Operações Unitárias: Centrifugação Profª. Camila Ortiz Martinez UTFPR Campo Mourão
CENTRIFUGAÇÃO Gravidade x força centrífuga ( rotação) Líquido x líquido, ou líquido x sólido por sed. é lenta: pesos específicos mto próximos forças de associações = emulsões Ex: leite e nata (1 dia) Força centrífuga + gravidade Meios fermentativos Ex: clarificação de bebidas; espessamento de suspensões de amido; filtração de cristais de açúcar ou de sal comum.
CENTRIFUGAÇÃO Força centrífuga depende do raio, da velocidade, e da massa da partícula (+ pesada = > força) Líquidos diferentes: espessura depende a de densidade + denso nas paredes do recipiente e + leve na parte anelar mais interna
K 1,12 10 3 r N 2 Seja r o raio de giração da carga, N a rotação (rpm), K o fator de multiplicação do campo gravitacional Apenas para fixar ordens de grandeza, diremos que uma centrífuga de meio metro de diâmetro girar a 2.000 rpm, resultará K = 2.240. Isto significa que atuará sobre as partículas uma força igual a 2.240 vezes o seu próprio peso. Pode-se falar também numa aceleração igual a 2.240 g. Na indústria química trabalha-se: com K entre 300 e 3.500 a 19.000 nas centrífugas decantadoras e 45.000 a 300.000 nas ultracentrífugas
Tipos de Operação Descontínuas: carga e descarga cent. parada Semi-contínuas: batelada (< consumo de energia) Contínuas: regime permanente
Tipos de centrífugas Centrífugas decantadoras Um tambor horizontal, vertical ou inclinado gira em alta rotação em torno do eixo Partículas periferia Contínua ou semi-contínua (facas ou raspadores) Suspensões diluídas (1 a 2%) Comum: permite a saída dos sólidos por bocais
Tipos de centrífugas Centrífugas filtrantes Cesta que gira em alta velocidade em torno de um eixo vertical ou horizontal e cuja parede é feita de tela ou placa perfurada Às vezes há uma tela por dentro e uma placa de reforço por fora Periferia = torta (espessura) O filtrado = tambor fixo com válvula que levanta para dar saída ao líquido. Furos da cesta = 3 mm e 1,5 mm, dispostos em centros que variam de 1,2 a 2 cm Descarga da torta: contínua ou descontínua Lâmina: rotação reduzida
(a) com cesta horizontal e acionamento pela parte superior (b) acionamento inferior (c) centrífuga contínua
As centrífugas contínuas e semi-contínuas resolvem dois problemas das centrífugas descontínuas: Alto consumo de energia durante a aceleração Mão de obra para separar os sólidos No tipo padrão, o Super-D-Hydratator da Sharples: Torta com 5 a 7 cm de espessura é automaticamente descarregada Alimentação é interrompida automaticamente A maior vantagem centrífugas filtrantes relativamente aos filtros comuns: Filtro comum = 7% do líquido ficam nos poros da torta Centrífuga = 3%
Centrifuga de cesto Mel e açúcar
Cesto: perfurado (coleta do líquido) 2000 rpm 90.000 L/h Recuperar ptnas, separar extrato de café, cacau e chá, e na degomagem de óleos
Clarificador de tambor 0,6 a 1 m de diâmetro Máximo 3% de sólidos Sólidos depositam-se nas paredes (a uma certa espessura: remoção pela base) > sólidos: Cent. de bico (sólidos saem por orifícios) Cent. com válvula de descarga (orifícios com válvulas). Vantagens: < desperdício do fluído, sólido + seco Óleos, amidos e leveduras Ambas: 3 frações: leve, densa e sólidos Uso: tratamento de óleos, sucos, amidos, leveduras 300.000 L/h
Centrifugador contínuo de remoção de lodo Tambor transportador de tela: Liquido x sólido: espessador (espessamento de suspensão de amidos) > quant. sólidos Tambor gira a 25 rpm 50 ton/h
Centrifugadores com vaso tubular Líquido x líquido Elevada velocidade: 15.000 a 50.000 rpm Diâmetro: 0,1 m Mas pequenas capacidades: 3 a 30L/min Não remove os sólidos de forma automática: opera com quant. de sólidos Ex: creme de leite
Centrifuga de discos Líquido x líquido mas: líquido x sólido: prod = liq. Tambor cilíndrico (1,2 m) com conjunto de cones de metal invertidos que possuem furos emparelhados +densa move-se p a parede do tambor ao longo da parte inferior dos discos, e a + leve move-se p o centro ao longo da parte superior dos discos > mas com < vel.: 2000 a 7000 rpm Até 150.000 L/h (quantidade moderada de sólidos) Ex: - Separar creme de leite - Clarificar óleos, extratos de café e sucos,
Referência Bibliográfica Fellow, P. J. Tecnologia do processamento de alimentos: princípios e prática. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2006.