LISTA DE EXERCÍCIO: PROCESSO DE SEPARAÇÃO POR MEMBRANAS - PSM, Exercícios de Produção e Gestão de Operação

Baixe LISTA DE EXERCÍCIO: PROCESSO DE SEPARAÇÃO POR MEMBRANAS - PSM e outras Exercícios em PDF para Produção e Gestão de Operação, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: OPERAÇÕES BÁSICAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS II LISTA DE EXERCÍCIO: PROCESSO DE SEPARAÇÃO POR MEMBRANAS - PSM ALUNA: THAÍSA VALÉRIA CARVALHO DOS SANTOS - 378974 1. Sabe-se que PROCESSO DE SEPARAÇÕES POR MEMBRANAS vem sendo utilizada em substituição a filtração convencional. Diante do exposto como se pode conceituar uma MEMBRANA? Uma membrana pode ser definida como uma barreira que separa duas fases distintas, restringindo total ou parcialmente o avanço/fluxo de uma ou demais substâncias contidas nas fases. 2. Cite algumas vantagens e desvantagens do PSM. Vantagens: Menor energia requerida para se obter a separação quando comparada a outros métodos. Esterilização a frio, pois os poros da membrana são menores que os microorganismos, colaborando-se para obtenção de produtos com pouca ou nenhuma alteração sensorial. Melhor eficiência de separação. Desvantagens: Menores fluxos, mão de obra especializada e alto custo. 3. Quais os dois parâmetros fundamentais de avaliação do PSM? Quantidade de fluxo de permeado e seletividade da membrana. 4. Quais os tipos de escoamento (direção relativa entre fluido e superfície filtrante) e suas diferenças no PSM? Filtração Estática/Dead-end (Frontal/Perpendicular) e Tangencial/fluxo cruzado. No primeiro, a alimentação do sistema ocorre de maneira perpendicular à posição da membrana e durante o processo pode ser observada uma variação no fluxo de permeado, pode haver a formação de torta. Outro aspecto interessante diz respeito ao fato do tipo de alimentação frontal ser empregado em sistemas onde se evidencia regimes transientes. Já no escoamento de fluxo cruzado, ou tangencial, a alimenta se dá de forma paralela à superfície da membrana, minimizando o acúmulo de componentes tanto no interior como na superfície da membrana. É no escoamento de fluxo cruzado que tem-se a formação de duas correntes de fluxo: o retentado e o permeado. Sendo este, a corrente que passa pela membrana e aquele, o que fica retido. 5. Quais os principais processos de separações por membranas? Cite pelo menos uma aplicação de cada. Microfiltração, aplicada em esterilizações microbianas, clarificação de vinhos. Ultrafiltração, aplicada em recuperação de óleos e pigmentos. Nanofiltração, aplicada em purificação de enzimas e dessulfatação da água do mar. Osmose inversa, concentração de suco de frutas, dessalinização de água do mar, desmineralização de águas. Diálise, aplicada na área de saúde em procedimentos de hemodiálise. Eletrodiálise, aplicada na desmineralização de águas. Pervaporação, aplicada na recuperação de compostos aromáticos. 6. Em relação aos materiais que são utilizados para elaboração das membranas, quais os dois grupos que elas são classificadas? Qual grupo proporciona melhor estabilidade térmica? Orgânicas (Poliméricas) e Inorgânicas (Cerâmicas), sendo que estas apresentam maior estabilidade térmica em relação às poliméricas. 7. Os principais tipos de configurações de membranas são plana, tubular espiral e fibra oca. Cite algumas características de cada configuração A configuração plana apresenta alto custo e baixa relação área/volume do módulo, além de baixa turbulência. Em contrapartida, pode ser um material versátil permitindo, por exemplo, o controle da área filtrante. A configuração tubular apresenta uma turbulência considerada boa para operação e custo mais elevado, sendo amplamente usada em sistemas de trabalho com soluções de elevada viscosidade e com alta concentração de sólidos suspensos. A configuração espiral apresenta baixo custo e baixa turbulência. Apresentam uma boa densidade de empacotamento, mas apresentam limitações para fluidos muito viscosos. A configuração de fibra oca apresenta, assim como a espiral, uma turbulência baixa e um baixo custo, são membranas ótimas para uma relação de área filtrante/volume. Configuração área filtrante/volume dos módulos Plana −2 −3 100 − 200𝑚 ,𝑚 Tubular −2 −3 50 − 100𝑚 ,𝑚 Espiral −2 −3 800 − 12000𝑚 ,𝑚 Fibra Oca −2 −3 10000 − 20000𝑚 ,𝑚 8. Podemos organizar um sistema de PSM em série e em paralelo. Supondo que um mesmo produto seja submetido a um processo em série e a outro em paralelo, ambos Pela análise do gráfico, observa-se que o comportamento de fluxo em função de tempo para o suco de uva, com e sem enzima, foi bastante similar. Para o suco de maçã, observa-se que houve grande diferença no perfil de escoamento com adição da enzima e sem a mesma. Nesse sentido, pode-se afirmar que a maceração enzimática só afetará o fluxo de permeado quando em condições específicas, como quando tivermos lidando com sucos com alto teor de fibras e elevado uso das enzimas que poderão fazer a hidrólise dos carboidratos constituintes dessas fibras, podendo causar redução no fluxo. Para o caso apresentado no gráfico, temos que a maceração enzimática só melhorou o fluxo de permeado, em especial no suco de maçã, para o suco de uva não houve grande diferença se comparamos com a diferença observada para o suco de maçã. Com isso temos, Px = (E+ Ps Px= 5 Px = Sette, Para Ptml: Ptmi = Ret, Po + (Muito, Ptmi = 4 qeteree Pimi = Para Pim? Pim2 = eéra, (Ee + ty +(. Petisy Pim2 = —+ (testar eme save Ptma = 2, Organizando a Eguação Py pos (Eres 2h. Py = z a dba Pe Ps Ts Py = : : qatacês Py= —BPri Pe Py = a Utilizando-se Py para determinar Ptm3, tem-se que: Ptm3 = —Py+Pim they (reste a CIT. Pim3 = z 5 é Po + 2Pe + Ps + 3Ps dacbtositeaate, Pim3 = 400 (esse, Pim3 = + Pim3 = Aetate Para Ptmd: (eee; Pimá = eetstrtam , Pimá = 4; (tetâts 3 2 a