Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T14:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_AlineMariaManrique_M.pdf: 2697128 bytes, checksum: 791a079eecd6ec0abc7c5950687642df (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O objetivo de estudo deste trabalho consistiu na análise do recobrimento de partículas em leito de jorro com atomização na base do equipamento. Estudou-se o comportamento fluidodinâmico, as propriedades de adesão entre partícula-suspensão, o crescimento da partícula e a eficiência do processo. Os ensaios foram realizados em equipamento de escala laboratorial e ângulo de base de 60º, sendo utilizados núcleos, como: vidro, ABS®, polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Todos foram objeto de análise e classificação quanto à forma, tamanho, esfericidade, densidades absoluta e aparente, porosidade, ângulo de repouso e escoabilidade. Quanto às suspensões, foram utilizadas as poliméricas aquosas, tendo como polímero base o hidroxietilcelulose (HEC), caracterizadas pela densidade, tensão superficial, ângulo de contato e reologia. Em termos de fluidodinâmica do processo, foram avaliados parâmetros como a queda de pressão no leito, a vazão do ar de entrada, a velocidade de circulação dos sólidos e a altura da fonte. Observou-se a ocorrência de dois processos distintos: o recobrimento das partículas e a secagem da suspensão, dependendo do par úcleo-suspensão utilizado. No recobrimento das partículas, a velocidade de circulação e a queda de pressão no leito aumentam com o aumento da vazão de ar de jorro, já que se adotou como procedimento manter a altura do leito constante através do aumento da vazão de ar para que o regime de jorro permanecesse estável. Já na secagem, a velocidade de circulação das partículas diminui em função da retenção de sólidos no leito e a queda de pressão mantémse praticamente constante com o aumento do ar de jorro. A ocorrência do processo de recobrimento ou secagem é determinada pelas propriedades de adesão entre a partícula-suspensão. Ao atomizar-se as diferentes suspensões sobre os núcleos, visualizou-se que a energia superficial do sólido e a tensão superficial da suspensão influenciam a eficiência dos processos. Partículas com alta energia superficial (vidro e ABS®) foram recobertas pela suspensão, enquanto que a secagem ocorreu quando foram utilizadas partículas com menores energias superficiais (PP e PS). Sendo importante ressaltar que a tensão superficial da suspensão influencia diretamente a eficiência do recobrimento e, para a secagem, a quantidade de pó coletado no leito / Abstract: The aim of this work is to analyze the coating process in a spouted bed with bottom-spray, where parameters like fluid-dynamic behavior, properties of adhesion between the particles and the suspensions, the particles growth and the process efficiency were studied. The experiments were realized in a conventional spouted bed of laboratory scale, with base angle of 60º. Inert particles, such as glass beads, ABS®, polypropylene (PP) and polystyrene (PS), were analyzed and classified by size, shape, sphericity, absolute and apparent densities, porosity, angle of repose and flow ability. The polymeric suspension was characterized by density, surface tension and rheology. In terms of fluid-dynamic, values of bed pressure drop, spout air flow rate, solids circulation velocity and fountain height, were analyzed. The occurrence of two distinct process: the coating of the particles or the suspension drying, was observed depending on the particles-suspensions characteristics. During the particles coating, the particles circulation velocity and the bed pressure drop increased with the spout air flow rate increase. For the drying process, the particles circulation velocity decreased with the solids retention in the bed and the bed pressure drop maintained practically constant increasing the spout air flow rate. The occurrence of coating or drying process is influenced by the adhesion properties between the particle and the suspension. Atomizing the three suspensions on the four particles, it was observed that the solid surface energy and the surface tension cause some influence on the process efficiency. Particles with higher surface energy (glass beads and ABS®) were coated by the suspension, while the drying of the suspension occurred when the bed was filled with inert particles with lower surface energy (PP and PS). The suspension surface tension influences directly the coating efficiency and the quantity of powder collected in the cyclone / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braga_MatheusBoeira_M.pdf: 1934542 bytes, checksum: 516a23bf4dbe8407e817242208f20e1e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O recobrimento de partículas é uma operação presente em vários setores industriais e tem como objetivo modificar as propriedades de superfície influenciando diretamente na qualidade, estabilidade e proteção do produto final. O principal enfoque deste trabalho foi aprimorar o estudo de recobrimento em termos de tensão superficial do sólido e características de molhabilidade e adesão antes e após a formação da primeira camada de recobrimento sobre a partícula. Ensaios de recobrimento em leito de jorro foram conduzidos, empregando-se: cinco suspensões poliméricas aquosas que se diferenciaram quanto às propriedades físicas (concentração de sólidos, tensão superficial e reologia) e, como inertes, partículas arredondadas de vidro e ABS® (copolímero acrilonitrila butadieno estireno) com diferentes energias superficiais, gerando sistemas com distintas características de molhabilidade e adesão. Para caracterização do sistema filme-suspensão, duas metodologias (A e B) foram testadas recobrindo lâminas de vidro e de ABS® com uma fina camada de suspensão polimérica, e para os conjuntos sólido/película que produziram uma superfície lisa e homogênea, estes foram avaliados quanto ao ângulo de contato, assim como para o sistema sólido-suspensão. A eficiência do processo e a cinética de crescimento das partículas, para ambos os sólidos e as cinco formulações, foram determinadas em cada ensaio de recobrimento e, buscou-se relacionar os resultados às características de superfície. A alta energia superficial do vidro exerceu grande influência sobre os sistemas sólido-suspensão e filme-suspensão, resultando em baixos valores de ângulo de contato. Devido à menor energia superficial do ABS®, a receptividade do sólido pelas suspensões foi menor, resultando em maiores valores de ângulo de contato e menores valores de trabalho de adesão. As forças de adesão diminuíram com o aumento da espessura do filme, porém, todos os valores de ângulo de contato se mantiveram abaixo de 70º, indicando boa molhabilidade e condições para o recobrimento. Os valores de eficiência se mantiveram acima de 60 %, e todos os valores de desvio médio para as duplicatas, abaixo de 10 %, indicando boa eficiência e reprodutibilidade do processo. A cinética de crescimento das partículas não apresentou diferença de comportamento após a formação da primeira camada de recobrimento, como poderia ser previsto pela alteração na molhabilidade após a formação do filme sobre a partícula / Abstract: Particle coating is an operation used in several industrial sectors and aims to modify the particle surface properties directly influencing the quality, stability and protection of the final product. The main focus of this work was to improve particle coating analyses in terms of the solid surface tension, wettability and adhesion characteristics before and after the formation of the first layer of coating on the particle. Testing of coating in spouted bed were conducted using five aqueous polymeric suspensions that differed in terms of physical properties (solids concentration, surface tension and rheology), and as nucleus, rounded particles of glass and ABS® with different energies surface, generating systems with different characteristics of wettability and adhesion. To characterize the film-suspension system, two methods (A and B) were tested covering blades of glass and ABS® with a thin layer of the polymer suspension. Contact angles were evaluated for the solid-suspension systems and for the solid/film sets where a smooth and homogeneous surface was produced. The process efficiency and growth kinetics of particles, for both solids and five formulations were determined in each coating test, and the results were related to surface characteristics. The high surface energy of the glass had a great influence on the solid-suspension and film-suspension systems, resulting in low values of contact angle. Due to the lower surface energy of ABS®, the receptivity of the suspension by the solid was lower, resulting in higher values of contact angle and lower values of work of adhesion. The adhesive forces decreased with increasing film thickness; however, all values of contact angle remained below 70 °, indicating good wettability and conditions for efficient coating. Coating efficiencies remained above 60%, and all values of mean deviation for duplicates, below 10%, indicating good efficiencies and reproducibility of the process. The growth kinetics of the particles showed no difference in behavior after the formation of the first covering layer, as could be predicted by the change in wettability after the film formation on the particle / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:48:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Donida_MartaWilk_D.pdf: 11312080 bytes, checksum: bb1dd03e1f1adcf362e6bfcdcf1ba9c5 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O recobrimento de partículas em leito de jorro tem aplicações em diversos produtos como comprimidos, cosméticos, alimentos, sementes, fertilizantes, etc. No processo de recobrimento o desempenho é dependente de um conjunto de características do sólido a ser recoberto, da suspensão de revestimento, da adesão líquido-sólido e das condições operacionais. O objetivo deste trabalho é analisar o desempenho do processo de recobrimento em leito de jorro verificando as influências das características do sólido (tamanho, forma, densidade, porosidade, e ângulo de contato) e da suspensão (densidade, reologia, tensão superficial e molhabilidade). Para este estudo foram utilizados diferentes tipos de partículas (esferas de vidro, placebos, poliestireno, etc.) e diferentes formulações de suspensões poliméricas aquosas que ofereçam a variação das características, do sólido e da suspensão, que influenciam o processo. O recobrimento foi realizado em leito de jorro, em condições operacionais pré-fixadas, para cada conjunto partícula-suspensão, mantendo estabilidade fluidodinâmica do leito para as diferentes partículas. Para quantificar a influência das características do sólido e da suspensão no processo de recobrimento foram avaliadas a taxa de crescimento, a eficiência e a qualidade do recobrimento (superfície, distribuição do filme, porosidade). O estudo das influências das características do sólido e do líquido no processo de recobrimento foi realizado em duas etapas: primeira etapa:o recobrimento de partículas de propriedades físicas distintas com uma única suspensão de recobrimento; segunda etapa: recobrimento de um único tipo de partícula com suspensões de recobrimento de diferentes características físico-químicas. Identificou-se que o ângulo de contato entre a suspensão de recobrimento e a superfície das partículas pode ser utilizado como indicativo do tipo de operação unitária a ser obtida no leito de jorro: secagem da suspensão ou recobrimento das partículas. A adesão da suspensão na superfície da partícula, durante o processo de recobrimento e secagem de suspensão em leito de jorro, não é dependente apenas do trabalho de adesão, ou seja, das forças interfaciais, mas de um conjunto de variáveis como o comportamento fluidodinâmico, o atrito inter-partícula, a atomização da suspensão e mudança da molhabilidade das interfaces durante o processo. A interação inicial da partícula inerte-suspensão determina a operação (recobrimento ou secagem), enquanto a interface filme-suspensão, ou seja, forças de adesão entre a superfície recoberta e a suspensão, pode ser responsável pelo processo de recobrimento em relação à eficiência e crescimento por formação de camadas de filme. A eficiência do processo mostrou ser influenciada por uma interferência complexa de mais de uma característica, ou seja, o resultado de um conjunto de condições interfaciais, reológicas, operacionais e de atomização da suspensão. Pôde-se verificar que as propriedades fisico-químicas influenciam significativamente o crescimento das partículas. As partículas crescem mais quando a suspensão de recobrimento possui maior concentração de sólidos, maior densidade, maior viscosidade aparente e maior força de adesão com a superfície da partícula. As mudanças da molhabilidade das interfaces sólido-líquido durante o processo de recobrimento afetam a eficiência do processo / Abstract: Coating of partic1es in spouted bed can be applied to several products such as tablets, cosmetics, foodstuff, seeds, fertilizers, etc. In the coating process, the performance depends upon the characteristics of the solids to be coated, the coating suspension, the liquid-solid adhesion and the operational conditions. The objective of this work is to analyze the performance of the coating process into a spouted bed verifying the influences of the solid characteristics (size, shape, density, porosity and contact angle) and the suspension characteristics (density, rheology, surface tension, and wettability). To accomplish that, different types of partic1es were used (glass beads, placebo' s tablets, polystyrene, etc) and different aqueous polymeric suspension formulations to obtain the variation in the characteristics to be studied, and influence the process. The study of the influences of the solid and the liquid characteristics in the coating process were carried out in two steps. First step: coating of the partic1es with different physical properties using a single suspension formulation; second step: coating of a single type of partic1e using coating suspensions with different physicochemical properties. It was identified that the contact angle between the coating suspension and the partic1es surface can be used as an indicator of the type of unit operation obtained in the spouted bed: suspension drying or partic1e coating. Suspension adhesion on the partic1e surface, during the coating and the drying into a spouted bed, is not dependent only on the adhesion work (interfacial forces), but also on a series of variables like the fluid dynamic behavior of the bed, inter-partic1es friction, suspension atomization and the change on the wettability of the surfaces during the process. The initial interaction of the inert particle-suspension determines the operation, either drying or coating, while the interface film-suspension (attraction between the coated surface and the suspension) can be responsible for the coating process in relation to its efficiency and the growth of film layers on the particles. The process efficiency seems to be influenced by a set of interfacial, rheological, operational and atomization conditions. It can be verified that the physicochemical properties influence significant1y the growing of the partic1es. Partic1es grow more when the suspensions have higher solids concentrations, greater density, greater apparent viscosity and greater adhesion attraction with the particle surface. The changes in the wettability of the solid-liquid interface during the coating process affect the process efficiency / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química