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Operações Unitárias de Separação Mecânicas - Coggle Diagram
Operações Unitárias de Separação Mecânicas
Tamizagem de sólidos (peneiração)
Separar uma
mistura
de partículas de
diferentes tamanhos
em duas ou mais frações, ao passar por um
tamiz
Qualquer das frações pode ser
desejada (produto) ou indesejada (resíduo)
Cada fração é
mais uniforme
em tamanho que a mistura original
Tamizes, peneiras ou crivos
Construídos com
barras metálicas, lâminas e cilindros perfurados
ou com
telas e tecidos
, com filamentos de materiais diferentes
Para separar alimentos:
aço inoxidável ou tela de nylon
Tipos de crivos
de
barras
- partículas > 2.5cm
vibratórios
- classificação de frutas e hortaliças
de
tambor
- giratórios, de tela/malhas de metal (produtos em pó) ou com perfurações circulares (para frutas e vegetais)
Fatores que influenciam eficiência
Velocidade de alimentação
Tamanho da partícula (maiores tendem a impedir a passagem)
Humidade
Crivos deteriorados
Entupimento (carga eletroestática)
Filtração (clássica e por membranas)
Componente sólido insolúvel de uma suspensão sólido/líquido separa-se do componente líquido, quando passado através de uma membrana porosa que retém as partículas sólidas na sua superfície ou dentro da sua estrutura
Termos importantes
Mistura de alimentação
- suspensão sólido/líquido
Meio de filtração
- membrana filtrante
Filtrado
- líquido que passa através do filtro
Torta (ou bolo) de filtração
- sólidos separados
Filtração clássica
1. Separação sólido/líquido
Misturas de alimentação contêm quantidades apreciáveis de sólidos insolúveis em que tanto o
sólido como o líquido são valiosos
- forma-se uma torta -
filtração com torta (polimento)
Xarope de cana de açúcar
Cervejeira - recuperação da levedura (filtros de prensa)
2. Clarificação
Retiram-se pequenas quantidades de sólido insolúvel a
líquido valioso
- importante produção de líquido claro (sólidos indesejáveis)
Sumos de fruta, vinagres, extratos de levedura, salmouras
Cerveja - filtro de prensa de placas com folhas de celulose ou fibras de óxido de alumínio/zircónio
3. Microfiltração
Separação
de partículas muito finas. Objetivo é separar
microrganismos dos alimentos líquidos
Uso de meios
fibrosos
. Retenção eletrostática dos microrganismos carregados negativamente
Meios filtrantes
Promover a formação de torta sólida e conservá-la, uma vez formada
Oferecer resistência mínima ao fluxo para formação rápida da torta
Resistência para suportar a torta
Não tóxico e compatível quimicamente com os produtos que se filtrem
Não ser excessivamente caro
Tipos de meio
Rígidos
Pouco compactos
- areia, gravilha, pó de carvão pouco utilizados isoladamente
Fixos
- carvão poroso, porcelana, redes de aço, placas metálicas perfuradas
Flexíveis
Telas de algodão, seda, lã
Substâncias sintéticas
- Nylon, policloreto de vinilo, terilene, lã de vidro
Redes metálicas flexíveis
Fibras de algodão e lã, polpa de papel
- em blocos pré-formados de forma variável
Aparelhos
Filtros de pressão
de placa vertical (filtro-prensa)
de placa horizontal
de caixa e folha
de caixa e tubo
de arestas
contínuos
Filtros de vácuo
de caixa e folha, de tubo e aresta com aplicação de vácuo
de tambor rotatório contínuo
de disco de vácuo rotatório
Filtração por membranas
Separar diferentes solutos dissolvidos em alimentos líquidos
Processos de separação por membrana semipermeável, ativados por pressão e que permitem separar uma
solução
solutos com diferentes pesos moleculares
Diferenças entre Ultrafiltração e Osmose Inversa
Intensidade de pressão necessária para separação
Custos de material
Sistemas de bombagem
Uso de
membranas
Composição química
é o principal fator que controla a
velocidade de difusão
dos solutos na
membrana
Acetato de celulose, polissulfonas, poliamidas, poliestireno, policarbonatos
1. Ultra-filtração
Laticínios
(queijo) - valorização do soro, proteínas solúveis recuperadas
Maior rentabilidade do processo
Economia da enzima coagulante
Vinhos
Clarificação de mostos e vinhos
Estabilidade microbiológica
Sumos de fruta
Concentração de "águas russas"
Redução da carga poluidora em cerca de 90%
Utiliza membranas que permitem a passagem de substâncias de baixo peso molecular, retendo as de alto peso molecular (como colóides)
Membranas de ultrafiltração - com microporos
2. Osmose Inversa
Dessalinização da água (países do Médio Oriente, submarinos)
Reciclagem de água (naves espaciais)
Obtenção do extrato no
café solúvel
Sumos de fruta
Utilizada na concentração de solutos e na purificação de água
Serve para separar moléculas de diferentes pesos moleculares e de dimensões semelhantes às das moléculas de água (monossacáridos e compostos aromáticos)
Aplicação de elevadas pressões
Centrifugação
Separação de substâncias pela aplicação de uma força centrífuga
Quando um material é submetido à rotação, gera-se uma força centrífuga cuja magnitude depende da sua massa (
densidade
) e do raio e da velocidade de rotação
Quando se submetem a separação
liquídos imiscíveis
(emulsões) o
líquido mais denso
é projetado até à parede do recipiente de centrifugação, e o
menos denso
ocupa a parte mais próxima do eixo de rotação
Aplicações
Separação de líquidos imiscíveis
Separação de sólidos insolúveis de líquidos (clarificação)
Filtração centrífuga
- separação de sólidos insolúveis por filtração: aplicação da força centrífuga para dirigir o fluxo do filtrado
Aparelhos
Centrífugas de câmara tubular
Refinação de óleos
Clarificação de sumos de fruta, xaropes, sidra
15.000 - 50.000 rpm
Capacidade
Para separação: 150.000 L/h
Para clarificação: 300.000 L/h
Centrífugas de câmara e disco
Separação da nata do leite
Refinação de óleos
Clarificação de sumos, café
2.000 - 7.000 rpm
Centrífugas clarificadoras
Tratamento de gorduras animais
Recuperação de leveduras
Tratamento de sumos, cerveja
Centrífugas decantadoras
Recuperação de proteínas animais e vegetais (caseína, soja)
Extração do azeite
Separação de macerados do café, cacau e chá
Centrífugas de filtração
Recuperação de proteínas vegetais
Extração de sumos de fruta e verduras a partir da polpa
Açúcar refinado (recuperação, lavagem e secagem dos cristais)
Sedimentação
Flotação (flutuação)
Extração mecânica (expressão, prensagem ou extrusão)
Separação dos líquidos contidos em produtos sólidos, mediante a aplicação de forças de compressão
Aplicação
Permite retirar líquidos valiosos do interior de frutos, verduras e sementes (rompe as células)
Óleos obtidos de amendoim, coco, grãos de soja, sementes de girassol, azeitona
Processos
1 etapa
- rotura das células e extração do sumo
Com repetição
Diminui a qualidade
Duas etapas
- trituração prévia e extração do sumo
Maior rendimento
Pode diminuir a qualidade (maior % de sólidos finamente divididos e compostos orgânicos da casca, sementes)
Eficiência depende de:
Esforço limite da rigidez da fase sólida (resistência à deformação)
Porosidade da torta formada
Viscosidade do líquido espremido
Força de compressão aplicada
Métodos de Expressão
Descontínua (hidráulica)
Muito trabalho manual
Baixos gastos de energia
Facilidade de mudar de tipo de semente
Prensa de pratos
(sumos de fruta) - o tecido também funciona como filtro
Prensa de jaula
- obsoleto, excepto prensas de grande capacidade para produção de cacau em pó
Contínua (mecânica)
Prensa de rolos
(sumo de cana de açúcar)
Prensas de parafuso
(extração de sumos de frutos após espessamento da polpa, extração de óleos e azeite)