Versatilidade de secagem de materiais a granel

Jess Elliot | 30 de março de 2023

A secagem de materiais a granel é uma etapa crítica nas indústrias de processo. As aplicações podem variar desde a secagem de produtos alimentícios até a preparação de ingredientes farmacêuticos ativos e a produção de matérias-primas para baterias de lítio. A necessidade de secar materiais rapidamente sob condições controladas, sem danos ou degradação, evoluiu em muitos projetos de secadores de processo ao longo dos anos. Muito tempo depois do primeiro método de secagem usando o sol e o vento, os fabricantes agora mantêm mais controle para reduzir o tempo do processo, aproveitando várias abordagens comprovadas.

Muitos processos sofisticados e otimizados estão disponíveis. As tecnologias atuais fornecem benefícios específicos para os requisitos e aplicações do produto, capacidades, condições, tempo e espaço disponível.

O que é secar? Simplificando, é o processo físico pelo qual líquidos voláteis ou solventes são separados ou evaporados para produzir um produto sólido. O teor de umidade ou solvente de sólidos ou pós é mais comumente evaporado pela aplicação de energia térmica ou calor, mistura e vácuo. As operações de secagem muitas vezes seguem a separação mecânica ou remoção de solvente ou água de produtos sólidos. No entanto, embora seja simples, a prática de remover a umidade dos produtos apresenta muitos desafios. Deve-se tomar cuidado para não danificar, degradar ou alterar quimicamente o produto. Por exemplo, na fabricação de baterias de lítio, a umidade residual ou o solvente podem reduzir ou criar problemas nos eletrodos de revestimento. As operações de secagem são frequentemente usadas após uma precipitação ou operações de cristalização antes da formação de comprimidos ou enchimento ou operações de mistura subsequentes.

Os benefícios da secagem geralmente incluem custos reduzidos de embalagem, armazenamento e logística, aumento da vida útil e eliminação da contaminação bacteriana.

- Secagem por pulverização: Envolve a alimentação pressurizada de uma pasta líquida através de um bico atomizador em um gás quente de alta velocidade, causando rápida evaporação da umidade. A secagem é quase instantânea, mas muitas vezes requer etapas adicionais de secagem para remover a umidade residual.

Configuração do spray drey

- Liofilização (liofilização): envolve o congelamento e secagem sob vácuo, permitindo que o gelo passe do estado sólido ao vapor sem passar pela fase líquida. É normalmente usado para materiais sensíveis à temperatura, como vacinas ou enzimas, é caracterizado pelo congelamento da solução do produto, seguido de secagem por sublimação com água ou umidade e finalizando com secagem secundária por aquecimento. (Nona Edição de Perry)

- Secagem em estufa ou secadores de bandeja: Aquecimento do produto por convecção em uma câmara para volatizar a umidade a temperatura constante permitindo a evaporação do líquido. Os secadores de forno geralmente são equipados com um ventilador ou turbina que estimula o processo de secagem que aquece e seca os produtos. Os projetos são equipados com bandejas móveis. Os secadores de forno são muito suaves no tratamento do produto, mas são suscetíveis a longos tempos de processo.

Figura 3: Secador de forno de bandeja

- Secagem por micro-ondas: Uso de micro-ondas criando calor para converter líquido em vapor para secar o produto. Embora efetivos, alguns dos inconvenientes incluem degradação ou alterações na qualidade do produto devido a danos causados ​​por micro-ondas.

Ilustração do secador de microondas

- Secadores cônicos (agitados): Amplamente utilizados nas indústrias de baterias, farmacêutica, alimentícia, nutracêutica e química, o material é colocado em uma caldeira equipada com um agitador helicoidal. À medida que o material é agitado, estimulando a renovação da superfície, calor indireto e vácuo são aplicados à chaleira. O calor transferido para o material converte o líquido em vapor. O vácuo é aplicado à chaleira para reduzir a temperatura de ebulição da umidade ou solvente, facilitando a secagem efetiva do produto em temperatura de ebulição reduzida da fase líquida.

Existem muitas outras configurações de secadores, como túnel, tambor rotativo, rolo, filme descendente e secadores de banda. Estes não são discutidos aqui, mas também são amplamente praticados na indústria. (Nona Edição de Perry)