APOSTILA

CENTRO UNIVERSITRIODE BELO HORIZONTE

Laboratrio de Operaes Unitrias

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Centro Universitrio de Belo HorizonteDEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - DCET

CURSO DE Engenharia QumicaLABORATRIO DE OPERAOES UNITRIASProfa. Christianne Garcia RodriguesReviso: Profa. Sinthya Gonalves TavaresSUMRIO

Normas da disciplina e do laboratrio de Engenharia ...............................................................02

Orientaes para elaborao dos relatrios ..............................................................................03

PRTICA 1 .. Sedimentao.....................................................................................................05

PRTICA 2 .. Secagem com circulao de ar forada .............................................................10

PRTICA 3 Secagem no microondas......................................................................................14

PRTICA 4 . Destilao simples................................................................................................18

PRTICA 5 Destilao fracionada ..............................................................................................18

PRTICA 6 Evaporao / concentrao.................................................................................24

NORMAS DA DISCIPLINA E DO LABORATRIO DE ENGENHARIA1. obrigatrio o uso de jaleco em todos os laboratrios.2. Por questes de segurana, no horrio da aula, o aluno dever usar cala comprida e sapatos fechados. 3. No ser permitido, EM HIPTESE ALGUMA, que alunos sem o material especificado nos itens 1 e 2, citados acima, assistam s aulas nos laboratrios.4. proibido sentar nas bancadas, lanchar e fumar dentro dos laboratrios.

5. Para o bom andamento das prticas, a tolerncia mxima de atraso nas aulas de laboratrio de 15 minutos.

6. Os relatrios das prticas devero ser entregues na data estipulada pelo professor. No sero aceitos relatrios aps a data limite estabelecida. 7. Somente o aluno presente na aula onde se realizou uma determinada prtica poder entregar o referente relatrio.

Orientaes para elaborao dos relatriosOs relatrios das aulas prticas devero ser digitados eletronicamente, em papel branco ou reciclado, formato A4 (21,0 cm x 29,7 cm), sempre no anverso (frente) das folhas.

No texto de todo o trabalho deve-se utilizar fonte Arial ou Times New Roman, tamanho 11, com espao de entrelinhas 1,5 (um e meio).

Todo o texto deve ter alinhamento justificado. Antes e depois de cada pargrafo dever ser marcado espaamento de 6 pontos.

Os ttulos das sees e subsees devem ser separados do texto por dois espaos de 1,5 de entrelinhas, do texto anterior e posterior. No se pode usar pontuao no final do ttulo da seo ou subseo.A citaes bibliogrficas devem seguir as Normas da ABNT.As ilustraes podero ser cpias fieis de publicaes, desde que as fontes sejam citadas no trabalho. Por serem utilizadas para explicar e entender um texto, as ilustraes/figuras devem ser colocadas o mais prximo do texto a que se refere; deve estar centralizada na pgina e se enquadrar nas mesmas margens do texto. Dentro do texto, a figura deve ser indicada no singular seguida por numerao seqencial em arbico. O mesmo se aplica aos grficos e tabelas. Os grficos devero ser gerados em Excel ou outro programa compatvel.

A impresso dever ser em cor preta. Somente podero ser utilizadas cores para as ilustraes. Alm do ttulo, os relatrios devero conter as seguintes partes:1. INTRODUO: Descrio da teoria que fundamenta a prtica de laboratrio realizada. Deve ser uma sntese prpria dos livros, artigos e outros materiais consultados, contendo, obrigatoriamente, as respectivas citaes bibliogrficas. O objetivo do trabalho pode aparecer no ltimo pargrafo da introduo, podendo, ainda, ficar separado desta para maior destaque. 2. OBJETIVO: Indica o principal objetivo da experincia. a descrio sucinta do que se pretende obter. 3. MATERIAIS E MTODOS: Deve conter uma descrio completa da metodologia utilizada, que permita a compreenso e interpretao dos resultados, bem como a reproduo dos experimentos. Deve ser dividido em: 3.1 Materiais: descrio dos materiais e/ou equipamentos utilizados na realizao do experimento.3.2 Procedimento Experimental: descrio do procedimento executado para a realizao da prtica, incluindo-se modificaes que tenham sido feitas no decorrer do experimento em relao ao procedimento originalmente proposto. Pode-se apresentar nesse item um esquema da montagem e/ou bancada experimental. 4. RESULTADOS E DISCUSSO: a parte mais importante do relatrio e que requer maior maturidade acadmica do aluno. Descreve os principais resultados obtidos durante a prtica realizada em laboratrio. Os resultados devem ser apresentados em uma sequncia lgica, de preferncia obedecendo a ordem em que o procedimento foi realizado. Devem-se incluir os clculos efetuados, sendo que os resultados podem ser apresentados em forma de grficos ou tabelas, conforme o caso e de modo a melhorar a sua compreenso. As unidades de medida devem ser expressas no Sistema Internacional (SI). Todos os resultados devem ser acompanhados de uma anlise crtica, com base nos conceitos tericos citados na Introduo. Sempre que possvel, deve-se realizar a anlise de erros e indicar a incerteza de medio. 5. CONCLUSO: Sntese das concluses e/ou parecer acerca do experimento e dos resultados obtidos. Devem estar em sintonia com os objetivos propostos e ser fruto de observaes e/ou anlise realizada pelo autor do relatrio. 6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS: A apresentao das referncias bibliogrficas deve seguir as Normas da ABNT. PRTICA 1 SEDIMENTAOINTRODUO

Sedimentao uma operao de separao slido/lquido, fundamentada na fora gravitacional, objetivando separar uma polpa em suspenso de tal forma a obter-se um lquido sobrenadante e uma polpa contendo uma concentrao de slido maior que a original.Os principais objetivos dos processos de sedimentao so: recuperar slidos valiosos com o descarte de lquidos; recuperar gua de polpas; prevenir a poluio ambiental devido aos resduos provenientes do processo.

A teoria da sedimentao se resume no efeito da gravidade sobre partculas suspensas no lquido de densidade inferior. Sobre a influncia da gravidade , qualquer partcula que tiver uma densidade maior que a da gua, ir sedimentar-se com uma velocidade crescente at o momento em que a resistncia do lquido se igualar ao peso efetivo da partcula.

Neste momento, a velocidade da sedimentao se torna constante e passa a depender unicamente do tamanho, da forma, do peso especfico da partcula como, tambm, do peso especfico e viscosidade da gua.O movimento de uma partcula slida dentro de uma polpa afetado pelas foras da gravidade, pelo empuxo do lquido deslocado e pelas foras de atrito que se desenvolvem entre lquidos e partculas.

Estas foras so influenciadas pelos seguintes fatores:

-Propriedade da polpa: densidade e viscosidade;

-Propriedade da partcula: tamanho, forma, densidade e rugosidade da superfcie;

-Propriedades do sistema: porcentagem de slidos, pH e estado de agregao/disperso das partculas;

-Geometria do equipamento, especialmente nas proximidades das paredes.

O mecanismo de sedimentao pode ser descrito, da melhor forma, atravs da observao dos efeitos que ocorrem num ensaio de sedimentao dos slidos numa suspenso colocada numa proveta.

Figura 1: Zonas durante um experimento de sedimentao em proveta

Podem-se identificar, na Figura 1, quatro zonas distintas:

-A: Lquido clarificado;

-B: Suspenso com concentrao uniforme, igual inicial;

-C: Zona de transio e concentrao no-uniforme, aumentando de cima para baixo;

-D: Zona de compresso, que aumenta com o passar do tempo;

Com o passar do tempo, as alturas de cada zona variam. Inicialmente ocorre uma diminuio de B com um aumento simultneo de C e D. Decorrido algum tempo, as zonas B e C desaparecem e todos os slidos encontram-se na zona D. Esse ponto denomina-se Ponto Crtico ou ponto de compresso. A altura da zona de compresso denominada Zc e a respectiva concentrao denominada Cc. Deste ponto em diante ocorre a compresso lenta dos slidos com a suspenso do lquido retido.

Mtodo de Talmadge-Fitch O mtodo de Talmadge-Fitch (1955) baseia-se na determinao do ponto crtico (Zc, c) atravs de anlise da curva de sedimentao como mostra a Figura 2:

Figura 2: Mtodo grfico de Talmadge-Fitch

Onde:

Zc: Altura da interface no ponto crtico

c: Tempo necessrio para se atingir o ponto crtico

e: Tempo necessrio para o espessamento

Etapas:

1.Traar a tangente curva de sedimentao na zona de clarificao; 2.Traar a tangente curva de sedimentao na zona de espessamento; 3. Traar a bissetriz entre as 2 retas; 4.Localizar o ponto crtico; 5.Traar a tangente curva de sedimentao passando pelo ponto crtico; 6.Identificar Z1, Zc, e c.

Lembrando que no ensaio de proveta a massa de slidos constantemente que no processo de espessamento ocorre a remoo de certa quantidade de lquido para que ocorra a alterao da concentrao, tm-se que:

C0.Z0.A = Cc.Zc.A = Ce.Ze.A (1)

Vlquido = A(Zc Ze)

(2)

descarga = c - e

(3)

C0 = concentrao inicial

Z0 = altura inicial

Cc = concentrao no ponto critico

Zc = altura no ponto crtico

Ce = concentrao ao final do perodo de espessamento

Ze = altura ao final do perodo de espessamento

Vlquido = volume de lquido expelido durante o espessamento

descarga = tempo necessrio para descarga do volume Vlquido.

A vazo volumtrica de sedimentao pode ser obtida a partir da velocidade Vc, de sedimentao no instante c:

(4)

Em condies de escoamento contnuo, o escoamento ascendente de lquido lmpido deve ser igual ao escoamento descendente de slidos para que seja possvel o espessamento. Logo, tem-se

Vazo volumtrica de lquido expelido = Vazo volumtrica de sedimentao (5)

(6)

A partir dos dados de um ensaio de sedimentao em proveta, a determinao da rea mnima de um espessador contnuo se baseia no fato de que de posse de C0, Z0, Ze (a altura final da zona de espessamento), determina-se Ce, pela Eq. (1) e, utilizando-se a Eq.(6) e Cc e Zc, encontra-se e. Para a operao estacionria do sedimentador contnuo, a velocidade de sedimentao (massa/tempo) na camada de compresso de slidos (que a camada de velocidade de sedimentao mais lenta e que, portanto, requer a maior rea do sedimentador) deve ser a mesma vazo mssica de slidos alimentada, dada por Q0.C0:

(7)

(8)

Sendo que A a rea da seo reta do decantador e Q0 a vazo volumtrica de alimentao do sedimentador contnuo.

OBJETIVO: Realizar ensaios em uma proveta utilizando uma suspenso de Ca(OH)2, verificar a influncia da concentrao e aplicar o Mtodo de Talmadge -Fitch da determinao da rea de um sedimentador contnuo.

MATERIAIS: Proveta de 1000 mL; -Proveta de 250 mL;-Cronmetro;-Rgua;-Balo Volumtrico; suspenso de Ca(OH)2PROCEDIMENTO

O procedimento experimental:

1- Homogeneizar bem a suspenso e anotar a altura da interface da suspenso na proveta (Z0) e disparar o cronmetro.

2 - Acompanhar o decaimento da altura da interface (Z) formada entre o lquido lmpido e a regio de lama em deposio com o tempo. Anotar o valor de Z em intervalos de 2 minutos para a proveta de 250 mL. Para proveta de 1000 mL, anotar o valor de 4 e 8 minutos.

3 - Realizar o experimento em uma proveta de 1000mL, com finalidade de comparao de resultados entre as duas anlises; uma vez que a sedimentao na proveta de 1000 mL ser mais rpida j que a rea dela maior

RESULTADOS A APRESENTAR

- Tabela preenchida

tura da interface (Z)Tempo (t)

- Elaborar o grfico de Z (cm) em funo do tempo (h) para as solues de CaCO3. Tome nota do nvel da suspenso no tempo zero (Z0);

- Determinar o ponto crtico (tc, Zc);

- Calcular a rea do sedimentador contnuo para CaCO3 nas seguintes condies:

Vazo de alimentao = 10 ton/h;

Concentrao de alimentao = concentrao inicial na proveta (C0);

Concentrao de lama na sada (Ce) = correspondente concentrao mdia na fase de compactao ou compresso.

REFERNCIA BIBLIOGRFICA

UNICAMP. Aulas prticas de Operaes Unitrias I. 2003.

PRTICA 2 SECAGEM COM CIRCULAO DE AR FORADAINTRODUOA secagem est entre as operaes mais usuais na indstria qumica. Em uma boa parte das situaes o ltimo processamento do produto antes de sua classificao e embalagem. A qualidade do produto seco, a quantidade de energia gasta e o tempo utilizado neste processo so parmetros primordiais para a rentabilidade do bem submetido a esta operao.

Os fenmenos de transferncia de calor, remoo de umidade e alteraes de dimenses, cor, sabor, resistncia mecnica e outros, envolvidos em uma operao de secagem so complexos.

Por outro lado, a diversidade de tipos de secadores oferecidos no mercado coloca o gerente industrial freqentemente questionando se o seu secador ou aquele que pretende adquirir seria o mais adequado para o seu processo.

Em geral entende-se por Secagem a operao unitria destinada remoo de um lquido agregado a um slido para uma fase gasosa insaturada atravs de vaporizao trmica. Esta vaporizao ocorrendo em uma temperatura inferior quela de ebulio do lquido na presso do sistema.

Normalmente imagina-se um slido como algo com forma definida, em alguns casos o que se tem na alimentao do secador uma pasta ou uma suspenso de slidos ou ainda uma soluo. Porm em qualquer situao o produto final slido 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 vaporizao trmica para a remoo da umidade distingue a secagem dos processos de filtrao e centrifugao. A umidade mais comum a gua e o sistema comumente encontrado o de um slido mido exposto ao ar em uma certa temperatura e umidade.

Quando observamos um valor para a umidade de um slido devemos ficar avaliar se refere base seca ou mida. A negligncia deste fato pode levar a receber um produto ou matria prima com mais gua do que se supe.

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

Wd=Ma / Md (1)

Wd pode ser expresso por exemplo em kg de gua por kg de slido seco.

Define-se umidade de um slido na base mida (Ww) como o quociente entre a massa de umidade (Ma) e a massa do slido mido (Md+Ma):

Ww=Ma / (Md+Ma) (2)

Ww pode ser expresso por exemplo em kg de gua por kg de slido mido.

A transformao da umidade de uma base para outra pode ser obtida pelas seguintes expresses e pela Figura 1.1:

Ww = Wd / (1+Wd) (3)

Wd = Ww / (1 Ww)(4)

Para que a secagem ocorra, este sistema evidentemente no pode estar em equilbrio. necessrio que o meio de seca esteja a uma temperatura superior quela do slido mido permitindo que exista um fluxo de calor para o mesmo que possibilitar a vaporizao da umidade.

Ao observarmos a operao da maioria dos secadores, percebe-se que a temperatura e a umidade do ar de secagem variam no interior do secador. Todavia muito esclarecedor observar o fenmeno de secagem sob condies em que o slido mido fica sujeito a um ar com temperatura e umidade invariveis com o tempo. Esta situao denominada secagem sob condies constantes do meio de seca. O estudo desta situao possvel de ser realizado em escala de laboratrio e fornece conhecimentos fundamentais para a compreenso do fenmeno de secagem.

A secagem um processo de transferncia de massa, resultando na remoo de gua ou umidade de um fluxo de processo. Enquanto a evaporao aumenta a concentrao de componentes no volteis na soluo, o produto final nos processos de secagem um slido. Os processos de secagem reduzem o nvel de soluto ou umidade para

melhorar as caractersticas de armazenamento e manuseio do produto,

manter a qualidade do produto durante armazenamento e transporte e

reduzir o custo de frete (menos gua para transporte).

Aplicaes de secagem industrial usam processos de transferncia de calor condutivo e/ou convectivo para reduzir a concentrao de componentes residuais volteis em fluxos de processos que sejam ricos em compostos no volteis. Os princpios de secagem de slidos so semelhantes queles de outros processos trmicos, como evaporao. Assim, os evaporadores industriais e sistemas de secagem tm muitas similaridades funcionais, como

uma fonte de energia,

mecanismos para alimentar o sistema de secagem,

um sistema de condicionamento para que a alimentao e o produto fluam livremente no secador,

mecanismos de transferncia de calor e equipamento para separao de produto de vapor.A desidratao de frutas um mercado com grande potencial de crescimento e muito pouco explorado empresarialmente no Brasil. Diversos fatores contribuem para esse tmido mercado e sem dvida, a oferta de frutas frescas durante todo o ano a mais significativa, reduzindo com isso o hbito de se consumir frutas secas ou desidratadas. Outro fator importante que a produo de frutas secas no Brasil esteve concentrada, nos ltimos anos, principalmente em banana-passa, sendo a produo na maioria das vezes realizada em escala artesanal. Alm disso, a falta de marketing do produto, a pouca atratividade devido colorao escura e a falta de padro de qualidade no permitiram o desenvolvimento deste mercado. Nesta prtica, ser estudada a cintica de secagem da ma.

OBJETIVO: Este experimento visa construir curvas de velocidade de secagem para a ma, usando-se uma estufa para secagem com circulao e renovao de ar. MATERIAIS: Anemmetro digital; balana digital com preciso de 0,1 g; bandejas; estufa para secagem; facas; psicrmetro digital; tbuas para cortar; termmetro de bulbo mido e de bulbo seco; ma.

PROCEDIMENTO

1) Cortar as mas ao meio e remover cabo e sementes;

2) Cortar em fatias bem finas com 10 a 15 mm de espessura ou em pedaos uniformes com a mesma espessura;

3) Pesar a bandeja / peneira vazia e anotar

4) Colocar dentro da peneira as fatias de ma distribudas uniformente;;

5) Tarar a balana e pesar a peneira com as fatias de ma e anotar;

6) Colocar as bandejas no secador a 75oC e deixar secar por um perodo de 1h e 20 min aproximadamente;

7) Medir a temperatura do ar dentro do secador (Tbu e Tbs);

8) Medir as temperaturas de bulbo seco, de bulbo mido, umidade relativa e velocidade do ar na entrada e na sada da estufa secadora com o Anemmetro digital;

9) Inicialmente, pesar as bandejas a cada 20 minutos, at o tempo de 80 minutos. Verificar a umidade final da amostra.

Obs: Considerar umidade inicial da ma igual a 87%.


a) Tabela contendo dados de: tempo, massa da bandeja + ma, massa de ma, massa de matria seca, massa de gua, Xbs, Xbu e velocidade de secagem (g/s);Massa da bandeja =

Tempo (min)bandeja+ma

(g)Ma (g)Massa seca

(g)Massa gua (g)Velocidade de secagemXbsXbu

0

20

40

60

80

b) Clculo da umidade final;

c) Dados das propriedades psicromtricas (Tbs, Tbu e UR) do ambiente externo ao secador, prximo entrada e prximo sada de ar;

d) Curvas:

a. Curva de umidade em base seca em funo do tempo;

b. Velocidade de secagem em funo da umidade em base seca;

c. Velocidade de secagem em funo do tempo.

e) Fazer anlise dos resultados obtidos.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

FOUST, A. S. et al. Princpios das Operaes Unitrias. Ed. Guanabara, 1982.

KERN, D. Q. Processos de Transmisso de Calor. Ed. Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro, 1987.

PERRY, R.H. & CHILTON, C.H. Manual de Engenharia Qumica, 5 edio. Ed. Guanabara Dois S.A., Rio de Janeiro, 1980.

PRTICA 3 SECAGEM NO MICROONDASINTRODUO

A secagem est entre as operaes mais usuais na indstria qumica. Em uma boa parte das situaes o ltimo processamento do produto antes de sua classificao e embalagem. A qualidade do produto seco, a quantidade de energia gasta e o tempo utilizado neste processo so parmetros primordiais para a rentabilidade do bem submetido a esta operao.

Os fenmenos de transferncia de calor, remoo de umidade e alteraes de dimenses, cor, sabor, resistncia mecnica e outros, envolvidos em uma operao de secagem so complexos.

Por outro lado, a diversidade de tipos de secadores oferecidos no mercado coloca o gerente industrial freqentemente questionando se o seu secador ou aquele que pretende adquirir seria o mais adequado para o seu processo.

Em geral entende-se por Secagem a operao unitria destinada remoo de um lquido agregado a um slido para uma fase gasosa insaturada atravs de vaporizao trmica. Esta vaporizao ocorrendo em uma temperatura inferior quela de ebulio do lquido na presso do sistema.

Normalmente imagina-se um slido como algo com forma definida, em alguns casos o que se tem na alimentao do secador uma pasta ou uma suspenso de slidos ou ainda uma soluo. Porm em qualquer situao o produto final slido 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 vaporizao trmica para a remoo da umidade distingue a secagem dos processos de filtrao e centrifugao. A umidade mais comum a gua e o sistema comumente encontrado o de um slido mido exposto ao ar em uma certa temperatura e umidade.

Quando observamos um valor para a umidade de um slido devemos ficar avaliar se refere base seca ou mida. A negligncia deste fato pode levar a receber um produto ou matria prima com mais gua do que se supe.

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

Wd=Ma / Md (1)

Wd pode ser expresso, por exemplo, em kg de gua por kg de slido seco.

Define-se umidade de um slido na base mida (Ww) como o quociente entre a massa de umidade (Ma) e a massa do slido mido (Md+Ma):

Ww=Ma / (Md+Ma) (2)

Ww pode ser expresso, por exemplo, em kg de gua por kg de slido mido.

A transformao da umidade de uma base para outra pode ser obtida pelas seguintes expresses e pela Figura 1.1:

Ww = Wd / (1+Wd) (3)

Wd = Ww / (1 Ww)(4)

Para que a secagem ocorra, este sistema evidentemente no pode estar em equilbrio. necessrio que o meio de seca esteja a uma temperatura superior quela do slido mido permitindo que exista um fluxo de calor para o mesmo que possibilitar a vaporizao da umidade.

Ao observarmos a operao da maioria dos secadores, percebe-se que a temperatura e a umidade do ar de secagem variam no interior do secador. Todavia muito esclarecedor observar o fenmeno de secagem sob condies em que o slido mido fica sujeito a um ar com temperatura e umidade invariveis com o tempo. Esta situao denominada secagem sob condies constantes do meio de seca. O estudo desta situao possvel de ser realizado em escala de laboratrio e fornece conhecimentos fundamentais para a compreenso do fenmeno de secagem.

A secagem um processo de transferncia de massa, resultando na remoo de gua ou umidade de um fluxo de processo. Enquanto a evaporao aumenta a concentrao de componentes no volteis na soluo, o produto final nos processos de secagem um slido. Os processos de secagem reduzem o nvel de soluto ou umidade para

melhorar as caractersticas de armazenamento e manuseio do produto,

manter a qualidade do produto durante armazenamento e transporte e

reduzir o custo de frete (menos gua para transporte).

Aplicaes de secagem industrial usam processos de transferncia de calor condutivo e/ou convectivo para reduzir a concentrao de componentes residuais volteis em fluxos de processos que sejam ricos em compostos no volteis. Os princpios de secagem de slidos so semelhantes queles de outros processos trmicos, como evaporao. Assim, os evaporadores industriais e sistemas de secagem tm muitas similaridades funcionais, como

uma fonte de energia,

mecanismos para alimentar o sistema de secagem,

um sistema de condicionamento para que a alimentao e o produto fluam livremente no secador,

mecanismos de transferncia de calor e equipamento para separao de produto de vapor.A desidratao de frutas um mercado com grande potencial de crescimento e muito pouco explorado empresarialmente no Brasil. Diversos fatores contribuem para esse tmido mercado e sem dvida, a oferta de frutas frescas durante todo o ano a mais significativa, reduzindo com isso o hbito de se consumir frutas secas ou desidratadas. Outro fator importante que a produo de frutas secas no Brasil esteve concentrada, nos ltimos anos, principalmente em banana-passa, sendo a produo na maioria das vezes realizada em escala artesanal. Alm disso, a falta de marketing do produto, a pouca atratividade devido colorao escura e a falta de padro de qualidade no permitiram o desenvolvimento deste mercado. Nesta prtica, ser estudada a cintica de secagem da ma.

OBJETIVO: Este experimento visa construir curvas de velocidade de secagem para a ma, usando-se um microondas com potencia definida. MATERIAIS: Anemmetro digital; balana digital com preciso de 0,1 g; vidro de relgio; estufa para secagem; facas; psicrmetro digital; tbuas para cortar; termmetro de bulbo mido e de bulbo seco; ma.

PROCEDIMENTO

1) Cortar as mas ao meio e remover cabo e sementes;

2) Cortar em fatias bem finas com 10 a 15 mm de espessura ou em pedaos uniformes com a mesma espessura;

3) Pesar o vidro de relgio / vazio e anotar

4) Colocar dentro do vidro as fatias de ma distribudas uniformente;;

5) Tarar a balana e pesar o vidro com as fatias de ma e anotar;

6) Colocar os vidros no microondas e deixar secar por um perodo de aproximadamente 3 a 4 min aproximadamente; 7) Medir a temperatura do ar dentro do equipamento (Tbu e Tbs);

8) Medir as temperaturas de bulbo seco, de bulbo mido, umidade relativa e velocidade do ar na entrada e na sada da estufa secadora com o Anemmetro digital;

9) Inicialmente, pesar os vidros de relgio a cada 1/2 minuto, at o tempo de 4 minutos. Verificar a umidade final da amostra.

Obs: Considerar umidade inicial da ma igual a 87%.


f) Tabela contendo dados de: tempo, massa da bandeja + ma, massa de ma, massa de matria seca, massa de gua, Xbs, Xbu e velocidade de secagem (g/s);Massa da bandeja / vidro =

Tempo (min)bandeja+ma

(g)Ma (g)Massa seca

(g)Massa gua (g)Velocidade de secagemXbsXbu

0

1

2

3

4

g) Clculo da umidade final;

h) Dados das propriedades psicromtricas (Tbs, Tbu e UR) do ambiente externo ao secador, prximo entrada e prximo sada de ar;

i) Curvas:

d. Curva de umidade em base seca em funo do tempo;

e. Velocidade de secagem em funo da umidade em base seca;

f. Velocidade de secagem em funo do tempo.

j) Fazer anlise dos resultados obtidos.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS




PRTICA 4 e PRTICA 5 DESTILAO SIMPLES E FRACIONADA INTRODUO:

A destilao uma operao unitria integrada no conjunto das operaes baseadas na transferncia de massa. O mecanismo que rege operao de separao o equilbrio lquido/vapor. A destilao um processo caracterizado pela mudana de estado fsico, em que uma substncia, inicialmente no estado lquido, aquecida at atingir a temperatura de ebulio, transformando-se em vapor, e novamente resfriada at que toda a massa retorne ao estado lquido.

Ao fornecer calor a uma mistura lquida, promovemos a sua vaporizao parcial, e ento obtemos duas fases, uma lquida e outra de vapor, que tm composies diferentes. A diferena de composio das duas fases resulta da diferena de volatilidades dos vrios componentes da mistura lquida inicial. Quanto maior for essa diferena entre as volatilidades maior ser a diferena de composio entre a fase lquida e vapor.

As aplicaes industriais do processo de destilao so vrias, sendo a mais conhecida a da separao de misturas de hidrocarbonetos na indstria petroqumica em particular na refinao do petrleo. Outra aplicao importante de destilao a produo de lcool e bebidas alcolicas.

O uso da destilao como mtodo de separao disseminou-se pela indstria qumica moderna. Pode-se encontr-la em quase todos os processos qumicos industriais em fase lquida onde for necessria uma purificao. Dentre as vantagens e desvantagens do uso do processo de destilao para separao de misturas, podemos levar em considerao que o processo demanda bastante energia, e ainda no caso de destilao fracionada so necessrios outros mtodos de separao para purificar a substncia desejada. Uma vantagem, que no necessita de nenhum agente para auxiliar na separao, tal como um absorvente, por exemplo.

Existem ainda diversos tipos de destilao, e os mais comuns e aplicados industrialmente so a destilao simples e a fracionada, entretanto, existem ainda a destilao a vcuo e a destilao por arraste de vapor. A destilao simples implica que dois componentes possam ser separados eficientemente por destilao simples necessrio que a diferena entre seus pontos de ebulio seja alta. A destilao fracionada implica em separar componentes com pequenas diferenas de pontos de ebulio, separam-se as primeiras fraes do destilado, que so destiladas novamente, sofrendo um crescente enriquecimento do componente mais voltil. Utiliza-se uma coluna de retificao entre a alimentao e o equipamento de condensao dos vapores, que proporciona vrias destilaes simples sucessivas.Destilao simples

A destilao simples consiste na vaporizao de um lquido por aquecimento seguida da condensao do vapor e recolhimento do condensado num frasco apropriado. O condensador permite que a mistura seja aquecida na temperatura de ebulio do solvente sem que esta seja perdida para a atmosfera. O ponto de ebulio a temperatura em que o vapor e o lquido esto em equilbrio a uma dada presso. O ponto de ebulio das misturas varia dentro de um intervalo de temperatura que depende da natureza e das propores dos seus constituintes. O aumento de calor de um lquido em ebulio no produzir elevao do seu ponto de ebulio, pois o calor absorvido todo consumido em formas de bolhas de vapor, o que resulta num aumento da velocidade da destilao.A destilao simples tem aplicao para separar um lquido de impurezas no volteis (em soluo no lquido) de um solvente usado numa extrao, ou excepcionalmente, para separar lquidos de ponto de ebulio afastados.Observa-se atentamente o termmetro durante todo o processo. A temperatura tem a tendncia de estacionar inicialmente no ponto de ebulio da substncia mais voltil. Quando a temperatura voltar a aumentar, deve-se pausar o aquecimento e recolher o contedo do receptor: o lquido obtido da substancia mais voltil, que se separou da mistura original. Repete-se o processo para a obteno da segunda substncia mais voltil, a terceira e assim por diante at conseguir separar cada um dos componentes da mistura.

Os destilados obtidos desta forma no esto 100% puros, apenas mais concentrados do que a mistura original. Para obter graus de pureza cada vez maiores, podem-se fazer sucessivas destilaes do destilado. Como este processo demorado e trabalhoso, utiliza-se em seu lugar a destilao fracionada.

Este tipo de destilao bastante utilizado em bancada de laboratrio. Na escala industrial este tipo de destilao utilizando quando pequena capacidade no permite a separao com operao contnua, este tipo de processo deve ocorrer apenas ocasionalmente, que se obter um produto novo ou quando os materiais no so apropriados para um sistema de fluxo contnuo. Na figura 1 possvel ver o esquema deste tipo de destilao.

Figura 1 Montagem da bancada de destilao simplesDestilao fracionada

A destilao fracionada serve para realizar a separao em uma mistura de produtos, utilizando a propriedade fsica ponto de ebulio. Ela um processo de aquecimento, separao e esfriamento dos produtos e empregada quando a diferena entre os pontos de ebulio dos lquidos da mistura menor. Um aparelho mais sofisticado e um pouco mais de tempo so necessrios. No aparelho de destilao fracionada existe uma coluna de fracionamento que cria vrias regies de equilbrio lquido-vapor, enriquecendo a frao do componente mais voltil da mistura na fase de vapor.

Neste mtodo de destilao, usa-se um balo de destilao (alambique, ou refervedor, dependendo da escala de produo), uma coluna de Vigreaux (coluna de destilao, quando em indstria), um condensador e um receptor. A mistura a ser purificada colocada no balo de destilao, que aquecido. Surge ento um vapor quente. Ele sobe pela coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba por condensar-se. Com a condensao, forma-se um lquido, que escorre para baixo pela coluna, em direo fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o lquido. Parte desse lquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. A uma certa altura um pouco acima da condensao anterior, o vapor torna a condensar-se e escorrer para baixo. Este ciclo de vaporizao e condensao ocorre repetidas vezes ao longo de todo o comprimento da coluna.

Os vrios obstculos instalados na coluna foram o contato entre o vapor quente ascendente e o lquido condensado descendente. A inteno desses obstculos promover vrias etapas de vaporizao e condensao da matria. Isto nada mais do que uma simulao de sucessivas destilaes flash. Quanto maior a quantidade de estgios de vaporizao-condensao e quanto maior a rea de contato entre o lquido e o vapor no interior da coluna, mais completa a separao e mais purificada a matria final. A ateno temperatura importante. A cada salto de temperatura no termmetro, devem-se recolher os destilados correspondentes. Ela muito comum em refinarias de petrleo, para extrair diversos tipos de compostos, como o asfalto, gasolina, gs de cozinha entre outros. Nestas separaes so empregadas colunas de ao de grande dimetro, compostas de pratos ou de sees recheadas.Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como funo colocar as fases vapor e lquido em contato, de modo a que ocorra a transferncia de massa entre elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os compostos mais volteis, enquanto a fase lquida se concentra com os compostos mais pesados de maior ponto de ebulio. Na figura 2 possvel ver o esquema deste tipo de destilao.

Figura 2 Montagem da bancada de destilao farcionadaOBJETIVOS:

Destilao SIMPLES: Separao de um lquido de impurezas no-volteis,.

Destilao fracionada: Separao de lquidos miscveis entre si, neste caso a purificao do etanol de impurezas volteis.

Construir um grfico com temperatura versus volume correspondente do destilado na abcissa.MATERIAIS:

Destilao SIMPLES: Erlenmeyer de 250 mL, Proveta, Manta eltrica, Bquer de 250 mL, Termmetro, Balo de fundo redondo, Suporte universal e garras , Rolha, Mangueira , condensador reto , Adaptador de destilao , Etanol

Destilao fracionada :Suporte universal e garras, Manta eltrica, Balo de fundo redondo , Coluna de Vigreaux , Cabea de destilao , Termmetro , Condensador reto, Vidro de relgio , Adaptador de destilao , Erlenmeyer de 250 mL , Proveta , trip , tela de amianto. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

DESTILAO SIMPLES:

o processo utilizado para separar misturas homogneas lquido-slido. Procedemos da seguinte maneira:

1.- Monte a aparelhagem como mostra a figura1 ;

2.- Com o funil analtico e a proveta, coloque aproximadamente 100ml de uma soluo no balo de fundo chato;

3.- Para evitar superaquecimento, coloque dentro da soluo algumas prolas de vidro;

4.- Aquea lentamente;

5 - Abra com cuidado a entrada de gua do condensador. Anote a temperatura no incio da ebulio e em intervalos regulares at o trmino;

6.- Observe que, quando a soluo atinge o ponto de ebulio, a gua passa para o estado gasoso e vai para o condensador, onde volta ao estado lquido;

7.- Verifique ainda se, no final da destilao, voc obteve mesmo o desejado no balo e a gua destilada no erlenmeyer.

DESTILAO FRACIONADA

o processo utilizado para separar misturas homogneas do tipo lquido-lquido. Os passos a seguir so:

1.- Tal como a experincia anterior, coloque 100 ml de vinho no balo de destilao.

2.- Abra com cuidado a entrada de gua para o condensador.

3.- Acenda o bico de Bunsen (chama mdia).

4.- Verifique quando a mistura entra em ebulio e anote a temperatura. Anote a temperatura no incio da ebulio e em intervalos regulares at o trmino5.- Verifique qual componente destila primeiro, testando o cheiro das gotas destiladas inicialmente.

RESULTADOS A APRESENTAR:

Curvas de temperatura versus frao molar;

O Clculo da massa especfica do destilado usando mtodo do picnmetroREFERENCIAS BIBLIOGRFICAS




PRTICA 6 EVAPORAO INTRODUO:

A evaporao a operao unitria que tem por objetivo a concentrao de uma soluo, pela retirada de solvente, fazendo a soluo entrar em ebulio. A vaporizao da gua no equipamento se d pelo contato entre o ar e a gua, sendo o ar mais frio do que a gua que admitida, havendo assim a transferncia de gua da fase lquida para a fase gs, ocorrendo, portanto a umidificao do ar. Esta operao consiste, ento, na remoo de um solvente, usualmente gua, de uma soluo contendo um soluto no voltil. O aquecimento efetuado por um vapor condensante. Evaporadores so equipamentos de ampla utilizao nas indstrias qumica e de alimentos. A principal vantagem do emprego de evaporadores nessas industriais est na reduo do consumo de vapor, sendo o nmero timo de efeitos aquele que permita realizar a evaporao proposta, com um custo total mnimo.Basicamente um evaporador consiste de um trocador de calor para aquecer a soluo ebulio e um separador do vapor formado pela fase lquida em ebulio. O produto de um evaporador geralmente a soluo concentrada.O meio de aquecimento normalmente utilizado o vapor dgua, que, ao passar pelo trocador, passa ao estado lquido cedendo o seu calor de condensao para a soluo que ento entra em ebulio. Existe uma infinidade de tipos de evaporadores sendo que a escolha do tipo adequado para a realizao de uma determinada tarefa depende das condies e das caractersticas da soluo a concentrar como tambm das caractersticas que se deseja para o produto final.

O Aumento da concentrao da soluo ir modificar: a densidade da soluo, a viscosidade, a temperatura de ebulio e a taxa de transferncia de calor que ocorrer uma diminuio.

Os cuidados na escolha de um evaporador so essenciais e devem seguir sempre, observando a formao de espuma no processo, porque estas provocam o arraste de lquido na fase vapor, averiguar a decomposio de produtos pelo aquecimento (alimentos, remdios), evitar a formao de incrustaes ( processo corrosivo).

Um dos evaporadores mais simples empregado na indstria de alimentos o evaporador de tacho descontnuo.A evaporao difere da cristalizao e da secagem, uma vez que o produto final uma soluo concentrada ou uma disperso.

A concentrao apresenta trs aplicaes principais na indstria de alimentos: pr-concentrao de uma soluo antes de outros processos; reduo do volume de lquidos para diminuir os custos de armazenamento, embalagem e transporte; reduzir a atividade de gua pelo aumento da concentrao de slidos.

O evaporador ou concentrador o equipamento de transferncia de calor projetado para transferir o calor latente de vaporizao na operao de evaporao, cujo objetivo concentrar uma soluo formada por um soluto no voltil e um solvente voltil. Exemplos de aplicao da operao de concentrao na indstria de alimentos so a produo de extrato de tomate, de suco concentrado e de leite concentrado, entre outros.

OBJETIVOS:

- Demonstrar a operao unitria de evaporao (concentrao), utilizando uma soluo de sacarose Determinar os balanos de massa e de energia referentes a essa operao.

MATERIAIS: Tacho aberto descontnuo, soluo de sacarose, termmetro, refratmetro, balana, concha e bquer para retirar amostras.

PROCEDIMENTO:

1 Preparar 50 L de uma soluo de sacarose a 5o brix;

2 Medir a temperatura inicial da soluo;

3 Medir com o refratmetro a concentrao inicial da soluo;

4 Transferir a soluo para o tacho aberto e ligar o tacho;

5 Aps 30 min de aquecimento medir novamente a temperatura e a concentrao;

6 Aps 60 min de aquecimento desligar o tacho, medir a temperatura final, a concentrao final e pesar a soluo.

UTILIZAO DOS DADOS:

Balano de massa:

w0.L0 = w1.L1onde w0 = frao mssica inicial de soluto; L0 = massa inicial da soluo; w1 = frao mssica final de soluto; L1 = massa final da soluo.

L0 = L1 + massa de gua evaporada (m H2O, evap).

Balano de energia:

mvapor(hvs hls) = Qvapor = L1cp1(T1-Tref) L0cp0(T0-Tref) + mH2O,evaphvaporsat,tebonde: hvs = entalpia do vapor saturado na presso na entrada do tacho; hls = entalpia do lquido saturado na presso na entrada do tacho; cp1 = cp da soluo na temperatura final; cp0 = cp da soluo na temperatura inicial;Tref = 0oC; hvaporsat,teb. = entalpia do vapor saturado na temperatura de ebulio da soluo.

RESULTADOS A APRESENTAR:

A Concentrao final da soluo de sacarose;

O Clculo da massa de vapor necessria para concentrar a soluo (balano de massa e de energia).

REFERENCIAS BIBLIOGRFICASFOUST, A. S. et al. Princpios das Operaes Unitrias. Ed. Guanabara, 1982.



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Vapor saturado

Condensado

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