Universidade Federal de ViçosaDepartamento de Tecnologia de Alimentos

TAL 488 – Laboratório de Operações Unitárias

Peneiragem

Ana Luiza Reis – 71209Bruna Filgueiras - 71247Iago Pinheiro Lopes - 71229

Viçosa-MG, Abril de 2015

1. INTRODUÇÃO

A moagem é uma operação unitária de fragmentação fina, que nela se

obtém um produto adequado a concentração ou a qualquer outro processo

industrial como peletização, lixiviação ou combustão (FIGUEIRA et al, 2004).

O grau de moagem é caracterizado de acordo com o tamanho das

partículas, para isso, utiliza o diâmetro geométrico médio (DGM), o qual se

correlaciona de forma positiva com o tamanho das partículas. Segundo BIAGI

(1998), a redução do tamanho dos grãos se inicia com a retirada das camadas

externas e esta redução modifica suas características físicas, e podem

melhorar nos processos como de mistura, peletização e manuseio.

Um moinho que vem sendo muito utilizado é o de martelos, são

preferencialmente usados pois possibilitam o processamento de maior

variedade de ingredientes (fibrosos) e permite também a produção de moagens

mais finas com diâmetros menores de 600 mm em relação ao moinho de rolos,

por exemplo. Esse é largamente empregado na indústria química e também na

fragmentação de calcários (MARTIN, 1988).

O peneiramento é um método de separação de partículas que leva em

consideração apenas o tamanho, de um material que separa em duas ou mais

frações (CARRISSO, 2004).

No peneiramento industrial, os sólidos são colocados sobre uma

superfície com um determinado tamanho de abertura. As partículas menores,

ou finas, passam através das aberturas da peneira; as partículas maiores não.

Possui como finalidade dividir o sólido granular em frações homogêneas e

obter frações com partículas de mesmo tamanho.

As peneiras industriais podem ser feitas de telas metálicas, revestidas

de seda ou plástico. Vários metais são usados, sendo os de aço e aço inox os

mais comuns. As peneiras padrão variam de 4 in a 400 mesh, e telas metálicas

com aberturas tão pequenas quanto 1μm são comercialmente disponíveis.

(Gomide, 1980).

As peneiras vibratórias, possuem alta capacidade e eficiência,

principalmente para materiais finos. Um dos tipos é a de estrutura vibrada, esse

é submetida a vibração mecânica por meio excêntricos ou eixos

desbalanceados, ou vibração eletromagnética com solenóides. São muito

utilizadas na indústria química com malhas que variam de 2,5 cm a 35 mesh,

para peneiramento a seco, indo até bem abaixo de 100 mesh para

peneiramento a úmido, chegando a até 225 mesh para alguns casos.

2. OBJETIVOS

Determinar a distribuição de tamanho de partículas de açúcar e farinha e

classificar os produtos.

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1. MATERIAL

Para a realização da aula prática foram utilizados 150g do alimento-alvo

(açúcar), balança digital, conjunto de peneiras, agitador de peneira e

cronômetro.

Figura 1 – Agitador de peneiras

3.2. MÉTODOS

Em função do alimento-alvo a ser estudado, atribuiu-se o número 1 para

a peneira de maior abertura e o número 6 para a de menor abertura, e assim

determinou-se qual conjunto de peneiras utilizado.

Em seguida, separou-se o conjunto de peneiras no agitador e 150 g de

açúcar foi pesado e colocado sobre a primeira peneira. Fechou-se o conjunto

de ligar o equipamento e agitou-se sistema por pelo menos 5 minutos.

Terminado o tempo, desligou-se o equipamento e pesou-se em uma

balança digital a massa de cada peneira com o alimento retido.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados da quantidade de açúcar em cada peneira, de acordo com a abertura da mesma, é mostrado no Quadro 1:

Quadro 1. Conjunto de peneiras utilizado e dados experimentais obtidos usando açúcar

Peneira Abertura (mm)

Mesh Massa Amostra (g)

Xi (%) Xi acumulado (%)

1 2,000 9 0,03 0,02 0,022 1,400 12 1,58 1,05 1,073 1,180 14 4,31 2,87 3,954 0,710 24 63,22 42,15 46,095 0,600 28 25,46 16,97 63,076 0,500 32 22,36 14,91 77,977 0,425 35 7,58 5,05 83,038 0,300 48 14,73 9,82 92,85

Fundo 0,000 - 11,11 7,41 100,25

A relação entre a abertura das peneiras e a fração retida pode ser melhor visualizada no Gráfico 1.

0 0.5 1 1.5 2 2.50

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Abertura (mm)

Xi (%

)

Gráfico 1. Abertura x Fração retida

Observa-se que a medida que a abertura da peneira diminui, aumenta-se a quantidade de açúcar retido, consequentemente a fração retida na peneira (Xi) aumenta até atingir um valor máximo e depois diminui, enquanto a fração mássica acumulada (Xiac) aumenta sem diminuir depois. A curva obedece uma distribuição normal, porém o ponto (0,405; 5,1) não teve esse comportamento. No ponto onde a abertura é 0,71 mm, que corresponde a 24 mesh, tem-se fração retida de 42,15%, sendo este ponto o pico do gráfico, onde a abertura da peneira é mais próxima da granulometria do açúcar utilizado. A partir daí pouca amostra passa para as peneiras inferiores, o que causa queda na quantidade de fração retida.

A relação entre a abertura das peneiras e a fração mássica acumulada é mostrada no Gráfico 2:

0 0.5 1 1.5 2 2.50

20

40

60

80

100

120

Abertura (mm)

Xiac

(%)

Gráfico 2. Abertura x Fração mássica acumulada

Para a fração retida acumulada o comportamento é diferente, pois como é um valor acumulado, ele sempre aumenta. Para a abertura de 0,71 mm, que é o valor mais próximo do tamanho dos grãos, ocorre um aumento significativo de Xiac, de 3,95 para 46,09, que é o ponto de inflexão da curva.

Quadro 2. Conjunto de peneiras utilizado e dados experimentais obtidos usando farinha.

Peneira Abertura (mm)

Mesh Massa Amostra (g)

Xi (%) Xi acumulado (%)

1 2,000 9 0,99 0,66 0,662 1,400 12 6,21 4,14 4,803 1,180 14 7,77 5,18 9,984 0,710 24 34,39 22,92 32,905 0,600 28 16,37 10,91 43,806 0,500 32 16,43 10,95 54,757 0,425 35 12,34 8,22 62,988 0,300 48 26,98 17,98 72,73

Fundo 0,000 - 28,30 18,86 99,82

A relação entre a abertura das peneiras e a fração retida pode ser melhor visualizada no Gráfico 3.

0 0.5 1 1.5 2 2.50

5

10

15

20

25

Abertura (mm)

Xi (%

)

Gráfico 3. Abertura x Fração retida

A medida que a abertura da peneira diminui, aumenta-se a quantidade de farinha retida, consequentemente a fração retida na peneira (Xi) vai aumentar até atingir um valor máximo e depois diminuir, já a fração mássica acumulada (Xiac) aumenta sem diminuir depois. A curva obedece uma distribuição normal, porém para as duas últimas aberturas, o valor de X i voltou a aumentar, o que não era esperado. No ponto onde a abertura é 0,71 mm, equivalente a 24 mesh, tem-se fração retida de 22,92%, sendo este ponto o pico do gráfico, onde a abertura da peneira é mais próxima da granulometria da farinha.

A relação entre a abertura das peneiras e a fração mássica acumulada é mostrada no Gráfico 4:

0 0.5 1 1.5 2 2.50

20

40

60

80

100

120

Abertura (mm)

Xiac

(%)

Gráfico 4. Abertura x Fração mássica acumulada

Para a fração retida acumulada têm-se um aumento constante à medida que a abertura das peneiras diminui. Para a abertura de 0,71 mm, que é o valor mais próximo do tamanho dos grãos, ocorre um aumento significativo de X iac, de 9,98 para 32,9, que é o ponto de inflexão da curva.

O açúcar e a farinha apresentaram uma granulometria próxima de 0,71 mm, porém o açúcar apresentou uma fração retida de 42,15% nesta abertura de peneira, enquanto na farinha a fração retida foi de 22,92%. Isso ocorreu porque os cristais de açúcar possuem granulometria mais homogênea em relação a farinha, assim na peneira cuja abertura é correspondente ao tamanho dos cristais, há maior quantidade de açúcar retido, comparado a mesma peneira para a farinha.

5. CONCLUSÃO

De acordo com a fração retida na abertura de 24 mesh, a amostra de açúcar analisada apresentou-se mais homogênea em relação à farinha de mandioca utlizada.

6. QUESTÕES

1. Qual a aplicabilidade da peneiragem na indústria alimentícia?

A peneiragem é uma operação presente em processamentos de diferentes alimentos. No caldo de cana procura-se eliminar as impurezas grosseiras do caldo, como bagacilho, terra, pedras, etc., visando impedir o efeito abrasivo e o entupimento de canalizações e bombas, a redução das incrustações nos aquecedores e evaporadores. Na produção de farinha de mandioca a massa é esfarelada e peneirada para tirar a parte mais grosseira e

produzir farinha solta. Além desses exemplos, a peneiragem também é muito utilizada logo na chegada de certas matérias-primas a indústria, para retirada de sujidades maiores, como é o caso da indústria de café, onde os grãos passam por essa etapa antes de serem processados.

2. Qual a importância da distribuição de partículas nos processos industriais?

Em escala industrial, grande quantidade de partículas e pó, que não são uniformes, principalmente quanto ao tamanho, são manuseados nos mais diferentes e diversos processos. Nesses processos é de grande importância o conhecimento do comportamento deste material particulado, sendo freqüentemente necessário definir o sistema particulado como um todo. Assim, em lugar de um único tamanho de partícula, tem-se a necessidade de se conhecer a distribuição de tamanho de partículas. Partículas distribuídas são importantes para obtenção de produtos uniformes em relação as suas características físicas e/ou químicas.

3. A distribuição granulométrica obedeceu a uma curva normal?

Sim. Observa-se uma curva de distribuição normal, na forma de um sino, onde a variável dependente aumenta até atingir um valor máximo e depois diminui, dando a curva normal esse forma característica.

4. Quais são os tipos de escalas existentes para se classificar o tamanho de partículas no processo de peneiragem? Existe alguma correlação entre elas?

A determinação das faixas de tamanho das partículas é feita por meio de uma série de aberturas de peneiras que mantém entre si uma relação constante. A primeira escala granulométrica foi proposta por Rittinger, Alemanha, e obedeceu à seguinte equação: an = a0 x rn , onde: an é a abertura de ordem n, a0 é abertura de referência (1mm) e r = razão de escala (r = 20,5 = 1,414). Posteriormente, a U.S. Tyler Company alterou a escala de Rittinger, tomando como abertura de referência a0 = 74 µm. Esta escala tornou-se de uso geral em todo o mundo. Uma segunda escala foi sugerida por Richards, Estados Unidos, que seguiu a mesma equação de Rittinger, sendo que adotou como razão de escala r = 1,19. As aberturas das peneiras para as duas escalas (Tyler e Richards) foram relacionadas ao número de malhas (mesh), que representa o número de aberturas de uma mesma dimensão contido num comprimento de 25,4 mm. A escala ISO (International Standard Opening) adotou como abertura de referência (a0 ) 1 mm, que corresponde a 18 malhas (mesh), e como razão de escala r = 20,5 = 1,414.

7. REFERÊNCIAS

BIAGI, J.D. Implicações da granulometria de ingredientes na qualidade de pelets e na economia da produção de rações (Revisão).In: SIMPÓSIO SOBRE GRANULOMETRIA DE INGREDIENTES E RAÇÕES PARA SUÍNOS E AVES, 1998, Concórdia, SC. Anais... Concórdia, SC : EMBRAPA/CNPSA, 1998. 74p. p.57.

CARRISSO, C.C.R. Classificação e peneiramento, RJ. 2004.

FIGUEIRA, H. V. O; ALMEIDA, S. L. M.; LUZ, A. B. Comunicação.  Capítulo 4. CETEM. Rio de Janeiro. Dezembro 2004.

GOMIDE, R. Operações unitárias, 1980.

MARTIN, S. Particle size reduction. NFIA – feed manufacturing short course. Kansas : Kansas State University, 1988. 10p.