Estudo fluidinâmico do leito de jorro 2d para materiais orgânicos / Fluid flow study of the 2d spout bed for organic materials

O leito de jorro é um equipamento com ótima viabilidade devido ao eficiente contato fluido-partícula e das altas taxas de transferência de calor e massa, nas operações industriais. Devido essas boas características, uma das formas de uso desse equipamento é a secagem de grãos e a granulação de materiais, o que permite obtenção de produtos alimentícios com alta qualidade em menor tempo de contato. Entretanto, esse equipamento possui restrição de scale-up, o que restringe seu uso a processos de pequena e meso escalas. Uma eficiente forma de verificar e analisar desempenho operacionais de equipamento é por meio do uso de ferramentas computacionais sendo que estas apresentam baixos custos, as mesmas prevêem o comportamento dos equipamentos. O objetivo deste trabalho foi verificar, por meio da simulação CFD (Computational Fluid Dynamics), o comportamento fluidodinâmico de um leito de jorro convencional do tipo gás sólido, em escala de bancada para materiais orgânicos. As simulações apresentaram um perfil da dinâmica de escoamento fluidodinâmico no interior do leito, esta foi estabelecida pelas medidas da queda de pressão no leito e velocidade de ar crescentes para diferentes tipos de partículas. Os estágios de fluidização do leito (leito fixo, jato interno, jorro mínimo, jorro estável e jorro pobre) foram obtidos por meio dos perfis de porosidade gerados e a posição das partículas no leito foi obtida a partir dos gráficos de posição-velocidade.

The spouted bed is an equipment with excellent viability due to the efficient fluid-particle contact and the high rates of mass and heat transfer in industrial operations. Due to these good characteristics one of the ways of using this equipment is the drying of grains and the granulation of materials which allows to obtain foodstuffs with high quality in less time of contact. However, this equipment has a scale-up restriction, which restricts its use to small-scale and meso-scale processes. An efficient way of verifying and analyzing the operational performance of equipment is through the use of computational tools, since these present low costs, which foresee the behavior of the equipment. The objective of this work was to verify, through the CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation, the fluid dynamics behavior of a conventional bed of solid gas type, bench scale for organic materials. The simulations presented a dynamic flow dynamics profile inside the bed, this was established by the measures of the pressure drop in the bed and increasing air velocity for different types of particles. The fluidization stages of the bed (fixed bed, internal jet, minimum jet, stable jet and poor jet) were obtained by means of the generated porosity profiles and the position of the particles in the bed was obtained from the position-velocity graphs.

Fluid-dynamic behavior of flaxseed fluidized and spouted bed / Comportamento fluidodinâmico de sementes de linhaça em leito fluidizado e jorro

ABSTRACT: Processing of particles in a moving bed, such as a fluidized bed or a spouting bed, is commonly used in the operations of drying, coating, and granulation of particulate systems. This process has applications in the chemical, pharmaceutical and, presently, agronomical industries, especially for seed treatment/coating. This research aimed to analyze the fluid-dynamic behavior of fluidized and spouting beds with different air temperatures and loads of flaxseeds (Linum usitatissimum L.), with estimates of the fluid-dynamic parameters correlated to each process. The parameters were compared with the values obtained from classical correlations in the literature, with indications of associated percentages of deviation. Influence of fluid dynamics on the physiological quality of seeds was assessed by germination tests and the germination speed index. An analysis of the results indicated that seed processing was adequate for processing in dynamically active beds; however, temperatures above 50ºC in both beds caused significant reductions in the physiological quality of the seeds. Processing in a fluidized bed presented a smaller reduction of the physiological properties of the flaxseed.

RESUMO: O processamento de partículas em leitos móveis, como o leito fluidizado e o leito de jorro, são comumente empregados em secagem, recobrimento e granulação de sistemas particulados, com aplicações nas indústrias química, farmacêutica, e atualmente na agronômica, em especial no tratamento/revestimento de sementes. Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento fluidodinâmico, em leito fluidizado e jorro, das sementes de linhaça (Linum usitatissimum L.), para diferentes cargas de sementes. Obter as curvas fluidodinâmicas dos leitos: fluidizado e de jorro, estimando os parâmetros fluidodinâmicos correlacionados a cada processo. No leito fluidizado foram determinados: a velocidade de mínima fluidização, queda de pressão na máxima e mínima fluidização, expansão do leito e, porosidade de mínima fluidização e, para o leito de jorro, foram estimados a velocidade de mínimo jorro, queda de pressão máxima e queda de pressão no mínimo jorro. Estes parâmetros foram comparados com os valores obtidos de correlações clássicas da literatura, sendo observados baixos desvios percentuais para os mesmos. Avaliou-se a influência da fluidodinâmica sobre a qualidade fisiológica das sementes através dos testes da germinação e do índice de velocidade de germinação.

Antioxidant activity and physical-chemical properties of spray and spouted bed dried extracts of bauhinia forficata / Atividade antioxidante e propriedades físico-químicas de spray e leito de jorro extratos secos de bauhinia forficata

Two distinct drying methods (spouted bed and spray drying) were used for production of dried extracts of Bauhinia forficata Link (Leguminosae, Caesalpinoideae). High-quality powder products in terms of physical and chemical properties were obtained. HPLC fingerprints revealed that the chromatographic profiles of flavonoid compounds present in the dried extract did not change significantly, due to drying. In general, the spouted bed drying caused a degradation of total flavonoids than was lower than that of the spray drying. Antioxidant properties of the dried extract, examined by their radical scavenging activity using 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical (DPPHò) and inhibition of lipid peroxidation induced by Fe+2 assays (LPO), confirmed their antioxidant potential. The slight reduction in scavenging activity of the dried extracts may be associated with the occurrence of oxidative reactions, decomposition or losses of thermolabile compounds, induced by the heat.

Neste trabalho foram utilizados dois distintos secadores (leito de jorro e spray dryer) para a produção de extratos secos de Bauhinia forficata Link (Leguminosae, Caesalpinoideae) obtendo-se um produto seco com elevada qualidade em termos de suas propriedades físicas e químicas. Análises qualitativas obtidas por CLAE revelam que os perfis cromatográficos dos compostos flavonóides presentes nos extratos secos não apresentaram significativas mudanças durante a secagem quando comparados aos perfis obtidos para os extratos concentrados. Em geral, a secagem por leito de jorro acarreta menores perdas dos flavonóides totais do que a secagem em spray drying. A atividade antioxidante dos extratos secos foi examinada pelos métodos de (DPPHò) e peroxidação lipídica induzida por Fe+2 (LPO). Uma pequena redução na atividade sequestradora de radicais livres observada para os extratos secos pode ser associada com a ocorrência de reações oxidativas, decomposição e/ou perdas de compostos termolábeis induzidas pelo calor.