas; Alta demanda de energia; Consiste, de uma forma simples, na incorporação de uma fase em outra produzindo, através de agitação, uma mistura homogênea;
  4. 4. Mistura perfeita, ideal  Aquela na qual a probabilidade de encontrar uma partícula de um constituinte em qualquer ponto é idêntica e cada partícula de um constituinte A está cercada por partículas do outro constituinte B em qualquer ponto do sistema; a) Redução em escala de segregação; b) Redução em intensidade de segregação; c) Combinação de a e b.
  5. 5. Misturas
  6. 6. Problema: Segregação  Quando partículas de diferentes propriedades físicas, tamanho, densidade, são misturadas, a mistura é acompanhada de uma tendência de não-mistura (dissociar-se dos semelhantes).
  7. 7. Por infiltração  Partículas grosseiras e finas, as finas se acomodam no fundo porque passam por meio das grosseiras com facilidade (infiltram no sistema);
  8. 8. Por vibração  Tem liberdade de movimento só para cima e para os lados, então a partícula maior e mais densa sobe;  Teste e antiaglutinantes.
  9. 9. Teste de segregação  Amostras por empilhamento;  Um caso curioso é o que se passa quando se mistura um pó solto com um pó coesivo. Excesso de partículas finas no centro durante descarga da mistura
  10. 10. Mistura de sólidos Não é possível obter uma mistura 100% uniforme; O grau de mistura depende de: • Tamanho das partículas; • Forma; • Densidade; • Coesão; • Conteúdo de umidade; • Características de escoamento; • Eficiência do misturador.
  11. 11. Tipos de Operação Realizada a seco. Úmida.
  12. 12. Características  O processo consome mais energia que a mistura de líquidos e requer moagem prévia do material;  Em geral materiais de mesmo tamanho, forma e densidade formam misturas mais homogêneas;  Materiais heterogêneos: equilíbrio de regiões de mistura e regiões de “não mistura”;  Em alguns processos após um certo tempo é cada vez mais é difícil obter uma mistura completa do material;  as características de escoamento influenciam o grau e a facilidade da mistura;  durante a mistura pode haver geração de cargas elétricas: uso de surfactantes ou operação a úmido;  alguns materiais tendem a segregar: uso de excipientes.
  13. 13. Forças As forças que atuam no processo de mistura podem ser:  Inerciais e de aceleração ou;  Gravitacionais. Três fatores importantes na mistura de sólidos:  Convecção;  Difusão;  Cisalhamento.
  14. 14. Curva de mistura  σ0 = desvio padrão dos sólidos segregados (início)  σr = desvio padrão dos sólidos misturados (final)
  15. 15. Mecanismos de mistura Mecanismos de mistura:  Convecção;  Difusão;  Cisalhamento;  Mistura pneumática;  Impacto. Misturadores de fluxo:  Batelada;  Contínuo.
  16. 16. 1 ) PARA SÓLIDOS COESIVOS 2) PARA SÓLIDOS DE FLUXO LIVRE Misturadores
  17. 17. Misturadores para sólidos coesivos Change- can mixer Kneaders, dispersers e masticators Continuous kneaders Mixer- extruder Mixing rolls Muller mixer Pugmills
  18. 18. Change-can mixer
  19. 19. Change-can
  20. 20. Kneaders (amassadeira)
  21. 21. Lâminas: Kneaders
  22. 22. Dispersers e Masticators
  23. 23. Continuous kneader  Eixo horizontal  Roda lentamente  Fileira de dentes  Rasga massa  Misturas leves
  24. 24. Mixer extruder
  25. 25. Mixing rolls
  26. 26. Muller mixer
  27. 27. Pugmills
  28. 28. Misturadores para sólidos de fluxo livre Ribbon blender Internal screw mixer Tumbling mixer Impact wheels
  29. 29. Ribbon blender catálogo
  30. 30. Internal screw mixer
  31. 31. Misturador pneumático  Contínuo  Batelada
  32. 32. Tumbling mixer V e Y
  33. 33. Tumbling/Tombamento
  34. 34. Tumbling mixer  Cone duplo e tambor rotativo
  35. 35. Tumbling mixer e BIN  Tambor Rotativo e BIN orçamento
  36. 36. Impact wheels  Misturador de Impacto
  37. 37. Misturadores contínuos  Moendas  Helicoidais (como mostrado acima)  Moinho de Bolas
  38. 38. Mistura  Misturadores de tombamento com relação comprimento : largura próximos a 1, terão tempo de mistura mais curto.
  39. 39. Grau de enchimento Grau de enchimento: o misturador mistura volume e não peso. A capacidade em peso é definida pelo volume e potência (kW) do misturador. Quanto maior a RPM e maior a % de massa viscosa maior será a potência exigida. Pá X Helicóide
  40. 40. Mistura de Sólidos X Mistura de Líquidos Materiais sólidos não geram misturas perfeitas o que é possível com líquidos; Não há fluxo, corrente de material; É baseado em difusão, convecção e cisalhamento; E tudo isso depende do tipo de misturador e características do sólido.
  41. 41. Fatores que afetam a escolha do equipamento Homogeneidade da mistura; Ingredientes e condições de operação; Tempo de residência; Carga e descarga do sólido; Requerimento em energia; Limpeza do equipamento; Capacidade do equipamento; Design e espaço ocupado; Material de que é feito e; Equipamentos auxiliares.
  42. 42. Aplicações na Industria de Alimentos Preparação de suplementos nutricionais; Produção de achocolatados; Mistura para bolos e massas; Mistura para gelatinas; Aditivação de farinhas de trigo; Mistura de temperos e corantes; Produção de massa de pão de queijo; Mistura de grãos antes da moagem; Produção de sopas em pó.
  43. 43. Controle de Operação  Estado de desordem global média; Métodos estatísticos - Dispersão Estatística  Critério de uniformidade C:  Índice de Uniformidade I (0-1):  n = número de amostras;  a = proporção mássica de partículas do material A na batelada;  ā = média das proporções. Início (segregado) Final (homogêneo)
  44. 44. Grau de Mistura  Grau de mistura (0-1):  σ0 = desvio padrão da amostra não misturada.  σ = desvio padrão da amostra no instante genérico θ durante a mistura.  σu = desvio padrão do material completamente misturado. pequeno Um pouco maior
  45. 45. Grau de Mistura  “M” independe do tamanho da amostra;  Partículas de MESMO TAMANHO (Lecey):  N= nº total de partículas da batelada  a= proporção mássica de partículas do material A na batelada
  46. 46. Velocidade de Operação  Tempo para medir grau de mistura;  Ensaio de escala semi-industrial (ou de usina piloto).  N= nº total de partículas da batelada;  k= constante que depende da natureza das partículas e da ação física do misturador (tabelas). Casualmente misturado
  47. 47. Grau de Mistura  Partículas de TAMANHOS DIFERENTES (Buslik):  t = tempo da mistura;  c = constante que depende da natureza das partículas e da ação física do misturador. Sabe-se que em mistura realizadas em tambores rotativos, esta constante depende de algumas variáveis. Cada indústria tem sua tabela material/misturador.
  48. 48. EXERCÍCIO Avalie o índice de uniformidade da mistura e o tempo mais adequado para uma planta piloto de produção de achocolatado em pó. A mistura contém 50% de açúcar e 50% de achocolatado. Os dados da tabela abaixo foram obtidos depois de 10 e 20min de mistura, sendo coletadas 10 amostras aleatórias em cada tempo. a = fração em peso de açúcar na amostra.
  49. 49. Tabelas TEMPO 10min 1 0,68 2 0,64 3 0,49 4 0,55 5 0,42 6 0,53 7 0,60 8 0,47 9 0,63 10 0,57 TEMPO 20min 1 0,60 2 0,49 3 0,52 4 0,48 5 0,54 6 0,62 7 0,44 8 0,47 9 0,49 10 0,57 Resposta
  50. 50. Conclusão  É inegável a importância dos misturadores, lembrando que não só na área dos alimentos, e estudos vem sendo feitos para melhorar essa tecnologia, aumento a eficiência do processo.
  51. 51. Obrigada! PERGUNTAS???

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