Docente: Camila Ortiz Martinez

UTFPR

Segundo Semestre - 2016

Operações Unitárias

EMENTA

Conceitos básicos em operações unitárias.

Separações mecânicas.

Operações unitárias envolvendo transferência de calor e de massa.

OBJETIVO

Compreender os conceitos fundamentais das operações unitárias na indústria de alimentos a partir das principais propriedades físicas e/ou físico-químicas envolvidas nos

principais processos tecnológicos da indústria de alimentos.

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

PROGRAMAÇÃO E CONTEÚDOS DAS AULAS (PREVISÃO)

Dia/Mês ou Semana

Conteúdo das AulasNúmero de Aulas

08/08/2016 Apresentação da disciplina. Sistema de avaliação. 1

11/08/2016 Separações mecânicas: peneiramento. Cálculos. 2

15/08/2016 Peneiramento – cálculos. Atividade. 1

18/08/2016 Separações mecânicas: filtração. Distribuição dos temas (trabalho sobre tipos filtros).

2

22/08/2016 Pesquisa temas seminários. 1

25/08/2016 Nanofiltração, ultrafiltração, microfiltração e osmose reversa. 2

29/08/2016 Atividade filtração. 1

01/09/2016 Separações mecânicas: sedimentação e centrifugação. 2

05/09/2016 Pesquisa temas seminários. 1

08/09/2016 Separações mecânicas: agitação e mistura. 2

12/09/2016 Apresentação do trabalho sobre filtros. 1

15/09/2016 VII SIMTEA e VI EPEA. 2

19/09/2016 Apresentação do trabalho sobre filtros. 1

22/09/2016 Fragmentação de sólidos. Moagem. 2

26/09/2016 Apresentação do trabalho sobre filtros. 1

29/09/2016 Separações mecânicas: Bombeamento. 2

03/10/2016 Atividade moagem. 1

06/10/2016 Operações unitárias envolvendo transferência de massa: extração. Equipamentos.

2

13/10/2016 Operações unitárias envolvendo transferência de calor e massa: secagem. Equipamentos.

2

17/10/2016 Revisão de conteúdo. 1

20/10/2016 1ª Avaliação. 2

24/10/2016 Pesquisa - seminários 1

27/10/2016 Seminário 1: Operações unitárias envolvendo transferência de calor e massa: cristalização. Equipamentos.

2

31/10/2016 Atividade. 1

03/11/2016 Seminário 2: Operação unitárias envolvendo transferência de calor e massa: evaporação. Equipamentos.

2

07/11/2016 Seminário 3: Operação unitárias envolvendo transferência de calor e massa: destilação. Equipamentos.

2

10/11/2016 Atividade. 1

17/11/2016 Seminário 4: Operação unitárias envolvendo a transferência de calor: trocadores de calor. Equipamentos.

2

21/11/2016 Atividade ou pesquisa 1

24/11/2016 Seminário 5: Operação unitárias envolvendo a transferência de calor: esterilização. Equipamentos.

2

28/11/2016 Atividade ou pesquisa 1

01/12/2016 Recuperação. 2

08/12/2016 Aula para revisão das provas anteriores. 2

AVALIAÇÃO

Avaliação escrita = peso 10,0

Seminário (Filtração) = peso 1,0

Atividades complementares (3 ou mais) = peso 3,0

Seminário com apresentação oral e escrita = peso 6,0

Nota final (NF): Soma das notas dividida por 2

Aprovado: nota > 6,0 e 75% de frequência.

Recuperação (R) = peso 1,0. Todo o conteúdo do semestre. A nota será a média entre a nota final (NF) e a nota da recuperação (R):

NF + R

2

Bibliografia básica

HIMMELBLAU, D. M.; RIGGS, JAMES, L. Engenharia química: princípios e cálculos. 7. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2006, 846 p.

BRASIL, Nilo Índio do. Introdução à engenharia química. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2004, 369 p.

SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C.; ABBOTT, M. M. Introdução à termodinâmica da engenharia química. 7. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2007, 626 p.

EARLE, R. L.. Ingeniería de los alimentos: las operaciones básicas del procesado de losalimentos. 2. ed. Zaragoza: Acribia, 1988, 203p.

SHING & HELDMAN. Introdução a la Ingeniaria de los alimentos. Zaragoza: Acribia, 1998.

FELOWS, P. Tecnologia del processado de los alimentos. Zaragoza: Acribia, 1998.

Bibliografia complementar

HIMMELBLAU, D. M. Engenharia química: princípios e cálculos. 6. ed. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1998. 592 p.

BLACKADDER, D. A.; NEDDERMAN, R. M. Manual de operações unitárias: destilação de sistemas binários, extração de solvente, absorção de gases, sistemas de múltiplos componentes, trocadores de calor, secagem, evaporadores, filtragem. São Paulo: Hemus, 1982, 276 p.

FOUST, Alan S. Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1982. 670 p.

COULSON, J. M.; COULSON, J. Tecnologia química. Lisboa: Fundação CalousteGulbenkian, 6 v.,1971-1989.

BEJAN, A. Transferência de calor. São Paulo: Edgard Blucher, 1996, 540 p.

Orientações gerais

A entrega de material no prazo estabelecido, pontualidade, participação e presença

Mediante atraso do aluno em dia da prova, este não entra em sala

Não será aceito a entrega de trabalhos ou relatórios fora do prazo estipulado

Não será permitido o uso de celulares dentro da sala de aula

Não será permitida a saída do aluno da sala de aula durante a realização das provas para uso dos sanitários e/ou beber água

OBJETIVOS DA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA

Vida de prateleira

Modificações: aumentar a variedade e permitir outros processamentos

Praticidade e facilidade de consumo

Valor nutritivo

Lucro

ALIMENTOS PROCESSADOS

É todo material alimentício, devidamente acondicionado, que possui uma vida útil acima da alcançada em estado natural, sendo utilizado para isso métodos físicos, químicos e/ou físicoquímicos

Converter alimentes perecíveis em alim. estáveis, nutritivos e seguros

Classifica-se a vida útil em provisória ou permanente

Benefícios do processamento: disponibilidade, vida útil e segurança

MATÉRIA-PRIMA INDUSTRIAL

Matéria-prima é toda substância de origem animal, vegetal ou mineral, em estado bruto, que para ser utilizada como alimento, precisa sofrer um tratamento e/ou transformação de natureza química, física ou biológica

Matéria-prima inadequada (origem e processamento) = produto ruim

Perecíveis, semiperecíveis (carnes defumadas, queijos) e não perecíveis

TIPOS DE INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS

Muitas atividades porém podem ser consideradas:

Indústrias que preparam alimentos frescos (abatedouros e vegetais)

Indústrias de conservas

Indústrias que fabricam produtos que servem para preparar alimentos

Indústrias que fabricam alimentos prontos para consumir

OPERAÇÕES UNITÁRIAS - DEFINIÇÃO

Combinação de procedimento para atingir as modificações desejadas nas matérias-primas. Cada operação possui um efeito específico, identificável e previsível no alimento. A combinação e a seqüência das operações determinam a natureza final do produto elaborado.

Preparação da matéria-prima

Contaminantes, areia, insetos = proteção do processo e dos equipamentos e prod. seguro

Limpeza: a seco com jato de ar; utilização de spray de água em esteiras

Seleção: m-p descartadas, ou re-processadas

Classificação: separação dos lotes diferentes mas sadios para processamento ou consumo (tamanho...).

Descascamento: manual, com vapor ou água quente, meios mecânicos, médio ácido, etc., dependendo do tipo de m-p e o destino final do processamento

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Docente: Camila Ortiz Martinez

UTFPR – Campo Mourão

2016

PENEIRAMENTO

Peneiramento

Definição (tamanho)

Separação sólido-sólido baseia-se na escolha de um processo no qual o comportamento do material seja influenciado por alguma propriedade física.

Peneiramento (dimensões)

Objetivos específicos:

Dividir em frações homogêneas

Obter partículas de mesmo tamanho

MECANISMO

Malha fina de tecido (gravidade)

Peneiramento

Velocidade de passagem:

Natureza e forma

Amplitude e frequência da agitação

Adesão à peneira

Natureza física da peneira

- Tamanhos: 25mm a 0,06mm

- Materiais mto finos: dificuldades

- Placas perfuradas

Peneiramento

Quantidade de material sobre a peneira: pequena (obstrução)

Movimento da peneira

Aberturas quadradas e dimensão é especificada: nº de aberturas por polegada (espessura do fio) Mesh = quantidade de aberturas em 25,4 mm (1 in)

Séries normalizadas de peneiras: Reino Unido: British Standard (BS) Institute of Mining and Metallurgy (IMM) Tyler (EUA): Braisil (mesh)

Abertura de crivos sucessivos devem seguir um fator cte de aumento Rendimento = quociente do material que passa pela peneira e aquele que é

capaz de passar

Peneiramento

Uma peneira: duas frações (não classificadas = > da fração fina e < fração grossa).

+ peneiras é possível obter frações classificadas (classificação granulométrica)

Peneiramento

Na prática: impossível separação único tamanho

A retenção das partículas finas nas grossas pode ser explicada por:

aderência do pó às partículas grandes

aglomeração dos finos (coesão ou outras forças)

irregularidade das malhas

mecanismos de operação

A passagem dos grossos através das malhas deve-se a:

irregularidade das malhas

carga excessiva na peneira

OPERAÇÃO

Pode ser realizada :

Seco

Úmido (aderentes - entupimento): evita deposição dos finos

Facilitadores de operação:

Umidade

Agitação (moagem, pó, danificação)

Inclinação

Peneiramento:

- gravidade, escova, centrifugação

- Partículas <s = agitação

TELAS

Telas metálicas revestidas de seda ou plástico (PVC, polietileno, polipropileno, teflon)

Pratos metálicos perfurados

Metais + comuns: aço e aço inox

As peneiras padrão variam de 2 a 400 mesh

TELAS

CLASSIFICAÇÃO

Peneira estacionária

Peneira mecânica

Pereira vibratória

Rotativas

AgitadasVertical

Horizontal

Mov. giratório em uma só extremidade

Vibradores Mecânico

Eletromagnético

Agitação simultânea

Tambores rotativos

Telas e grelhas

Peneiras Estacionárias

Simples, robustas e econômicas

Telas:

Sólidos grosseiros (entopem)

1 a 10cm de abertura,

alimentadas manualmente;

Grelhas: separam finos das cargas de britadores, que são uma série de barras paralelas mantidas em posição através de espaçadores, podem ser horizontais ou inclinadas entre 20 e 50º:

PENEIRAS ESTACIONÁRIAS

Mecânicas: Peneiras Rotativas

+ comum: tambor rotativo (classificação dos pedriscos na construção civil)

Cilindro com 4-10m, longo, inclinado de 5 a 10º, 15 rpm

A superfície lateral: placa metálica perfurada ou tela, com aberturas de tamanhos progressivamente maiores na direção da saída

Mecânicas: Peneiras agitadas

- Agitação provoca a movimentação das partículas sobre a superfície de peneiramento- Inclinação : 15o a 20o

- partículas > 1 cm

Freqüência e a amplitude: melhor combinação

PENEIRA VIBRATÓRIA

Alta capacidade e eficiência (finos)

A maior diferença entre as peneiras agitadas e as vibratórias:

> freqüência (1200 a 7200 ciclos/minuto)

< amplitude de vibração (1,5 a 10mm)

Estrutura Vibrada: vibração mecânica por meio de excêntricos, ou vibração eletromagnética.

São ligeiramente inclinadas (5- 10º para operação a úmido e 20º para operação a seco)

Seco ou úmido

< 100 mesh

Tela Vibrada: elas possuem eletroímans que atuam diretamente sobre a tela - 80 a 100 mesh

PENEIRA VIBRATÓRIA

PENEIRAMENTO

A primeira escala granulométrica foi proposta por Rittinger, Alemanha, e obedeceu à seguinte equação:

Onde:

abertura de ordem n;

= abertura de referência (=1 mm);

r = razão de escala ( r = √2 = 1,41)

PENEIRAMENTO

a U.S. Tyler Company

Segunda escala Richards (Padrão americano)

Número de malhas

Mesh = quantidade de aberturas em 25,4 mm, ou 2,54 cm (1 in ; polegada)