Profa. Dra. Milena Araújo Tonon Corrêa. Turma Farmácia- 4º Termo

Transcrição

1 Profa. Dra. Milena Araújo Tonon Corrêa Turma Farmácia- 4º Termo

2 A disciplina tem como objetivo ensinar métodos, técnicas e equipamentos para operações de transformações físicas presentes nos processamentos das indústrias de alimentos, cosméticos, farmacêutica, biotecnológicas e afins.

3 Principais métodos, técnicas e equipamentos para operações de transformações físicas presentes nos processamentos das indústrias de alimentos, cosméticos, farmacêutica, biotecnológicas e afins.

4 FOUST, A. S.;CLUMP, C. W.;WENZEL, L. A.;. Princípio das operações unitárias. Ed.2 Rio de Janeiro:LTC Livros técnicos e científicos, p.; il.; 28x21cm. GOMIDE, Reynaldo. Operações unitárias. São Paulo, SP : R. Gomide, BRENNAN, J. G. Las operaciones de la ingeniería de los alimentos. Zaragoza : Acribia, 1998 BLACKADDER, D.A.; NEDDERMAN, R.M. Manual de operações unitárias. Brasil, 2004

5 Em 1915, Arthur Little estabeleceu o conceito de "operação unitária Cada uma das etapas seqüenciais numa linha de produção industrial é, portanto, uma operação unitária

6 Pesagem Matéria Prima Granulador Misturador Envase

7 Em 1915, Arthur Little estabeleceu o conceito de "operação unitária Cada uma das etapas seqüenciais numa linha de produção industrial é, portanto, uma operação unitária As operações unitárias visam reduzir o tamanho dos sólidos a processar, transportá-los, separar componentes de misturas ou aquecer e resfriar sólidos e fluidos. Ex: filtração, secagem, evaporação, destilação, absorção, extração.

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9 Matéria Prima OP Produto final

10 Tipos de operações unitárias Mecânica Transferência de calor Transferência de Massa

11 Operações Mecânicas Operações envolvendo sistemas sólidos Fragmentação, Transporte, Peneiramento, Mistura, Armazenamento Operações envolvendo sistemas fluidos Escoamento de fluidos, Bombeamento de líquidos, Movimentação e Compressão de gases, Mistura e agitação de líquidos Operações com sistemas sólido-fluído Fluidização de sólidos, separações mecânicas

12 Tipos de operações unitárias Mecânica Transferência de calor Transferência de Massa

13 Operações de Transferência de Calor Transferência de calor por condução de sólidos, Aquecimento e resfriamento de fluídos Condensação Ebulição Evaporação Liofilização Transferência de calor por radiação

14 Tipos de operações unitárias Mecânica Transferência de calor Transferência de Massa

15 Operações de Transferência de Massa Destilação Adsorção Extração líquido-líquido Secagem e umidificação de gases Condicionamento de gases Secagem de sólidos Cristalização Troca ionica

16 AS OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO PROCESSO DE MEDICAMENTOS Pesagem, transporte, peneiramento, mistura,secagem etc. Granulação: pó ou uma mistura de pós umedecidos e submetidos a secagem, para produzir grânulos de tamanho desejado e serem comprimidos na Compressão.

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18 AS OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO PROCESSO DE ALIMENTOS Transporte, recepção e armazenamento de matérias primas Transporte por: tubulações, esteiras, caçambas, carretas, gruas. Operação de redução de tamanho

19 Operação de redução de tamanho Operação de mistura

20 Operação de separação Para este tipo de operação são utilizados os processos de: centrifugação, filtração, extração, concentração, ultra filtração. Operação de aplicação de calor Branqueamento, pasteurização, esterilização, evaporação, desidratação, resfriamento, liofilização, etc.

21 Unidades e Dimensões Assunto de reconhecimento obrigatório no estudo das diversas operações unitárias. Dimensões: conceitos básicos de medidas. Podem ser classificadas como básicas (M, L, T, I,, N e J) ou derivadas (L 2, L/T, M/L, etc.) Unidades: formas de se expressar as dimensões. São definidas através de sistemas padronizados (Internacional, americano, francês,etc.) Exemplos: m, s, lb, K, mol, N,W, etc.

22 Unidades SI (Sistema Internacional)

23 Unidades do Sistema Americano de Engenharia

24 Prefixos do SI

25 Conversão de Unidades Necessária principalmente quando uma equação envolve várias variáveis, que apresentam unidades incoerentes. Pode ser realizada de maneira simples em alguns casos. Exemplo:Transformar 3 m em pés (ft) Em outras situações, a conversão exige um cálculo realizado de maneira organizada devido ao número de unidades envolvidas. Exemplo:Transformar 15 Btu/m.h em J/in.s

26 Operações matemáticas envolvendo medidas Soma e subtração: somente com medidas de mesma dimensão e unidade. Exemplos: 300 K K 5 m + 2,5 cm 2 lb 350 g Multiplicação e divisão: possível com qualquer dimensão e unidade. Exemplos: 3,5 g / 2 L 6,5 N x 2 m

27 Micromerítica (Propriedades dos sólidos)

28 Micromerítica (Propriedades dos sólidos) A propriedade dos sólidos é fundamental para entender operações unitárias como : fragmentação, peneiramento, fluidização, mistura, armazenamento, escoamento, etc. Preparação de formas sólidas e sistemas dispersos, como: microcapsulas, comprimidos, dispersões, emulsões e outros Natureza das partículas: forma, dureza, densidade, calor específico, condutividade Conjunto amostra: densidade, área específica, permeabilidade, ângulo de repouso

29 Classificação de partículas Por tamanho Por forma Por área superficial Por características do leito formado: porosidade, reologia, aerabilidade.

30 Tamanho da partícula O tamanho da partícula pode ser determinado por microscópio, peneiramento, sedimentação, etc Microscópio: Tamanho e forma por microscopia ótica: método pode trazer informações somente do plano bidimensional Tamanho e forma por Microscopia Eletrônica de Varredura - Informações Qualitativas

31 Tamanho da partícula Peneiramento A partícula passa por malhas progressivamente menores Método barato, para partículas de bom escoamento. A forma das partículas afeta grandemente o resultado.

32 Tamanho da partícula Sedimentação Método indireto que se baseiam na medida de velocidade de decantação da partícula em um fluido.

33 Tamanho da partícula Na elutriação o princípio é o mesmo, porém a suspensão é mantida em escoamento ascendente através de um tubo. D = 1355 u V /( ρ -ρ ) u = Velocidade de decantação (cm/s) D = diâmetro da partícula esférica (microns) ρ =densidade (g/cm 3 ) V = viscosidade

34 Forma da partícula Normalmente para partículas grandes. Visam dar um fator de equivalência para avaliar tamanhos. Esfericidade: relação entre a superfície externa da esfera de mesmo volume que a partícula e a superfície externa da partícula Forma (ϕ) Cubos (0,81) Cilindro (h=d) (0,87) Grão de areia (0,86) Mica (escamas) (0,28) Disco (h=d/10) (0,47)

35 Propriedades dos leitos de partículas Ângulo de repouso: Fluxo Excelente <25 Bom 25 a 30º Aceitável Pobre > 40º O ângulo aumenta à medida que aumenta o tamanho das partículas e à medida que aumenta a quantidade de água existente entre as partículas

36 Porosidade: relação entre o volume de vazios (poros) e o volume total. Densidades aparente e compactada Proveta : ρ= Massa/Volume Aparente: solta, Compactada: após batidas Proveta de 10 ml, 0.4 g, calcula ρ aparente e ρ compactada após 2, 4,6, 8, 10, 12, 15, 20, 30, 50 batidas.