agosto 1, 2023
Opções de válvulas e tubulações de termoplástico amplamente utilizadas no setor de alimentos e bebidas
O uso de plásticos de alto desempenho no processamento de alimentos e bebidas
Devido às suas vantagens inerentes, os plásticos de desempenho são utilizados em uma ampla gama de aplicações no setor de alimentos e bebidas. Essas aplicações incluem o transporte de água potável, águas residuais e produtos químicos. A substituição de componentes de processo de aço inoxidável, como tubulações, válvulas, carcaças de filtros e tanques, por plásticos está se tornando mais comum à medida que os benefícios dos plásticos se tornam mais reconhecidos em vários setores.
O setor de cerveja artesanal
Por exemplo, cervejeiros artesanais comerciais têm usado recipientes de plástico para fermentação como uma alternativa econômica ao aço inoxidável. Um fermentador, no que diz respeito à fabricação de cerveja, é um recipiente que os fabricantes de cerveja usam para converter o mosto em álcool. O mosto é a mistura de água e grãos que foi fervida pelo cervejeiro. A fermentação é realizada com a adição de levedura ao mosto.
Os plásticos também têm sido usados em sistemas de recuperação de levedura como parte do processo de fabricação de cerveja. A levedura de uma fermentação precisa ser recuperada e usada para fabricar a próxima. O polietileno de alta densidade (HDPE) tem sido usado como substituto do aço inoxidável em sistemas de recuperação de levedura. O PEAD é uma excelente opção para essa aplicação, dadas as propriedades do material e as vantagens que oferece em relação ao aço inoxidável (1):
- Baixo custo: O custo do material de HDPE, incluindo o tubo e as conexões moldadas, é mais barato do que o do aço inoxidável.
- Peso leve: Os materiais HDPE são mais leves do que o aço inoxidável, o que resulta em um custo de transporte menor e em uma instalação menos trabalhosa.
- Resistência à contaminação microbiana: O HDPE tem propriedades antimicrobianas, o que o torna uma opção ideal em relação ao aço inoxidável.
- Certificado NSF-61: O HDPE é certificado pela NSF-61, portanto, é seguro para aplicações de água potável.
- Resistência à corrosão: O HDPE é quimicamente resistente, resistente à abrasão, compatível com água salgada e não enferruja, não escama, não fura e não corrói.
- Compatibilidade química: O HDPE oferece compatibilidade química semelhante ou melhor do que o aço inoxidável.
Os tubos e as conexões de PEAD podem ser unidos por fusão térmica para criar carretéis de tubos específicos para cada aplicação. As soldas por fusão térmica formam juntas sem vazamentos, que são tão ou mais resistentes que o tubo. Os carretéis de tubos podem ser ainda mais integrados a conjuntos de skids de nível superior, conforme mostrado na figura abaixo.
Válvulas termoplásticascomo válvulas de esfera, borboleta, de retenção e de diafragma, também são instaladas no processamento de alimentos e bebidas. As válvulas são oferecidas em uma variedade de materiais de corpo para atender a aplicações específicas. Os materiais termoplásticos comumente usados incluem PVC, CPVC, PP e PVDF.
Os plásticos podem ser agrupados em diferentes categorias de acordo com sua composição química. Há materiais de vinil, inclusive cloreto de polivinil (PVC) e cloreto de polivinil clorado (CPVC), que costumam ser o material típico para o transporte de produtos químicos, pois são bem aceitos e amplamente disponíveis. As poliolefinas, como o polietileno (PE) e o polipropileno (PP), são outro grupo de termoplásticos.
O PE também está prontamente disponível e é bem visto em muitas aplicações, como distribuição de gás e abastecimento de água. O PP é considerado uma escolha ideal para muitas aplicações com níveis de pH variáveis, pois lida muito bem com ácidos e bases. Os fluoropolímeros formam o último grupo de materiais termoplásticos. Os fluoropolímeros são termoplásticos de alto peso molecular que oferecem incrível resistência química a ácidos fortes. O fluoreto de polivinilideno (PVDF) é um material particularmente bom para o transporte de ácidos.
Na fabricação de cerveja artesanal, válvulas de esfera de PVC são uma solução econômica e oferecem excelente resistência à corrosão. As válvulas de esfera são normalmente válvulas de um quarto de volta com características de fluxo hiperbólico, baixas quedas de pressão e vedação confiável. Elas utilizam uma esfera rotativa com um orifício em que girar a esfera um quarto de volta pode interromper o fluxo de um fluido e são amplamente usadas em aplicações on/off. As válvulas de esfera são excelentes para uso em aplicações de serviço de fluido limpo com muito pouco ou nenhum sólido em suspensão. As válvulas com um projeto de união verdadeira podem ser retiradas da linha sem a necessidade de mover a tubulação, bastando soltar as porcas de união. O custo de propriedade é ainda maior, pois as válvulas podem ser desmontadas e atualizadas com peças de reposição.
Acionamento: Válvulas de esfera e válvulas borboleta também têm a opção de serem acionadas pneumaticamente ou eletricamente. Os atuadores controlam remotamente a abertura e o fechamento das válvulas para aumentar a automação e a eficiência do processo. No setor de alimentos e bebidas, pneumáticas e atuadores elétricos são os principais tipos de métodos de atuação utilizados.
Os atuadores pneumáticos são alimentados por ar comprimido, enquanto os atuadores elétricos são alimentados por um motor e um trem de engrenagens. Os atuadores elétricos são usados com frequência na automação de válvulas de esfera. Os atuadores elétricos são acionados por um motor que, quando alimentado com tensão, engata um trem de engrenagens que produz o torque necessário para abrir/fechar a válvula de esfera. Os atuadores elétricos proporcionam um método de controle de válvulas eficiente em termos de energia, limpo e silencioso. Os atuadores podem ser comprados e montados com uma válvula como um pacote ou como uma unidade separada e adicionados a uma válvula de um quarto de volta existente.
O setor de processamento de alimentos
Vários produtos químicos são necessários no processamento de alimentos. O hidróxido de sódio, comumente chamado de cáustico, é usado com frequência para limpar equipamentos de processamento de alimentos ou de laticínios como uma etapa de limpeza no local (CIP). O CIP é um método automatizado para a limpeza periódica de superfícies internas de tubulações, conexões, tanques e outros equipamentos sem grandes desmontagens para economizar tempo e custos.
Para o transporte de produtos químicos cáusticos em uma fábrica de processamento de alimentos, a tubulação de polietileno ou polipropileno é a solução ideal. As propriedades do polietileno e do polipropileno incluem resistência química, resistência à corrosão, resistência ao impacto, ductilidade, resistência à ruptura por fluência, resistência à carga de pressão e excepcional soldabilidade.
Sistemas de tubulação de contenção dupla fornecem um fator de segurança adicional para produtos químicos cáusticos. O tubo interno é chamado de tubo de transporte e o tubo externo, de tubo de contenção. A tubulação de contenção dupla protege contra a chance remota de um vazamento no tubo de transporte que transporta o produto químico. Você também pode incorporar opções que incluem a detecção de vazamentos.
A fusão térmica é comumente usada para soldar sistemas de tubulação de contenção dupla. Esse é o processo de aquecer o termoplástico até o estado fundido e pressionar dois componentes juntos para formar uma ligação molecular. A fusão por calor cria um tubo homogêneo, de modo que não há separação entre os dois componentes, o que é uma das muitas vantagens desse método de soldagem. A fusão de topo é o método padrão de união de poliolefinas e fluoropolímeros porque não há limitação de tamanho e oferece as juntas mais resistentes para as aplicações mais exigentes. O princípio da fusão de topo é aquecer duas superfícies até um estado fundido, fazer contato entre as duas superfícies e, em seguida, permitir que as duas superfícies se fundam por meio da aplicação de força. A força faz com que o fluxo dos materiais derretidos se una. Ao esfriar, as duas partes são unidas. Nada é adicionado ou alterado quimicamente entre os dois componentes que estão sendo unidos. Os sistemas de tubulação de contenção dupla que são totalmente restritos e consistem nos mesmos materiais de transporte e de contenção podem aproveitar o método de fusão simultânea de topo. A fusão simultânea permite a instalação mais rápida e fácil, pois você realiza a solda interna e externa de uma só vez.
Os sistemas de válvulas e tubulações de plástico de alto desempenho são cada vez mais aplicados no processamento de alimentos e bebidas como uma alternativa ao aço inoxidável. Eles oferecem muitos benefícios em comparação com o aço inoxidável, incluindo baixo custo, resistência à corrosão e compatibilidade química. Os plásticos também são mais leves, estão disponíveis em uma ampla variedade de materiais e são unidos por meio de vários métodos de união para ajudar os projetistas a atender aos requisitos de suas aplicações.
(1) Informações obtidas para o Manual de PE do Performance Plastics Institute (PPI)
Observação: este artigo foi publicado originalmente pela Asahi/America na revista da Associação Internacional de Distribuidores de Plásticos (IAPD), Performance Plastics, em maio de 2023. Para visualizar o artigo, visite nossa biblioteca de artigos técnicos.
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