Aula Sobre Operacoes Unitarias

OPERAÇÕES UNITÁRIAS EM PROCESSAMENTO DE

ALIMENTOS

O que é uma Operação Unitária

As operações unitárias são etapas individuais que constituem todos processos que transformam uma matéria-prima em produto final.

As técnicas de projeto de operações unitárias são baseadas em princípios teóricos ou empíricos de:

Transferência de massa

Transferência de calor

Transferência de quantidade movimento

Tecnologia de alimentos =

Processos unitários

Mudanças químicas, biológicas e microbiológicas

Operações unitárias

Mudanças físicas+

Tendo em vista a imensa quantidade de equipamentos industriais existentes no mercado e que fazem um trabalho equivalente, a única maneira possível de entender o funcionamento dos mesmos é pelo critério de operações unitárias

EngenhariaCiência

As operações unitárias são os blocos individuais que compõem um processamento que vai dar origem a um produto final a partir de uma certa matéria–prima.

Cada uma possui técnicas comuns e está baseada nos mesmo princípios científicos, independente da matéria–prima ou do produto.

Assim sendo, os processos podem ser estudados de forma sistemática, unificada e simples.

Todas as operações unitárias estão baseadas em princípios da ciência que são traduzidos nas aplicações industriais em diversos campos de engenharia.

Ex: Fabricação de açúcar

Operações unitárias de transferência de massa

Destilação

Absorção de gases

Umidificação e de desumidificação de ar

Secagem

Extração líquido-líquido

Extração sólido-líquido

Cristalização

Adsorção e troca iônica

Separação por membranas

Desaeração

Higienização química

Destilação

Desidratação de alimentos

Separação por membranas

Cristalização

Operações unitárias de transferência de calor

Branqueamento Cozimento e fritura Pasteurização e esterilização Evaporação e condensação Congelamento Crio-concentração Refrigeração Geração de vapor Fornos

Operações unitárias de transferência de quantidade de

movimento Bombeamento de líquidos

Escoamento gravitatório de líquidos

Ventilação (gases)

Compressão (gases)

Decantação

Centrifugação

Agitação de líquido

Mistura de líquidos e líquido-gás

Atomização líquido-gás (aspersão)

Atomização líquido-líquido (homogeneização)

Movimentação de fluidos através de sólidos porosos

Fluidização

Transporte pneumático

Transporte hidráulico

Decantação de sólidos

Filtração

Ultra-filtração

Centrifugação sólido-líquido

Separação com ciclones

Mistura líquido-sólido

Prensagem

Fluxo a granel (sólidos particulados)

Peneiração

Decantação sólido-sólido

Mistura sólido-sólido

Moagem, trituração, desfibração de Sólidos

Compactação de sólidos

Aglomeração de partículas sólidas

Bombas

Decantador Ciclone de separação

Centrífuga

CLASSIFICAÇÃO DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS POR TIPO

DE OPERAÇÃO

Uma classificação bem comum e utilizada levando-se em conta o tipo de operação envolvida (operações mecânicas, operacões envolvendo transferência de calor e operações envolvendo transferência de massa), a saber:

OPERAÇÕES MECÂNICAS

Operações envolvendo sólidos granulares-Fragmentação de sólidos;

-Transporte de sólidos; -Mistura de sólidos;

Operações com sistemas sólido-fluido -Sólidos de sólido; Peneiramento -Separação hidráulica (arraste – elutriação)

Sólido de líquidos; -Decantação

-Flotação (borbulhamento de ar)

-Floculação (sulfato de alumínio – aglutinação – flocos)

-Separação centrifuga

-Filtração Sólidos de gases

Centrifugação (para gases - ciclones) Filtração (para gases - filtros manga)

Líquidos de líquidos

-Decantação

-Centrifugação

Operações envolvendo sistemas fluidos

-Bombeamento de líquidos; -Mistura e agitação de líquidos;

OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE

CALORAquecimento e resfriamento de fluidos

Evaporação e Cristalização

Secagem

OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE

MASSA

Destilação

Extração líquido-líquido

Absorção de Gases

PROCESSOS INDUSTRIAIS

Transporte de sólidos e fluidos

Transporte de sólidos

Num processo industrial, são utilizados equipamentos para movimentação e transporte de materiais.

Os principais equipamentos de movimentação de materiais são: veículos industriais; equipamentos de elevação e transferência; e transportadores contínuos.

Para pequenos ou médios volumes ou pesos, podem ser utilizados veículos industriais ou esteiras. Para grandes volumes ou pesos, podem ser utilizados guindastes e correntes.

Ex: Esteiras

Ex: Correias

Transporte de líquidos

Para deslocar um fluido ou mantê–lo em escoamento é necessário adicionar energia.

O equipamento capaz de fornecer essa energia ao escoamento do fluido é denominado bomba.

Centrifugação

Uma centrífuga usa a fora centrífuga (força g) para isolar partículas suspensas em seu meio, seja da forma em lotes ou fluxo contínuo. As aplicações de centrifugação são muitas.

Quando uma suspensão é girada sob certa velocidade, a força centrífuga faz com que as partículas se afastem radialmente do eixo da rotação

Filtração

O objetivo da filtração é o da separação de um sólido do fluido que o carreia.

A operação consiste essencialmente em fazer passar um fluido (líquido ou gás), por um dispositivo (filtro) formado por uma ou mais camadas de materiais diversos, conhecidos conjuntamente como o “meio filtrante”.

Destilação

Usada quando se deseja separar uma mistura (líquida, parcialmente líquida ou vapor) em duas outras misturas, utilizando calor como um agente de separação.

Torres ou colunas de destilação reativa.

Secagem

A desidratação ou secagem de um sólido ou líquido é a operação de remoção de água ou de qualquer outro líquido na forma de vapor, para uma fase gasosa insaturada, através de um mecanismo de vaporização térmica, numa temperatura inferior à de ebulição.

Ex: Forno rotativo de secagem de areia

Ex: Leito fluidizado

Spray dryer

Tratamento Térmico

Os equipamentos industriais utilizados para troca térmica, tanto no aquecimento quanto no resfriamento, são normalmente chamados de trocadores de calor.

E pode–se definir um trocador de calor como um dispositivo que efetua a transferência de calor de um fluido para outro.

Evaporação

A evaporação é a operação unitária que tem por objetivo a concentração de uma solução, pela retirada de solvente, fazendo a solução entrar em ebulição.

Os evaporadores são usados quando háinteresse somente na fase sólida, sendo a fase líquida então desprezada.

Extração

O termo extração indica a operação através do qual um ou mais constituintes de uma mistura sólido ou de líquidos são separados através do emprego de um solvente no qual o outro ou outros constituintes não são solúveis.

A extração também pode ser mecânica.

Coluna de extração

Fermentação

O nome fermentação é dado às trocas ou decomposições produzidas nos substratos orgânicos mediante a atividade de microorganismos vivos.

Extrusão

Conversão de um material sólido ao estado de massa fluída (combinação de umidade, calor, compressão e tensão de cisalhamento.

Irradiação

A irradiação é uma técnica eficiente na conservação dos alimentos pois reduz as perdas naturais causadas por processos fisiológicos, além de eliminar ou reduzir microorganismos, parasitas e pragas, sem causar qualquer prejuízo ao alimento.

Atmosfera modificada

O termo AM se refere ao acondicionamento em que a atmosfera ao redor do produto gradualmente se altera com o decorrer da estocagem, devido à ação do produto e à permeabilidade da embalagem.

Refrigeração e Congelamento

REFRIGERAÇÃO é a operação unitária na qual a temperatura do alimento é reduzida entre -1 e 8oC. Geralmente usada em combinação com outras operações unitárias para estender a vida de prateleira de alimentos levemente processado.

O CONGELAMENTO envolve a redução da temperatura de um alimento a temperaturas bem inferiores ao ponto de congelamento, geralmente na faixa de -10 a -20oC.