Baixe Agitação e Mistura em Processamento de Alimentos e outras Provas em PDF para Materiais, somente na Docsity!
Agitação e Mistura
Profa. Marianne Ayumi Shirai
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Londrina Departamento Acadêmico de Alimentos Operações Unitárias na Indústria de Alimentos
Agitação e Mistura
- O sucesso de muitas operações depende da efetiva agitação e mistura dos fluidos;
- Agitação Mistura
- Agitação: única fase
- Mistura: duas ou mais fases ou componentes
- Exemplo: um tanque contendo água fria pode ser agitado para trocar calor com uma serpentina, mas não pode ser misturado até que algum outro material seja adicionado a ele como, por exemplo, partículas de algum sólido.
Homogênea (sal + água)
Heterogênea (óleo + água)
- No processamento de alimentos, os líquidos são agitados para vários propósitos - Misturar líquidos miscíveis (água + xarope de glicose); - Dispersar gás em líquidos (carbonatação); - Produzir emulsões onde os líquidos são imiscíveis (maionese); - Misturar e dispersar sólidos em líquidos; - Misturar dois ou mais sólidos; - Acelerar as taxas de transferência de calor e massa; - Facilitar a ocorrência de reações químicas.
- A mistura não possui nenhum efeito de conservação e tem a única intenção de auxiliar o processamento ou alterar características sensoriais dos alimentos.
Agitação e Mistura
- As propriedades mais importantes dos materiais
que podem influenciar a facilidade da mistura são:
- Fluidos : viscosidade, massa específica e
miscibilidade;
- Sólidos : granulometria, massa específica, forma,
aderência e molhabilidade.
Agitação e Mistura
Vórtice
- Forma-se um redemoinho (V) e a sua formação depende ação da força centrífuga sobre o líquido;
- Ocorre a formação do turbilhão em função das forças que agem sobre o fluído por efeito da gravidade;
- Problemas:
- Substâncias sem se misturar, sem fluxo longitudinal de um nível a outro;
- Se houver a presença de sólidos, estes poderão ser lançados à parede e descerem, acumulando-se embaixo do agitador;
- Ao invés de se obter mistura haverá concentração de sólidos;
- Em altas velocidades o vórtice pode ser tão grande que o agitador fica descoberto, introduzindo ar (bolhas) no líquido.
Formas de evitar vórtice
Escoamento padrão com agitador fora do centro (tanques pequenos)
Tanque com agitador horizontal (tanque largo)
- A formação do vórtice se resolve colocando-se
chicanas (defletores)
Formas de evitar vórtice
Sem chicana
https://www.youtube.com/watch?v=6E2-y96uYR
Tanque padrão
HL = altura de líquido no tanque Dt = diâmetro do tanque Da = diâmetro do impulsor N = número de rotações Ha = altura do agitador desde a base do tanque Wb = largura dos defletores Dt Hp = altura das pás
HL
Ha
Equipamentos
- A seleção do tipo e do tamanho adequado do
misturador depende do tipo e da qualidade do
alimento a ser misturado e da velocidade de operação
necessária para atingir o grau de mistura desejado com
menor consumo de energia.
- São classificados em tipos adequados para:
- Pós secos ou sólidos particulados;
- Líquidos de baixa ou média viscosidade;
- Líquidos de alta viscosidade e massas viscoelásticas;
- Dispersões de pós em líquidos.
Misturadores para pós secos e sólidos
particulados
- São usados para misturas de grãos e farinhas e na
preparação de misturas pré-prontas (sucos em pó,
mistura para bolos e sopas).
1) Misturadores rotatórios
Movimento executado pelo misturador duplo cone
Misturadores para pós secos e sólidos
particulados
Movimento executado pelo misturador cone em V
Misturadores para pós secos e sólidos
particulados
Escolha do agitador para líquidos
Tipo de agitador
Viscosidade (Pa.s)
Hélice
Turbina
Âncora
Helicoidal
Pá em Z
Amassadeira
10 -3 10 -2 10 -1 100 101 102 103 104
Escolha do agitador para líquidos
Agitadores para líquidos de baixa ou média viscosidade
TURBINA DE PÁS RETAS HÉLICE NAVAL TURBINA^ ABERTA
TURBINA DE PÁS INCLINADAS (^) DISCO DE COWLES
1) Agitador de âncora
- Pode ser usado em vasos de mistura com aquecimento e lâminas de raspagem são acopladas à âncora para evitar que o alimento queime em contato com a superfície quente;
- Giram de 20 a 60 rpm.
Agitadores para líquidos de alta viscosidade e pastas
- A potência fornecida pelo motor (P 0 ) será função da densidade, viscosidade do líquido, frequência rotacional do agitador e das variáveis geométricas do sistema:
- Aplicando o método da análise dimensional, o número de variáveis pode ser reduzido aos números adimensionais de potência, de Reynolds e de Froude:
Equações
𝐷𝑎^2 𝑁𝜌 𝜇𝑚^ 𝐹𝑟^ =^
𝐷𝑎𝑁^2 𝑔 𝑁𝑃𝑜^ =^
𝑃𝑜 𝜌𝑁^3 𝐷𝑎^5 Número de Reynolds
Número de Froude
Número de Potência
Os seguintes números adimensionais geométricos são definidos:
Portanto, o número de potência NPo será função de:
Fr só é importante quando um vórtice é formado em um vaso sem chicanas
Equações
- Configurações geométricas padrão:
Equações
