Operaes Unitrias IProf Marco Aurlio Praxedes

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

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 S S I C A N U N E S .

MISTURA DE SLIDOS

Mistura de Slidos

A mistura deficiente pode acarretar em no uniformidade de textura.

Eficincia depende da escolha certa de misturadores;

Operao industrial freqente;

Moagem prvia das partculas;

Alta demanda de energia;

Consiste, de uma forma simples, na incorporao de uma fase em outra produzindo, atravs de agitao, uma mistura homognea;

Mistura perfeita, ideal

Aquela na qual a probabilidade de encontrar uma partcula de um constituinte em qualquer ponto idntica e cada partcula de um constituinte A est cercada por partculas do outro constituinte B em qualquer ponto do sistema;

a) Reduo em escala de segregao;b) Reduo em intensidade de segregao; c) Combinao de a e b.

Misturas

Problema: Segregao

Quando partculas de diferentes propriedades fsicas, tamanho, densidade, so misturadas, a mistura acompanhada de uma tendncia de no-mistura (dissociar-se dos semelhantes).

Por infiltrao

Partculas grosseiras e finas, as finas se acomodam no fundo porque passam por meio das grosseiras com facilidade (infiltram no sistema);

Por vibrao

Tem liberdade de movimento s para cima e para os lados, ento a partcula maior e mais densa sobe;

Teste e antiaglutinantes.

Teste de segregao

Amostras por empilhamento;

Um caso curioso o que se passa quando se mistura um p solto com um p coesivo.

Excesso de partculas finas no centro durante descarga da

mistura

Mistura de slidos

No possvel obter uma mistura 100% uniforme;

O grau de mistura depende de:

Tamanho das partculas; Forma; Densidade; Coeso; Contedo de umidade; Caractersticas de escoamento; Eficincia do misturador.

Tipos de Operao

Realizada a seco.

mida.

Caractersticas

O processo consome mais energia que a mistura de lquidos e requer moagem prvia do material;

Em geral materiais de mesmo tamanho, forma e densidade formam misturas mais homogneas;

Materiais heterogneos: equilbrio de regies de mistura e regies de no mistura;

Em alguns processos aps um certo tempo cada vez mais difcil obter uma mistura completa do material; as caractersticas de escoamento influenciam o grau e a facilidade da mistura;

durante a mistura pode haver gerao de cargas eltricas: uso de surfactantes ou operao a mido;

alguns materiais tendem a segregar: uso de excipientes.

Foras

As foras que atuam no processo de mistura podem ser:

Inerciais e de acelerao ou;

Gravitacionais.

Trs fatores importantes na mistura de slidos:

Conveco;

Difuso;

Cisalhamento.

Curva de mistura

0 = desvio padro dos slidos segregados (incio)

r = desvio padro dos slidos misturados (final)

Mecanismos de mistura

Mecanismos de mistura:

Conveco;

Difuso;

Cisalhamento;

Mistura pneumtica;

Impacto.

Misturadores de fluxo:

Batelada;

Contnuo.

1 ) PA RA SLIDOS COESIVOS

2 ) PARA SLIDOS DE FLUXO LIVRE

Misturadores

Misturadores para slidos coesivos

Change-can mixer

Kneaders, dispersers e masticators

Continuouskneaders

Mixer-extruder

Mixingrolls

Muller mixer

Pugmills

Change-can mixer

Change-can

Kneaders (amassadeira)

Lminas: Kneaders

Dispersers e Masticators

Continuous kneader

Eixo horizontal Roda lentamente

Fileira de dentes Rasga massa

Misturas leves

Mixer extruder

Mixing rolls

Muller mixer

Pugmills

Misturadores para slidos de fluxo livre

Ribbonblender

Internalscrewmixer

Tumblingmixer

Impactwheels

Ribbon blender

cat

log

o

Internal screw mixer

Misturador pneumtico

Contnuo Batelada

Tumbling mixer V e Y

Tumbling/Tombamento

Tumbling mixer

Cone duplo e tambor rotativo

Tumbling mixer e BIN

Tambor Rotativo e BIN

or

am

ento

Impact wheels

Misturador de Impacto

Misturadores contnuos

Moendas

Helicoidais (como mostrado acima)

Moinho de Bolas

Mistura

Misturadores de tombamento com relao comprimento : largura prximos a 1, tero tempo de mistura mais curto.

Grau de enchimento

Grau de enchimento: o misturador mistura

volume e no peso. A capacidade em peso definida pelo volume e

potncia (kW) do misturador. Quanto maior

a RPM e maior a % de massa viscosa maior ser a

potncia exigida.

P X Helicide

Mistura de Slidos X Mistura de Lquidos

Materiais slidos no

geram misturas

perfeitas o que possvel com

lquidos;

No h fluxo, corrente de

material;

baseado em difuso,

conveco e cisalhamento;

E tudo isso depende do

tipo de misturador e

caractersticas do slido.

Fatores que afetam a escolha do equipamento

Homogeneidade da mistura;

Ingredientes e condies de operao;

Tempo de residncia;

Carga e descarga do slido;

Requerimento em energia;

Limpeza do equipamento;

Capacidade do equipamento;

Design e espao ocupado;

Material de que feito e;

Equipamentos auxiliares.

Aplicaes na Industria de Alimentos

Preparao de suplementos nutricionais;

Produo de achocolatados;

Mistura para bolos e massas;

Mistura para gelatinas;

Aditivao de farinhas de trigo;

Mistura de temperos e corantes;

Produo de massa de po de queijo;

Mistura de gros antes da moagem;

Produo de sopas em p.

Controle de Operao

Estado de desordem global mdia;

Mtodos estatsticos - Disperso Estatstica

Critrio de uniformidade C:

ndice de Uniformidade I (0-1): n = nmero de amostras;

a = proporo mssica de partculas do

material A na batelada;

= mdia das propores.

Incio (segregado)

Final (homogneo)

Grau de Mistura

Grau de mistura (0-1):

0 = desvio padro da amostra no misturada.

= desvio padro da amostra no instante genrico durante a mistura.

u = desvio padro do material completamente misturado.

pequeno

Um pouco maior

Grau de Mistura

M independe do tamanho da amostra;

Partculas de MESMO TAMANHO (Lecey):

N= n total de partculas da batelada

a= proporo mssica de partculas do

material A na batelada

Velocidade de Operao

Tempo para medir grau de mistura;

Ensaio de escala semi-industrial (ou de usina piloto).

N= n total de partculas da batelada;

k= constante que depende da natureza das partculas e da ao fsica do misturador (tabelas).

Casualmente misturado

Grau de Mistura

Partculas de TAMANHOS DIFERENTES (Buslik):

t = tempo da mistura;

c = constante que depende da natureza das partculas e da aofsica do misturador. Sabe-se que em mistura realizadas emtambores rotativos, esta constante depende de algumasvariveis. Cada indstria tem sua tabela material/misturador.

EXERCCIO

Avalie o ndice de uniformidade da mistura e o tempomais adequado para uma planta piloto de produo deachocolatado em p. A mistura contm 50% de acare 50% de achocolatado.

Os dados da tabela abaixo foram obtidos depois de 10 e20min de mistura, sendo coletadas 10 amostrasaleatrias em cada tempo.

a = frao em peso de acar na amostra.

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

Concluso

inegvel a importncia dos misturadores,lembrando que no s na rea dos alimentos, eestudos vem sendo feitos para melhorar essatecnologia, aumento a eficincia do processo.

Obrigada!

PERGUNTAS???