Teor de Sólidos / Umidade: O que é? Qual a importância? Quais as principais técnicas?

O que é o ensaio denominado: Teor de Sólidos/Umidade?

A análise do teor de sólidos/umidade serve para determinar a quantidade de água em uma determinada substância e é de extrema importância em diversos processos industriais, pois pode afetar a vida útil, usabilidade, processabilidade e qualidade de um produto.

Uma determinação de teor de sólidos/umidade de forma precisa, reprodutiva e repetitiva oferece grande vantagens no controle de qualidade nos mais variados setores, como por exemplo: indústrias de tintas e vernizes, alimentos, produtos químicos, cosméticos, farmacêutica e veterinária.

Como se calcula o teor de sólidos?

O Teor de sólidos é expresso em porcentagem e é calculado dividindo a massa de sólidos obtida após secagem / pela massa total da amostra x 100.

Como se calcula o teor de umidade?

A umidade de uma substância é normalmente expressa em porcentagem e é definida como a massa de solvente presente na amostra / pela massa total da amostra x 100.

Qual importância do teor de sólidos/umidade em um processo industrial?

Trabalhei por alguns anos em uma indústria que fabricava adesivos e vernizes. Um dos principais ensaios para a determinação da qualidade destes produtos é justamente a determinação de Teor de Sólidos, pois o excesso ou a falta de sólidos implica diretamente na qualidade do produto final.

Para a empresa fabricante, porém, existe uma preocupação ainda maior, pois:

Caso a: Teor de sólidos abaixo do especificado:

Como mencionado acima, um produto com teor de sólidos/umidade abaixo do especificado não irá apresentar o mesmo desempenho e, provavelmente, será reprovado pela empresa que adquiriu a mercadoria, o que levaria a devolução do produto, custos de retrabalho, desgaste na imagem do fabricante, etc.

Caso b: Teor de sólidos acima do especificado:

Além da possível perda de qualidade do produto final e todos os aspectos negativos listados acima, o custo da entrega de um produto com o teor de sólidos acima do especificado é imenso, pois em qualquer formulação o custo do solvente é muito menor que o custo do material sólido.

Na indústria de adesivos, o custo da borracha e resinas é muitas vezes maior que o custo dos solventes orgânicos.

Sendo assim, imagine numa produção de 1.000 kg de um adesivo A, onde o teor de sólidos especificado é de 20%, ou seja, 200 kg de material sólido.

Se o produto for entregue com 22% de teor de sólidos, o fabricante perde 20 kg de borracha e resina a cada tonelada produzida, aumentando seu custo produtivo.

Imagine que 20 Kg de resina e borracha custe R$ 500,00 e que esta empresa produza 20 toneladas deste produto ao mês... Percebe que eles perdem R$ 10.000,00, somente neste produto, ao mês? Por ano, este excesso de sólidos geraria uma perda de R$ 120.000,00.

Imagine agora se estivéssemos falando sobre uma empresa fabricante de iogurte? Ou uma indústria farmacêutica? Ou uma fábrica de resinas? E na área de cosméticos???

Quanto uma técnica adequada para determinação de teor de sólidos poderia gerar de LUCRO para estas empresas?

Concorda agora que a determinação de teor de sólidos/umidade é de extrema importância para um processo industrial não só pela questão da qualidade do produto, mas também para evitar perdas desnecessárias?

Quais as principais tecnologias disponíveis (atualmente) para a determinação de teor de sólidos/umidade?

Método tradicional: Estufa + Balança Analítica

1) Coletar a amostra de interesse conforme recomendação interna;

2) Tarar a balança com o recipiente onde a amostra será acondicionada;

3) Pesar de 1 a 2 g de amostra;

4) Colocar na estufa entre 105 e 130 °C e deixar por 3 horas;

5) Retirar da estufa e deixar esfriar no dessecador até a temperatura ambiente;

6) Pesar a cápsula contendo o resíduo;

7) Calcular o resultado utilizando a fórmula para cálculo de teor de sólidos ou teor de umidade.

Vantagens

▪ Baixo-médio custo de investimento

▪ É o método oficial para a maioria das substâncias;

▪ Permite realizar múltiplas amostras;

▪ Permite analisar grandes massas de amostras, necessárias quando temos amostra muito inomogêneas.

Desvantagens

▪ Tempo normal de medição muito longo (normalmente de 240 a 480 min);

▪ Exige muitas etapas (o que pode gerar erros durante o processo analítico);

▪ Atraso na liberação de lotes (redução de produtividade);

▪ Por ser um método manual, exige muito tempo do analista.

Método opcional: Analisador de Teor de Sólidos/Umidade - Infravermelho

1) Coletar a amostra de interesse conforme recomendação interna;

2) Tarar a balança com o frasco de pesagem;

3) Pesar de 1 a 2 g de amostra;

4)Escolher o método desejado, iniciar a medição e aguardar pelo resultado que será mostrado na tela em 3 – 15 minutos, dependendo da amostra de interesse.

Vantagens

▪ Baixo-médio custo de investimento;

▪ Método direto, sem a necessidade de se realizar várias etapas;

▪ Resultado automático, calculado pelo software do equipamento;

▪ Tempo de medição rápido para a maioria das amostras, variando de 3 – 15 min.

Desvantagens

▪ Para algumas amostras apresenta baixa repetibilidade, por conta da formação de crostas na superfície da amostra o que impede a secagem completa (interior da amostra) num tempo adequado;

▪ O aquecimento, normalmente, é realizado por lâmpada halógena-infravermelha, o que pode gerar custos de manutenção para troca; 

Método opcional: Analisador de Teor de Sólidos/Umidade assistido por energia microondas + Infravermelho

1) Colocar o papel de pesagem sobre o suporte de balança do equipamento;

2) Fechar o equipamento e tarar a balança;

3) pesar de 1 – 2 g da amostra de interesse;

4) Selecionar o método desejado, pressionar “Start” e aguardar o resultado (3 – 5 min).

Vantagens

▪ Método direto, sem a necessidade de se realizar várias etapas

▪ Resultado automático, calculado pelo software do equipamento

▪ Tempo de medição extremamente rápido, variando de 3 – 5 min.

▪ Por ser um sistema assistido por energia microondas, a amostra é aquecida de dentro para fora, evitando a formação de crostas externas que possam gerar variações nos resultados analíticos;

▪ Extrema repetibilidade e reprodutibilidade;

▪ Baixíssimo custo de manutenção.

Desvantagens

▪ O investimento inicial é relativamente alto, por isso, é necessário calcular os GANHOS provindos da utilização deste sistema, para se obter o ROI deste produto. Em indústrias de alimentos, resinas, tintas e vernizes, farmacêutica, de cosméticos e de produtos veterinários, o ROI para este sistema pode chegar a menos de 6 meses. 

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Referências

▪ BOUYOUCOS, G. J. — 1926 — Rapid Determination of the Moisture Content of Soils — Soil Science vol. 24, pp. 651-652.

▪ KELLEY, O. J. e HUNTER, A. S. — A comparison of Methods of Measuring Soil Moisture under Field Conditions — Jour. Am. Soc. Agron., vol. 38: 758-784.

▪ CEM Corporation - SMART 6 - Microwave and Infrared Moisture Analyzer

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Chegamos ao final deste artigo sobre determinação de teor de sólidos/umidade e as principais tecnologias disponíveis na atualidade.

Espero que estas informações lhes sejam úteis!

Forte abraço,