Mestrado Integrado em Engenharia Química Optimização de ...

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  • Mestrado Integrado em Engenharia Qumica

    Optimizao de Sistemas CIP

    Tese de Mestrado

    de

    Teresa Joana Anjos Barbosa

    Desenvolvida no mbito da disciplina de Dissertao

    realizado em

    Unicer Bebidas S.A.

    Orientador na FEUP: Prof. Adlio Mendes

    Orientador na Unicer: Eng. Jos Aleixo, Eng. Hugo Amorim

    Departamento de Engenharia Qumica

    Setembro de 2010

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Agradecimentos

    Aproveito este espao para agradecer a todos aqueles que me acompanharam ao longo deste projecto.

    Em primeiro lugar, agradeo todo o apoio, incentivo e crticas construtivas, por parte dos meus orientadores

    Professor Adlio Mendes e Eng. Jos Aleixo.

    Pela integrao carinhosa e acompanhamento na empresa, agradeo a toda a equipa do Servio de Enchimento da

    Unicer. Em especial, Eng. Nuno Ferreira, Ftima Rodrigues, Eng. Jos Dias, Eng. Hugo Amorim, Eng. Manuel

    Gaspar e Sr. Albino. Um muito obrigada, a todos os tcnicos das linhas de enchimento e do laboratrio, pelo apoio e

    disponibilidade demonstradas. Foi um prazer e um privilgio acompanhar o seu trabalho.

    Pela companhia, camaradagem, trabalho e entrega, agradeo 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

    realizao das anlises de quantificao da CQO na FEUP. Tambm gostaria de agradecer ao Eng. Lus Carlos,

    Eng. Margarida Catarino e Marta Ferreira pelo apoio laboratorial na FEUP - LEPAE.

    Em especial, s minhas queridas amigas, Brites e Dinora, agradeo todos os gestos e momentos de amizade, ao

    longo do projecto, e de todo o nosso percurso acadmico.

    Pela pessoa, amigo, profissional, e pelo que representa para mim, agradeo ao meu prncipe, Gonalo Silveira. No

    poderia deixar de agradecer tambm a amizade e fora de duas pessoas muito especiais, Marisa e Alfredo Silveira.

    Aos meus queridos pais e irm, agradeo o vosso ombro amigo, as conversas tardias, a pacincia So os

    alicerces da minha vida e serei eternamente, a vossa Joana. Agradeo Mariana Gasparinha, por me surpreender

    em todos os momentos, pelos sorrisos e risadas roubados e por fazer brilhar a criana 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, Mnica, Sandra, Marisa, Catarina e Ana.

    Por fim, gostaria de agradecer ao Departamento de Engenharia Qumica da FEUP pela oportunidade de

    desenvolver a dissertao em ambiente empresarial e Unicer de Lea do Balio pelas mesmas razes e pelo

    financiamento de um subsdio que ajudou nas despesas das deslocaes.

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Resumo

    O presente projecto teve como objectivo global a optimizao dos sistemas de higienizao, das linhas de

    enchimento de garrafas de cerveja na Unicer - Lea do Balio. A higienizao das linhas de enchimento realizada

    pelo mtodo CIP (Cleaning in Place), que considera a aplicao de um detergente ou solvente adequados em

    circuito fechado, assegurando uma temperatura adequada para higienizar o equipamento.

    Aps acompanhamento e monitorizao dos ciclos de limpeza, e anlises microbiolgicas s guas de

    enxaguamento das linhas de enchimento Linha 3 e 5, foi realizado um diagnstico dos problemas existentes e

    propostas solues. Na Linha 3, foram realizadas alteraes instalao 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 monitorizao dos ciclos de limpeza Linha 5, foram propostas alteraes no programa

    CIP.

    Para ambos os sistemas CIP, foram tambm propostas a optimizao do doseamento de aditivo e a instalao de

    caudalmetros na alimentao e no retorno. Verificou-se que sem uma monitorizao constante e um controlo mais

    completo, no possvel 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 higienizao eficiente.

    Foi realizado um estudo preliminar sobre a regenerao de solues alcalinas, utilizando uma instalao laboratorial

    de ultrafiltrao. Concluiu-se que apesar dos resultados promissores, so necessrios estudos adicionais para

    avaliar correctamente esta tecnologia. Considerou-se tambm o uso de sistemas de pig na poupana de solues

    de limpeza, gua e produtos, e para melhorar a eficincia de limpeza. Concluiu-se que esta abordagem tem de ser

    considerada globalmente, uma vez que envolve um investimento importante.

    Palavras-Chave (Tema): Higienizao, CIP, ultrafiltrao, sistemas de pig

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Abstract

    This project aimed the global optimization of cleaning systems of beer bottles filling lines at Unicer Lea 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 the 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

  • Optimizao de Sistemas CIP

    i

    ndice

    1 Introduo .......................................................................................................................................................... 1

    1.1 Enquadramento e Apresentao do Projecto ......................................................................................... 1

    1.1.1 Produo de Cerveja .............................................................................................................................................. 1

    1.1.2 Etapa de Enchimento .............................................................................................................................................. 2

    1.2 Processos de Higienizao ....................................................................................................................... 5

    1.2.1 Sistemas CIP .......................................................................................................................................................... 7

    1.2.2 Procedimentos de Higienizao.............................................................................................................................. 8

    1.3 Organizao da Tese ............................................................................................................................... 11

    2 Estado da Arte .................................................................................................................................................. 12

    3 Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados .......................................................................................... 17

    3.1 Diagnstico do Problema ........................................................................................................................ 17

    3.1.1 Linha 3 .................................................................................................................................................................. 17

    3.1.2 Linha 5 .................................................................................................................................................................. 28

    3.2 Propostas de Alterao ........................................................................................................................... 30

    3.2.1 Linha 3 .................................................................................................................................................................. 30

    3.2.2 Linha 5 .................................................................................................................................................................. 34

    4 Inovaes para alm do estado da arte ......................................................................................................... 35

    4.1 Regenerao da Soluo Alcalina por Ultrafiltrao ............................................................................ 35

    4.1.1 Ultrafiltrao .......................................................................................................................................................... 35

    4.1.2 Descrio Experimental ........................................................................................................................................ 36

    4.1.3 Resultados e Discusso........................................................................................................................................ 38

    4.2 Pigging Systems ...................................................................................................................................... 41

    5 Concluses ....................................................................................................................................................... 46

    6 Avaliao do trabalho realizado ..................................................................................................................... 47

    6.1 Objectivos Realizados ............................................................................................................................. 47

    6.2 Outros Trabalhos Realizados ................................................................................................................. 47

    6.3 Limitaes e Trabalho Futuro ................................................................................................................. 47

  • Optimizao de Sistemas CIP

    ii

    6.4 Apreciao final ....................................................................................................................................... 48

    7 Referncias ....................................................................................................................................................... 49

    Anexo 1 Diagrama da instalao CIP Linha 5 ...................................................................................................... 51

    Anexo 2 Mtodos de Produo Processo de Higienizao ................................................................................ 52

    Anexo 3 Diagrama Alterado da Instalao CIP Linha 3 ...................................................................................... 53

    Anexo 4 Testes laboratoriais .................................................................................................................................... 59

    Anexo 5 Contacto com empresa .............................................................................................................................. 64

  • Optimizao de Sistemas CIP

    iii

    ndice de Figuras

    Figura 1.1 Esquema ilustrativo do processo de produo de cerveja global ............................................................... 1

    Figura 1.2 Conceito de: (a) Sistema de Uso nico e (b) Sistema de Reuso ou Multiuso ............................................. 7

    Figura 1.3 Crculo de Sinner ......................................................................................................................................... 8

    Figura 2.1 Princpios de separao por membranas .................................................................................................. 14

    Figura 3.1 Esquema do sistema de CIP Linha 3 ..................................................................................................... 18

    Figura 3.2 Esquema de ligao 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 posio de enchimento de cerveja Linha 3 ... 21

    Figura 3.4 Posio dos trombones no painel de grampos da Linha 3: a) Posio de CIP s condutas; b) Posio

    de CIP enchedora..................................................................................................................................................... 22

    Figura 3.5 Visor do transmissor LMIT 08 .................................................................................................................... 23

    Figura 3.6 Monitorizao da temperatura e da concentrao da soluo CIP tubagem A Linha 3 ...................... 24

    Figura 3.7 Monitorizao da temperatura e da concentrao da soluo CIP tubagem B Linha 3 ...................... 25

    Figura 3.8 Monitorizao do caudal volmico no passo de enxaguamento tubagem B Linha 3 .......................... 25

    Figura 3.9 Exemplos de no conformidades na instalao CIP Linha 3 .................................................................. 27

    Figura 3.10 Sentido de fluxo atravs da vlvula Mixproof .......................................................................................... 28

    Figura 3.11 Monitorizao da temperatura e da condutividade da soluo CIP tubagem A Linha 5 .................... 29

    Figura 3.12 Monitorizao da temperatura e da condutividade da soluo CIP tubagem B Linha 5 .................... 30

    Figura 3.13 Disposio actualizada dos contentores de aditivo e de cido Linha 3 ................................................ 33

    Figura 4.1 Representao esquemtica de um processo de separao por membrana ........................................... 35

    Figura 4.2 Esquema da instalao piloto de Ultrafiltrao .......................................................................................... 37

    Figura 4.3 Fluxo de permeado de detergente e de aditivo em funo da diferena de presso, a 25 C e a 4 Lmin-

    1 ................................................................................................................................................................................... 38

    Figura 4.4 Reteno de detergente em funo da diferena de presso, a 25 C e a 4 Lmin-1 ................................ 39

    Figura 4.5 Fluxo de permeado detergente e aditivo em funo da diferena de presso a 45 C e a 5 bar

    .................................................................................................................................................................................... 39

    Figura 4.6 Reteno de detergente em funo da diferena de presso a 45 C e a 5 bar ....................................... 40

  • Optimizao de Sistemas CIP

    iv

    Figura 4.7 Exemplos de pig utilizados nas Indstrias ................................................................................................. 41

    Figura 4.8 Sistema de pig unidireccional .................................................................................................................... 42

    Figura 4.9 Sistema de pig bidireccional, em fase de envio de produto....................................................................... 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 ................................................................................................ 4

    Tabela 2.1 Comparao entre Sistemas de Uso nico e de Reuso ........................................................................... 13

    Tabela 2.2 Comparao entre Sistemas de CIP, Descentralizado e Centralizado ..................................................... 14

    Tabela 2.3 Dados relativos a membranas utilizadas para regenerao de solues CIP .......................................... 16

    Tabela 3.1 Registo de controlo de higienizao das linhas de enchimento ................................................................ 17

    Tabela 3.2 Valores de concentrao 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 s enchedoras Linha 3 ............................... 23

    Tabela 3.4 Nmero de UFC de amostras dos tanques de gua da instalao de CIP Linha 3 .............................. 26

    Tabela 3.5 Valores de concentrao de soda dos tanques CIP Linha 3 .................................................................. 26

    Tabela 3.6 Nmero de UFC de amostras recolhidas de regies crticas das enchedoras A e B Linha 3 ................ 27

    Tabela 3.7 Consumos e custos de gua e de detergente por CIP Linha 3 .............................................................. 28

    Tabela 3.8 Tempos registados para programa de CIP s condutas e s enchedoras Linha 5 ................................ 29

    Tabela 3.9 Valores de concentrao e de temperatura adoptados para os passos de limpeza CIP - Linha 3 ........... 31

    Tabela 4.1 Caractersticas da membrana utilizada ..................................................................................................... 36

    Tabela 4.2 Condies operatrias e resultados dos testes realizados no sistema de UF .......................................... 38

    Tabela 4.3 Valores normalizados de CQO para as amostras da alimentao e dos ensaios 3 e 4............................ 40

    Tabela 4.4 Valores da reduo da CQO para os ensaios 3 e 4 .................................................................................. 41

  • Optimizao de Sistemas CIP

    v

    Nomenclatura

    CQO Carncia qumica de oxignio mgL-1

    JP Fluxo de permeado gs-1cm-2

    LP Permeabilidade g s-1cm-2bar-1

    CF Concentrao de alimentao gL-1

    CP Concentrao de permeado gL-1

    Lista de Siglas

    PVPP Poli-venil-poli-pirrolidona

    TR Tara Retornvel

    TP Tara Perdida

    CIP Cleaning-in-Place

    HACCP Anlise de Perigos e Controlo de Pontos Crticos

    CQO Carncia qumica de oxignio

    MF Microfiltrao

    UF Ultrafiltrao

    NF Nanofiltrao

    SS Slidos Suspensos

    UFC Unidades formadoras de colnias

    PLC Programmable Logic Controller

    MWCO Molecular Weight Cut-Off

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 1

    1 Introduo

    1.1 Enquadramento e Apresentao do Projecto

    Este projecto foi desenvolvido no Servio de Enchimento da fbrica de cervejas da Unicer - Lea do Balio. O

    presente projecto visou a anlise de no conformidades e riscos dos sistemas de Cleaning in Place (CIP), assim

    como dos parmetros que influenciam o desempenho dos programas de higienizao CIP, nas linhas de

    enchimento da fbrica.

    1.1.1 Produo de Cerveja

    A cerveja uma bebida obtida pela fermentao alcolica do mosto cervejeiro (mistura de cereais e gua) por aco

    de uma levedura, com adio de lpulo ou seus derivados, podendo a composio dos cereais ter cereais maltados

    ou no, ou carboidratos de origem vegetal, em forma de gritz (cereal modo ao qual foi retirada a gordura).

    A produo de cerveja compreende as seguintes etapas principais [1] Figura 1.1:

    Fabrico do mosto;

    Fermentao/Maturao/Estabilizao a frio;

    Filtrao;

    Enchimento.

    Figura 1.1 Esquema ilustrativo do processo de produo de cerveja global (adaptado de [1])

    O processo de Fabrico do mosto engloba a recepo dos cereais em silos, passando pelas fases de moagem,

    pesagem de acordo com a receita a seguir, e brassagem, que permite a transformao do amido em acares

    fermentiscveis. Aps a sacarificao completa do mosto, segue-se uma fase de filtrao num filtro prensa com

    introduo de gua quente, que permite separar o mosto lmpido da Drche (fase slida), passando esta ltima por

    lavagens com gua quente de forma a remover o extracto retido na Drche.

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 2

    O mosto lmpido e as guas de lavagem seguem para a fase de ebulio, passo de esterilizao e concentrao do

    mosto, e de adio de lpulo. Segue-se uma decantao do mosto separando o precipitado, essencialmente

    proteico e com resduos de lpulo.

    Terminado o fabrico do mosto, procede-se etapa de Fermentao. O mosto proveniente da fase de ebulio,

    arrefecido temperatura inicial de fermentao e arejado para criar as condies adequadas desta etapa, de modo

    a que as clulas de levedura se desenvolvam e reproduzam. Garantidos estes passos, no momento de transferncia

    do mosto frio para as cilindro-cnicas, a levedura inoculada no mosto, onde se d incio a fermentao. A

    fermentao uma operao, conduzida a temperaturas controladas, durante a qual os acares do mosto se

    transformam em lcool e dixido de carbono, pela aco da levedura. O final desta etapa determinado quando o

    valor de extracto fermentiscvel, constante durante dois dias consecutivos altura em que, por aco da gravidade a

    levedura acaba por se depositar no fundo do tanque, sendo ento recolhida.

    A fase seguinte designa-se por Maturao, que consiste no armazenamento da cerveja fermentada a baixas

    temperaturas, com a finalidade de libertar os componentes volteis indesejveis. Trata-se da reduo dos nveis de

    diacetilo, cido sulfdrico e aldedo actico, que permite a clarificao e melhora o sabor e aroma da cerveja.

    Aps esta fase, torna-se necessria a estabilizao da cerveja, a temperaturas entre -2 C e 0 C, de forma a

    estabilizar coloidalmente, e cuja durao varia de acordo com o tipo de cerveja. Estabilizada, a cerveja filtrada

    novamente para eliminar a turvao ainda existente, sendo posteriormente armazenada em cubas. Finda esta

    etapa, a cerveja reprocessada numa linha de filtrao.

    O processo de Filtrao de cerveja iniciado por uma centrifugao que permite a remoo da levedura presente

    na mesma. De forma a manter a temperatura de estabilizao a frio, a cerveja passa por um permutador que

    promove a formao de compostos que causam turvao. A eliminao da turvao da cerveja realiza-se pela

    passagem desta por um filtro de kieselguhr (terra diatomcea), que retm 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 turvao a longo prazo, retirando os polifenis por

    adsoro.

    Finalmente, so adicionados aditivos como corantes, acar e agentes estabilizantes, para o acerto do produto a

    obter, seguindo-se um passo de diluio e de carbonatao com gua desarejada e CO2, respectivamente. A

    cerveja ento, armazenada em cilindro-cnicas at fase de concluso de produo de cerveja, etapa de

    enchimento.

    1.1.2 Etapa de Enchimento

    O Enchimento a fase final do processo de produo de cerveja, sendo composto por diversas operaes

    relacionadas com o enchimento dos vasilhames de TR e de TP. O processo e o equipamento utilizados no

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 3

    enchimento de ambos os tipos de vasilhame, essencialmente o mesmo. A diferena de equipamento necessrio

    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]:

    No aumentar o nvel de oxignio dissolvido na cerveja,

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 4

    Durante a rotao da enchedora, as garrafas passam por vrias etapas de tratamento [1, 2]:

    Pressurizao sobre os elementos de enchimento;

    Evacuao e Contra-pressurizao (uma ou duas vezes);

    Enchimento;

    Ajuste do nvel de enchimento;

    Despressurizao;

    Reduo dos elementos de enchimento, libertao de elementos de enchimento e transferncia 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 rtulos

    Codificador de rtulos

    Engradadora (TR) / Encartonadora (TP)

    Paletizadora

    Envolvedora

    Etiquetadora

    Aps o enchimento, as garrafas tm de ser capsuladas logo que possvel. Portanto, a capsuladora est instalada

    na mesma unidade de enchimento, de modo a operarem de forma sncrona [1].

    Para impedir a entrada de oxignio na garrafa, da enchedora para a capsuladora, a aco de um jacto de gua fino

    e contnuo, promove a formao de espuma e o transbordo da mesma na garrafa. As garrafas so transferidas para

    os transportadores e encaminhadas para o pasteurizador em tnel.

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 5

    A pasteurizao em tnel uma fase do enchimento que tem como funo a estabilizao microbiolgica da

    cerveja engarrafada. Este processo abrange tambm o elevado risco de contaminao no processo de enchimento,

    onde o produto acabado exposto a uma multiplicidade de riscos potenciais. Os riscos vo desde garrafas vazias

    contaminadas pelo ar antes do enchimento, a contaminao durante o enchimento causada por problemas

    microbiolgicos na enchedora, a problemas que possam surgir na capsulagem, etc. [1].

    A eficcia da pasteurizao depende no s da extenso da temperatura aplicada como tambm no tempo durante

    o qual se aplica a mesma. As unidades de pasteurizao so utilizadas, representando uma combinao entre o

    tempo e a temperatura. Para atingir um bom resultado microbiolgico, a garrafa deve ser exposta a um determinado

    nmero de unidades de pasteurizao.

    No pasteurizador em tnel, as garrafas passam sobre os transportadores, atravs de uma estrutura de grade

    permitindo a passagem de uma quantidade elevada de gua. Ao atravessar o tnel, a temperatura da garrafa e do

    seu contedo gradualmente aumentada pelo jacto de gua, at que a temperatura de pasteurizao desejada seja

    alcanada e mantida por um determinado perodo de tempo. Durante o trajecto das garrafas a temperatura desce de

    forma gradual, arrefecendo as garrafas, at que sada do tnel estejam temperatura ambiente.

    Finalizado o processo de pasteurizao, as garrafas so transportadas at rotuladora de garrafas, passando

    estas de forma contnua, por inspectores de rtulos (i.e. excluem as garrafas que apresentam rotulagem

    deficiente), por um codificador de rtulos, seguindo para a fase de engradamento/encartonamento, paletizao,

    envolvedora de paletes e etiquetagem das mesmas, sendo posteriormente armazenadas at distribuio [1].

    1.2 Processos de Higienizao

    A higienizao afecta todas as fases de produo de cerveja, incluindo as decises de seleco de equipamentos,

    as especificaes e o manuseamento de matrias-primas, a manuteno das instalaes e do seu ambiente bem

    como, a seleco e a formao dos operadores, a todos os nveis. De uma maneira geral, a importncia atribuda

    higienizao das instalaes de uma fbrica de produo de cerveja reflecte-se na qualidade e segurana dos seus

    produtos.

    A Unicer de Lea do Balio, como qualquer outra empresa do sector alimentar, deve identificar as fases das suas

    actividades que sejam crticas para a garantia da segurana dos alimentos e assegurar que esto devidamente

    identificados, implementados, em funcionamento e revistos os procedimentos capazes de assegurar a existncia

    dessa segurana [3]. Para tal, tem implementado um plano HACCP (do ingls Hazard Analysis Critical Control

    Points Anlise de Perigos e Controlo de Pontos Crticos), de forma a reduzir perigos e riscos associados a todas

    as fases do processo de produo de cerveja, tomando medidas pertinentes de preveno, um adequado controlo e

    competentes medidas correctivas [4].

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 6

    O HACCP um processo sistemtico aplicado para garantir a inocuidade dos alimentos, que consiste em sete

    princpios [5]:

    1. Efectuar uma anlise de perigos e identificar as respectivas medidas;

    2. Identificar os pontos crticos de controlo (PCCs);

    3. Estabelecer limites crticos para as medidas preventivas associadas com cada PCC;

    4. Estabelecer os requisitos de controlo (monitorizao) dos PCCs. Estabelecer procedimentos para

    utilizao dos resultados da monitorizao para ajustar o processo e manter o controlo;

    5. Estabelecer aces correctivas para o caso de desvio dos limites crticos;

    6. Estabelecer um sistema para registo de todos os controlos;

    7. Estabelecer procedimentos de verificao para averiguar se o sistema est funcionar de forma adequada.

    Durante a produo de cerveja, desde a etapa de fabrico etapa de enchimento, verifica-se a acumulao dum

    conjunto de materiais indesejveis, entre os quais restos de produto, corpos estranhos, substncias qumicas do

    processo e microrganismos. Esta situao pode resultar do processo de produo normal, como o caso da adeso

    de restos de produto s superfcies das instalaes, ou de anomalias no processo, como por exemplo, as

    resultantes de contaminao por deficiente manuteno dos equipamentos ou de contaminao ambiental. Na

    presena destes materiais indesejveis, designados de resduos, deve ser dada especial ateno eliminao e

    controlo dos microrganismos, sobretudo dos microrganismos nocivos ao produto e ao consumidor. Nesse sentido, o

    papel da higienizao passa por assegurar a eliminao das sujidades visveis e no visveis, e a destruio de

    microrganismos patognicos e de deteriorao at nveis que no coloquem em causa a sade dos consumidores e

    a qualidade do produto. Dever ser respeitada a integridade das superfcies de trabalho e dever haver o cuidado

    de eliminar qualquer qumico utilizado no processo de higienizao.

    De um modo geral, o mecanismo para a remoo de resduos ocorre em 4 etapas [6]:

    Contacto da soluo-detergente com a sujidade, com total molhagem e penetrao nos poros e frestas;

    Solubilizao da sujidade existente atravs de reaces qumicas e processos fsicos, como:

    Reaces entre a soluo de limpeza e os componentes da gua formadores de dureza ou com a

    sujidade em suspenso;

    Transporte (conveco e difuso) de componentes do agente de limpeza da soluo-detergente para

    a superfcie;

    Transporte de componentes do agente de limpeza para dentro da camada de sujidade;

    Reaco de limpeza, subdividida em processos fsicos e reaces qumicas;

    Transporte por difuso dos produtos de transformao resultantes da reaco de limpeza;

    Transferncia dos produtos de reaco da superfcie-limite para a soluo-detergente, atravs de

    difuso, conveco ou descamao da superfcie;

    Dissoluo da sujidade da superfcie e transferncia para a soluo-detergente atravs da disperso e/ou

    emulso;

    Preveno da deposio de sujidades atravs da estabilizao na soluo de limpeza.

  • Introduo

    O grau de limpeza resultante da higienizao pode

    Limpeza Fsica: quando se garante a remoo de toda a sujidade visvel da superfcie;

    Limpeza Qumica: quando, para alm da sujidade visvel, se consegue eliminar tambm resduos

    microscpicos que podem ser detectados pelo sabor ou cheiro/odor, no sendo visveis ao olho humano;

    Limpeza Bacteriolgica: eliminando as bactrias existentes por desinfeco.

    O desenvolvimento de uma anlise detalhada, clara e precisa do programa de procedi

    aplicao rigorosa, s instalaes e equipamentos deve ser a primeira condio para a gesto da higiene numa

    instalao de processamento de alimentos.

    As estratgias de limpeza podem ser classificadas em quatro grupos: Limpeza ma

    Limpeza com jactos a alta presso e Limpeza com espumas [

    1.2.1 Sistemas CIP

    A procura do aumento de produtividade e reduo de custos com a higienizao, possibilitou o desenvolvimento da

    higienizao Cleaning in Place (C

    desinfeco atravs de mquinas ou outros equipamentos (p.

    circuito fechado. Desta forma deixa de haver a necessidade de desmonta

    podem ser de difcil acesso. Os sistemas CIP

    adequados garantindo uma temperatura adequada

    Os Sistemas Centralizados so utilizados principalmente em pequenas instalaes com linhas de comunicao

    relativamente curtas [8]. gua e solues

    instalao central para os vrios circuitos CIP.

    substituda por um nmero de unidades menores

    O princpio de circulao de quantidades de solues

    consumos de gua e de vapor. A reutilizao ou a purga total da soluo de limpeza final permite distinguir estes

    sistemas entre Sistema de Reuso ou de Multiuso

    Figura 1.2 Conceito de: (a) Sistema de Uso nico e

    Optimizao de

    Introduo

    sultante da higienizao pode definir-se como:

    : quando se garante a remoo de toda a sujidade visvel da superfcie;

    : quando, para alm da sujidade visvel, se consegue eliminar tambm resduos

    oscpicos que podem ser detectados pelo sabor ou cheiro/odor, no sendo visveis ao olho humano;

    : eliminando as bactrias existentes por desinfeco.

    O desenvolvimento de uma anlise detalhada, clara e precisa do programa de procedimentos de limpe

    instalaes e equipamentos deve ser a primeira condio para a gesto da higiene numa

    instalao de processamento de alimentos.

    As estratgias de limpeza podem ser classificadas em quatro grupos: Limpeza manual, Cleaning in

    Limpeza com jactos a alta presso e Limpeza com espumas [7].

    A procura do aumento de produtividade e reduo de custos com a higienizao, possibilitou o desenvolvimento da

    Cleaning in Place (CIP). A higienizao CIP refere-se circulao de solues de limpeza ou de

    uinas ou outros equipamentos (p. ex. tanques, tubagens, linhas de presso, etc.) em

    circuito fechado. Desta forma deixa de haver a necessidade de desmontagem do equipamento, cujas superfcies

    sistemas CIP baseiam-se no princpio de aplicao de um detergente ou solvente

    garantindo uma temperatura adequada higienizao do equipamento.

    o utilizados principalmente em pequenas instalaes com linhas de comunicao

    gua e solues-detergente so bombeadas dos tanques de armazenamento numa

    instalao central para os vrios circuitos CIP. Relativamente aos Sistemas Descentralizados

    substituda por um nmero de unidades menores, localizadas perto dos vrios grupos de equipamento de processo.

    O princpio de circulao de quantidades de solues-detergente menores tem como vantagem a reduo de

    A reutilizao ou a purga total da soluo de limpeza final permite distinguir estes

    Reuso ou de Multiuso e Sistema de Uso nico [8], respectivamente

    Sistema de Uso nico e (b) Sistema de Reuso ou Multiuso (

    Optimizao de Sistemas CIP

    7

    : quando se garante a remoo de toda a sujidade visvel da superfcie;

    : quando, para alm da sujidade visvel, se consegue eliminar tambm resduos

    oscpicos que podem ser detectados pelo sabor ou cheiro/odor, no sendo visveis ao olho humano;

    mentos de limpeza e a sua

    instalaes e equipamentos deve ser a primeira condio para a gesto da higiene numa

    nual, Cleaning in Pace (CIP),

    A procura do aumento de produtividade e reduo de custos com a higienizao, possibilitou o desenvolvimento da

    se circulao de solues de limpeza ou de

    ex. tanques, tubagens, linhas de presso, etc.) em

    gem do equipamento, cujas superfcies

    se no princpio de aplicao de um detergente ou solvente

    o utilizados principalmente em pequenas instalaes com linhas de comunicao

    detergente so bombeadas dos tanques de armazenamento numa

    escentralizados, a instalao CIP

    localizadas perto dos vrios grupos de equipamento de processo.

    detergente menores tem como vantagem a reduo de

    A reutilizao ou a purga total da soluo de limpeza final permite distinguir estes

    , respectivamente Figura 1.2.

    Sistema de Reuso ou Multiuso (adaptado de [8])

  • Introduo

    Os Programas CIP a implementar so definidos de acordo com o tipo de circuito a ser limpo, podendo este conter

    superfcies aquecidas ou no. Podem ser distinguidos entre:

    Programas CIP para pasteurizadores e outros equipamentos com superfcies aquecidas;

    Programas CIP para sistemas de tubagens, tanques e outros equipamentos do processo sem superfcies

    aquecidas.

    A principal diferena entre os CIPs a estes dois tipos de superfcie que na primeira, CIP a superfcies aquecidas,

    este deve ocorrer com um aditivo cido para remover as protenas e os sais incrustados. Este projecto incide,

    exclusivamente na anlise de Programas CIP para eq

    enchedoras. O procedimento de higienizao nestes sistemas analisado na seco abaixo.

    1.2.2 Procedimentos de Higienizao

    A eficincia do processo de higienizao pode ser descrita

    processo ideal de limpeza como uma sinergia entre a

    temperatura e o tempo para assegurar a remoo dos resduos

    A aco qumica alcanada pela aco das solues

    actuam por meio de reaces qumicas, coagulao de protenas, oxidao e aco do pH. A alterao da

    concentrao da soluo qumica a

    A aco da temperatura da soluo

    velocidade das reaces qumicas.

    A aco mecnica pode ser obtida pela ut

    do escoamento e colises entre o fluido e a sujidade. O escoamento de um fluido, atravs das tenses de corte,

    colabora para a remoo das incrust

    Por fim, o tempo interfere no nmero de ligaes rompidas com o processo de higienizao, atravs de uma

    relao directamente proporcional.

    Optimizao de

    Introduo

    a implementar so definidos de acordo com o tipo de circuito a ser limpo, podendo este conter

    ou no. Podem ser distinguidos entre:

    Programas CIP para pasteurizadores e outros equipamentos com superfcies aquecidas;

    Programas CIP para sistemas de tubagens, tanques e outros equipamentos do processo sem superfcies

    entre os CIPs a estes dois tipos de superfcie que na primeira, CIP a superfcies aquecidas,

    este deve ocorrer com um aditivo cido para remover as protenas e os sais incrustados. Este projecto incide,

    exclusivamente na anlise de Programas CIP para equipamentos sem superfcies aquecidas: sistema de tubagens e

    enchedoras. O procedimento de higienizao nestes sistemas analisado na seco abaixo.

    Procedimentos de Higienizao

    A eficincia do processo de higienizao pode ser descrita de acordo com o modelo de

    processo ideal de limpeza como uma sinergia entre a aco mecnica, a aco qumica / detergncia

    para assegurar a remoo dos resduos [9].

    Figura 1.3 Crculo de Sinner

    a aco das solues-detergente utilizadas na higienizao. Os agentes qumicos

    es qumicas, coagulao de protenas, oxidao e aco do pH. A alterao da

    concentrao da soluo qumica a principal forma de aumentar ou diminuir os efeitos dos agentes qumicos.

    A aco da temperatura da soluo-detergente relaciona-se com a cintica qumica. A temperatura acelera a

    a pode ser obtida pela utilizao de equipamentos auxiliares a limpeza, como por exemplo, a aco

    do escoamento e colises entre o fluido e a sujidade. O escoamento de um fluido, atravs das tenses de corte,

    bora para a remoo das incrustaes e sujidades, e tambm para a homogeneidade da soluo qumica.

    Por fim, o tempo interfere no nmero de ligaes rompidas com o processo de higienizao, atravs de uma

    Optimizao de Sistemas CIP

    8

    a implementar so definidos de acordo com o tipo de circuito a ser limpo, podendo este conter

    Programas CIP para pasteurizadores e outros equipamentos com superfcies aquecidas;

    Programas CIP para sistemas de tubagens, tanques e outros equipamentos do processo sem superfcies

    entre os CIPs a estes dois tipos de superfcie que na primeira, CIP a superfcies aquecidas,

    este deve ocorrer com um aditivo cido para remover as protenas e os sais incrustados. Este projecto incide,

    uipamentos sem superfcies aquecidas: sistema de tubagens e

    enchedoras. O procedimento de higienizao nestes sistemas analisado na seco abaixo.

    modelo de Sinners que descreve o

    a aco qumica / detergncia, a

    utilizadas na higienizao. Os agentes qumicos

    es qumicas, coagulao de protenas, oxidao e aco do pH. A alterao da

    principal forma de aumentar ou diminuir os efeitos dos agentes qumicos.

    se com a cintica qumica. A temperatura acelera a

    ilizao de equipamentos auxiliares a limpeza, como por exemplo, a aco

    do escoamento e colises entre o fluido e a sujidade. O escoamento de um fluido, atravs das tenses de corte,

    mogeneidade da soluo qumica.

    Por fim, o tempo interfere no nmero de ligaes rompidas com o processo de higienizao, atravs de uma

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 9

    Portanto, cada um dos factores desempenha um papel importante num ciclo de limpeza:

    CONCENTRAO DE DETERGENTE [8, 10]

    A quantidade de detergente na soluo deve ser ajustada concentrao correcta, antes do ciclo de limpeza se

    iniciar. Durante a limpeza a soluo diluda com a gua de lavagem e resduos do produto, sendo

    consequentemente necessrio verificar a concentrao de forma manual ou automtica.

    Em termos de dosagem, esta deve estar sempre de acordo com as instrues do detergente disponibilizadas

    pelo fornecedor, visto o aumento da concentrao no melhorar necessariamente o efeito de limpeza (i.e. pode ter o

    efeito inverso devido formao de espuma, etc.). Usar demasiado detergente torna um ciclo de limpeza

    simplesmente dispendioso.

    TEMPERATURA [6, 8]

    A temperatura influencia a difuso, a transferncia de massa e as caractersticas do fluido, e adaptada ao agente

    de limpeza aplicado e ao tipo de sujidade, permitindo uma limpeza mais rpida e profunda.

    EFEITO MECNICO [8, 10]

    Em limpezas mecanizadas de tubagens, de tanques e de outros equipamentos do processo, o efeito mecnico

    fornecido pela velocidade de fluxo (tenso de corte). As bombas de alimentao de detergente, dimensionadas para

    capacidades mais elevadas do que as bombas do produto, devem fornecer velocidades de escoamento de 1,5 2,5

    ms-1 nas tubagens. A estas velocidades o caudal de lquido turbulento conduzindo a um efeito de limpeza

    satisfatrio nas superfcies do equipamento. Contudo, para outro tipo de equipamentos, as velocidades aplicadas

    dependem das caractersticas de funcionamento, especficas de cada um, e devem estar em consonncia com as

    especificaes dos fornecedores dos mesmos.

    TEMPO DE CONTACTO [8]

    A durao 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 considerao os custos de electricidade, aquecimento, gua e

    trabalho.

    O detergente deve circular o tempo suficiente de forma a abranger as seguintes fases:

    Difuso da limpeza qumica na camada de resduos;

    Inchamento dos resduos;

    Transferncia de massa da camada de resduos para o lquido;

    Suspenso e arraste dos resduos.

    essencial actuar de forma especfica, de acordo com a origem dos resduos a remover. Para tal, existe uma

    grande variedade de detergentes utilizados nas indstrias, que determinam o tipo de limpeza qumica a aplicar.

    Estes podem ser classificados de acordo com as suas funes e aplicaes [11]:

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 10

    Detergentes Multi-purpose: estes detergentes destinam-se principalmente para limpezas manuais,

    presso ou com espumas, de todos os tipos de superfcies externas e, em todas as reas;

    Detergentes alcalinos: destinados remoo de protenas, gorduras e outros resduos orgnicos

    fortemente aderidos s superfcies (p. ex. hidrxido de sdio, hidrxido de potssio, etc.);

    prtica comum, adicionar aditivos qumicos soluo-detergente, como por exemplo, a solues com hidrxido

    de sdio, para melhorar os atributos especficos da mesma. Idealmente, os atributos que um detergente deve ter,

    so:

    Poder Dispersante e de Suspenso, para suspender resduos insolveis e impedir a sua redeposio

    sobre superfcies limpas;

    Poder Emulsificante, para manter as gorduras na soluo de limpeza;

    Poder Sequestrante, para combinar com os sais de clcio e de magnsio de maneira a formar

    compostos solveis em gua e auxiliar a detergncia;

    Poder Molhante, para reduzir a tenso superficial e auxiliar na penetrao dos resduos;

    Poder de Enxaguamento, de modo a obter uma capacidade de arraste completo, sem deixar

    quaisquer vestgios de resduos ou de detergente nas superfcies.

    Detergentes cidos: so utilizados para remover os resduos minerais e outros, resistentes a detergentes

    neutros ou alcalinos (p. ex. cido fosfrico, cido ntrico, etc.).

    Outro factor que influencia a higienizao, o tipo de superfcie dos equipamentos que se pretendem higienizar,

    sendo de extrema importncia as caractersticas da mesma. Os ciclos de limpeza podem incluir passos cidos e/ou

    bsicos, e a aco destes pode ser extremamente agressiva para as superfcies. Estas condicionantes exigem que

    as superfcies dos equipamentos sejam de ao inoxidvel polido, AISI 304 ou AISI 316. O polimento (acabamento)

    deve ser sanitrio, que exige rugosidades menores que 0,8 m na superfcie dos equipamentos e menores que 1,6

    m nas soldaduras [6].

    As operaes 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]:

    Pr-enxaguamento com gua para remover a sujidade solta;

    Limpeza com detergente (alcalino ou cido);

    Enxaguamento com gua potvel;

    Desinfeco por aquecimento ou com agentes qumicos (opcional); Se este passo est includo, o ciclo

    termina com um enxaguamento final.

    Uma limpeza com detergente cido e alcalino, higieniza o equipamento no s fsica e quimicamente, como at

    certo ponto, a nvel microbiolgico. O efeito de limpeza microbiolgica pode ser melhorado por desinfeco,

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Introduo 11

    eliminando os microrganismos presentes nos equipamentos. Os equipamentos podem ser desinfectados de duas

    formas:

    Desinfeco trmica (gua a ferver, gua quente, vapor de gua);

    Desinfeco qumica (cloro, cidos, perxido de hidrognio, etc.).

    A eficcia dos desinfectantes depende essencialmente de seis factores: tempo de contacto, temperatura,

    concentrao, pH, limpeza prvia e dureza da gua [11]. Portanto, aps a limpeza com detergente ou desinfectante,

    as superfcies devem ser lavadas com gua, tempo suficiente para remoo total de vestgios. Aps enxaguamento

    todas as partes do sistema devem ser eficientemente drenadas visto, qualquer vestgio qumico remanescente no

    sistema, poder contaminar o produto. Destaca-se tambm, o uso preferencial de gua suave no enxaguamento

    sendo que, guas duras (i.e. elevado teor de sais de clcio e de magnsio) prejudicam a aco do detergente e

    consequentemente, o resultado de um ciclo de limpeza.

    A verificao do efeito de um ciclo de limpeza, pode ser avaliada quanto presena de resduos (inspeco visual)

    e de qumicos (p. ex. pH), a nvel microbiolgico (p. ex. contagem total de microrganismos e ausncia de agentes

    nocivos cerveja), e por monitorizao do ciclo. Independentemente dos mtodos utilizados, o objectivo garantir

    uma higienizao satisfatria [11].

    A higienizao uma parte integral de todo o processo de produo de cerveja, sendo o seu custo um componente

    significativo do custo total de produo. Essa realidade, impulsiona o desenvolvimento dos processos de

    higienizao no sentido da optimizao dos mtodos, no s por razes econmicas como tambm quanto ao seu

    impacto ambiental. Portanto, tpicos como racionalizao de gua e de energia, reciclo e regenerao de solues-

    detergente integram os objectivos da optimizao. Para atingir resultados satisfatrios, necessrio conceber um

    mtodo de limpeza eficiente, adequado s necessidades do processo global [12].

    1.3 Organizao da Tese

    De forma a dar resposta a um conjunto de objectivos, estruturou-se o trabalho em seis partes fundamentais. O

    primeiro captulo, Introduo, contempla os eixos condutores do estudo, desde a produo de cerveja at aos

    processos de higienizao. No Estado da Arte, materializa-se a incurso efectuada, nos dados oriundos da

    investigao, acerca dos sistemas CIP. O captulo de Descrio Tcnica e Apresentao dos Resultados,

    contm a informao factual dos dados recolhidos, onde se procura interpretar os resultados luz das evidncias da

    investigao. As Inovaes para Alm do Estado da Arte, trata-se de um captulo onde so apresentadas

    algumas alternativas, que concernem os processos de higienizao nas unidades fabris de produo de cerveja.

    Nas Concluses, procura-se dar resposta aos objectivos de pesquisa e na Avaliao do Trabalho Realizado, so

    apresentadas as limitaes do trabalho, propostas para futuros estudos e uma apreciao final do trabalho e estgio

    realizados.

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Estado da Arte 12

    2 Estado da Arte

    A indstria dos lacticnios, foi pioneira na implementao de sistemas de CIP automatizados. As primeiras fbricas a

    adoptar estes sistemas de higienizao comearam a operar em 1960, mas com um considervel nmero de

    equipamentos ainda a serem limpos manualmente [12]. Nessa dcada, o CIP foi reconhecido como a chave que

    abriria as portas para muitas outras mudanas na tecnologia de processamentos lcteos [12]. Durante esse perodo,

    os procedimentos de limpeza CIP foram aplicados extensivamente noutras indstrias, incluindo a indstria

    cervejeira. A adeso implementao destes sistemas por parte das indstrias, conduziu contnua investigao e

    desenvolvimento tecnolgico de equipamentos de enchimento e de processo, susceptveis a processos CIP, at aos

    dias de hoje.

    Actualmente, em muitas indstrias alimentares, a sigla CIP no representa s um mtodo de higienizao mas uma

    deciso estratgica incorporada nas instalaes das fbricas, e perto dos vrios grupos de equipamento de

    processo das mesmas [12]. Podem-se distinguir 2 tipos de sistemas CIP, nomeadamente, Sistemas Centralizados

    constitudos por uma instalao CIP central e Sistemas Descentralizados constitudos por um nmero de unidades

    menores localizadas em pontos estratgicos na fbrica [8].

    Os Sistemas Descentralizados, so uma alternativa atractiva para fbricas de dimenses considerveis onde a

    distncia entre a instalao de CIP e os circuitos CIP perifricos so extremamente longos. Estes, podem ainda ser

    subclassificados em Sistemas de Multiuso, Sistemas de Reuso e Sistemas de Uso nico [7, 13]. Esta

    classificao concerne a reutilizao das solues 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 solues so recirculadas atravs do sistema durante um nico ciclo, sendo no

    final purgados para o esgoto. Uma extensa reviso deste tipo de sistema feita por Palmowski (2005) [13]. Segundo

    Davis (1980) e Hamblin (1990), o conceito de uso nico baseado na hiptese da composio da soluo-

    detergente poder ser optimizada para um certo circuito, podendo em alguns casos todavia, ser utilizada para pr-

    enxaguamento num programa de higienizao subsequente. As desvantagens inerentes a este tipo de sistema,

    incitaram ao desenvolvimento tecnolgico dos sistemas, conduzindo ao aparecimento de Sistemas Multiuso.

    Nestes sistemas as solues CIP so recolhidas em tanques, podendo ser reutilizadas para pr-enxaguamentos em

    limpezas subsequentes. A presena residual de agentes de limpeza no pr-enxaguamento aumenta a eficincia do

    mesmo, reduzindo a quantidade de resduos a remover no passo de limpeza por aco 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 caractersticas permitem obter poupanas considerveis em termos de qumicos,

    gua e de energia [13].

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Estado da Arte 13

    Um Sistema de Reuso, permite a recuperao da soluo de limpeza e a sua reutilizao, em vrias operaes de

    limpeza subsequentes. Estes sistemas distinguem-se pelo tratamento da soluo-detergente, prvio sua

    reutilizao. Este procedimento, permite a remoo de slidos suspensos (SS) e a reduo da carncia qumica de

    oxignio (CQO) principalmente na forma solvel, prolongando assim a vida dos agentes qumicos [7, 13]. Os tipos

    de tratamento frequentemente adoptados incluem:

    Separao gravtica (sedimentao e centrifugao);

    Mtodos fsico-qumicos (coagulao/precipitao);

    Processos de separao por membranas;

    etc.

    Na maioria das indstrias alimentar e de bebidas, os resduos encontram-se principalmente sob a forma solvel,

    implicando que tratamentos como separao gravtica ou coagulao no permitam a sua remoo eficientemente.

    Tabela 2.1 Comparao entre Sistemas de Uso nico e de Reuso ( Adaptado de [13])

    CRITRIO SISTEMA DE USO NICO SISTEMA DE REUSO Espao Menor rea Maior rea

    Simplicidade Equipamento e controlo simples Equipamento e controlo complexos

    Custos de Funcionamento

    gua: Maior; Tratamento de resduos: Maior; Aquecimento: Maior; Qumicos: Maior.

    gua: Menor; Tratamento de resduos: Menor; (i) Aquecimento: Menor; Qumicos: Menor (ii).

    Custos de Investimento

    Menor

    Maior

    Tipo de Aplicaes

    reas em que a contaminao cruzada um elevado risco; Instalaes com vrios processos e requerimentos CIP, a menos que, sejam utilizados vrios tanques para recuperao de solues com caractersticas diferentes; Instalaes com Sistemas CIP centralizados; etc.

    Recomendado para a maioria das aplicaes, onde: O balano de compostos qumicos na soluo de limpeza possa ser mantido; A quantidade de resduos eliminados durante cada ciclo de limpeza seja diminuta.

    i: p. ex. calor recuperado de solues-detergente, particularmente benfico para passos CIP a quente ii: se um sistema centralizado est instalado na unidade fabril, a concentrao de produtos qumicos deve atender aos requisitos das aplicaes mais exigentes, e portanto, exceder os requisitos mnimos em algumas partes da unidade fabril. No entanto, de uma maneira geral, a quantidade de qumicos ser menor do que num sistema de uso nico

    Os Sistemas Centralizados so utilizados principalmente em pequenas instalaes, com linhas de comunicao

    relativamente curtas [8]. gua e solues-detergente so bombeadas dos tanques de armazenamento de uma

    instalao central para os vrios circuitos CIP. Um sistema deste tipo normalmente, altamente automatizado e

    est equipado com vrios tanques para fornecer a capacidade necessria. Inerente a estes tipos de sistema, est o

    reuso das solues-detergente [8].

    Em termos comparativos, as vantagens e desvantagens dos sistemas de CIP descentralizados e centralizados, so:

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Estado da Arte 14

    Tabela 2.2 Comparao entre Sistemas de CIP, Descentralizado e Centralizado (Adaptado de [8, 14])

    SISTEMA CIP DESCENTRALIZADO CENTRALIZADO

    VANTAGENS

    Mais fcil de operar; Optimizao mais simples; Modular: Adaptvel s alteraes das instalaes (reconstruo ou ampliao); Requisitos de espao reduzido; Custos operacionais mais reduzidos; Segurana de falha mais elevada; Eliminao de risco de contaminao cruzada.

    Abastecimento de utilidades simplificado; Armazenamento e manuseamento central dos produtos qumicos potencialmente perigosos; Recolha de efluentes, simplificado.

    DESVANTAGENS

    Abastecimento de utilidades(a) mais complexo; Manuteno mais dispendiosa; Recolha de efluentes, mais complexo.

    Custos operacionais mais elevados; Optimizao mais difcil; Segurana de falha reduzida; Risco de contaminao cruzada.

    a: entenda-se por utilidades, recursos como gua, vapor, ar comprimido e electricidade

    Numa era em que a destruio de determinados recursos naturais constitui uma ameaa e em que o

    desenvolvimento sustentvel a palavra de ordem, a implantao de tecnologias mais limpas como processos de

    separao por membranas, representam solues tecnolgicas adequadas para a reciclagem e o tratamento das

    solues CIP. Na Figura 2.1 apresentam-se ilustrados processos de separao por membrana, exemplos de

    filtrao tangencial e cujos poros e caractersticas fsicas definem a sua habilidade de separar espcies especficas

    da soluo de limpeza.

    Figura 2.1 Princpios de separao por membranas (adaptado de [8])

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Estado da Arte 15

    Processos de separao por membranas, tm sido investigados com sucesso para a purificao e regenerao das

    solues de limpeza, e particularmente para solues custicas [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

    indstria dos lacticnios, Para isso, foram testadas solues de cido ntrico e de hidrxido de sdio, de diferentes

    reas da fbrica. Os resultados mostram que a membrana de NF a mais eficiente na remoo da CQO, para alm

    de remover mais de 99 % dos SS, verificando-se s uma pequena colmatao da membrana. Esta membrana, a

    nica que permite a remoo da dureza das solues, reduzindo a colmatao mineral na membrana (Novalic et al.,

    1998). A membrana de UF remove 99 % dos SS e clarifica a soluo mas s remove uma pequena parte da CQO

    presente, verificando-se tambm a colmatao irreversvel da membrana (Dresch et al., 1999). O desempenho da

    membrana de MF, revelou ser ineficiente para este tipo de aplicao. Neste tipo de processos, revela-se crucial a

    seleco do tipo de membrana a utilizar, considerando as caractersticas da soluo de limpeza, como a

    composio e o tipo de resduo presente na mesma.

    A aco de limpeza de solues alcalinas, regeneradas por processos de separao 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 solues CIP (reutilizadas) permeadas por MF e por NF, alcanam

    uma eficincia de limpeza superior de solues recentemente preparadas. A cintica da limpeza foi avaliada,

    mostrando que o efeito de limpeza mais rpido destas solues deve-se tanto baixa tenso superficial () como ausncia de slidos em suspenso. Com o objectivo de avaliar as respectivas contribuies da e dos SS para a funcionalidade da limpeza, e em particular para a cintica de limpeza, Alvarez et al. (2007) [18] realizou um estudo

    similar. Nos ensaios, foram utilizadas 4 solues custicas diferentes: recem preparada ( alta), reutilizada ( baixa), com e sem preclarificao por NF e uma soluo-detergente comercial recem preparada. Deste estudo

    concluiu que as solues com uma baixa resultam numa cintica de limpeza muito mais rpida, e que a presena de SS prejudicial para a mesma. Verificou, tambm, que para uma taxa de limpeza eficiente, valores de pH

    elevados e de baixa foram importantes. Gsan-Guiziou et al. (2002) [15] realizou um estudo por simulao numrica de sistemas de limpeza CIP integrados

    com uma operao de regenerao (MF, UF, NF ou centrifugao). Demonstrou que possvel controlar a soluo

    de limpeza de uma forma qualitativa e quantitativa, mantendo fixos os valores de SS, de e de CQO. Os processos de filtrao demonstraram ser mais eficientes e menos dispendiosos em comparao com a centrifugao. Para

    solues com valores de CQO mais elevados, a membrana de UF deve ser seleccionada.

    No tempo presente, a escolha de membranas para este tipo de aplicaes ainda apresenta limitaes quanto

    tolerncia aos valores de pH extremos das solues de limpeza (alcalinidade ou acidez elevada) e temperaturas

    elevadas. Na tabela 2.3, apresentam-se algumas membranas disponveis para a regenerao de solues-

    detergente alcalinas, evidenciando de forma elucidativa as suas caractersticas, desempenho e custos estimados

    [13].

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Estado da Arte 16

    Tabela 2.3 Dados relativos a membranas utilizadas para regenerao de solues CIP (adaptado de [13])

    MEMBRANA MATERIAL TEMPO DE

    VIDA

    RECUPERAO DA SOLUO DE LIMPEZA

    (%)

    TEMPO DE VIDA DA

    SOLUO DE

    LIMPEZA CUSTO

    CERMICA MF/UF

    Membrana inorgnica de

    alumina + 5 anos 60 2 semanas

    Custo mais elevado mas tempo de vida superior: 1613 /m2

    TUBULAR NF

    Tubos polimricos

    2 anos 95 2,5 4 meses Mdio custo: 461 /m2

    ESPIRAL NF

    Folhas Polimricas

    1 ano 95 2,5 4 meses Baixo custo: 200 /m2

    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 purificao de gua. Para tal, efectuou extensivos ensaios

    numa instalao-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 so o custo da membrana, a frequncia de substituio da

    membrana e a energia requerida para o processo. Demonstrou tambm, a importncia de uma seleco adequada,

    tanto da membrana a utilizar como das melhores condies de funcionamento do sistema, exclusivas de cada

    aplicao.

    Actualmente, o uso de membranas para estas aplicaes ainda apresenta limitaes, pelos elevados custos de

    investimento e operacionais associados. No entanto, pelas vantagens que apresentam, os processos de separao

    por membranas so considerados uma alternativa vivel e atractiva, aos mtodos convencionais de purificao e

    regenerao deste tipo de solues.

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 17

    3 Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados

    A fbrica possui 3 unidades de CIP, para as vrias 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 tm como resduos tpicos: Incrustaes; Matria Orgnica e Flora Residual, sendo

    realizados ciclos de limpeza CIP quentes, aos circuitos e s enchedoras. A frequncia das limpezas depende de

    factores como: plano de enchimento semanal, paragens para limpeza de outros equipamentos, etc. Na Tabela 3.1,

    possvel constatar a heterogeneidade da frequncia de limpezas realizadas, nesse perodo de tempo.

    Tabela 3.1 Registo de controlo de higienizao das linhas de enchimento

    Ms\ LINHA Barril TP Barril TR 3 5 6

    Jan 8 SD 3 SD + 1 AC 4 SD 3 SD 3 SD

    Fev 8 SD 3 SD + 2 AC 2 SD 3 SD 2 SD

    Mar 8 SD 8 SD + 4 AC 2 SD 3 SD 6 SD

    Abr 11 SD 5 SD + 2 AC 2 SD 4 SD 6 SD

    Mai 10 SD 10 SD 3 SD 2 SD 3 SD

    SD Limpeza Alcalina; AC Limpeza cida

    Foram acompanhados diversos ciclos de limpeza das vrias linhas de enchimento da Unicer, no decorrer do

    projecto. Devido multiplicidade de parmetros CIP a analisar numa linha e s limitaes de desempenho dos

    ciclos de limpeza da linha 3, e linhas 5 e 6, foi decidido acompanhar mais aprofundadamente estas linhas.

    3.1 Diagnstico 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 ligao linha de enchimento entre a adega e as enchedoras.

    Pelo acompanhamento do processo de enchimento, verificou-se que para finalizar o mesmo, procede-se

    introduo 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 experincia do

    operador visto, no estar automatizado. De acordo com as garrafas que se encontram na lavadora de garrafas e nos

    transportadores, o operador estima a cerveja necessria para o enchimento das mesmas e quando se deve iniciar a

    introduo de gua desarejada.

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 18

    Figura 3.1 Esquema do sistema de CIP Linha 3 (1 Tanque de soda 50 %V/V; 2 Tanques de detergente (7,5 m

    3e 10 m

    3); 3 Tanques de gua (7,5 m

    3e 10 m

    3); 4 Tanque intermdio de soda 50 %V/V; 5 Tanque intermdio de aditivo; 6

    Contentor de aditivo (1000 L); 7 Contentor de cido (1000 L); 8 Bomba centrfuga; 9 Bomba doseadora; 10 Permutador de carcaa e tubos)

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 19

    Figura 3.2 Esquema de ligao da linha de enchimento, desde a adega at ao sistema de CIP Linha 3 (1 Adega; 2 Enchedoras (1 e 2); 3 Caudalmetro; 4 Bomba centrfuga; 5 Filtro GAF; 6 Painel de grampos; 7 Bomba de vcuo)

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 20

    Realizado este procedimento, passa-se a descrever a metodologia de higienizao das condutas e das enchedoras.

    O programa automatizado de preparao da soluo-detergente, accionado pelo operador. Este, pode ser

    descrito pelos seguintes passos consecutivos:

    Reposio de nvel dos tanques de soda;

    A reposio de nvel realizada utilizando a gua presente nos tanques de gua, sendo essa gua a recuperada do

    ltimo CIP realizado.

    Aquecimento das solues por recirculao em circuito fechado;

    O aquecimento realizado por um permutador, sendo controlado por um transmissor de temperatura/concentrao

    (LMIT 08). O trmino deste passo d-se quando a soluo atinge o set-point da temperatura Tabela 3.2. Pelo

    acompanhamento de preparaes, verificou-se que o tempo de durao deste passo depende, principalmente, da

    temperatura inicial das solues nos tanques. O permutador tem uma potncia de 650 kW, sendo necessrias cerca

    de 2 h para aquecer 17,5 m3 de soluo (assume-se uma capacidade calorfica da soluo aproximadamente igual

    da gua).

    Reposio de concentrao at atingir o set-point (Tabela 3.2), por recirculao em circuito fechado,

    controlada pelo transmissor de temperatura/concentrao existente no sistema;

    A soda e o aditivo so adicionados aos tanques de detergente atravs da aco de uma bomba doseadora, ligada

    aos tanques intermdios desses agentes qumicos. Destaca-se o facto da adio de aditivo ser posterior da soda,

    sendo o seu doseamento realizado pela mesma bomba doseadora. Durante este passo, as solues dos tanques

    de detergente so homogeneizadas pela aco de agitadores.

    A instalao CIP possui dois tanques intermdios, sendo um para a soda custica e outro para o aditivo. Quando

    necessrio repor o nvel no tanque intermdio da soda, esta transferida de um tanque de soda concentrada

    atravs de uma mangueira, por aco de uma bomba centrfuga Figura 3.1. A reposio de aditivo no tanque

    intermdio, realizada por uma bomba doseadora ligada a um contentor de aditivo. Cada passo da preparao

    executado em primeiro lugar, no tanque de 7,5 m3, e s depois no tanque de 10 m3.

    Os set-points da temperatura e da concentrao das solues CIP, variam de acordo com o passo de limpeza a

    executar Tabela 3.2. Estes valores foram estabelecidos pela Unicer em funo dos valores aconselhados por

    empresas parceiras, fornecedoras dos agentes qumicos e responsveis pela instalao e manuteno de alguns

    equipamentos instalados nos sistemas de CIP da fbrica (p. ex. JohnsonDiversey e Ecolab).

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 21

    Tabela 3.2 Valores de concentrao e de temperatura adoptados para os passos de limpeza CIP Linha 3

    Limpeza de equipamentos (presso baixa)

    Passo CIP C

    (% V/V) T

    (C)

    gua Enxaguamento ---- Ambiente

    Aditivo soda a 1,5 - 2,0%

    (Complex VB 13) Alcalino 0,2 75

    Soda 50 %V/V Alcalino 1,5 75

    P3-Horolith LF cido 0,16 Ambiente

    P3-Oxnia Activo Desinfeco 2,0 Ambiente

    gua Esterilizao ---- 80

    Findo o enchimento, os operadores devem executar os seguintes passos:

    Desligar o equipamento e purgar a cerveja que ficou na cuba (reservatrio de cerveja na enchedora);

    Retirar o equipamento possvel de desmontar (p. ex. roda-dentada);

    A enchedora um equipamento que apresenta superfcies no visveis e cheias de contornos onde se acumulam

    resduos. Por essa razo, torna-se indispensvel a desmontagem de vrias peas 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 cpsulas acumuladas na tremonha (armazenadora de cpsulas), que sobram do enchimento.

    No se devem aproveitar as cpsulas depositadas na caleira e nos pistes de capsulagem porque ficam

    contaminados.

    Posteriormente faz-se a aplicao 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 aco de jactos de

    gua sob presso. 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 necessrio mudar a posio dos

    trombones do painel de grampos.

    Figura 3.3 Painel de grampos da enchedora B, com trombones em posio de enchimento de cerveja Linha 3

  • Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados

    A figura 3.4, ilustra a posio dos trombones

    e s enchedoras.

    Figura 3.4 Posio dos trombones

    Na linha 3, um ciclo de limpeza CIP realizado em 4 equipamentos isoladamente:

    CIP s condutas A e B (2 passos

    CIP s enchedoras A e B (2 passos

    Em primeiro lugar, realiza-se o program

    O programa CIP comea com um

    qumico e temperatura) conduta de uma das enchedoras.

    adega de que se vai realizar um CIP linha,

    posio de vlvulas.

    O envio da soluo-detergente realizado pela aco de uma bomba centrfuga.

    desde o sistema CIP, pela linha de envio de CIP

    comutada para a tubagem de retorno de cerveja e enviada adega. Volta pela tubagem de envio de cerveja at

    painel de grampos e regressa ao sistema de CIP

    passo alcalino, o fluido presente nas

    recuperado para os tanques de gua do sistema CIP, por leitura de

    transmissor. Este fluido uma mistura 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 circulao das solues CIP.

    De seguida, procede-se ao passo de enxaguamento

    gua da rede proveniente de uma picagem da

    soluo-detergente empurrada pela

    (%V/V). Repete-se o programa CIP para a outra conduta, aps reposio de temperatura e concentrao

    soluo-detergente.

    Realizado o CIP a ambas as condutas, procede

    posio dos trombones do painel de grampos

    Optimizao d

    o dos Resultados

    A figura 3.4, ilustra a posio dos trombones adoptada no painel de grampos, para a realizao

    no painel de grampos da Linha 3: a) Posio de CIP s condutas; CIP enchedora

    CIP realizado em 4 equipamentos isoladamente:

    (2 passos em cada);

    (2 passos em cada);

    programa CIP s condutas e posteriormente s enchedoras.

    comea com um passo alcalino (em tudo idntico aos outros, excepo do tipo de agente

    conduta de uma das enchedoras. Antes de realizar este passo

    que se vai realizar um CIP linha, de forma a permitirem a passagem das solues CIP

    realizado pela aco de uma bomba centrfuga. O trajecto da soluo

    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

    el de grampos e regressa ao sistema de CIP, pela tubagem de retorno CIP ver Figuras 3.1 e 3.4.

    s condutas de envio e retorno de cerveja, empurrado

    o para os tanques de gua do sistema CIP, por leitura de concentrao

    uma mistura de gua desarejada, presente na conduta de envio de cerveja

    gua de enxaguamento do ltimo CIP realizado, presente na tubagem de retorno de cerveja.

    ubagem de retorno de cerveja s utilizada para a circulao das solues CIP.

    passo de enxaguamento. O trajecto idntico ao descrito anteriormente,

    de uma picagem da linha de gua para a lavadora de garrafas. Ao realizar este passo, a

    detergente empurrada pela gua e recuperada para os tanques de soda por leitura de con

    programa CIP para a outra conduta, aps reposio de temperatura e concentrao

    Realizado o CIP a ambas as condutas, procede-se da mesma forma para as enchedoras. Comea

    do painel de grampos Figura 3.4 b). Como o passo CIP a uma

    a)

    Optimizao de Sistemas CIP

    22

    realizao de CIP s condutas

    e CIP s condutas; b) Posio de

    enchedoras.

    (em tudo idntico aos outros, excepo do tipo de agente

    realizar este passo, deve-se informar a

    a passagem das solues CIP, por mudana de

    O trajecto da soluo realizado

    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

    ver Figuras 3.1 e 3.4. Durante o

    empurrado pela soluo-detergente e

    %/) atravs de um na conduta de envio de cerveja (fim de

    gua de enxaguamento do ltimo CIP realizado, presente na tubagem de retorno de cerveja.

    ubagem de retorno de cerveja s utilizada para a circulao das solues CIP.

    O trajecto idntico ao descrito anteriormente, utilizando-se

    lavadora de garrafas. Ao realizar este passo, a

    por leitura de concentrao

    programa CIP para a outra conduta, aps reposio de temperatura e concentrao da

    se da mesma forma para as enchedoras. Comea-se por mudar a

    enchedora realizado em

    b)

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 23

    perda (sem falsas garrafas), no fim do passo alcalino necessria uma nova preparao da soluo-detergente,

    para a enchedora subsequente.

    Terminado o ciclo de limpeza, a fase inicial de enchimento passa pela introduo de dixido 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 nvel de

    oxignio estar dentro dos limites. O limite de oxignio de 300 ppb sendo monitorizado por um sensor ptico de

    oxignio para cerveja e gua desarejada (Orbisphere 1100).

    Durante o projecto foram acompanhados CIPs 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 s enchedoras Linha 3

    Passo CIP t /min Preparao das solues CIP 120 Detergente Conduta A 40 Enxaguamento Conduta A 40 Detergente Conduta B 40 Enxaguamento Conduta B 40 Detergente Enchedora A 30 Enxaguamento Enchedora A 15 Preparao intermdia das solues CIP 50 Detergente Enchedora B 30 Enxaguamento Enchedora B 15

    Durante o acompanhamento de CIPs, verificou-se que em caso de anomalia (p. ex. defeito de vlvula, caudal

    deficiente, etc.) o programa no automaticamente interrompido. necessria ateno total por parte do operador

    no decorrer do programa. O programa est estabelecido em termos de tempo, limitando a aco da limpeza perante

    a ocorrncia de algum problema (p. ex. esquecimento por parte do operador de aviso prvio adega para o

    arranque de CIP, caudal deficiente, etc.). Quando o programa interrompido por alguma razo, verificou-se que

    necessrio recomear o passo CIP. O programa no reconhece a etapa em que cessou.

    Em prol da optimizao dos factores que determinam o efeito de limpeza da higienizao linha de enchimento,

    procedeu-se sua monitorizao. A monitorizao foi realizada atravs da leitura da concentrao (%) e da

    temperatura das solues, analisadas pelo transmissor na linha de retorno CIP, na cave Figura 3.5. Esses valores

    foram registados para os CIPs s tubagens A e B, para = 60 . Actualmente no se efectua a monitorizao automtica de CIP, portanto os registos foram manuais.

    Figura 3.5 Visor do transmissor LMIT 08

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 24

    Pela anlise da Figura 3.6, verifica-se que ao fim de 37 min a soluo-detergente chega ao sistema CIP. Analisando

    o passo alcalino no retorno ao sistema CIP, o aumento de temperatura registado sinnimo de aproximao da

    interface entre a soluo-detergente e a gua, devido transferncia de calor que se verifica da soluo alcalina

    para a gua contida na conduta.

    Figura 3.6 Monitorizao da temperatura e da concentrao da soluo CIP tubagem A Linha 3 ( - Temperatura; - Concentrao da soluo CIP; (--) - Indicador de incio de enxaguamento)

    As tubagens de envio de cerveja e de retorno tm um dimetro nominal de 100, sendo que para o CIP decorrer a

    uma velocidade de 1,5 ms-1 (valor mnimo de regime turbulento), o caudal da soluo durante um CIP deveria ser

    na ordem dos 40 m3h-1. Durante o passo alcalino, o caudal mdio registado foi de 21,9 m3h-1, o que revela ser

    insuficiente para uma higienizao satisfatria. Pela monitorizao deste passo verifica-se a formao de uma

    interface, entre a soluo-detergente e a gua, dos 37 min at ao fim do programa. Para um caudal mdio de 21,9

    m3h-1, estima-se que o volume de mistura resultante de 1095 L.

    O passo de enxaguamento ( = 40 ), no foi suficiente para a rejeio total do detergente. Foi necessrio realizar um novo enxaguamento ( = 20 ), at se obter uma concentrao (% V/V) prxima de zero, indicativa de ausncia de detergente na tubagem. Verificou-se que, o enxaguamento tubagem A, foi deficiente na

    sua aco.

    De seguida realizou-se o CIP tubagem B. Analisando o resultado da monitorizao do mesmo - Figura 3.7, foi

    possvel verificar um comportamento similar, ao CIP realizado outra tubagem. Ao fim de 32 min de passo alcalino,

    a soluo-detergente retorna ao sistema, devido a um caudal mdio superior ao do CIP tubagem A. Relativamente

    ao passo de enxaguamento, foi necessrio realizar um segundo enxaguamento para garantir a rejeio total da

    soda presente na tubagem, no tendo sido monitorizado. Verifica-se que no final do passo de enxaguamento, a

    soluo-detergente continua a retornar ao sistema, ao invs de gua.

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    0,0

    0,5

    1,0

    1,5

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    T /

    C

    C/%

    (V/V

    )

    t /min

  • Optimizao de Sistemas CIP

    Descrio Tcnica e Discusso dos Resultados 25

    Figura 3.7 Monitorizao da temperatura e da concentrao da soluo CIP tubagem B Linha 3 ( - Temperatura; - Concentrao da soluo CIP; (--) - Indicador de incio de enxaguamento)

    Paralelamente monitorizao anterior, registaram-se os valores de caudal de gua sada da adega, durante o

    passo de enxaguamento tubagem B Figura 3.8. No incio da monitorizao, verifica-se um pico correspondente

    presena de soluo-detergente da preparao prvia das solues. Isto acontece porque no se purga com gua,

    a soluo presente na tubagem de recirculao do sistema CIP.