Processos Químicos e Biotecnológicos
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Navegando Processos Químicos e Biotecnológicos por Orientador "Condotta, R."
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Dissertação Análise da cinética da secagem da celulose branqueada extraída quimicamente da madeira do eucalipto(2017) Schmidt, Alex Karl OscarA celulose extraída da madeira é utilizada como a matéria-prima para a produção de diversos produtos. Geralmente, são dois os tipos de árvores utilizados para a extração, as de fibra longa e curta, que propiciam características físicas diferentes ao produto final. O Brasil é o maior produtor de celulose de fibra curta do mundo, sendo assim um setor fundamental para a economia do país. Parte fundamental do processo e da viabilidade econômica da produção de papel e celulose é a operação da secagem onde, depois de extraída, depurada e branqueada, a celulose é concentrada, através da remoção do solvente, até que se atinja uma consistência de aproximadamente 90%. Sendo assim, o objetivo deste trabalho consistiu na investigação da cinética do fenômeno de secagem quando aplicado à celulose de fibra curta extraída da madeira do eucalipto. Para tanto, foram conduzidos ensaios de secagem em estufa à diferentes temperaturas, com o objetivo de verificar a influência destas no tempo e na taxa de secagem, e outros em túnel de vento com o agente secante em condições variadas – velocidade e temperatura, coerente com o realizado no experimento da estufa, com o objetivo de escrutinar a sensibilidade do processo à convecção forçada. Avaliou-se também a influência da espessura da amostra e sua umidade inicial no tempo e taxa do processo. Posteriormente, os dados colhidos foram ajustados aos modelos semi-teóricos e empíricos para a secagem das amostras de celulose, obtendo-se as constantes de cada equação para cada situação. Uma das constantes obtidas, a partir dos modelos semi-teóricos, é a constante de secagem k (s-1), a qual contempla fatores externos ao sólido que influenciam na transferência da úmida do meio sólido para o meio secante. Os coeficientes de difusividade efetiva de umidade foram obtidos a partir da equação teórica, derivada a partir da segunda lei de Fick. Observou-se a variação do coeficiente difusivo em função do tempo de processo de secagem, sendo o seu comportamento também avaliado em função da temperatura e velocidade relativa do ar secante.Dissertação Dissertação Estudo da influência da umidade nas propriedades de fluxo de misturas compostas por lactose e celulose(2019) Garé, B. S.Atualmente, grande parte dos processos químicos de manufatura utilizam pós em algum momento do seu processamento, sendo que seu manuseio e processamento são dois grandes problemas encontrados na indústria. O estudo das propriedades de fluxo destes materiais é de grande importância, pois pode haver mudanças nas características dos pós durante o processamento. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi analisar a influência da umidade nas propriedades de fluxo de materiais orgânicos amplamente utilizados como excipientes na indústria farmacêutica: lactose e celulose. A avaliação da influência da umidade foi realizada com base em diversas caracterizações físicas das amostras. Os materiais foram utilizados em 3 misturas de diferentes proporções: 35/65%, 50/50% e 65/35%, as quais foram analisadas em diferentes condições de umidade (0; 5; 8,75; 12,5; 20 e 27,5%). As amostras foram caracterizadas através de análise granulométrica, massa específica, ensaios de fluidização e mediante algumas propriedades reológicas, tais como a energia básica de fluxo (BFE) e energia de fluxo variável (VRF), aeração, compressibilidade e cisalhamento, as quais foram determinadas com auxílio do reômetro de pós FT-4. Também foram realizados testes em leito fluidizado a fim de obter a velocidade mínima de fluidização e a perda de carga. Os resultados demonstraram um aumento na coesão tanto com o incremento do teor de umidade das amostras como também com o aumento do teor de lactose. A respeito da velocidade mínima de fluidização, foi possível concluir que são necessárias maiores velocidades para fluidizar pós que apresentam maior umidade e a velocidade mínima de fluidização também é superior nas amostras com maior teor de lactose. Os resultados obtidos tanto no reômetro (BFE, FRI, SE, CBD, CPS e AE) quanto no leito fluidizado foram analisados por meio do software Statistica, o qual demonstrou que os testes realizados apresentaram resultados estatisticamente significativos, corroborando com as conclusões obtidas. Desta forma, obteve-se expressões polinomiais para cada propriedade de fluxo mensurada, permitindo analisar a influência de valores intermediários de umidades e porcentagem de lactose. Portanto, foi possível concluir que tanto o teor de umidade como a proporção das misturas analisadas influenciam diretamente nas propriedades de fluxo das amostrasDissertação Estudo da solubilidade da sacarose em soluções técnicas (impuras) de cana de açúcar(2021) Goehler, M. P. D.A otimização do processo de cristalização requer o conhecimento da solubilidade da sacarose no melado. Esta, por sua vez, é fator determinante no controle da nucleação, sem o que se reduz a eficiência industrial. Embora a solubilidade da sacarose em soluções aquosas puras seja amplamente conhecida, a sua solubilidade em soluções aquosas impuras, a partir da cana-de-açúcar, ainda carece de estudo e conhecimento. Algumas publicações encontradas avaliam a solubilidade da sacarose em água na presença de impurezas, mas atém-se a purezas próximas a 100%, uma vez que constroem as respectivas soluções de estudo a partir da diluição de açúcar mais ou menos puro em água. O presente trabalho estudou a solubilidade da sacarose em soluções aquosas impuras, produzidas a partir do mel de cana residual do processo industrial, avaliando-se a relação entre a solubilidade da sacarose e a pureza da solução, para determinadas temperaturas pré-fixadas. Os ensaios deste estudo foram conduzidos a 40 °C, a 50 °C e a 60 °C, numa faixa de pureza da solução variando entre 99% e 45%, obtidas através da saturação de amostras com adição de sacarose em excesso. O conhecimento da solubilidade da sacarose em soluções aquosas impuras permite a determinação da concentração da solução, correspondente a sua pureza e temperatura de processo, de modo a garantir a supersaturação desejada no processo industrial. Os resultados obtidos confirmam, para o açúcar da cana, comportamento semelhante àquele encontrado na literatura para a beterraba açucareira. Discute-se ainda uma tentativa de ajuste da equação empírica da solubilidade de Nyvlt, modificada para a variação da pureza da solução a uma dada temperatura e por fim, se avalia um estudo para a modelagem termodinâmica da solubilidade da sacarose em soluções aquosas impuras, seguindo a equação UNIQUAC. Enquanto a modelagem UNIQUAC proposta não apresenta correspondência com os resultados experimentais, na faixa de pureza estudada, o ajuste apresentado para a equação empírica modificada da solubilidade de Nyvlt traz alguma concordância com os ensaios, sobretudo na faixa de pureza entre 95% e 70% nas soluções açucaradas e promove assim, o interesse na realização de ensaios industriais de cristalização, com o uso dos valores advindos dessa modelagemDissertação Estudo da velocidade mínima de fluidização através de ensaios reológicos de materiais particulados com diferentes propriedades superficiais(2017) Buratini, E. R.A determinação da velocidade mínima de fluidização é obtida a partir do levantamento em laboratório das curvas de perda de carga em função de ar injetado em um leito fluidizado clássico, em um reômetro de pós e através de correlações matemáticas previamente levantadas. As amostras envolvidas neste trabalho consistiram de hidróxido de alumínio e hidróxido de magnésio com e sem revestimento (9 - 12µm), aluminas fluoretada e calcinada (90 - 100µm), caulim, calcário e quartzo, com tamanho entre 40 - 60µm. O comportamento dos sólidos durante a fluidização em um leito clássico foi bem diferente: os coesivos, dado pelos hidróxidos de alumínio e magnésio, apresentaram formação de canal preferencial enquanto que os sólidos classificados como areias , as aluminas calcinada e fluoretada, permitiram a visualização do início da fluidização, com formação de bolhas. Em paralelo, o teste de aeração foi realizado em um reômetro de pós, um equipamento que não sofre com a influencia do operador durante os testes. No reômetro de pós, foi possível a determinação da velocidade mínima de fluidização para os pós coesivos, aluminas e os compostos intermediários, com baixas variações de resultados. Para compreender os diferentes comportamentos, as propriedades das partículas, tal como diâmetro, densidade, morfologia e comportamento físico no leito de partículas (testes de energia básica de fluxo, compressibilidade, permeabilidade e teste de cisalhamento foram determinadas). Esses testes permitiram verificar que as partículas com maior tamanho, as aluminas calcinada e fluoretada, apresentam menor interação interparticular, sendo menos coesivas, fluindo mais facilmente. Para os compostos de hidróxidos de magnésio e alumínio, foram estudados o efeito de dois revestimentos e concluiu-se que revestí-los com ácido graxo gera aglomeração das partículas enquanto o revestimento de organosilicato desaglomera as partículas, permitindo a esses compostos maior fluidez ao material. Os compostos com baixo tamanho de partícula possuem maiores interações interparticulares. Dessa forma, neste trabalho concluiu-se que o leito fluidizado é recomendado para partículas de tamanho superior a 100 µm, em que existem menores interações interparticulares. Enquanto o reômetro de pós e algumas correlações matemáticas obtiveram melhores resultados para partículas de tamanhos inferiores a 40µm, de alta interação interparticular, coesivas e finas.Dissertação Estudo dos fenômenos de propensão ao empedramento de fertilizante(2022) Oliveira, Bianca FurquimMateriais particulados são todos aqueles formados por partículas: materiais granulares, pós, poeiras e nanopartículas. Em muitos processos industriais são encontrados materiais particulados como em indústrias químicas, cívil, farmacêutica, alimentícia, petroquímica, agrícola, dentre outras. Na indústria agrícola é muito comum encontrar produtos na forma de pó como é o caso de muitos fertilizantes. O estudo de propriedades é importante compreender sobre manuseio, armazenamento e aplicação do produto entretanto, o estudo acerca do comportamento e escoamento de sólidos particulados na indústria de fertilizantes ainda é pouco difundido por geralmente se tratar de matérias primas de baixo custo e de baixo valor agregado. Assim, o objetivo desse trabalho foi o de avaliar como as propriedades físicas das matérias primas que compõem um fertilizante comercial em pó, bem como suas concentrações e os efeitos de agentes externos (umidade e compactação) influenciam o seu comportamento e fluidez. Desta forma, foi possível definir um limite de umidade seguro para o armazenamento e o processamento do material, para assegurar a qualidade do produto entregue ao cliente, além de propor possíveis estudos para reduzir o empedramento e melhorar o processo de produção do fertilizante. Foram realizados testes com diferentes teores umidades e em misturas confeccionadas a partir das três matérias primas majoritárias em sua composição, fontes de boro, zinco e manganês. As formas puras das matérias primas também foram testadas para se avaliar a principal características e seus efeitos na formulação do fertilizante. Foram realizados testes de fluxo de pó e caracterizações físicas das amostras tais como: distribuição granulométrica, densidade compactada e teor de umidade. De maneira geral, os resultados obtidos demonstram que o aumento da umidade contribui para o aumento da coesão entre as partículas do fertilizante, podendo promover o empedramento devido a evolução destas forças interparticulares e que o aumento da concentração da matéria prima fonte predominante de Zinco afeta a fluidez do fertilizante de forma negativa