Agitador de peneira ultrassónico para uma peneiração otimizada – Um estudo de caso

A peneiração mecânica tradicional de pós finos é frequentemente dificultada pela rápida formação de aglomerados – frequentemente causada pela viscosidade do amido – que obstruem rapidamente a malha da peneira e reduzem drasticamente a eficiência da separação. O agitador ultrassónico de peneiras resolve este desafio crítico recorrendo a vibrações mecânicas de alta frequência para desobstruir continuamente a superfície da peneira.
Os resultados do estudo aqui apresentado revelam uma melhoria significativa na eficiência de separação em comparação com os métodos convencionais; enquanto a peneiração tradicional produziu menos de 55 % do material na faixa ideal de 200–450 μm, a configuração ultrassónica melhorou significativamente a recuperação da fração desejada. Mais notavelmente, um ciclo de peneiramento de 10 minutos com uma amplitude ultrassónica de 75% isolou com sucesso 83,79% da farinha de milho dentro da faixa de tamanho alvo, comprovando que a desobstrução por ultrassons é um método de processamento altamente eficaz e justificado para garantir uma distribuição precisa do tamanho das partículas.

Quem beneficia da utilização de um peneirador ultrassónico

• Controlo de qualidade & Investigação laboratorial: Os cientistas e técnicos que realizam análises do tamanho das partículas obtêm resultados precisos e reprodutíveis, sem a interferência do entupimento das malhas.
• indústria alimentar & Processadores: As indústrias que trabalham com materiais à base de amido, como a farinha de milho, de trigo e de centeio, beneficiam de um tamanho de partícula uniforme, o que é essencial para otimizar produtos como os extrudidos de expansão direta.
• Operações de fabrico: As instalações que utilizam extrusão ou processos semelhantes melhoram a qualidade dos seus produtos finais, uma vez que os tamanhos uniformes das partículas garantem uma melhor transferência de calor e as propriedades texturais desejadas durante o processamento.

Estudo de caso: Agitador de peneira ultrassónico para desobstruir as peneiras durante a peneiração da farinha de milho

O estudo de caso de Brnčić e colegas (2009) avalia a utilização do peneirador ultrassónico Hielscher para melhorar a peneiração da farinha de milho na produção de alimentos extrudidos por expansão direta, incluindo snacks enriquecidos com proteínas de soro de leite ou de soja. O tamanho das partículas é fundamental na extrusão, uma vez que afeta a mistura dos ingredientes, a transferência de calor, a expansão e a textura do produto final. Por conseguinte, os investigadores tiveram como objetivo isolar as partículas de farinha de milho com dimensões entre 200 e 450 μm – o intervalo recomendado para esta aplicação.

A peneiração convencional foi testada durante 5, 10 e 15 minutos. Como a farinha de milho contém amido viscoso, as partículas colidiram entre si e formaram aglomerados que obstruíram a peneira, em particular a malha de 450 μm. O entupimento começou logo no primeiro ou segundo minuto e agravou-se com o prolongamento do processamento. Consequentemente, a proporção de farinha na gama desejada diminuiu de 55,58 % após 5 minutos para 54,11 % após 10 minutos e para apenas 49,37 % após 15 minutos.

Os ensaios foram repetidos utilizando um sistema ultrassónico com potência nominal de até 250 W e a funcionar a 24 kHz. Três amplitudes ultrassónicas – 25%, 50% e 75% – foram avaliados em cada intervalo de tempo de peneiramento. As vibrações mecânicas de alta frequência que atravessavam a peneira quebravam os aglomerados e mantinham as aberturas da malha desobstruídas.

As peneiras submetidas a vibração ultrassónica proporcionaram uma melhoria substancial:

• Após 5 minutos, a fração utilizável aumentou com a amplitude, atingindo 79,57% a uma amplitude de 75%.
• Após 10 minutos a 75 % de amplitude, 83,79 % da farinha situava-se dentro do intervalo pretendido, em comparação com 54,11 % na peneiração convencional – um aumento de quase 30 pontos percentuais.
• Após 15 minutos a 75 % de amplitude, a fração alvo manteve-se igualmente elevada, nos 83,4 %, em comparação com apenas 49,37 % sem ultrassons.

Os dois melhores resultados ultrapassaram o valor de referência de 75% estabelecido pelo estudo para um processamento economicamente viável.

Resultados da peneiração da farinha de milho utilizando o peneirador ultrassónico após 10 minutos
Estudo e gráfico: ©Brnčić et al., 2009.

A principal vantagem da peneiração por ultrassons é, portanto, a sua capacidade de evitar o entupimento da peneira, proporcionando simultaneamente um rendimento maior e mais consistente de material com a granulometria correta. Permite ainda manter a capacidade de peneiração, reduzir a dependência de métodos de limpeza manuais ou mecânicos e limitar os riscos associados a danos na malha e à contaminação do produto.

Em termos gerais, o estudo identifica 10 minutos de peneiramento a uma amplitude ultrassónica de 75% como a condição mais eficiente testada. A fração de farinha resultante permite uma mistura mais uniforme com concentrados proteicos e deverá promover uma extrusão, expansão e textura do produto mais consistentes. O método pode também ser adequado para a separação por granulometria de outros materiais em pó.

Por que razão devo utilizar um peneirador ultrassónico?

• Eliminação do entupimento da peneira: A peneiração convencional de pós finos e pegajosos (como a farinha de milho) conduz frequentemente a um rápido entupimento das malhas, devido à aglomeração de partículas causada pela viscosidade do amido. As vibrações ultrassónicas quebram continuamente esses aglomerados, mantendo as aberturas das malhas desobstruídas ao longo de todo o processo.
• Aumento significativo do rendimento e da precisão: Ao evitar o entupimento, a peneiração por ultrassons pode melhorar drasticamente a recuperação da fração de partículas pretendida. Por exemplo, no estudo de caso, a fração alvo (200–450 μm) aumentou de menos de 55 %, com a peneiração tradicional, para mais de 83 %, com a utilização de ultrassons.
• Otimização do processamento a jusante: Uma distribuição precisa do tamanho das partículas é fundamental para a análise, o controlo de qualidade e as aplicações industriais.
• Desempenho superior com partículas finas: Os métodos tradicionais falham frequentemente com malhas finas (por exemplo, 450 μm ou menos) devido ao rápido entupimento. A desobstrução por ultrassons garante que mesmo as malhas mais finas se mantenham eficazes, permitindo uma separação de alta precisão de pós finos e suspensões.
• Maior durabilidade da malha, limpeza reduzida: Os discos mecânicos de desobstrução ou a intervenção manual podem ser ineficazes e potencialmente prejudiciais para as delicadas malhas das peneiras. O agitador de peneiras por ultrassons reduz o desgaste das malhas das peneiras.
• Eficiência em termos de tempo e custos: A peneiração por ultrassons permite obter rendimentos mais elevados em períodos mais curtos, em comparação com os tempos prolongados da peneiração tradicional, que resultam em taxas de recuperação mais baixas. Esta eficiência reduz os custos com mão-de-obra e aumenta a produtividade do laboratório.
• Versatilidade em todos os setores: Embora tenha sido demonstrada com matérias-primas alimentares como o milho, o trigo e a farinha de centeio, esta tecnologia é aplicável a vários pós finos e partículas em suspensão em líquidos, o que a torna valiosa para a investigação nas áreas farmacêutica, química e da ciência dos materiais.
• Maior reprodutibilidade: Ao proporcionar um mecanismo de revelação consistente e controlado, a peneiração por ultrassons reduz a variabilidade associada à peneiração manual ou à agitação mecânica, conduzindo a resultados analíticos mais fiáveis e repetíveis.

Literatura / Referências