Processamento de Sólidos para Temperatura

Peter Koenig, gerente de produto, Bepex | 15 de setembro de 2021

As tecnologias de secagem direta e indireta oferecem as vantagens de tempos de residência baixos. Dois tipos de secadores – secadores mecânicos de flash (secagem direta) e secadores de pás de película fina (secagem indireta) – oferecem soluções ideais para materiais sensíveis ao calor. Os requisitos para cada aplicação determinarão a escolha do secador.

Fabricantes nas indústrias química, alimentícia, mineral e outras avaliam continuamente seus processos industriais para garantir que os materiais sejam produzidos com o mínimo de desperdício, ótima eficiência e a mais alta qualidade. O processamento térmico é parte integrante da fase de processamento e requer uma análise completa do teor de umidade do material e outras características. Cada processo industrial é único; os fabricantes têm a garantia do mais alto desempenho somente após um processo de desenvolvimento cuidadoso que inclui avaliação de material, teste de lote, testes em escala piloto e avaliação comercial. Duas abordagens para a secagem de materiais sensíveis à temperatura otimizam o processo e a qualidade do produto para uma variedade de materiais, incluindo polímeros, fertilizantes, amidos, farinhas e leveduras (também para suplementos animais.

A secagem é uma operação unitária na qual um líquido é separado de um sólido por meios não mecânicos. Isso geralmente requer o fornecimento de calor, resultando na evaporação do líquido. Dois tipos de tecnologias de secagem – secagem direta e secagem indireta – podem ser aplicados para processamento sensível à temperatura (consulte a Figura 1).

Figura 1: Secagem direta e indireta para processamento sensível à temperatura

Os processos térmicos diretos ou convectivos (Figura 2) normalmente misturam gás aquecido ou ambiente (por exemplo, ar ou nitrogênio) diretamente com o material a ser tratado. Algumas tecnologias térmicas diretas empregam um agitador mecânico para aumentar a mistura do material com o gás, e quase todas as tecnologias diretas usam transporte pneumático para mover o material durante o processo.

Como esse processo depende do gás como meio de transferência de calor, o tratamento de exaustão e as considerações ambientais podem tornar esse processo menos desejável do que o processamento indireto para uma determinada aplicação.

Porém, dada a presença de alto volume de ar/gás, as operações de secagem direta se beneficiam do resfriamento evaporativo, quando a água evaporada resfria a corrente de ar, resfriando posteriormente o material seco. Isso, por sua vez, ajuda a manter uma baixa temperatura de trabalho, evitando a degradação em materiais sensíveis à temperatura.

Os processos de secagem indireta ou condutiva transferem calor para o material indiretamente através do contato com uma superfície aquecida. O material é separado do meio de transferência de calor por uma parede de metal, e o calor é conduzido através do material ou meio de transferência de calor, geralmente vapor ou óleo quente (também água, solução de glicol, resistência elétrica ou sais fundidos). O próprio material nunca entra em contato direto com o meio de transferência de calor. Para melhorar o aquecimento uniforme e fornecer transporte, os sistemas indiretos usam agitação mecânica para mover o material tratado pela superfície do metal e seguir para a próxima etapa do processo.

O processamento térmico indireto é especialmente benéfico quando o espaço é limitado, para transporte de curta distância ou para reduzir o equipamento de transporte em um processo. O processamento térmico indireto geralmente elimina problemas de manuseio de materiais e aumenta o valor do produto final.

Figura 2: Conceitos térmicos diretos e indiretos

Embora vários tipos de secadores possam executar a tarefa, dois em particular são ideais para a secagem de materiais sensíveis ao calor: secadores mecânicos de flash e secadores de pás de filme fino. Os requisitos para cada aplicação individual, bem como as formas de matéria-prima, determinarão a escolha do secador. Cada aplicativo requer um processo de desenvolvimento completo para testar, projetar e especificar uma correspondência precisa para o aplicativo (consulte a barra lateral: Avalie, teste e experimente materiais para obter os melhores resultados).

Os secadores flash são baseados na tecnologia térmica direta e são projetados para secar materiais sensíveis à temperatura de alta umidade em formas difíceis de manusear, como tortas úmidas/filtradas, pastas e lamas (consulte a Figura 3). Os secadores de flash tradicionais são secadores de spray não mecânicos ou secadores de anel. Um tipo alternativo de secador flash é mecânico e oferece maior flexibilidade de partículas em comparação com secadores de pulverização ou secadores de anel. Os secadores por pulverização normalmente produzem apenas pós finos, enquanto os secadores de anel normalmente produzem grânulos maiores e precisam de etapas de moagem adicionais para produzir um pó. Um secador flasher mecânico pode produzir um pó fino (~5µm) ou grânulos maiores (geralmente até 1-2mm).