FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Operação unitária que tem por objetivo reduzir o tamanho dos fragmentos de determinado material (matéria-prima ou produto final). Também é usado o termo cominuição para redução de tamanho e inclui processos como esmagar, moer, picar, porcionar...

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Os termos usualmente empregados estão relacionados a uma aplicação particular, por exemplo: moer cereais, picar carne de boi, porcionar tubérculos, ou triturar temperos. EXEMPLOS... Moagem de cristais para facilitar sua dissolução (lixiviação), Britamento e moagem de combustíveis sólidos antes da queima Corte da madeira antes do cozimento na produção de celulose.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Na indústria de processamento de alimentos... O processo de moagem é utilizado na produção de farinha de trigo e centeio. Sementes oleaginosas são trituradas e prensadas para acelerar a extração do óleo com solventes e produção de farinha. Os moinhos de martelo são usualmente empregados na produção de farinha de mandioca, batata entre outras. O açúcar e sal são moídos para obtenção de um produto mais fino. .....

OBJETIVOS DA REDUÇÃO DE TAMANHO a) Aumentar as superfícies: (Reações químicas; Extração; Secagem) b) Diminuir o tamanho para separar dois ou mais constituintes: c) Modificar propriedades de um material: Ex: Reatividade química; Cor (intensidade); especificação de produtos comerciais. d) Mistura mais íntima entre dois sólidos: Ex: produtos farmacêuticos em pó. e) Auxiliar em outras etapas de utilização do produto...

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Forças comumente usadas são: Compressão; Impacto; Atrito (abrasão); Corte e/ou dilaceramento. Os equipamentos podem funcionar empregando um ou mais tipos de atuação da força simultaneamente.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Classificação de equipamentos 1 - Britadores: fragmentação de partículas de tamanho grande para médio; 2 - Trituradores: para partículas de tamanhos médios; 3 - Moinhos: redução de partículas médias a pós finos.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Classificação por tamanho... Pós  Partículas de 1 µm até 0,5 mm Sólidos granulares  Partículas de 0,5 a 10 mm Blocos pequenos  Partículas de 1 a 5 cm. Blocos médios  Partículas de 5 a 15 cm. Blocos grandes  Partículas > 15 cm.

PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS Dureza: afeta o consumo de energia e o desgaste da máquina... Estrutura: materiais granulares X materiais fibrosos... Conteúdo de umidade: verifica-se que os materiais não fluem bem se contiverem de 5 a 50% de umidade Resistência ao Esmagamento: a potência necessária proporcional à resistência do material Friabilidade: é a sua tendência a fraturar-se durante o manuseamento normal. Empastamento: um material pegajoso tenderá a entupir o equipamento de moagem... Tendência para escorregamento (fluidez): relacionada ao valor do coeficiente de atrito da superfície do material.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS x

Triturador de rolos

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Nos trituradores de rolos dois ou mais cilindros de aço giram em sentido contrário de forma que as partículas alimentadas são comprimidas entre eles... usados na moagem de trigo e no refino de chocolate... http://img.directindustry.com

Moinho de martelos Um moinho de martelos opera principalmente por impacto do material com os martelos... Os martelos podem ser substituídos por facas, ou outro dispositivo ... http://www.silverstarengineers.com/silver_im/Hammer-mill-working-princip.jpg

Moinho de disco No moinho de disco um dos discos sulcados é pode ser fixo e o outro gira em alta velocidade... A distância entre os discos é ajustável.. Os discos podem girar em direções opostas, proporcionando um maior cisalhamento... http://www.pallmannpulverizers.com

Moinho de rebolo No moinho de rebolo a moagem é realizada entre duas pedras horizontais pesadas circulares Uma das pedras é fixa e a outra gira em torno de seu eixo. O material é alimentado por cima, através de um furo central na pedra superior, sendo moído por atrito entre as duas pedras... http://www.millsofireland.org/images/stone%20detail.jpg

Moinho de rebolo Usa-se para moer cereais, pigmentos, produtos farmacêuticos, cosméticos, cortiça e mica. Aplicações usuais no processamento de alimentos: moagem de trigo moagem úmida de milho para remoção do amido. http://www.norfolkmills.co.uk

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS O moinho de tombamento (tumbling mill) é um moinho de bolas. O material do cilindro é usualmente aço e as bolas empregadas para moagem podem ser de aço, porcelana ou pedra. O moinho gira sob seu eixo horizontal em velocidade baixa ... http://www.theballmill.com

LEIS DE DIVISÃO DE SÓLIDOS Duas leis empíricas, a de Rittinger e a de Kick, Lei semi-teórica mais recente... Lei de Bond. As três equações podem ser obtidas para fins didáticos a partir da equação diferencial que relaciona o trabalho elementar necessário para fragmentar a unidade de massa do sólido (dw) com a variação de tamanho (dD).

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Lei de Rittinger; n =2 Lei de Kick; n = 1 Lei de Bond; n = 1,5

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS LEI DE RITTINGER Substituindo n=2,0 e integrando entre os limites D1 e D2... K - depende do tipo de máquina e do material (obtido experimentalmente em cada situação estudada) C - capacidade do britador ou moinho (t/h) D1 e D2 - diâmetro médio da alimentação e do produto

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS LEI DE KICK Substituindo... m = (D1/D2) K - depende do tipo de máquina e do material C - capacidade do britador ou moinho (t/h) D - diâmetro da partícula

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS LEI DE BOND: Substituindo n=1,5 temos... 2K = 10 wi (work index) wi – é a energia necessária para reduzir a unidade de peso do material desde um tamanho bastante grande até um tamanho no qual 80% do material passe em uma peneira de 100m.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Determinação de wi Temos que w = wi O work index do material varia com a natureza do sólido.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS LEI DE BOND C - capacidade em t/h wi – em kW.h/t D1 e D2 – diâmetros médios da alimentação e do produto, respectivamente (cm) k = 0,134 para potência em hp k = 0,10 para determinar a potência em kW wi - varia de 40.000 – 80.000 J / kg para alimentos duros como açúcar ou grãos) FOOD PROCESSING TECHNOLOGY Fellows

Conventional and Advanced Food Processing Technologies

Estime a energia necessária (kW)para triturar 10 t/h de um material com diâmetro médio D1 = 2,0 cm até D2 = 14 mesh. Considere wi = 12,5 kWh/t. Caso o motor desenvolva 40 kW qual a seria o Dmédio do material triturado obtido a partir do mesmo material ? Utilize a Lei de Bond. 14 mesh = 1,19mm

Site sugerido http://www.fitzmill.com/ Hausaufgabe. Para as condições avaliadas no problema anterior (C=10t/h), determine a potência necessária se o material a ser moido for milho. Dimensões médias do grão na alimentação em (mm) são: l =comprimento = 8, b= largura=6 e t=espessura =3 Considere: D2 = 14 mesh; wi = 10 kwh/t e D = (l . b . t ) 1/3

+ uma DICA... Busca no site da Springer por : Para “food mixing” + de 300 mil resultados* Ex:Mixing – Determining Mixing Parameters Mixing and Dough Processing - livro Para “food milling” resulta em : + de 20 mil resultados* The influence of milling on the nutritive value of flour from cereal grains. 5. Maize São encontrados estudos que avaliam equipamentos, consumo de energia, efeito de condições de processo sobre aspectos nutricionais…. * O material pode ser copiado e inclui: artigos científicos, capítulos de livros, livros, protocolos……..