Filtração Por Batelada E Filtração Contínua, Qual Escolher?

Por Vicente De Aquino
Edição Nº 70 - Setembro/Outubro de 2014 - Ano 13

A filtração é uma operação unitária de suspensão entre uma fase particulada (sólida ou líquida) de uma fase fluida (líquida ou gasosa) por ação de uma barreira física (por batelada ou contínua). A explicação é da mestre e doutora Sandra Mena Dias, da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.
Para ela, a barreira física retém a fase particulada, sendo que a fase fluida permeia através do meio poroso. O meio poroso que retém as partículas pode ser o próprio sólido contido na suspensão na forma de uma torta ou uma matriz porosa consolidada, ou não.
Como a filtração envolve o escoamento do fluido através de um meio poroso, o acúmulo de sólidos no filtro implica no aumento da perda de carga do escoamento do fluido. Dessa forma, o processo de limpeza (remoção dos sólidos) está associada com o regime de operação do equipamento.
Para a doutora Sandra "a poluição pelos efluentes líquidos industriais deve ser controlada inicialmente pela redução de perdas nos processos, incluindo a utilização de agentes mais modernos, arranjo geral otimizado, redução do consumo de água incluindo as lavagens de equipamentos e pisos industriais, redução de perdas de produtos ou descarregamentos desses ou de matérias primas na rede coletora. A manutenção também é fundamental para a redução de perdas por vazamentos e desperdício de energia. Além da verificação da eficiência do processo deve-se questionar se este é o mais moderno, considerando-se a viabilidade técnica e econômica’’, afirma.
Ela explica que dentro de um processo de filtragem na linha de processos industriais, dois tipos de filtração podem ser realizadas, sendo por batelada ou contínua. O processo de filtração por batelada é de filtragem realizado por um período ou quantidade. Exemplo: se a empresa fabricou 50.000 itens de um produto, ela filtra aquela quantidade e depois irá filtrar mais uma quantidade somente na hora em que tiver que fabricar mais produto.
Ou seja, a grosso modo tem começo e fim, de forma controlada, e neste meio tempo possibilita a equipe de manutenção reparar ou trocar os elementos filtrantes quando necessário.
Já em um processo contínuo, como o próprio nome diz, ele ocorre de forma continuada e ininterrupta, necessitando de um correto dimensionamento do sistema e, principalmente, em sua grande maioria um sistema de redundância do sistema de filtragem, pois o sistema não pode parar para execução de manutenção ou troca dos elementos filtrantes.
Um dos filtros mais usados no sistema por batelada é o tipo pré-camada. Ele é usado para filtração fina de suspensões com baixa concentração de sólidos, processada em bateladas. Composto de tambor cilíndrico com laterais fechadas, câmaras de vácuo e tubulações internas, é assentado em tanque (bacia) por mancais. Integra redutores e motor com rotação variável para o acionamento do tambor, bem como da lâmina de corte da camada.

As diferenças
A operação em batelada acontece fazendo limpeza, por filtração através de uma parada, na operação contínua, a filtração pode ser realizada de três maneiras:
1) Filtração a queda de pressão constante:
A determinação dos parâmetros de projeto e aumento da escala de filtros pode ser realizada com escala de laboratório, utilizando-se a mesma suspensão e o mesmo meio filtrante.Normalmente, esses ensaios são realizados com quedas de pressão constante ao longo do filtro, por exemplo, mantendo o nível do reservatório de suspensão constante.
2) Filtração com vazão constante:
No caso do emprego de bombas de deslocamento positivo para forçar o escoamento da suspensão através do filtro, essa passagem ocorre de maneira a manter a vazão volumétrica, pois a vazão de bombeamento é praticamente independente da altura manométrica para essa classe de bombas.
3) Filtração com vazão e queda de pressão variáveis:
No caso de uso de uma turbo bomba para forçar a passagem do filtrado através do filtro. Essa filtração ocorre com aumento da queda de pressão e diminuição da vazão de filtrado. Um dos tipos mais importantes de filtros é o filtro prensa de quadro e placas. Estes filtros são constituídos de pratos e quadros montado com um meio filtrante (um tipo de lona).
A explicação científica dada pela mestre e doutora da PUC carioca é endossada por técnicos de empresas que são especialistas do ramo.
Para os técnicos e engenheiros responsáveis pelo sistema de filtração da Eaton Ltda - Divisão de Filtração e Fluid Power, num processo de escassez de água a filtração por batelada é mais aconselhável, apesar de perder em qualidade para a filtração contínua: "A utilização de água pela indústria pode ocorrer de diversas formas, tais como: incorporação ao produto; lavagens de máquinas, tubulações e pisos; águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; águas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos; esgotos sanitários dos funcionários. Exceto pelos volumes de águas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial ou pelas perdas de energia térmica, originando assim os efluentes líquidos", afirmam.

Whisky, processo de filtração especial
A demanda dos consumidores por "bebidas adultas" artesanais, produzidas em pequenas quantidades, não está limitada a pubs cervejeiros e microcervejarias.
A tendência também é visível tendo em vista o número crescente de whiskys com destilação personalizada que estão entrando no mercado. Assim como as microcervejarias, os proprietários das microdestilarias de hoje se dedicam à produção de produtos de primeira qualidade, ao combinar a arte tradicional a tecnologias modernas, em um processo prático e monitorado de perto. Um ótimo exemplo do que esses especialistas estão realizando é o whisky Dad’s Hat^® Pennsylvania Rye Whiskey, produzido e engarrafado pela Mountain Laurel Spirits, LLC em Bristol, Pensilvânia, EUA.
A empresa ganhou recentemente dois prêmios importantes, incluindo uma medalha de prata do American Distilling Institute (Instituto Americano de Destilação) e uma medalha da organização do Good Food™ Awards. E foi designada como Fornecedora preferencial da Pensilvânia pelo Departamento de Agricultura da Pensilvânia. Esses prêmios, e o sucesso da empresa, são um resultado direto dos esforços de Herman Mihalich e John Cooper, que fundaram a empresa há mais de três anos.

Desafio
"Fazer um whisky bom e harmonioso é um processo complexo," explicou Mihalich, mestre-destilador da empresa. "Por exemplo, quando sai dos barris, ele contém partículas finas adquiridas de seu interior queimado. Então, precisa ser filtrado antes de ser engarrafado.
"Também contém grandes moléculas de cadeia longa como ésteres e ácidos graxos que podem dar ao whisky "novo" um sabor desagradável. No entanto,essas mesmas moléculas dão sabores muito interessantes e desejáveis se ficam maturando por um tempo no barril. Dessa forma, em nosso whisky branco precisamos filtrar tudo, porém, em nosso whisky de centeio envelhecido, preferimos mantê-las, removendo somente as partículas finas."
Outro problema que Mihalich enfrentou foi a aparência de seu produto final. "Há uma questão de como deve ser a aparência do whisky quando está gelado, o que, na verdade, vai da preferência do cliente e tem pouco a ver com qualidade. Algumas pessoas fazem filtragem a frio, que consiste em esfriar o whisky até abaixo do ponto de congelamento da água e passá-lo por um filtro muito fino que remove as moléculas de cadeia longa que causam opacidade. Isso altera o sabor, mas muitas pessoas não querem que o whisky fique turvo quando frio.
"Sinceramente, nós não nos importamos se há um pouco de opacidade, pois acreditamos que dá um perfil de sabor melhor," adicionou Mihalich. "Somos mais preocupados com o sabor do que aparência, mas fazemos a filtragem a frio em nossos whisky sem idade para satisfazer aqueles que o preferem dessa forma."
Com a filtração exercendo um papel fundamental no processo de destilação, Mihalich percebeu que estava trabalhando há muito tempo com os filtros de profundidade que inicialmente foram selecionados para o processo. "A marca que estava usando dobrava e quebrava constantemente, e os filtros estavam tomando muito do meu tempo," disse Mihalich. Como se constatou mais tarde, a placa que tinham selecionado era ineficiente e difícil de manusear.

Solução
Cansado dos transtornos, Mihalich decidiu procurar um outro fornecedor que sugeriu que ele testasse as placas de filtro de profundidade BECOPAD® da Eaton.
As placas de filtro de profundidade BECOPAD da Eaton são um novo sistema de filtração de profundidade livre de minerais, ideal para uma ampla gama de aplicações, incluindo filtração grosseira e estéril. Em processos especiais, celuloses de alta pureza interligam-se para formar uma estrutura exclusiva que não requer ingredientes inorgânicos para filtração estéril. As placas de filtro de profundidade BECOPAD caracterizam-se pela pureza máxima. A concentração de íons, substâncias relevantes sensoriais ou solúveis, é mais baixa do que nas placas de filtro de profundidade convencionais. "O tamanho das placas de filtro da Eaton, é preciso e exatamente como queremos que seja," disse. "Isso pode parecer um problema pequeno, mas se torna um grande problema quando estou ocupado com várias outras coisas."

Resultado
"Estamos realizando nosso trabalho com uma produtividade maior," disse Mihalich. "Também gostamos do fato de que placas de filtro da Eaton são fáceis de carregar e descarregar. Por um bom tempo, com as placas antigas, tinha que consultar periodicamente o manual do proprietário porque o processo era muito complicado. E o melhor de tudo é que a retenção e o sabor são ideais." No entanto, a tranquilidade é a principal vantagem para ele.
"Já tenho coisas o suficiente para me preocupar," adicionou. "Estamos sempre muito ocupados por aqui, então qualquer coisa que facilite nosso trabalho é bem-vinda. E as placas de filtro de profundidade BECOPAD da Eaton, com certeza, estão fazendo isso."
As placas de filtro de profundidade BECOPAD, estão disponíveis para Industrias não críticas e para processos não farmacêuticos, onde o principal foco é na máxima filtração com boa performance, combinados com boa clarificação do produto e com alta taxa de retenção de partículas.

Primeira filtração
Quando a primeira filtração contínua surgiu no Brasil, há mais ou menos 25 anos, um argumento forte a favor era o da maior facilidade para a instalação de sistemas de automação. Verdade na época, mas hoje em dia os sistemas de automação estão suficientemente evoluídos e muito mais baratos, de maneira que qualquer dos dois sistemas pode ser devidamente automatizado: "A filtração contínua tende a consumir menos anti-espumante, decorrência da alimentação mais estável do processo. Por outro lado, a filtração contínua apresenta maiores dificuldades quando temos que lidar com contaminantes indesejáveis no processo. Não é possível promover a assepsia de fermentadores, de bombas e de trocadores com freqüência como ocorre no sistema em bateladas’’, dizem os técnicos da Eaton.
Para finalizar, uma comparação entre os dois sistemas que possuem conclusões idênticas tanto para a doutora Sandra como para os técnicos da Eaton: "Levando-se em conta as considerações acima, o bom senso recomenda sistema em bateladas. Mas não custa nada perguntar para quem ainda opera com os dois sistemas. Então cabe a pergunta: "Quando você for instalar a sua unidade, vai usar filtração contínua ou por bateladas?"
Devido as facilidades de operação e manutenção dos sistemas, recomenda-se a filtração por batelada, mas consulte sempre uma empresa.

Contatos:
Eaton: www.eaton.com.br
Sandra Mena Dias: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.