Otimização de um processo de produção de leite em pó

Universidade do Minho Escola de Engenharia Beatriz Isabel Ponte Pascoal Botelho Otimização de um processo de produção de leite em pó Janeiro 202 Otimização de um processo de produção de leite em pó Beatriz Isabel Ponte Pascoal Botelho UMinho | 2024 Beatriz Isabel Ponte Pascoal Botelho Otimização de um processo de produção de leite em pó Janeiro de 2024 Dissertação de mestrado Mestrado em Engenharia Química e Biológica Trabalho efetuado sob orientação do Professor José Maria Marques Oliveira i Direitos de Autor e Condições de Utilização do Trabalho por Terceiros Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição-NãoComercial CC BY-NC https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ ii Agradecimentos O meu percurso académico e, em particular o desenvolvimento deste trabalho foram, por certo uma experiência transformadora e enriquecedora, que ficou marcada pela presença de pessoas fundamentais, às quais quero expressar o meu especial agradecimento. À empresa que me acolheu e deu a oportunidade de desenvolver o meu projeto em ambiente empresarial, como sempre idealizei. Agradeço, em particular, à Dra. Tânia por ter aceite ser a minha orientadora e, por me ter acompanhado durante estes meses, tendo sido sempre paciente para esclarecer as minhas dúvidas. Ao Professor José Maria Oliveira, por ser meu orientador nesta etapa desafiante. Muito obrigada, por todos os ensinamentos que transmitiu, pela dedicação, ajuda e, por me ter incentivado sempre a fazer melhor. Aos membros do departamento da produção, com quem partilhei escritório, pelo acolhimento e por todos os ensinamentos que me transmitiram, sempre com uma boa disposição. Agradeço também aos operadores, pela simpatia e contributo no desenvolvimento da minha dissertação. Ao departamento de qualidade, pela disponibilidade de em realizar a parte laboratorial deste trabalho. Um especial agradecimento às analistas por toda a sua paciência, disponibilidade, conselhos e momentos partilhados. Obrigada por terem sido uma grande companhia, ouvido as minhas angústias e, por nunca me terem deixado desmotivar. Ao departamento de engenharia e manutenção, por todo o apoio imprescindível e incondicional prestado e, pelo lançamento de constantes e novos desafios. Agradeço especialmente ao Engenheiro Eduardo, por todos os conselhos, orientação e partilha de conhecimentos ao longo deste trabalho, no qual incentivou sempre o meu espírito crítico e analítico. A todos os meus amigos que estiveram sempre presentes, por todos os conselhos que me deram e, acima de tudo, por terem sido o meu apoio nesta fase desafiante. Por último, mas não menos importante, quero agradecer aos meus pais e irmã, aos quais dedico este trabalho. Obrigado por terem sido o meu apoio e, por todo o esforço que fizeram para que pudesse chegar até aqui. Um agradecimento especial à minha irmã Sofia, por todo o carinho e por me ter mantido focada. A todos vós, um muito obrigada! iii Declaração de Integridade Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- iv Resumo O leite em pó é um produto lácteo altamente valorizado devido às suas características, sendo utilizado tanto pelo consumidor final, como também como matéria-prima em várias indústrias alimentares. A remoção de água livre permite não só aumentar a durabilidade deste produto, como também simplifica a logística de transporte, através da redução do seu peso e volume. A minimização da perda de produto é vital para minorar o impacte ambiental, bem como a redução dos custos de produção, pelo que a garantia do sucesso de uma empresa advém da otimização do seu processo de produção. Neste sentido, este trabalho teve como principal objetivo a otimização de um processo de produção do leite em pó, através da minimização da perda de produto observada ao longo do processo. De forma a cumprir com o objetivo delineado, foi utilizada a metodologia IVAA (Ir-Ver, Analisar, Atuar), que se baseia na ferramenta de melhoria contínua DMAIC ( Define , Measure , Analyze , Improve , Control ). Deste modo, após uma primeira avaliação a cada etapa do processo de produção do leite em pó, foi traçado e implementado um plano de recolha de amostras nas etapas que evidenciaram maior perda de produto (padronização e evaporação). Na etapa de padronização detetou-se que, na linha de enchimento de um dos tanques de armazenamento de nata, durante o pré-enxaguamento, 21 % das amostras recolhidas eram compostas por nata. Mormente, na etapa de evaporação estes valores variam consoante o produto, obtendo-se, durante o arrasto final, no pior cenário, que as amostras continham 21 % de produto. Adicionalmente, foi observado que o problema não só estaria na concentração da amostra, mas no tempo de reação da válvula de controlo. Após a identificação do problema, procedeu-se ao reconhecimento da causa raiz, tendo-se identificado que a principal razão advinha de falhas nas sondas de condutividade elétrica, responsáveis pelo desencadeamento do sinal para a válvula de controlo do sistema de drenagem. Deste modo, foi traçado um plano que corrigisse todas as falhas identificadas. O plano incluiu: a definição do sinal de saída das sondas de condutividade, dado que influencia a solução-padrão a utilizar durante o procedimento de verificação; a avaliação do set-point e da gama de trabalho estabelecida para estes equipamentos; a avaliação e caracterização da solução-padrão utilizada no procedimento de verificação; a determinação do critério de aceitação e, por fim; a análise e redefinição do procedimento de verificação das sondas de condutividade. Após a implementação destas medidas observou-se uma redução da CQO. Palavras-Chave: IVAA; Leite em Pó; Perda de Produto; Solução-padrão; Sondas de Condutividade Optimization of a milk powder production process ------------------------------------------------------------------------------------------ v Abstract Milk powder is a highly valued dairy product due to its characteristics. This product is used by consumers and as raw material in some food industries. The removal of free water not only increases the durability of this product but also simplifies transportation logistics, by reducing its weight and volume. Minimizing product loss is vital to mitigate environmental impact and reduce production costs, ensuring the success of a company through the optimization of its production process. Thus, the present dissertation had the main objective of optimizing a milk powder’s production process, by minimizing the product loss. To fulfill the outlined objective, the IVAA (Go and See, Analyze, Act) methodology was employed. This tool is based on continuous improvement tools as the DMAIC methodology (which includes the phases Define, Measure, Analyze, Improve and Control). Thus, after an initial assessment of each stage of milk powder production process, a plan was outlined and implemented to collect samples at stages that showed higher product loss (standardization and evaporation). In the standardization stage, during final draw, it was detected that 21 % of the samples is cream (cream storage tank filling line). However, in the evaporation stage, these values depend on the product. In worst scenario, samples contained 21 % of product, during the pre-rinsing. Additionally, it was observed that the issue was not only in the sample concentration but also in the reaction time of the control valve. After identifying the problem, the recognition of the root cause was carried out, identifying that the main reason was the faults in the conductivity probes. Thus, a plan was outlined to correct all identified flaws. The plan included: defining the output signal of the conductivity probes, as influences the standard solution to be used during the verification procedure; evaluating the set-point and working range established for this equipment; assessing and characterizing the standard solution used in the verification procedure; determining the acceptance criteria, and finally; analyzing and redefining the procedure for verifying the conductivity probes. After the implementation of these measures, a reduction in COD was observed. Keywords: Conductivity Probes; IVAA; Milk Powder; Product Loss; Reference Solution vi Índice Agradecimentos.............................................................................................................................. ii Resumo ........................................................................................................................................ iv Abstract ......................................................................................................................................... v Índice de Figuras ........................................................................................................................... ix Índice de Tabelas .......................................................................................................................... xi Lista de Símbolos e Siglas ............................................................................................................. xii 1 Introdução ............................................................................................................................. 1 1.1 Contexto e Motivação .......................................................................................................... 1 1.2 Objetivos ............................................................................................................................. 3 1.3 Organização da Dissertação ................................................................................................ 3 2 Enquadramento Teórico .......................................................................................................... 4 2.1 O leite ................................................................................................................................. 4 2.1.1 A indústria de laticínios ................................................................................................ 5 2.1.2 O Leite em pó .............................................................................................................. 6 2.1.3 Processo de produção de leite em pó ........................................................................... 8 2.2 Controlo analítico na indústria de laticínios ........................................................................ 10 2.2.1 Matéria Gorda ........................................................................................................... 11 2.2.2 Sólidos Totais/Matéria Seca ...................................................................................... 12 2.3 Limpeza de Equipamentos na indústria de laticínios .......................................................... 13 2.3.1 Monitorização dos Efluentes gerados ......................................................................... 15 2.4 Dinâmica e Controlo de Processos Industriais .................................................................... 17 2.4.1 Instrumentação ......................................................................................................... 22 2.5 Metrologia na indústria de laticínios – alguns conceitos ...................................................... 26 2.5.1 Erros de Medição....................................................................................................... 26 2.5.2 Calibração e Verificação de Instrumentos ................................................................... 27 2.5.3 Critério de Aceitação .................................................................................................. 29 2.6 Condutividade elétrica do leite ........................................................................................... 29 2.7 Ferramentas de melhoria contínua utilizadas na resolução de problemas ........................... 33 xiii CA Critério de aceitação CBO , CBO 5, CBO 7 Carência Bioquímica de Oxigénio, Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 5 dias, Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 7 dias CQO Carência Química de Oxigénio 𝐹 Constante de Faraday G Condutância 𝐼a Incerteza associada I Corrente elétrica k Constante da célula L Distância entre elétrodos m Declive da reta MG Matéria Gorda MS Matéria seca p Pressão absoluta PB Produto Base R Resistência r(t) Sinal de referência SNG Sólidos Não Gordos ST Sólidos Totais SV 30 Sludge Volume after 30 min (Índice Volumétrico de lamas ao fim de 30 min) t tempo T Temperatura; Temperatura absoluta 𝑋𝑛 Valor medido na n -ésima medição x(t) Variável de entrada/ excitação 𝑌𝑛 Valor real ou verdadeiro definido ou calculado y(t) Variável de saída/ resposta ou desempenho do sistema 𝑒 Carga elementar do ião 𝑧 Número de valência do ião Variáveis com letras gregas 𝜀 Erro do equipamento 𝜂 Viscosidade dinâmica 𝜆 Condutividade molar iónica 𝜎 Condutividade elétrica Expressões em latim et al. et alii (e outros) per capita Por cada indivíduo Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1 INTRODUÇÃO O fabrico de leite em pó revelou ser uma estratégia muito eficaz na criação de produtos com valor acrescentado. A remoção de água livre destes produtos torna-os menos perecíveis aos microrganismos, pelo que a sua durabilidade aumenta. Adicionalmente, a logística de transporte deste género alimentício é simplificada, devido à diminuição do seu peso e volume [1]. Contudo, existem vários desafios inerentes ao processamento do leite em pó, nomeadamente, a manutenção da eficiência do processo de produção. Esta é alcançada através da redução de desperdícios, mas mantendo sempre a qualidade do produto como principal objetivo [1]. 1.1 CONTEXTO E MOTIVAÇÃO O leite é dos alimentos mais completos que existe sendo, portanto, uma importante fonte de energia e nutrientes para milhões de pessoas em todo o mundo. O leite de vaca continua a ser o preferencial para consumo humano, representando 81 % de todo o leite que mundialmente é produzido [2]. É esperado que a população cresça nos próximos anos e, como tal, haja um maior consumo de laticínios. Assim, até 2031 prevê-se que globalmente ocorra um aumento do consumo anual de laticínios de 0,4 %, per capita [2]. Devido à sua composição, o leite é um alimento perecível, pelo que desde há muitos anos este é processado, dando origem a alimentos com maior durabilidade, como por exemplo o queijo, a manteiga e o leite fermentado. Nos primórdios, foram colocadas pequenas quantidades de leite ao sol, produzindo assim, os primeiros produtos lácteos secos [3]. A indústria dos laticínios continua a apresentar todos estes produtos, e, concomitantemente existe uma busca constante pela inovação e desenvolvimento de novos produtos, que vão ao encontro das necessidades do consumidor atual. Neste sentido, foram desenvolvidos e introduzidos no mercado novos produtos, como é o caso do leite condensado, de uma vasta gama de leite em pó e de leite UHT ( Ultra High Temperature ), de produtos lácteos sem lactose, gelados, fórmulas para bebés, entre outros. Particularmente, o leite em pó tanto é utilizado pelos Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 consumidores finais, como constitui uma importante matéria-prima para outras indústrias alimentares [3]. Para uma empresa, a minimização da perda de produto decorrente do processo produtivo é essencial, quer em termos ambientais, quer económicos. Durante o processamento do leite em pó, são gerados vários resíduos, nomeadamente, durante o processo de limpeza/higienização de toda a instalação e, até mesmo, devido a falhas dos equipamentos e/ou fugas existentes [4]. Adicionalmente, ainda podem ser gerados subprodutos, como o leitelho e o soro do leite, que quando não são devidamente tratados constituem, também, um problema ambiental. Assim, por norma, as indústrias dos laticínios têm uma estação de tratamento de águas residuais, na qual são tratados os efluentes gerados. Estes efluentes, resultantes do processo de produção, são constituídos por gorduras, proteínas, carboidratos e outros nutrientes, que quando não são devidamente tratados, antes da sua deposição no meio ambiente, podem tornar-se tóxicos e prejudiciais [4]. Para tal, é realizada uma monitorização periódica aos efluentes, antes e após o tratamento, na qual é monitorizada a Carência Química de Oxigénio ( CQO ) e a Carência Bioquímica de Oxigénio ( CBO ), entre outros. Estes parâmetros são reveladores da qualidade da água, no que concerne à quantidade de matéria orgânica presente. Devido a estas questões, as indústrias têm mostrado uma crescente preocupação e procurado soluções para a minimização de resíduos gerados, não só pelo impacte ambiental causado, como também pelas questões económicas subjacentes. Apenas neste contexto são salvaguardados o sucesso e a sobrevivência das empresas. Para tal, existem várias ferramentas de melhoria contínua, utilizadas tanto na identificação da causa raiz do problema, como também na elaboração de um plano de resolução/mitigação do problema enfocado [5]. Com vista à redução da perda de produto observada no decurso do processo produtivo de leite em pó, foi realizado o presente trabalho, numa empresa de laticínios dos Açores. Para tal, com recurso a ferramentas de melhoria contínua, foi identificada a causa raiz e, posteriormente, foi traçado um plano que visava a sua minimização. Esta empresa produz leite em pó com diferentes características e, em menor quantidade, manteiga doce e ácida, sem sal. Para a produção de manteiga é utilizada a nata excedente da padronização da matéria gorda. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.2 OBJETIVOS O presente trabalho teve como principal objetivo a otimização de um processo de produção do leite em pó, através da diminuição dos desperdícios verificados ao longo da linha de produção. Para tal, foram definidos os seguintes objetivos específicos: 1. Caracterização das perdas de produto, observadas ao longo da linha de produção; 2. Identificação das causas, para a ocorrência destas perdas; 3. Planificação e implementação de um conjunto de medidas que visassem a redução das perdas observadas. De forma a cumprir com o objetivo definido, aplicou-se a metodologia IVAA (Ir-Ver, Analisar e Atuar). Esta metodologia de melhoria contínua foi desenvolvida pela empresa e tem como base a DMAIC. 1.3 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO A presente dissertação encontra-se subdividida em seis capítulos, iniciando com a apresentação do tema do projeto desenvolvido e com a explanação dos objetivos específicos. No segundo capítulo é efetuada a revisão bibliográfica do tema que servirá de enquadramento teórico a todo o trabalho desenvolvido. Assim, são abordados temas como o controlo analítico de amostras, sistemas de limpeza de equipamentos, dinâmica e controlo de processos, sistemas de medição numa indústria, o conceito de condutividade elétrica e exposição de algumas ferramentas de melhoria contínua. No que concerne ao Capítulo 3, é apresentado o caso de estudo aprofundado neste trabalho, pelo que neste capítulo são descritos o processo de produção do leite em pó e a estação de tratamento de águas residuais da empresa. No quarto capítulo é exposta e aplicada a metodologia adotada no decurso deste projeto, bem como o plano de amostragem para a recolha de amostras. No Capítulo 5 são evidenciados e discutidos os principais resultados do trabalho desenvolvida. Por fim, a dissertação termina com o Capítulo 6, no qual são sintetizadas as principais conclusões do projeto e são apresentadas algumas recomendações futuras. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2 ENQUADRAMENTO TEÓRICO O leite em pó é produzido a partir da remoção da água que constitui o leite fresco. Tal como em qualquer indústria, a manutenção de um processo otimizado é vital para garantir a sua viabilidade económica, bem como minorar o impacte ambiental. Assim, existem várias ferramentas de melhoria contínua que tanto são utilizadas na definição de um determinado problema, como na identificação das suas causas. Neste capítulo, são apresentados alguns conceitos teóricos essenciais à compreensão do estudo desenvolvido. Deste modo, são abordados conceitos relacionados com o leite, o controlo analítico e sistemas de limpeza utilizados na indústria de laticínios, a dinâmica e controlo de processos industriais, condutividade elétrica do leite e, por fim, são expostas algumas ferramentas de melhoria contínua. 2.1 O LEITE O leite é uma secreção branca produzida pelas glândulas mamárias dos mamíferos do sexo feminino. Existem mais de 4000 espécies de mamíferos, contudo, são consideradas como principais espécies de produção leiteira a vaca, a cabra, a ovelha e a búfala [3]. A sua principal função é satisfazer as necessidades fisiológicas e nutricionais dos neonatais. Desta forma, o leite constitui uma importante fonte de energia e confere proteção imunológica, sendo, por isso, considerado o alimento mais completo. Estas necessidades são específicas de cada espécie, o que condiciona a composição do leite. Adicionalmente, o leite apresenta uma constituição variável, de acordo com a fase de lactação, a alimentação e até com a raça do animal [6]. A fase de lactação compreende o período em que o animal fornece leite à cria, que no caso da vaca dura cerca de 300 dias. Durante este período, a produção de leite diminui, até atingir 15 % a 25 % do volume total. Nesta altura, a ordenha é interrompida e a vaca entra num período não lactante, que dura cerca de 60 dias. Após este período, inicia-se um novo ciclo de lactação [6]. Assim, da sua constituição faz parte a água, na sua maioria, e os sólidos totais, Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 nomeadamente as proteínas, a lactose, a matéria gorda, as vitaminas, particularmente a vitamina B12 e a vitamina D, e os minerais, entre os quais se destacam o cálcio e o fósforo e [7]. Na indústria de laticínios, a análise à composição do leite é frequentemente realizada através da quantificação dos sólidos não gordos, ou seja, aos sólidos totais são subtraídos os sólidos gordos (matéria gorda). Na Tabela 1 encontra-se sintetizada a constituição do leite de vaca. Tabela 1. Composição do leite de vaca, em percentagem mássica, P (adaptado de Bylund et al. , 1995 [6]) Componente Limites de variação ( P /%) Valor médio (𝑷 /%) Água 85,5 a 89,5 87,5 Sólidos Totais: 10,5 a 14,5 13,0 Proteínas 2,9 a 5,0 3,4 Lactose 3,6 a 5,5 4,8 Matéria Gorda 2,5 a 6,0 3,9 Minerais 0,6 a 0,9 0,8 2.1.1 A INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS Devido ao seu valor nutricional, o ser humano inclui na sua dieta vários produtos lácteos, tais como leite pasteurizado ou fermentado, iogurte, queijo, manteiga, leite em pó, entre outros [2]. Em 2022, o maior consumidor de leite foi a Índia, tendo consumido 85 Mt, seguindo-se a UE (União Europeia) com 23,8 Mt. A nível mundial, a produção de leite e de produtos lácteos aumentou cerca de 1,1 %, em 2021, tendo-se verificado uma maior produção de leite de vaca (81 %), seguida pelo leite de búfala [8]. Adicionalmente, registou-se que o maior importador de produtos lácteos foi a República Popular da China, enquanto os principais exportadores foram a Nova Zelândia, os EUA e a UE. Assim, em 2021 registou-se, a nível mundial, importações na ordem das 10 Mt de laticínios, das quais se destacam o queijo, o leite em pó e o soro do leite em pó [2]. De acordo com a FAO ( Food and Agriculture Organization of the United Nations ), é esperado que o consumo de leite aumente na próxima década, acompanhando, assim, o crescimento populacional previsto. O consumo de produtos lácteos processados varia consoante a região do mundo. Em particular, o queijo apresenta uma maior taxa de consumo na Europa e na América do Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 Norte, verificando-se até uma tendência de crescimento no seu consumo, para os próximos anos. Na Ásia, a manteiga não é apenas o produto lácteo mais consumido, como representa quase metade do consumo de produtos lácteos transformados. Por último, em África, o queijo e o leite em pó integral apresentam a maior percentagem dos produtos lácteos consumidos, sendo até esperado que o consumo do leite em pó desnatado aumente nesta região [2]. Contudo, Portugal não seguiu as previsões generalistas comunicadas pela FAO, no ano de 2021. Neste ano, Portugal foi responsável pela produção de 2 029 ML de leite, o que se traduziu numa redução de 0,5 %, em comparação com o ano transato. A produção do leite de vaca foi a que mais contribuiu para as estatísticas, contabilizando 1 928 ML (significando uma redução de 0,4 %, comparativamente a 2020). Este decréscimo foi justificado por uma conjuntura económica pouco atrativa para o setor de laticínios, tendo-se verificado um aumento dos custos de produção (energia, alimentos para animais, fertilizantes e fitofármacos), que não se refletiram, posteriormente, na cadeia de valor (o preço do leite, ao produtor, teve uma variação pouco significativa, de 0,8 %). Adicionalmente, verificou-se que em 2021 ocorreu uma redução de 8,2 % no consumo de leite, valor que superou o decréscimo da produção de leite, traduzindo-se no aumento do grau de autoaprovisionamento [9]. Desta forma, em 2021, contabilizou-se um aumento de 22,3 % nas exportações de leite e dos seus derivados, comparativamente ao mesmo período do ano transato. Todavia, apesar do decréscimo na produção de leite, o mesmo não se observou na produção dos seus derivados, tendo-se registado um aumento no volume de produção de queijo de vaca e de leite em pó. Mormente, em 2021 foram produzidas 38 kt de leite em pó, registando-se um aumento de 14,2 % [9]. 2.1.2 O LEITE EM PÓ Durante a Segunda Guerra Mundial, com o intuito de aumentar a durabilidade do leite e de assegurar o seu contínuo abastecimento às tropas combatentes, removeu-se a água que naturalmente o compõe, através de várias técnicas inovadoras à época. A diminuição da água livre em qualquer alimento torna-o menos perecível à atividade microbiana pelo que, em particular, a durabilidade do leite em pó acresce, geralmente, em 1 ano, comparativamente à do leite [10]. Adicionalmente, a logística de distribuição e de armazenamento é simplificada, através da redução do volume e do peso [11]. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 Nos alimentos, quando atingido o equilíbrio termodinâmico, a atividade da água ( a w) indica a interação da água com os restantes constituintes do alimento, sendo, portanto, uma medida direta do estado de associação dos componentes não aquosos à água. Um valor de a w próximo de 1 indica uma elevada quantidade de água disponível, o que torna favorável a ocorrência de reações químicas e de processos biológicos, nomeadamente o desenvolvimento e proliferação de microrganismos no alimento [12]. Por conseguinte, a diminuição de a w de um alimento, através da redução da água disponível, revelou ser uma estratégia inovadora, no século XX, na preservação e conservação de vários alimentos, em particular do leite. Todavia, a eliminação da água é realizada através de processos que requerem um tempo de retenção mais longo e uma temperatura de tratamento específica, o que poderá comprometer a qualidade nutricional deste alimento [13]. A remoção de água dos alimentos favorece o seu transporte, pois verifica-se uma redução de peso e de volume, o que se irá refletir na redução dos custos de embalagem e de expedição. Não obstante, é necessário ter em consideração que a remoção excessiva de água contribui para a degradação do alimento, pois existe uma camada monomolecular de água que reveste as superfícies internas e externas do leite em pó, que é responsável pelo aumento da estabilidade durante o armazenamento [14]. Segundo o Decreto-Lei n.º 62/2017, de 9 de junho, o “leite totalmente desidratado” é definido, como sendo: “o produto pulverulento obtido diretamente por eliminação da água do leite, do leite total ou parcialmente desnatado, da nata ou de uma mistura destes produtos e caracterizado por um teor de humidade igual ou inferior a 5 %, em massa, do produto acabado.” Assim, de acordo com a composição em matéria gorda do leite, que é utilizado na produção do leite em pó, obtém-se leite em pó que difere na sua constituição. Estes são classificados de acordo com o seu teor de gordura (Decreto-Lei n.º 62/2017, de 9 de junho): • Leite em pó rico em matéria gorda: leite desidratado que contém, em massa, pelo menos 42 % de matéria gorda; • Leite em pó gordo: leite desidratado que contém, em massa, pelo menos 26 % e menos de 42 % de matéria gorda; • Leite em pó parcialmente desnatado: leite desidratado que contém, em massa, mais de 1,5 % e menos de 26 % de matéria gorda; Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 • Leite em pó magro: leite desidratado que contém, em massa, um máximo de 1,5 % de matéria gorda. Tipicamente, o leite em pó apresenta um teor de humidade máximo de 5 % e, relativamente aos sólidos não gordos, é constituído, no mínimo, por 34 % de proteína [15]. A composição média do leite em pó varia de acordo com o tipo/finalidade deste produto (Tabela 2). Tabela 2. Composição quantitativa dos vários tipos de leite em pó existentes (adaptado de Wang et al. , 2019 [16]) Constituintes/% Leite em pó gordo Leite em pó magro Leite em pó parcialmente desnatado Leite em pó rico em matéria gorda Fórmula de leite para bebés Humidade 2 3 3 2 3 Gordura 27 1 5 73 27 Lactose 38 51 48 13 54 Proteína 26 36 34 9 12 O leite em pó é um importante ingrediente utilizado em vários alimentos prontos a comer, estando muito presente nas refeições do quotidiano, nomeadamente nas fórmulas de leite para bebés, nos chocolates, na granola, em misturas de bebidas, em temperos, nas barras proteicas e em produtos de pastelaria [13]. 2.1.3 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE LEITE EM PÓ O processo de produção do leite em pó consiste, essencialmente, na remoção quase total da água que naturalmente compõe o leite, sendo para isso consumidas várias utilidades, tais como vapor de água, água quente, água fria, eletricidade e ar comprimido, o que torna o processo produtivo economicamente dispendioso. Para além disso, torna-se um desafio manter as propriedades naturais do leite, nomeadamente a cor, o sabor, a solubilidade em água e o valor nutricional [17]. O processo produtivo do leite em pó pode ser dividido em 5 fases, que constam na Figura 1. Numa primeira fase ocorre a receção, controlo de qualidade e armazenamento da matéria-prima, à temperatura Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 de refrigeração (4 ºC). Seguidamente, é realizado um pré-tratamento ao leite fresco, que consiste na padronização/separação da matéria gorda, seguida de pasteurização. Esta etapa é essencial, dado que nela é acertada a concentração de matéria gorda do produto final, de acordo com as especificações do cliente. Para além disso, verifica-se que a variação da composição de matéria gorda contribui para a modificação das características sensoriais do produto e, consequentemente, compromete a eficiência dos processos subsequentes [18]. De modo a reduzir o consumo de utilidades, nomeadamente de energia, a pasteurização é normalmente realizada em etapas onde já seria realizado um aquecimento do leite [19]. Dado que o leite se encontra a uma temperatura superior à de refrigeração é necessária, consequentemente, menos energia para que este atinja a temperatura de pasteurização definida. Figura 1. Diagrama de blocos das principais unidades processuais do processo de produção do leite em pó. Numa terceira fase ocorre a concentração do leite em 50 % de conteúdo sólido, por meio de processos de evaporação, de modo que este atinja a viscosidade desejada na fase seguinte, e, consequentemente, se verifique uma redução do consumo de energia, necessária na etapa de secagem. Esta etapa ocorre, por norma, sob condições de vácuo, a temperaturas que podem variar entre os 40 ºC e os 70 ºC. Para tal, são utilizados permutadores de carcaça-e-tubos ( falling film evaporators ), aos quais é acoplado um compressor térmico e mecânico de vapor [19]. De forma a uniformizar os glóbulos de gordura na emulsão, bem como a evitar que ocorram bloqueios durante a secagem, é realizada a homogeneização do leite pré-condensado, que se obtém após a evaporação da água. Na quarta fase ocorre a secagem do leite, a qual é realizada, usualmente, por pulverização ( spray drying, ), devido às baixas temperaturas empregues e tempos de residência. É nesta fase que ocorre efetivamente a produção do leite em pó. Durante este processo, são realizadas três fases subsequentes: a atomização do produto, a evaporação da humidade e a separação de partículas do ar de exaustão. É importante que o leite esteja concentrado, pois esta etapa é energeticamente dispendiosa e, quanto mais Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 estão presentes compostos inorgânicos (minerais que compõem os produtos lácteos) [6]. Estes efluentes provêm, essencialmente: das águas de enxaguamento às linhas de produção e equipamentos envolvidos, que estão em contacto direto com o produto lácteo, bem como outros efluentes do CIP; do soro de leite, prensagens e outros subprodutos; de derrames de leite, provocados pelo mau funcionamento dos equipamentos e, até mesmo de erros operacionais [4]. Adicionalmente, durante o processamento do leite, a água que é utilizada no arrefecimento, bem como a resultante dos condensados formados no processo de evaporação do leite e/ou do soro do leite é, normalmente, incluída nos resíduos resultantes do processo. Embora esta água formada a partir da secagem do leite e do soro contenha substâncias voláteis e algumas gotículas de produto lácteo, a concentração de poluentes presente é muito baixa. Por esta razão, após um pré-tratamento mínimo, esta água pode ser reutilizada nas instalações, desde que não entre em contacto direto como produto [4]. Por norma, a quantidade de substâncias orgânicas presentes nos efluentes é determinada sob a forma de: • Carência Bioquímica de Oxigénio ( CBO ) • Carência Química de Oxigénio ( CQO ) • Carbono Orgânico Total ( TOC ) A Carência Bioquímica de Oxigénio é um indicador que mede as substâncias biologicamente degradáveis nas águas residuais, por microrganismos aeróbios. É uma medida de oxigénio consumido pelos microrganismos, durante um período de 5 d ( CBO 5) ou de 7 d ( CBO 7), no qual ocorre decomposição dos agentes poluentes orgânicos presentes nas águas residuais, a 20 ºC. A variação dos valores de CBO de uma amostra de águas residuais varia de acordo com a composição dos resíduos presentes, do programa de produção implementado e do funcionamento e construção da unidade industrial [6]. Na Tabela 3 encontram-se alguns valores médios típicos de CBO 5 e de CBO 7 para os vários produtos lácteos. A Tabela 3 evidencia que a concentração de CBO aumenta com o aumento da matéria gorda presente no efluente, revelando que a presença desta é um problema na eficiência das estações de tratamento, sendo necessárias etapas adicionais para a remoção destes compostos orgânicos. Por outro lado, a Carência Química de Oxigénio indica a quantidade de poluente, presente no efluente, passível de ser oxidada, por um oxidante químico. Para este fim, é usual utilizar ácidos fortes, a temperaturas Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 elevadas (capazes de assegurar a oxidação completa), como por exemplo dicromato de potássio ou permanganato de potássio. A quantidade de oxidante consumida, durante a reação, indica o teor de substâncias orgânicas presentes no efluente e é convertida na quantidade correspondente de oxigénio [6]. Por norma, as indústrias dos laticínios apresentam uma CQO que varia entre 3,7 g/L e 4,02 g/L [4]. Por fim, o Carbono Orgânico Total é outro indicador da quantidade de matéria orgânica presente na amostra. Este parâmetro indica a concentração de dióxido de carbono produzida durante a combustão da amostra [6]. Tabela 3. Carência Bioquímica de Oxigénio ( CBO 5 CBO 7) de alguns produtos lácteos (adaptado de Bylund et al ., 1995 [6]) Produto CBO 5 /(g/L) CBO 7/(g/L) Nata (40 % gordura) 400 450 Leite Gordo (4 % gordura) 120 135 Leite magro (0,05 % gordura) 70 80 Soro de leite (0,05 % gordura) 40 45 Soro de leite concentrado (60 % água dispersa) 400 450 Os compostos inorgânicos que compõem os efluentes são provenientes dos sais presentes nos produtos lácteos. Geralmente, a presença destes sais não é de relevo, pelo que, os atuais processos de tratamento de efluentes, se concentram apenas na redução de azoto, dos sais de fósforo e dos metais pesados. Estes sais são os mais preocupantes, dado que, em concentrações elevadas, constituem o alimento de vários organismos (por exemplo, algas), representando um problema ambiental [6]. Os efluentes gerados pela indústria de laticínios contêm cobre, cerca de 10,04 mg/kg e zinco, cerca de 82,41 mg/kg [4]. 2.4 DINÂMICA E CONTROLO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS Recentemente, a indústria de laticínios tem vivenciado várias mudanças, das quais se destacam a sua expansão e o aumento na produção. Uma das principais razões apontadas, entre os estados membros da União Europeia, foi a abolição de quotas existentes para a produção de leite, em 2015 [26]. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 Com o aumento do volume de leite a ser processado foi essencial tornar vários dos processos automatizados, integrando na indústria dos laticínios uma rede complexa de atividades. Assim, em cada linha do processo são vários os fenómenos físico-químicos que coexistem e têm de se combinar com a automação [27]. Na automação, todas as ações necessárias ao controlo de um processo, de forma eficiente, são executadas por um sistema de controlo, que tem por base as instruções programadas e pré-definidas. O controlo automático distingue-se por reduzir tanto quanto possível a ação humana nas várias atividades técnicas. Desta forma, existe uma redução no custo da mão de obra, o que permite o crescimento da empresa e contribui para uma melhoria na qualidade de vida dos trabalhadores, uma vez que diminui os riscos de trabalho, ao mesmo tempo que permite a redução do horário laboral [28]. Adicionalmente, a mecanização desta indústria conduziu ao aumento do número de operações executadas, pelo que foi necessário instalar sistemas de válvulas mais complexos e vários motores e sensores, que têm de trabalhar em conjunto. O controlo destes sistemas, evoluiu passando a ser realizado à distância, isto é, as válvulas, que anteriormente eram controladas manualmente, foram substituídas por válvulas elétricas e pneumáticas; os interruptores para ativação de válvulas, bombas, agitadores, ente outros, foram montados em painéis de controlo; os transmissores foram instalados de forma a transmitirem leituras do processo (pressão, nível, temperatura, pH, fluxo, condutividade elétrica, entre outros) [6]. Numa indústria, onde existe o conhecimento aprofundado dos produtos, do processo e dos equipamentos envolvidos, a utilização correta da automação permite o aumento da segurança, pelo facto do processo de controlo ser operado e monitorizado de uma forma padronizada e; a redução e controlo das perturbações ao sistema. Adicionalmente, existe maior qualidade do produto, uma vez que todas as etapas do processo são operadas de forma uniformizada, o que garante a padronização da qualidade do produto final. Além disso, verifica-se uma diminuição de perdas durante o processo de produção e, concomitantemente, uma minimização do consumo de utilidades, soluções de limpeza e perda de produto [6]. Define-se um sistema, 𝑇, como sendo a combinação de vários componentes, que se conectam entre si e atuam num conjunto, de forma a realizar uma determinada tarefa. Um sistema apenas consegue realizar uma determinada tarefa se excitado por um sinal de entrada adequado. Na Figura 2 encontra-se representado o conceito de sistema. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 Figura 2. Diagrama de um sistema com as variáveis input e output representadas. Num sistema, a variável de saída, 𝑦(𝑡), se denomina por resposta ou desempenho do sistema e, simbolicamente, está relacionada com a variável de entrada 𝑥(𝑡), segundo a Equação 2 [28]. 𝑦(𝑡)=𝑇 𝑥(𝑡) Equação 2 Adicionalmente, um dado sistema 𝑇 que se encontra sob controlo, perante um sinal desajustado [𝑦(𝑡)] é desencadeado um sinal adequado [𝑥(𝑡)], de modo a minimizar a perturbação. Neste caso, o sinal de entrada é denominado por sinal de controlo, o que permite concluir que o controlo de um sistema passa pela definição do sinal 𝑥(𝑡). Existem dois tipos de sistema de controlo, os sistemas de malha aberta (representado na Figura 3 A) e os sistemas de malha fechada (Figura 3 B). Figura 3. Representação dos dois tipos de sistema: (A) sistema em malha aberta; (B) sistema em malha fechada. No primeiro caso, estes sistemas são caracterizados por apresentarem uma entrada 𝑥(𝑡) que não depende da saída 𝑦(𝑡), isto é, 𝑥(𝑡) não é uma função de 𝑦(𝑡). Por outro lado, nos sistemas em malha fechada, a entrada, 𝑥(𝑡), depende da saída, 𝑦(𝑡), isto é, 𝑥(𝑡) é em função de 𝑦(𝑡) [28]. Nos sistemas de controlo, o sinal 𝑥(𝑡) representa a saída de um novo componente, o controlador, que é excitado por um sinal externo 𝑟(𝑡), denominado por sinal de referência. Este sinal de referência controla Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 a saída, 𝑦(𝑡) do sistema de acordo com o definido. Assim, nos sistemas de controlo, é de extrema importância a adoção de um controlador adequado ao sinal de saída definido. Particularmente, nos sistemas em malha aberta, o controlador é excitado apenas pelo sinal de referência 𝑟(𝑡) e é projetado para que o sinal de saída, 𝑥(𝑡), seja o sinal de entrada indicado para sistema sob controlo, que desencadeará a resposta desejada, 𝑦(𝑡). Por outro lado, num sistema em malha fechada, o controlador é excitado tanto pelo sinal de referência, 𝑟(𝑡), como pelo sinal de saída 𝑦(𝑡). Desta forma, o sinal de controlo depende de ambos os sinais [28]. Por fim, os sistemas de controlo visam a supressão de perturbações externas, manter a estabilidade do processo e otimizar o seu desempenho. Em dinâmica e controlo de sistemas, as variáveis de medida são enviadas, eletronicamente, a um controlador, no qual existe um valor de referência ( set-point ). O controlador compara o valor medido com o set-point definido e adota medidas corretivas adequadas, calculando o valor de saída do controlador e transmitindo-o como um sinal eletrónico à válvula de controlo. Neste sentido, a definição de um correto valor de set-point é essencial, no que concerne à diminuição do desperdício numa indústria. Em contexto industrial, normalmente, trabalha-se com um intervalo de set-point , limitado por um valor máximo e mínimo, ao invés de um valor fixo [29]. O início e fim de cada ciclo de produção, a ocorrência de perturbações, bem como a transição para a produção de outros produtos constituem exemplos de sistemas dinâmicos, dado que estes processos apresentam comportamentos não-estacionários. Assim, o principal objetivo é o controlo destes processos, isto é, manter as condições operacionais dentro dos limites definidos. Desta forma é assegurada a qualidade do produto e os padrões ambientais e económicos impostos. Industrialmente, os controladores mais utilizados são os controladores com ação Proporcional, Integral e Derivativa (controladores PID), como forma de minimizar e eliminar erros. Estes controladores antecipam a tendência futura do erro, desencadeando uma ação de controlo proporcional à taxa de variação do erro [29]. Um controlador que se insere num sistema automático desempenha as seguintes tarefas: • Controlo Digital; • Controlo Analógico; • Monitorização do processo; • Gestão de informações. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 No controlo digital, os equipamentos trabalham apenas com sinais digitais, o que significa que apenas lhes é possível dois estados, ligado/desligado (por exemplo, abertura/fecho de uma válvula). Assim, podem ser definidos diferentes níveis de automação, como: o controlo à distância, a partir de um painel de controlo (este nível é apenas uma extensão do controlo manual, não devendo, portanto, ser incluído num sistema automático); o controlo em grupo, no qual um conjunto de operações são controladas em simultâneo (por exemplo, um conjunto de válvulas sob um tanque); o controlo de funções, como é o caso da abertura ou fecho das linhas de produção ou o controlo da agitação num determinado tanque; e; o controlo em sequência, no qual ocorre a execução de várias tarefas sequencialmente e segundo uma determinada ordem (por exemplo, sistema CIP, seleção de rotas que os vários produtos devem seguir) [6]. Em oposição, no controlo analógico, os sinais, provenientes de uma unidade de controlo, são analógicos. Este tipo de controlo varia continuamente com o tempo e é utilizado, por exemplo, para controlar o vapor de água que é enviado para um pasteurizador. Para tal, é utilizado, por norma, um controlo por antecipação (controlo por feedback ), no qual o sinal proveniente do transmissor de temperatura de pasteurização, é enviado para a unidade de controlo. Particularmente, na indústria dos laticínios, o controlo analógico é muito utilizado, devido à sua simplicidade e ao baixo número de circuitos analógicos necessários. Este tipo de controlo pode ser utilizado em pasteurizadores, em sistemas de pesagens (com adaptação para diferentes produtos, através da introdução de receitas), no controlo do caudal de bombeamento e na padronização da matéria gorda ou da matéria seca. Complementarmente, podem ser utilizados os dois sistemas de controlo, o analógico e o digital. Por exemplo, um sistema analógico pode ser utilizado para controlo da temperatura num pasteurizador, enquanto é integrado um sensor digital que monitoriza a temperatura. Neste caso, o sensor reage de imediato perante a quebra de temperatura, abaixo do valor de set-point definido e um sinal é, então, transmitido para a unidade de controlo e o fluxo do pasteurizador é alterado [6]. A monitorização do sistema consiste no controlo dos vários estados do processo e caso ocorra alguma falha é acionado um alarme. Para tal, é utilizado o controlo por antecipação, no qual os sinais são projetados para monitorização simples de certos parâmetros críticos, para o registo de algumas condições de falhas e para o reinício automático de funções, perante a correção de uma falha. Assim, Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 uma característica importante da monitorização é o autodiagnóstico, isto é o sistema de controlo encontra-se numa constante autoverificação [6]. Por fim, a gestão da informação é possível devido ao uso dos computadores, que incrementaram a produtividade tanto do chão de fábrica, quanto a nível da gestão. Os sistemas modernos que são utilizados têm a capacidade de reunir e analisar todos os dados, apresentando-os de uma forma que se torna possível a tomada de decisões simples e mais rapidamente. A gestão de informações, na indústria de laticínios, é utilizada por exemplo para registo de dados, sendo possível a recuperação de vários dados durante o processo e o rastreio de vários produtos utilizados na produção [6]. 2.4.1 INSTRUMENTAÇÃO Os processos industriais, atualmente, têm integrado um controlador, contudo, são necessários outros elementos, nomeadamente medidores ou sensores, transdutores ou transmissores e linhas de transmissão. Um processo que apresente um controlo por antecipação, agrega três funções importantes: a medição da variável controlada, o ajuste da variável manipulada e a transmissão do sinal entre os componentes. Para tal, é essencial uma interconexão entre o controlador (ou vários controladores) e o sistema de controlo computorizado, que consiste em todas as medições, manipulações e transmissões [29]. Desta forma, em qualquer indústria e, em especial, na indústria de laticínios existem milhares de variáveis no processo que necessitam de ser controladas. Para tal, é recorrente a medição contínua online , a cada segundo ou minuto, dependendo do definido. Adicionalmente, existe o controlo do produto no laboratório, contudo, este é realizado com uma frequência muito menor. Desta forma, a manutenção precisa e confiável dos sistemas de medição é essencial para manter a eficiência do processo [29]. É frequentemente necessário converter um sinal de um instrumento noutro tipo de sinal. Esta conversão é realizada por um instrumento denominado por transdutor. Por exemplo, é necessário um transdutor na conversão do sinal de saída de um controlador (sinal elétrico), para que possa ser recebido pelo instrumento de controlo final, uma válvula pneumática (sinal pneumático). Assim, neste caso, é necessário converter o sinal elétrico para um sinal pneumático. Tipicamente, os sistemas de controlo utilizam três tipos de sinal: sinais pneumáticos, sinais eletrónicos analógicos (contínuos) e sinais digitais (discretos). Se se tratar de um sistema com controlo Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 digital, o sinal de entrada é primeiramente convertido de analógico para digital, antes do controlador efetuar os cálculos para o atuador. Em seguida, o valor calculado à saída do controlador é convertido de um sinal digital para um sinal analógico, para transmissão à válvula de controlo, ou outro elemento de controlo final. Até 1960, as indústrias utilizavam, predominantemente, sinais pneumáticos para transmitir informações de medição e controlo. Os instrumentos que funcionam com sinais pneumáticos necessitam de ar comprimido e de elementos mecânicos de equilíbrio de força, para emitir um sinal [29]. No entanto, na década de 1950, a instrumentação eletrónica começou a ser amplamente utilizada, devido ao desenvolvimento da eletrónica e, por se ter tornado uma necessidade, a transmissão de sinais a longa distância. Normalmente, as indústrias trabalham com a faixa padrão de 4 mA a 20 mA ou 1 V a 5 V. Contudo, é comum trabalhar com sinais analógicos de transmissores na forma de corrente contínua, em vez de tensão, uma vez que a tensão é afetada pela resistência do fio e do conector, varia com o comprimento do fio, com o envelhecimento e temperatura deste [29]. A partir da década de 1960 os sinais eletrónicos digitais tornaram-se cada vez mais importantes, dado que a manutenção das instalações elétricas é mais fácil e economicamente mais acessível, quando comparadas com a dos sistemas analógicos. Assim, durante as décadas de 1970 e 1980, foram vários os avanços nos equipamentos de computação (por exemplo, microprocessadores e computadores), nomeadamente em sensores inteligentes com a capacidade de memória digital e lógica. Atualmente, tem-se verificado um crescente interesse nas comunicações por fibra ótica e redes sem fios, para aplicação em controlo de processos. Esta tecnologia apresenta custos de instalação elétrica significativamente mais reduzidos, contudo, ainda existem limites no que concerne à alimentação destas redes e algumas preocupações em termos de segurança [29]. Sensores Particularmente, numa indústria de laticínios, é essencial que ocorra uma medição precisa e abrangente do estado ou estados do processo, comunicando as alterações ao controlador. Durante o processamento dos produtos, são monitorizados, através de vários tipos de sensores, a temperatura, a pressão, a taxa de fluxo, o nível dos fluidos e a composição química. Em específico, a medição e monitorização da composição química de um meio, em tempo real, é das características mais desafiantes e importantes num processo, pois fornece informações essenciais sobre o desempenho do Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 processo, permitindo a realização de ajustes em tempo útil. Outrora, o processo apenas era controlado num laboratório, o que significa que a informação não era obtida em tempo útil, comprometendo muitas vezes a qualidade do produto, bem como a eficiência do processo [29]. De acordo com a natureza do meio a analisar, devem ser escolhidos equipamentos específicos, para a obtenção de medições quantitativas da composição do meio, uma vez que a análise só é possível através de um atributo físico ou químico único. Normalmente, na indústria são amplamente utilizados sensores de condutividade elétrica e de pH. Contudo, existem sensores que medem a composição do meio através da absorção da radiação eletromagnética, outros trabalham com a radiação na gama do infravermelho e ainda com a radiação na gama do ultravioleta. Estes sensores operam com a especificidade característica do grau de absorção dos compostos. Mormente, a escolha de um aparelho de medição deve ter em consideração os seguintes fatores [29]: • Gama de trabalho (amplitude) – a gama de trabalho, na qual a variável do processo a controlar se insere, deverá se incluir na gama de trabalho do equipamento, definida pelas especificações técnicas; • Desempenho e custo – a escolha do equipamento deverá ser efetuada, ponderando dois fatores, o custo do sensor e a aplicação deste. De acordo com a aplicação, especificações como a precisão e a repetibilidade deverão ser tidas em consideração. Por exemplo, para o controlo em malha fechada a velocidade da resposta é essencial; • Fiabilidade – por norma, os fabricantes fornecem as condições de referência, nas quais os aparelhos foram testados e apresentam um baixo risco de falha; • Materiais de construção – de acordo com as condições, onde o equipamento será instalado, poderá ser necessário adotar sensores que resistem a temperaturas, pressões elevadas, bem como a ambientes corrosivos e abrasivos; • Formação – caso seja a primeira instalação de um equipamento de medição específico é necessário garantir a familiarização dos técnicos de manutenção com a tecnologia. Adicionalmente, é importante incluir no inventário todas as peças que facilmente se degradam e necessitam de substituição, para futuras aquisições; • Classificação elétrica – é essencial verificar que as instalações são compatíveis com o equipamento, sob prejuízo de exposição a alguns riscos; Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 • Posição – deverá ser avaliado o local onde a sonda se irá inserir, pois a posição poderá ser propícia à acumulação de resíduos, que irão influenciar a precisão das medições; • Reação com o meio – deve ser avaliada a reação do material do equipamento no meio onde se irá inserir, pois poderão se tornar reativos. Adicionalmente, em algumas indústrias, como é o caso da indústria alimentar a manutenção da esterilidade do bioprocesso é essencial e deverá ser sempre garantida. Transmissor/transdutor Os transdutores são projetados para receberem o sinal elétrico proveniente dos sensores e converterem-no numa grandeza física. Estes são dispositivos são de ação direta, isto é, apresentam uma relação de proporcionalidade direta entre o sinal de saída e a variável medida. Adicionalmente, é essencial garantir que o sinal de saída de um transdutor é compatível com a gama de trabalho definida no controlador, que irá recebe o sinal. Estes equipamentos são projetados para que a gama de trabalho da grandeza física seja ajustada ao processo. A gama de trabalho é limitada pelo valor mais baixo, que é denominado de limite inferior ou de zero e pelo valor máximo definido. A diferença entre o limite inferior e o superior é denominada de faixa ou spam [29]. Elementos de controlo final O controlo final de um processo é realizado por uma válvula de controlo, que opera de acordo com o sinal proveniente de um sensor. Em particular, as válvulas que regulam o caudal volúmico, normalmente, atuam de acordo com algumas variáveis medidas pelos sensores, como o caudal, o nível do líquido, a temperatura, a pressão ou a concentração do meio. O controlo do processo pode ser do tipo feedback ou feedforwad , tal como já foi discutido. Em ambos os casos, o valor medido pelo sensor é comparado com o valor pré-definido, denominado por set-point ou valor de referência, e é desencadeada a ação necessária, de acordo com a dinâmica do processo, gerando um sinal de ajuste ao caudal volúmico [30]. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 Tabela 4. Concentração de alguns iões, C , presentes no leite de vaca que mais contribuem para a condutividade elétrica molar, 𝜆 (adaptado de Henningsson et al ., 2005 [38]) Ião C /(mmol/L) Valência 𝝀/[𝐒/(𝐜𝐦/𝐦𝐨𝐥)] Na+ 21,0 1 50,1 K+ 36,4 1 73,5 Ca2+ 2,1 2 119 Mg2+ 0,8 2 106 Cl30,7 1 76,3 𝐒𝐎𝟒 𝟐− 0,9 2 160 Outros 29,0 1,3 85 Adicionalmente, existem vários estudos que evidenciam que a matéria gorda que compõe o leite cria um bloqueio ao transporte de iões entre as micelas de gordura e as proteínas, pelo que a condutividade elétrica é afetada. Assim, produtos que apresentam uma concentração superior de matéria gorda irão apresentar menor condutividade elétrica [38]. Por fim, com o aumento da temperatura verifica-se que ocorre uma diminuição da viscosidade do meio, o que contribui para o aumento da condutividade elétrica do leite. No entanto, existem outros fatores que são influenciados pela temperatura que favorecem o aumento da condutividade elétrica, nomeadamente o grau de dissociação dos sais, alterações no raio hidrodinâmico, associação do cálcio e do fosfato, que anteriormente se encontravam dissolvidos, e com o aumento da temperatura se associam às micelas de caseína, formando fosfato de cálcio. Para temperaturas superiores a 60 ºC verifica-se um ligeiro aumento de pH do leite, pelo que ocorre a libertação de protões. Por fim, a relação entre o coeficiente de temperatura e a condutividade do leite não diluído foi estudada por Prentice e Oshima. Verifica-se que no intervalo de 15 ºC a 40 ºC, o coeficiente de temperatura diminui de 2,41 %/ºC, para 1,73 %/ºC [38]. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 2.7 FERRAMENTAS DE MELHORIA CONTÍNUA UTILIZADAS NA RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS O sucesso de uma indústria passa pelo controlo e melhoria da qualidade dos seus produtos/serviços e processos, pelo que a qualidade representa uma vantagem competitiva. Adicionalmente, a melhoria da qualidade visa a redução da variabilidade no processo, bem como nos produtos, uma vez que a variabilidade resulta, muitas vezes, em desperdício. Neste sentido, aprimorar os processos de produção, com vista à minimização do desperdício, é um constante desafio da indústria. Para tal, existem algumas ferramentas de melhoria contínua que auxiliam a identificação e resolução de problemas, nomeadamente DMAIC ( Define , Measure , Analyse , Implement , Control ) [5]. A implementação dos vários passos desta ferramenta requer a utilização de ferramentas auxiliares, como por exemplo dos 5W1H, do diagrama causa-e-efeito, dos “5 Porquês”, do diagrama de Gantt e do One Point Lesson (OPL). No fim do século XIX, princípios do século XX, surgiram as primeiras correntes de pensamentos ligadas à gestão e controlo dos processos industriais. Nos Estados Unidos da América, Frederick W. Taylor é considerado o pai deste movimento, para o qual contribuiu com a ideologia do desenvolvimento de procedimentos padronizados, como forma de melhorar a produtividade das indústrias. Posteriormente, Henry L. Gantt, Lillian Gilbreth e Frank Gilbreth também contribuíram para a expansão das ideologias de Taylor [39]. 2.7.1 DMAIC Na indústria, a resolução de problemas passa muitas vezes pela adoção do procedimento DMAIC. Esta é uma abordagem específica da Six-Sigma , a qual compreende cinco etapas definidas pelas letras do acrónimo DMAIC: Definir ( Define ), Medir ( Measure ), Analisar ( Analyze ), Melhorar ( Improve ) e Controlar ( Control [5]. O procedimento DMAIC visa a melhoria de um processo, através da eliminação do desperdício, utilizando para tal gráficos de controlo e ferramentas de estatística básicas, para melhorar os processos de produção [39]. Na escolha e desenvolvimento de um novo projeto, as fases DMAIC podem ser explanadas da seguinte forma [40]: • Definir – selecionar, em equipa multidisciplinar, o projeto prioritário em termos de impactar de forma mais significativa na redução de desperdícios do processo de produção; Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 34 • Medir – medir a eficiência do processo de produção atual e identificar os parâmetros mais importantes do produto ou serviço que deverão ser preservados; • Analisar – reunir e analisar os dados passados e presentes do processo de produtivo, com o intuito de identificar e relacionar as razões dos desperdícios observados, bem como das variações das características do processo e/ou do produto; • Melhorar – tendo por base os dados anteriormente reunidos e analisados, propor algumas soluções que melhorem o processo produtivo e reduzam o desperdício; • Controlar – a equipa decide quais as alterações propostas ao processo produtivo serão aceites e padronizadas. É realizado um acompanhamento após a implementação destas, de forma a avaliar a sua eficiência. Numa indústria esta metodologia pode ser adaptada à sua realidade, onde algumas fases podem ser exploradas com mais detalhe e/ou simplificadas. Particularmente, para o cumprimento do objetivo deste trabalho é aplicada uma metodologia que é advém da DMAIC, a IVAA (Ir-Ver, Analisar, Atuar). 2.7.2 5W1H Numa primeira abordagem, a identificação da causa de um determinado problema na indústria é efetuada com recurso à ferramenta 5W1H. Esta ferramenta pretende colocar as seguintes questões [41]: • Porquê? (interrogação do sintoma do problema); • O quê? (descrição do problema em concreto que ocorreu e não o sintoma); • Onde? (identificação do ponto/localização exata onde aconteceu o problema); • Quando? (reconhecimento do momento em que o problema surgiu); • Quem? (equipa/pessoa envolvida no problema); • Quanto? (quantificação do problema ou perda causada). 2.7.3 DIAGRAMA DE CAUSA-EFEITO O diagrama de causa-efeito, também conhecido como diagrama de Ishikawa, é uma ferramenta formal frequentemente utilizada na identificação de possíveis causas de um determinado problema. Para tal, em primeiro lugar, é essencial identificar de forma clara e objetiva o problema que será analisado. O diagrama de causa-efeito é uma ferramenta auxiliar da metodologia DMAIC, devendo, por isso, ser Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 35 construído em equipa multidisciplinar [39]. Na Figura 4 encontra-se um exemplo do diagrama de causa-efeito. Para a construção deste diagrama devem ser seguidos os passos: • Definir o problema a ser analisado; • Formar uma equipa multidisciplinar responsável pelo solucionamento do problema. É usual que as potenciais causas do problema sejam descobertas através de brainstorming ; • Colocar o problema enfocado na caixa devida; • Especificar e identificar as categorias onde as possíveis causas se possam encaixar. Normalmente, estas já estão definidas em máquina, materiais, método, medida, mão de obra e meio ambiente. Contudo, não é obrigatório preencher todas elas; • Analisar e priorizar as causas identificadas que possam parecer mais prováveis de impactar o problema enfocado; • Definir as ações corretivas. Figura 4. Exemplo de um diagrama de causa-efeito (adaptado de Condé, 2023 [40]). 2.7.4 “5 PORQUÊS” Com o intuito de inquirir as relações de causa e efeito inerentes a um determinado problema, Sakichi Toyoda, no contexto de desenvolvimento das metodologias de fabrico da Toyota Motor Corporation , criou o método dos “5 Porquês”. A filosofia Lean, também conhecida como Toyota’s Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 36 Production System , foi introduzida pela análise crítica aos sistemas de produção, a fim da resolução de problemas [42]. O arquiteto da Toyota’s Production System , Taiichi Ohno, descreveu o método dos “5 Porquês” como sendo “a base da abordagem científica da Toyota, pois ao repartir o porquê cinco vezes, a natureza do problema, bem como a sua solução torna-se clara”. A metodologia quando não bem aplicada apresenta algumas falhas que conduzem à identificação incorreta das causas e efeitos de um determinado problema. Os “5 Porquês” é uma metodologia dúbia quando se verifica: • Tendência ou ausência de interesse por parte dos especialistas que aplicam a técnica, nomeadamente no aprofundamento da investigação. Desta forma, as verdadeiras causas raízes do problema são perdidas; • Identificação do sintoma do problema com sendo a verdadeira causa raiz; • Incapacidade/resistência dos técnicos em pensar para além da sua área, quando necessário; • Ausência de repetibilidade de resultados, uma vez que diferentes pessoas podem identificar causas raízes díspares, através da interrogação de 5 perguntas distintas; • Dificuldade na aplicação de princípios conhecidos. Por vezes a resolução do problema passa pela não aplicação de os princípios conhecidos. O método dos “5 Porquês”, quando corretamente empregue, constitui uma técnica muito eficaz e simples na determinação das relações de causa e efeito num determinado problema, evento ou falha. Desta forma, é uma das primeiras técnicas utilizadas na clarificação da causa raiz de um problema. Ao ser questionado o “porquê” repetidamente, as várias camadas e sintomas de um problema são desconstruídas, conduzindo à causa raiz. Todavia, apenas se pode afirmar que um determinado problema apresenta aquela causa raiz perante evidencias científicas que o refutem [42]. A fim do método dos “5 Porquês” ser bem empregue, é essencial a definir o problema de forma tangível e concisa desde o princípio. A definição inicial do problema passa por relatar todas as observações específicas do resultado indesejado, de acordo com as informações disponíveis. Não devem ser incluídos os sintomas do problema, aquando da sua definição [42]. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 37 2.7.5 DIAGRAMA DE GANTT Henry L. Gantt ficou conhecido pela criação do Diagrama de Gantt. Esta ferramenta, atualmente, é muito utilizada na área de gestão de projetos devido à sua simplicidade e eficácia. O diagrama de Gantt é uma representação gráfica do agendamento das várias tarefas necessárias à conclusão de um projeto [39]. Apesar do Diagrama de Gantt ter sido criado há cerca de 100 anos, ainda hoje é uma ferramenta muito útil e importante no planeamento e controlo dos cronogramas dos projetos, sendo a ferramenta base de vários softwares de gestão de projeto, como por exemplo o MS Project e o Primavera [43]. 2.7.6 ONE POINT LESSON (OPL) A OPL ( One Point Lesson ) é uma ferramenta utilizada na comunicação estruturada dos conceitos apreendidos durante a TPM ( Total Productive Measure ), aos operadores envolvidos. Esta ferramenta visa reunir, de uma forma simples e intuitiva, todas as aprendizagens dos operadores, após a realização de uma tarefa de manutenção autónoma, ou após a implementação de melhorias ao processo [44]. Assim, a OPL é empregue com o intuito de melhorar a produtividade de um processo de produção, através da formação e sensibilização dos operadores envolvidos para a melhoria dos processos. Uma vez que os destinatários desta ferramenta são os colaboradores, é importante manter uma linguagem simples e objetiva, para fácil consulta futura [44]. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 38 3 CASO DE ESTUDO Com o intuito de otimizar um processo de produção de leite em pó foi realizado, primeiramente, um acompanhamento à produção deste produto lácteo sem realizar qualquer intervenção. Neste sentido, o processo é descrito ao longo deste capítulo. Mormente, o presente trabalho visa a diminuição dos desperdícios observados no decurso do processo de produção. Assim, é realizada uma descrição da formação dos efluentes gerados. Estes efluentes são posteriormente tratados na estação de tratamento de águas residuais industriais da empresa, antes do seu descarte. Adicionalmente, observou-se uma crescente pressão sentida na ETARI, justificada pelo envio de produto, o que se refletiu no aumento da CQO . Por esta razão, são apresentadas as etapas da ETARI da empresa, evidenciando aquela onde é recolhida a amostragem do parâmetro monitorizado. 3.1 PROCESSO DE PRODUÇÃO DO LEITE EM PÓ A empresa produz leite em pó de diferentes categorias e outros produtos lácteos (manteiga), que se distinguem na sua composição em matéria gorda e na adição de algumas matérias-primas, como soro lácteo concentrado e vitaminas. Uma vez que o leite em pó é o seu principal produto, o presente trabalho incide no seu processo de produção. O processo de produção do leite em pó consiste essencialmente na remoção quase total da água que naturalmente compõe o leite. Não obstante, uma percentagem de água residual continua presente no produto e varia de acordo com as especificações do cliente ou, no seu limite, com a legislação imposta. A produção do leite em pó compreende várias etapas de processamento, nomeadamente a padronização da matéria gorda que compõe o leite inteiro, a pasteurização da matéria-prima, a evaporação/concentração do leite padronizado e a secagem do leite pré-condensado. Todas as etapas encontram-se descritas de seguida, e esquematizadas no diagrama de fluxo apresentado na Figura 5. No que concerne à produção de manteiga, é utilizada a nata excedente da produção do leite em pó. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 Figura 5. Diagrama de fluxo da produção de leite em pó. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 Receção do leite fresco e soro de leite A produção inicia-se com a receção da principal matéria-prima, ou seja, do leite fresco e do soro lácteo concentrado. A empresa dispõe de três linhas automatizadas (L1, L2 e L3) para a receção destas matérias-primas, sendo que o soro apenas é rececionado pela linha 3 (L3). Não obstante, a linha L3 poderá dar apoio à receção de leite fresco, caso seja necessário. Nesta etapa, o operador primeiramente regista a massa do camião cheio e prossegue com a recolha de uma amostra proveniente de cada câmara do autotanque. Estas amostras são utilizadas para a implementação dos diferentes Pré-Requisitos Operacionais (PROs) da empresa, sendo então realizados vários testes: • Avaliação sensorial – é o primeiro teste realizado pelo operador, aquando da subida à cisterna para a recolha das amostras. Neste teste é avaliada a cor do leite, o aroma e as condições de higiene nas quais a matéria-prima é transportada; • Crioscopia – determinação do ponto de congelação do leite, com o intuito de deteção de adição ilícita de água. Normalmente, o leite apresenta um ponto de congelação que se situa entre - 0,54 ºC e - 0,59 ºC [6]; • Teste de Inibidores – é estudada a presença de antibióticos dos grupos -lactâmicos e tetraciclina, através de um teste rápido, realizado num aparelho destinado para o efeito; • Prova de álcool – é uma prova visual, na qual se pretende avaliar a frescura do leite, através da identificação de coágulos. O teste é realizado adicionando, numa placa, 5 mL de amostra e 5 mL de álcool a 75 %, em volume; • Determinação da Acidez – são quantificados os compostos de carácter ácido do leite. A presença destes compostos sugere a degradação da lactose por ação de microrganismos. Assim, o resultado obtido pode ser um indicador das condições de higienização e de refrigeração do leite, desde a ordenha até à receção na empresa. Após a aprovação de todos os testes, é concedida autorização para a entrada da matéria-prima na fábrica. Primeiramente, o leite fresco e o soro lácteo concentrado passam por um permutador de placas de uma passagem (a linha L3 tem um permutador instalado), no qual ocorre um arrefecimento da matéria-prima até aos 4 ºC a 5 ºC. Para tal, é utilizada água gelada a 2 ºC, sensivelmente. De seguida, Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 41 o leite fresco, proveniente das linhas L1 e L2, segue para um dos tanques da receção que se encontre disponível. Não obstante, esta matéria-prima também pode seguir para os silos, perante a indisponibilidade de todos os tanques. A receção do leite e do soro lácteo concentrado efetuada pela linha L3 apenas pode ser encaminhada para um silo de armazenamento específico. A principal diferença entre um silo e um tanque reside na sua capacidade de armazenamento. Padronização (STD) O leite é um género alimentício complexo que apresenta uma constituição variável, em particular a de matéria gorda. Uma vez que a concentração de matéria gorda contribui para a modificação das características sensoriais do produto e, consequentemente, para a eficiência dos processos subsequentes, é importante garantir que o produto lácteo apresenta a concentração desejada e padronizada deste constituinte. Ademais, a variação da concentração de matéria gorda originará diferentes produtos. Assim, é realizada esta etapa de padronização em linha, na qual é importante definir o caudal de entrada, como baixo (27 000 L/h) ou elevado (30 000 L/h), antes de se dar início ao processo. O processo padronização divide-se em quatro etapas descritas abaixo. • Termização do leite - o leite fresco, primeiramente, é aquecido até uma temperatura de 65 ºC, passando, para isso, num permutador de placas. Esta etapa permite a redução microbiana e, ainda, melhora a eficiência da etapa de desnate, dado que a nata apresenta baixa viscosidade a esta temperatura, o que facilita a separação das duas fases [19]; • Desnate - esta operação consiste na separação das 3 fases que compõem naturalmente o leite (partículas sólidas dispersas, como células do úbere, palha e outras impurezas; fase contínua -- leite desnatado; e a gordura dispersa no leite desnatado sob a forma de glóbulos), devido à diferença de densidades observada [6]. Assim, no final desta operação obtém-se leite desnatado e nata, que seguem para o alfast para serem adicionados na proporção previamente definida na receita do produto a fabricar. Todavia, se o objetivo é a produção de um produto magro, este é obtido no final desta etapa, sem qualquer adição de nata. O processo de desnate é realizado numa centrífuga/desnatadeira capaz de atingir uma velocidade angular de 471,2 rad/s, uma pressão máxima de 600 kPa e uma temperatura máxima de (50 ± 5) ºC. Este equipamento é composto por vários pratos empilhados, que apresentam múltiplos canais Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 48 Armazenamento O leite em pó produzido é armazenado em sacos de 25 kg, 10 kg ou em “ big-bags ” de 650 kg, de 750 kg, de 950 kg, de 1000 kg ou de 1150 kg. Para tal, existem duas linhas de enchimento, uma para os sacos e outra dedicada aos “big-bags” . O enchimento de sacos inicia-se com a injeção de um gás inerte, azoto, de modo a evitar a oxidação do leite em pó. Ao mesmo tempo que é injetado o gás dá-se início ao enchimento através de um processo automatizado, realizado por um equipamento, também capacitado para realizar a selagem e o cozimento dos sacos. Após este processo, estes passam por um detetor de metais e seguem para o armazém de paletização, com recurso a uma passadeira. Posteriormente, são colocados em paletes e armazenados até expedição. No que concerne ao enchimento dos “ big-bags ”, atualmente, é realizado através de um processo semiautomatizado, no qual o operador é que insere a embalagem no bocal de enchimento e é responsável pelo fecho desta. O processo de deteção de metais nesta linha de enchimento difere da anteriormente descrita, já que está instalado um detetor no bocal de enchimento do “big-bag” e, caso seja detetado presença de metal, o leite em pó é automaticamente descartado pela conduta secundária existente para este fim. 3.2 EFLUENTES GERADOS E TRATAMENTO NA ETARI As Estações de Tratamento de Águas Residuais Industriais, ETARIs, são projetadas para realizarem a descontaminação e tratamento das águas residuais que resultam de um processo produtivo industrial, antes da sua descarga num curso hídrico. Assim, é basilar o estudo dos efluentes industriais para o conhecimento e caracterização destas estações. Em particular, no caso de estudo apresentado, os efluentes produzidos resultam essencialmente do processo de fabrico, nomeadamente dos arrastos/empurros realizados às linhas de produção, da higienização efetuada às linhas e equipamentos envolvidos na produção e das soluções neutralizantes utilizadas nas limpezas químicas efetuadas, pelo que são catalogadas como águas industriais. No final de um ciclo de produção, a primeira limpeza efetuada às linhas de produção, que se encontram preenchidas com produto, é realizada através de um arrasto/empurro com água desmineralizada. Desta forma, o desperdício associado ao fim de um ciclo de produção diminui, dado que nem todo o conteúdo compreendido nas condutas é descartado. A fração rejeitada é controlada por uma sonda de condutividade, através da predefinição da condutividade elétrica Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 49 da mistura que deverá ser aceite. Contrariamente, ao iniciar um novo batch as linhas já se encontram preenchidas com água desmineralizada, pelo que o empurro é realizado pelo produto lácteo, ocorrendo uma mistura entre água e produto. Em ambas as situações, até a válvula alterar o seu estado, o conteúdo das linhas de produção é enviado para a ETARI. Assim, maioritariamente as águas residuais apresentam uma concentração elevada em matéria gorda. O tratamento deste efluente compreende o tratamento da fase líquida, da fase sólida e da fase gasosa, que se encontra esquematizado na Figura 10. Figura 10. Etapas do tratamento da fase líquida do efluente da empresa. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 50 O tratamento da fração líquida divide-se em 3 fases de tratamento, nomeadamente, o pré-tratamento, o tratamento primário e o tratamento secundário. Quando o efluente apresenta as características impostas pela legislação vigente e já não representa perigo ambiental, é descartado no Oceano Atlântico, por meio de um emissário submarino. 3.2.1 LINHAS DE TRATAMENTO Devido às características diversificadas e díspares das várias fases que compõem o tratamento das águas residuais, é exigida uma reposta diferenciada e adequada a cada uma destas frações. O tratamento da fração líquida é o mais moroso e que carece de mais etapas, estando estas incluídas nas fases de pré-tratamento, tratamento primário e de tratamento secundário. Do tratamento da fração líquida, resulta a produção de lamas ativadas, que compõem a fração sólida e, do tratamento biológico resulta uma fração gasosa. Estas frações são tratadas de forma independente e adaptada às suas características. 3.2.1.1 PRÉ-TRATAMENTO Primeiramente, o efluente é sujeito a um pré-tratamento, no qual ocorre a gradagem dos sólidos existentes, seguindo-se o desengorduramento. Por se tratar de águas residuais com uma elevada percentagem de matéria gorda, são realizadas duas etapas de desengorduramento, sendo a segunda realizada durante a fase do tratamento primário. 3.2.1.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO Na fase do tratamento primário, ocorre a remoção de sólidos suspensos na solução, através de processos físicos e químicos, que favorecem a separação sólido-líquido. Assim, são realizadas duas etapas de desengorduramento, intermediadas por uma etapa de homogeneização. As etapas de desengorduramento ocorrem através da operação de flotação por ar. Por outro lado, a etapa de homogeneização é essencial para garantir o caudal constante e homogeneizar, tanto quanto possível a composição do efluente industrial, bem como para fazer o acerto do pH. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 51 3.2.1.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO/BIOLÓGICO As águas residuais da empresa são submetidas a um tratamento biológico com microrganismos que digerem a matéria orgânica presente no efluente, através de processos aeróbios, para satisfação das suas necessidades metabólicas. Durante o tratamento secundário dos efluentes da fábrica, é utilizado o processo de lamas ativadas, no qual os microrganismos presentes na lama transformam a matéria orgânica carbonatada, por meio de reações metabólicas, em nova biomassa microbiana, CO2, H2O e minerais. A biofloculação é característica deste processo, isto é, existe aglomeração de partículas que se encontram suspensas no meio, os flocos. Estes flocos possuam dimensões e densidade que permitem a sua separação da fração líquida, por decantação [46]. O processo de lamas ativadas ocorre em descontínuo, num dos dois reatores descontínuos sequenciais (SBR) existentes, por meio de um regime não estacionário, ou seja, cada ciclo de tratamento ocorre de forma individual e, apenas se inicia um novo ciclo quando finda a reação e o vazamento do reator. Atualmente, cada biorreator opera em ciclos de 12 h, perfazendo um total de 2 ciclos diários, por reator. Após a remoção da maior parte da matéria orgânica que compõe o efluente, procede-se à separação das duas frações, sólidos e efluente clarificado. O processo de separação ocorre por meio de sedimentação e é facilitado pela diferença de densidades das duas frações, tornando a água à superfície limpa. Em suma, o processo de tratamento secundário do efluente industrial compreende as fases de enchimento, reação, sedimentação/decantação, descarga e purga de lamas. 3.2.1.4 TRATAMENTO DA FRAÇÃO SÓLIDA O tratamento das lamas é uma fase adicional imposta pela redução de custos aquando da sua deposição e reconversão/utilização, por meio da sua diminuição, em volume. Na empresa o tratamento das lamas é realizado em duas fases, em primeiro lugar, a homogeneização das lamas, seguida pela sua desidratação. 3.2.1.5 TRATAMENTO DA FASE GASOSA Por forma a minimizar o impacte ambiental, bem como a dar primazia ao bem-estar da comunidade envolvente, existe um sistema de tratamento da fase gasosa incluído nos processos do Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 52 tratamento da fase líquida e sólida do efluente. Para tal, existem 2 torres de desodorização, nas quais se realiza a adsorção por carvão ativado. Numa fase posterior, o carvão ativado é regenerado para futuras utilizações. Todos os equipamentos envolvidos no processo de tratamento das fases líquida e sólida do efluente encontram-se isolados, e conectados, por várias condutas, que terminam no sistema de desodorização. Este sistema utiliza o princípio de que os contaminantes são adsorvidos pelo carvão ativado, removendo os compostos causadores dos maus odores do meio. 3.2.2 CONTROLO ANALÍTICO Ao longo da linha de tratamento da ETARI são controlados os seguintes parâmetros: • pH; • CQO (Carência Química de Oxigénio); • CBO 5 (Carência Bioquímica de Oxigénio); • SST (Sólidos Suspensos Totais); • Azoto total; • Fósforo total; • Óleos e gorduras; • T (Temperatura); • SV 30 (Índice Volumétrico de Lamas). Todos estes parâmetros, excetuando a temperatura e o Índice Volumétrico de Lamas, são monitorizados através da recolha e análise de uma amostra nos 2 pontos de amostragem definidos, isto é, nos tanques de homogeneização (efluente bruto) e no biorreator (efluente tratado e licor misto). Esta monitorização é efetuada pelo laboratório da fábrica enquanto a determinação de CBO 5 e dos óleos e gorduras é efetuada num laboratório externo. Relativamente aos parâmetros pH e de temperatura, estes são de leitura direta e, por isso, são controlados através dos monitores analógicos e dos caudalímetros existentes. Em particular, para o caso de estudo apresentado, apenas o controlo de CQO se mostrou relevante e, portanto, apenas este indicador será acompanhado. Este parâmetro é utilizado para avaliação dos compostos como a matéria orgânica e os sais minerais presentes na água, suscetíveis de oxidação. Na fábrica, a monitorização de CQO é acompanhada semanalmente, pelo analista, através do método de dicromato de potássio. Para a monitorização da CQO , necessária na identificação do problema foram recolhidas amostras no tanque de receção do efluente bruto. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 53 4 METODOLOGIA APLICADA De forma a otimizar o processo de produção do leite em pó, utilizou-se a metodologia IVAA (Ir-Ver, Analisar e Atuar) como recurso para identificar as causas para as perdas observadas ao longo da produção. Esta é uma metodologia adotada pela empresa para projetos de melhoria contínua. Após implementação do IVAA foi identificada que a principal causa para as perdas de produto observadas advinha das sondas de condutividade instaladas nas linhas de enchimentos dos tanques de armazenamento. Estes equipamentos detetam a mistura de produto lácteo com água desmineralizada passível de ser armazenada nos tanques de armazenamento. No caso de as sondas de condutividade não operarem corretamente, pode-se observar um desperdício no processo superior ao desejável ou, no caso inverso, ocorrer uma diluição do produto. Embora existam outros equipamentos que também possam ter impacto no desperdício observado, foi dada prioridade às sondas de condutividade uma vez que estes equipamentos careciam de um acompanhamento mais aprofundado, comparativamente aos restantes. Assim, neste capítulo é apresentada a metodologia utilizada no decurso deste trabalho e, adicionalmente, é apresentado ainda o plano de recolha de amostras que serviram para caracterização do produto que é enviado para a ETARI da fábrica. 4.1 IVAA (IR-VER, ANALISAR E ATUAR) Perante um problema no processo produtivo ou tratando-se de um projeto de melhoria contínua a empresa soluciona-o através da realização de um IVAA (Ir-Ver, Analisar e Atuar). Esta metodologia compreende os seguintes passos estruturados e pré-definidos que facilitam a identificação das causas e possíveis soluções. 1. Identificação e análise dos sintomas do problema; 2. Descrição/identificação do problema; 3. Recolha e análise de dados mensuráveis que suportem o problema; 4. Identificação e análise das possíveis causas do problema (chuva de ideias); 5. Validação das causas/procura da causa raiz; 6. Planificação e implementação das ações corretivas e/ou preventivas; Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 54 7. Padronização e partilha das principais aprendizagens; 8. Verificação da efetividade do IVAA. Assim, é preenchido um documento que conduz à explanação do problema, evidenciando as possíveis causas e ações corretivas a adotar. É de destacar que, apesar de se tratarem de 8 passos sequenciais, a passagem para o passo seguinte não implica necessariamente a conclusão definitiva do passo anterior. Uma vez que este projeto se enquadra num projeto de melhoria contínua, foi aplicada esta metodologia. Esta metodologia é seguida por uma equipa multidisciplinar que, geralmente, envolve pessoas dos departamentos de qualidade, de produção, de engenharia e manutenção e de ambiente, em duas reuniões semanais. No decurso do acompanhamento de um problema, é preenchido um documento que evoca todos os passos enunciados anteriormente, os quais se organizam em 3 fases, a primeira “Ir-Ver”, seguindo-se a fase “Analisar” e, por fim, a fase “Atuar”. Embora a ferramenta Six Sigma não seja aplicada de forma formal e integral, denota-se que a metodologia IVAA se baseia nesta filosofia de melhoria contínua. A ferramenta Six Sigma utiliza as fases do ciclo DMAIC, isto é, define , measure , analyze , improve e control , as quais foram adotadas e adaptadas nas fases “ir-ver”, “analisar” e “atuar”, pela empresa, para identificação e resolução de problemas. A metodologia DMAIC encontra-se explicada no subcapítulo 2.7.1. 4.1.1 FASE IR-VER Nesta primeira fase o principal objetivo é a descrição detalhada do problema, bem como a verificação do cumprimento das condições ótimas de trabalho definidas. Por conseguinte, o seu incumprimento implica a reposição das condições ótimas de trabalho, bem como a perceção da razão de desvio, a fim de se evitar eventos futuros semelhantes. Ainda durante esta fase, é realizada uma triagem aos vários projetos existentes, de forma a priorizar aqueles que impactam diretamente e de forma mais significativa no processo de produção. 4.1.1.1 IDENTIFICAÇÃO E ANÁLISE DOS SINTOMAS DO PROBLEMA A análise dos sintomas do problema reportado compreende o acompanhamento de todos os sinais manifestados, por forma a auxiliar o diagnóstico e, consequentemente, a resolução do problema, servindo apenas como ponto de partida e orientação no processo. Ao longo do processo de produção do leite em pó, verificou-se que quantidades anormais de produto lácteo (leite fresco, leite desnatado, nata e leite pré-condensado) estariam a ser enviadas para a Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 55 ETARI da empresa. Este sintoma foi identificado em primeira instância de forma visual e, seguidamente, através dos valores elevados de CQO das amostras recolhidas no tanque de homogeneização do efluente bruto. Desta forma, estipulou-se que a otimização do processo de produção e, por conseguinte, o cumprimento do principal objetivo da presente dissertação seria alcançado através do controlo e minimização da quantidade de produto que é enviada para a ETARI. Durante o processo de produção, o produto que é descartado é direcionado para a estação de tratamento para posterior tratamento. 4.1.1.2 DESCRIÇÃO/IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA A identificação e descrição do problema são alcançadas com recurso à metodologia 4W1H (ferramenta adaptada da 5W1H, descrita no subcapítulo 2.7.2), isto é, com o intuito de definir o problema devem ser abordadas as seguintes questões: • O quê? (descrição do problema em concreto que ocorreu e não o sintoma); • Onde? (identificação do ponto/localização exata onde aconteceu o problema); • Quando? (reconhecimento do momento em que o problema surgiu); • Quem? (equipa/pessoa envolvida no problema); • Quanto? (quantificação do problema ou perda causada). Primeiramente, a identificação do problema, que serve de tema a esta dissertação, partiu do acompanhamento e análise a todo o processo de produção do leite em pó, sem qualquer intervenção. Ultrapassada esta fase, foi identificada, consistentemente, perda significativa de produto (nata e leite pré-condensado), sempre que eram efetuados arrastos às linhas de enchimento dos tanques nas etapas de padronização e de evaporação, essencialmente. Assim, a área de investigação deste projeto foi restringida a estas etapas (padronização e evaporação), durante os arrastos iniciais e finais de cada ciclo de produção. Por conseguinte, nesta fase, não só foi identificado o problema, como a área/processo onde este se evidencia e o indicador afetado, quando aplicado. Particularmente, para o problema de contínua perda de produto, verificou-se que o valor de CQO do efluente bruto se encontrava acima do valor-limite estabelecido pela empresa. Provisoriamente, aumentou-se o número de amostras recolhidas na ETARI, com o intuito de validar a persistência do problema e correlacioná-lo com eventos reportados pela produção, nomeadamente falhas nos equipamentos. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 56 4.1.1.3 RECOLHA DADOS MENSURÁVEIS QUE SUPORTEM O PROBLEMA Após a identificação do problema, é necessário efetuar um levantamento de todos os dados mensuráveis relativos a este, para sua posterior análise. Assim, dá-se particular destaque aos dados que ilustram as condições ótimas de operação definidas, bem como todos aqueles que possam impactar na fase do processo em estudo. Em particular, para este trabalho, a recolha de dados deu-se por duas vertentes, através dos resultados médios mensais de CQO das amostras recolhidas na ETARI da empresa e da caracterização das amostras obtidas durante os arrastos iniciais e finais, nas etapas de padronização e de evaporação. Os dados provenientes das amostras da ETARI, confirmam o envio de produto para a estação de tratamento, através do aumento do valor de CQO , que é superior em efluentes com maior teor de matéria gorda. Adicionalmente, procedeu-se à recolha de 2 amostras durante os arrastos iniciais e finais, nas etapas de padronização e evaporação. Na etapa de padronização, apenas se evidenciaram perdas significativas nas linhas de enchimento dos dois tanques de armazenamento de nata disponíveis, sendo, por isso, as únicas alvo de estudo. Nestas foram recolhidas 3 amostras, por arrasto inicial e final. Relativamente às amostras recolhidas na etapa de evaporação e, dada a impossibilidade de acompanhamento da produção de todos os produtos da empresa, restringiu-se a amostragem de acordo com as características destes produtos. Assim, a fim de se obter uma amostra representativa de todos os produtos da fábrica, escolheu-se o produto com menor teor matéria gorda (PA), um produto com teor de matéria gorda intermédia, considerado como gordo (PB), o produto com o teor de matéria gorda mais elevada (PC) e ainda, devido à sua singularidade, um produto que contivesse soro lácteo na sua constituição (PD). É de salientar que a característica físico-química que mais diferencia os vários produtos da empresa é a sua composição em matéria-gorda. Durante cada arrasto inicial e final foram recolhidas duas amostras, uma mais concentrada e outra que continha o ponto de transição da mistura de água com produto. O ensaio foi repetido 3 vezes e o seu plano encontra-se mais detalhado na subcapítulo 4.2. Paralelamente, foi realizado um estudo à linha temporal dos acontecimentos reportados, com o intuito de identificar o momento em que se evidenciaram alterações nas condições ótimas de trabalho definidas. Desta forma, pretendeu-se auxiliar na identificação das causas do problema e conduzir à sua resolução, através da restrição das possíveis causas. A definição da linha temporal, que marcou o início dos vários acontecimentos que originaram o problema enfocado, foi particularmente enigmática, dado que esta é uma questão antiga. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 57 Uma vez identificado que, de facto, é enviado produto para a ETARI, prosseguiu-se para o estudo aprofundado das causas deste problema. 4.1.2 FASE ANALISAR A fase analisar contempla a verificação e estudo de todos os dados recolhidos até então sobre o problema, por forma a identificar as possíveis causas. Nesta fase são utilizadas ferramentas de melhoria contínua, como forma de reconhecer as causas do problema, evidenciando a causa raiz sobre a qual se deverá atuar para mitigação dos danos causados. 4.1.2.1 IDENTIFICAÇÃO E ANÁLISE DAS POSSÍVEIS CAUSAS DO PROBLEMA (CHUVA DE IDEIAS) As diferentes causas são identificadas, primeiramente, com recurso ao diagrama de Ishikawa , também conhecido como diagrama de causa-efeito. No caso particular deste trabalho, no diagrama de causa-efeito foram identificadas causas relativas aos equipamentos, mão de obra e método. Deu-se especial ênfase às causas que envolviam os equipamentos e o método. 4.1.2.2 VALIDAÇÃO DAS CAUSAS/PROCURA DA CAUSA RAIZ Numa fase posterior e, numa tentativa de aprofundar as causas anteriormente definidas, bem como identificar e validar a causa raiz do problema, foi utilizada a ferramenta dos “5 Porquês”, descrita no subcapítulo 2.7.4. Neste caso, foram consultados os registos de verificação das sondas de condutividade e constatou-se que o critério de aceitação definido, para algumas sondas de condutividade, era demasiado elevado e não se aplicava à realidade da fábrica. Para além disso, verificou-se que algumas sondas de condutividade da fábrica apresentavam a definição errada do seu tipo de sinal, o que conduzia à adoção de um procedimento de verificação inadequado. Complementarmente, foi ainda consultada a instrução de trabalho para a verificação destes equipamentos, a qual se encontrava incompleta e com um procedimento questionável. Por fim, foi averiguada a gama de trabalho definida no transmissor de cada sonda de condutividade analógica e comparada à definida no controlador da mesma. Em alguns casos, esta gama de trabalho era diferente e/ou não adaptada à realidade do processo. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 64 tanque enche até aos 675 L, marcando o início da produção em contínuo. Simultaneamente, é realizada uma purga inicial ao alfast , na qual é descartada uma mistura de água com leite fresco. Pelos mesmos motivos supramencionados, também não foi incluído este arrasto no estudo desenvolvido. A nata proveniente da desnatadeira é recebida no Tanque 5000 que, por sua vez, passa no alfast (representado na Figura 13 com o n.º 6) e, por fim, no arrefecedor (n.º 7), após ser realizado o arrasto inicial à linha. O estudo desenvolvido centralizou-se nesta purga que foi contabilizada, aproximadamente, em 1000 L e na qual foi colheita uma amostra no local A, identificado na Figura 13. A nata excedente do processo de padronização, em algumas produções, é armazenada no Tanque 14 sendo, primeiramente, enviada para o pasteurizador (caso não seja utilizada no próprio dia) ou, em alternativa, é encaminhada através do bypass . Independentemente da opção escolhida, é realizada uma purga inicial à linha de enchimento do Tanque 14, também esta contabilizada em 1000 L, aproximadamente. Similarmente, esta purga careceu do mesmo acompanhamento, durante a qual foi recolhida uma amostra no local de recolha B, assinalado na Figura 13. O fim da produção começa com a ordem do operador para realizar o arrasto final ao tanque ou silo, de onde provinha o leite inteiro, para a padronização em linha. Assim, no momento de chegada da água ao bypass do permutador de placas, a sonda de condutividade aí localizada envia um sinal para a válvula abrir para esgoto, quando é atingida uma determinada condutividade elétrica pré-definida. Em automático, o sistema faz o arrasto final à linha, desde o permutador de placas, com a função de termização do leite inteiro, até ao tanque/silo que estava a receber o leite padronizado. Relativamente ao arrasto final realizado à linha de enchimento do Tanque 5000, este inicia-se à saída deste tanque de nata e passa todo o percurso até se unir com a linha de enchimento do Tanque 14, terminando no final desta linha, através da deteção da presença de água, pelas sondas de condutividade. Apenas este arrasto à linha de enchimento dos tanques (5000 e 14) foi alvo de estudo, tal como já mencionado. No momento de deteção de água na linha, a válvula que comunica com o sistema de drenagem abre e todo o conteúdo da linha é descartado. 4.2.2 ETAPA DE EVAPORAÇÃO Na Figura 14 estão representados apenas os principais equipamentos envolvidos na etapa de evaporação, existindo, por exemplo, mais sondas de condutividade que não se encontram na figura. A não representação destes equipamentos deveu-se, principalmente, à simplificação do esquema. O processo de evaporação tem início com a conclusão do plano de esterilização e abertura das válvulas de água gelada para o arrefecedor. Neste momento, automaticamente, a linha de enchimento Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 65 fica aberta para esgoto, isto é, a válvula de controlo que comunica com o esgoto (representada na Figura 14 com o n.º 7), da linha de enchimento dos tanques STI, encontra-se aberta e qualquer conteúdo aí presente é descartado. Figura 14. Identificação do local de recolha da amostra na etapa de evaporação. Em seguida, as válvulas que controlam a passagem de leite no primeiro estágio do arrefecedor abrem. Neste instante, o nível de leite no bypass (representada na Figura 14 com o n.º 1) sobe para 60 % e o nível de água para 10 %. Seguidamente, o arrasto à linha para, de forma a ser possível o envio do produto para a instalação. Quando entra leite na conduta e a sonda de condutividade deteta o set-point de condutividade elétrica pré-definido da mistura, o símbolo da sonda, no painel de controlo do evaporador muda de cor para amarelo, marcando o início do processo de evaporação. Posteriormente, após o leite padronizado ter passado pelos 3 permutadores de calor do tipo falling-film (representados na Figura 14 com o n.º 4) e se encontrar já pré-condensado, é arrefecido e, assim que sai do arrefecedor para ser armazenado nos tanques STI, é detetado pela sonda de condutividade localizada à saída do arrefecedor (n.º 8). O ícone desta sonda também muda de cor, para amarelo, no painel de controlo do evaporador, e desencadeia-se um sinal para o fecho das válvulas de saída da bomba centrífuga, bem como um sinal que permite a bomba positiva ligar. O leite pré-condensado é encaminhado para a tina de balanço, entrando em recirculação até que o operador acione o comando para que este seja enviado para os tanques STI. Entre o momento de deteção de leite pré-condensado e o fecho da válvula que Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 66 comunica com o dreno, inevitavelmente, há sempre uma parte da mistura de leite pré-condensado com água que é descartado. Neste momento, colheu-se uma amostra no local de amostra C (amostra de arrasto inicial), que se encontra representado na Figura 14, por se ter considerado que uma parte significativa de produto é desperdiçado neste momento. Neste sentido, foi desenvolvido um estudo que permitisse inferir a variabilidade de perda existente entre os vários produtos da empresa e a avaliação da possibilidade de ajuste do set-point definido, ou até mesmo do correto funcionamento da sonda de condutividade aí existente. Contrariamente, o fim da produção é marcado com o arrasto final, à linha do tanque/silo que acabou de ser concentrado, por forma que o produto contido na instalação, até ao tanque de armazenamento do leite pré-condensado seja removido, com recurso a água desmineralizada. Quando a água chega à tina de balanço, o arrasto à linha de enchimento STI é ativado e, neste momento, foi retirada uma amostra do conteúdo que é descartado para esgoto (amostra de arrasto final), no mesmo local de amostragem (C). Não obstante, durante um ciclo de produção poderão ser efetuados mais arrastos à linha, representando uma maior perda no processo, consequentemente. Estes arrastos adicionais à linha de enchimento STI são realizados sempre que é necessário interromper o ciclo de produção por algum motivo, de modo a evitar/controlar possíveis contaminações microbiológicas. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 67 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste capítulo são reunidos os dados obtidos após a aplicação da metodologia apresentada no Capítulo 4. Assim, primeiramente, é identificado e descrito o problema, através da ferramenta 4W1H. Complementarmente, são apresentados os valores de CQO do efluente bruto a ser tratado na ETARI, bem como a caracterização das amostras recolhidas durante os arrastos, por forma a sustentar o problema apresentado. De seguida, através da ferramenta Ishikawa (ou diagrama causa-efeito), são expostas as várias causas possíveis do problema enfocado e, de forma a validá-las e aprofundá-las, recorreu-se à ferramenta dos “5 Porquês”. Posteriormente, são apresentadas as ações corretivas propostas, assim como, os principais resultados obtidos após a sua implementação. Este capítulo termina com a apresentação da instrução de trabalho, criada com o intuito de uniformização do procedimento a adotar aquando da verificação/calibração nas sondas de condutividade. 5.1 IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA A identificação do problema que serve de tema ao presente trabalho foi efetuado, numa primeira abordagem, recorrendo à ferramenta 4W1H, apresentada na Figura 15. Esta ferramenta, utilizada durante o acompanhamento do processo de produção do leite em pó, permitiu reconhecer que a contínua perda de produto, observada nos vários drenos existentes, está associada aos arrastos iniciais e finais realizados às linhas, para limpeza destas e dos respetivos equipamentos envolvidos. Idealmente, são realizados dois arrastos por produção, um no início (arrasto inicial) e outro no final (arrasto final). Não obstante, sempre que ocorre uma paragem no processo de produção é realizado um arrasto intermédio, contribuindo para o desperdício observado durante o processamento do leite em pó. A questão da contínua perda de produto ao longo de todo o processo produtivo foi aprofundada, primeiramente através da correlação do aumento de CQO do efluente bruto, com a perda de produto observada. Adicionalmente, as amostras recolhidas durante os arrastos inicial e final foram caracterizadas e analisadas, com o objetivo de identificar a natureza do produto que é enviado para a estação de tratamento da fábrica. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 68 Figura 15. Utilização da ferramenta 4W1H para enfoque do problema "contínua perda de produto". 5.1.1 CQO DO EFLUENTE BRUTO O processo de produção do leite em pó inicia-se sempre com um arrasto às várias condutas que transportam o produto. Estas linhas que, inicialmente, estavam preenchidas com água desmineralizada, quando recebem produto, este realiza um empurro, formando uma mistura que culmina no sistema de drenagem. Assim que a mistura atinge a condutividade elétrica pré-definida, a válvula de controlo fecha e o conteúdo das linhas é encaminhado para os tanques/silos de armazenamento ou para o equipamento a que se destina. Pelo contrário, o final de uma produção é marcado pelo empurro que a água desmineralizada realiza ao produto, que se encontrava nas condutas. Não obstante, sempre que o ciclo de produção é interrompido, é realizado um arrasto extra, que contribui para o aumento das perdas de produto observadas. Adicionalmente, todos os derrames, causados por avarias dos equipamentos e/ou outras falhas ocorridas na produção, são encaminhados para o sistema de drenagem. Assim, todo o produto que é descartado é dirigido para a estação de tratamento, para que possa ser tratado. Desta forma, procedeu-se ao levantamento dos dados médios mensais de CQO das amostras de efluente bruto, recolhidas no tanque de homogeneização. Estes dados encontram-se apresentados na Figura 16. É de salientar que estes valores são apenas indicativos da natureza do efluente bruto, não sendo possível a sua delimitação quanto à sua origem no processo. Inicialmente, não era prática da empresa correlacionar os valores, significativamente diferentes, com os eventos reportados pela produção, como por exemplo a ocorrência de derrames. Esta prática apenas começou no mês de maio de 2023. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 69 Figura 16. Valor mensal médio de CQO de amostras de efluente bruto. Os valores de CQO do efluente bruto, patentes na Figura 16, são sempre superiores ao limite máximo definido pela empresa, o que significa que é enviada para a ETARI uma quantidade superior à desejada de produto lácteo. Contudo, como a percentagem de redução de CQO se encontra sempre de acordo com o definido e, cumpre com a legislação, este problema foi descurado. Entende-se por percentagem de redução de CQO , a relação existente entre o valor de CQO do efluente bruto e do efluente tratado, a qual deverá ser superior a 75 %. Este parâmetro é sempre superior a 90 %, evidenciando o bom funcionamento da ETARI. Mormente, no mês de maio registaram-se falhas no sistema de CIP, na sonda de condutividade do evaporador que comunica com a válvula de controlo do sistema e ocorreu ainda uma falha no ar comprimido do evaporador, pelo que foi necessário fazer arrastos extras neste ciclo de produção. No mês de junho, o Tanque 14, que armazena nata, encontrou-se muitas vezes com espuma, formada aquando do seu enchimento. Ora, no momento de esvaziamento da nata, a espuma que se forma é rejeitada, incorporando o efluente bruto. Tratando-se de um produto rico em matéria gorda, o aumento da CQO do efluente bruto registada neste mês poderá ser assim justificado. No mês de julho, continuou-se a registar alguns acontecimentos de formação de espuma de nata e, extraordinariamente, ocorreu um derrame de 1500 L de leitelho. A partir de julho, não foram registados mais eventos pela produção, não sendo, no entanto, garantido que não ocorreram. Adicionalmente, na Figura 16 verifica-se uma tendência decrescente nos valores de CQO , que coincide com a alteração do set-point da sonda de condutividade, localizada à entrada do Tanque 14. 7991 7583 5719 8403 8838 10175 8734 9343 7393 6359 6186 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 CQO /(mg/L) Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 70 5.1.2 CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DOS ARRASTOS Com o intuito de estudar a natureza do produto que é enviado para a estação de tratamento da empresa, recolheram-se duas amostras, por cada arrasto estudado, nas etapas de padronização e de evaporação: amostra 1 do arrastos inicial (AIA1); amostra 2 do arrasto inicial (A2AI); amostra 1 do arrasto final (A1AF) e; amostra 2 do arrasto final (A2AF). Posteriormente, estas amostras foram analisadas quanto à sua matéria gorda ( MG ), matéria seca ( MS ) e condutividade elétrica (𝜎). Contudo a condutividade elétrica, analisada à temperatura de referência de 25 ºC, será apenas analisada na secção 5.3.3. Os valores apresentados são os valores médios obtidos em cada arrasto e são expressos, em percentagem, relativamente ao produto base ( PB ) (nata, no caso da etapa de padronização e leite pré-condensado, do respetivo produto base, no caso da etapa de evaporação). Desta forma, estes resultados representam a proporção do produto, contido na mistura, que é enviado para a estação de tratamento da empresa. No Anexo B encontram-se todos os resultados obtidos durante os ensaios. Na etapa de padronização, apesar de não ser possível realizar qualquer intervenção/alteração à sonda de condutividade, localizada à entrada do Tanque 5000, procedeu-se à amostragem de forma idêntica, e já descrita, à realizada no Tanque 14. Esta amostragem serviu para efeitos comparativos posteriores, uma vez que o seu correto funcionamento é garantido por uma empresa externa. Assim, na Figura 17 estão representados os valores médios dos parâmetros avaliados, para as amostras obtidas nos arrastos inicial e final do Tanque 5000, enquanto a Figura 18 evidencia os resultados da amostragem obtidos nas mesmas condições, para o Tanque 14. Observando os resultados apresentados nas figuras que se seguem, constata-se que a primeira amostra recolhida durante o arrasto inicial é a que apresenta menor percentagem de produto, comparativamente à segunda. Este facto já era esperado, dado que inicialmente as condutas estão preenchidas com água desmineralizada, até chegar produto (nata, neste caso). Assim, verifica-se que há um aumento da quantidade de produto que compõe a amostra, até que se atinja um valor máximo, que corresponde ao momento do fecho da válvula de controlo do sistema. Contrariamente, durante o arrasto final, as condutas estão totalmente preenchidas de produto quando é decidido terminar a produção. Desta forma, a primeira amostra, obtida durante o arrasto final, é a que apresenta maior concentração de produto, mesmo quando esta é comparada com os resultados obtidos durante o arrasto inicial. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 71 Figura 17. Caracterização da amostragem dos arrastos inicial e final ao Tanque 5000 (etapa de padronização), em percentagem, relativamente ao produto base ( PB ). Particularmente, de acordo com a Figura 17, a primeira amostra recolhida, durante o arrasto final, apresenta cerca de 11 % de produto. Figura 18. Caracterização da amostragem dos arrastos inicial e final ao Tanque 14 (etapa de padronização), em percentagem, relativamente ao produto base ( PB ). Relativamente ao Tanque 14, através da observação da Figura 18 constatou-se que foi durante a 1.ª amostragem do arrasto final que se obteve maior percentagem de produto na amostra, com um valor aproximado de 21 %. Este valor já revela ter algum impacto, especialmente, porque durante a recolha das amostras se notou que a válvula de controlo permanecia aberta, para o sistema de drenagem, durante cerca de 2 min. Para além disso, a perda associada a um arrasto à linha de enchimento do Tanque 14 é cerca do dobro da verificada para o Tanque 5000. Na etapa de evaporação, a caracterização da amostragem do produto, que é enviado para a ETARI da empresa, subdividiu-se nos 4 produtos estudados (PA, PB, PC e PD). Assim, na Figura 19 à Figura 22 são apresentados os dados médios relativos aos arrastos iniciais e finais dos produtos A, B, C e D, 2,34 6,22 10,89 4,08 1,97 6,23 10,77 3,74 0 10 20 AIA1 AIA2 AFA1 AFA2 PB /% MG MS 1,27 20,25 20,59 0,67 0,96 21,48 21,88 1,42 0 10 20 30 AIA1 AIA2 AFA1 AFA2 PB /% MG MS Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 72 respetivamente. Em todos os produtos analisados verificou-se que, tal como o ocorrido na etapa de padronização, a amostra que continha maior percentagem de produto era a 1.ª obtida no arrasto final. Figura 19. Caracterização da amostragem dos arrastos inicial e final do produto A, em percentagem, relativamente ao produto base ( PB ) (etapa de evaporação). O produto A é o produto com menor matéria gorda analisada e, para este, obteve-se que a média das amostras mais concentradas colhidas, durante o arrasto final, continham cerca de 9 % de produto, tal como evidencia a Figura 19. Contudo, dos produtos estudados este valor foi o mais baixo obtido, mesmo quando comparado com os valores enunciados na etapa de padronização. Por esta razão, as características deste produto não deverão ser tidas em consideração aquando da definição de alguns parâmetros, como por exemplo o set-point da sonda de condutividade responsável pela variável de controlo, ou utilizado na preparação da solução-padrão. Os dados referentes à segunda amostra colhida durante o arrasto final revelaram que a amostragem, que continha o ponto de mistura entre a água desmineralizada e o produto, ainda permanecia concentrada. Por esta razão, infere-se que a resposta desencadeada aquando da receção e transmissão do sinal é mais rápida em produtos com baixa matéria gorda, quando comparados com os restantes. No que concerne ao produto B, este foi considerado como um produto gordo, devido à sua composição em matéria gorda, inserindo-se no centro da gama de produtos fabricados pela empresa, em termos de composição em matéria gorda. Na Figura 20 destaca-se que a 1.ª amostra, recolhida durante o arrasto final, é a mais concentrada, apresentando cerca de 21 % de leite pré-condensado do produto B na sua constituição. Durante a amostragem verificou-se que a válvula de controlo se mantinha aberta durante um período significativo e superior à do produto A, o que se tornou claro que os produtos com maior percentagem mássica de matéria gorda são os que representam maior perda para o processo produtivo. 1,12 8,50 9,34 6,72 0,62 8,89 8,10 6,17 0 5 10 15 AIA1 AIA2 AFA1 AFA2 PB /% MG MS Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 73 Figura 20. Caracterização da amostragem dos arrastos inicial e final do produto B, em percentagem, relativamente ao produto base ( PB ) (etapa de evaporação). A Figura 21 reúne os dados obtidos na caracterização das amostras recolhidas durante os arrastos inicial e final do produto C. O produto C é um produto extra gordo, escolhido por apresentar a maior percentagem mássica em matéria gorda dos produtos fabricados pela empresa, com regularidade. Durante o arrasto final, na primeira amostra recolhida, registou-se que cerca de 21 % da sua constituição era leite pré-condensado. Apesar deste produto conter mais matéria gorda do que PB, no que concerne ao desperdício associado aos arrastos, ambos apresentam uma percentagem de produto semelhante. Contudo, verificou-se que no fabrico de PC, a válvula de controlo apresenta um tempo de resposta superior, quando comparado com o fabrico de PB. Figura 21. Caracterização da amostragem dos arrastos inicial e final do produto C relativamente ao produto base ( PB ) (etapa de evaporação). Por fim, o produto D, PD, escolhido por conter soro lácteo concentrado, apresenta uma percentagem mássica de matéria gorda intermédia, quando comparado aos demais produtos fabricados pela empresa. Mormente, a percentagem mássica de matéria gorda de PD situa-se entre PA e PB. Assim sendo, os resultados da caracterização da amostragem obtida para PD, que se encontram representados na Figura 22, situam-se entre os resultados obtidos nos arrastos realizados durante a produção de PA e de PB. A 1,86 16,34 21,71 4,16 1,75 16,31 20,98 3,53 0 10 20 30 AIA1 AIA2 AFA1 AFA2 PB /% MG MS 2,32 18,22 20,28 9,55 2,17 18,60 22,49 9,98 0 10 20 30 AIA1 AIA2 AFA1 AFA2 PB /% MG MS Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 80 que o declive da reta ( m ) irá influenciar o valor de condutividade elétrica correspondente ao de intensidade de corrente medido pelo aparelho. 𝜎 mS/cm=𝑚× 𝐼 mA Equação 8 Assim, verifica-se que a definição da gama de trabalho poderá impactuar na conversão do sinal elétrico, bem como na obtenção de um erro de conversão, que será tanto maior quanto mais forte for a corrente elétrica. Complementarmente, depreende-se que o ajuste do limite máximo definido permite a aproximação dos resultados de condutividade elétrica à realidade observada, especialmente tratando-se de produtos com elevado valor para esta variável. Em suma, a definição de uma correta gama de trabalho tem uma enorme influência no erro de leitura associado, conduzindo a resultados mais ou menos afastados da realidade. Adicionalmente, observou-se que a definição de alguns set-points era incoerente com os restantes definidos na fábrica, tal como será discutido na secção 0. 5.3 PLANO E IMPLEMENTAÇÃO DAS AÇÕES CORRETIVAS Concluída a identificação das várias causas possíveis do problema em estudo, procedeu-se à enumeração das ações que deveriam ser incluídas no plano e, posteriormente, implementadas. Assim, para as causas raiz identificadas anteriormente na análise dos “5 Porquês”, definiu-se um conjunto de ações, que se encontram apresentadas na Tabela 6. Por conseguinte, nesta tabela são listadas as várias causas raízes identificadas, a ação correspondente que deverá ser desencadeada, o responsável pela mesma, a data da sua realização prevista e o estado aquando da sua apresentação na reunião de acompanhamento. Para efeitos deste documento, as colunas correspondentes ao responsável e ao estado não foram tidas em consideração, dado que o processo não foi desenvolvido e acompanhado como um IVAA normal da empresa, ou seja, em equipa multidisciplinar. Adicionalmente, a coluna correspondente à data prevista da realização, também não foi preenchida, pois foi substituída pelo Diagrama de Gantt, apresentado no Anexo C. Da análise dos “5 Porquês” foram identificadas 4 causas. A primeira corresponde à definição incorreta do sinal das sondas de condutividade instaladas na fábrica, isto é, se este é analógico ou digital. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 81 A segunda aponta para a desatualização do critério de aceitação definido nas fichas técnicas destes equipamentos. A seguinte alude à necessidade de um estudo à condutividade elétrica dos vários produtos que são formados no decorrer das etapas do processo de produção. E, por fim, a última menciona a ausência de um procedimento de calibração necessário para as várias sondas de condutividade da fábrica. Tabela 6. Lista de ações definidas para as causas raiz identificadas na análise dos "5 Porquês" Causa Ação Definição incorreta do sinal das sondas de condutividade Levantamento de todas as sondas de condutividade e do respetivo sinal Avaliação e definição correta do sinal de cada sonda Definição da solução-padrão mais adequada a cada sonda Ficha técnica das sondas de condutividade desatualizada/incorreta (critério de aceitação e procedimento) Levantamento e estudo do critério de aceitação definido para cada sonda Avaliação das recomendações do fornecedor Definição do novo critério de aceitação e atualização da ficha técnica das sondas de condutividade Avaliação e definição de um procedimento a adotar durante a verificação das sondas de condutividade Estudo da condutividade elétrica dos vários produtos obtidos ao longo do processo Caracterização de amostras de leite pré-condensado representativas da gama de produtos da empresa, quanto à condutividade elétrica e, respetiva temperatura, matéria gorda e matéria seca Sugestão de definição de nova gama de trabalho para as sondas de condutividade analógicas Validação do set-point Procedimento de calibração das sondas de condutividade não definido Avaliação das recomendações do fornecedor Definição do procedimento de calibração das sondas de condutividade analógicas Definição da periocidade 5.3.1 DEFINIÇÃO DO SINAL DAS SONDAS DE CONDUTIVIDADE A identificação correta do sinal das sondas de condutividade é de elevado relevo, dado que o procedimento de verificação e, até mesmo, de calibração destes equipamentos, será diferenciado consoante esta característica. Além da diferenciação no procedimento, a solução-padrão utilizada também será distinta. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 82 Assim, primeiramente, procedeu-se à identificação de todas as sondas de condutividade existentes na fábrica. O processo de identificação passou por associar o código relativo aos EMMs ao código de automação, devido à necessidade de pesquisa de informação que aí residia, e à localização física destes equipamentos no processo e no painel de controlo. Seguidamente, através da automação, procedeu-se ao levantamento do tipo de sinal de saída de cada sonda. Na Tabela 7 encontra-se compilada a informação relativa ao sinal de saída das sondas de condutividade, na qual as células sombreadas a amarelo representam as sondas que outrora apresentavam esta informação incorreta. Tabela 7. Definição do sinal de saída de cada sonda de condutividade, bem como da sua descrição Área de atuação Sonda de Condutividade Sinal de saída Descrição Receção SCD-0008 Analógico Deteção de produto na linha 1 – silos SCD-0009 Analógico Deteção de produto linha 2 – silos SCD-0010 Analógico Deteção de produto linha acerto de lotes silos SCD-0021 Digital Deteção de produto na linha de acerto de lotes da padronização SCD-0022 Digital Deteção de produto na linha acerto de lotes receção de leite para tanques internos SCD-0023 Digital Linha receção 3 silos, à entrada Silo 13 SCD-0024 Digital Linha receção 1 tanques internos SCD-0025 Digital Linha receção 2 tanques internos Padronização CT-102 Analógico Deteção de nata Tanque 5000 SCD-0019 Analógico Deteção de nata Tanque 14 SCD-0018 Analógico Deteção de nata Tanque 9 CT-201 Analógico Deteção produto à entrada do bypass do permutador de placas anterior à desnatadeira CT-101 Analógico Deteção da chegada de ingrediente extra alfast CT-301 Analógico Deteção nata à entrada do bypass Manteiga SCD-0015 Analógico Deteção de nata à chegada da pasteurização direta SCD-0016 Analógico Deteção de nata à entrada dos tanques de pasteurização direta Evaporação SCD-0011 Analógico Deteção de produto à saída do bypass SCD-0013 Analógico Deteção de condensados, para a caldeira do 1.º efeito SCD-0017 Digital Deteção de produto à entrada do bypass SCD-0020 Digital Deteção de produto à entrada dos tanques STI SCD-0026* Analógico Deteção de produto à entrada do pré-arrefecedor Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 83 Na Tabela 7, são rodeadas as sondas de condutividade alvo do estudo que servem de tema à presente dissertação. A listagem da marca e modelo destes equipamentos encontra-se no Anexo D. É de ressalvar que a fábrica dispõe de mais sondas de condutividade, nomeadamente na estação de osmose inversa e de CIP. Contudo, estas não serão alvo de estudo, por não se enquadrarem no âmbito deste trabalho. Após comparação das informações contidas nas fichas técnicas e nos códigos de automação, verificou-se que as sondas da receção de leite para os silos (SCD-0008; SCD-0009; SCD-0010) e de deteção de nata à entrada do Tanque 14 (SCD-0019) estavam classificadas como sendo digitais, sendo, no entanto, analógicas. 5.3.2 DEFINIÇÃO DO SET-POINT DAS SONDAS DE CONDUTIVIDADE A definição/validação do set-point de uma sonda de condutividade passa por conhecer bem o processo de produção, bem como as características físicas da mensuranda. Assim, é essencial ter atenção que a definição de um set-point demasiado elevado implica um aumento no desperdício de produção, pois será desencadeada uma resposta mais tardia, que conduz a maiores perdas no processo produtivo. Por outro lado, a definição de um set-point demasiado baixo irá refletir-se no aumento do caudal de água que se irá misturar dentro dos tanques de armazenamento. Este último caso também traz implicações económicas e de qualidade negativas, pois, com a diluição do produto será necessário um gasto superior de utilidades, nas etapas subsequentes do processo, nomeadamente de vapor de água e energia. A definição do set-point é realizada de forma diferenciada se a sonda de condutividade é analógica ou digital. Se se tratar de uma sonda digital, o valor de set-point é introduzido pelo operador, através de um computador, enquanto que numa sonda analógica este valor de referência é pré-definido no equipamento. Não obstante, a regulação no controlador é passível de se realizar remotamente, o que lhes permite receber o valor de set-point externo, de outro computador, no caso de uma sonda de condutividade analógica [29]. Particularmente, algumas das sondas analógicas da empresa analisadas apresentam um set-point não limitado por dois valores, ou seja, apesar de existir a diferenciação entre o aceitável (por exemplo, nata) e o não aceitável (água) é atribuído o mesmo valor para ambos os casos. Nesta situação, quando é atingida a condutividade elétrica definida, é desencadeada uma resposta que visa o controlo da perturbação. Por outro lado, as sondas de condutividade analógicas da receção apresentam um Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 84 intervalo de set-point limitado. Neste caso, quando o valor da mensuranda é inferior ao menor valor definido, a válvula de controlo do sistema de drenagem, bem como a válvula de enchimento do tanque/silo de armazenamento encontram-se abertas. Se o valor da condutividade elétrica estiver compreendido no intervalo definido, a válvula de controlo do tanque/silo fecha, enquanto a do sistema de drenagem se mantém aberta. A partir deste valor, a válvula de controlo do sistema de drenagem fecha e a válvula de controlo do tanque ou silo mantém-se aberta, permitindo o seu enchimento. A informação relativa à definição do valor de set-point das várias sondas analógicas da empresa encontra-se apresentada na Tabela 8. Tabela 8. Definição do set-point das sondas de condutividade analógicas Após análise dos valores atribuídos aos set-points verificou-se duas incongruências. Primeiramente, na sonda SCD-0019 assumiu-se que a água teria uma condutividade elétrica superior à da nata, o que nunca acontecerá já que são dois produtos com esta característica física bem diferenciada. Seguidamente, observou-se que, embora se tratem de duas sondas diferentes (uma localizada na linha da padronização e a outra na linha da manteiga), ambas apresentam a mesma função, a identificação da nata. Por esta razão, não se compreendeu a definição de set-points com o dobro do valor, para estes dois equipamentos. Por fim, no caso da sonda de condutividade SCD-0010, relacionou-se a definição do valor do set-point superior às restantes sondas de condutividade analógicas da receção, com o facto de Set-point (mS/cm) Produto Local Sonda 0,4 Nata Manteiga SCD-0015 0,4 Água 0,4 Nata Manteiga SCD-0016 0,4 Água 0,4 Nata STD SCD-0018 0,4 Água 0,8 Nata STD SCD-0019 0,9 Água 0,8 Água Receção SCD-0008 1,7 Leite 0,8 Água Receção SCD-0009 1,7 Leite 0,9 Água Receção SCD-0010 1,7 Leite Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 85 se receber soro lácteo concentrado por esta linha, pois este produto apresenta uma condutividade elétrica superior à do leite. Desta forma, foi proposto apenas a alteração do valor de set-point da sonda de condutividade SCD-0019, para as mesmas condições das sondas da manteiga, isto é, 0,4 mS/cm. 5.3.3 GAMA DE TRABALHO DAS SONDAS DE CONDUTIVIDADE A definição da gama de trabalho de uma sonda de condutividade passa por estabelecer o intervalo de leitura da condutividade elétrica, no qual o equipamento garante a sua eficácia. Assim, é essencial garantir que o intervalo definido se situa entre a resolução e o valor máximo que o fornecedor recomenda. Na indústria, normalmente, o zero do transmissor (limite inferior) é 4 mA e o limite superior é 20 mA. O limite inferior é assim definido de forma a facilitar a identificação de possíveis falhas na fonte de alimentação, pois esta irá refletir-se no sinal de saída, que será de 0 mA, o qual não se situa na gama de trabalho definida, sendo identificado, portanto, de forma mais fácil [29]. De acordo com o manual de instruções das sondas de condutividade existentes na fábrica, o valor mínimo correspondente aos 4 mA é 0 µS/cm, enquanto o valor máximo, que se poderá admitir, correspondente aos 20 mA, é 2000 mS/cm. Posteriormente, estes valores devem ser adaptados à realidade da fábrica, por forma a aproximar o valor da medição ao valor real. Desta forma, é essencial conhecer os produtos que passam pelas sondas de condutividade e as suas características, nomeadamente o valor da condutividade elétrica, à temperatura do processo e a resposta que o aparelho deverá desencadear, perante o alcance do valor de referência. É de salientar que a definição de uma gama de trabalho apenas deverá ser efetuada para as sondas de condutividade analógicas, pois as sondas digitais utilizam um sistema binário, o qual se baseia em apenas dois estados possíveis, conduz ou não conduz corrente elétrica, utilizando para tal apenas dois dígitos, 0 e 1. Por fim, é essencial garantir que a gama de trabalho definida no transmissor é a mesma que está definida no controlador (autómato) [29]. O não cumprimento desta realidade, desencadeia uma resposta com um erro associado muito superior ao que deveria ser aceite, uma vez que a proporcionalidade existente entrevas duas grandezas físicas é alterada. Na Tabela 9 estão compiladas as gamas de trabalho definidas para as várias sondas de condutividade analógicas existentes na fábrica, bem como a sua descrição e os produtos que passam por estes equipamentos. Durante a listagem dos produtos, constatou-se que, apesar de passarem por estes equipamentos soluções químicas durante o processo CIP, as sondas de condutividade não Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 86 desencadeiam nenhuma resposta. Desta forma, apenas o produto evidenciado a negrito na tabela irá limitar o up value da gama de trabalho. Neste sentido, foi realizada uma recolha dos principais produtos da empresa, nomeadamente, água desmineralizada, leite fresco, nata e leite pré-condensado da amostragem definida na secção 4.2, para sua caracterização quanto à condutividade elétrica. Para além destes, seria de interesse a extensão do estudo ao soro lácteo concentrado recebido. Não obstante, foi realizado um acompanhamento à receção do soro lácteo concentrado, não se tendo verificado um desperdício significativo durante este processo, pelo que o acompanhamento à sonda SCD-0010 não foi uma priorizada. Assim, não será proposta nenhuma alteração à gama de trabalho da sonda de condutividade que intervém na receção desta matéria-prima. Por fim, a gama de trabalho definida no transmissor das sondas de condutividade foi comparada à definida no controlador da sonda (no programa de automação). Durante este processo, verificou-se que o transmissor das sondas de condutividade SCD-0011 se encontrava desativado, pelo que se assumiu que o erro de leitura da grandeza física em estudo seria superior nesta sonda, quando comparado ao das restantes e, por conseguinte, solicitou-se a substituição deste transmissor. Desta análise, apenas se verificou uma anomalia na definição da gama de trabalho, evidente nas sondas de condutividade da linha da manteiga. Ambas as sondas apresentavam uma gama de trabalho diferente no controlador e no transmissor, sendo que para a sonda SCD-0015 no controlador o low value estava definido como -0,25 mS/cm, valor que não apresentava nenhuma explicação lógica, enquanto no transmissor, desta mesma sonda, estava definido como 0 µS/cm. Em relação à sonda de condutividade SCD-0016, esta tinha definido no controlador o valor de low value como sendo de 0,035 mS/cm e no controlador 0 µS/cm. Apesar de não ser uma diferença muito significativa, ambos os valores foram corrigidos para 0 µS/cm. Quanto ao up value , este estava definido de igual modo para as duas sondas de condutividade apresentadas, no controlador e transmissor destas, tendo apenas se constatado que o valor 200 mS/cm seria demasiado elevado. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 87 Tabela 9. Gama de trabalho definida para as sondas de condutividade analógicas (𝜎) Receção de leite Sonda Descrição Low Value (µS/cm) Up Value (mS/cm) Produto SCD-0008 Sonda condutividade Linha 1 – silos 0 100 Leite fresco, água, Deptal El SCD-0009 Sonda condutividade Linha 2 – silos 0 100 Leite fresco, água, Deptal El SCD-0010 Sonda condutividade Linha Acerto de Lotes de Silos 0 100 Leite fresco, água, Deptal El, soro lácteo concentrado STD SCD-0019 Sonda condutividade deteção produto TQ 14 0 200 Nata, Deptal El, água SCD-0018 Sonda condutividade deteção produto TQ9 0 200 Nata, Deptal El, água Evaporador SCD-0011 Sonda de condutividade saída tina balanço 0 200 Leite padronizado, água quente, ácido, soda SCD-0013 Sonda de condutividade condensados para caldeira do 1.º efeito 0 10 Condensados do leite, resíduos de leite, soda e ácido SCD-0026 Sonda analógica à entrada do pré-arrefecedor 0 200 Leite pré-condensado, água, ácido, soda Manteiga SCD-0015 Sonda de condutividade de chegada da nata à pasteurização direta 0 200 Nata SCD-0016 Sonda de condutividade chegada da nada aos tanques de pasteurização da nata 0 200 Nata De forma a validar o up limit das sondas de condutividade apresentadas na Tabela 9, recolheram-se 3 amostras, em dias diferentes, de água desmineralizada, de nata, de leite fresco e de leite pré-condensado dos produtos A, B, C e D. Os dados médios obtidos encontram-se na Tabela 10 e os dados obtidos durante este estudo encontram-se no Anexo E. De acordo com a Tabela 10, o produto com maior condutividade elétrica, à temperatura de referência de 25 ºC é o leite pré-condensado do produto D, apresentado um valor de (11,74 ± 0,47) mS/cm. Desta forma, a gama de trabalho definida encontra-se desenquadrada com a realidade. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 88 Tabela 10. Condutividade elétrica (𝜎), e respetivo erro associado ( p =0,05), característica dos vários produtos intermédios, a duas diferentes temperaturas 9 ºC e 25 ºC Produto 𝝈/(mS/cm) a 25 °C 𝝈/(mS/cm) a 9 °C Leite pré-condensado PA 6,54 ± 0,40 2,93 ± 0,11 Leite pré-condensado PB 4,54 ± 0,052 2,96 ± 0,23 Leite pré-condensado PC 5,26 ± 0,17 2,70 ± 0,77 Leite pré-condensado PD 11,74 ± 0,47 4,56 ± 0,75 Leite 5,13 ± 0,051 2,68 ± 0,32 Nata 2,33 ± 0,12 1,07 ± 0,18 Água desmineralizada 0,01 ± 0,003 0,0018 ± 0,00097 5.3.4 AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃO-PADRÃO UTILIZADA Uma solução-padrão é uma solução com determinadas características padronizadas, que são utilizadas como referência durante um procedimento de verificação e/ou de calibração. No caso em estudo, as soluções-padrão são soluções cuja condutividade elétrica é conhecida e utilizada como referência durante os procedimentos de rotina de verificação e de calibração das sondas de condutividade. De acordo com as características das sondas de condutividade existentes na fábrica, são utilizadas soluções-padrão comerciais de cloreto de potássio (KCl) de concentrações diferentes, ou uma solução de leite/nata, preparada internamente. As soluções-padrão preparadas na fábrica, a partir uma amostra de leite fresco ou de nata, poderão ser diluídas em água ou não. À data do levantamento destas informações, a solução utilizada na maioria das sondas de condutividade da receção de leite era preparada a partir de uma diluição em água (não era especificado o tipo de água), até a solução apresentar uma condutividade de 0,8 mS/cm. A condutividade elétrica definida não contemplava a temperatura referente pelo que, após averiguação, se constatou que esta grandeza física não era considerada, sendo superior à do processo, na maioria das vezes. Relativamente à avaliação da condutividade elétrica, esta era determinada utilizando um condutivímetro portátil, considerado na fábrica como padrão, devido à periodicidade com que é realizada a sua calibração (semanalmente). Não obstante, para algumas sondas de condutividade estava previsto apenas a avaliação do seu comportamento quando submersa em nata ou leite fresco (amostras não diluídas). Este procedimento foi questionado, uma vez que não haveria razão aparente para a Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 89 diferenciação destas sondas de condutividade das mencionadas anteriormente. Além disso, este não é um procedimento válido já que, por definição, uma verificação a um aparelho deve ser realizada com uma solução cuja condutividade elétrica, no caso, seja conhecida e validada. Ora, a condutividade elétrica do leite fresco e/ou da nata não apresenta sempre o mesmo valor, podendo este variar com a fase de lactação, com a altura do ano, entre outros fatores que condicionam a composição do leite e, consequentemente, a sua condutividade elétrica [38]. Complementarmente, na fábrica são utilizadas 3 soluções de KCl, de concentrações diferentes, cujas condutividades elétricas também variam, consequentemente. Neste sentido, são utilizadas as soluções de 0,01 g/dm3 de KCl com uma condutividade elétrica de 1408 µS/cm, de 0,1 g/dm3 de KCl com 12,85 mS/cm e de 1 g/dm3 de KCl com 111,3 mS/cm. De notar que as diferentes condutividades elétricas mencionadas são à temperatura de referência de 25 ºC, existindo no rótulo da embalagem uma tabela com a variação da condutividade elétrica, em função da temperatura. A escolha da solução mais indicada é realizada de acordo com o tipo de sinal que a sonda trabalha e de acordo com o set-point definido. Assim, numa primeira fase foi efetuado um levantamento de todas as soluções-padrão definidas para as diferentes sondas de condutividade, as quais se encontram apresentas na Tabela 11, juntamente com o seu tipo de sinal. Neste processo constatou-se que, para algumas das sondas de condutividade utilizadas na etapa de padronização, não estão definidas as suas características, nem a solução-padrão utilizada na verificação, pois são da responsabilidade de outra empresa externa e, como tal, este trabalho não é realizado pelos técnicos da fábrica. As sondas abrangidas nesta situação são as que apresentam o código começado por “CT-“. Após o estudo realizado ao set-point das sondas de condutividade analógicas, apresentado na secção 0, foram avaliadas as soluções padrão que deveriam ser utilizadas para cada caso e apresentado na secção 5.4.2 a proposta de alteração. Adicionalmente, com o intuito de padronizar a preparação da solução-padrão, utilizada nas sondas digitais da etapa de evaporação, foi realizado um estudo no qual foram feitas diluições à amostra-mãe, com água desmineralizada, até esta apresentar uma condutividade elétrica de 2,3 mS/cm, à temperatura de 9 ºC. Para tal, utilizaram-se as seguintes amostras-mãe: • Leite fresco; • Nata; • Leite pré-condensado do produto A, B, C e D. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 96 Figura 25. Caracterização dos arrastos realizados à linha de enchimento do tanque 14, após intervenção. 5.4.2 ALTERAÇÃO DA GAMA DE TRABALHO DAS SONDAS DE CONDUTIVIDADE A definição da gama de trabalho deverá ser efetuada de acordo com a condutividade elétrica dos produtos que definem a variável de controlo do sistema. Uma vez que a condutividade elétrica dos vários produtos não difere muito entre si e, com o intuito de facilitar e uniformizar as gamas de trabalho definidas para as sondas de condutividade da fábrica, foi sugerida a adoção de uma única gama de trabalho. Encontram-se de fora desta lista a sonda de condutividade SCD-0013, instalada na etapa de evaporação e as sondas de condutividade instaladas na estação de osmose inversa e na estação de CIP, devido às características diferenciadas dos produtos. Assim, e atendendo às especificações técnicas dos equipamentos, sugeriu-se a adoção de uma gama de trabalho de 0 µS/cm a 50 mS/cm. 5.4.3 ALTERAÇÃO DA SOLUÇÃO-PADRÃO UTILIZADA NA VERIFICAÇÃO A solução-padrão a utilizar durante o procedimento de verificação deverá possuir um valor de condutividade elétrica próxima do set-point definido, para as sondas analógicas. Contudo, no caso de ser uma sonda de condutividade digital, então é essencial que a condutividade elétrica da solução seja exatamente a definida e à temperatura do processo. Neste último caso, por se tratar de soluções com características muito específicas, estas não existem no mercado, sendo, por isso, preparadas internamente. Na Tabela 12 as células preenchidas a amarelo correspondem às soluções-padrão que foram alteradas. 1,83 94,90 0,41 0,37 1,49 94,02 0,40 0,35 0 25 50 75 100 AIA1 AIA2 AFA1 AFA2 PB /% MG MS Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 97 Tabela 12. Lista das soluções-padrão sugeridas que deverão ser utilizadas na verificação das SCD Área de atuação Sonda de Condutividade Sinal saída Solução-Padrão sugerida Receção SCD-0008 Analógico 0,01 g/dm3de KCl SCD-0009 Analógico 0,01 g/dm3 de KCl SCD-0010 Analógico 0,01 g/dm3de KCl SCD-0021 Digital Leite diluído (0,8 mS/cm) SCD-0022 Digital Leite diluído (0,8 mS/cm) SCD-0023 Digital Leite diluído (0,8 mS/cm) SCD-0024 Digital Leite diluído (0,8 mS/cm) SCD-0025 Digital Leite diluído (0,8 mS/cm) Padronização CT-102 Analógico - SCD-0019 Analógico 0,01 g/dm3de KCl SCD-0018 Analógico 0,01 g/dm3de KCl CT-201 Analógico - CT-101 Analógico - CT-301 Analógico - Manteiga SCD-0015 Analógico 0,01 g/dm3 de KCl SCD-0016 Analógico 0,01 g/dm3 de KCl Evaporação SCD-0011 Analógico 0,1 g/dm3de KCl SCD-0013 Analógico 0,01 g/dm3 de KCl; 0,1 g/dm3 de KCl SCD-0017 Digital 0,01 g/dm3de KCl; 0,1 g/dm3de KCl SCD-0020 Digital Solução de leite pré condensado do produto D diluída (2,3 mS/cm) SCD-0026 Analógico 0,01 g/dm3de KCl Para as sondas SCD-0008, SCD-0009, SCD-0010, a alteração deveu-se ao facto de se se tratar de sondas de condutividade analógicas e não digitais. Esta alteração visa a diminuição de erros aquando do processo de verificação destes esquipamentos. Relativamente às sondas de condutividade SCD-0024 e SCD-0025, alterou-se a solução-padrão utilizada, pois a anteriormente definida era suscetível a um erro elevado. Para estas sondas, estava definido apenas que deveriam detetar a presença ou ausência de leite. Ora, se no dia que for feita a verificação, a amostra de leite apresentar uma condutividade elétrica superior ao normal, este equipamento poderá ser aprovado erradamente, pois quando se estiver perante Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 98 o caso de uma condutividade inferior não o fará. Uma vez que nesta etapa não se verificou nenhum desperdício significativo, aquando da receção das matérias-primas, sugeriu-se apenas a adoção de uma solução de leite fresco, diluído em água desmineralizada, até esta apresentar 0,8 mS/cm, a 9 ºC. No que concerne à etapa de padronização, as duas sondas de condutividade existentes, à responsabilidade da fábrica, eram verificadas com uma amostra de nata, na qual era avaliado se a sonda detetava nata ou não. Pela mesma razão enunciada anteriormente, também este processo apresentava um erro demasiado elevado. Adicionalmente, estas sondas de condutividade apresentam um sinal analógico, pelo que a solução-padrão a utilizar deverá ser uma existente no mercado, de KCl. Uma vez que a nata apresenta uma condutividade elétrica de (1,07 ± 0,18) mS/cm, sugeriu-se a adoção da solução 0,01 g/dm3 de KCl. Dado que as sondas de condutividade instaladas na linha da manteiga apresentam as mesmas características, a verificação a estas deverá ser realizada com a mesma solução-padrão, de 0,01 g/dm3 de KCl. Na etapa de evaporação, após a análise do estudo desenvolvido à solução-padrão preparada internamente, concluiu-se que esta deveria ser preparada a partir de uma amostra de leite pré-condensado do produto com maior teor de matéria-seca. Esta escolha deveu-se pelo objetivo de minimizar a percentagem de produto a ser descartado. Assim, a solução deveria apresentar um fator de diluição de 12. Esta deve ser preparada, a partir da diluição de leite pré-condensado do produto D. Para além disso, dever-se-ia preparar um volume suficiente que cobrisse o sensor, garantindo a ausência de bolhas de ar. Por fim, definiu-se que a amostra deveria ser preparada num recipiente de plástico, de modo que a sonda de condutividade não tocasse nas laterais nem no fundo deste. Por último, quando se criou a ficha técnica da sonda SCD-0026, por esta ser uma sonda de condutividade analógica, definiu-se que a verificação a este equipamento deveria ser efetuada com uma solução de KCl a 0,01 g/dm3. É de salientar que durante a calibração a qualquer aparelho deverão ser utilizadas, no mínimo, 2 soluções-padrão, de condutividades elétricas diferentes. Assim, para as sondas analógicas apresentadas na Tabela 12, definiu-se que seriam utilizadas as soluções 0,01 g/dm3 de KCl e 0,1 g/dm3 de KCl. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 99 5.5 PADRONIZAÇÃO Nesta secção pretende-se registar todas as propostas de melhoria apresentadas, bem como as principais aprendizagens, de forma a facilitar uma consulta futura. Ademais, o registo dos procedimentos a adotar durante determinados procedimentos permite a uniformização destes e a garantia da correta adoção. Neste sentido, é apresentada a instrução de trabalho criada para realizar a verificação das sondas de condutividade da fábrica, bem como a calibração das sondas de condutividade analógicas. Por último, é definido o plano de arrastos que deverá ser adotado durante o processo de produção do leite em pó. 5.5.1 PROCEDIMENTO DE VERIFICAÇÃO DAS SONDAS DE CONDUTIVIDADE A definição/criação da nova instrução de trabalho (IT) passou por, primeiramente, fazer a distinção entre os procedimentos a adotar durante o processo de verificação a uma sonda de condutividade analógica e a uma digital. Devido à necessidade de adaptação dos procedimentos de segurança, o documento criado encontra-se organizado pela área de atuação, onde a sonda de condutividade se insere, nomeadamente, receção, padronização, evaporador e estação de CIP e de osmose. O procedimento de segurança a adotar, antes do começo da verificação de uma sonda de condutividade, apresenta diferenças significativas, se se tratar de uma sonda instalada na estação de CIP, devido à natureza dos produtos aí utilizados. Contudo, neste documento apenas será apresentado o procedimento geral de verificação, não referenciando o procedimento de segurança definido. Ademais, foi definida a periodicidade de verificação das sondas de condutividade analógicas para 180 dias e para as sondas de condutividade digitais para 120 dias. A descrição do procedimento de verificação encontra-se no Anexo F. 5.5.2 CRIAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE CALIBRAÇÃO DAS SONDAS DE CONDUTIVIDADE A calibração das sondas de condutividade analógicas da fábrica está prevista no caso do equipamento não ser aprovado, aquando do procedimento de verificação ou se a sonda de condutividade, quando exposta ao ar, não medir 0 mS/cm. A calibração das sondas de uma sonda de condutividade analógicas é realizada de 2 formas: • Através da medição com uma solução-padrão de condutividade conhecida; Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 100 • Introduzindo a constante exata da célula ( k ) do sensor de condutividade. O valor exato de k é fornecido no certificado de qualidade do sensor. A calibração, através de uma solução-padrão, é realizada introduzindo o valor exato da condutividade elétrica, à temperatura em que a solução se encontra. Para tal, idealmente, são utilizadas 3 soluções-padrão de KCl com concentrações diferentes: 0,001 g/dm3 KCl, 0,1 g/dm3 KCl e 1 g/dm3. A forma como os valores são introduzidos varia de acordo com o modelo da sonda e, para tal, é consultado o manual de instruções operacionais do equipamento em questão. 5.5.3 DEFINIÇÃO PLANO DE REALIZAÇÃO DE ARRASTOS Todo o processo de produção tem início com um arrasto à linha. Este arrasto tem como principal função a eliminação de possíveis resíduos das soluções químicas utilizadas no CIP. O comando deste procedimento dependerá da linha onde será realizado, podendo ser automático ou manual. Um arrasto automático é desencadeado de acordo com o sinal proveniente das sondas de condutividade. Por outro lado, a existência de linhas não automáticas exige que este comando seja dado pelo operador de serviço. Pelo contrário, o ciclo de produção termina com um arrasto final à linha. Este arrasto é realizado com o intuito de remover o excedente de produto que se acumulou na linha, preparando-a, assim, para o CIP. Adicionalmente, sempre que ocorre uma paragem no processo de produção, é realizado pelo menos um arrasto à linha. Desta forma, previne-se o desenvolvimento da carga microbiana, bem como a formação de incrustações. No momento de paragem, pode ser realizado um arrasto e, quando se reinicia o processo, poderá ser realizado outro arrasto, estando ao critério do operador responsável o número de arrastos a realizar. É de salientar que em cada arrasto realizado é perdido produto, sendo, por isso, crucial realizar o mínimo de arrastos possíveis, não colocando nunca em risco a qualidade do produto. Desta forma, definiu-se que é realizado apenas um arrasto, o qual deverá ser realizado no momento de paragem da linha. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 101 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Neste capítulo são apresentadas as principais conclusões obtidas no decurso deste projeto, face aos resultados alcançados e discutidos anteriormente. Ademais, são ainda referidas algumas propostas futuras, para otimização do processo de produção. Estas propostas não foram implementadas devido a limitações económicas e temporais subjacentes. 6.1 CONCLUSÕES A presente dissertação teve como principal objetivo a otimização de um processo de produção do leite em pó, numa empresa de laticínios dos Açores. Neste sentido, primeiramente, as amostras recolhidas durante os arrastos foram caracterizadas e, seguidamente, foi definido um plano que visasse a sua diminuição. Para tal, recorreu-se à metodologia de melhoria contínua adotada pela empresa, IVAA. Esta metodologia baseia-se na DMAIC, pelo que são utilizadas várias ferramentas de melhoria contínua no decurso da aplicação do método. Durante o acompanhamento do processo de produção foi identificada, consistentemente, perda de produto, sempre que se realizava um arrasto com água desmineralizada às linhas de enchimento. Nas etapas de padronização e de evaporação foi onde se verificou uma perda de produto mais acentuada e, por isso, o estudo desenvolvido centralizou-se nestas etapas. A principal causa para a perda de produto observada ao longo de todo o processo produtivo foi atribuída às sondas de condutividade instaladas nas linhas de enchimento. Por isso, foi traçado e implementado um plano com ações corretivas que visasse a sua diminuição. Este plano incluiu: definição do sinal de saída de todas as sondas de condutividade da fábrica (digital ou analógico); análise e validação do set-point já definido e da gama de trabalho; definição do critério de aceitação a ser utilizado durante o procedimento de verificação e; definição da solução-padrão a utilizar no procedimento de verificação. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 102 Nas amostras recolhidas na etapa de padronização, obteve-se que, no máximo, cerca de 21 % do seu conteúdo era nata. Após intervenção ao set-point da sonda de condutividade este valor aumentou, contudo, o tempo de resposta da sonda é muito inferior. Adicionalmente, das amostras recolhidas durante a etapa de evaporação, constatou-se que os produtos que apresentavam maior percentagem de matéria gorda (produto B e C) são os que representam maior perda de produto associada. Estas amostras continham cerca de 21 % de produto base na sua constituição. 6.2 SUGESTÕES PARA TRABALHO FUTURO Futuramente, é recomendada a aquisição de um condutivímetro de bancada, para a preparação das soluções-padrão, bem como para outras monitorizações efetuadas na fábrica. Estes aparelhos apresentam um erro de leitura inferior aos aparelhos portáteis, pelo que as verificações efetuadas às sondas de condutividade seriam mais fidedignas. Para além disso, uma vez que este aparelho iria servir de padrão, aconselha-se que seja efetuada uma calibração periódica nas entidades acreditadas. Em alternativa, é aconselhado que, pelo menos, o condutivímetro que atualmente é utilizado na preparação das soluções-padrão seja calibrado nas entidades acreditadas, periodicamente, a fim de validar as verificações efetuadas. Adicionalmente, verificou-se que, caso as linhas de transmissão se encontrem danificadas, a transmissão do sinal analógico entre o transdutor e o controlador é afetada. Desta forma, a leitura efetuada pelo aparelho apresenta um erro elevado, o qual poderá justificar, por exemplo, a impossibilidade de calibração do aparelho ou a apresentação de leituras diferentes no controlador (autómato) e no transmissor da sonda. Assim, sempre que da verificação do aparelho advém um erro superior ao definido, o passo seguinte deverá ser a verificação às linhas de transmissão. Devido à escassez de tempo, não foi possível otimizar ainda mais os resultados da sonda instalada na linha de enchimento de nata do TQ 14. Contudo, para trabalhos futuros é recomendada a avaliação da adoção de um set-point limitado para esta sonda, uma vez que este é mais preciso. De forma a padronizar todas as soluções-padrão utilizadas na fábrica, é ainda recomendado a extensão do estudo desenvolvido, para as sondas de condutividade digitais instaladas na linha de receção de leite. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 103 Por último, recomenda-se o desenvolvimento de um estudo que contabilize as perdas de produto, por etapa de processamento, bem como o seu impacto económico. Mormente, que seja conduzida a avaliação de um projeto que vise o reaproveitamento dos resíduos de produto lácteo gerados aquando dos arrastos. Desta forma, verificar-se-ia uma redução na perda de produto, a limpeza aos equipamentos seria simplificada e a carga sentida nos sistemas de drenagem, bem como na ETARI da empresa seria aliviada. Contudo, a minimização de desperdício também pode ser alcançada através da adoção de algumas práticas mais simples, tais como, o reforço do suporte das tubagens, de forma a suportarem as vibrações inerentes ao processo (pretende-se minimizar os derrames ocorridos nas juntas de ligação das tubagens); verificar se as conexões das tubagens se encontram hermeticamente isoladas, pois a entrada de ar traz repercussões como a formação de espuma; a manutenção de um chão seco facilita a identificação de possíveis derrames, e, por fim; deverá ser realizado um estudo a todas as sondas de nível instaladas nos tanques de armazenamento, pois o seu incorreto funcionamento poderá contribuir para o aumento do desperdício. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 104 Referências Bibliográficas [1] D. E. C. Na e C. Hipertensiva, Handbook of Drying for Dairy Products , 1.a edição. Wiley Blackwell, 2017. [2] OECD/Food and Agriculture Organization of the United Nations, «Dairy and dairy products», OECD-FAO Agric. Outlook 2022-2031 , pp. 212–223, 2022, doi: https://doi.org/10.1787/191239cc-en. [3] P. F. Fox, T. Uniacke-Lowe, P. L. H. cSweeney, e J. A. O’ ahony, Dairy Chemistry and Biochemistry , 2.a edição. 2015. doi: 10.1007/978-3-319-14892-2. [4] S. B. Dhull, A. Singh, e P. Kumar, Food Processing Waste and Utilization , 1.a edição. CRC Press, 2023. doi: 10.1201/9781003207689. [5] D. C. Montgomery, Introduction To Statistical Quality Control. , 6.a edição., vol. 10, n. 1. John Wiley & Sons, Inc, 1985. doi: 10.2307/2988304. [6] G. Bylund, Dairy Processing Handbook , vol. G3. Lund: Tetra Pak Processing Systems AB, 1995. [7] PNPAS, «Promoção da alimentação saudável-Leite», 2023. https://alimentacaosaudavel.dgs.pt/alimento/leite/ (acedido 20 de Janeiro de 2023). [8] M. Shahbandeh, «Global consumption of fluid milk 2022, by country», 2023. https://www.statista.com/statistics/272003/global-annual-consumption-of-milk-by-region/ (acedido 23 de Janeiro de 2023). [9] Instituto Nacional de Estatísticas, «Estatísticas Agrícolas - 2021», Lisboa, 2021. [Em linha]. Disponível em: www.ine.pt [10] A. Pérez-Sánchez e V. Olivera-Romero, «Techno-economic evaluation of a skimmed milk powder production process», TecnoLógicas , vol. 25, n. 55, p. e2381, 2022, doi: https://doi.org/10.22430/22565337.2381. [11] M. A. Farag, I. Khalifa, M. Gamal, e I. A. Bakry, «The chemical composition, production technology, authentication, and QC analysis of dried milk», Int. Dairy J. , vol. 133, p. 105407, 2022, doi: 10.1016/j.idairyj.2022.105407. [12] H. C. Deeth e M. J. Lewis, High Temperature Processing of Milk and Milk Products , Firts. [13] X. Wei, S. Agarwal, e J. Subbiah, «Heating of milk powders at low water activity to 95°C for 15 minutes using hot air-assisted radio frequency processing achieved pasteurization», J. Dairy Sci. , vol. 104, n. 9, pp. 9607–9616, 2021, doi: 10.3168/jds.2021-20449. [14] M. A. Farag, I. Khalifa, M. Gamal, e I. A. Bakry, «The chemical composition, production technology, authentication, and QC analysis of dried milk», Int. Dairy J. , vol. 133, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2022.105407. [15] FAO e WHO, «Codex standard for milk powders and cream powder», Codex Aliment. , p. 6, 1999, [Em linha]. Disponível em: https://www.fao.org/dairy-production-products/products/codex- Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 105 alimentarius/en/ [16] H. J. Wang e D. S. Lee, Packaging and the Shelf Life of Milk Powder Products . Elsevier, 2019. doi: 10.1016/b978-0-08-100596-5.22647-4. [17] S. A. Pérez e R. V Olivera, «Techno-Economic Evaluation of a Skimmed Milk Powder Production Process», TecnoLógicas , vol. 25, n. 55, p. e2381, 2022, doi: 10.22430/22565337.2381. [18] N. A. cCarthy, J. B. agan, C. . Kelleher, A. L. Kelly, J. A. O’ ahony, e . G. urphy, «Heat treatment of milk: Effect on concentrate viscosity, powder manufacture and end-product functionality», Int. Dairy J. , vol. 128, p. 105289, 2022, doi: 10.1016/j.idairyj.2021.105289. [19] S. N. Moejes e A. J. B. van Boxtel, «Energy saving potential of emerging technologies in milk powder production», Trends Food Sci. Technol. , vol. 60, pp. 31–42, 2017, doi: 10.1016/j.tifs.2016.10.023. [20] R. B. Baird, A. D. Eaton, e E. W. Rice, Standard methods: For the examination of water and waste water , 23.o., vol. 186, n. 1. 1990. doi: https://doi.org/10.2105/SMWW.2882.216. [21] I. Stefanov, B. Vlaeminck, e V. Fievez, «A novel procedure for routine milk fat extraction based on dichloromethane», J. Food Compos. Anal. , vol. 23, n. 8, pp. 852–855, 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.jfca.2010.03.016. [22] ISO 23318:2022 | IDF 249, «Milk, dried milk products and cream Determination of fat content Gravimetric method». p. 11, 2022. doi: ISO/TC 34/SC 5. [23] ISO 6734:2010 | IDF 15:2010, «Sweetened condensed milk Determination of total solids content (Reference method)». p. 5, 2010. doi: ISO/TC 34/SC 5. [24] S. Kale, S. Khedekar, G. Inamdar, e S. Mohite, «Automated Cleaning in Dairy Industry using CIP Method», Int. J. Innov. Sci. Res. Technol. , vol. 2, n. 4, p. 4, 2017. [25] K. H. Teh, S. Flint, J. Brooks, e G. Knight, Biofilms in the Dairy Industry , 1.a ed. Wiley Blackwell, 2015. [26] R. Prendergast, M. D. Murphy, F. Buckley, e J. Upton, «The effects of seasonality, management, infrastructure and automation on the milking efficiency of herringbone and rotary milking parlors in Ireland», J. Dairy Sci. , p. 16, 2023, doi: https://doi.org/10.3168/jds.2023-23540. [27] F. K. Konstantinidis, V. Balaska, S. Symeonidis, D. Tsilis, S. G. Mouroutsos, e L. Bampis, «Automating dairy production lines with the yoghurt cups recognition and detection process in the Industry 4.0 era», Proced. Comput. Sci. , vol. 217, pp. 918–927, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.12.289. [28] P. N. Paraskevopoulos, Modern Control Engineering (Automation and Control Engineering) , 1.a edição. World Wide Web. [29] D. E. Seborg, T. F. Edgar, e F. J. Doyle III, Process Dynamics and Control , 4.a edição. Wiley, 2016. [30] S. M. Jafari e N. Malekjani, Eds., Transporting Operations of Food Materials within Food Factories , 1.a edição. Nikki P. Levy, 2022. Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 112 Tabela A2. Caracterização das amostras 1 e 2, recolhidas durante os AI e AF, na etapa de padronização TQ 5000 TQ 14 (antes intervenção) TQ 14 (após intervenção) 𝝈/ (mS/cm) MG /% MS /% 𝝈/ (mS/cm) MG /% MS /% 𝝈/ (mS/cm) MG /% MS /% Amostra 1 Arrasto Inicial Ensaio1 0,1785 0,780 0,840 0,1178 0,694 0,709 0,2438 0,045 0,019 Ensaio 2 0,0541 1,041 0,911 0,0406 0,291 0,142 0,1477 1,3828 1,3056 Desvio padrão 0,088 0,184 0,050 0,055 0,285 0,401 0,068 0,946 0,910 Média 0,116 0,910 0,876 0,079 0,493 0,426 0,196 0,714 0,662 Amostra 2 Arrasto Inicial Ensaio1 0,5280 2,500 3,143 0,862 8,157 10,217 0,3107 2,463 2,739 Ensaio 2 0,6514 2,344 2,400 0,6453 7,612 8,901 2,07 36,947 41,847 Desvio padrão 0,087 0,110 0,525 0,153 0,385 0,931 1,244 24,384 27,654 Média 0,590 2,422 2,772 0,754 7,885 9,559 1,190 19,705 22,293 Amostra 1 Arrasto Final Ensaio1 0,759 7,889 9,589 0,759 7,889 9,589 0,0294 0,15923 0,17602 Ensaio 2 0,675 7,671 8,947 0,675 7,671 8,947 - - - Ensaio 3 0,892 8,491 10,681 0,892 8,491 10,681 - - - Desvio padrão 0,109 0,425 0,877 0,109 0,425 0,877 - - - Média 0,775 8,017 9,739 0,775 8,017 9,739 0,029 0,159 0,176 Amostra 2 Arrasto Final Ensaio1 0,1339 0,425 0,521 0,0012 0,027 1,565 0,0302 0,1454 0,1558 Ensaio 2 0,0455 3,181 3,021 0,0771 0,509 0,443 - - - Ensaio 3 0,2736 1,16 1,458 0,0877 0,444 0,495 - - - Desvio padrão 0,115 1,427 1,263 0,047 0,262 0,633 - - - Média 0,151 1,589 1,667 0,055 0,327 0,834 0,030 0,145 0,156 Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 113 Anexo C – Calendarização das tarefas O plano de ações corretivas delineado no decurso da presente dissertação encontra-se apresentado na Figura A3. É de ressalvar que este plano serviu apenas de orientação, não tendo sido cumpridos necessariamente os prazos definidos, devido à organização da própria empresa. Figura A3. Diagrama de Gantt com a calendarização das tarefas. Tarefas/Data 10/4 17/4 01/5 15/5 18/5 25/5 31/5 05/6 12/6 26/6 03/7 10/7 14/7 18/7 21/7 31/7 Levantamento de todas as SCD, do respetivo sinal, gama de trabalho e set-point Avaliação e definição correta do sinal de cada SCD Caracterização de amostras de leite pré-condensado, quanto à condutividade elétrica e, respetiva temperatura, matéria gorda e matéria seca Sugestão de alteração do set-point , para as SCD analógicas Sugestão de definição de nova gama de trabalho, para as SCD analógicas Definição da solução padrão mais adequada a cada sonda Levantamento e estudo do critério de aceitação definido para cada SCD Avaliação das recomendações do fornecedor Definição do novo critério de aceitação e atualização da ficha técnica das sondas de condutividade Avaliação e definição de um procedimento a adotar durante a verificação das sondas de condutividade Avaliação das recomendações do fornecedor para a calibração das sondas de condutividade Definição do procedimento e periodicidade de calibração das sondas de condutividade analógicas Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 114 Anexo D – Lista das sondas de condutividade da fábrica e da respetiva marca/modelo As sondas de condutividade que foram alvo de estudo, durante o desenvolvimento da presente dissertação, encontram-se listadas na Tabela A3. Adicionalmente, está definida a respetiva marca e modelo, bem como o seu sinal de saída. Tabela A3. Listagem das sondas de condutividade da empresa alvo de estudo Área de atuação Sonda de Condutividade Sinal saída Marca/modelo Receção SCD-0008 Analógico JUMO CTI-750 SCD-0009 Analógico JUMO CTI-750 SCD-0010 Analógico JUMO CTI-750 SCD-0021 Digital Henkel P3-LMI01 SCD-0022 Digital Henkel P3-LMI01 SCD-0023 Digital JUMO CTI-750 SCD-0024 Digital Henkel P3-LMI01 SCD-0025 Digital Henkel P3-LMI01 Padronização CT-102 Analógico - SCD-0019 Analógico JUMO tcLine CI SCD-0018 Analógico JUMO tcLine CI CT-201 Analógico - CT-101 Analógico - CT-301 Analógico - Manteiga SCD-0015 Analógico JUMO CTI-750 SCD-0016 Analógico JUMO CTI-750 Evaporação SCD-0011 Analógico Henkel P3-LMI01 SCD-0013 Analógico Endress & Hauser Indumax CLS54 SCD-0017 Digital Henkel P3-LMI01 SCD-0020 Digital Henkel P3-LMI01 SCD-0026 Analógico - Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 115 Anexo E – Caracterização das amostras dos vários produtos intermédios e das soluções-padrão preparadas Na Tabela A4 são apresentados os dados relativos à caracterização da nata, enquanto na. Em relação às Tabela A5 e Tabela A6, são evidenciados os dados obtidos durante os vários ensaios, para as amostras recolhidas de leite inteiro e de leite pré-condensado dos vários produtos estudados, respetivamente, bem como a solução-padrão preparada a partir destes produtos lácteos. Os valores de condutividade elétrica apresentados são referentes à temperatura de 25 ºC, adotada como temperatura de referência. Adicionalmente, na Tabela A7 são evidenciados os valores de condutividade elétrica da água desmineralizada, utilizada na preparação das várias soluções-padrão, à temperatura de referência (25 ºC) e à temperatura da solução-padrão (9 ºC). Complementarmente, foi realizada uma análise estatística aos resultados obtidos, na qual foi calculada a média, o desvio padrão e o intervalo de confiança. O intervalo de confiança é determinado tendo em consideração uma distribuição de Student , isto é, tratando-se de um reduzido número de medições (< 30), são calculados os valores de p para os testes bilaterais, considerando um intervalo de confiança de 95 %. Desta forma, é verificado se existem diferenças estatisticamente significativas entre os dados. Uma vez que todos os dados apresentam um valor de p >0,05, então os valores médios não apresentam diferenças significativas. Tabela A4. Valores obtidos da caracterização das amostras de nata Nata MG /% MS /% 𝝈/(mS/cm) Ensaio 1 37,621 43,285 2,354 Ensaio 2 38,45 44,33 2,352 Ensaio 3 40,727 45,917 2,272 Média 38,933 44,511 2,326 Desvio padrão 1,608 1,325 0,047 Intervalo de confiança ( p =0,05) 3,995 3,292 0,116 Tabela A5. Valores obtidos da caracterização das amostras de leite inteiro e da correspondente solução-padrão Leite inteiro Solução-Padrão MG /% MS /% 𝝈/ (mS/cm) MG /% MS /% 𝝈/ (mS/cm) Fator diluição Ensaio 1 4 12,126 5,09 2,1149 6,7909 3,257 1,83 Ensaio 2 3,784 12,399 5,187 2,1552 6,7209 3,275 1,76 Ensaio 3 4,04 12,898 5,109 2,246 6,7555 3,256 1,87 Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 116 Média 3,941 12,474 5,129 2,1720 6,7558 3,2627 1,8200 Desvio padrão 0,138 0,391 0,051 0,0672 0,0350 0,0107 0,0557 Intervalo de confiança ( p =0,05) 0,342 0,972 0,128 0,167 0,087 0,027 0,138 Tabela A6. Valores obtidos da caracterização das amostras de leite pré-condensado e da correspondente solução-padrão Leite pré-condensado Solução-Padrão MG /% MS /% 𝝈/ (mS/cm) MG /% MS /% Fator diluição PA Ensaio 1 0,31 48 6,31 0,034 4,49 12 Ensaio 2 0,42 48,359 7,01 0,0419 4,49613 14,5 Ensaio 3 0,341 48,322 6,31 0,0324 5,082 10,7 Média 0,357 48,227 6,543 0,0361 4,6894 12,4000 Desvio padrão 0,057 0,197 0,404 0,0051 0,3400 1,9313 Intervalo de confiança ( p =0,05) 0,141 0,491 1,004 0,013 0,845 4,798 PB Ensaio 1 13,586 49,35 4,5 2,02 6,577 8 Ensaio 2 13,96 49,8 4,573 1,901 6,727 7,8 Média 13,773 49,575 4,537 1,9605 6,6520 7,9000 Desvio padrão 0,264 0,318 0,052 0,0841 0,1061 0,1414 Intervalo de confiança ( p =0,05) 2,376 2,859 0,464 0,756 0,953 1,271 PC Ensaio 1 27,55 51,811 5,316 6,02 10,98 5 Ensaio 2 27,5 51,63 5,396 5,56 10,8 4 Ensaio 3 27,374 53,5715 5,071 5,273 10,566 4,75 Média 27,475 52,338 5,261 5,6177 10,7820 4,5833 Desvio padrão 0,091 1,073 0,169 0,3768 0,2076 0,5204 Intervalo de confiança ( p =0,05) 0,225 2,664 0,421 0,936 0,516 1,293 PD Ensaio 1 4,36 52,9 11,69 0,365 4,229 14,0 Ensaio 2 4,3 52,829 11,3 0,3645 4,221 14,0 Média 4,330 52,865 11,495 0,3648 4,2250 14,0 Desvio padrão 0,042 0,050 0,276 0,000 0,006 0,000 Intervalo de confiança ( p =0,05) 0,381 0,451 2,478 0,003 0,051 - Tabela A7. Condutividade elétrica da água desmineralizada utilizada na preparação da solução-padrão 𝝈/(mS/cm) a 25 ºC 𝝈/(mS/cm) a 9 ºC Água desmineralizada 0,009 0,0032 0,0023 0,0008 0,0023 0,0008 0,0090 0,0032 0,0069 0,0025 0,0032 0,0012 0,0026 0,0009 0,007 0,0025 0,0090 0,0032 0,0071 0,0026 0,00809 0,0029 0,005 0,0018 0,003 0,0011 0,0023 0,0008 0,005 0,0018 0,003 0,0011 Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 117 0,0023 0,0008 Média 0,00512 0,00180 Desvio Padrão 0,00269 0,000971 Intervalo de confiança 0,00138 0,000497 Anexo F – Procedimento de verificação das sondas de condutividade Sondas de condutividade analógicas 1. A verificação das sondas de condutividade é efetuada no local onde se encontra instalada; 2. Os técnicos apenas deverão dar início à verificação das sondas de condutividade, após serem tomadas as medidas de segurança, definidas para a área onde estes equipamentos estão instalados; 3. Após concluídas e asseguradas as medidas de segurança, a sonda de condutividade deve ser retirada, limpa com água desmineralizada e bem seca bem com um papel absorvente macio, de modo a eliminar qualquer resíduo do processo; 4. Colocar a sonda de condutividade ao ar e registar o valor que surge no visor do controlador (deverá ser 0 mS/cm, independentemente da temperatura registada) no relatório de verificação do equipamento. Qualquer valor diferente registado poderá ser indicativo de sujidade na sonda e, por isso, dever-se-á limpar novamente a sonda de condutividade. Não obstante, se a diferença persistir dever-se-á efetuar a manutenção/ calibração à sonda de condutividade em questão; 5. Colocar uma pequena porção de solução, “molhar” toda a parte interna no recipiente de plástico e descartar. Seguidamente, colocar nova solução, o suficiente para cobrir a sonda de condutividade; 6. Inserir a sonda de condutividade no frasco e aguardar que os valores de condutividade elétrica estabilizem. É importante garantir que a sonda fica suspensa, isto é, que não encoste no fundo nem nas paredes do recipiente de plástico, bem como garantir a ausência de bolsas de ar. Anotar no relatório de verificação de equipamento os valores correspondentes à condutividade elétrica do transmissor e à temperatura verificadas; Lavar a sonda de condutividade com água desmineralizada, secá-la com um papel macio e reestabelecer as condições normais do processo. A sonda de condutividade deverá ser Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 118 introduzida na mesma direção do fluxo, de acordo com a Figura A4, no caso de se se tratar de uma sonda da marca JUMO. Figura A4. Esquematização do posicionamento da sonda de condutividade da marca JUMO no processo. (A) indica a marca que deverá estar alinha com o sentido do fluxo (B). Caso seja da marca Endress & Hauser, a sonda deverá ser posicionada de acordo com a Figura A5. No Anexo E encontra-se a listagem das várias sondas de condutividade existentes na fábrica e a respetiva marca e modelo; Figura A5. Esquematização do posicionamento da sonda de condutividade da marca Endress & Hauser no processo. As setas indicam a direção do fluxo. 7. Analisar os dados recolhidos tendo em consideração que: Ou seja, quando o aparelho apresentar um erro superior a 2 % este não deve ser aprovado e, como tal, dever-se-á efetuar a calibração a este aparelho. Caso, se mantenha um erro superior a 2 %, então dever-se-á proceder à alteração do equipamento em questão. Para calcular o erro é necessário calcular a diferença entre o valor de condutividade da solução-padrão, mencionado no rótulo da garrafa, para a temperatura medida no controlador, e o valor de condutividade que é efetivamente medido no controlador (𝜀𝑛). O valor do erro, em percentagem, é obtido a partir A 𝜀𝑛/%=|𝜀𝑛| 𝑌𝑛×100 𝜺𝒏 ≤𝟐 % B Otimização de um processo de produção de leite em pó ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 119 do quociente entre 𝜀𝑛 e o valor da condutividade da solução-padrão, mencionado no rótulo da garrafa (𝑌𝑛). Sondas de condutividade digitais 1. A verificação das sondas de condutividade é sempre efetuada no local onde se encontra instalada; 2. A solução padrão utilizada é preparada a partir de uma amostra de produto (leite fresco) diluída com água desmineralizada, até a solução apresentar uma condutividade elétrica de 0,8 mS/cm, a 6 ºC, no caso das sondas digitais instaladas na receção. Se se tratar da sonda de condutividade instalada na etapa de evaporação, então deverá apresentar 2,3 mS/cm, a 9 ºC; 3. Os técnicos só deverão dar início à verificação das sondas de condutividade após serem tomadas as medidas de segurança vigentes; 4. Colocar a sonda de condutividade na solução-padrão preparada previamente e avaliar se a sonda deteta o produto. É importante garantir que a sonda fica suspensa, isto é, que não encoste no fundo nem nas paredes do recipiente de plástico; 5. Lavar a sonda com água desmineralizada e colocá-la num recipiente de plástico que contenha água desmineralizada, de forma que esta não toque no fundo nem nas paredes deste. Avaliar se esta não deteta produto (mantém-se a cinzento a representação da sonda no painel de controlo); 6. Voltar a repetir os passos 4 e 5, de forma a garantir o correto funcionamento da sonda de condutividade; 7. Anotar no relatório de verificação do equipamento os resultados da verificação efetuada e reestabelecer as condições de processo. As sondas de condutividade digitais, devem ser introduzidas de forma que o produto passe entre as 2 varetas da sonda.