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Linha 3 - Repositório Aberto da Universidade do Porto

1. Figura A1 1 Diagrama da instala o CIP Linha 5 Linha 6 Anexo 1 51 Optimiza o de Sistemas CIP Anexo 2 M todos de Produ o Processo de Higieniza o Sequ ncia do CIP no Enxagua i Enxagua Enxagua Enxagua Local V lido Frequ ncia Validade Alcalino Acido Desinfectante Esteriliza o desde M nima mento mento mento mento Tempo Tempo Tempo Tempo Tempo Tempo Tempo Tempo Solu o min min Solu o min min Solu o min min SOUS O min min Mai 08 Fim de ench 9 20 5 Inicio de 19 Linha 3 Mai 08 ench 8h 2 20 5 1 20 5 Mai 08 Quadrimestral 8 20 5 Mai 08 Fim de ench 9 20 5 Linha 5 e ae Linha 6 nicio de i Mai 08 ench 8h 1 20 5 Mai 08 Quadrimestral 8 20 5 1 Excepto Filtro Meura 2001 11 Apenas se faz ao filtro de kieselghur e de PVPP 2 E quando se muda de linha ou de mosto Super Bock Stout para outros tipos de mosto 12 Apenas se faz aos filtros trapp 3 Quando se faz CIP ao arrefecedor de mosto 13 Apenas se faz ao filtro de Kieselghur 4 Excepto no tanque de soda 14 E ap s mudan a de diferentes tipos de cerveja cor aroma 5 Excepto no tanque de cido e de gua 15 E ap s Filtra o de SB Tango 6 Excepto no tanque de cido 16 Se ultrapassar a validade faz se um CIP s com desinfectante antes de encher o Bier 7 Se ultrapassar a validade faz se um CIP s com desinf
2. o A elimina o da turva o da cerveja realiza se pela passagem desta por um filtro de kieselguhr terra diatom cea que ret m a restante levedura e assegura o brilho e a estabilidade coloidal da bebida Para estabilizar a cerveja durante o armazenamento esta passa por um filtro de poli venil poli pirrolidona PVPP evitando dessa forma a turva o a longo prazo retirando os polifen is por adsor o Finalmente s o adicionados aditivos como corantes a car e agentes estabilizantes para o acerto do produto a obter seguindo se um passo de dilui o e de carbonata o com gua desarejada e CO respectivamente A cerveja ent o armazenada em cilindro c nicas at fase de conclus o de produ o de cerveja etapa de enchimento 1 1 2 Etapa de Enchimento O Enchimento a fase final do processo de produ o de cerveja sendo composto por diversas opera es relacionadas com o enchimento dos vasilhames de TR e de TP O processo e o equipamento utilizados no Introdu o 2 Optimiza o de Sistemas CIP enchimento de ambos os tipos de vasilhame essencialmente o mesmo A diferen a de equipamento necess rio est relacionada com o tratamento realizado s garrafas vazias devolvidas e a lavagem antes do enchimento Uma linha de engarrafamento de sucesso deve permitir 2 gt N o aumentar o n vel de oxig nio dissolvido na cerveja lt 0 2 mg L gt Assegurar que a cerveja distribu da para o cli
3. o da introdu o manual do aditivo Numa desinfec o para a prepara o de um tanque de 5000 L s o necess rios 100 L de desinfectante Este volume corresponde a 5 5 bid es de desinfectante que dever o ser adicionados No entanto para o passo interm dio de prepara o para desinfec o conduta seguinte necess rio saber o volume perdido durante a desinfec o a cada conduta enchedora de forma a informar os operadores que quantidades de ox nia devem adicionar Da a import ncia dos contadores de volume Neste momento a desinfec o preparada no tanque de gua da instala o que n o tem agitador Dessa forma prop e se a recircula o da solu o desinfectante no sistema CIP ap s adi o do desinfectante de forma a homogeneizar a solu o Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 34 Optimiza o de Sistemas CIP 4 Inova es para al m do estado da arte 4 1 Regenera o da Solu o Alcalina por Ultrafiltra o Actualmente a realiza o de um processo CIP s enchedoras por exemplo na Linha 3 corresponde a uma perda de aproximadamente 13 m de solu o detergente e de 8 m de gua para enxaguamento sendo o restante volume recirculado para os tanques do sistema CIP O CIP s enchedoras pode ser realizado com a adop o de um sistema de falsas garrafas aos bicos das mesmas atrav s de um programa espec fico No entanto nas linhas de enchimento de garrafa da f brica n
4. Durante o projecto foram acompanhados CIP s realizados linha 3 tendo se registado os seguintes tempos aos diferentes equipamentos Tabela 3 3 Tabela 3 3 Tempos registados para o programa de CIP s condutas e as enchedoras Linha 3 Passo CIP Prepara o das solu es CIP Detergente Conduta A Enxaguamento Conduta A Detergente Conduta B Enxaguamento Conduta B Detergente Enchedora A Enxaguamento Enchedora A Prepara o interm dia das solu es CIP Detergente Enchedora B Enxaguamento Enchedora B Durante o acompanhamento de CIP s verificou se que em caso de anomalia p ex defeito de v lvula caudal deficiente etc o programa n o automaticamente interrompido necess ria aten o total por parte do operador no decorrer do programa O programa est estabelecido em termos de tempo limitando a ac o da limpeza perante a ocorr ncia de algum problema p ex esquecimento por parte do operador de aviso pr vio adega para o arranque de CIP caudal deficiente etc Quando o programa interrompido por alguma raz o verificou se que necess rio recome ar o passo CIP O programa n o reconhece a etapa em que cessou Em prol da optimiza o dos factores que determinam o efeito de limpeza da higieniza o linha de enchimento procedeu se sua monitoriza o A monitoriza o foi realizada atrav s da leitura da concentra o e da temperatura das solu es analisadas pelo t
5. in cio a fermenta o A fermenta o uma opera o conduzida a temperaturas controladas durante a qual os a cares do mosto se transformam em lcool e di xido de carbono pela ac o da levedura O final desta etapa determinado quando o valor de extracto fermentisc vel constante durante dois dias consecutivos altura em que por ac o da gravidade a levedura acaba por se depositar no fundo do tanque sendo ent o recolhida A fase seguinte designa se por Matura o que consiste no armazenamento da cerveja fermentada a baixas temperaturas com a finalidade de libertar os componentes vol teis indesej veis Trata se da redu o dos n veis de diacetilo cido sulf drico e alde do ac tico que permite a clarifica o e melhora o sabor e aroma da cerveja Ap s esta fase torna se necess ria a estabiliza o da cerveja a temperaturas entre 2 C e 0 C de forma a estabilizar coloidalmente e cuja dura o varia de acordo com o tipo de cerveja Estabilizada a cerveja filtrada novamente para eliminar a turva o ainda existente sendo posteriormente armazenada em cubas Finda esta etapa a cerveja reprocessada numa linha de filtra o O processo de Filtra o de cerveja iniciado por uma centrifuga o que permite a remo o da levedura presente na mesma De forma a manter a temperatura de estabiliza o a frio a cerveja passa por um permutador que promove a forma o de compostos que causam turva
6. o das solu es CIP De seguida procede se ao passo de enxaguamento O trajecto id ntico ao descrito anteriormente utilizando se gua da rede proveniente de uma picagem da linha de gua para a lavadora de garrafas Ao realizar este passo a solu o detergente empurrada pela gua e recuperada para os tanques de soda por leitura de concentra o V V Repete se o programa CIP para a outra conduta ap s reposi o de temperatura e concentra o da solu o detergente Realizado o CIP a ambas as condutas procede se da mesma forma para as enchedoras Come a se por mudar a posi o dos trombones do painel de grampos Figura 3 4 b Como o passo CIP a uma enchedora realizado em Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 22 Optimiza o de Sistemas CIP perda sem falsas garrafas no fim do passo alcalino necess ria uma nova prepara o da solu o detergente para a enchedora subsequente Terminado o ciclo de limpeza a fase inicial de enchimento passa pela introdu o de di xido de carbono na conduta durante 999 s Esse passo permite o empurro da gua de enxaguamento presente na mesma sendo recuperada para os tanques de gua do sistema CIP De seguida introduz se gua desarejada na conduta at o n vel de oxig nio estar dentro dos limites O limite de oxig nio de 300 ppb sendo monitorizado por um sensor ptico de oxig nio para cerveja e gua desarejada Orbisphere 1100
7. vel de isolamento fugas em v lvulas e tubagens soldadura deficiente das tubagens Figura 3 9 Figura 3 9 Exemplos de n o conformidades na instala o CIP Linha 3 A instala o de CIP n o cont m contadores de volume e o contador entrada da enchedora apenas contabiliza o volume em fase de enchimento Portanto n o existem registos dos volumes dos passos CIP tanto em termos globais como a n vel das enchedoras Para ter uma no o aproximada das perdas ocorrentes durante um CIP s enchedoras foram medidos os n veis dos tanques de detergente e de gua antes e depois de cada passo CIP enchedora De acordo com esses valores e as dimens es dos tanques determinou se o volume aproximado das perdas de gua e de solu o detergente Por cada enchedora perdem se cerca de 3 m de gua e 7 m de detergente Em termos de perdas durante um passo CIP s condutas assumiu se o volume correspondente interface gerada entre a gua e a solu o detergente Este valor corresponde a um volume de 1095 L Quanto reposi o de soda nas solu es detergente assumiu se que n o ocorreu perda de actividade por parte das mesmas implicando a reposi o de soda correspondente a 2 em volume de gua Para a Unicer de Lega de Balio o custo da gua de 1 62 m o pre o da soda c ustica 50 V V de 166 56 ton e do aditivo de 3094 33 m Tendo estes valores em conta chegou se a um valor aproximado
8. Al m do Estado da Arte 44 Optimiza o de Sistemas CIP Estas estimativas permitiram prever uma poupan a anual de 4 900 Considerando um tempo de vida til de 10 anos e excluindo outros custos associados seria poss vel amortizar o investimento num prazo de aproximadamente 5 anos De acordo com a mesma empresa os procedimentos de mudan a de produto executados actualmente na Unicer podem ser eliminados visto tratarem se de produtos diferentes mas da mesma familia A implementa o deste tipo de sistemas permite reduzir a frequ ncia de realiza o dos processos de higieniza o CIP Contudo deve ser determinada de acordo com o cliente a regulamenta o governamental e o produto e a sua fam lia A modo de potenciar todas as vantagens destes sistemas o di metro da tubagem de circula o do pig n o deve variar representando em termos pr ticos um inconveniente Na Unicer de Le a do Balio existem linhas de enchimento com varia es de di metro de tubagem de circula o de cerveja p ex Linha de Barril TR Para a resolu o de casos semelhantes t m se realizado estudos com o intuito de desenvolver sistemas de pig sem essa limita o Um dos estudos realizado na Universidade de Bristol centrou se num trabalho experimental e te rico patenteado com o objectivo de investigar a capacidade de remo o de incrusta es em processos de higieniza o CIP 27 Foi utilizado um pig constitu do por uma mistura de gelo pi
9. Pig Propulsor de e Propulsor de Envio Purga V lvula de Enchimento Zona de Lan amento Detector de Pig hi Recolha V lvula de p Solu o cip Lan amento Figura 4 10 Sistema de pig bidireccional em fase de retorno de detergente durante um CIP adaptado de 26 A implementa o deste tipo de sistemas viabiliza desta forma a optimiza o dos tempos e volumes necess rios para a execu o dos passos CIP Foi contactada uma empresa especializada no desenvolvimento produ o e instala o de sistemas pig Anexo 5 De acordo com a informa o fornecida a implementa o de um sistema pig incluindo o sistema automatizado com a Utiliza o dos PLC s Controlos e I O existentes na linha teria um custo m dio estimado de 21 486 Estes custos representam apenas valores em bruto cujo pre o varia de acordo com os objectivos a alcan ar Elementos como v lvulas adicionais visores etc seriam extras bem como o tamanho da linha e o objectivo do projecto no investimento total Fez se uma estimativa de poupan as por implementa o de um sistema de pig na Linha 3 Para tal estimaram se Volumes perdidos por introdu o de agua desarejada no fim e in cio de enchimento 30 m Volumes purgados das interfaces formadas entre o detergente e a agua durante um passo alcalino as condutas num ciclo de limpeza 2 2 m Um ciclo de limpeza CIP semanal Inova es para
10. a membrana de NF a mais eficiente na remo o da CQO para al m de remover mais de 99 dos SS verificando se s uma pequena colmata o da membrana Esta membrana a nica que permite a remo o da dureza das solu es reduzindo a colmata o mineral na membrana Novalic et al 1998 A membrana de UF remove 99 dos SS e clarifica a solu o mas s remove uma pequena parte da CQO presente verificando se tamb m a colmata o irrevers vel da membrana Dresch et al 1999 O desempenho da membrana de MF revelou ser ineficiente para este tipo de aplica o Neste tipo de processos revela se crucial a selec o do tipo de membrana a utilizar considerando as caracter sticas da solu o de limpeza como a composi o e o tipo de res duo presente na mesma A ac o de limpeza de solu es alcalinas regeneradas por processos de separa o por membranas tem sido alvo de estudo De acordo com um estudo realizado por Merin et al 2002 17 utilizando membranas de UF colmatadas com componentes do leite foi demonstrado que solu es CIP reutilizadas permeadas por MF e por NF alcan am uma efici ncia de limpeza superior de solu es recentemente preparadas A cin tica da limpeza foi avaliada mostrando que o efeito de limpeza mais r pido destas solu es deve se tanto baixa tens o superficial y como aus ncia de s lidos em suspens o Com o objectivo de avaliar as respectivas contribui es da y e dos SS pa
11. da TOS aminas a a a N a A AA 11 2 Estado da ANG rasas ota psd gut ag a Da a a Dada 12 3 Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados nenem ararerene rara rasena rara raranaa 17 3 1 Diagn stico do Probletma cis isccsceisccsctsnsescctesccosetarsecectnscsnetnscosets ceonstessecustedeecnshstseoseuececosenstesncentecaneted 17 3 1 1 DANE Sire canais areas ada ad dna andes ttnlele le dea tectobeos A alado aaa 17 Sid N Deo CRER E RREO ERRO hae uh eel aie el re are Bh RAR RR 28 3 2 Propostas de Altera o siatsscisscasscsssscssscanadescesitaisascisstinascaasdosnscszansieaseccuasdinasasaccustesdsaaeacerbtnatudadinss inav nstes 30 3 2 1 ENNE ias seas heck thod Moana a A Meta ting Bach hed Ae a dain A pa dA a do Aa 30 aaa LINN ALD sera ses eeetava tied a tocar aie dee tie da deed i deere ie a need avin anette a deat ei deeded 34 4 Inova es para al m do estado da arte sssssssssssssesssssscsessessesssseessesesnessscesesessenessensseaseeaseseneaesnenseseneaeanenes 35 4 1 Regenera o da Solu o Alcalina por Ultrafiltra o rrenan 35 41 1 Ultrafitha O sinna ienei ialivertavavalive cenvainlivabavayaiva ASIA AL iadivantavavenivanas 35 44 2 Descri o Experimental aerieni tiini eriin er e iani ea 36 4 1 3 Resultados DISCUSS O sis paia sn aan da dd ld AT A dd 38 42 Piggi g SYSIOMS rs ri a 41 De CCONCIUS OS sais ia RD ED SR DS DAR Salas 46 6 Avalia o do trabalho realizado i iii iaiia aaae
12. de Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 27 Optimiza o de Sistemas CIP consumos de gua e de soda por CIP Tabela 3 7 N o foram calculados os consumos de electricidade e de vapor Foi determinado um custo total de 441 8 CIP aproximado quanto a consumos de gua e de detergente Tabela 3 7 Consumos e custos de gua e de detergente por CIP Linha 3 Volume m Custo gua Detergente Aditivado 3 1 2 Linhas Esta linha de forma similar linha 3 constitu da por 2 enchedoras Relativamente instala o do sistema de CIP esta composta por 2 tanques de 7 m com um volume til de 5 m cada sendo um para o detergente e outro para a gua Anexo 1 Este sistema comum s linhas 5 e 6 encontrando se esta ltima num piso superior ao sistema de CIP Para tal existe um painel de grampos que permite a permuta de realiza o de CIP entre as linhas Esta linha permite executar em simult neo um passo CIP conduta e enchedora Ao inv s de um painel de grampos existe uma v lvula Mixproof que permite realizar esse passo em cont nuo ENVIO CERVEJA ENCHEDORA ENVIO CIP RETORNO CERVEJA Figura 3 10 Sentido de fluxo atrav s da v lvula Mixproof Durante o projecto foram acompanhados CIP s realizados linha 5 tendo se registado os tempos dos passos CIP aos diferentes equipamentos Tabela 3 8 Em termos de acompanhamento do ciclo de limpeza destaca se a
13. de alimenta o passando por um permutador de placas 5 que pela passagem de gua permite manter a temperatura da solu o constante O retido tamb m reciclado para o tanque de alimenta o passando pelo mesmo permutador e o seu caudal medido por um rot metro 6 O permeado recolhido num matraz 4 e o seu caudal medido utilizando uma proveta e um cron metro A press o de alimenta o que medida por um man metro 10 e o caudal de retido s o ajustados por v lvulas agulha 8 sendo um sensor de temperatura 9 a medir a temperatura da alimenta o Inova es para Al m do Estado da Arte 37 Optimiza o de Sistemas CIP 4 1 3 Resultados e Discuss o Os testes foram realizados utilizando uma solu o detergente de hidr xido de s dio aditivada recirculada de volta ao tanque do sistema CIP da Linha 3 ap s um ciclo de limpeza alcalino Seleccionada a membrana a utilizar realizaram se os testes de modo a estudar o desempenho da membrana submetida a determinadas condi es operat rias Os ensaios foram conduzidos a 3 diferen as de press o a 2 temperaturas e a 3 caudais de alimenta o diferentes A Tabela 4 2 apresenta as condi es operat rias dos testes e sumariza os resultados do desempenho da membrana em termos de fluxo de permeado total de fluxo de permeado do detergente e do aditivo bem como o desempenho em termos percentuais de rejei o dos mesmos Tabela 4 2 Condi es operat rias e res
14. de higieniza o das linhas de enchimento eretas 17 Tabela 3 2 Valores de concentra o e de temperatura adoptados para os passos de limpeza CIP Linha 3 21 Tabela 3 3 Tempos registados para programa de CIP s condutas e as enchedoras Linha 3 23 Tabela 3 4 N mero de UFC de amostras dos tanques de gua da instala o de CIP Linha 3 26 Tabela 3 5 Valores de concentra o de soda dos tanques CIP Linha 3 ccscssscssssesessssssssssssrsnssssssesesssnsssenseeees 26 Tabela 3 6 N mero de UFC de amostras recolhidas de regi es cr ticas das enchedoras A e B Linha 3 21 Tabela 3 7 Consumos e custos de gua e de detergente por CIP Linha 3 cscscssessssssssssssrsnsssessesenssnsssenseeees 28 Tabela 3 8 Tempos registados para programa de CIP s condutas e s enchedoras Linha 5 29 Tabela 3 9 Valores de concentra o e de temperatura adoptados para os passos de limpeza CIP Linha 3 31 Tabela 4 1 Caracter sticas da membrana utilizada as amais a e a a 36 Tabela 4 2 Condi es operat rias e resultados dos testes realizados no sistema de UF 38 Tabela 4 3 Valores normalizados de CQO para as amostras da alimenta o e dos ensaios 3 e 4 40 Tabela 4 4 Valores da redu o da CQO para os ensaios 3 4 iria aeee eneer aeee raenearar aereas 41 Optimiza o de Sistemas CIP Nomenclatura CQO Car ncia qu mica de oxig nio mg L Jp Fluxo
15. de permeado g s cm Lp Permeabilidade g s cm bar CF Concentra o de alimenta o gL Cp Concentra o de permeado gL Lista de Siglas PVPP Poli venil poli pirrolidona TR Tara Retorn vel TP Tara Perdida CIP Cleaning in Place HACCP An lise de Perigos e Controlo de Pontos Cr ticos CQO Car ncia quimica de oxig nio MF Microfiltra o UF Ultrafiltra o NF Nanofiltra o ss S lidos Suspensos UFC Unidades formadoras de col nias PLC Programmable Logic Controller MWCO Molecular Weight Cut Off Optimiza o de Sistemas CIP 1 Introdu o 1 1 Enquadramento e Apresenta o do Projecto Este projecto foi desenvolvido no Servi o de Enchimento da f brica de cervejas da Unicer Le a do Balio O presente projecto visou a an lise de n o conformidades e riscos dos sistemas de Cleaning in Place CIP assim como dos par metros que influenciam o desempenho dos programas de higieniza o CIP nas linhas de enchimento da f brica 1 1 1 Produ o de Cerveja A cerveja uma bebida obtida pela fermenta o alco lica do mosto cervejeiro mistura de cereais e gua por ac o de uma levedura com adi o de l pulo ou seus derivados podendo a composi o dos cereais ter cereais maltados ou n o ou carboidratos de origem vegetal em forma de gritz cereal mo do ao qual foi retirada a gordura A produ o de cerveja compreende as seguintes etapas principais 1 Figura 1 1 Fabrico do
16. e frestas Solubilizagao da sujidade existente atrav s de reac es qu micas e processos f sicos como e Reac es entre a solu o de limpeza e os componentes da gua formadores de dureza ou com a sujidade em suspens o e Transporte convec o e difus o de componentes do agente de limpeza da solu o detergente para a superf cie e Transporte de componentes do agente de limpeza para dentro da camada de sujidade e Reac o de limpeza subdividida em processos f sicos e reac es qu micas e Transporte por difus o dos produtos de transforma o resultantes da reac o de limpeza e Transfer ncia dos produtos de reac o da superf cie limite para a solu o detergente atrav s de difus o convec o ou descama o da superf cie Dissolu o da sujidade da superf cie e transfer ncia para a solu o detergente atrav s da dispers o e ou emuls o Preven o da deposi o de sujidades atrav s da estabiliza o na solu o de limpeza Introdu o 6 Optimiza o de Sistemas CIP O grau de limpeza resultante da higieniza o pode definir se como gt Limpeza F sica quando se garante a remo o de toda a sujidade vis vel da superf cie gt Limpeza Qu mica quando para al m da sujidade vis vel se consegue eliminar tamb m res duos microsc picos que podem ser detectados pelo sabor ou cheiro odor n o sendo vis veis ao olho humano gt Limpeza Bacteriol gica eliminando as ba
17. e operacionais associados No entanto pelas vantagens que apresentam os processos de separa o por membranas s o considerados uma alternativa vi vel e atractiva aos m todos convencionais de purifica o e regenera o deste tipo de solu es Estado da Arte 16 Optimiza o de Sistemas CIP 3 Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados A f brica possui 3 unidades de CIP para as v rias linhas de enchimento nomeadamente Linha de enchimento 3 Linhas de enchimento 5 e 6 Linhas de enchimento de Barris TR e TP As linhas de enchimento t m como res duos t picos Incrusta es Mat ria Org nica e Flora Residual sendo realizados ciclos de limpeza CIP quentes aos circuitos e s enchedoras A frequ ncia das limpezas depende de factores como plano de enchimento semanal paragens para limpeza de outros equipamentos etc Na Tabela 3 1 poss vel constatar a heterogeneidade da frequ ncia de limpezas realizadas nesse per odo de tempo Tabela 3 1 Registo de controlo de higieniza o das linhas de enchimento M s LINHA Barril TP Barril TR Jan Fev Mar SD Limpeza Alcalina AC Limpeza cida Foram acompanhados diversos ciclos de limpeza das v rias linhas de enchimento da Unicer no decorrer do projecto Devido multiplicidade de par metros CIP a analisar numa linha e s limita es de desempenho dos ciclos de limpeza da linha 3 e linhas 5 e 6 foi decidido acompanhar mais aprofundadam
18. elem Aquecimento Maior Aquecimento Menor Qu micos Maior Qu micos Menor Custos de Investimento Maior Menor reas em que a contamina o cruzada um Recomendado para a maioria das aplica es Tipo de Aplica es elevado risco Instala es com v rios processos e requerimentos CIP a menos que sejam utilizados v rios tanques para recupera o de solu es com caracter sticas diferentes onde O balan o de compostos qu micos na solu o de limpeza possa ser mantido A quantidade de res duos eliminados durante cada ciclo de limpeza seja diminuta Instala es com Sistemas CIP centralizados etc i p ex calor recuperado de solu es detergente particularmente ben fico para passos CIP a quente ii se um sistema centralizado est instalado na unidade fabril a concentra o de produtos qu micos deve atender aos requisitos das aplica es mais exigentes e portanto exceder os requisitos m nimos em algumas partes da unidade fabril No entanto de uma maneira geral a quantidade de qu micos ser menor do que num sistema de uso nico Os Sistemas Centralizados s o utilizados principalmente em pequenas instala es com linhas de comunica o relativamente curtas 8 gua e solu es detergente s o bombeadas dos tanques de armazenamento de uma instala o central para os v rios circuitos CIP Um sistema deste tipo normalmente al
19. factor de dilui o 1 10 i C lculo da concentra o de hidr xido de s dio m m nas amostras Cnaou Y m m Vi mL x 0 08 x factor de dilui o 4 em que V o volume de titulante HCI mL 1 N gasto na titula o ii C lculo da concentra o de aditivo Complex VB 13 em m m e V V Caditivo m m V x 0 23 x factor de dilui o 5 Caditivo V V V2 x 0 17 x factor de dilui o 6 em que V2 o volume de titulante sulfato de cobre mL 0 1 N gasto na titula o Anexo 4 60 Optimiza o de Sistemas CIP iii Resultados do m todo de ensaio aplicado as amostras Tabela A4 1 Valores de pH condutividade volumes gastos de titulantes e concentra es de hidr xido de s dio e de aditivo nas amostras Condutividade Vi on V2 Ca Ca mS cm mL m m mL mim VIV Alimenta o 13 780 113 3 4 80 3 84 0 96 0 5 1 15 Py 13 898 110 8 4 55 3 64 0 91 0 5 1 15 Ri 13 878 110 6 415 3 32 0 83 0 7 1 61 P2 13 858 115 3 4 35 3 48 0 87 0 4 0 92 R2 13 797 113 2 4 29 3 43 0 86 0 4 0 92 P3 13 800 113 5 4 31 3 45 0 86 0 4 0 92 R3 13 782 113 4 28 3 42 0 86 0 5 1 15 P4 13 738 111 3 4 45 3 56 0 89 0 5 1 15 R4 13 737 112 7 4 19 3 35 0 84 0 6 1 38 Ps 13 717 113 3 441 3 53 0 88 0 5 1 15 Rs 13 712 113 3 4 23 3 38 0 85 0 6 1 38 13 717 115 2 4 40 3 52 0 88 0 5 1 15 13 709 113 9 4 26 3 41 0 85 1 38 AMOSTRA pH Pi permeado do ensaio i em que i 1 6 Ri retido do ensaio
20. gua da rede Em caso de CIP alcalino o programa inclui a adi o de aditivo e Aquecimento da solu o e adi o de detergente at aos set points estabelecidos e Solu o preparada e Purga do detergente presente nas tubagens por introdu o de gua da rede Abertura V57 V65 V59 V49 e Manter os agitadores em funcionamento at o programa de detergente CIP ser activado Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 31 Optimiza o de Sistemas CIP e Reposi o de nivel m ximo no tanque de gua da rede TQ 5 realizada em simult neo com os passos anteriores gt Prepara o para Esteriliza o e Reposi o do nivel dos tanques de detergente TQ 1 2 com gua da rede proveniente do TQ 5 e Aquecimento da gua at ao set point estabelecido e Solu o preparada e Reposi o de n vel m ximo no tanque de gua da rede TQ 5 ap s reposi o do n vel dos tanques de detergente TQ 1 2 gt Prepara o para Desinfec o e Reposi o do nivel dos tanques de detergente TQ 1 5 com gua da rede proveniente do TQ 5 e Recircula o da solu o at ao set point estabelecido e Solu o preparada e Reposi o de n vel m ximo no tanque de gua da rede TQ 5 ap s reposi o do n vel dos tanques de detergente TQ 1 2 No que concerne s propostas de altera es f sicas da instala o CIP podem enumerar se a adop o das seguintes Anexo 3 Altera o da
21. limita o do PLC do ingl s Programmable Logic Controller do sistema de CIP da Linha 5 encontrar se localizado na Linha 6 Isto traz grandes limita es em termos de acompanhamento por parte dos operadores No tempo presente verificou se n o ser poss vel realizar CIP cido ao sistema por necessidade de substitui o da mangueira de liga o da bomba doseadora ao mesmo A introdu o de aditivo realizada manualmente por parte do operador visto n o haver liga o directa ao sistema Durante a prepara o da solu o no tanque de detergente ap s o aquecimento e na etapa de reposi o de concentra o detectou se um decr scimo acentuado na temperatura T 65 C Isto deve se ao facto do permutador n o funcionar durante a introdu o de soda no tanque Ou seja necess rio novo aquecimento at ao set point estabelecido T 80 C A solu o detergente n o recirculada durante a reposi o de concentra o resultando numa solu o n o nomogeneizada Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 28 Optimiza o de Sistemas CIP Tabela 3 8 Tempos registados para programa de CIP s condutas e s enchedoras Linha 5 Passo CIP Prepara o da solu o CIP Detergente Conduta Enchedora A Enxaguamento Conduta Enchedora A Preparagao interm dia das solugdes CIP Detergente Conduta Enchedora B Enxaguamento Conduta Enchedora B A monitoriza o do CIP as condutas A e B inc
22. m s nas tubagens A estas velocidades o caudal de l quido turbulento conduzindo a um efeito de limpeza satisfat rio nas superf cies do equipamento Contudo para outro tipo de equipamentos as velocidades aplicadas dependem das caracter sticas de funcionamento espec ficas de cada um e devem estar em conson ncia com as especifica es dos fornecedores dos mesmos gt TEMPO DE CONTACTO 8 A dura o da fase de limpeza com detergente deve ser cuidadosamente calculada de forma a obter se o efeito de limpeza ptimo Ao mesmo tempo deve ter se em considera o os custos de electricidade aquecimento gua e trabalho O detergente deve circular o tempo suficiente de forma a abranger as seguintes fases Difus o da limpeza qu mica na camada de res duos Inchamento dos res duos Transfer ncia de massa da camada de res duos para o l quido Suspens o e arraste dos res duos essencial actuar de forma espec fica de acordo com a origem dos res duos a remover Para tal existe uma grande variedade de detergentes utilizados nas ind strias que determinam o tipo de limpeza qu mica a aplicar Estes podem ser classificados de acordo com as suas fun es e aplica es 11 Introdu o 9 Optimiza o de Sistemas CIP Detergentes Multi purpose estes detergentes destinam se principalmente para limpezas manuais a press o ou com espumas de todos os tipos de superf cies externas e em todas
23. mesmos Contudo ultrapassadas as dificuldades o projecto teve uma aprecia o positiva Por outro lado um acompanhamento mais pr ximo deste trabalho permitiria desenvolver e implementar outras melhorias nos sistemas de CIP Avalia o do Trabalho Realizado 48 Optimiza o de Sistemas CIP 7 Refer ncias 1 Forma o Interna Unicer Cervejas 2005 2 Briggs D E et al Brewing Science and Practice Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC 2004 3 http www controlsafe pt index php option com content amp task view amp id 248ltemid 40 acedido a Maio de 2010 4 Manual HACCP Implementa o do sistema HACCP Ref MHUC02 Unicer Cervejas 2008 5 C digo de Boas Pr ticas de Higiene e Guia de Aplica o do HACCP para as Ind strias de Refrigerantes Sumos de Frutos e N ctares ANIRSF 2007 dispon vel em http www gppaa min agricultura pt RegAlimentar Higiene HACCP RSF ANIRSF pdf 6 http www cervesia com br acedido a Abril de 2010 7 Berk Z Food Process Engineering Technology Department of Biotechnology and Food Engineering TECHNION 2009 8 Bylund G Dairy Processing Handbook Tetra Pak Processing Systems AB 1995 9 Forni R Projecto Mec nico de um Sistema de Higieniza o CIP Cleaning In Place Departamento de Engenharia Mec nica Escola Polit cnica da Universidade de S o Paulo 2007 disponivel em http www poli usp br d pme2599 2007 Artigos Art_TCC_005_2007
24. mosto Fermenta o Matura o Estabiliza o a frio Filtra o Enchimento Figura 1 1 Esquema ilustrativo do processo de produ o de cerveja global adaptado de 1 O processo de Fabrico do mosto engloba a recep o dos cereais em silos passando pelas fases de moagem pesagem de acordo com a receita a seguir e brassagem que permite a transforma o do amido em a cares fermentisc veis Ap s a sacarifica o completa do mosto segue se uma fase de filtra o num filtro prensa com introdu o de gua quente que permite separar o mosto l mpido da Dr che fase s lida passando esta ltima por lavagens com gua quente de forma a remover o extracto retido na Dr che Introdu o 1 Optimiza o de Sistemas CIP O mosto l mpido e as guas de lavagem seguem para a fase de ebuli o passo de esteriliza o e concentra o do mosto e de adi o de l pulo Segue se uma decanta o do mosto separando o precipitado essencialmente proteico e com res duos de l pulo Terminado o fabrico do mosto procede se etapa de Fermenta o O mosto proveniente da fase de ebuli o arrefecido temperatura inicial de fermenta o e arejado para criar as condi es adequadas desta etapa de modo a que as c lulas de levedura se desenvolvam e reproduzam Garantidos estes passos no momento de transfer ncia do mosto frio para as cilindro c nicas a levedura inoculada no mosto onde se d
25. o das linhas de enchimento de forma a incluir um espa o para registo de observa es decorrentes do acompanhamento de cada CIP Seria interessante continuar a realizar testes ao sistema de ultrafiltra o de forma a optimizar as condi es operat rias e ensaios para determinar o n vel de colmata o da membrana Para um estudo mais aprofundado deveriam ser realizados ensaios com tipos de membranas diferentes e uma an lise econ mica de forma a avaliar a melhor solu o 6 4 Aprecia o final Este projecto revelou ser um desafio e uma experi ncia enriquecedora tanto a n vel profissional como pessoal O contacto com o mundo industrial foi muito gratificante pois permitiu ampliar a vis o de trabalho e aplica o da engenharia qu mica na ind stria O projecto foi desenvolvido num sentido bastante diferente do inicialmente previsto Isto deveu se ao facto do projecto proposto ser bastante ambicioso e condicionado pelo tempo Por outro lado um acompanhamento mais pr ximo deste trabalho poderia ter conduzido implementa o de mais propostas Embora n o se tenham obtido resultados satisfat rios em todas vertentes do projecto este trabalho fornece um ponto de partida para estudos futuros relacionados com a optimiza o dos sistemas de CIP A falta de controlo dos processos de higieniza o limitou em certa medida o desenvolvimento do projecto evidente a necessidade de controlo para viabilizar a optimiza o dos
26. os poros e acumulam se em zonas estagnantes do m dulo e etc A fim de se estimar a capacidade de purifica o da solu o utilizando este sistema de membranas de UF foram realizadas an lises de forma a quantificar a CQO presente no permeado e retido de 2 ensaios realizados a temperaturas diferentes Ensaios 3 e 4 press o de 5 bar e a um caudal de alimenta o de 4 Lin Estas an lises foram realizadas de acordo com o m todo descrito em ap ndice Anexo 4 A an lise de CQO tem sido usada a fim de se estimar o teor de oxig nio equivalente de uma dada solu o atrav s do uso de um agente qu mico que oxida a mat ria org nica na amostra O valor estimado para a CQO de uma determinada amostra fornece uma boa ideia da quantidade de mat ria org nica existente sendo tanto maior o seu poder poluente quanto maior a CQO presente Tabela 4 3 Tabela 4 3 Valores normalizados de CQO para as amostras da alimenta o e dos ensaios 3 e 4 Alimenta o Permeado3 b Retido3 b Permeado4 b Retido4 a Factor de dilui o 1 10 b Factor de dilui o 1 5 3 4 Ensaios laboratoriais Inova es para Al m do Estado da Arte 40 Optimiza o de Sistemas CIP Pela an lise da tabela 4 4 verifica se que a redu o de CQO obtida com a Eq 3 foi de 19 2 e de 15 9 para os ensaios conduzidos a 45 C e a 25 C respectivamente Redcgo 1 x 100 3 Cr 0 r a Reside 1 s m O
27. passam sobre os transportadores atrav s de uma estrutura de grade permitindo a passagem de uma quantidade elevada de gua Ao atravessar o t nel a temperatura da garrafa e do seu conte do gradualmente aumentada pelo jacto de gua at que a temperatura de pasteuriza o desejada seja alcan ada e mantida por um determinado per odo de tempo Durante o trajecto das garrafas a temperatura desce de forma gradual arrefecendo as garrafas at que sa da do t nel estejam temperatura ambiente Finalizado o processo de pasteuriza o as garrafas s o transportadas at rotuladora de garrafas passando estas de forma cont nua por inspectores de r tulos i e excluem as garrafas que apresentam rotulagem deficiente por um codificador de r tulos seguindo para a fase de engradamento encartonamento paletiza o envolvedora de paletes e etiquetagem das mesmas sendo posteriormente armazenadas at distribui o 1 1 2 Processos de Higieniza o A higieniza o afecta todas as fases de produ o de cerveja incluindo as decis es de selec o de equipamentos as especifica es e o manuseamento de mat rias primas a manuten o das instala es e do seu ambiente bem como a selec o e a forma o dos operadores a todos os n veis De uma maneira geral a import ncia atribu da higieniza o das instala es de uma f brica de produ o de cerveja reflecte se na qualidade e seguran a dos seus produtos A
28. pdf 10 Leli vre C et al CLEANING IN PLACE Modelling of Cleaning Kinetics of Pipes Soiled by Bacillus Spores Assuming a Process Combining Removal and Deposition Trans IChemE 80 Part C 2002 dispon vel em www ingentaselect com titles 09603085 htm 11 Manual de Higieniza o na Ind stria Alimentar AESBUC 2003 dispon vel em http www dgv min agricultura pt higiene publica Cod Boas Praticas Plataforma CBP_20081215 C Manual higienizao Industria Alimentar aesbuc pdf 12 http seiberling4cip com evol amp dev htm acedido a Abril de 2010 13 Palmowski Dr L et al Clean in Place A Review of Current Technology and its Use in the Food and Beverage Industry Report for general circulation Deaken University 2005 14 Davy V Optimization of Cleaning In Place CIP processes in bottled water industry Nestl Waters MT AquaFit4Use Mid Term Conference Oviedo June 2010 dispon vel em http www aquafit4use eu userdata file Mid term Conference Session 4 Good Examples Industrial Cases Optimization of Cleaning In Place processes in bottled water in pdf 15 G san Guizion G et al Nanofiltration for the recovery of caustic cleaning in place solutions robustness towards large variations of composition Desalination 149 127 129 2002 dispon vel em http www sciencedirect com Refer ncias 49 Optimiza o de Sistemas CIP 16 G san Guizion G et al Cleaning in place coupled wi
29. potencial el ctrico ou de temperatura Para al m da for a directriz a pr pria membrana um factor determinante na selectividade e no fluxo ALIMENTA O ND MEMBRANA PERMEADO Figura 4 1 Representa o esquem tica de um processo de separa o por membrana adaptado de 21 Inova es para Al m do Estado da Arte 35 Optimiza o de Sistemas CIP A Ultrafiltra o UF um processo de separa o por membrana em que a solu o flui paralelamente membrana cuja natureza se encontra entre a Microfiltra o e a Nanofiltra o As membranas de UF s o assim tricas porosas normalmente polim ricas p ex polisulfona polipropileno etc e naturalmente hidrof bicas apresentando tamanhos de poros na gama dos 1 nm 0 05 um sendo tipicamente utilizadas na reten o de macromol culas e col ides de solu es Estas membranas podem ser consideradas membranas porosas sendo a sua capacidade de rejei o determinada principalmente pelo tamanho e forma dos solutos Isto deve se ao tamanho dos poros na membrana e tamb m pelo facto do transporte do solvente ser directamente proporcional press o aplicada 1 10 bar for a directriz caracter stica destes processos de membrana O fluxo de permeado representa o caudal vol mico m ssico ou molar de permeado por unidade de rea da membrana sendo determinado pela for a directriz aplicada e pela resist ncia apresentada pela membrana selectividade O flu
30. removed from the line This is especially true if running products that are different but from the same family We are working with brewery s that only CIP once a week In some industries such as dairy they are required to CIP daily put still find pigging saves product and waste costs Is it possible to do that procedure to the beer pipeline and the bottling filler simultaneously What kind of system do you have to do so The CIP system should be in the cellar It really depends on your set up if you are asking if you can move the beer from the line to the filler the answer is yes have attached a profile of a pigging system This is for a brewery we are working with to put in a system This is generic so keep in mind it can be changed to meet your needs In some cases customers use a two pig system to keep any air from the product so this also is available If you have any questions or comments please feel free to contact me Thank you and Regards Anexo 5 65
31. Figura 4 8 Sistema de pig unidireccional adaptado de 26 Os sistemas de pig pela sua versatilidade e vantagens inerentes t m aplica es numa gama alargada de ind strias como a cervejeira alimentar qu micos tintas etc 25 26 Para evitar a entrada de ar nas condutas as empresas cervejeiras que adoptam estes sistemas implementam sistemas de 2 pigs ou seja bidireccionais Uma caracter stica importante destes sistemas o facto de ser apenas necess ria uma linha de transfer ncia de produto Atrav s da Figura 4 9 poss vel ter uma ideia de como se processa a fase de enchimento de cerveja atrav s destes sistemas sendo similar em caso de execu o de um ciclo de limpeza A drenagem de cerveja ap s o processo de enchimento pode ser alcan ada atrav s do empurro com gua ao longo da instala o Actualmente na Unicer de Le a do Balio n o se realiza a recupera o de produto Findo o processo de enchimento realiza se o empurro da cerveja presente nas condutas por introdu o de gua desarejada sendo todo o produto purgado para o esgoto A gua desarejada permanece na conduta de envio de cerveja at se dar in cio ao processo de limpeza CIP Este procedimento executado em todas as linhas de enchimento de garrafa da f brica tendo como objectivo a drenagem completa do produto das condutas de envio de Inova es para Al m do Estado da Arte 42 Optimiza o de Sistemas CIP cerveja Como alternativa
32. Introdu o 8 Optimiza o de Sistemas CIP Portanto cada um dos factores desempenha um papel importante num ciclo de limpeza gt CONCENTRA O DE DETERGENTE 8 10 A quantidade de detergente na solu o deve ser ajustada concentra o correcta antes do ciclo de limpeza se iniciar Durante a limpeza a solu o dilu da com a gua de lavagem e res duos do produto sendo consequentemente necess rio verificar a concentra o de forma manual ou autom tica Em termos de dosagem esta deve estar sempre de acordo com as instru es do detergente disponibilizadas pelo fornecedor visto o aumento da concentra o n o melhorar necessariamente o efeito de limpeza i e pode ter o efeito inverso devido forma o de espuma etc Usar demasiado detergente torna um ciclo de limpeza simplesmente dispendioso gt TEMPERATURA 6 8 A temperatura influencia a difus o a transfer ncia de massa e as caracter sticas do fluido e adaptada ao agente de limpeza aplicado e ao tipo de sujidade permitindo uma limpeza mais r pida e profunda gt EFEITO MEC NICO 8 10 Em limpezas mecanizadas de tubagens de tanques e de outros equipamentos do processo o efeito mec nico fornecido pela velocidade de fluxo tens o de corte As bombas de alimenta o de detergente dimensionadas para capacidades mais elevadas do que as bombas do produto devem fornecer velocidades de escoamento de 1 5 2 5 1 po a x E r g
33. Mestrado Integrado em Engenharia Quimica Optimiza o de Sistemas CIP Tese de Mestrado de Teresa Joana Anjos Barbosa Desenvolvida no mbito da disciplina de Disserta o realizado em Unicer Bebidas S A UNICER Orientador na FEUP Prof Ad lio Mendes Orientador na Unicer Eng Jos Aleixo Eng Hugo Amorim Universidade do Porto Faculdade de Engenharia FEUP Departamento de Engenharia Quimica Setembro de 2010 Optimiza o de Sistemas CIP Agradecimentos Aproveito este espa o para agradecer a todos aqueles que me acompanharam ao longo deste projecto Em primeiro lugar agrade o todo o apoio incentivo e cr ticas construtivas por parte dos meus orientadores Professor Ad lio Mendes e Eng Jos Aleixo Pela integra o carinhosa e acompanhamento na empresa agrade o a toda a equipa do Servi o de Enchimento da Unicer Em especial Eng Nuno Ferreira F tima Rodrigues Eng Jos Dias Eng Hugo Amorim Eng Manuel Gaspar e Sr Albino Um muito obrigada a todos os t cnicos das linhas de enchimento e do laborat rio pelo apoio e disponibilidade demonstradas Foi um prazer e um privil gio acompanhar o seu trabalho Pela companhia camaradagem trabalho e entrega agrade o ao futuro Eng Pedro Pereira todo o seu apoio e amizade ao longo do projecto Um agradecimento especial ao Prof Rui Boaventura e Eng Liliana Pereira pela disponibilidade e ajuda na realiza o das an lises de quan
34. N Catalisador cido sulf rico com sulfato de prata 5 5 gagasos Kg Hz so4 Indicador Ferroina cido sulf rico concentrado 95 V V Titulante Sulfato de ferro amoniacal padr o FAS 0 25 N Padroniza se a solu o titulante com solu o padr o de K gt Cr gt 0 da seguinte forma Diluem se 25 00 mL de K2Cr207 padr o a 100 mL Adicionam se 30 mL de cido s lfurico concentrado e deixa se arrefecer Titula se com o titulante FAS adicionando 2 3 gotas de ferroina at viragem de cor azul esverdeado para castanho avermelhado Anota se o volume de titulante gasto iv PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Num frasco de vidro adicionaram se 0 4 g de sulfato de merc rio 20 mL da amostra e muito lentamente 5 0 mL do reagente cido sulf rico com a mistura para dissolver o sulfato de merc rio De seguida adicionaram se 20 00 mL da solu o de dicromato de pot ssio e homogeneizou se Adicionaram se mais 25 00 mL da solu o de cido sulf rico agitando continuamente Adaptou se um condensador ao frasco e procedeu se ent o digest o das amostras submetendo as a um banho a 148 C durante um refluxo de 2 h Ap s este tempo lavaram se as paredes do frasco com gua destilada abundante e deixou se arrefecer at temperatura ambiente Anexo 4 62 Optimiza o de Sistemas CIP De seguida transferiu se a amostra para um matraz e titulou se o excesso de dicromato de pot ssio com o titulante adicionan
35. O E INSTALA O DE SISTEMAS PIG De Empresa contactada Enviado 06 06 2010 Para Teresa Barbosa teresa barbosa unicer pt Assunto Product Recovery Pigging Project Good morning Teresa We are currently working with a well known Brewer in the US Without knowing more about how you are set up we can at least give you an idea of cost e Stand Alone Automated System Includes Controls PLC Software Equipment Installation 35 000 50 000 e Automated System with existing PLC Controls and I O 25 000 30 000 e Just the Equipment Launch Receiver Pigs Manual 10 000 17 000 Please remember these are just rough numbers the above will vary in price depending on what you wish to achieve Things like additional valves air sets sight glasses would be extra line size amp scope of the project all play into price We will assist you on meeting your objectives without breaking the bank have provided some information on our Inline Pigging technology 30 years of Pigging know how Also please find A and B we partner with these Folks on turnkey projects where the customer asks us to do all the Pipe fab work controls PLC engineering and electropolishing All have over 30 years experience in their respective industries family owned operated and USA based Thank you for your inquiry Teresa and hope to hear from you soon Anexo 5 64 Optimiza o de Sistemas CIP De Empresa contactada Enviado 07 07 2010 Para Ter
36. Unicer de Le a do Balio como qualquer outra empresa do sector alimentar deve identificar as fases das suas actividades que sejam cr ticas para a garantia da seguran a dos alimentos e assegurar que est o devidamente identificados implementados em funcionamento e revistos os procedimentos capazes de assegurar a exist ncia dessa seguran a 3 Para tal tem implementado um plano HACCP do ingl s Hazard Analysis Critical Control Points An lise de Perigos e Controlo de Pontos Cr ticos de forma a reduzir perigos e riscos associados a todas as fases do processo de produ o de cerveja tomando medidas pertinentes de preven o um adequado controlo e competentes medidas correctivas 4 Introdu o 5 Optimiza o de Sistemas CIP O HACCP um processo sistem tico aplicado para garantir a inocuidade dos alimentos que consiste em sete princ pios 5 1 Efectuar uma an lise de perigos e identificar as respectivas medidas 2 Identificar os pontos cr ticos de controlo PCC s 3 Estabelecer limites cr ticos para as medidas preventivas associadas com cada PCC 4 Estabelecer os requisitos de controlo monitoriza o dos PCC s Estabelecer procedimentos para utiliza o dos resultados da monitoriza o para ajustar o processo e manter o controlo 5 Estabelecer ac es correctivas para o caso de desvio dos limites cr ticos 6 Estabelecer um sistema para registo de todos os controlos 7 Estabelecer procedimentos
37. a de CIP Linha 3 sv xes ses 0ss ses saipans eeepc atti Uoaccs oye ces ab ip noab q Pas BEBO jp Eig nO joga db ono ja 18 Figura 3 2 Esquema de liga o da linha de enchimento desde a adega at ao sistema de CIP Linha 3 19 Figura 3 3 Painel de grampos da enchedora B com trombones em posi o de enchimento de cerveja Linha 3 21 Figura 3 4 Posi o dos trombones no painel de grampos da Linha 3 a Posi o de CIP s condutas b Posi o de CIP a enched r POR PRDC RR RR dace asian ce len a a alee Geter ee oat Cote 22 Figura 3 5 Visor do transmissor LIMIT DO mass sites eo Rapala UA de aan cette Gee areca et 23 Figura 3 6 Monitoriza o da temperatura e da concentra o da solu o CIP tubagem A Linha 3 24 Figura 3 7 Monitoriza o da temperatura e da concentra o da solu o CIP tubagem B Linha 3 25 Figura 3 8 Monitoriza o do caudal vol mico no passo de enxaguamento tubagem B Linha 3 25 Figura 3 9 Exemplos de n o conformidades na instala o CIP Linha 3 aeee 27 Figura 3 10 Sentido de fluxo atrav s da v lvula Mixproof rrenan araras 28 Figura 3 11 Monitoriza o da temperatura e da condutividade da solu o CIP tubagem A Linha 5 29 Figura 3 12 Monitoriza o da temperatura e da condutividade da solu o CIP tubagem B Linha 5 30 Figura 3 13 Disposi o actualizada dos con
38. abalho realizado 6 1 Objectivos Realizados Os objectivos deste trabalho cingiram se optimiza o das instala es CIP das linhas 3 e 5 Estes consistiram na detec o de riscos e n o conformidades das mesmas e na an lise dos par metros de higieniza o e dos programas CIP Importa referir que todos os objectivos enunciados foram atingidos com sucesso No entanto alguns dos objectivos idealizados na fase inicial do projecto n o puderam ser realizados nomeadamente a redu o de consumos e de tempos dos passos do programa CIP e obten o de um caudal suficiente para uma higieniza o satisfat ria 6 2 Outros Trabalhos Realizados Foram realizados testes preliminares na FEUP LEPAE numa instala o laboratorial no sentido de avaliar o desempenho de processos de separa o por UF na regenera o de solu es CIP Posteriormente na Unicer foram realizadas an lises laboratoriais de quantifica o do detergente e do aditivo presentes nas amostras de permeado e de retido dos testes As an lises de quantifica o da CQO foram realizadas no Laborat rio de Ambiente do DEQ FEUP Levou se a cabo tamb m um primeiro contacto com uma empresa especializada na implementa o de sistemas de PIG como forma de estimar um custo aproximado da aplica o desta tecnologia 6 3 Limita es e Trabalho Futuro Ao longo da realiza o deste trabalho surgiram algumas dificuldades nomeadamente no acompanhamento dos ciclos de limp
39. aboratorial foi utilizada uma unidade modular para execu o dos ensaios com as solu es c usticas ilustrada na Figura 4 2 Este m dulo tem como fun es assegurar um caudal de circula o do fluido a ser tratado para limitar o fen meno de polariza o de concentra o compacidade maximizando a superficie por unidade de volume isolamento entre os compartimentos de alimenta o e de permeado Previamente testou se a compatibilidade dos materiais da instala o com a solu o alcalina a tratar de forma a garantir que o equipamento n o seria danificado A unidade de filtra o laboratorial foi utilizada para conduzir os testes preliminares de ultrafiltra o Em termos de funcionamento da instala o a solu o c ustica armazenada no tanque de alimenta o 1 de aproximadamente 3 L foi bombeada pela ac o de uma bomba centr fuga 2 para o m dulo de membrana 3 com uma rea de membrana efectiva de 155 cm No in cio de cada teste o m dulo pressurizado por uma bomba de leo de forma a evitar fugas durante a experi ncia Figura 4 2 Esquema da instala o piloto de Ultrafiltra o 1 Tanque de Alimenta o 2 Bomba centrifuga 3 M dulo de membrana 4 Reservat rio do Permeado 5 Permutador de Placas 6 Rot metro 7 V lvulas On Off 8 V lvulas agulha 9 Sensor de Temperatura 10 Man metro Uma frac o da corrente de alimenta o reciclada para o reservat rio
40. acionaliza o de gua e de energia reciclo e regenera o de solu es detergente integram os objectivos da optimiza o Para atingir resultados satisfat rios necess rio conceber um m todo de limpeza eficiente adequado s necessidades do processo global 12 1 3 Organiza o da Tese De forma a dar resposta a um conjunto de objectivos estruturou se o trabalho em seis partes fundamentais O primeiro cap tulo Introdu o contempla os eixos condutores do estudo desde a produ o de cerveja at aos processos de higieniza o No Estado da Arte materializa se a incurs o efectuada nos dados oriundos da investiga o acerca dos sistemas CIP O cap tulo de Descri o T cnica e Apresenta o dos Resultados cont m a informa o factual dos dados recolhidos onde se procura interpretar os resultados luz das evid ncias da investiga o As Inova es para Al m do Estado da Arte trata se de um cap tulo onde s o apresentadas algumas alternativas que concernem os processos de higieniza o nas unidades fabris de produ o de cerveja Nas Conclus es procura se dar resposta aos objectivos de pesquisa e na Avalia o do Trabalho Realizado s o apresentadas as limita es do trabalho propostas para futuros estudos e uma aprecia o final do trabalho e est gio realizados Introdu o 11 Optimiza o de Sistemas CIP 2 Estado da Arte A ind stria dos lactic nios foi pioneira na implementa o
41. ada e CIP as enchedoras A e B 2 passos em cada Em primeiro lugar realiza se o programa CIP s condutas e posteriormente s enchedoras O programa CIP come a com um passo alcalino em tudo id ntico aos outros excep o do tipo de agente qu mico e temperatura conduta de uma das enchedoras Antes de realizar este passo deve se informar a adega de que se vai realizar um CIP linha de forma a permitirem a passagem das solu es CIP por mudan a de posi o de v lvulas O envio da solu o detergente realizado pela ac o de uma bomba centr fuga O trajecto da solu o realizado desde o sistema CIP pela linha de envio de CIP at ao painel de grampos Uma vez no painel de grampos comutada para a tubagem de retorno de cerveja e enviada adega Volta pela tubagem de envio de cerveja at ao painel de grampos e regressa ao sistema de CIP pela tubagem de retorno CIP ver Figuras 3 1 e 3 4 Durante o passo alcalino o fluido presente nas condutas de envio e retorno de cerveja empurrado pela solu o detergente e recuperado para os tanques de agua do sistema CIP por leitura de concentra o V V atrav s de um transmissor Este fluido uma mistura de gua desarejada presente na conduta de envio de cerveja fim de enchimento e de gua de enxaguamento do ltimo CIP realizado presente na tubagem de retorno de cerveja Actualmente a tubagem de retorno de cerveja s utilizada para a circula
42. aii aaia aa aa aaia 47 6 1 Objectivos Realizado S noinine Ra Di 47 6 2 Outros Trabalhos Realizados nnise aa 47 6 3 Limita es e Trabalho FUtUrO secccscsscssscssacessvesscesecsssicavecsaseserstacecucevsvesacecescsnsvenceserstsvtencecacetesrcecesesvsverdnanss 47 Optimiza o de Sistemas CIP BA APRECIA O Fa siri iii 48 T RETBIENCIAS sssssams score 49 Anexo 1 Diagrama da instala o CIP Linha 5 jscccccedecstonsnccsconenerccensnereceurnsnsconsancicontansntensuscusonesmestensunentonesesetannsce 51 Anexo 2 M todos de Produ o Processo de HigieniZaGao ssssssssssssssssssssssscsessesssssssessseassnsessseseatsneassteesaeas 52 Anexo 3 Diagrama Alterado da Instala o CIP Linha 3 rrenan asertemmases 53 Anexo 4 Testes laboratoriais cas assintasmnsica ceras nsaa anseio A 59 Anexo 5 Contdcto COMIEMpres a siesascsvsssessucessicssccdecesvivsveccussiersdvensetaudcidespiusnstsicuaadiestvvsesdarsusiveredesesvausnasentvnavstgcaes 64 Optimiza o de Sistemas CIP indice de Figuras Figura 1 1 Esquema ilustrativo do processo de produ o de cerveja global erra 1 Figura 1 2 Conceito de a Sistema de Uso Unico e b Sistema de Reuso ou Multiuso items 7 Figura 1 3 CHC OOS SHINO sacos Saco aenn n NATO DOADA TND 8 Figura 2 1 Princ pios de separa o por membranas eseccescccsssesessesesesescsecacscssecscececessesecscansnsrsnssasasessseseceesestates 14 Figura 3 1 Esquema do sistem
43. as reas Detergentes alcalinos destinados remo o de prote nas gorduras e outros res duos org nicos fortemente aderidos s superf cies p ex hidr xido de s dio hidr xido de pot ssio etc pr tica comum adicionar aditivos qu micos solu o detergente como por exemplo a solu es com hidr xido de s dio para melhorar os atributos espec ficos da mesma Idealmente os atributos que um detergente deve ter s o e Poder Dispersante e de Suspens o para suspender res duos insol veis e impedir a sua redeposi o sobre superf cies limpas e Poder Emulsificante para manter as gorduras na solu o de limpeza e Poder Sequestrante para combinar com os sais de c lcio e de magn sio de maneira a formar compostos sol veis em gua e auxiliar a deterg ncia e Poder Molhante para reduzir a tens o superficial e auxiliar na penetra o dos res duos e Poder de Enxaguamento de modo a obter uma capacidade de arraste completo sem deixar quaisquer vest gios de res duos ou de detergente nas superf cies Detergentes cidos s o utilizados para remover os res duos minerais e outros resistentes a detergentes neutros ou alcalinos p ex cido fosf rico cido n trico etc Outro factor que influencia a higieniza o o tipo de superf cie dos equipamentos que se pretendem higienizar sendo de extrema import ncia as caracter sticas da mesma Os ciclos de limpeza podem incluir passos cidos e o
44. as CIP Figura A3 8 Sin ptico da instala o CIP Linha 3 Anexo 3 58 Optimiza o de Sistemas CIP Anexo 4 Testes laboratoriais 1 An lise da concentra o de Soda Total e de Soda Livre I CONCENTRA O DE SODA TOTAL Pipetou se 20 mL da amostra para um matraz Adicionou se cerca de 10 mL de solu o de cloreto de b rio e colocaram se 2 3 gotas do indicador fenoftaleina De seguida titulou se a amostra com HCI 1 mol L at viragem de cor Anotou se o volume gasto Il CONCENTRA O DE SODA LIVRE Realizou se uma dilui o de 1 20 da amostra num bal o volum trico de 25 mL Transferiu se a solu o dilu da para um matraz de 100 mL e adicionou se cerca de 10 ml de solu o de cloreto de b rio e 1 2 gotas de indicador fenolftaleina De seguida titulou se a amostra com HCI 1 mol L at viragem de cor Anotou se o volume gasto Colocaram se 2 3 gotas do indicador laranja de metilo Titulou se novamente a amostra com HCI 1 mol L at nova viragem de cor Anotou se o volume gasto 2 Contabiliza o total de microrganismos Pipetou se 1 0 mL e 0 1 mL como in culo e distribui se nas placas previamente esterilizadas Em seguida adicionou se o meio fundido vertendo o sobre a placa de Petri contendo a suspens o da amostra O material foi homogeneizado girando se a placa atrav s de movimentos circulares no sentido hor rio e anti hor rio Esses movimentos foram efectuados cerca de 10 vez
45. as garrafas t m de ser capsuladas logo que poss vel Portanto a capsuladora est instalada na mesma unidade de enchimento de modo a operarem de forma s ncrona 1 Para impedir a entrada de oxig nio na garrafa da enchedora para a capsuladora a ac o de um jacto de gua fino e cont nuo promove a forma o de espuma e o transbordo da mesma na garrafa As garrafas s o transferidas para os transportadores e encaminhadas para o pasteurizador em t nel Introdu o 4 Optimiza o de Sistemas CIP A pasteuriza o em t nel uma fase do enchimento que tem como fun o a estabiliza o microbiol gica da cerveja engarrafada Este processo abrange tamb m o elevado risco de contamina o no processo de enchimento onde o produto acabado exposto a uma multiplicidade de riscos potenciais Os riscos v o desde garrafas vazias contaminadas pelo ar antes do enchimento a contamina o durante o enchimento causada por problemas microbiol gicos na enchedora a problemas que possam surgir na capsulagem etc 1 A efic cia da pasteuriza o depende n o s da extens o da temperatura aplicada como tamb m no tempo durante o qual se aplica a mesma As unidades de pasteuriza o s o utilizadas representando uma combina o entre o tempo e a temperatura Para atingir um bom resultado microbiol gico a garrafa deve ser exposta a um determinado n mero de unidades de pasteuriza o No pasteurizador em t nel as garrafas
46. atisfat ria Pela monitoriza o deste passo verifica se a forma o de uma interface entre a solu o detergente e a gua dos 37 min at ao fim do programa Para um caudal m dio de 21 9 m gt h estima se que o volume de mistura resultante de 1095 L O passo de enxaguamento At 40 min n o foi suficiente para a rejei o total do detergente Foi necess rio realizar um novo enxaguamento At 20 min at se obter uma concentra o V V pr xima de zero indicativa de aus ncia de detergente na tubagem Verificou se que o enxaguamento tubagem A foi deficiente na sua ac o De seguida realizou se o CIP tubagem B Analisando o resultado da monitoriza o do mesmo Figura 3 7 foi poss vel verificar um comportamento similar ao CIP realizado outra tubagem Ao fim de 32 min de passo alcalino a solu o detergente retorna ao sistema devido a um caudal m dio superior ao do CIP tubagem A Relativamente ao passo de enxaguamento foi necess rio realizar um segundo enxaguamento para garantir a rejei o total da soda presente na tubagem n o tendo sido monitorizado Verifica se que no final do passo de enxaguamento a solu o detergente continua a retornar ao sistema ao inv s de gua Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 24 Optimiza o de Sistemas CIP 1 5 100 80 1 0 Ss 60 gt PE E S 40 0 5 20 0 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t Imin Figura 3 7 Monitoriza o da t
47. aumenta cerca de 26 com o aumento da diferen a de press o de 3 a 5 bar Figura 4 4 No ensaio 1 a membrana n o rejeita o aditivo e nos ensaios seguintes apresentou uma rejei o de 20 Estes resultados revelam uma baixa precis o no m todo de an lise do aditivo Dessa forma a rejei o do aditivo nos testes realizados n o podem ser avaliados quantitativamente 15 0 10 0 RI 5 0 0 0 AP bar Figura 4 4 Reten o de detergente em fun o da diferen a de press o a 25 C e a 4 Lmin Na Tabela 4 2 apresentam se os resultados que permitem avaliar a influ ncia da temperatura testada nos ensaios 3 e 4 mantendo constantes os outros par metros Constata se que a varia o da temperatura de 25 C a 45 C conduz a um acr scimo de 46 do fluxo de permeado de detergente No caso do aditivo o comportamento semelhante ocorrendo um aumento de cerca de 16 no seu valor de fluxo de permeado Estes resultados dever o estar relacionados com a diminui o da viscosidade resultante do aumento da temperatura permitindo desta forma uma maior permea o A diminui o da rejei o do detergente era esperada visto o fluxo de permeado da esp cie aumentar De acordo com os resultados obtidos valores de temperatura e de press o mais elevados permitiram obter fluxos de permeado superiores portanto os testes seguintes foram conduzidos a 45 C e a 5 bar Pela an lise da Figura 4 5 pode se verificar que o aume
48. cado gua e um soluto que permite a diminui o do ponto de solidifica o da mistura denominando se ice pig A frac o de vazios foi cuidadosamente controlada para que a mistura de gelo e gua se movesse como um pist o s lido em reas de fluxo livre mas sendo capaz de actuar como um fluido em reas constritas Os resultados experimentais indicaram que o ice pig pode f cil e eficientemente remover as incrusta es usando um volume de gelo geralmente menor que 1 10 do volume de gua utilizado Os materiais testados foram incrusta es de a cares e gorduras ind stria alimentar creme dent frico ind stria de produtos de higiene pessoal e areia fina Trata se de uma nova e inovadora t cnica de pig introduzindo uma s rie de vantagens significativas sobre os pigs tradicionais Especificamente este capaz de fluir em geometrias muito complexas incluindo curvas acentuadas T s e at mesmo em permutadores de placas O pig nunca fica preso e potencia benef cios ambientais consider veis por ser constitu do por gua Este estudo alarga a gama de aplica o de sistemas de pig para recupera o de produto nas linhas de enchimento com limita es em termos de geometria para os sistemas de pig tradicionais Inova es para Al m do Estado da Arte 45 Optimiza o de Sistemas CIP 5 Conclus es O presente trabalho foi desenvolvido com o objectivo de optimizar os sistemas CIP das linhas de enchimento da Unice
49. ct rias existentes por desinfec o O desenvolvimento de uma an lise detalhada clara e precisa do programa de procedimentos de limpeza e a sua aplica o rigorosa s instala es e equipamentos deve ser a primeira condi o para a gest o da higiene numa instala o de processamento de alimentos As estrat gias de limpeza podem ser classificadas em quatro grupos Limpeza manual Cleaning in Pace CIP Limpeza com jactos a alta press o e Limpeza com espumas 7 1 2 1 Sistemas CIP A procura do aumento de produtividade e redu o de custos com a higieniza o possibilitou o desenvolvimento da higieniza o Cleaning in Place CIP A higieniza o CIP refere se circula o de solu es de limpeza ou de desinfec o atrav s de m quinas ou outros equipamentos p ex tanques tubagens linhas de press o etc em circuito fechado Desta forma deixa de haver a necessidade de desmontagem do equipamento cujas superf cies podem ser de dif cil acesso Os sistemas CIP baseiam se no princ pio de aplica o de um detergente ou solvente adequados garantindo uma temperatura adequada higieniza o do equipamento Os Sistemas Centralizados s o utilizados principalmente em pequenas instala es com linhas de comunica o relativamente curtas 8 gua e solu es detergente s o bombeadas dos tanques de armazenamento numa instala o central para os v rios circuitos CIP Relativamente aos Sistemas Descentral
50. cter sticas permitem obter poupan as consider veis em termos de qu micos gua e de energia 13 Estado da Arte 12 Optimiza o de Sistemas CIP Um Sistema de Reuso permite a recupera o da solu o de limpeza e a sua reutiliza o em v rias opera es de limpeza subsequentes Estes sistemas distinguem se pelo tratamento da solu o detergente pr vio sua reutiliza o Este procedimento permite a remo o de s lidos suspensos SS e a redu o da car ncia qu mica de oxig nio CQO principalmente na forma sol vel prolongando assim a vida dos agentes qu micos 7 13 Os tipos de tratamento frequentemente adoptados incluem Separa o grav tica sedimenta o e centrifuga o M todos f sico qu micos coagula o precipita o Processos de separa o por membranas etc Na maioria das ind strias alimentar e de bebidas os res duos encontram se principalmente sob a forma sol vel implicando que tratamentos como separa o grav tica ou coagula o n o permitam a sua remo o eficientemente Tabela 2 1 Compara o entre Sistemas de Uso nico e de Reuso Adaptado de 13 SISTEMA DE REUSO Maior rea SISTEMA DE Uso NICO Menor rea CRIT RIO Espa o Equipamento e controlo simples Equipamento e controlo complexos Simplicidade gua Maior gua Menor Custos de Tratamento de res duos Maior Tratamento de res duos Menor
51. de sistemas de CIP automatizados As primeiras f bricas a adoptar estes sistemas de higieniza o come aram a operar em 1960 mas com um consider vel n mero de equipamentos ainda a serem limpos manualmente 12 Nessa d cada o CIP foi reconhecido como a chave que abriria as portas para muitas outras mudan as na tecnologia de processamentos l cteos 12 Durante esse per odo os procedimentos de limpeza CIP foram aplicados extensivamente noutras ind strias incluindo a ind stria cervejeira A ades o implementa o destes sistemas por parte das ind strias conduziu continua investiga o e desenvolvimento tecnol gico de equipamentos de enchimento e de processo suscept veis a processos CIP at aos dias de hoje Actualmente em muitas ind strias alimentares a sigla CIP n o representa s um m todo de higieniza o mas uma decis o estrat gica incorporada nas instala es das f bricas e perto dos v rios grupos de equipamento de processo das mesmas 12 Podem se distinguir 2 tipos de sistemas CIP nomeadamente Sistemas Centralizados constitu dos por uma instala o CIP central e Sistemas Descentralizados constitu dos por um n mero de unidades menores localizadas em pontos estrat gicos na f brica 8 Os Sistemas Descentralizados s o uma alternativa atractiva para f bricas de dimens es consider veis onde a dist ncia entre a instala o de CIP e os circuitos CIP perif ricos s o extremamente longos Estes pod
52. de verifica o para averiguar se o sistema est funcionar de forma adequada Durante a produ o de cerveja desde a etapa de fabrico etapa de enchimento verifica se a acumula o dum conjunto de materiais indesej veis entre os quais restos de produto corpos estranhos subst ncias qu micas do processo e microrganismos Esta situa o pode resultar do processo de produ o normal como o caso da ades o de restos de produto s superf cies das instala es ou de anomalias no processo como por exemplo as resultantes de contamina o por deficiente manuten o dos equipamentos ou de contamina o ambiental Na presen a destes materiais indesej veis designados de res duos deve ser dada especial aten o elimina o e controlo dos microrganismos sobretudo dos microrganismos nocivos ao produto e ao consumidor Nesse sentido o papel da higieniza o passa por assegurar a elimina o das sujidades vis veis e n o vis veis e a destrui o de microrganismos patog nicos e de deteriora o at n veis que n o coloquem em causa a sa de dos consumidores e a qualidade do produto Dever ser respeitada a integridade das superf cies de trabalho e dever haver o cuidado de eliminar qualquer qu mico utilizado no processo de higieniza o De um modo geral o mecanismo para a remo o de res duos ocorre em 4 etapas 6 Contacto da solu o detergente com a sujidade com total molhagem e penetra o nos poros
53. depende essencialmente de seis factores tempo de contacto temperatura concentra o pH limpeza pr via e dureza da gua 11 Portanto ap s a limpeza com detergente ou desinfectante as superf cies devem ser lavadas com gua tempo suficiente para remo o total de vest gios Ap s enxaguamento todas as partes do sistema devem ser eficientemente drenadas visto qualquer vest gio qu mico remanescente no sistema poder contaminar o produto Destaca se tamb m o uso preferencial de gua suave no enxaguamento sendo que guas duras i e elevado teor de sais de c lcio e de magn sio prejudicam a ac o do detergente e consequentemente o resultado de um ciclo de limpeza A verifica o do efeito de um ciclo de limpeza pode ser avaliada quanto presen a de res duos inspec o visual e de qu micos p ex pH a n vel microbiol gico p ex contagem total de microrganismos e aus ncia de agentes nocivos cerveja e por monitoriza o do ciclo Independentemente dos m todos utilizados o objectivo garantir uma higieniza o satisfat ria 11 A higieniza o uma parte integral de todo o processo de produ o de cerveja sendo o seu custo um componente significativo do custo total de produ o Essa realidade impulsiona o desenvolvimento dos processos de higieniza o no sentido da optimiza o dos m todos n o s por raz es econ micas como tamb m quanto ao seu impacto ambiental Portanto t picos como r
54. do 2 3 gotas de ferroina Assumiu se como ponto final da titula o a mudan a de cor inicialmente azul esverdeado para castanho avermelhado que persistiu por 60 s ou mais Anotou se o volume de titulante gasto Titulou se um branco contendo os reagentes e um volume de gua destilada igual ao da amostra Anotou se o volume de titulante gasto Realizaram se determina es em duplicado v Resultados das titula es s amostras e brancos Tabela A4 2 Volume de titulante FAS gasto por amostra e branco e o seu valor m dio Branco Alimenta o a Permeado3 P Retido3 b Permeado4 P Retido4 Vras gasto mL V FAs gasto mL a Factor de dilui o 1 10 b Factor de dilui o 1 5 vi C lculo da molaridade da solu o FAS Na titula o do branco em duplicado gastaram se 10 00 mL e 10 05 mL de titulante correspondendo a volume m dio de 10 02 mL Mras N E rt 0 25 7 VraSutilizado na padroniza o ML M a 0 25 0 2495 N _ x FAS 10 02 i C lculo da CQO CQO mg 1 1 4 B Mrasx8000 E Vamostra em que A o volume de FAS mL utilizado para o branco B o volume de FAS mL utilizado para a amostra Mras a molaridade da solu o de FAS N e 8000 o peso miliequivalente de oxig nio x 1000 mg Anexo 4 63 Optimiza o de Sistemas CIP Anexo 5 Contacto com empresa TROCAS DE E MAIL COM EMPRESA INTERNACIONAL ESPECIALIZADA NO DESENVOLVIMENTO PRODU
55. e uma bomba doseadora ou em linha Como nas linhas de enchimento de garrafas a desinfec o n o se realiza com frequ ncia estas op es n o s o uma hip tese para a empresa sendo executada de forma manual Numa desinfec o a concentra o de ox nia em solu o deve ser de Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 33 Optimiza o de Sistemas CIP 2 V V correspondendo a um volume de 350 L de desinfectante para um volume de 17 5 m Visto a ox nia ser recebida em bid es 20 kg 18 35 L um volume de 350 L corresponde adi o de 19 bid es de desinfectante Para o passo interm dio de prepara o de desinfec o conduta seguinte considerou se a perda de 1095 L pela interface gerada entre o desinfectante e a gua Para esse volume a quantidade de desinfectante a adicionar de 1 2 bid es Para o c lculo da quantidade de desinfectante necess ria na prepara o da solu o na desinfec o enchedora subsequente assumiu se a mesma reposi o de volume que ocorre durante o passo alcalino Dessa forma para uma perda de 7 m de solu o a quantidade de desinfectante a adicionar 7 5 bid es de desinfectante 3 2 2 Linha 5 Com os problemas detectados a n vel de desempenho do programa CIP prop e se a elimina o dos passos de introdu o de soda e gua da rede no tanque de detergente do sistema Para tal necess rio um acompanhamento pormenorizado dos ciclos de limpeza esse
56. ectante antes de utilizar a cilindro Drive excepto ao Flash c nica E 17 S ao Flash do Bier Drive 8 Quando n o h tempo suficiente apenas se faz CIP Acido Desinfectante 18 Em duplicado 9 Apenas se faz ao filtro de PVPP 19 Se ultrapassar a validade 10 Excepto filtro de kieselghur Tabela A2 1 Programa de higieniza o de acordo com os m todos de produ o Unicer de Le a do Balio adaptado do manual t cnico MTLB01402 Anexo 2 52 Optimiza o de Sistemas CIP Anexo 3 Diagrama Alterado da Instala o CIP Linha 3 D 5 A PS 6 E OOO F WU A q Figura A3 1 Diagrama alterado da instala o CIP Linha 3 Anexo 3 53 Optimiza o de Sistemas CIP Figura A3 1 Tanques interm dios de detergente e de aditivo Instala o CIP AJ E i ott ENVIO DE GUA DA REDE TANQUE PULMAO R ENVIO DIS SOLU O DETERGENTE TANQUES CIP Figura A3 2 Seat valve de 3 vias Instala o CIP Anexo 3 54 Optimiza o de Sistemas CIP Figura A3 3 Tanque pulm o Instala o CIP Anexo 3 55 Optimiza o de Sistemas CIP Figura A3 4 Painel instalado na cave Linha 3 Figura A3 5 Painel de grampos Linha 3 Anexo 3 56 Optimiza o de Sistemas CIP Figura A3 6 Programas CIP Linha 3 Figura A3 7 Prepara o das solu es detergente Linha 3 Anexo 3 57 Optimiza o de Sistem
57. ejada ou da realiza o de passos de higieniza o Estas vantagens representam mais valias em termos de tempo de produ o de consumo de gua de qu micos e de energia possibilitando uma redu o consider vel nos custos globais de produ o O processo de enchimento tamb m beneficiado em termos de matriz de mudan a de produto n o sendo necess rio ter em considera o o tipo de cerveja a encher na distribui o do enchimento semanal das linhas Inova es para Al m do Estado da Arte 43 Optimiza o de Sistemas CIP Em termos de higieniza o das linhas de enchimento tamb m este procedimento pode ser simplificado com a implementa o de sistemas de pig A ac o do pig durante a sua circula o promove por si s um efeito de limpeza removendo cerca de 99 5 do produto nas condutas 26 De forma similar a uma mudan a de produto durante a execu o de um CIP o pig funciona como um separador f sico entre o produto e o detergente Este facto permite reduzir o tempo de paragem entre o fim de enchimento e o in cio da higieniza o por elimina o do passo de introdu o de gua desarejada Durante a higieniza o na transi o de passo alcalino para passo de enxaguamento proporciona a elimina o da zona de interface que se desenvolve entre o detergente e a gua A Figura 4 10 ilustra o processo de retorno de uma solu o CIP V lvula de Desvio Zona de Lan amento Detector de
58. em ainda ser subclassificados em Sistemas de Multiuso Sistemas de Reuso e Sistemas de Uso nico 7 13 Esta classifica o concerne a reutiliza o das solu es de limpeza utilizadas num ciclo de limpeza CIP em subsequentes ciclos Na Tabela 2 1 listam se as principais vantagens e desvantagens destes dois ltimos sistemas Num Sistema de Uso nico as solu es s o recirculadas atrav s do sistema durante um nico ciclo sendo no final purgados para o esgoto Uma extensa revis o deste tipo de sistema feita por Palmowski 2005 13 Segundo Davis 1980 e Hamblin 1990 o conceito de uso nico baseado na hip tese da composi o da solu o detergente poder ser optimizada para um certo circuito podendo em alguns casos todavia ser utilizada para pr enxaguamento num programa de higieniza o subsequente As desvantagens inerentes a este tipo de sistema incitaram ao desenvolvimento tecnol gico dos sistemas conduzindo ao aparecimento de Sistemas Multiuso Nestes sistemas as solu es CIP s o recolhidas em tanques podendo ser reutilizadas para pr enxaguamentos em limpezas subsequentes A presen a residual de agentes de limpeza no pr enxaguamento aumenta a efici ncia do mesmo reduzindo a quantidade de res duos a remover no passo de limpeza por ac o do detergente As guas de enxaguamento recuperadas podem ser utilizadas para outros fins como guas para lavagem de outras reas externas ao sistema CIP Estas cara
59. emperatura e da concentra o da solu o CIP tubagem B Linha 3 Temperatura Concentra o da solu o CIP Indicador de in cio de enxaguamento Paralelamente monitoriza o anterior registaram se os valores de caudal de gua sa da da adega durante o passo de enxaguamento tubagem B Figura 3 8 No in cio da monitoriza o verifica se um pico correspondente presen a de solu o detergente da prepara o pr via das solu es Isto acontece porque n o se purga com gua a solu o presente na tubagem de recircula o do sistema CIP Analisando a figura verifica se que o caudal varia entre os 19 m h e os 12 mh A alimenta o de gua da rede lavadora de garrafas e ao sistema CIP realizada pela mesma linha de gua Durante um enxaguamento tubagem quando a lavadora de garrafas necessita de gua para o seu processo resultam oscila es bruscas no caudal de gua durante este passo 20 Q m h 0 10 20 30 40 t min Figura 3 8 Monitoriza o do caudal volumico no passo de enxaguamento a tubagem B Linha 3 Esta depend ncia limita de forma acentuada o efeito de um enxaguamento tornando o ineficaz Em paralelo monitoriza o dos CIP s e como complemento da an lise da efici ncia dos mesmos foram retiradas amostras das solu es dos tanques do sistema CIP e de zonas consideradas cr ticas durante um CIP Foram realizados testes microbiol gicos as
60. ente estas linhas 3 1 Diagn stico do Problema 3 1 1 Linha 3 As Figuras 3 1 e 3 2 representam respectivamente os esquemas do sistema de CIP instalado na cave da Linha 3 e da sua liga o linha de enchimento entre a adega e as enchedoras Pelo acompanhamento do processo de enchimento verificou se que para finalizar o mesmo procede se introdu o de gua desarejada na conduta de envio de cerveja Deste modo a cerveja presente na conduta rejeitada em perda total Destaca se o facto de este procedimento depender grandemente da experi ncia do operador visto n o estar automatizado De acordo com as garrafas que se encontram na lavadora de garrafas e nos transportadores o operador estima a cerveja necess ria para o enchimento das mesmas e quando se deve iniciar a introdu o de gua desarejada Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 17 Optimiza o de Sistemas CIP i Lavadora de Garrafas vs90x DX v58 Retorno CIP Entrada de gua v49 OX DX vas OX DX Envio CIP Bl xOVv54 p Cn v52 0 t OHO OK j xo 7 T Figura 3 1 Esquema do sistema de CIP Linha 3 1 Tanque de soda 50 V V 2 Tanques de detergente 7 5 me 10 m 3 Tanques de agua 7 5 me 10 m 4 Tanque interm dio de soda 50 V V 5 Tanque interm dio de aditivo 6 Contentor de aditivo 1000 L 7 Contentor de cido 1000 L 8 Bomba centrifuga 9 Bomba doseadora 10 Permutad
61. ente n o cont m microrganismos vi veis gt Operar com o n mero m nimo de quebras de cerveja poss vel de forma a assegurar elevados n veis de efici ncia No Centro de Produ o da Unicer de Le a do Balio existem 3 linhas de enchimento de garrafas e 2 linhas de enchimento de barris Estas podem ser classificadas de acordo com a sua capacidade nominal e ou o tipo de linha de enchimento De forma a apresentar as diversas linhas de enchimento estas s o classificadas quanto ao tipo de linha de enchimento em 7 Linhas Dedicadas Linhas 3 6 Barril Tara Retorn vel TR e Barril Tara Perdida TP Estas linhas utilizam um tipo de vasilhame p ex TR ou TP mas com di metros diferentes p ex 25 cl 33cl 7 4 Linhas Mistas Linha 5 Esta linha utiliza uma mistura de diferentes tipos de vasilhame e embalagens secund rias p ex grade caixa tabuleiro etc No caso das linhas de enchimento de garrafa estas s o constitu das por diversos equipamentos e processos apresentados na Tabela 1 1 1 As garrafas come am a ser introduzidas na linha de enchimento ap s a despaletiza o e desengradamento sendo reencaminhadas para a lavadora de garrafas TR No caso de garrafas TR a lavadora de garrafas permite a remo o dos r tulos a lavagem e a desinfec o das mesmas atrav s de um processo continuo de pr lavagem com gua quente banhos c usticos e enxaguamentos finais De seguida as garrafas passam por i
62. epara o e testaram se os tempos de introdu o de soda com a ajuda de um t cnico de programa o De acordo com os resultados obtidos o programa de prepara o da solu o detergente no tempo presente composto pelos seguintes passos e Reposi o inicial de soda durante 15 s e Reposi o de soda durante 10 s para leituras de condutividade subsequentes com um erro associado lt 20 mS cm e Intervalos para homogeneiza o da solu o detergente com dura o de 120 s A proposta a seguir apresentada tem como objectivo melhorar o doseamento do aditivo na prepara o da solu o detergente Actualmente o aditivo adicionado ao mesmo tempo que a reposi o de soda A soda adicionada atrav s de uma tubagem de liga o ao sistema cujo caudal vari vel Por essa raz o o doseamento de aditivo deveria ser controlado em termos de volume de soda introduzido e n o por tempo Nesse sentido prop e se a instala o de um contador volum trico com sa da por impulsos para uma dosagem correcta de aditivo medida que a soda passa no contador s o transmitidos impulsos bomba doseadora que introduzir o aditivo Atrav s do dispositivo de regula o do contador poss vel fazer uma dosagem de aditivo proporcional introdu o de soda Para a realiza o de uma desinfec o utiliza se um desinfectante a 2 V V P3 Ox nia Active Idealmente o desinfectante deveria ser introduzido no sistema atrav s d
63. es Ap s a solidifica o do meio as placas tampadas foram invertidas e incubadas em estufas a temperatura e atmosfera apropriadas 27 C No final da incuba o com uma dura o de 72 horas as col nias foram contadas e o resultado m dio de cada in culo foi registado Anexo 4 59 Optimiza o de Sistemas CIP 3 M todo de ensaio de quantifica o de Aditivo COMPLEX VB13 DETERMINAGAO DAS CONCENTRAGOES DE HIDROXIDO DE SODIO E DE ADITIVO PRESENTES NAS AMOSTRAS REAGENTES Titulante Acido clor drico 1 N Indicador Fenolftaleina Solu o tamp o de acetato pH 4 6 Indicador PAN 0 1 em etanol Titulante Solu o de sulfato de cobre 0 1 N ii PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Disponibilizado pelo fornecedor JohnsonDiversey Transferiu se uma toma de 50 mL de amostra para um copo de vidro adicionaram se 2 3 gotas de fenolftaleina e titulou se com o titulante HCL 1 N at ponto de viragem de cor rosa roxo para incolor Anotou se o volume de titulante gasto V1 De seguida pipetaram se 20 mL de solu o tamp o de acetato para o frasco e adicionou se cerca de 1 mL de indicador PAN 0 1 em etanol mudando a cor da solu o para amarelo Com o aux lio de uma bureta titulou se a amostra com a solu o de sulfato de cobre tomando se como ponto final da titula o a viragem de cor para roxa avermelhada Anotou se o volume de titulante gasto V2 As amostras foram sujeitas a um
64. esa Barbosa teresa barbosa unicer pt Assunto Answer to questions Teresa Thank you for your patience do apologize for not answering you sooner Here are the answers to your questions One of our bottling lines has a significant length 730 m Return pipeline 740m which increases the utilities consumes of the brewery would like to know more details about the advantages of the pig system Regardless of the length of a pipeline pigging can and will help you save product thus saving money The longer the line the more the savings It is very basic when you have product in a line the only way to get the product out is to blow with air nitrogen or gas which is inefficient leaving much product in the line rinse with water or cleaning solution rendering the product useless thus wasted or put in an object to push the product out of the line thus pigging Product is all removed as usable product water or CIP solution can be run and then removed by pigging Because the line is 99 clean of product the water CIP can be reused saving in dumping of waste water expenses For instance what determines the frequency of the CIP procedure using this type of system It depends on the customer the product government regulations and family of product If you CIP on a daily bases because you have to clean out product before running a different product you will find you do not have to wash lines between product runs because product has been
65. eza das linhas A monitoriza o dos CIP n o registada o que condicionou a avalia o do desempenho dos mesmos A falta de controlo de consumos e dos par metros de higieniza o foi uma grande condicionante De uma maneira geral n o poss vel optimizar um processo que n o se controla sendo portanto dif cil a concretiza o dos objectivos iniciais deste projecto no per odo de tempo correspondente A possibilidade de optimiza o dos sistemas de CIP passa pela interven o dos operadores das linhas pelo contacto directo e di rio que t m com os ciclos de limpeza Nesse sentido sugere se como trabalho futuro uma aposta na forma o dos operadores das linhas de enchimento quanto aos processos de higieniza o Avalia o do Trabalho Realizado 47 Optimiza o de Sistemas CIP implementados na empresa De forma a refor ar essa forma o sugere se tamb m a redac o de um Manual de Procedimento CIP para cada linha de enchimento Durante o projecto por an lise dos manuais t cnicos da Unicer de Le a de Balio foram detectadas imprecis es no Manual t cnico MTLB01402 Anexo 2 Prop e se a correc o dos tempos dos passos CIP para as linhas de enchimento em quest o As caracter sticas das solu es devem ser discriminadas no ndice do manual uma vez que este n o se refere aos processos de higieniza o das linhas de enchimento Sugere se tamb m a reformula o da ficha de controlo de higieniza
66. guas de enxaguamento contidas nos tanques de agua do sistema Tabela Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 25 Optimiza o de Sistemas CIP 3 4 Estas aguas ficam armazenadas nos mesmos desde o ltimo CIP realizado a linha at nova prepara o das solu es O controlo microbiol gico foi realizado atrav s da incuba o das amostras e quantificado em n mero de unidades formadoras de col nias UFC Tabela 3 4 N mero de UFC de amostras dos tanques de gua da instala o de CIP Linha 3 V AMOSTRA ml Tanque Agua 10m Tanque Agua 7 5 m Pelos valores obtidos verifica se que o tempo de intervalo entre utiliza es permite um crescimento microbiol gico consider vel tendo se obtido um n mero de UFC incont vel gt 300 Dessa forma decidiu se fazer a incuba o de amostras dessas guas em condi es de anaerobiose Das amostras incubadas resultou o crescimento de um n mero incont vel de UFC Estes resultados revelaram a presen a de microrganismos nocivos cerveja Foi avaliado o valor da concentra o de soda das solu es presentes nos tanques de detergente do sistema CIP ap s um ciclo de limpeza Para tal realizaram se testes a amostras dos mesmos revelando um decr scimo do valor total da soda Tabela 3 5 Esse decr scimo pode derivar de uma dilui o da solu o aquando da recupera o da solu o detergente para os tanques Tabela 3 5 Valores de concentra
67. gundo enxaguamento O ciclo de limpeza revela se ineficiente Durante a monitoriza o verificou se que o tanque de gua do sistema n o est a ser utilizado quer na prepara o das solu es quer na recupera o Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 29 Optimiza o de Sistemas CIP de gua de enxaguamento Verificou se tamb m que a gua dos passos de enxaguamento n o recuperada durante um ciclo de limpeza CIP Pela monitoriza o do CIP conduta B verifica se um comportamento similar ao da conduta A A solu o detergente chega ao sistema de CIP ap s 7 min Relativamente aos valores de caudal durante o CIP verificaram se oscila es entre os 17 m gt h e os 30 mh 100 80 80 60 E 60 40 z 40 2 20 i 0 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 t Imin Figura 3 12 Monitoriza o da temperatura e da condutividade da solu o CIP tubagem B Linha 5 Temperatura Condutividade da solu o CIP Indicador de in cio de enxaguamento Foram realizados testes qu micos e microbiol gicos s enchedoras e condutas ap s CIP Do controlo qu mico realizado n o foram detectados vest gios de soda em nenhuma das zonas Quanto ao controlo microbiol gico n o houve crescimento microbiol gico das amostras retiradas Foram tamb m incubadas amostras retiradas dos tanques do sistema CIP resultando num n mero incont vel de UFC s gt 300 De acordo com um levantamento da
68. he additive dosing and the introduction of a feed and returning flowmeters It was found that without monitoring and a detailed inspection it is not possible to gather sufficient data in order to improve the performance of cleaning cycles It was concluded that these measures should be taken to ensure an efficient sanitaion A preliminary study on the regeneration of alkaline solutions using an ultrafiltration plant was conducted It was concluded that despite the promising results it is necessary further studies for correctly assess this technology It was also considered the use of pigging systems for saving cleaning solutions water and product and to improve the cleaning efficiency It was concluded that this approach has to be considered globally since it involves an important investement Keywords Theme Sanitation CIP ultrafiltration pigging systems Optimiza o de Sistemas CIP indice 1 INtrOdU O Si AEEA T ATT 1 1 1 Enquadramento e Apresenta o do Projecto sssssssssssnssnnsrsnunennnnnnnnnennnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnna 1 1 1 1 Produ o de CONVOJA ssastra sao dra E ED E wile meee ended 1 1 1 2 Etapa de Enchimento smon era betes a a SS AD tins 2 1 2 Processos de HIGIENIZA O sssiziarsmraserrairi disease de Dea a di rd a d o 5 1 2 1 Sistemas CIP ese gana pg O O EE EE EE E E O E EE 7 1 2 2 Procedimentos de HIGieniZaGad visited aun sabia ii dep Tn na Qu aha undid pn 8 1 3 Organiza o
69. i em que i 1 6 D detergente ca stico A aditivo Estes valores de concentra o foram obtidos para um tempo de permea o de 3600 s nos ensaios utilizando o sistema de membranas de UF Anexo 4 61 Optimiza o de Sistemas CIP 4 Analise da Car ncia Quimica de Oxig nio M TODO DE REFLUXO ABERTO 28 Princ pio a maioria dos tipos de mat ria org nica oxidada por uma mistura em ebuli o dos cidos cr mico e sulf rico A amostra reflu da em solu o de cido forte com um excesso de dicromato de pot ssio K2Cr207 conhecido Ap s a digest o o K2Cr207 por reduzir titulado com sulfato de ferro amoniacal FAS para determinar a quantidade de K gt Cr gt 07 consumida e a mat ria oxid vel calculada em termos de equivalentes de oxig nio Manter rela es de pesos reagentes volumes e as for as constantes quando o volume da amostra diferente de 50 mL O tempo de refluxo padr o de 2 h pode ser reduzido se tiver sido demonstrado que com um menor per odo de tempo obt m se os mesmos resultados Algumas amostras com valores de CQO muito baixas ou com um elevado teor de s lidos heterog neo podem precisar de ser analisadas em replicado de forma a obter dados mais confi veis Os resultados s o ainda mais refor ados pela reac o de uma quantidade m xima de dicromato de pot ssio desde que reste algum dicromato residual iii REAGENTES Solu o padr o de dicromato de pot ssio 0 25
70. iclos de limpeza Durante o projecto foram realizados alguns trabalhos estudos paralelos de forma a prospectivar tecnol gicas alternativas para a melhoria da efici ncia e efic cia dos CIPs Foi avaliada a possibilidade de recupera o das solu es CIP atrav s dum processo de ultrafiltra o Os resultados obtidos permitiram concluir que a membrana usada resiste bem s solu es alcalinas usadas nos CIPs e que poss vel remover destas solu es uma parte significativa de impurezas No entanto apenas um estudo mais aprofundado permitir dizer se o uso da ultrafiltra o resulta efectivamente numa poupan a para a empresa Por outro lado foi considerada a implementa o dos sistemas pig Estes recorrem ao uso de um proj ctil o pig para proceder limpeza eficaz das tubagens e poupan a signicativa de solu es de limpeza A aplica o deste tipo de sistema representa mais valias em termos de recupera o de produto mudan a de produto e na pr pria higieniza o das linhas de enchimento Estimou se a a implementa o de um sistema de pig na Linha 3 concluindo se que o investimento inicial seria amortizado a m dio prazo aproximadamente 5 anos No entanto deve ser efectuado um estudo mais pormenorizado para testar a viabilidade da elimina o dos procedimentos actualmente adoptados na Unicer de modo a garantir sempre a qualidade do produto final Conclus es 46 Optimiza o de Sistemas CIP 6 Avalia o do tr
71. idos pela Unicer em fun o dos valores aconselhados por empresas parceiras fornecedoras dos agentes qu micos e respons veis pela instala o e manuten o de alguns equipamentos instalados nos sistemas de CIP da f brica p ex JohnsonDiversey e Ecolab Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 20 Optimiza o de Sistemas CIP Tabela 3 2 Valores de concentra o e de temperatura adoptados para os passos de limpeza CIP Linha 3 Ag Enxaguamento ce Ambiente Ad O od 0 Alcalino 0 2 75 oda 50 Alcalino 1 5 75 P3 Horo cido 0 16 Ambiente P3 0x nia A Desinfec o 2 0 Ambiente Ag Esteriliza o 80 Findo o enchimento os operadores devem executar os seguintes passos Desligar o equipamento e purgar a cerveja que ficou na cuba reservat rio de cerveja na enchedora Retirar o equipamento poss vel de desmontar p ex roda dentada A enchedora um equipamento que apresenta superf cies n o vis veis e cheias de contornos onde se acumulam res duos Por essa raz o torna se indispens vel a desmontagem de v rias pe as antes do primeiro enxaguamento Realizar uma limpeza exterior da enchedora com jactos de gua e remover o vidro depositado na enchedora oriundo da quebra de garrafas durante o enchimento Retirar as c psulas acumuladas na tremonha armazenadora de c psulas que sobram do enchimento N o se devem aproveitar as c psulas depositadas na caleira e n
72. igieniza o nestes sistemas analisado na sec o abaixo 1 2 2 Procedimentos de Higieniza o A efici ncia do processo de higieniza o pode ser descrita de acordo com o modelo de Sinner s que descreve o processo ideal de limpeza como uma sinergia entre a ac o mec nica a ac o qu mica deterg ncia a temperatura e o tempo para assegurar a remo o dos res duos 9 TEMPERATURA TURBUL NCIA CONCENTRA O Figura 1 3 C rculo de Sinner A ac o qu mica alcan ada pela ac o das solu es detergente utilizadas na higieniza o Os agentes qu micos actuam por meio de reac es qu micas coagula o de prote nas oxida o e ac o do pH A altera o da concentra o da solu o qu mica a principal forma de aumentar ou diminuir os efeitos dos agentes qu micos A ac o da temperatura da solu o detergente relaciona se com a cin tica qu mica A temperatura acelera a velocidade das reac es qu micas A ac o mec nica pode ser obtida pela utiliza o de equipamentos auxiliares a limpeza como por exemplo a ac o do escoamento e colis es entre o fluido e a sujidade O escoamento de um fluido atrav s das tens es de corte colabora para a remo o das incrusta es e sujidades e tamb m para a homogeneidade da solu o qu mica Por fim o tempo interfere no n mero de liga es rompidas com o processo de higieniza o atrav s de uma rela o directamente proporcional
73. izados a instala o CIP substitu da por um n mero de unidades menores localizadas perto dos v rios grupos de equipamento de processo O princ pio de circula o de quantidades de solu es detergente menores tem como vantagem a redu o de consumos de gua e de vapor A reutiliza o ou a purga total da solu o de limpeza final permite distinguir estes sistemas entre Sistema de Reuso ou de Multiuso e Sistema de Uso nico 8 respectivamente Figura 1 2 SISTEMA CIP PROCESSO SISTEMA CIP PROCESSO Escoro Escoro a b Figura 1 2 Conceito de a Sistema de Uso nico e b Sistema de Reuso ou Multiuso adaptado de 8 Introdu o 7 Optimiza o de Sistemas CIP Os Programas CIP a implementar s o definidos de acordo com o tipo de circuito a ser limpo podendo este conter superf cies aquecidas ou n o Podem ser distinguidos entre gt Programas CIP para pasteurizadores e outros equipamentos com superf cies aquecidas gt Programas CIP para sistemas de tubagens tanques e outros equipamentos do processo sem superf cies aquecidas A principal diferen a entre os CIP s a estes dois tipos de superf cie que na primeira CIP a superf cies aquecidas este deve ocorrer com um aditivo cido para remover as prote nas e os sais incrustados Este projecto incide exclusivamente na an lise de Programas CIP para equipamentos sem superf cies aquecidas sistema de tubagens e enchedoras O procedimento de h
74. la o laboratorial de ultrafiltra o Concluiu se que apesar dos resultados promissores s o necess rios estudos adicionais para avaliar correctamente esta tecnologia Considerou se tamb m o uso de sistemas de pig na poupan a de solu es de limpeza gua e produtos e para melhorar a efici ncia de limpeza Concluiu se que esta abordagem tem de ser considerada globalmente uma vez que envolve um investimento importante Palavras Chave Tema Higieniza o CIP ultrafiltra o sistemas de pig Optimiza o de Sistemas CIP Abstract This project aimed the global optimization of cleaning systems of beer bottles filling lines at Unicer Le a do Balio The sanitation of the filling lines follows a CIP Cleaning in Place methodology which considers the application of a suitable detergent or solvent in closed circuit ensuring a proper temperature to sanitize the equipment After tracking and monitoring cleaning cycles and microbiological testing to the rinse water of the filling lines 3 and 5 it was performed a diagnosis of existing problems and they were proposed solutions In Line 3 changes were performed to the CIP installation in order to simplify its operation and to ensure a constant flow during the rinsing step The alkaline detergent feeding time was optimized For monitoring cleaning cycles to Line 5 changes have been proposed to the CIP program For both CIP systems it was also proposed the optimization of t
75. linha de enchimento o percurso total das solu es CIP incluindo o percurso at adega e retorno CIP representa um volume total aproximado de 3 3 m Como o tanque de detergente tem um 3 PRI IA volume de 5 m e as perdas na enchedora s o consider veis durante um passo CIP o volume de solu o detergente dispon vel para a execu o de um passo alcalino revela se insuficiente A introdu o de soda e gua da rede durante o passo alcalino poder dever se ao volume insuficiente de solu o para a realiza o do mesmo 3 2 Propostas de Altera o 3 2 1 Linha 3 Os passos pr CIP de limpeza exterior enchedora devem ser sempre executados antes de se realizar o CIP mesma Dessa forma evita se o perigo de contamina o de res duos de desinfectante nos componentes da enchedora que podem representar um perigo de contamina o de produto Um outro aspecto muito importante a considerar relativamente higieniza o deste equipamento Os bicos como elementos fundamentais para o Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 30 Optimiza o de Sistemas CIP enchimento quando substitu dos devem ser armazenados assepticamente ap s esteriliza o Para tal prop e se que o procedimento seja gt Limpeza e Esteriliza o gt Manuseamento ass ptico dos bicos por parte do operador evitar o cont gio do equipamento por descuido do operador gt Armazenamento dos bicos em caixa pr pria ap
76. luindo as enchedoras foi realizada por leitura da condutividade mS cm e da temperatura das solu es C analisadas pelo transmissor na linha de retorno CIP na instala o CIP para At 1 min A monitoriza o de CIP no PLC do sistema autom tica no entanto n o foi poss vel retirar a informa o registada Dessa forma o registo da monitoriza o foi manual Pela monitoriza o do passo alcalino conduta A verifica se um pico de soda no retorno de CIP aos 10 min que poder advir de soda acumulada na linha de retorno ou da homogeneiza o deficiente da solu o A solu o detergente chega ao sistema de CIP ap s 27 min podendo dever se s oscila es de caudal durante o CIP O caudal n o foi monitorizado TI C 0 10 20 30 40 50 60 t Imin Figura 3 11 Monitoriza o da temperatura e da condutividade da solu o CIP tubagem A Linha 5 Temperatura Condutividade da solu o CIP Indicador de in cio de enxaguamento Foram detectadas diversas falhas de programa o CIP Aos 24 min e aos 30 min fim do passo do passo alcalino verificou se a introdu o de soda seguindo se a de gua da rede no tanque de detergente Deste facto resultam consider veis oscila es nos valores de condutividade e um decr scimo de temperatura da solu o detergente O passo de enxaguamento subsequente foi insuficiente para a remo o total do detergente presente Dessa forma foi realizado um se
77. mp sa N amp hl pt PT amp tab wi amp biw 134 1 amp bih 530 acedido a Junho de 2010 25 Tamine A Y Robinson R K Yoghurt Science and Technology 24 Edition Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC 1999 26 http www hps pigging com acedido a Junho de 2010 27 Quarini J et al Ice pigging to reduce and remove fouling and to achieve clean in place Applied Thermal Engineering 22 747 753 2002 dispon vel em http Avww sciencedirect com 28 Clesceri L S et al Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 5220 B 20 Edition American Public Health Association New York 1998 Refer ncias 50 Optimiza o de Sistemas CIP Anexo 1 Diagrama da instala o CIP Linha 5 Vapor p Condensados gt Apua p qTubagen Soda Existente RET TANQUE RETORNO RET LINHA 5 O gt RET ADEGA E ao ADEGA TANQUE RETORNO LINHA 5 Permutador I vea UNICER CERVEJAS s A TECNOCON Tecnologia e Sistemos de Controle Lda V VALVULAS ENCHEDORA LEGA DO BALIO poet a PT 3730 601 Vale de Combra Portugal lt Das Nem 4672 V601 V602 VALVULAS ADEGA CIP LS A L6 Ficheiro DFCIPL6 DWG DIAGRAMA FUNCIONAL A ne P AUTOMACAO Substitul o Des Substituldo pelo Des
78. ncia de 650 kW sendo necess rias cerca de 2 h para aquecer 17 5 m de solu o assume se uma capacidade calor fica da solu o aproximadamente igual da gua e Reposi o de concentra o at atingir o set point Tabela 3 2 por recircula o em circuito fechado controlada pelo transmissor de temperatura concentra o existente no sistema A soda e o aditivo s o adicionados aos tanques de detergente atrav s da ac o de uma bomba doseadora ligada aos tanques interm dios desses agentes qu micos Destaca se o facto da adi o de aditivo ser posterior da soda sendo o seu doseamento realizado pela mesma bomba doseadora Durante este passo as solu es dos tanques de detergente s o homogeneizadas pela ac o de agitadores A instala o CIP possui dois tanques interm dios sendo um para a soda c ustica e outro para o aditivo Quando necess rio repor o n vel no tanque interm dio da soda esta transferida de um tanque de soda concentrada atrav s de uma mangueira por ac o de uma bomba centrifuga Figura 3 1 A reposi o de aditivo no tanque interm dio realizada por uma bomba doseadora ligada a um contentor de aditivo Cada passo da prepara o executado em primeiro lugar no tanque de 7 5 m e s depois no tanque de 10 m Os set points da temperatura e da concentra o das solu es CIP variam de acordo com o passo de limpeza a executar Tabela 3 2 Estes valores foram estabelec
79. ncial confirmar as perdas de solu o que ocorrem na enchedora durante um CIP Seria adequado instalar um caudal metro no retorno de CIP de forma a controlar e contabilizar os consumos dos passos dos ciclos de limpeza Outro requisito essencial para um melhor controlo trata se da instala o de um caudal metro sa da da bomba de CIP Garantindo que existe um tanque com volume suficiente para executar o passo alcalino poder se recuperar a gua dos enxaguamentos para o tanque de gua conferindo ao ltimo utilidade na reposi o do n vel do tanque detergente evitando a purga total da gua Relativamente ao programa de prepara o da solu o detergente sugere se a execu o simult nea dos passos de reposi o de concentra o e de temperatura com recircula o da solu o no sistema Esta altera o permitir reduzir o tempo total da prepara o e eliminar os problemas diagnosticados nestes dois passos Ap s o t rmino da prepara o da solu o detergente prop e se que o agitador do tanque esteja em funcionamento at activa o do passo alcalino por parte do operador Prop e se a substitui o da mangueira de liga o da bomba doseadora de cido para o sistema de CIP de forma a realizar o CIP cido na Linha 5 muito importante a instala o de uma bomba doseadora de aditivo com liga o ao sistema de CIP de modo a controlar a sua adi o e reduzir os riscos de acidente dos operadores pela elimina
80. nspectores de vazio que t m como fun o a rejei o de garrafas que n o se encontram dentro dos par metros de limpeza estabelecidos Ap s esta fase de selec o de garrafas segue se a fase de enchimento na enchedora Este processo caracteriza se por ser extremamente complexo devido aos in meros passos a realizar at sua conclus o De uma forma sucinta a enchedora de garrafas uma m quina de revolu es cujas v lvulas de enchimento variam de acordo com a capacidade da linha Nas linhas 3 e 5 as enchedoras existentes t m 105 v lvulas e na linhas 6 96 v lvulas Introdu o 3 Optimiza o de Sistemas CIP Durante a rota o da enchedora as garrafas passam por v rias etapas de tratamento 1 2 e Pressuriza o sobre os elementos de enchimento e Evacua o e Contra pressuriza o uma ou duas vezes e Enchimento e Ajuste do n vel de enchimento e Despressuriza o e Redu o dos elementos de enchimento liberta o de elementos de enchimento e transfer ncia das garrafas para os transportadores Tabela 1 1 Equipamentos do processo do enchimento Equipamentos do Processo Desengradadora Lavadora de Garrafas TR Enxaguadora TP Inspector de garrafas vazias Enchedora Capsuladora Pasteurizador Inspector de garrafas cheias Rotuladora Inspector de r tulos Codificador de r tulos Engradadora TR Encartonadora TP Paletizadora Envolvedora Etiquetadora Ap s o enchimento
81. nto de caudal de alimenta o provoca um decr scimo de 24 e de 25 nos fluxos de permeado de detergente e de aditivo respectivamente Estes resultados n o eram esperados sendo previsto haver um decr scimo nos fluxos de permeado para esta varia o de caudal 15 0 x 15 0 I lt eu o 10 0 a So o vr o a as 5 0 2 4 6 8 QIL min Figura 4 5 Fluxos de permeado detergente e aditivo em fun o da diferen a de press o a 45 C e a 5 bar detergente A aditivo Inova es para Al m do Estado da Arte 39 Optimiza o de Sistemas CIP Relativamente aos valores de rejei o constatou se um aumento da rejei o do detergente com o aumento do caudal de alimenta o apesar do decr scimo do fluxo de permeado Figura 4 6 10 0 xe 50 4 x 0 0 2 4 6 8 Q L min Figura 4 6 Reten o de detergente em fun o da diferen a de press o a 45 C e a 5 bar Estes resultados podem advir da forma o de uma camada de gel por acumula o de mol culas retidas na superficie da membrana Nesse sentido a polariza o por concentra o pode ter um impacto consider vel no desempenho da membrana De forma a evitar este efeito negativo podem se utilizar 22 23 e Press es baixas de modo a evitar a compacta o do gel na membrana e Velocidades de fluxo elevadas para o arraste dos dep sitos da superf cie da membrana e Pr filtros para remo o de part culas maiores que bloqueiam
82. o de soda dos tanques CIP Linha 3 CONCENTRA O DE SODA V V VOLUME Tanque Soda Tanque gua 0 01 Vest gios 0 Foram realizados testes qu micos e microbiol gicos s enchedoras e condutas ap s CIP Esse controlo incidiu em zonas consideradas cr ticas O controlo qu mico foi realizado com medidores de pH em fita n o tendo sido detectado vest gios de soda Valor aceit vel pH lt 8 em nenhuma das zonas O crescimento microbiol gico da amostra do bico da enchedora A pode resultar de contamina o na recolha da amostra Tabela 3 6 Foram realizados controlos em todos os acompanhamentos de CIP sendo este o nico com crescimento microbiol gico de amostras das enchedoras As amostras retiradas das bombas de v cuo revelam acumula o de microrganismos nas mesmas No entanto n o se trata de um factor de contamina o determinante pois neste equipamento n o h passagem de produto em fase de enchimento Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 26 Optimiza o de Sistemas CIP Tabela 3 6 N mero de UFC de amostras recolhidas de regi es cr ticas das enchedoras A e B Linha 3 Vamostra EQUIPAMENTO ml Bico da Enchedora Trombones Bomba de V cuo ENCHEDORA A ENCHEDORA No sistema de CIP da linha 3 localizado na cave da mesma foram detectadas n o conformidades que podem afectar o processo de higieniza o Podem destacar se algumas falhas a n
83. o est a ser executado dessa forma O volume recirculado ent o armazenado nos tanques at prepara o das solu es do CIP seguinte sendo esse tempo de paragem promotor do desenvolvimento de microrganismos da CQO e res duos s lidos modificando a sua composi o A recupera o e regenera o de solu es CIP t m impacto tanto a n vel ecol gico como de um ponto de vista econ mico desde que garantam os padr es de higiene e seguran a do processo O intuito desta proposta centra se na recupera o das solu es CIP o que implica a utiliza o de falsas garrafas e na regenera o das mesmas solu es recorrendo a um sistema de ultrafiltra o destinado remo o da mat ria org nica presente para obter se uma melhoria significativa na qualidade das solu es 20 Neste sentido decidiu se realizar uma s rie de ensaios preliminares numa unidade modular de ultrafiltra o de forma a analisar o seu desempenho e a viabilidade do uso tecnol gico de membranas de UF na regenera o deste tipo de solu es 4 1 1 Ultrafiltra o 21 Uma membrana pode ser definida como uma barreira selectiva entre duas fases homog neas podendo restringir parcial ou totalmente o transporte de um ou v rios componentes presentes nas solu es O transporte destas esp cies pela membrana ocorre como resultado da ac o de uma for a directriz nos componentes na alimenta o podendo ser gradientes de press o concentra o
84. obal a optimiza o dos sistemas de higieniza o das linhas de enchimento de garrafas de cerveja na Unicer Le a do Balio A higieniza o das linhas de enchimento realizada pelo m todo CIP Cleaning in Place que considera a aplica o de um detergente ou solvente adequados em circuito fechado assegurando uma temperatura adequada para higienizar o equipamento Ap s acompanhamento e monitoriza o dos ciclos de limpeza e an lises microbiol gicas s guas de enxaguamento das linhas de enchimento Linha 3 e 5 foi realizado um diagn stico dos problemas existentes e propostas solu es Na Linha 3 foram realizadas altera es instala o CIP de forma a simplificar o seu funcionamento e a garantir um caudal constante durante o passo de enxaguamento O doseamento do detergente alcalino foi optimizado Pela monitoriza o dos ciclos de limpeza Linha 5 foram propostas altera es no programa CIP Para ambos os sistemas CIP foram tamb m propostas a optimiza o do doseamento de aditivo e a instala o de caudalimetros na alimenta o e no retorno Verificou se que sem uma monitoriza o constante e um controlo mais completo n o poss vel reunir dados suficientes de forma a melhorar o desempenho dos ciclos de limpeza Concluiu se que essas medidas teriam de ser adoptadas para garantir uma higieniza o eficiente Foi realizado um estudo preliminar sobre a regenera o de solu es alcalinas utilizando uma insta
85. or de carca a e tubos Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 18 Optimiza o de Sistemas CIP Retorno CIP veo Entrada de agua XOv73 vos Envio CIP Figura 3 2 Esquema de liga o da linha de enchimento desde a adega at ao sistema de CIP Linha 3 1 Adega 2 Enchedoras 1 e 2 3 Caudalimetro 4 Bomba centrifuga 5 Filtro GAF 6 Painel de grampos 7 Bomba de v cuo Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 19 Optimiza o de Sistemas CIP Realizado este procedimento passa se a descrever a metodologia de higieniza o das condutas e das enchedoras O programa automatizado de prepara o da solu o detergente accionado pelo operador Este pode ser descrito pelos seguintes passos consecutivos e Reposi o de n vel dos tanques de soda A reposi o de n vel realizada utilizando a gua presente nos tanques de gua sendo essa gua a recuperada do ltimo CIP realizado e Aquecimento das solu es por recircula o em circuito fechado O aquecimento realizado por um permutador sendo controlado por um transmissor de temperatura concentra o LMIT 08 O t rmino deste passo d se quando a solu o atinge o set point da temperatura Tabela 3 2 Pelo acompanhamento de prepara es verificou se que o tempo de dura o deste passo depende principalmente da temperatura inicial das solu es nos tanques O permutador tem uma pot
86. os pist es de capsulagem porque ficam contaminados Posteriormente faz se a aplica o de Topax detergente multi purpose durante 10 15 min na enchedora e em toda a rea envolvente incluindo transportadores de garrafas No final o Topax removido por ac o de jactos de gua sob press o Os passos anteriormente descritos podem ser considerados como um procedimento pr CIP e devem ser sempre realizados antes de um CIP enchedora Na linha 3 existe um painel de grampos para cada enchedora que permite comutar entre fase de enchimento e CIP conduta de cerveja ou enchedora Figura 3 3 Assim para se iniciar o CIP necess rio mudar a posi o dos trombones do painel de grampos n e I Figura 3 3 Painel de grampos da enchedora B com trombones em posi o de enchimento de cerveja Linha 3 Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 21 Optimiza o de Sistemas CIP A figura 3 4 ilustra a posi o dos trombones adoptada no painel de grampos para a realiza o de CIP s condutas e s enchedoras BOMBA Envio Envio BOMBA Envio Envio VAcuo CERVEJA CIP VAcuo CERVEJA cIP RETORNO RETORNO RETORNO RETORNO CIP CERVEJA a CIP CERVEJA b Figura 3 4 Posi o dos trombones no painel de grampos da Linha 3 a Posi o de CIP s condutas b Posi o de CIP enchedora Na linha 3 um ciclo de limpeza CIP realizado em 4 equipamentos isoladamente e CIP as condutas A e B 2 passos em c
87. pod em que Cp o a concentra o de oxig nio mg L presente no permeado e Cro a concentra o de oxig nio mg L presente na alimenta o Tabela 4 4 Valores da redu o da CQO para os ensaios 3 e 4 Ensaio Redc o O Ensaio 4 realizado a 5 bar a uma temperatura de 45 C e a um caudal de alimenta o de 4 Lmin apresenta os melhores resultados dos ensaios realizados Permitiu obter um fluxo de permeado de 14 8x10 gem s uma reten o de detergente de 7 3 e uma redu o da CQO de 19 2 De uma forma global de acordo com os resultados obtidos verifica se a necessidade de realizar uma an lise mais pormenorizada do desempenho da membrana utilizando este tipo de solu es c usticas No entanto um estudo mais complexo n o objectivo desta tese 4 2 Pigging Systems O termo Pigging refere se opera o de for ar um tamp o flex vel chamado de pig atrav s de uma tubagem de transfer ncia de produto A forma do pig maximiza a superf cie de contacto e permite a sua circula o atrav s de curvas de 90 Figura 4 7 O pig for ado atrav s da tubagem usando ar comprimido CO azoto gua ou mesmo o pr ximo produto O res duo l quido contido na tubagem que normalmente seria drenado para tratamento de efluentes ou para zonas de recolha empurrado pela ac o do pig e for ado a entrar no dep sito destinado Figura 4 7 Exemplos de pig utilizados nas Ind strias ada
88. posi o da v lvula V11 assim como o tipo de v lvula A v lvula substituta do tipo seat valve de 3 vias Figura A3 2 com accionamento pneum tico para a abertura da mesma 1 Elimina o da picagem da gua de rede e da v lvula V73 2 Instala o de um tanque pulm o para introdu o de gua da rede Figura A3 3 Esta substitui o foi realizada com o intuito de eliminar as oscila es de caudal durante os enxaguamentos e evitar interrup o do passo de enxaguamento por falha de gua da rede Permite tamb m a elimina o da soda presente ap s CIP alcalino no tro o de tubagem do sistema CIP desde a v lvula V11 at s v lvulas V57 e V65 Picagem da tubagem de soda para o sistema CIP 3 com duplica o da v lvula de controlo de adi o de soda V16 e adi o de um contador volum trico PD 340 por substitui o do tanque interm dio de soda Para al m destas altera es foi instalado um painel na cave Anexo 3 perto da instala o CIP de forma a facilitar o controlo do processo de higieniza o O tanque interm dio de aditivo tamb m foi eliminado Figura A3 1 tendo se disposto em paralelo os contentores de cido P3 horolith V e de aditivo Complex VB13 e de aditivo P3 stabilon SF para a lavadora Figura 3 13 Finalizadas as altera es f sicas da instala o CIP as introdu es de soda e de aditivo no sistema passaram a ser executadas simultaneamente O visor do tran
89. ptado de 24 Inova es para Al m do Estado da Arte 41 Optimiza o de Sistemas CIP Um exemplo o pig comercializado pela empresa Tuchenhagen na Alemanha 25 O pig em si feito a partir de um material inerte flex vel resistente ao desgaste e compat vel com o produto e os produtos qu micos de limpeza As margens esquerda e direita do pig est o equipadas com raspadores que entram em contacto com o di metro interior da tubagem da conduta proporcionando uma efici ncia m xima de raspagem De forma a detectar a localiza o do pig ao longo da tubagem este tem moldado um iman permanente no seu n cleo Em ambas as extremidades do processo a esta o do sistema est prevista para o lan amento e recupera o do pig O posto de lan amento tem uma entrada de ar e uma v lvula de escape situados atr s da posi o estacion ria normal Al m disso o pig tem uma localiza o especial de limpeza onde mantido por quatro pinos Depois de retirar o produto das tubagens o fluido de limpeza do pig introduzido e os pinos garantem uma distribui o turbulenta em torno do mesmo eliminando poss veis zonas mortas O sistema pode estar dispon vel com um ou dois pigs para uso uni ou bidireccional respectivamente A Figura 4 8 ilustra o conceito unidireccional em mais detalhe 26 Detector Propulsor de t O de Pig Retorno Valvula de Enchimento Enchimento V lvula de jp Lan amento
90. r de Le a do Balio Ap s o diagn stico realizado Linha 3 procedeu se altera o do programa de prepara o das solu es detergente Esta altera o foi implementada porque se concluiu que existia o perigo de contamina o microbiol gica seguindo o procedimento anterior Efectuou se a altera o f sica da instala o CIP nomeadamente foram eliminados os tanques interm dios de soda e de aditivo e foi instalado um tanque pulm o de gua da rede este tanque permite garantir um caudal constante durante o passo de enxaguamento Modificaram se ainda os tempos do passo de introdu o de soda de forma a corrigir o doseamento da mesma Algumas das propostas feitas n o foram implementadas nomeadamente a optimiza o do doseamento de aditivo a instala o de um caudalimetro sa da da bomba de CIP e a instala o de contadores volum tricos no sistema CIP na alimenta o e no retorno Estas propostas s o no entanto na opini o do autor essenciais para um melhor funcionamento e controlo do processo de higieniza o da Linha 3 Relativamente Linha 5 efectuaram se as mesmas propostas enunciadas no par grafo anterior e ainda a altera o do programa CIP destacando se a elimina o da introdu o de soda e de gua durante o passo alcalino No entanto concluiu se que sem uma monitoriza o constante e um controlo mais pormenorizado n o poss vel reunir dados suficientes de forma a melhorar o desempenho dos c
91. ra a funcionalidade da limpeza e em particular para a cin tica de limpeza Alvarez et al 2007 18 realizou um estudo similar Nos ensaios foram utilizadas 4 solu es c usticas diferentes recem preparada y alta reutilizada y baixa com e sem preclarifica o por NF e uma solu o detergente comercial recem preparada Deste estudo concluiu que as solu es com uma y baixa resultam numa cin tica de limpeza muito mais r pida e que a presen a de SS prejudicial para a mesma Verificou tamb m que para uma taxa de limpeza eficiente valores de pH elevados e de baixa y foram importantes G san Guiziou et al 2002 15 realizou um estudo por simula o num rica de sistemas de limpeza CIP integrados com uma opera o de regenera o MF UF NF ou centrifuga o Demonstrou que poss vel controlar a solu o de limpeza de uma forma qualitativa e quantitativa mantendo fixos os valores de SS de y e de CQO Os processos de filtra o demonstraram ser mais eficientes e menos dispendiosos em compara o com a centrifuga o Para solu es com valores de CQO mais elevados a membrana de UF deve ser seleccionada No tempo presente a escolha de membranas para este tipo de aplica es ainda apresenta limita es quanto toler ncia aos valores de pH extremos das solu es de limpeza alcalinidade ou acidez elevada e temperaturas elevadas Na tabela 2 3 apresentam se algumas membranas dispon veis para a regenera o de
92. ransmissor na linha de retorno CIP na cave Figura 3 5 Esses valores foram registados para os CIP s s tubagens A e B para At 60 min Actualmente n o se efectua a monitoriza o autom tica de CIP portanto os registos foram manuais Figura 3 5 Visor do transmissor LMIT 08 Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 23 Optimiza o de Sistemas CIP Pela an lise da Figura 3 6 verifica se que ao fim de 37 min a solu o detergente chega ao sistema CIP Analisando o passo alcalino no retorno ao sistema CIP o aumento de temperatura registado sin nimo de aproxima o da interface entre a solu o detergente e a gua devido transfer ncia de calor que se verifica da solu o alcalina para a gua contida na conduta 15 100 80 1 0 gt 60 S x PE E o 40 0 5 ud 20 0 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t min Figura 3 6 Monitoriza o da temperatura e da concentra o da solu o CIP tubagem A Linha 3 Temperatura Concentra o da solu o CIP Indicador de in cio de enxaguamento As tubagens de envio de cerveja e de retorno t m um di metro nominal de 100 sendo que para o CIP decorrer a uma velocidade de 1 5 m s valor m nimo de regime turbulento o caudal da solu o durante um CIP deveria ser 3 1 a ij r 3 1 na ordem dos 40 m h Durante o passo alcalino o caudal m dio registado foi de 21 9 m h o que revela ser insuficiente para uma higieniza o s
93. s desinfec o com solu o de ox nia 2 Este procedimento dever ser aplicado a todas as linhas de enchimento de garrafas De uma forma global essencial sensibilizar e educar os operadores para os perigos de contamina o resultantes de ac es dos mesmos Foi proposta e aceite a altera o do set point do passo alcalino para 2 V V ou seja 85 mS cm Tabela 3 9 Estes valores foram estabelecidos pela Unicer em fun o dos valores aconselhados por empresas parceiras fornecedoras dos agentes qu micos e respons veis pela instala o e manuten o de alguns equipamentos instalados nos sistemas de CIP da f brica p ex JohnsonDiversey e Ecolab Tabela 3 9 Valores de concentra o e de temperatura adoptados para os passos de limpeza CIP Linha 3 Agua Enxaguamento Ambiente Aditivo soda a 0 Alcalino 0 2 80 omple D oda 50 Alcalino 2 0 80 P3 Horo cido 0 16 Ambiente P3 Ox nia Activo Desinfec o 2 0 40 Agua Esteriliza o 80 O programa de prepara o das solu es detergente foi alvo das seguintes altera es ap s aceita o da proposta Anexo 3 gt Prepara o para CIP alcalino cido e Reposi o do n vel dos tanques de detergente TQ 3 4 com gua no final de um ciclo de limpeza O n vel reposto com a gua recuperada dos enxaguamentos nos tanques de agua TQ 1 2 Caso n o seja atingido o n vel m ximo com essa gua rep e se o n vel com
94. smissor LMIT 08 foi alterado de forma a dispor os valores de soda em termos de condutividade mS cm O passo de reposi o de concentra o da solu o alcalina manteve se inalterado Assim a adi o de soda era realizada por uma primeira introdu o durante 60 s e caso a condutividade 1 E r P avaliada apresentasse um erro de valor lt 20 mS cm a soda passaria a ser introduzida durante 15 s Entre cada Descri o T cnica e Discuss o dos Resultados 32 Optimiza o de Sistemas CIP introdu o de soda no sistema realizava se um intervalo de 60 s para homogeneiza o da solu o por ac o do agitador do tanque Figura 3 13 Disposi o actualizada dos contentores de aditivo e de cido Linha 3 A n o altera o deste passo quanto adi o de soda resultou em erros de doseamento consider veis Anteriormente a soda era introduzida usando uma bomba doseadora Com a altera o esta passou a ser adicionada atrav s de uma tubagem de liga o da linha de envio de soda lavadora de garrafas ao sistema de CIP Com isto e por introdu o de um contador vol mico verificou se que o caudal m dio de soda passou a ser de 5 5 mh Dessa forma a introdu o de soda durante 60 s representa um volume de 91 6 L sendo que para a reposi o de concentra o inicial s o apenas necess rios 69 4 L de soda Isto revela um erro de 31 4 por excesso Para solucionar este problema monitorizou se a pr
95. solu es detergente alcalinas evidenciando de forma elucidativa as suas caracter sticas desempenho e custos estimados 13 Estado da Arte 15 Optimiza o de Sistemas CIP Tabela 2 3 Dados relativos a membranas utilizadas para regenera o de solu es CIP adaptado de 13 R PERA O DA POD DA DA BRANA RIA 0 AO D P A 0 AO D 0 a i 0 AN Membrana Custo mais elevado inorganica de 5 anos 60 2 semanas mas tempo de vida alumina superior 1613 m2 BULAR Tubos o nar 2 anos 95 2 5 4 meses M dio custo 461 m polim ricos PIRA Folhas f BO 1 ano 95 2 5 4 meses Baixo custo 200 m2 Polim ricas Owen et al 1995 19 realizou um estudo com o objectivo de determinar os factores mais significativos no custo total de sistemas de membranas para o tratamento e purifica o de gua Para tal efectuou extensivos ensaios numa instala o piloto utilizando uma gama de membranas de MF e de UF Dos resultados obtidos concluiu que os factores que contribuem mais para o custo total s o o custo da membrana a frequ ncia de substitui o da membrana e a energia requerida para o processo Demonstrou tamb m a import ncia de uma selec o adequada tanto da membrana a utilizar como das melhores condi es de funcionamento do sistema exclusivas de cada aplica o Actualmente o uso de membranas para estas aplica es ainda apresenta limita es pelos elevados custos de investimento
96. tamente automatizado e est equipado com v rios tanques para fornecer a capacidade necess ria Inerente a estes tipos de sistema est o reuso das solu es detergente 8 Em termos comparativos as vantagens e desvantagens dos sistemas de CIP descentralizados e centralizados s o Estado da Arte 13 Optimiza o de Sistemas CIP Tabela 2 2 Compara o entre Sistemas de CIP Descentralizado e Centralizado Adaptado de 8 14 SISTEMA CIP DESCENTRALIZADO Mais f cil de operar Optimiza o mais simples Modular Adapt vel s altera es das VANTAGENS instala es reconstru o ou amplia o Requisitos de espa o reduzido Custos operacionais mais reduzidos Seguran a de falha mais elevada Elimina o de risco de contamina o cruzada CENTRALIZADO Abastecimento de utilidades simplificado Armazenamento e manuseamento central dos produtos qu micos potencialmente perigosos Recolha de efluentes simplificado DESVANTAGENS Abastecimento de utilidades mais complexo Manuten o mais dispendiosa Recolha de efluentes mais complexo Custos operacionais mais elevados Optimiza o mais dificil Seguran a de falha reduzida Risco de contamina o cruzada a entenda se por utilidades recursos como gua vapor ar comprimido e electricidade Numa era em que a destrui o de determinados recursos naturais constitui uma amea a e em que o desen
97. tecnol gica purgar o produto usando um pig automatizado atrav s de uma instala o adequada elimina a necessidade do procedimento em si Valvula de Desvio Zona de Valvula de Desvio Lan amento Detector de Pig Propulsor de Retorno Enchimento V lvula de Lan amento Figura 4 9 Sistema de pig bidireccional em fase de envio de produto adaptado de 26 Para a Unicer de Le a do Balio estes sistemas representam vantagens n o s a n vel de drenagem de produto como tamb m em termos de separa o de produto ou seja perante uma mudan a de produto Existem linhas de enchimento que semanalmente fazem v rias mudan as de produto p ex Linha 6 Em termos de mudan a de produto o procedimento a adoptar na mudan a pode se distinguir entre e Mudan a de cerveja sem introdu o de gua desarejada p ex Super Bock 5 2 Super Bock 5 4 e Mudan a de cerveja com introdu o de gua desarejada p ex Super Bock sem lcool Super Bock 5 2 e Mudan a de cerveja com execu o de CIP com deterg ncia alcalina p ex Super Bock Tango Super Bock 5 2 e Mudan a de cerveja com esteriliza o espec fico das linhas de Barril p ex Super Bock Stout Super Bock Green No caso de mudan a de produto os sistemas de pig podem ser claramente vantajosos permitindo uma separa o f sica entre as diferentes cervejas eliminando dessa forma a necessidade de introdu o de gua desar
98. tentores de aditivo e de cido Linha 3 33 Figura 4 1 Representa o esquem tica de um processo de separa o por membrana 35 Figura 4 2 Esquema da instala o piloto de Ultrafiltra o atenas 37 Figura 4 3 Fluxo de permeado de detergente e de aditivo em fun o da diferen a de press o a 25 C e a 4 L min Figura 4 4 Reten o de detergente em fun o da diferen a de press o a 25 C e a 4 E RR 39 Figura 4 5 Fluxo de permeado detergente e aditivo em fun o da diferen a de press o a 45 C e a 5 bar Optimiza o de Sistemas CIP Figura 4 7 Exemplos de pig utilizados nas Ind strias error eae nn reatar 41 Figura 4 8 Sistema de pig unidihaccional sqzi zuerirassinscratrsapezaszasbirbegieo ira capo indiana co qpul dada bene jan Saba qraNna adidas ja 42 Figura 4 9 Sistema de pig bidireccional em fase de envio de produto aeee 43 Figura 4 10 Sistema de pig bidireccional em fase de retorno de detergente durante um CIP 44 ndice de Tabelas Tabela 1 1 Equipamentos do processo do enchimento sssssssssesesesesssessssssssesesesssescscscscssssssssssssscsssasasavasasssasasesesesessees 4 Tabela 2 1 Compara o entre Sistemas de Uso nico e de Reuso mimar 13 Tabela 2 2 Compara o entre Sistemas de CIP Descentralizado e Centralizado ires 14 Tabela 2 3 Dados relativos a membranas utilizadas para regenera o de solu es CIP 16 Tabela 3 1 Registo de controlo
99. th membrane regeneration for re using caustic soda solutions INRA Dairy Research Laboratory 2002 dispon vel em http www publications environnement fr public article_GGG pdf 17 Merin U et al Cleaning in place in the dairy industry criteria for reuse of caustic NaOH solutions INRA EDP Sciences 2002 disponivel em http lait dairy journal org 18 Alvarez N et al The role of surface tension of re used caustic soda on the cleaning efficiency in dairy plants International Dairy Journal 17 403 411 2007 dispon vel em http Awww sciencedirect com 19 Owen G Economic assessment of membrane processes for water and waste treatment Journal of Membrane Science 102 77 91 1995 disponivel em http www sciencedirect com 20 Novalic S et al Nanofiltration of Caustic and Acidic Cleaning Solutions with High COD Part 1 Recycling of Sodium Hydroxide Journal of Food Engineering 38 125 132 1998 dispon vel em http www sciencedirect com 21 Mulder M Basic Principles of Membrane Technology 2nd Edition Kluwer Academic Publishers 2000 22 Porter M C Handbook of Industrial Membrane Technology Noyes Publications 1990 23 Norman N L et al Advanced Membrane Technology and Applications John Wiley amp Sons Inc 2008 24 http www google pt images q pipelinet cleaning pigs amp oe utf 8 amp rls org mozilla pt PT official amp client firefox a amp um 1 amp ie UTF 8 amp source og a
100. tifica o da CQO na FEUP Tamb m gostaria de agradecer ao Eng Lu s Carlos Eng Margarida Catarino e Marta Ferreira pelo apoio laboratorial na FEUP LEPAE Em especial s minhas queridas amigas Brites e Dinora agrade o todos os gestos e momentos de amizade ao longo do projecto e de todo o nosso percurso acad mico Pela pessoa amigo profissional e pelo que representa para mim agrade o ao meu pr ncipe Gon alo Silveira N o poderia deixar de agradecer tamb m a amizade e for a de duas pessoas muito especiais Marisa e Alfredo Silveira Aos meus queridos pais e irm agrade o o vosso ombro amigo as conversas tardias a paci ncia S o os alicerces da minha vida e serei eternamente a vossa Joana Agrade o Mariana Gasparinha por me surpreender em todos os momentos pelos sorrisos e risadas roubados e por fazer brilhar a crian a que h em mim Sem poder esquecer pelo apoio e incentivo durante estes meses de trabalho em comum um agradecimento sentido s minhas colegas de trabalho Marta M nica Sandra Marisa Catarina e Ana Por fim gostaria de agradecer ao Departamento de Engenharia Qu mica da FEUP pela oportunidade de desenvolver a disserta o em ambiente empresarial e Unicer de Le a do Balio pelas mesmas raz es e pelo financiamento de um subs dio que ajudou nas despesas das desloca es Optimiza o de Sistemas CIP Resumo O presente projecto teve como objectivo gl
101. u b sicos e a ac o destes pode ser extremamente agressiva para as superf cies Estas condicionantes exigem que as superf cies dos equipamentos sejam de a o inoxid vel polido AISI 304 ou AISI 316 O polimento acabamento deve ser sanit rio que exige rugosidades menores que 0 8 um na superf cie dos equipamentos e menores que 1 6 um nas soldaduras 6 As opera es de limpeza devem ser executadas estritamente de acordo com um procedimento desenvolvido de forma a obter o grau de limpeza requerido Um ciclo de limpeza generalizado inclui as seguintes fases 7 gt Pr enxaguamento com gua para remover a sujidade solta gt Limpeza com detergente alcalino ou cido gt Enxaguamento com gua pot vel gt Desinfec o por aquecimento ou com agentes qu micos opcional Se este passo est inclu do o ciclo termina com um enxaguamento final Uma limpeza com detergente cido e alcalino higieniza o equipamento n o s f sica e quimicamente como at certo ponto a n vel microbiol gico O efeito de limpeza microbiol gica pode ser melhorado por desinfec o Introdu o 10 Optimiza o de Sistemas CIP eliminando os microrganismos presentes nos equipamentos Os equipamentos podem ser desinfectados de duas formas gt Desinfec o t rmica gua a ferver gua quente vapor de agua gt Desinfec o qu mica cloro cidos per xido de hidrog nio etc A efic cia dos desinfectantes
102. ultados dos testes realizados no sistema de UF Ensaio eC pa Limit em ele ee 25 3 4 1 44 7 2 5 2 8 1 0 25 4 4 1 85 7 4 6 4 9 4 20 25 5 4 2 08 8 3 7 2 10 2 20 45 5 4 2 95 14 8 10 5 7 3 0 45 5 5 2 42 12 1 8 5 8 1 0 45 5 6 2 23 11 2 7 9 8 3 0 T Temperatura Pr Press o da alimenta o Qr Caudal vol mico da alimenta o Jp fluxo do permeado R coeficiente de reten o D detergente c ustico A aditivo Os ensaios 1 2 e 3 permitem analisar a influ ncia da diferen a de press o Pela an lise da Figura 4 3 poss vel constatar que o aumento da diferen a de press o aumenta o fluxo de permeado das esp cies em estudo demonstrando este ltimo um comportamento praticamente linear Verifica se que o detergente exibe um fluxo de permeado mais elevado em compara o com o do aditivo que est em conson ncia com a concentra o de ambos na solu o de alimenta o Para condi es de 3 a 5 bar o aumento de fluxo de permeado de detergente e de aditivo foi de 15 e 38 respectivamente 10 0 10 0 E E S S gt 50 50 x lt x lt a q E 0 0 0 0 1 3 5 7 API bar Figura 4 3 Fluxos de permeado de detergente e de aditivo em fun o da diferen a de press o a 25 C e a 4 Lmin detergente A aditivo Inova es para Al m do Estado da Arte 38 Optimiza o de Sistemas CIP Em termos de rejei o verifica se que a rejei o do detergente
103. volvimento sustent vel a palavra de ordem a implanta o de tecnologias mais limpas como processos de separa o por membranas representam solu es tecnol gicas adequadas para a reciclagem e o tratamento das solu es CIP Na Figura 2 1 apresentam se ilustrados processos de separa o por membrana exemplos de filtra o tangencial e cujos poros e caracter sticas f sicas definem a sua habilidade de separar esp cies espec ficas da solu o de limpeza Osmose Inversa OR 30 60 Nanofiltra o NF 20 40 Ultrafiltra o UF 1 10 Microfiltra o MF lt 1 Press o bar Bat rias gorduras gt wei Ta a do poro um 104 103 103 102 102 1071 107 101 Retido e Proteinas asse gt e Lactose Alimenta o E Minerais sais Permeado Agua Figura 2 1 Princ pios de separa o por membranas adaptado de 8 Estado da Arte 14 Optimiza o de Sistemas CIP Processos de separa o por membranas t m sido investigados com sucesso para a purifica o e regenera o das solu es de limpeza e particularmente para solu es c usticas 15 16 Palmowski 2005 13 realizou um estudo sobre o desempenho de membranas de MF UF e NF com o objectivo de comparar tecnologias de membranas na ind stria dos lactic nios Para isso foram testadas solu es de cido n trico e de hidr xido de s dio de diferentes reas da f brica Os resultados mostram que
104. xo atrav s de uma membrana de UF pode ser descrito pela lei de Darcy sendo directamente proporcional press o aplicada 21 Jp Lp AP 1 em que Jp o fluxo de permeado Lp a permeabilidade da membrana e AP o gradiente de press o A selectividade de uma membrana para uma dada esp cie expressa pelo coeficiente de reten o R 20 Sl do 2 R 1 x 100 2 em que Cp a concentra o na alimenta o e Cp a concentra o no permeado O decl nio do desempenho de membranas de UF pode resultar de factores como polariza o por concentra o e colmata o da membrana sendo que o ltimo engloba processos de adsor o forma o de camada de gel bloqueio de poros etc A extens o destes fen menos depende fortemente das interac es entre os solutos presentes na solu o entre a solu o e a membrana assim como das condi es de alimenta o 4 1 2 Descri o Experimental A membrana de UF utilizada nos testes preliminares foi seleccionada atendendo sua compatibilidade qu mica entre o material da membrana e as solu es de alimenta o apresentando as seguintes caracter sticas Tabela 4 1 Caracter sticas da membrana utilizada MWCO kDa 30 Gama de pH Permabilidade 25 C GFD psi Polisulfona 0 5 13 325 50 Classe Tipo UF Ensaios realizados na FEUP LEPAE Inova es para Al m do Estado da Arte 36 Optimiza o de Sistemas CIP A n vel l

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