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Leitos fluidizados são amplamente utilizados em processos de aglomeração nas industriais farmacêuticas, alimentícias, químicas, agroquímicas entre outras (HEMATI et al., 2003). Sua utilização apresenta algumas vantagens, como altas taxas de transferência de calor e massa entre os fluidos e as partículas, bem como a possibilidade de se realizar simultaneamente as operações de granulação e secagem no mesmo equipamento (LITSTER e ENNIS, 2004).

O processo de aglomeração em leito fluidizado é realizado pela atomização de um líquido ligante sobre um leito de partículas em movimento agitado. Este processo pode ser representado pela ocorrência de duas etapas consecutivas, que são repetidas continuamente. A primeira etapa consiste na umidificação das partículas pelo líquido atomizado, e união destas por meio de pontes líquidas. Na segunda etapa, pontes sólidas serão formadas ou pela secagem ou por arrefecimento da solução atomizada, dependendo do tipo de ligante empregado. Deste modo, a aglomeração em leito fluidizado pode ser considerada como uma sucessão dos processos de umidificação e secagem (ou resfriamento) (PONT et al., 2001; TAN et al., 2006). Leitos fluidizados com base cônica são comumente utilizados em processos de aglomeração devido à sua adequada geometria, na qual a secção transversal aumenta com a altura do leito, permitindo maiores velocidades na parte inferior e menores velocidades na parte superior da base cônica. Tal geometria permite que o arraste de finos durante o processo seja minimizado, mesmo para materiais com amplas faixas de distribuição de tamanho de partículas (ZHOU et al., 2008; DACANAL, 2009; SAU et al., 2007; SHAN et al., 2001; PENG e FAN, 1997). No caso de pós alimentícios, que na sua grande maioria apresentam ampla distribuição de tamanho de partícula, o uso de leito fluidizado cônico para operações de aglomeração,

recobrimento e secagem é vantajoso em relação ao leito fluidizado cilíndrico. Devido à sua geometria, uma maior velocidade do gás na base mantém as partículas maiores em movimento e uma velocidade de gás mais baixa na parte superior evita o arraste das partículas menores (DEPYPERE et al., 2009).

A aglomeração por via úmida é largamente utilizada pelas indústrias, embora os processos de aglomeração por secagem e aglomeração por compressão também sejam empregados, porém em menor proporção (SCHUBERT, 1987; HLA e HOGEKAMP, 1999).

A aglomeração em leito fluidizado difere da realizada em outros tipos de equipamentos, pois o gás utilizado para fluidização das partículas sólidas também provoca a evaporação do ligante e o aquecimento (ou resfriamento) destas partículas. Como resultado, tem-se o aumento do tamanho das partículas, o que provoca alterações no regime fluidodinâmico, principalmente nas propriedades de mistura do leito. Esses fenômenos de interação, que ocorrem no leito fluidizado, fazem deste um sistema complexo e ao mesmo tempo versátil, possibilitando que processos de secagem e resfriamento sejam realizados simultaneamente ao aumento de tamanho das partículas (TARDOS et al., 1997).

A adesão entre partículas durante a aglomeração em leito fluidizado ocorre, comumente, por meio de pontes ligantes, que podem ser formadas pela adição de uma solução ligante ou pelo umedecimento superficial das partículas, utilizando-se aspersão de água. Em ambos os casos, a eficiência do processo depende dos parâmetros operacionais (LITSTER, 2003; MORT, 2005) e das propriedades do sólido particulado (PALZER, 2009).

Para que um processo de aglomeração seja executado de forma controlada, é preciso considerar não somente as interações entre os parâmetros do processo, que são complexas e diversas, como também prever a influência de cada um desses parâmetros sobre o processo global. Um dos mais importantes parâmetros a ser controlado é o conteúdo de umidade das partículas. Esta propriedade depende do equilíbrio entre os mecanismos de umidificação e evaporação, que por sua vez, são controlados pela taxa de adição de líquido ligante e temperatura do ar de fluidização, respectivamente (LIPPS e SAKR, 1994).

Na indústria de alimentos, o maior propósito da aglomeração é a produção de produtos instantâneos, que possuem a capacidade de se reconstituir rapidamente quando misturados em água ou leite (SCHUBERT, 1987).

A aglomeração proporciona melhores propriedades de instantaneização, devido ao aumento do tamanho das partículas e da sua porosidade, o que permite a rápida penetração de líquido no seu interior, via capilaridade (SCHUBERT, 1987; HOGEKAMP e SCHUBERT, 2003). Além disso, permite a obtenção de produtos com melhores propriedades de fluidez e aparência, conforme observado por diversos autores, para a aglomeração em leitos fluidizados convencionais ou pulsados (DACANAL, 2005; JINAPONG et al., 2008; TAKEITI, 2007; VISSOTTO, 2014; MONTES et al., 2010; DACANAL e MENEGALLI, 2010; MACHADO et al., 2014).

O processo de aglomeração em leito fluidizado é influenciado por vários parâmetros operacionais, tais como vazão e concentração da solução ligante, pressão de atomização, temperatura e velocidade do ar de fluidização, e umidade relativa no interior do leito. Diversos autores têm reportado a influência desses parâmetros na eficiência do processo e nas propriedades do produto aglomerado.

Da Cunha et al. (2009) estudaram o processo de granulação de celulose microcristalina em leito fluidizado com tubo interno Wurster, utilizando como líquido ligante maltodextrina. No estudo foi investigada a influência da vazão da solução ligante, pressão de atomização, temperatura do ar de fluidização e altura do tubo em relação a placa distribuidora de ar no crescimento das partículas. Foi constatado que a vazão da solução ligante apresentou influência significativa tanto no processo quanto na formação do produto, sendo que maiores vazões favoreceram o crescimento das partículas, mas também ocasionaram a defluidização do leito, que foi evitada com a atomização intermitente da solução ligante. Pressão de atomização e temperatura do ar de fluidização baixas favoreceram o crescimento dos grânulos. Temperaturas elevadas resultaram em menor taxa de crescimento devido à evaporação da maior parte da solução ligante antes desta atingir o leito de partículas. O tubo interno possibilitou melhor movimento das partículas e minimizou a instabilidade dinâmica, o que foi evidenciado para a menor altura do tubo em relação à placa distribuidora de ar. A análise da interação entre as variáveis permitiu concluir que maior vazão de ligante combinada com pressão de atomização e temperatura do ar de fluidização baixas favoreceram o crescimento dos grânulos. Srinivasakannan e Balasubramaniam (2003) realizaram a granulação de ácido málico em leito fluidizado e investigaram a influência da vazão e concentração da solução ligante, temperatura e vazão do ar de fluidização e diâmetro da partícula no mecanismo e a taxa

de crescimento das partículas. Os autores observaram que o aumento da vazão ou da concentração da solução ligante proporcionou maior taxa de crescimento das partículas. Por outro lado, foi constatado que o aumento da vazão ou da temperatura do ar de fluidização não influenciou na taxa de crescimento das partículas. No entanto, maiores temperaturas e vazões de ar, possibilitaram manter condições de fluidização estáveis para elevadas vazões de solução ligante, impedindo o arrefecimento e defluidização do leito. O diâmetro da partícula influenciou no mecanismo de crescimento, sendo que, maiores partículas favoreceram o recobrimento, enquanto que partículas menores propiciaram a aglomeração.

Vengateson e Mohan (2016) estudaram a aglomeração de farinha de trigo e de pó de arroz usando água como ligante em leito fluidizado, e avaliaram o efeito da variação da velocidade do ar de fluidização e da vazão de ligante no tamanho dos grânulos. Os autores verificaram que o aumento da vazão de ligante favoreceu a formação de grânulos maiores, enquanto que o aumento da velocidade do ar de fluidização, levou a uma diminuição no diâmetro médio dos grânulos.

Dacanal (2005) estudou a granulação de suco de acerola desidratado em leito fluidizado, empregando água como líquido ligante. O autor investigou a influência dos parâmetros operacionais no processo. Foi constatado que os parâmetros que regem a umidade no interior do leito são a vazão e temperatura do ar de fluidização, e a vazão de ligante. Deste modo, o aumento da umidade no leito foi proporcional ao decréscimo da vazão e temperatura do ar de fluidização, e aumento da vazão de ligante. Além disso, este autor verificou que o crescimento das partículas foi decorrente do aumento do conteúdo de umidade no interior do leito, com consequente acréscimo do conteúdo de umidade do produto. Deste modo, as condições de processo que proporcionaram o aumento da umidade no interior do leito, favoreceram o aumento de tamanho da partícula. Porém, foi observado que o aumento excessivo da umidade no interior do leito diminuiu o rendimento do processo, ocasionando a saturação das partículas, formação de torrões e incrustação do produto nas paredes do leito. Portanto, a umidade no interior do leito é um parâmetro que deve ser controlado, uma vez que seu aumento excessivo pode provocar o colapso do leito fluidizado. A aglomeração proporcionou melhores propriedades de instantaneização ao produto, reduzindo o tempo de instantaneização e a fração de material não solubilizado.

Machado et al. (2014) estudaram a aglomeração de proteína isolada de soja em leito fluidizado pulsado. A influência da temperatura e velocidade do ar de fluidização, e da vazão de ligante carboximetilcelulose (CMC) no rendimento do processo, diâmetro médio e umidade das partículas foi avaliada por meio de um planejamento experimental. Os autores verificaram que menor temperatura e velocidade do ar de fluidização, e maior vazão de ligante resultou no maior rendimento do processo, mas formou um aglomerado com maior umidade. Na condição oposta (menor vazão de ligante, maior temperatura e velocidade do ar de fluidização) foram obtidos aglomerados com menor umidade. A condição ótima de processo foi obtida para temperatura do ar de 80 °C, velocidade do ar de 0,57 m/s e vazão de ligante de 1,3 mL/min, o que resultou em um produto com diâmetro médio de 73 µm e umidade de 5,3%, e em rendimento de 69%. O produto aglomerado obtido na condição ótima apresentou melhor molhabilidade, capacidade de retenção de água e capacidade de formação de espuma em relação a matéria-prima.