Secagem

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Secagem é uma operação de transferência de massa envolvendo a remoção de humidade (água) ou outro solvente de um sistema sólido ou semi-sólido. Líquidos podem ser removidos de sólidos mecanicamente através de prensas ou centrífugas e por vaporização térmica1 . O termo secagem se refere apenas a este último - a remoção mecânica de umidade é geralmente denominada desidratação mecânica. Da mesma maneira, a simples evaporação de uma solução, sem o auxílio de uma corrente de gás para arrastar a umidade não é considerada secagem2 .

O processo de secagem é objeto de intensos estudos acadêmicos e industriais, sendo que existe um periódico científico específico para a área.[qual?]

Equilíbrio[editar | editar código-fonte]

A umidade contida em um sólido ou numa solução líquida exerce uma pressão de vapor que depende da natureza da umidade, do sólido e da temperatura. Em contato com uma fase gasosa contendo um vapor com pressão parcial p, o sólido irá perder ou retirar umidade do ar até que a pressão parcial da umidade no sólido seja igual a p.

A umidade pode estar presente no sólido de diversas maneiras. A água pode estar adsorvida nas paredes celulares ou estruturas sólidas, em solução dentro das células ou em pequenos poros dentro do material. Esta umidade é denominada umidade ligada e exerce uma pressão de vapor menor que a pressão de vapor da água líquida pura. A água também pode estar presente sobre a superfície do sólido, ou em grandes cavidades dentro do sólido, de modo que sua pressão de vapor seja igual à pressão da água líquida; essa umidade é denominada umidade não-ligada.

Secadores[editar | editar código-fonte]

Classificação de secadores3
Categoria
Classificação
Modo de Operação
Batelada / semi-batelada: operação intermitente ou cíclica, regime não permanente;
Contínuo: regime permanente, alimentação ininterrupta.
Fonte de calor
Diretos: calor fornecido pelo gás de secagem;
Indiretos: calor fornecido por outro meio, por exemplo: condução, radiação, campo elétrico de alta freqüência, microondas.
Natureza do sólido
Sólidos rígidos;
Sólidos flexíveis / filmes;
Material particulado;
Pastas / soluções.
Condições operacionais
Pressão de operação: atmosférica ou vácuo;
Fluxo de gás: nenhum, concorrente, contracorrente, complexo;
Fluxo de sólidos: estacionário, misturado, plug-flow ou complexo;
Meio de transporte: estacionário, mecânico, arraste, combinado;
Mistura do sólido: sem mistura, agitação mecânica, rolo, arraste.
Atributos especiais
Capacidade;
Tamanho de partícula;
Faixa de operação de temperatura e aquecimento;
Possibilidade de comportar sólidos adesivos ou pastas;
Tamanho do equipamento;
Manutenção / partes móveis;
Fluxograma / fechado ou aberto.

Secadores em batelada[editar | editar código-fonte]

Bandejas: Dentre os secadores em batelada, o secador de bandejas é o representante mais comum. Estes secadores são utilizados quando o sólido precisa ser suportado por bandejas, que por sua vez são posicionadas dentro de uma câmara fechada. O gás de secagem é circulado pela câmara e passa por entre as bandejas e, eventualmente, através delas (o que aumenta a eficiência da secagem). Além de ar, outros agentes secadores podem ser utilizados, como gases inertes (e.g. nitrogênio) e vapor superaquecido.

Vácuo: secadores a vácuo são semelhantes aos secadores de bandejas na sua construção. No entanto, duas diferenças básicas são notáveis: a câmara deve ser hermeticamente fechada e sem circulação de gás; sem o gás de secagem, calor deve ser fornecido ao material por outro meio, como condução através do aquecimento dos suportes ou radiação.

Liofilização: é utilizada para substâncias que não suportam altas temperaturas como alimentos e fármacos. O material é congelado e colocado em uma câmara a vácuo, onde a umidade é sublimada e retirada normalmente por uma bomba de vácuo. Semelhantemente ao caso da secagem a vácuo, o maior desafio é como fornecer o calor para a sublimação da água. Normalmente, calor é fornecido por condução, radiação ou aquecimento dielétrico.

Referências

  1. McCabe, W.L.; Smith, J.C.; Harriott, P. Unit operations of chemical engineering. 5th Ed. New York: McGraw-Hill, 1993. p.767-809.
  2. Treybal, R.E. Mass-transfer operations. 3rd Ed. Auckland: McGraw-Hill, 1981. p.655-716.
  3. Kemp, I.C.; Bahu, R.E. A new algorithm for dryer selection. Drying Technology 13(5-7), p. 1563-1578, 1995.