Modelagem matemática e validação experimental do processo de extrusão na produção de filme biodegradável de amido de mandioca

Resumo

A importância do desenvolvimento de materiais oriundos de processos que impactam menos o meio ambiente vem sendo objeto de maior atenção. Assim, o conhecimento de técnicas eficientes para a produção desses materiais é fundamental. O processo de extrusão é um exemplo, embora não seja simples a definição dos parâmetros ótimos de processo. Dessa forma, o projeto visa o estudo desse processo, com o objetivo de desenvolver e validar um modelo analítico que simule a produção de pellets de amido de mandioca, etapa anterior à produção do filme biodegradável, e que determine os parâmetros ótimos de processo, buscando a maior eficiência. O estudo será conduzido em extrusora de duas roscas gêmeas co-rotativas, configuração amplamente utilizada em materiais sensíveis à temperatura. No processo de extrusão, modificações físicas e químicas do material ocorrem devido aos tratamentos mecânico e térmico aplicados (extrusão reativa). Assim, no modelo considera-se a extrusora como um biorreator, no qual serão desenvolvidas equações diferenciais de balanço de massa, momento e energia para descrever o processo através da fluidodinâmica computacional, e assim definir o perfil de temperatura ideal nas seções da extrusora em que se tem um fluido homogêneo. Além disso, será fundamental uma etapa de estudo aprofundado dos parâmetros de reologia do material, determinando o tempo de residência, a viscosidade aparente e a energia mecânica específica do processo, para compreender melhor o comportamento do fluido face às mudanças de temperatura durante o processo e assim aprimorar o modelo. Por fim, será necessária uma etapa de validação do modelo, na qual serão realizados testes de extrusão com o material a ser produzido em escala de laboratório e análises qualitativas e quantitativas dos pellets. (AU)