Sustainable and innovative processing
Current Projects
Strategies for production of particles with meltable material in fluidised bed.
Leito fluidizado é um equipamento extremamente versátil e utilizado para secagens, reações e/ou recobrimentos, em diferentes segmentos industriais. Porém, o desenvolvimento destas operações ainda é muito recente, e elas precisam ser significativamente melhoradas para atender a demanda real de produção de particulados na indústria. Neste contexto, a utilização de ferramentas para monitoramento e desenvolvimento de novos processos é de suma importância para o aumento da eficiência operacional e redução do custo experimental. Atualmente, há pouco conhecimento a respeito do uso do leito fluidizado para diversificação da produção de partículas, como por exemplo, quando se emprega materiais com baixo ponto de fusão. O desafio no uso destes materiais é que a temperatura provoca mudança de fase sólido- líquido, dificultando a obtenção das partículas. Este projeto propõe a produção de partículas com alto teor de lipídio com ponto de fusão entre 60 e 80 ͦ C, através da combinação das técnicas de aspersão (Jet Cutter) e leito fluidizado. O revestimento com material polimérico será empregado para conter as variações volumétricas durante a mudança de fase do lipídio. A avaliação das melhores condições operacionais para realização do recobrimento será primeiramente simulada em OpenFOAM, um software livre de Dinâmica dos Fluidos Computacional, e depois validada experimentalmente por meio da coleta de dados de temperatura e pressão dentro da câmara. Nas condições termo-fluidodinâmicas estabelecidas, será realizado o recobrimento e as partículas obtidas serão caracterizadas quanto a morfologia, tamanho e propriedades térmicas.
Period: Fapesp 2015-2016
Institutional Partners: Unicamp, University of Coimbra
Group: Almerindo Ferreira
Development of a vacuum equipment for spray drying
A secagem por atomização, realizada em equipamentos denominados spray dryers, permite a obtenção de produto em pó a partir da atomização da suspensão, solução ou emulsão em uma câmara de secagem abastecida com ar à alta temperatura, sendo este o fornecedor do calor latente de vaporização. Apesar das altas temperaturas utilizadas, o tempo de residência dentro do equipamento é muito pequeno, em torno de frações de segundos, o que o torna uma opção interessante a métodos de secagem convencionais. Ainda assim há estudos que evidenciam a degradação de compostos termossensíveis durante a secagem em spray dryer. O vacuum spray dryer (VSD) é um equipamento desenvolvido com o intuito de aliar as vantagens da secagem por atomização (maior área de troca térmica) com as vantagens da liofilização (secagem a baixas temperaturas devido ao uso de vácuo) permitindo assim a obtenção de partículas ricas em compostos termossensíveis.
Period: Cnpq 2014 - current
Institutional Partners: Unicamp
Group: Vivaldo Silveira Junior
Past Projects
Design of particles for functional finishing of fabrics: Investigation of microencapsulation techniques.
O setor têxtil vem aumentando significativamente os investimentos em pesquisas para a elaboração de tecidos funcionais e inteligentes, cujo foco são nichos de valor agregado como o esporte de alta performance e artigos médicos. Um dos materiais promissores, muito utilizado na indústria civil, é o Phase Change Material (PCM). Este material, possui grande capacidade de transferência do calor latente e quando aplicado aos substratos têxteis, confere-lhes propriedades térmicas sob variações de temperatura. O PCM absorve calor do meio durante a fusão, provocando a redução da temperatura ambiente e uma consequente sensação de conforto térmico. Na forma encapsulada, estes materiais podem ser facilmente incorporados às fibras do tecido, já que as variações volumétricas, que ocorrem durante a transição de fases, são toleradas, e propriedades de resistência ao processo de fabricação podem ser atribuídas às partículas. Observa-se, no entanto, um número reduzido de técnicas empregadas para a encapsulação destes compostos. Isto se deve à recente aplicação de PCMs em tecidos, mas também à complexidade associada ao uso de um material que muda de fase durante o processamento. Desta forma, o objetivo principal deste projeto é estudar diferentes métodos para encapsulação de um PCM, visando sua incorporação, por via úmida ou seca, em têxteis. Pretende-se maximizar a capacidade de estocagem de calor na partícula e garantir sua insolubilidade e resistência à temperatura.
Period: Fapesp 2011 - 2016
Institutional Partners: Unicamp, Tramare
Production of microparticles by spray drying: selection of wall materials
O objetivo do estudo foi verificar a influência do material de parede, do tamanho da emulsão e do tamanho das partículas na microencapsulação do óleo de cravo-da-índia por spray drying. Inicialmente, serão determinadas a concentração total de sólidos e a porcentagem de material de recheio, através de um planejamento experimental, onde as respostas analisadas serão a eficiência de encapsulação e a perda de voláteis (eugenol e -cariofileno). A partir das condições determinadas nesta primeira etapa, serão produzidas partículas utilizando como materiais de parede um carboidrato (maltodextrina 10DE) e duas proteínas (isolado proteico de soro e caseinato de sódio), sozinhos e combinados. As emulsões para produção destas partículas serão homogeneizadas em três diferentes pressões, que resultarão em diferentes tamanhos de gotas. As partículas produzidas com os diferentes materiais de parede e a partir das diferentes emulsões serão analisadas quanto à eficiência de encapsulação, perda de voláteis e características físico-químicas e morfológicas (umidade, atividade de água, densidade aparente e real, porosidade, microestrutura e distribuição do tamanho de partículas). A estabilidade à estocagem das amostras produzidas em uma determinada pressão de homogeneização (selecionada a partir dos resultados obtidos) será avaliada ao longo de 60 dias, em relação à perda de voláteis. A estabilidade física das partículas também será avaliada através da construção de isotermas de sorção e da determinação da temperatura de transição vítrea. Por fim, cada uma dessas amostras será dividida em três grupos, de acordo com o tamanho das partículas. A divisão será feita com o auxílio de peneiras de diferentes diâmetros e as partículas de diferentes tamanhos serão analisadas quanto à eficiência de encapsulação e à perda de voláteis.
Period: Cnpq 2009 - 2009
Institutional Partners: Unicamp
Group: Miriam Hubinger, Renata Tonon
Evaluation du changement d'échelle dans l'efficience de séchage des billes d'alginate et des bacteries
Project developed as patnership between RHIBAC (8 members of Europeen Community) and EMBRAPA.
Period: Égide 2008-2008
Institutional Partners: ENITIAA (ONIRIS), Embrapa
Group: Denis Poncelet, Mauricio Schoebitz, Guy Fendong
Mise au point d'une méthode de supervision et contrôle en ligne d'un procédé d'enrobage en lit fluidisé
Malgré de nombreuses études et une forte implantation de la technologie du spray coating dans l?industrie pharmaceutique, la maîtrise de ce procédé est largement basée sur des approches empiriques. On a vu ces dernières années se développer des techniques de modélisation favorisant la compréhension des phénomènes mis en jeu. Il est donc évident qu?une prise de conscience sur le besoin d?outils de contrôle fait jour, tant au niveau recherche industriel. Les tentatives sont toutefois toujours limitées à une modélisation des processus entrant en jeu afin d?offrir des modèles prédictifs. Souvent complexes, lourds en calculs, ils sont inaptes à une gestion optimisée du procédé. Aucun outil n?existe actuellement pour suivre ce type d?évolution. Les paramètres de conduite sont donc laissés très largement à la compétence de l?opérateur. Afin d?optimiser un tel procédé, il est nécessaire de définir un outil de modélisation simplifié, mais qui tiennent compte d?une évolution des grandeurs pendant l?opération, dont les paramètres sont facilement identifiables et permettant un ajustement des consignes de travail au cours du temps. L'objectif de ce travail est donc de développer un système intelligent capable d?aider l?opérateur dans le choix des conditions de travail, non seulement au démarrage mais durant toute l?opération d?enrobage en lits fluidisés, afin de conduire celle-ci dans les conditions optimum, de réduire le temps et le coût du procédé tout en assurant une qualité maximum du produit.
Period: Egide 2008-2009
Institutional Partners: ENITIAA (ONIRIS)
Partners: Denis Poncelet, Lionel Boillereaux