Die Bearbeitung durch eine vorwiegend „geopolitische“ Kommission

O processo de aglomeração consiste na transformação de partículas finas em agregados de partículas, denominados de grânulos. A união das partículas ocorre devido às forças físicas existentes entre os sólidos ou por meio dos agentes ligantes, como também pela ocorrência de ambos os fenômenos simultaneamente. O aumento de tamanho das partículas de um único material sólido ou de uma mistura de sólidos pelo processo de aglomeração possibilita melhorar ou modificar as propriedades do produto final (PIETSCH, 2002).

A aglomeração de partículas é empregada em diversos setores industriais, como por exemplo, no processamento de produtos alimentícios, farmacêuticos, químicos, e agrícolas, como também no processamento de minérios (IVESON et al., 2001).

O processo de aglomeração consiste na combinação de três fenômenos, que são apresentados na Figura 2.1 e descritos a seguir (IVESON et al., 2001).

Figura 2.1: Principais fenômenos do processo de aglomeração (IVESON et al., 2001).

1. Umidificação e Nucleação: em que o líquido ligante entra em contato com o pó seco e se distribui através deste, iniciando a formação dos grânulos. A nucleação é definida como a adesão de partículas primárias pequenas, devido à presença de um ligante na superfície do sólido.

2. Consolidação e Coalescência: quando a colisão dos grânulos entre si provoca o aumento do tamanho das partículas. Na coalescência, a superfície porosa do grânulo é saturada

com o ligante e os grânulos que se colidem são suficientemente maleáveis para permitir sua deformação e união;

3. Atrito e Quebra: quando ocorre o rompimento dos grânulos devido ao impacto, desgaste ou compactação das partículas ainda no granulador, ou quando o rompimento acontece durante uma etapa posterior de manipulação.

As operações de secagem ou resfriamento no processo de aglomeração são usualmente realizadas em paralelo ao crescimento das partículas, para que as pontes líquidas de baixa estabilidade sejam transformadas em pontes amorfas ou pontes sólidas cristalinas. No entanto, durante essas operações, pode ocorrer a redução de tamanho das partículas ocasionada por quebra ou abrasão, levando à fragmentação ou desgaste e consequente formação de finos. Desta forma, é necessário que esses mecanismos de redução sejam evitados ou minimizados durante o processo, pois afetam negativamente a qualidade do produto final (FREIRE e OLIVEIRA, 1992).

As forças de ligação que se estabelecem entre as partículas durante ou após o processo de aglomeração determinam o mecanismo e a cinética de crescimento dos grânulos, influenciando nas propriedades do produto final, tais como a forma do aglomerado e sua resistência mecânica.

Os mecanismos de ligação que ocorrem em processos de aglomeração representam como as partículas se unem durante o processo e podem ser divididos em cinco grupos (PIETSCH, 2002):

Pontes sólidas: as pontes sólidas podem ser formadas por sinterização, fusão parcial, reação química, endurecimento do líquido ligante, recristalização e durante a secagem por recristalização e deposição;

Forças de adesão e coesão: formação de pontes líquidas por adição de ligantes altamente viscosos e camadas de adsorção;

Tensão superficial e capilaridade: ligantes líquidos e capilaridade; um dos mecanismos mais comuns da aglomeração via úmida são os ligantes líquidos que ligam os pontos entre as partículas formando o aglomerado. Esses ligantes podem surgir a partir da água livre ou por capilaridade. Eles são pré-condição para a formação de pontes sólidas;

Forças de atração entre os sólidos: podem ser forças moleculares (van der Waals, ligações livres e pontes de hidrogênio), forças elétricas e forças magnéticas;

Pontes de encaixe: ocorrem geralmente quando a partícula sólida tem uma forma irregular, por exemplo, fibrosa, em que as dobras se encaixam uma sobre a outra durante a aglomeração ou em processos de compactação.

De acordo com Iveson et al. (2001) e Knight (2001) algumas das propriedades desejadas dos produtos que são aglomerados incluem:

• Redução de finos, com consequente minimização de perdas, inalação e riscos de explosão;

• Melhores propriedades de fluidez e manipulação, facilitando o controle de medição do produto e a segurança durante o manuseio;

• Taxas de dissolução controlada;

• Modificação da forma e aparência do produto, tornando-o mais atrativo; • Minimização da formação de torrões durante a estocagem;

• Melhores características de dispersão e dissolução;

• Criação de forma especifica para processamentos posteriores, tais como: formulação de comprimidos, grânulos atuando como um núcleo para recobrimento/encapsulação.

Os processos de aglomeração podem ser classificados de acordo com o agente ligante utilizado, seja pela presença de um líquido/vapor ou pelo exercício de pressão (compactação), em granulação por via úmida e por via seca, respectivamente. Na aglomeração por via úmida, um líquido na forma de spray e /ou vapor condensado é introduzido sobre as partículas sólidas a serem aglomeradas, sendo este processo, comumente, empregado para a produção de produtos alimentícios instantâneos (COUTO et al., 2000; SCHUBERT, 1987).

No âmbito alimentício, a aglomeração é realizada para a produção de produtos instantâneos, como leite em pó, chocolate em pó, café solúvel, sucos, sopas, alimentos infantis, molhos entre outros. Estes produtos apresentam como principal característica a capacidade de se reconstituir rapidamente na presença de um líquido, por exemplo, água ou leite (SCHUBERT, 1987).

As propriedades de instantaneização podem ser melhoradas pela adição de agentes dispersantes, como emulsificantes e tensoativos. Porém, no caso de produtos alimentícios, a maioria destas substâncias é de uso restrito ou proibido (DACANAL, 2005).

O processo de aglomeração pode ser realizado em diferentes equipamentos, tais como: leitos fluidizados, leitos de jorro, tambores rotativos e misturadores (TARDOS et al.,

1997). Leitos fluidizados são amplamente utilizados em processos de aglomeração por indústrias alimentícias, farmacêuticas e químicas.