UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA – UNIVERSOCampus de Niterói

Operações UnitáriasOperações UnitáriasSecagemSecagem

Professor: Valter Jr.Alunos:Dayane Marins Patricia Costa Evelyn Castro Ricardo José Iasminy Barros Silvânia Almeida Ingrids Curci Sueli ToscanoKariny Santos Thais Roiz Beatriz Frauches

Maio/2012

IntroduçãoIntrodução

A secagem está entre as operações mais usuais na indústria química. Em uma boa parte das situações é o último processamento do produto antes de sua classificação e embalagem.

A qualidade do produto seco, a quantidade de energia gasta e o tempo utilizado neste processo são parâmetros primordiais para a rentabilidade do bem submetido a esta operação.

Este trabalho tem como objetivo abordar os aspectos fundamentais envolvidos no fenômeno de secagem.

Conceito de SecagemConceito de Secagem

Em geral entende-se por Secagem a operação unitária destinada à remoção de um líquido agregado a um sólido para uma fase gasosa insaturada através de vaporização térmica. Esta vaporização ocorrendo em uma temperatura inferior àquela de ebulição do líquido na pressão do sistema.

Normalmente se mentaliza um sólido como algo com forma definida, em alguns casos o que se tem na alimentação do secador é uma pasta ou uma suspensão de sólidos ou ainda uma solução. Porém em qualquer situação o produto final é sólido com alguma umidade.

A fase gasosa chamada de meio de seca deve ser insaturada para que possa receber a umidade como vapor.

O mecanismo de vaporização térmica para a remoção da umidade distingue a secagem dos processos de filtração e centrifugação.

A umidade mais comum é a água e o sistema comumente encontrado é o de um sólido úmido exposto ao ar em uma certa temperatura e umidade.

A importância das formas A importância das formas farmacêuticas sólidas na farmacêuticas sólidas na Industria FarmacêuticaIndustria Farmacêutica

As formas farmacêuticas sólidas são as mais utilizadas para medicamentos por diversas razões, como o reduzido volume, maior estabilidade, facilidade de produção, possibilidade de modulação da liberação de ativos e por serem altamente viáveis para administração por via oral.

Existe diversos processos na produção de formas farmacêuticas sólidas, dentre estes um dos mais utilizados, é a secagem.

A secagem pode ser utilizado em materiais sólidos, granulares ou até mesmo para pastas e suspensões. Sendo consideradas operações estratégicas para a industria farmacêutica nacional.

Umidade de um sólidoUmidade de um sólido

Quando lemos um valor para a umidade de um sólido devemos ficar alerta se o número se refere à base seca ou úmida.

Define-se umidade de um sólido na base seca (Wd) como o quociente entre a massa de umidade (Ma) e a massa do sólido isenta desta umidade (Md):

Define-se umidade de um sólido na base úmida (Ww) como o quociente entre a massa de umidade (Ma) e a massa do sólido úmido (Md+Ma):

A transformação da umidade de uma base para outra pode ser obtida pelas seguintes expressões:

Análise da condição de Análise da condição de equilíbrio de um sólido equilíbrio de um sólido úmido com o ar de secaúmido com o ar de seca

Imaginemos um sólido com uma certa umidade Wd colocado no interior do meio de seca composto por ar a uma temperatura T pressão P e umidade relativa Wr. A experiência mostra que, mantendo-se constantes as condições do ar, o sistema evolui ao longo do tempo para uma condição de equilíbrio térmico com o sólido apresentando uma umidade Wde, (maior ou menor do que a Wd inicial), denominada Umidade de Equilíbrio do sólido para aquelas condições do meio de seca.

Onde:Onde: V é a variância do sistema, isto é, o V é a variância do sistema, isto é, o número de propriedades que podem ser número de propriedades que podem ser adotadas de adotadas de maneira independente; maneira independente; C é o número de componentes presentes C é o número de componentes presentes no sistema , no caso 3, a saber: o sólido, a no sistema , no caso 3, a saber: o sólido, a água, o água, o ar; ar; F é o número de fases presentes no F é o número de fases presentes no sistema, no caso 2, a saber: o sólido úmido sistema, no caso 2, a saber: o sólido úmido (não (não possuindo água líquida) e o ar úmido.possuindo água líquida) e o ar úmido.

A umidade de equilíbrio é a umidade limite a que um sólido pode ser seco para uma determinada condição de temperatura e umidade do ar.

A existência de uma umidade de equilíbrio pode ser explicada a partir da regra das fases de Gibbs representada pela expressão:

Secagem sob condições Secagem sob condições constantes do meio de constantes do meio de

secaseca

É necessário que o meio de seca esteja a uma temperatura superior àquela do sólido úmido permitindo que exista um fluxo de calor para o mesmo que possibilitará a vaporização da umidade.

O fenômeno de secagem sob condições em que o sólido úmido fica sujeito a um ar com temperatura e umidade invariáveis com o tempo. Esta situação é denominada secagem sob condições constantes do meio de seca.

O período de velocidade de O período de velocidade de secagem constantesecagem constante

Existe uma faixa de umidade na qual a velocidade de seca se mantém constante. Durante este período, o sólido está com uma umidade tal que um filme de água existe sobre toda a superfície de secagem e esta água atua como se o sólido não estivesse presente.

Aumentos na temperatura do ar ou em sua velocidade conduzem a um correspondente aumento na velocidade de secagem.

O valor de umidade que marca o final do período de velocidade de seca constante é denominado de Umidade Crítica.

O período de velocidade de O período de velocidade de secagem decrescentesecagem decrescente

O formato da curva de velocidade de secagem no período de velocidade decrescente depende do tipo de material:

Sólidos higroscópicos não porosos; Sólido não-higroscópico poroso; Sólido higroscópico poroso;

Em qualquer caso, quem controla a velocidade de secagem são as condições internas ao sólido.

Tempo de secagemTempo de secagem

Com a curva de velocidade de secagem é possível se obter o tempo necessário para secar um material, sob condições constantes de seca, entre dois limites de umidade, a partir da expressão:

Esta expressão pode ser integrada graficamente sendo que para alguns casos existem expressões analíticas.

Secagem sob condições Secagem sob condições variáveisvariáveis

A secagem sob condições variáveis é aquela encontrada na maioria dos secadores industriais.

Os secadores de alimentação contínua em geral funcionam em regime permanente e as condições do meio de seca variam ponto a ponto no sistema, porém constantes com o tempo em cada ponto.

Os secadores com alimentação por batelada em geral seguem uma curva de temperatura e às vezes simultaneamente uma de umidade relativa durante o período de secagem.

Procedimento de SecagemProcedimento de Secagem

Secagem em estufa: Remoção da água por aquecimento, o ar quente

absorvido por uma camada muito fina do alimento, que é conduzido para o interior por condução, levando muito tempo para atingir as porções mais internas do alimento. Temperatura de 100 a 105ºC até peso constante. Pode ocorrer superestimação da umidade por perda de substâncias voláteis ou por reações em decomposição.

Tipos de estufas: Simples; Simples com ventilador; A vácuo;

Secagem por estufa simples

Estufas de secagem com circulação de ar

Estufas de Secagem a Vácuo

Limitações do método: - Temperatura de secagem; - Umidade relativa e movimentação do ar dentro da estufa;

- Vácuo da estufa; - Tamanho das partículas e espessura da amostra; - Construção da estufa; - Número e posição das amostras na estufa; - Formação de crosta seca na superfície da amostra; - Material e tipo de cadinhos; - Pesagem da amostra quente.

Secagem por radiação infravermelho: Consiste numa lâmpada de radiação infravermelho com 250 a 500 Watts, cujo filamento desenvolve uma temperatura de 700ºC. A distância entre a lâmpada e a amostra deve ser de 10 cm. A espessura da amostra deve ser entre 10 a 15 mm. O tempo de secagem varia com amostra (20 minutos para produtos cárneos e 10 minutos para grãos). O peso da amostra varia entre 2,5 a 10 gramas, dependendo do conteúdo de água. Possui uma balança que faz leitura direta. Seca uma amostra de cada vez.

Secagem em fornos de microondas: A amostra úmida quando exposta à radiação de microondas, as moléculas bipolares (H2O), giram na tentativa de alinhar seus bipolos, a fricção resultante cria calor, que é transferido para as moléculas vizinhas tanto na superfície como internamente, evaporando sem formar crosta na superfície. A amostra é misturada com cloreto de sódio e óxido de ferro, o primeiro evita que seja espirrada para fora do cadinho, e o segundo absorve fortemente a radiação, acelerando a secagem.

Secagem por Aspersão (Spray-drying) A técnica de secagem por aspersão (spray drying) tem sido amplamente aplicada na obtenção de extratos secos com melhores características tecnológicas e maior concentração de constituintes com atividade biológica. 

O processo de secagem por aspersão consiste de três etapas

A secagem por aspersão tem sido utilizada freqüentemente na obtenção de produtos tecnológicos intermediários destinados à produção de diversos tipos de formas farmacêuticas como em pomadas, comprimidos contendo alto teor de produtos secos por aspersão de Passiflora edulis Sims, granulados a partir do produto seco por aspersão de Achyrocline satureioides.

Métodos de secagemMétodos de secagem

Método por destilação – (Não é muito usado) Métodos químicos: Karl Fischer - usa o reagente de Karl Fischer (iodo+dióxido de enxofre+ piridina+ metanol). Duas maneiras: titulação visual e medida eletrométrica com eletrodo de platina (amostras coloridas);

Utiliza titulação visual, onde o I2 é reduzido para I na presença de água. Quando toda água for consumida, a reação cessa, e cor da solução passa de amarelo canário para amarelo escuro com um ponto final em amarelo marrom, característico do excesso de iodo.

Métodos físicos: 1. Absorção de radiação infravermelha; 2. Cromatografia gasosa; 3. Ressonância nuclear magnética; 4. Índice de Refração – refratômetro. Menos preciso; 5. Densidade - pouco preciso; 6. Condutividade elétrica - rápido e pouco preciso; 7. Constante dielétrica; Os métodos 4, 5, 6 e 7 são muito usados para avaliação de matéria- prima e durante o processamento

Conclusão

A secagem tem a finalidade de eliminar um líquido volátil contido num corpo não volátil, através de evaporação, portanto, é a operação na qual a atividade de água de um alimento é diminuída pela remoção da água, através de sua vaporização. O tipo de secagem a ser utilizado depende, dentre outros fatores, do produto a ser desidratado, da sua constituição química e das características físicas do produto final desejado. Durante a secagem é necessário o fornecimento de calor para evaporar a umidade do material. O processo de secagem é um dos mais importantes da industria farmacêutica, utilizado na obtenção de formas farmacêuticas sólidas.

Referências Bibliográficas

Revista Brasileira de Farmacognosia Print version ISSN 0102-695X - Rev. bras. farmacogn. vol.20 no.4 Curitiba Aug./Sept. 2010

Site: www.labmaqdobrasil.com.br/leito3.htm Site: www.ct.ufrgs.br/ntcm/graduacao/ENG06632/Secagem.pdf

Site: sites.poli.usp.br/d/pqi2530/alimentos/pacheco_secagem_cap_1.pdf

Site: www.ebah.com.br/content/ABAAAfA-8AA/aula-6-secagem

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