UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM UNIDADES
DE RESFRIAMENTO DE LEITE
MÁRCIO OLIVEIRA CAVALCANTE
Fortaleza
Julho de 2010
ii
MÁRCIO OLIVEIRA CAVALCANTE
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM UNIDADES
DE RESFRIAMENTO DE LEITE
Monografia apresentada para a obtenção dos
créditos da disciplina Trabalho de Conclusão
de Curso do Centro de Tecnologia da
Universidade Federal do Ceará, como parte das
exigências para a graduação no curso de
Engenharia Elétrica.
Área de concentração:
Conservação de Energia Elétrica.
Orientador: Prof. Alexandre Rocha Filgueiras.
Fortaleza
Julho de 2010
iii
iv
“O sábio aponta a lua com o dedo. O idiota só olha o dedo.”
(Ditado chinês)
v
A Deus,
Aos meus pais, Brito e Silvânia,
A minha namorada, Natália
Aos meus familiares,
A todos os amigos.
vi
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, por tudo que tem feito na minha vida. Agradeço porque
Ele tem me sustentado e Suas misericórdias se renovam a cada dia. Toda honra e toda glória
sejam dadas a Ele.
Aos meus pais, pela dedicação e apoio que têm me dado.
A minha namorada pela compreensão e palavras de apoio nos momentos mais
difíceis.
Aos colegas de trabalho da Companhia Brasileira de Laticínios - CBL, pela ajuda
e pelo tempo concedido com explicações, que muito ajudaram tanto na parte teórica quanto
prática do assunto.
Aos amigos de sala pela alegria, pelo companheirismo e por tornarem esses
longos anos de faculdade suportáveis para mim.
vii
Cavalcante, M. O. “Conservação de Energia Elétrica em Unidades de Resfriamento de Leite”,
Universidade Federal do Ceará – UFC, 2010, XXp.
O setor de laticínios passa, neste fim de década, por um processo de consolidação, desta
forma as empresas tem buscado meios mais eficientes de produção e operação. Um dos
pontos críticos, onde os custos são mais elevados, é o gasto com energia elétrica. As unidades
de captação e resfriamento de leite espalhadas pelo interior, são responsáveis por grande parte
do gasto de energia do setor. Desta forma as empresas estão implantando programas de
Conservação de Energia, que nada mais é do que a redução do consumo, com redução de
custos, sem perder, em nenhum momento, a eficiência e a qualidade dos serviços. Assim
sendo, este estudo tem por objetivo identificar os equipamentos que compõem uma unidade
básica de captação e resfriamento de leite e seus similares mais eficientes do mercado, como
também um modo de operação que respeite a regulação vigente para o setor, mas permita a
redução significativa dos custos.
Palavra-Chave: Conservação de energia elétrica.
viii
Cavalcante, M. O. “Conservation of electricity in units of cooling Milk”, Universidade
Federal do Ceará – UFC, 2010, XXp.
The dairy industry is approaching end of this decade by a consolidation process, so companies
are seeking ways of more efficient production and operation. One of the critical points, where
costs are higher, it is spending on electricity. The units of abstraction and milk cooling around
the interior, are responsible for much of the energy expenditure of the sector. Thus companies
are implementing programs of conservation of energy, which is nothing more than the
reduction of consumption, reducing costs, without losing, in no time, efficiency and quality of
services. Therefore, this study aims to identify the equipment that comprise a basic capture
and cooling of milk and its derivatives more efficient market, as well as a mode of operation
that complies with the regulation in force for the sector, but allow a significant reduction
costs.
Keyword: Electrical energy conservation.
ix
SUMÁRIO
SUMÁRIO ........................................................................................................................................................ IX
LISTA DE ILUSTRAÇÕES ................................................................................................................................... XI
LISTA DE TABELAS .......................................................................................................................................... XII
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ................................................................................................................ XIII
LISTA DE SÍMBOLOS ...................................................................................................................................... XIV
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 1
1.1
ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................................................................. 2
1.2
SETOR LEITEIRO BRASILEIRO ............................................................................................................... 2
1.3
OBJETIVO ............................................................................................................................................ 3
1.4
ESTADO DA ARTE ................................................................................................................................ 3
1.3.1
SISTEMAS MODERNOS DE RESFRIAMENTO ......................................................................................... 3
1.3.1.1
1.3.2
CICLO DE RESFRIAMENTO ............................................................................................................... 4
RESFRIADORES A PLACAS .................................................................................................................... 7
2. O SETOR LEITEIRO ........................................................................................................................................ 8
2.1
PRODUÇÃO DE LEITE ........................................................................................................................... 8
2.2
PANORAMA BRASILEIRO ....................................................................................................................10
2.2.1
COMPETITIVIDADE DA CADEIA PRODUTIVA DO LEITE ........................................................................11
2.2.2
NORMAS PARA O GERENCIAMENTO ..................................................................................................12
2.2.3
PROBLEMAS DO SETOR ......................................................................................................................13
3. SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE LEITE ........................................................................................................15
3.1
POR QUE RESFRIAR O LEITE? ..............................................................................................................15
3.1.1
HIGIENE E QUALIDADE DO LEITE ........................................................................................................16
3.1.1.1
HIGIENE FÍSICA ...............................................................................................................................16
3.1.1.2
HIGIENE QUÍMICA ..........................................................................................................................16
3.1.1.3
HIGIENE MICROBIOLÓGICA ............................................................................................................17
3.2
MÉTODO DE OPERAÇÃO .....................................................................................................................17
3.2.1
EQUIPAMENTOS DE RESFRIAMENTO ..................................................................................................17
3.2.2
DESEMPENHO DE RESFRIAMENTO E DE AGITAÇÃO ............................................................................18
3.2.3
TAXA DE RESFRIAMENTO DE LEITE .....................................................................................................19
3.2.4
MEIOS DE RESFRIAMENTO .................................................................................................................20
3.2.5
FLUIDOS REFRIGERANTES ...................................................................................................................20
x
3.2.6
OPERAÇÃO ADEQUADA DO TANQUE DE RESFRIAMENTO DE LEITE ....................................................21
3.3
DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE LEITE ........................................................21
3.3.1
CARGA TÉRMICA DO LEITE .................................................................................................................22
3.3.2
EQUIPAMENTOS .................................................................................................................................23
3.3.3
CUSTOS DE OPERAÇÃO .......................................................................................................................30
4. DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE FINANCEIRA ...........................................................................................34
4.1
INVESTIMENTO TOTAL .......................................................................................................................34
4.2
VALOR PRESENTE DE UM VALOR FUTURO ..........................................................................................35
4.3
VALOR PRESENTE DE UMA SÉRIE UNIFORME DE MONTANTES (VPS)..................................................36
4.4
TÉCNICAS DE ANÁLISE DE INVESTIMENTO ..........................................................................................36
4.4.1
VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL) ........................................................................................................36
4.4.2
TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) .....................................................................................................37
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS .........................................................................................38
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................................................39
ANEXO A – INSTRUÇÃO NORMATIVA 51 .........................................................................................................41
ANEXO B – INSTRUÇÃO NORMATIVA 53 .........................................................................................................44
ANEXO C – CONDENSADOR ANTIGO ...............................................................................................................47
ANEXO D – NOVO VENTILADOR, MODELO 45CL350BXCCS, UTILIZADO NA UNIDADE CONDENSADORA
EXISTENTE .......................................................................................................................................................49
ANEXO E – COMPRESSOR CRJQ-0300 ..............................................................................................................50
ANEXO F – COMPRESSOR CR22K6 ...................................................................................................................51
xi
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1. Esquemático do ciclo de resfriamento
04
Figura 2. Partes individuais da instalação de um tanque
06
Figura 3. Sistema de resfriamento a placa
07
Figura 4. Fluxo do leite/água em um resfriador a placas
07
Figura 5. Curso da temperatura do leite durante o armazenamento no tanque (período de 72
horas)
19
Figura 6. Compressor CRJQ-0300
23
Figura 7. Região de operação do compressor CRJQ-0300
24
Figura 8. Equipamento utilizado para o resfriamento, composto por dois compressores e
quatro ventiladores
24
Figura 9. Região de operação do compressor CR22K6
25
Figura 10. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CRJQ-0300 em diversas
situações operacionais
25
Figura 11. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CR22K6 em diversas situações
operacionais
26
Figura 12. Gráfico da potência consumida do compressor CRJQ-0300 em diversas situações
operacionais
26
Figura 13. Gráfico da potência consumida do compressor CR22K6 em diversas situações
operacionais
27
Figura 14. Gráfico da eficiência do compressor CRJQ-0300 em diversas situações
operacionais
27
Figura 15. Gráfico da eficiência do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais
28
Figura 16. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CRJQ-0300 em diversas situações
operacionais
29
Figura 17. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CR22K6 em diversas situações
operacionais
29
xii
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1. Produção de Leite, Vacas Ordenhadas e Produtividade em Países Selecionados,
2005
09
Tabela 3.1. Temperatura ambiente de operação
18
Tabela 3.2. Tempo de resfriamento do leite à temperatura de resfriamento (4 °C)
19
Tabela 4.1. Insumos necessários e respectivos custos
34
Tabela 4.2. Valor de mercado dos equipamentos a serem substituídos
35
xiii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
BNB
Banco do Nordeste do Brasil
CBL
Companhia Brasileira de Laticínios
COELCE
Companhia Elétrica do Ceará
CONSAGRO
Conselho do Agronegócio
COP
Coeficiente de Performance
IN
Instrução Normativa
MAPA
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
Mercosul
Mercado Comum do Sul
PENSA
Programa de Estudos dos Negócios do Setor Agroindustrial
PIB
Produto Interno Bruto
PNQL
Programa Nacional da Qualidade do Leite
xiv
LISTA DE SÍMBOLOS
Latinos
f
Frequência
F
Valor futuro (R$)
i
Taxa de juros (%)
IT
Investimento total (R$)
m
Massa (kg)
m
Vazão mássica de um fluido (kg/h)
n
Prazo de pagamento (ano)
P
Período (horas)
Q
Quantidade de calor (kW)
S
Série de valores
t
Tempo (horas)
T
Temperatura (°C)
TIR
Taxa interna de retorno
V
Volume (l)
VP
Valor presente (R$)
VPL
Valor presente líquido (R$)
W
Potência (kW)
Gregos
ɳ
Eficiência energética (%)
Subscritos
eq
Equipamento
resf
Resfriamento
agit
Agitador
T
Total
i
Inicial
xv
f
Final
iso
Isentrópica
conserv
Conservação
F
Capacidade frigorífica
op
Operação
P
Tempo para perder 1 °C
1
1. INTRODUÇÃO
No decorrer do último século a demanda global por energia elétrica deu um salto
significativo, principalmente em direção aos combustíveis fósseis como o petróleo e o carvão.
É importante destacar que este crescimento ocorreu principalmente nos países mais
industrializados, que contam com 32% da população mundial e consomem 82% da energia
gerada.
O crescimento na utilização de recursos energéticos devido ao processo de
revolução industrial intensificado no século passado, aliado ao crescimento populacional
acelerado da ordem de 3,5 bilhões de pessoas somente nos últimos 56 anos e, também a
questões geopolíticas entre produtores de petróleo na década de 70 desencadearam aumentos
explosivos dos preços da matéria prima e por consequência da energia elétrica que chega a
casa dos consumidores e as empresas.
Essas crises, porém, conscientizaram as pessoas e as empresas ao redor do mundo
de que é preciso otimizar processos e economizar recursos. Antes das crises a abundância de
matéria prima para a geração de energia e a pouca influência dos custos com energia elétrica
nos custos totais de produção, paralisaram os investimentos em novas fontes de energia e em
métodos mais eficientes de produção e operação. O processo de globalização em curso nos
últimos 20 anos tem reduzido as distâncias e propiciado a disputa direta entre grandes grupos
empresariais existentes em diversos pontos do globo. Como diferencial nesta luta pelo
mercado, cada vez mais exigente, essas empresas trabalham sua imagem e a de seus produtos
e serviços, e também trabalham o preço, reduzindo custos e os repassando para os seus
clientes.
Como parte deste processo empresas brasileiras estão substituindo seus parques
tecnológicos por parques mais modernos para que, desta forma, possam conservar seus
mercados no Brasil e concorrer em mercados a nível global. É um processo em que ganha a
empresa por ser mais eficiente e ter mais clientes, ganha o cliente por comprar um produto ou
serviço a um preço menor e, neste caso, ganha o meio ambiente, que tem sido alvo de estudos
e debates sobre sua preservação e sobre seu uso sustentável.
2
1.1 Estrutura do Trabalho
Para o desenvolvimento deste trabalho, foi realizada uma pesquisa bibliográfica
nas empresas fabricantes de equipamentos de refrigeração, na Companhia Brasileira de
Laticínios - CBL, nas empresas terceirizadas que prestam serviço de manutenção e na
literatura especializada, no sentido de se obter subsídios adicionais que contribuíssem para o
desenvolvimento da monografia. Como resultado desta revisão bibliográfica, a estrutura do
trabalho ficou definida em cinco capítulos, cujos conteúdos são descritos em seguida.
O capítulo 2 aborda conceitos básicos sobre o setor leiteiro no Brasil,
apresentando suas caracteristicas biológicas, químicas e físicas, aspectos de sua produção e
industrialização, o potencial do país no setor lácteo, o potencial da matéria prima para a
geração de emprego e renda e métodos de tratamento do leite.
O capítulo 3 apresenta o atual patamar tecnológico do sistema de resfriamento de
leite. São apresentados os equipamentos utilizados e o dimensionamento dos sistemas
necessários para este processo.
O capítulo 4 apresenta a análise sobre a viabilidade técnica da substituição dos
equipamentos utilizados na unidade e a mudança do modo de operação do sistema, estes são
os objetos de estudo que darão base a conclusão da viabilidade.
Por fim tem-se a conclusão, em que se encontra uma revisão do estudo realizado,
recomendações para trabalhos futuros, os objetivos alcançados e os benefícios conseguidos
com esta monografia.
1.2 Setor Leiteiro Brasileiro
O setor leiteiro no Brasil, principalmente fora do eixo São Paulo – Minas Gerais, é
caracterizado pelo grande número de produtores, que, porém, apresentam baixíssimos índices
de produtividade e qualidade. Isto representa um obstáculo a esses produtores na hora de
competir no mercado interno com produtos vindos de mercados interligados como o
Mercosul. Isto representa também um problema para o país aumentar sua capacidade
exportadora, pois as exigências sanitárias dos mercados internacionais estão mais rígidas e os
clientes não permitem falhas.
Este quadro exibe a necessidade de modificações estruturais profundas no setor no
Brasil, pois somente desta forma o setor poderá adquirir capacidade técnica para atender de
3
modo adequado o mercado interno e exportar o execendente produtivo como ocorre com
países mais avançados.
Existe um longo caminho a ser percorrido pela pecuária leiteira no Brasil,
caminho que passa pela profissionalização de toda a cadeia. Há necessidade de uniformizar os
avanços tecnológicos em todos os níveis da cadeia e não somente nos que faturam uma maior
quantidade de recursos financeiros. Os investimentos necessários para o aperfeicoamento da
cadeia estão concentrados em refrigeração, ordenha mecânica e genética bovina, que
muitas
vezes são inviabilizados devido os baixos volumes de produção, principalmente de
pecuaristas não especializados.
Especialmente na refrigeração, os dois maiores entraves para uma maior
utilização de recursos tecnológicos, além dos aspectos culturais, ainda forte em algumas
regiões do interior do país, é a dificuldade para a aquisição de financiamentos e o custo de
operação do equipamento, principalmente com energia elétrica.
1.3 Objetivo
Este trabalho considera um aspecto fundamental ao desenvolvimento sustentável
da atividade leiteira no Brasil. É avaliada situações/configurações técnica e economicamente
adequadas para o resfriamento de leite sem que a legislação que regula o setor seja infringida.
O objetivo deste trabalho é buscar alternativas técnicas, tanto com a substituição
de equipamentos obsoletos por equipamentos mais modernos, como também estudar as
unidades existentes em busca de redimensionar o sistema por um mais adequado a carga
operada. Buscar tembém junto à legislação vigente trabalhar com uma melhor opção tarifária
possível para o local de operação.
1.4 Estado da Arte
1.3.1 Sistemas Modernos de Resfriamento
Os modernos sistemas de resfriamento transferem o calor do leite para o meio
através de uma parede de metal que separa o leite do líquido refrigerante, desta forma não há
contato direto com o produto. O meio refrigerante absorve o calor do leite através do
evaporador e o expele para o ambiente através do condensador. O resfriamento está
4
relacionado ao desenho do equipamento. A temperatura depende do ajuste do termostato e/ou
do fluxo de leite através das placas. A taxa de resfriamento varia conforme aumenta a
diferença de temperatura, a velocidade e ao movimento turbulento dos líquidos ao longo da
parede.
Para os sistemas modernos, o resfriamento ocorre com o uso de energia elétrica,
que faz funcionar a unidade de condensação, que condensa o líquido evaporado e torna o
processo um ciclo contínuo.
1.3.1.1 Ciclo de Resfriamento
O sistema considerado acima, tem seu ciclo de resfriamento dividido em lado de
baixa e alta pressão.
Figura 1. Esquemático do ciclo de resfriamento
Lado de Baixa Pressão
O meio de resfriamento enche parcialmente o evaporador. Ligando o compressor
o gás acima do líquido será bombeado para fora, reduzindo a pressão. Ocorrerá a fervura do
líquido quando a pressão cair abaixo da pressão da temperatura atual. Uma parcela do meio de
resfriamento irá evaporar e tirar calor do meio, deixando o restante mais frio. Quando a
temperatura cai abaixo da temperatura do leite, o calor flui do leite para o meio de
resfriamento fervente. O calor do leite evapora uma quantidade de meio de resfriamento. O
ponto de equilíbrio da temperatura ocorre quando a quantidade de calor, transportada pelo
compressor, estiver em equilíbrio com a quantidade de calor do leite.
5
Lado de Alta Pressão
O lado de alta fica conectado ao condensador. O condensador tem a finalidade de
transferir o calor de condensação para a área circunvizinha. O compressor bombeia o gás
refrigerante no condensador. Enquanto a pressão permanecer abaixo da pressão da
temperatura de condensação, só a pressão subirá. Quando a pressão for maior que a pressão da
temperatura de condensação ocorrerá a transferência de calor do gás refrigerante para as áreas
ao redor. Durante o processo, primeiro é retirado o supercalor, a diferença de temperatura
entre o gás aquecido acima do ponto de ebulição e este ponto, a condensação começará após
isto. Para agilizar o processo de condensação, é necessária uma diferença de temperatura
específica. A pressão permanecerá constante quando a diferença de temperatura for suficiente
para condensar todo o gás bombeado pelo compressor.
O processo é contínuo, pois o líquido no condensador realimenta o evaporador.
Como a pressão no condensador é sempre maior que no evaporador, através de conexões de
tubos entre o evaporador e o condensador, isto pode facilmente ocorrer. O fluxo de meio de
resfriamento pode ser controlado através de uma válvula adaptada nesta conexão. Esta válvula
é chamada de válvula de expansão termostática. Este equipamento mede a pressão do
evaporador e a temperatura do tubo de sucção. A válvula se abre de acordo com o supercalor.
6
Figura 2. Partes individuais da instalação de um tanque
Da figura 2 tem-se os seguintes componentes:
A bomba de gás cria a baixa pressão no evaporador
1. Compressor
e alta pressão no condensador.
Utilizado para proteger a lateral do condensador e
2. Presostato
medir a pressão de operação. Uma pressão anormal faz o
presostato desligar o compressor.
Local onde o líquido refrigerante troca calor com o
3. Condensador
meio.
Armazena o líquido de refrigeração quando as
4. Receptor
instalações param de operar.
de líquido
O filtro realiza a separação das partes sólidas e
5. Filtro/Secadora
líquidas do leite. A secadora retira a humidade presente.
Quando presente um sistema de bomba, está
6. Válvula solenóide
válvula para o fluxo de líquido no evaporador.
Possibilita verificar se há refrigeraçãoo.
7. Olho de vidro
8. Válvula
expansão
Propicia a mesma quantidade de refrigeração em
de
uma solução.
Local onde o refrigerador evapora e tira o calor do
9. Evaporador
leite.
10. Termostato
Controla a temperatura do leite ligando ou
desligando o compressor.
7
1.3.2 Resfriadores a Placas
O leite quando extraído é posto em um tanque de resfriamento primário, onde
troca calor com um outro líquido presente, através de placas corrugadas compostas de aço
inoxidável, e reduz sua temperatura antes de seguir para o tanque principal. Deste modo há
uma redução no consumo de energia para o resfriamento do leite.
O líquido utilizado para trocar calor com o leite é a água. Por um dos lados da
placa flui água e por outro o leite. Quando o leite deixa o resfriador, sua nova temperatura está
em torno de 2 – 4 °C acima da temperatura inicial da água presente no tanque. Em seguida o
leite segue para o resfriamento final e armazenamento.
Figura 3. Sistema de resfriamento a placa
Figura 4. Fluxo do leite/água em um resfriador a placas
Esta técnica com água à temperatura ambiente reduz os custos totais e
operacionais do laticínio, diminuindo a demanda por energia elétrica. Como pré-requisito para
a implantação deste sistema está o acesso a um fornecimento barato de água fria natural. Este
sistema pode ser combinado a outros, também eficientes, para reduzir ainda mais os custos de
operação. A água usada no processo pode ser reutilizada como água de beber para o gado, ou
mesmo em outro processo que não necessite de água mais fria.
8
2. O SETOR LEITEIRO
O setor leiteiro tem uma importância considerável na geração de emprego e renda
no Brasil e no mundo, visto isto, este capítulo aborda quais os principais produtores mundiais,
os níveis de produtividade do setor, as dificuldades da cadeia de produção, um panorama
sobre o setor no Brasil e as normas de gerenciamento definidas pelo Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento.
2.1 Produção de Leite
O crescimento do setor agropecuário no Brasil nos últimos anos tem propiciado
uma importante fonte de emprego e renda para as famílias no campo e, desta forma, tem
evitado o êxodo rural. Além da importância nutritiva, o leite tem um importante papel social
para países menos industrializados, pois é um importante gerador de empregos, que em
muitos casos são gerados em pequenas propriedades rurais que ainda utilizam mão-de-obra
familiar. Somente no Brasil existiam, em 2003, mais de um milhão e cem mil propriedades
que exploravam o leite, ocupando diretamente 3,6 milhões de pessoas. (CARVALHO, 2003).
Estima-se que para cada R$ 1,00 investidos no sistema agroindustrial do leite,
registre-se um crescimento de R$ 5,00 no produto interno bruto (PIB) do país, o que destaca o
setor frente a outros tão tradicionais como siderurgia e industria têxtil (VILELA, 2002).
O avanço do setor em outros países é influenciado por fatores como a relativa
importância das populações urbanas e rurais, o “know-how” da indústria leiteira e sua
capacidade de avançar em tecnologia, e a educação dos consumidores com relação ao
resultado positivo do consumo de leite e derivados.
O aperfeicoamento destes fatores tem levado certos países a tornarem-se os
maiores produtores do mundo. Os Estados Unidos é hoje líder absoluto em produção,
respondendo por 15% do volume mundial. A tabela 2.1 mostra a produção de leite e classifica
os países por sua produtividade.
Apesar dos avanços disponíveis para o setor, muitos produtores ainda contam com
baixa produtividade e qualidade do leite, o que reflete a necessidade de mudanças estruturais
que permitam, a qualquer país, atingir um alto nível competitivo, atendendo o mercado
interno e exportando os excedentes.
9
Tabela 2.1. Produção de Leite, Vacas Ordenhadas e Produtividade em Países Selecionados, 2005
*
Países
Produção de Leite (mil
t) 2007
Vacas Ordenhadas
(mil cabeças)
Produtividade
(Kg/vaca/ano)
1º
Estados Unidos
84.189
9.132
9.219
2º
Dinamarca
4.600
555
8.288
3º
Canadá
8.000
1.005
7.960
4º
Japão
8.140
1.095
7.434
5º
Países Baixos
10.750
1.443
7.450
6º
Reino Unido
14.450
2.010
7.189
7º
Alemanha
27.900
4.030
6.923
8º
México
9.599
1.610
5.962
9º
França
23.705
3.799
6.240
10º
Itália
11.000
1.814
6.064
11º
Austrália
10.350
2.017
5.131
12º
Polônia
11.800
2.727
4.327
13º
Argentina
10.500
2.200
4.773
14º
Nova Zelândia
15.842
4.150
3.817
15º
Ucrânia
12.300
3.347
3.675
16º
Federação Russa
31.950
9.400
3.399
17º
China
32.820
10.557
3.109
18º
Turquia
11.000
4.350
2.529
19º
Irã
6.450
4.300
1.500
20º
Paquistão
11.000
9.170
1.200
21º
Brasil
25.327
20.700
1.224
22º
Índia
42.140
38.000
1.109
23º
Colômbia
6.800
6.750
1.007
Outros Países
125.092
99.423
1.258
TOTAL
555.704
243.584
2.281
10
As mudanças requeridas passam pela profissionalização de toda a cadeia,
principalmente em países como o Brasil, tão marcado por diferenças tecnológicas e gerenciais
em seus diversos níveis. As últimas mudanças aplicadas ao setor no Brasil, registraram um
crescimento na produção de 1991 até 2000 na ordem de 40%, colocando o país na sexta
posição no ranking mundial.
Com o tempo de experiência no setor, os produtores ao redor do mundo notaram
que a especialização na produção, através do melhoramento genético e alimentar, e a inserção
de tecnologia para o tratamento do leite, entre outras coisas, possibilitaram aumentar a
produtividade, rentabilidade e a competitividade do negócio.
Outro importante meio de defesa, frente a competitiva estrutura de mercado,
formada por muitos produtores fracos e poucos compradores fortes, é o cooperativismo. Nos
Estados Unidos, por exemplo, 70% do leite passa por cooperativas. Na Nova Zelândia uma
cooperativa controla toda a exportação de lácteos. Na Holanda a inseminação do gado de leite
é feita em uma cooperativa (LEITE BRASIL, 2001).
No Brasil o cooperativismo já chegou a controlar 80% da produção, dominando
os mercados varejistas das grandes capitais. Esta fase durou até os anos 90, quando o sistema
cooperativa entrou em crise e muitas das grandes e pequenas existentes na época foram
vendidas para empresas multinacionais. Neste começo de século, menos de 50% do leite
produzido passa por cooperativas (LEITE BRASIL, 2001).
2.2 Panorama Brasileiro
A década de 90 apresentou importantes transformações na cadeia do leite no
Brasil. Neste período o crescimento médio ficou em cerca de 4% ao ano, porém este
crescimento veio acompanhado de uma gradativa redução do preço pago ao produtor pelo
litro. É um movimento atípico, visto que em um mercado muito competitivo, quando há
redução dos preços há também um desestímulo ao aumento da produção (SHIAVI, 2005).
Algumas das mudanças ocorridas que se destacam no cenário foram o fim do
controle do preço do litro por parte do governo, ocorrido por mais de 50 anos, a redução da
sazonalidade da produção, a abertura de novas fronteiras e a melhoria da produtividade do
rebanho e redução no número de cabeças.
As maiores dificuldades enfrentadas nos últimos anos foram a importação de
produtos lácteos subsidiados na origem e o aumento da informalidade do setor, o que tem
11
ocasionado dificuldades para desenvolver o setor; por outro lado, o aumento da demanda por
produtos lácteos aumentou com a estabilidade econômica.
Um dos fatos marcantes envolvendo o setor é a gradativa preocupação com a
melhoria da qualidade do leite. Atualmente, a demanda de produtos lácteos exige um maior
prazo de validade e manutenção de suas características organolépticas, nutritivas e de
segurança, atingindo não só a indústria, mas também o produtor.
Em função destes aspectos o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
editou em setembro de 2002 a Instrução Normativa n°. 51 (IN51), modernizando a legislação
vigente de 1952 e a adequando para o novo cenário brasileiro e mundial. Dentre as
mundanças, as maiores exigências estão na qualidade microbiológica do leite, no resfriamento
e na coleta a granel.
Os dois últimos aspectos, ambos estimulados pela indústria de lácteos, foram as
medidas que trouxeram maior e mais rápido impacto sobre a melhoria da qualidade do leite, já
que a qualidade é impossível ser melhorada depois que o leite deixa o local de produção.
2.2.1 Competitividade da Cadeia Produtiva do Leite
Para estimular e aumentar a produtividade da cadeia produtiva, foi criada a
Câmara Setorial da Cadeia Produtiva do Leite e Derivados, no âmbito do Conselho do
Agronegócio (CONSAGRO) do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
(MAPA), da qual participam representantes dos produtores, da indústria, do varejo e do
governo.
Estão em processo de avaliação algumas medidas para dar maior transparência e
equidade na cadeia produtiva do leite no país, tais como:
· fortalecimento do associativismo;
· treinamento e capacitação de produtores e trabalhadores rurais;
· contratos de fornecimento/preços antecipados aos produtores;
· linhas de crédito;
· intensificação do programa de melhoria da qualidade do leite;
· implementação de programas institucionais;
· consolidação do Brasil no mercado internacional de lácteos.
12
Algumas outras ações devem ser aprimoradas pela iniciativa privada e pelo
governo no intuito de promover o aumento da competitividade da cadeia do leite no mercado
mundial, destancando-se:
· promover as exportações de leite e derivados;
· estimular o consumo mediante o marketing para o fortalecimento do setor;
· desonerar os produtos lácteos.
O Brasil tem um dos maiores potenciais no setor de lácteos do mundo, produzindo
leite a um custo imbatível, importante para vencer no cenário mundial, e detentor de
condições naturais capazes de tornar a produção elástica, vantagem que outros concorrentes
mundiais não possuem.
2.2.2 Normas para o Gerenciamento
O Programa Nacional de Melhoria da Qualidade do Leite (PNQL), implantado em
1996 pelo MAPA tinha o objetivo de elaborar, diagnosticar e formular estratégias para a
melhoria da qualidade do leite produzido no país. A IN51 publicada em 2002, consequência
do PNQL, instituiu novas normas de produção leiteira, visando o aumento da competitividade
e a modernização do setor no Brasil (NERO et al., 2005).
A IN51 apresentou novos regulamentos técnicos de identidade e qualidade de leite
pasteurizado, cru refrigerado, longa vida, e também aspectos ligados a refrigeração do leite na
propriedade rural e o seu transporte a granel. É a regulamentação do modo de conservação,
coleta e transporte do leite. Para os pequenos produtores, foi prevista a aquisição de tanques
resfriadores comunitários, prática adotada por algumas empresas que para estimular o
produtor e conseguir matéria-prima, passou a adquirir tanques e montá-los em pontos
estratégicos atendendo a uma grande quantidade de pequenos produtores.
A IN51 estabeleceu que os laticínios não podem receber matéria-prima com
temperatura superior a um valor determinado conforme o tipo de leite a ser produzido, ou
seja, deve haver um acompanhamento especial do leite no armazenamento e no transporte até
a planta industrial. Mais informações a cerca da IN51 consta no anexo A.
13
2.2.3 Problemas do Setor
Os benefícios oriundas da IN51 e dos investimentos da iniciativa privada, como o
resfriamento e a granelização do transporte, não extinguem os diversos outros fatores
limitantes que merecem ser mencionados e ponderados, como é o caso da eletrificação rural, a
estrutura viária, o custo dos equipamentos e o treinamento dos produtores. Estes fatores
podem gerar a exclusão ou marginalização dos produtores.
No Brasil os produtores de leite constumam ser classificados em dois tipos, são
eles os especializados e os não-especializados. Para os especializados, a produção geralmente
é sua principal atividade, logo isto representa rebanhos mais avançados geneticamente e uma
alimentação de melhor qualidade aliados a um melhor nível tecnológico de produção.
Para o segundo grupo, o leite ainda é apenas um subproduto da pecuária de corte.
É considerada uma atividade de subsistência e, portanto, não empresarial, que serve apenas
como fonte adicional de liquidez. Está neste grupo concentrado o excedente de leite de baixa
qualidade, em muitos casos devido a ausência de sistemas de refrigeração (PENSA, 1998).
A refrigeração e a coleta a granel, a médio prazo, põem em risco o produtor nãoespecializado, pois a não adaptação a nova regra obrigatoriamente o proibi de entregar o
produto junto com os demais produtores. Desta forma quando excluídos são obrigados a
entrar na informalidade.
Estes produtores, em muitas ocasiões, não possuem condições financeiras de
adquirir unidades de resfriamento, mesmo que de pequenas dimensões, devido o elevado
custo do investimento. Estatísticas apontam que a média nacional está em torno de 47 litros de
leite por dia, volume insuficiente para custear um tanque de resfriamento (PENSA, 1998).
Analisando sob outro aspecto, a instalação de um tanque de resfriamento em
fazendas não necessariamente resolve o problema da qualidade do leite, pois é de fundamental
importância que o produtor saiba como operar corretamente o novo equipamento.
Outro fator de extrema importância é quanto ao fornecimento de energia elétrica,
já que em unidades espalhadas em pequenas cidades do interior do país o fornecimento é
muitas vezes de baixa qualidade, podendo assim ocasionar a perca completa de toda uma
produção.
Dentre os diferentes níveis de produtor, os que tendem a abandonar a atividade
primeiro são os de nível médio, pois são, em geral, os que operam com custos maiores
decorrentes muitas vezes de tecnologias custosas e da mão-de-obra assalariada. Já o pequeno
14
produtor, consegue suportar altas oscilações nos preços, uma vez que também produz animais
de corte e se dedica a atividades agrícolas em pequena escala.
Faz-se necessário assegurar a permanência deste produtor, como meio de
desenvolver e expandir a produção, incentivando-o com novas tecnologias que reduzam
custos e com políticas de compensação implementadas pelo governo.
15
3. SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE LEITE
A regulamentação do processo de coleta e transporte de leite, regida pela IN51, é
uma necessidade para elevar o nível de qualidade do produto final, deste modo, o capítulo 3
justifica a necessidade de utilizar o processo de refrigeração na cadeia de produção do leite.
Além disto, será exposto também os cálculos necessários para definir a capacidade do
equipamento apropriado para a refrigeração do volume de leite definido para a unidade
estudada.
3.1 Por Que Resfriar o Leite?
Em meados do século XVIII, com o processo de industrialização, o mundo passou
por alterações no modo de produção dos centros urbanos e rurais. As pessoas confinavam
animais e cultivavam legumes apenas para suas necessidades. Animais eram utilizados não só
para o trabalho pesado, mas também como fonte de alimento. Com a industrialização, os
centros rurais passaram a produzir não apenas para o consumo dos produtores, mas para
sustentar a grande massa que se aglutinava nas cidades. A tendência que perdura até hoje é:
menos fazendas com mais animais.
Com a redução dos pontos de produção e a distância entre estes e a indústria de
laticínios, com o aumento do tempo entre a ordenha e o consumo e com o aumento da lacuna
entre o produtor e o consumidor, a possibilidade de multiplicação das bactérias aumentou a
um nível que põe em risco a saúde dos consumidores. Tornou-se um problema manter a
qualidade do leite depois da ordenha.
Quando a temperatura do leite armazenado é baixa, os processos químicos e o
crescimento microbiológico são retardados, atrasando a queda na qualidade. Com este
conhecimento, fazendeiros, transportadores e laticínios passaram a fornecer leite aos
consumidores depois de um certo tempo sem redução da qualidade através do resfriamento
logo após a coleta.
O resfriamento do leite tem dois objetivos:
- inibir o crescimento bacteriano;
- prolongar o armazenamento na fazenda para diminuir os custos de transporte.
É necessário uma higiene completa em todo o processo de obtenção e
industrialização do leite. Um aspecto crítico para isto é reduzir o crescimento bacteriano
16
durante o maior tempo possível. À temperatura ambiente, as bacterias se multiplicam a uma
velocidade que reduz drasticamente a vida útil do leite.
Quando produzido sob condições higiências, o leite manterá sua qualidade por um
período entre 15 e 20 horas. Tão importante quanto a temperatura de armazenamento, é o
tempo de resfriamento para obter a temperatura de armazenamento, obrigatória em no
máximo 4 °C. Resfriadores são projetados para atingir esta temperatura dentro de um
determinado prazo.
3.1.1 Higiene e Qualidade do Leite
Os consumidores estão a cada dia mais exigentes quanto ao que consomem, desta
forma os produtores de leite são precionados a mostrar tudo que foi feito para atender aos
padrões de qualidade. Se o produtor assim o fizer, o consumidor terá confiança na qualidade
do produto.
A qualidade do leite envolve 3 aspectos importantes. A qualidade física, química e
microbiológica.
3.1.1.1 Higiene Física
Alguns exemplos de higiêne física são densidade, ponto de congelamento, pressão
osmótica e acidez. A densidade varia entre 1,028 e 1,038 g/cm3 dependendo da composição
do leite. O ponto de congelamento é o parâmetro seguro para verificar quanto de água há no
leite. O ponto de congelamento varia entre -0,54 e -0,59 °C. A acidez depende da
concentração de íons de hidrogênio (H+), neste caso, o ponto ideal é um pH igual a 7.
3.1.1.2 Higiene Química
Alguns componentes do leite, como a gordura e a proteína, podem sofrer
alterações químicas durante o armazenamento. Essas alterações podem ser dos tipos: oxidação
e lipólise. Como resultado da reação, o leite sofre alterações que cuminam em um sabor
estranho para esse e todos os seus derivados.
OXIDAÇÃO: este processo dá ao leite um sabor metálico, e a manteiga um gosto
oleoso e rançoso. Sais de ferro e de cobre aceleram o começo da oxidação e o
17
desenvolvimento do gosto metálico, causado também pela presença de oxigênio dissolvido e
exposição à luz direta do sol.
Para inibir a oxidação, o fator mais importante é controlar o contato com o
oxigênio e a luz direta do sol.
LIPÓLISE: este é o processo da quebra da gordura em glicerol e ácidos graxos
livres. A gordura lipolisada é a responsável pelo sabor rançoso do leite. Um dos catalizadores
deste processo é a elevada temperatura do leite, aliada a um dano anterior existente no glóbulo
de gordura. A danificação destes glóbulos dá-se quando da ordenha e transporte, no
bombeamento, agitação ou impacto.
3.1.1.3 Higiene Microbiológica
A falta de higiêne microbiológica do leite resulta em intoxicação e contaminação
alimentar. Este é o principal problema resultado da ausência de resfriamento.
Microrganismos são todos os organismos vivos invisíveis a olho nu que ocupam
uma posição intermediária entre os reinos vegetal e animal. Presentes em todos os locais,
decompõem matéria orgânica, desempenhando um papel muito importante para a natureza.
Alguns dos microrganismos são usados no processamento de alimentos, como
exemplo, queijo, iogurte, cerveja, vinho e outros são utilizados para serem usados para
preservar a comida. Há também microrganismos que causam doenças em animais e plantas,
reduzindo o abastecimento de alimentos de uma nação, outros causam danos aos alimentos
existentes, como bolor, descoloração e outros.
3.2 Método de Operação
3.2.1 Equipamentos de Resfriamento
A consistência e a qualidade do leite não podem mudar durante o armazenamento,
afim de manter estas características, é essencial ter equipamentos de resfriamento adequados.
Para determinar os equipamentos adequados, as seguintes perguntas devem ser respondidas:

Qual é o volume diário de leite?

Qual é o número de ordenhas para armazenamento?

Qual capacidade de resfriamento é necessária?
18

Qual é a temperatura ambiente?

Quais são as opções adequadas para garantir um resfriamento eficiente?
3.2.2 Desempenho de Resfriamento e de Agitação
Alguns dos fatores críticos para a escolha do tanque ideal são o número de
ordenhas, a temperatura ambiente e o tempo de resfriamento do leite. A especifícação dos
tanques é realizada através do código citado abaixo para cada uma das características
mencionadas anteriormente. Em primeiro lugar temos a classificação do tanque com relação a
quantidade de ordenhas que o mesmo suporta:

O número (2) designa um tanque para duas ordenhas

O número (4) designa um tanque para quatro ordenhas

O número (6) designa um tanque para seis ordenhas
No que se refere a temperatura ambiente de operação, a tabela 3.1 determina a
classificação existente para a escolha do tanque conforme a localidade a ser instalado.
Tabela 3.1. Temperatura ambiente de operação
Classificação
Temp. de
Temp. operacional
temp.
desempenho(TD) em °C
segura (TOS) em °C
A
38
43
B
32
38
C
25
32
TD, Temperatura de Desempenho - temperatura ambiente a ser usada ao medir a
temperatura de resfriamento do leite.
TOS, Temperatura Operacional Segura - limite mais alto da variação de
temperatura ambiente na qual o equipamento deve funcionar.
Na tabela 3.2 tem-se a classificação do tanque quanto ao tempo que o mesmo leva
para resfriar o leite. No Brasil a IN51 determina que o resfriamento deve ser realizado em no
máximo 3 horas.
19
Tabela 3.2. Tempo de resfriamento do leite à temperatura de resfriamento (4 °C)
Classificação
Horas
0
2
I
2.5
II
3
III
3.5
0 - tempo máximo de resfriamento de 2 horas
I - tempo máximo de resfriamento de 2,5 horas
II - tempo máximo de resfriamento de 3 horas
III - tempo máximo de resfriamento de 2,5 horas
Como exemplo, o equipamento com o código 2BII refere-se a um tanque para
duas ordenhas, com capacidade de resfriamento calculada a uma temperatura ambiente de 32
ºC. O tempo de resfriamento (35 ºC para 4 ºC) para cada ordenha deverá demorar menos de
três horas.
3.2.3 Taxa de Resfriamento de Leite
Se um tanque para duas ordenhas está vazio, ou contém 50% de seu volume
nominal a 4 °C e então são acrescentados 50% do volume em uma batelada a 35 °C, todo o
leite deve ser resfriado a 4 °C sem ultrapassar o tempo de resfriamento específico.
Com quatro ordenhas, as respectivas fases do tanque são: vazio, 25%, 50%, 75% e
100% respectivamente. Com seis ordenhas: vazio, 16.7%, 33.3%, 50%, 66.7%, 83.3% e 100%
de seu volume nominal para as mesmas temperaturas.
Figura 5. Curso da temperatura do leite durante o armazenamento no tanque (período de 72 horas)
20
3.2.4 Meios de Resfriamento
O processo de resfriamento do leite utiliza agentes halogênicos de resfriamento,
indicados pela letra “R” seguidos de um código. Este código dá as proporções dos seguintes
elementos no meio de resfriamento:
- Carbono [C]
- Hidrogênio [H]
- Flúor [F]
- Cloro [Cl]
Os agentes halogênicos têm como características:
- Na fase de vapor são inodoros e não irritantes
- Não são venenosos (exceto por fogo aberto)
- Não causam corrosão
- Não são inflamáveis nem explosivos.
3.2.5 Fluidos Refrigerantes
R12: O primeiro meio amplamente utilizado. Por causa dos efeitos na camada de
ozônio, e gases do efeito estufa, ele é proibído. Sua produção foi interrompida. Ponto de
ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).
R22: Atualmente o meio mais usado. Sua desvantagem é que ainda tem um pouco
de efeito na camada de ozônio (5% de R12). Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).
R134a: Substituto do R12. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens são
que requer óleo especial e que é bastante difícil de mudar uma instalação existente de R12
para uma R134a. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).
R404a: Substituto do R22. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens são
que requer óleo especial e que é bastante difícil de mudar uma instalação existente de R22
para uma R404a. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).
R407c: Substituto do R22. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens são
que requer óleo especial e que é bastante difícil de mudar uma instalação existente de R22
para uma R407c. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).
21
R507: Substituição para R22. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens
são que requer óleo especial e que é bastante difícil de mudar uma instalação existente de R22
para uma R507. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).
3.2.6 Operação Adequada do Tanque de Resfriamento de Leite
TAMPAS: As operações de abrir, fechar e travar requerem uma ação positiva.
Não deve ser possível abrir, fechar e travar acidentalmente.
AGITADORES: Nenhuma parte perigosa do agitador deve entrar em contato com
o operador. Partes desprotegidas estarão presentes no eixo do agitador, com exceção das
lâminas do agitador e acessórios do sistema de limpeza.
ESTABILIDADE: O tanque deve ser construído de maneira que, sob condições
operacionais normais, não incline ou se mova quando submetido a uma força externa de 750N
aplicado em qualquer ponto acessível.
ISOLAMENTO TÉRMICO: O tanque deve possuir um isolamento térmico de
forma que o leite a 4 °C não exceda 7 °C dentro de 12 horas quando o volume nominal estiver
em repouso, sem refrigeração.
CONGELAMENTO DO LEITE: Quando o tanque estiver sendo usado, não
deverá haver formação de gelo no fundo do tanque durante o resfriamento ou armazenamento.
AGITAÇÃO DO LEITE: A operação do agitador não deve fazer com que o leite
extravase quando o tanque estiver com até 100% de seu volume nominal. O agitador deve
produzir uma distribuição uniforme de gordura no leite num tempo operacional não superior a
2 minutos e, depois disso, o leite deve ficar em descanso por 15 minutos.
3.3 Dimensionamento do Sistema de Resfriamento de Leite
O sistema de refrigeração a ser implantado deve suprir a demanda térmica de
resfriamento e conservação do leite produzido pelo rebanho em duas ordenhas por dia, sendo
a primeira no período da manhã e a segunda no período da tarde. Pondera-se que o volume
produzido nos períodos da manhã e da tarde são os mesmos.
A unidade estudada fica localizada em Quixeramobim – Ceará, e foi inicialmente
projetada com uma capacidade de 2.000 litros de leite a cada 48 horas. Considerando o
crescimento da oferta de produto, foi adquirido, em 2005, um tanque com capacidade de
22
3.000 litros. As projeções realizadas com referência ao crescimento da oferta foram
equivocadas, desta forma, o tanque inicialmente projetado de 2.000 litros tinha a capacidade
ideal de operação. O erro de projeção reflete-se em custos de aquisição e operação mais
elevados. A proposta deste estudo é encontrar um compressor e um condensador adequados as
necessidades e mais eficientes que os equipamentos utilizados atualmente. Para a realização
dos cálculos, considera-se o volume de leite de 1.000 litros por dia, como projetado
inicialmente. Segundo a Instrução Normativa 51 (IN51), considera-se a produção do perído da
manhã e da tarde iguais a 500 litros.
3.3.1 Carga Térmica do Leite
O sistema de resfriamento adotado deverá atender a duas funções: a de
resfriamento e a de conservação do leite. Para o resfriamento, a IN51, estabelece que o leite
deve ter sua temperatura reduzida desde a temperatura de ordenha (35 °C) até 4 °C em um
período de no máximo 3 horas após a ordenha.
Em função do exposto anteriormente e do estipulado na legislação (IN53), para o
resfriamento deste volume de leite será necessário um tanque de resfriamento de código 4BII
(anexo B).
Considerando-se o ganho de calor devido ao produto (leite cru) e à transmissão de
calor pelas paredes/isolamento do tanque, calcula-se a carga térmica que deverá ser atendida
pela unidade resfriadora.
O ganho de calor devido ao produto é dado por:
(
onde
específica (1,034 kg/l).
leite,
)
(
é o calor específico do leite (3,94 kJ/kg.K) e
e
(1)
)
a sua massa
são as temperaturas inicial (35 °C) e final (4 °C) do
o tempo máximo de resfriamento (3 horas).
é o volume de leite na ordenha
considerada, ou seja, quantos litros de leite o tanque precisará resfriar de uma só vez.
A demanda frigorífica para o volume de 500 litros é de:
23
(
)
(
)
(2)
(3)
O ganho de calor por transmissão do tanque de resfriamento não deve gerar um
aumento de temperatura maior do que 1 °C em um intervalo de 4 horas sem a atuação do
sistema de refrigeração. Assim, para a capacidade total de 3.000 litros referente ao tanque que
está sendo utilizado pela unidade de refrigeração, este ganho equivale a 0,85 kW, parcela
desconsiderada devido ao seu baixo valor.
Assim, a capacidade necessária da unidade de resfriamento equivale a 5,85 kW.
3.3.2 Equipamentos
O compressor utilizado, figura 6, modelo CRJQ-0300-TFD, obsoleto, é fabricado
pela empresa americana Copeland, subsidiária do grupo Emerson.
Figura 6. Compressor CRJQ-0300
O equipamento possui uma capacidade de refrigeração de 10800 W para a
condição padrão de operação, temperatura de evaporação de 7,2 °C e de condensação de 54,4
°C, com uma demanda de 3690W, o que resulta em uma eficiência de 2,93 Watts de
refrigeração para cada Watt de energia elétrica demandada (W/W). A figura 8 representa a
24
região de operação do compressor utilizado, dentro dos limites das temperaturas de
condensação e evaporação, em graus fahrenheit, considerada a área segura para o compressor.
Figura 7. Região de operação do compressor CRJQ-0300
O compressor proposto, modelo CR22K6-TFD, também fabricado pela Copeland,
possui capacidade de refrigeração de 6450 W, com uma demanda de 2030 W, o que
representa uma eficiência de 3,17 W/W.
Figura 8. Equipamento utilizado para o resfriamento, composto por dois compressores e quatro ventiladores
25
O tanque de resfriamento opera com duas unidades condensadoras compostas
cada uma por um compressor e dois ventiladores, operando ao mesmo tempo. A figura 9
representa a região de operação do compressor proposto, igual a do atual compressor.
Figura 9. Região de operação do compressor CR22K6
As figuras 10 à 15 representam a capacidade de refrigeração, demanda de energia
elétrica e eficiência de operação dos compressores CRJQ-0300 e CR22K6.
Capacidade - CRJQ-0300
Capacidade Frigorífica (W)
25000
20000
65 °C
60 °C
15000
50 °C
40 °C
10000
35 °C
30 °C
5000
0
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 10. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais
26
Capacidade - CR22K6
Capacidade Frigorífica (W)
14000
12000
65 °C
10000
60 °C
8000
50 °C
6000
40 °C
35 °C
4000
30 °C
2000
0
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 11. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais
Potência - CRJQ-0300
5000
Potência Demandada (W)
4500
4000
65 °C
3500
60 °C
3000
50 °C
2500
40 °C
2000
35 °C
1500
30 °C
1000
500
0
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 12. Gráfico da potência demandada do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais
27
Potência - CR22K6
Potência Demandada (W)
3000
2500
65 °C
2000
60 °C
50 °C
1500
40 °C
35 °C
1000
30 °C
500
0
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 13. Gráfico da potência demandada do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais
Eficiência - CRJQ-0300
8
7
Eficiência (W/W)
6
65 °C
5
60 °C
50 °C
4
40 °C
3
35 °C
30 °C
2
1
0
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 14. Gráfico da eficiência do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais
28
Eficiência - CR22K6
12
10
Eficiência (W/W)
65 °C
8
60 °C
50 °C
6
40 °C
35 °C
4
30 °C
2
0
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 15. Gráfico da eficiência do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais
A eficiência, mais conhecida como Coeficiente de Performance (COP), de um
ciclo frigorífico é representada pela razão:
(4)
Para o ciclo de compressão a vapor, o coeficiente de performance é definido
como:
(5)
Quando comparados os dois compressores, figuras 14 e 15, observa-se um maior
COP para o compressor proposto e verifica-se uma diferença de eficiência que varia entre 8 e
47%, conforme a temperatura de operação.
29
Define-se eficiência isentrópica, ɳiso, como a razão entre a potência de compressão
ideal e a potência real.
Eficiência Isentrópica - CRJQ-0300
65
63
Eficiência Isentrópica (%)
61
59
65 °C
57
60 °C
50 °C
55
40 °C
53
35 °C
51
30 °C
49
47
45
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 16. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais
Eficiência Isentrópica - CR22K6
Eficiência Isentrópica (%)
75
70
65 °C
60 °C
65
50 °C
40 °C
60
35 °C
30 °C
55
50
0
5
7
10
12,5
Temperatura Evaporação (°C)
Figura 17. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais
30
A eficiência isentrópica é representada como:
(6)
onde,
vazão mássica de refrigerante
[kg/s];
trabalho específico de compressão isentrópica
[kJ/kg];
potência real de compressão consumida
[kW].
A eficiência de compressão isentrópica é a medida de perdas resultantes do desvio
do ciclo de compressão real de um ciclo de compressão ideal.
Os fatores que desviam a relação entre a compressão real e a ideal são:

Estrangulamento;

Troca de calor entre o vapor e as paredes do cilindro;

Atrito do fluído, resultado da turbulência do vapor no cilindro e ao fato do
refrigerante não ser um gás ideal.
Quando comparados os gráficos da eficiência isentrópica dos compressores
CRJQ-0300 e CR22K6, observa-se que para qualquer faixa de operação o compressor
proposto é mais eficiente que o utilizado, tendo estes valores variados de 2%, menor
diferença, até 46%, maior diferença.
O condensador utilizado, modelo 066-0319-00, fabricado pela Copeland, tem as
dimensões de 87 cm de comprimento, por 55 cm de altura, por 48 cm de largura, e utiliza dois
ventiladores com motores de 420 W de potência. Para reduzir o custo de implantação de um
novo condensador, visto também que o equipamento utilizado tem as dimensões semelhantes
ao proposto pelo fabricante, 86 cm de comprimento, por 64 cm de altura, por 48 cm de
largura, como sendo o ideal para a capacidade frigorífica requerida, mantem-se o condensador
e substitui-se apenas os ventiladores por dois novos com potência de 168 W cada.
3.3.3 Custos de Operação
Os cálculos a seguir estão baseados na capacidade frigorífica nominal do
equipamento selecionado.
31
Para a avaliação do consumo, considera-se que o sistema esteja operando a plena
carga. A operação pode ser dividida em três etapas:

1° Etapa: Resfriamento
Corresponde ao momento em que o leite vem do estábulo logo após a ordenha.
Considerado o tempo necessário para o resfriamento por ordenha, fornecido pelo
fabricante da unidade condensadora, e a potência total da unidade, o consumo (kWh/dia) será:
(
)
(7)
Para os compressores CRJQ-0300 com 3690 W cada, os quatro ventiladores das
duas unidade condensadoras com 420 W cada, e o motor agitador com potência de 150 W,
tem-se um tempo de operação total de 1,63 horas para o resfriamento do leite. Desta forma a
energia total é:
(
)
(8)
(9)
Para o compressor proposto, CR22K6 de 2030 W, e os novos ventiladores de 168
W, obteve-se um tempo de operação de 2,72 horas. Assim, o consumo é de:
(
)
(10)
(11)
Para a etapa de resfriamento, tem-se uma economia diária de 1,68 kWh/dia.

2° Etapa: Conservação
Nesta etapa a unidade condensadora entra em operação para conservar o leite, já
anteriormente resfriado, a temperatura de 4 °C. O consumo varia com o tamanho do
32
ventilador (condensador) e compressor, como também com a periodicidade e o tempo de
operação.
(
)
(12)
O tempo de operação é dividido em três fases dentro de um ciclo de 12 horas, que
representa o tempo entre ordenhas. Na primeira determina-se o tempo que o volume (500 e
1000 no primeiro dia e 1500 e 2000 no segundo dia) do tanque leva para refrigerar (trefrig). Na
segunda determina-se o tempo que o leite leva para ganhar 1 °C em sua temperatura (tP). Na
terceira determina-se o tempo que o tanque necessita para reduzir em 1 °C a temperatura do
leite (tconserv). De posse destes dados, calcula-se o tempo restante para o fim do período da
ordenha (P). Com o valor do tempo restante calculado, repete-se a equação 14 e 15,
substituíndo-as na equação 16. Esta operação é realizada até que o valor de P seja zero. O
tempo total de conservação (tT) é o somatório dos tempos necessários calculados conforme
exposto acima.
(13)
(14)
(15)
(
)
∑(
)
(16)
(17)
Determina-se que o tanque com o primeiro compressor opera 0,82 horas, em
média, por dia, para conservar o leite, o que representa um consumo de 7,55 kWh/dia. Para o
segundo compressor, o funcionamento médio é de 1,14 horas, representando um consumo de
5,56 kWh/dia.
33

3° Etapa: Agitação
Para manter a homogeneidade, utiliza-se um agitador mecânico, cujo consumo
varia com a potência, periodicidade e tempo de operação.
(18)
Considera-se que o agitador funciona por 2 minutos a cada intervalo de 30
minutos.
[
(
)]
(19)
Para o tempo de resfriamento e conservação calculados anteriormente, obtem-se
que o agitador funciona 1,48 e 1,40 horas por dia e consome 0,22 e 0,21 kWh/dia para o
primeiro e o segundo compressor, respectivamente.

Consumo Total de Energia
Somado o consumo diário das 3 etapas, obteve-se um valor de 22,78 kWh/dia
para a configuração atual e 19,05 kWh/dia para a configuração proposta. O custo de operação,
considerada a tarifa da COELCE de maio de 2010, cujo preço médio é R$0,25131 kWh, para
o consumidor rural de alta tensão, é de R$ 5,72 e 4,78 para as configurações atual e proposta,
respectivamente. A economia anual é de R$ 343,10.
34
4. DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE FINANCEIRA
Determinar a viabilidade técnica de um projeto é apenas um dos passos na análise
de sua implementação. Um estudo financeiro preliminar também se faz necessário para
determinar se a implementação é, além de tecnicamente viável, financeiramente atrativa.
Os itens a seguir apresentam alguns conceitos e definições de engenharia
econômica que serão utilizados neste trabalho para a análise do impacto da inserção e
aprimoramento de novos sistemas térmicos para o resfriamento do leite.
4.1 Investimento Total
Após escolhido o equipamento apropriado, levanta-se o custo do investimento
necessário. Obteve-se os valores listados na tabela 4.1.
Tabela 4.1. Insumos necessários e respectivos custos
Insumo
Valor R$
Compressor
1.980,00
Ventilador
600,00
Gás R22
81,72
Mão-de-Obra
225,00
Investimento Total
2.886,72
Os valores listados na tabela 4.1 foram consultados na Refrigeração Marechal,
conceituada empresa do setor em São Paulo.
Os equipamentos a serem substituídos, visto terem, em média, apenas 4.000 horas
de uso, podem ser vendidos, reduzindo significativamente a necessidade de investimento na
aquisição dos novos equipamentos. Em pesquisa realizada em algumas empresas
especializadas do setor, levantou-se um preço médio para os equipamentos atuais apresentado
na tabela 4.2.
35
Tabela 4.2. Valor de mercado dos equipamentos a serem substituídos
Insumo
Valor R$
Compressor
1.360,00
Ventilador
300,00
Investimento Total
1.660,00
Desta forma o investimento total pode ser reduzido de R$ 2.886,72 para R$
1.226,72.
A opção encontrada para adquirir estes equipamentos foi utilizar uma linha de
crédito do Banco do Nordeste do Brasil – BNB, que é especial para investimentos no setor
agropecuário. A linha disponibiliza taxa de 10% ao ano para grandes empresas e um prazo de
pagamento de até 12 anos.
Desta forma, realizados os devidos cálculos, considerado o prazo de 12 anos,
obteve-se uma prestação mensal de R$ 180,04. O BNB gratifica os cliente que realizam o
pagamento de suas parcelas até o vencimento com um desconto de 25% sobre os juros,
quando o investimento é realizado em áreas do semi-árido nordestino, assim, obtém-se
parcelas de R$ 160,58 por ano, o que representa um custo efetivo real de 7,74% ao ano.
Este investimento proporciona uma economia anual de R$ 182,52, já descontada a
parcela anual referente ao financiamento para a implantação do projeto.
4.2 Valor Presente de Um Valor Futuro
O valor presente de um valor futuro representa o valor futuro de um capital
investido hoje corrigido a uma determinada taxa de juros. Trazer este valor para o presente,
permite calcular seu valor atual.
(
)
(20)
A equação acima representa o valor presente (VP), onde “F” é o valor adicionado
no futuro, “i” a taxa de juros e “n” o número de anos considerado na análise.
Esta mesma equação, se invertida, permite calcular o valor futuro, ou seja, permite
calcular o valor que teremos no futuro, corrigido a uma determinada taxa, por um tempo
definido, no momento presente.
36
4.3 Valor Presente de Uma Série Uniforme de Montantes (VPS)
Corresponde ao valor presente de quantias iguais pagas a cada final de ano por um
período definido.
(
[
)
(
)
]
(21)
“S” representa o valor pago periodicamente.
4.4 Técnicas de Análise de Investimento
Para a tomada de decisões são utilizados alguns indicadores financeiros, entre eles
o Valor Presente Líquido (VPL) e a Taxa Interna de Retorno (TIR).
4.4.1 Valor Presente Líquido (VPL)
É o método mais indicado por especialistas por levar em conta o valor temporal
do dinheiro e não ser influenciado por decisões menos qualificadas.
∑
(22)
(
)
Realizado o devido cálculo, obteve-se um VPL igual a R$ 16,92. Com esta
informação, o investidor já pode considerar a realização da operação. Entretanto, diversos
fatores, entre eles o aumento da tarifa de energia elétrica, que aumentaria de forma
significativa o custo de operação de uma unidade de baixa eficiência, ou investimentos de
menor rentabilidade, que reduziriam o retorno financeiro quando comparado ao investimento
proposto, corroboram para a tomada de decisão.
Como exemplo, se a quantia for investida a uma taxa de 0,8% ao mês, para a
quantia mensal de R$ 15,21, por um período de 120 meses e para a quantia de R$ 28,59 por
mais um período de 120 meses, descontados os impostos e considerado um tempo de vida útil
do equipamento de 20 anos ou 240 meses, resulta em um retorno de R$ 11.609,02.
37
4.4.2 Taxa Interna de Retorno (TIR)
É a taxa de juros necessária para tornar o valor presente líquido igual a zero.
(23)
A TIR para a operação calculada foi de 10,28%. A TIR deve ser comparada a taxa
de juros para definir que passo seguir na operação. Deste modo, tem-se:

TIR > i VPL positivo  aceitar;

TIR = i  VPL nulo  indiferente;

TIR < i  VPL negativo  rejeitar.
38
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
O resultado obtido prova a viabilidade do projeto, entretanto, esta é apenas uma
parte de um grande investimento que pode resultar em uma redução significativa dos custos
de operação. Somente a Companhia Brasileira de Laticínios possue cerca de 200 tanques de
resfriamento em operação, cada um representa um investimento médio de R$ 25.000.
Projetados corretamente resultam em redução nos custos de investimento para aquisição e na
redução dos custos de operação. Se considerado que 30% dos tanques em operação estajam
obsoletos tecnicamente, e que o retorno médio anual seja de R$ 182,52 por tanque, tem-se um
retorno possível de, em média, R$ 10.951,20 por ano. Quantia significativa no competitivo
mercado leiteiro.
Considerado ainda que faz-se necessário dobrar a quantidade de tanques de
resfriamento nos próximos 3 anos, tem-se uma área abrangente de atuação para profissionais
do setor que sejam bem qualificados.
Os investimentos, não só possibilitam a redução dos custos de produção do leite,
tão necessário em um mercado extremamente competitivo, como possibilita também a
redução da quantidade de energia desperdiçada devido a ineficiência do mercado consumidor
brasileiro, transferindo a energia “livre” para outras atividades produtivas.
Como possibilidade de aumentar a eficiência do projeto, pode-se ainda, como
proposta para um próximo estudo, investir em cogeração de energia, desta forma, se bem
projetado, pode-se conseguir uma significativa redução nos custos de operação.
39
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Ataíde, E. J. L. S; Costa, M. S. da. “Análise Experimental de Compressores de
Refrigeração”, Universidade de Brasília – UnB, 2005, 81p.
Diaz, G. O. “Análise de Sistemas Para o Resfriamento de Leite Em Fazendas
Leiteiras Com o Uso do Biogás Gerado Em Projetos MDL”, Universidade de São Paulo –
USP, 2006, 162p.
Disponível na URL: http://www. ambientegelado.com.br/v21/index.phpoption=
com_content&view=article&id=15&Itemid=45, acessada dia 17/02/2010.
Disponível na URL: http://www.cnpgl.embrapa.br, acessada dia 18/02/2010.
Disponível na URL: http://www.delaval.com.br, acessada dia 15/02/2010.
Disponível na URL: http://www.emersonclimate.com, acessada dia 13/02/2010.
Disponível na URL: http://www.milkproduction.com, acessada dia 18/02/2010.
Disponível
na
URL:
http://www.nepet.ufsc.br/Artigos/Texto/Cons_en.htm,
acessada dia 18/02/2010.
Disponível na URL: http://www.nteditorial.com.br/revista/Materias/RevistaID1
=1&Edicao=85&id=1298, acessada dia 15/02/2010.
Leandro, E. “Um Novo Sistema de Refrigeração Com Controle de Temperatura,
Compressor Aberto, Máquina de Indução Trifásica Com Velocidade Variável e Correção
Ativa do Fator de Potência do Estágio de Entrada”, Universidade Estadual Paulista – UNESP,
2006, 166p.
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa 51,
2002, 44p.
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa 53,
2002, 27p.
NERO. “Leite cru de quatro regiões leiteiras brasileiras: Perspectivas de
atendimento dos requisitos microbiológicos estabelecidos pela Instrução Normativa 51”,
Campinas, 2005, 195p.
P. Rapin, Manual do Frio, Hemus, 1° Edição, Brasil, 2001.
PENSA. “Competitividade no Agribusiness Brasileiro”. Programa De Estudos
Dos Negócios Do Setor Agroindustrial, São Paulo, 1998. Disponível na URL:
http://www.pensa.com.br, acessada dia 15/04/2010.
40
PENSA. “Mapeamento do sistema agroindustrial do leite”. Programa De Estudos
Dos Negócios Do Setor Agroindustrial, São Paulo, 2005. Disponível na URL:
http://www.pensa.com.br acessada dia 15/04/2010.
SCHIAVI, S. M. A. “Relatório Setorial Preliminar – Setor: Lácteo”, FINEP, 2006.
Disponível na URL: http://www.finep.gov.br, acessada dia 09/04/2010.
VILELA, D. “Leite: bom para a saúde e melhor ainda para a economia brasileira.”
Embrapa Gado de Leite, Brasil, 2005. Disponível na URL: http://www.cnpgl.embrapa.br.
acessada dia 15/04/2010.
41
ANEXO A – INSTRUÇÃO NORMATIVA 51
Consta neste anexo alguns tópicos de destaque da IN51 que melhor define a
legislação vigente no tocante à qualidade do leite. Este documento, na íntegra, pode ser
encontrado no site do Ministério da Agricultura do Governo Federal.
A.1. REGULAMENTO TÉCNICO DE PRODUÇÃO, IDENTIDADE E
QUALIDADE DE LEITE TIPO A
Entende-se por Leite Pasteurizado tipo A o leite classificado quanto ao teor de
gordura em integral, padronizado, semidesnatado ou desnatado, produzido, beneficiado e
envasado em estabelecimento denominado Granja Leiteira, observadas as prescrições contidas
no presente Regulamento Técnico; Imediatamente após a pasteurização o produto assim
processado deve apresentar teste qualitativo negativo para fosfatase alcalina, teste positivo
para peroxidase e enumeração de coliformes a 30/35ºC (trinta/trinta e cinco graus Celsius)
menor do que 0,3 NMP/mL (zero vírgula três Número Mais Provável / mililitro) da amostra.
Designação (denominação de venda):
 Leite Pasteurizado tipo A Integral;
 Leite Pasteurizado tipo A Padronizado;
 Leite Pasteurizado tipo A Semidesnatado;
 Leite Pasteurizado tipo A Desnatado.
Deve constar a expressão Homogeneizado na rotulagem do produto, quando for
submetido a esse tratamento, nos termos do presente Regulamento Técnico.
A.2. REGULAMENTO TÉCNICO DE PRODUÇÃO, IDENTIDADE E
QUALIDADE DO LEITE TIPO B
Entende-se por Leite Cru Refrigerado tipo B o leite classificado quanto ao teor de
gordura como integral, refrigerado em propriedade rural produtora de leite e nela mantido
pelo período máximo de 48h (quarenta e oito horas), em temperatura igual ou inferior a 4ºC
(quatro graus Celsius), que deve ser atingida no máximo 3h (três horas) após o término da
ordenha, transportado para estabelecimento industrial, para ser processado, onde deve
42
apresentar, no momento do seu recebimento, temperatura igual ou inferior a 7ºC (sete graus
Celsius).
Entende-se por Leite Pasteurizado tipo B o leite classificado quanto ao teor de
gordura como integral, padronizado, semidesnatado ou desnatado, submetido à temperatura
de 72 a 75ºC (setenta e dois a setenta e cinco graus Celsius) durante 15 a 20s (quinze a vinte
segundos), exclusivamente em equipamento de pasteurização a placas, dotado de painel de
controle com termo-registrador computadorizado ou de disco e termo-regulador automáticos,
válvula automática de desvio de fluxo, termômetros e torneiras de prova, seguindo-se
resfriamento imediato em equipamento a placas até temperatura igual ou inferior a 4ºC
(quatro graus Celsius) e envase no menor prazo possível, sob condições que minimizem
contaminações; Imediatamente após a pasteurização o produto assim processado deve
apresentar teste qualitativo negativo para fosfatase alcalina, teste positivo para peroxidase e
enumeração de coliformes a 30/350C (trinta/trinta e cinco graus Celsius) menor que 0,3
NMP/ml (zero vírgula três Número Mais Provável/ mililitro) da amostra.
Designação (denominação de venda):
 Leite Cru Refrigerado tipo B;
 Leite Pasteurizado tipo B Integral;
 Leite Pasteurizado tipo B Padronizado;
 Leite Pasteurizado tipo B Semidesnatado;
 Leite Pasteurizado tipo B Desnatado.
A.3. REGULAMENTO TÉCNICO DE PRODUÇÃO, IDENTIDADE E
QUALIDADE DO LEITE TIPO C
Entende-se por Leite Cru tipo C o produto definido neste Regulamento Técnico,
não submetido a qualquer tipo de tratamento térmico na fazenda leiteira onde foi produzido e
integral quanto ao teor de gordura, transportado em vasilhame adequado e individual de
capacidade até 50 l (cinqüenta litros) e entregue em estabelecimento industrial adequado até
as 10:00 h (dez horas) do dia de sua obtenção;
Entende-se por Leite Cru Refrigerado tipo C o Leite Cru Tipo C, após ser
entregue em temperatura ambiente até as 10:00 h (dez horas) do dia de sua obtenção, em
Posto de Refrigeração de leite ou estabelecimento industrial adequado e nele ser refrigerado e
mantido em temperatura igual ou inferior a 4ºC (quatro graus Celsius);
43
A.4. REGULAMENTO TÉCNICO DE IDENTIDADE E QUALIDADE DE
LEITE CRU REFRIGERADO
Entende-se por Leite Cru Refrigerado, o leite refrigerado e mantido nas
temperaturas constantes da tabela 2 do presente Regulamento Técnico, transportado em carrotanque isotérmico da propriedade rural para um Posto de Refrigeração de leite ou
estabelecimento industrial adequado, para ser processado.
Designação (denominação de venda): Leite Cru Refrigerado.
Composição e Qualidade:
 Aspecto e Cor: líquido branco opalescente homogêneo;
 Sabor e Odor: característicos. O Leite Cru Refrigerado deve apresentar-se
isento de sabores e odores estranhos.
Requisitos gerais: Ausência de neutralizantes da acidez e reconstituintes de
densidade.
A.5. REGULAMENTO TÉCNICO DE IDENTIDADE E QUALIDADE DE
LEITE PASTEURIZADO
Leite Pasteurizado é o leite fluido elaborado a partir do Leite Cru Refrigerado na
propriedade rural, que apresente as especificações de produção, de coleta e de qualidade dessa
matéria-prima contidas em Regulamento Técnico próprio e que tenha sido transportado a
granel até o estabelecimento processador; O Leite Pasteurizado definido neste Regulamento
Técnico deve ser classificado quanto ao teor de gordura como integral, padronizado a 3%
m/m (três por cento massa/massa), semidesnatado ou desnatado, e, quando destinado ao
consumo humano direto na forma fluida, submetido a tratamento térmico na faixa de
temperatura de 72 a 75ºC (setenta e dois a setenta e cinco graus Celsius) durante 15 a 20s
(quinze a vinte segundos), em equipamento de pasteurização a placas, dotado de painel de
controle com termo-registrador e termo-regulador automáticos, válvula automática de desvio
de fluxo, termômetros e torneiras de prova, seguindo-se resfriamento imediato em
aparelhagem a placas.
44
ANEXO B – INSTRUÇÃO NORMATIVA 53
Neste anexo são apresentados alguns pontos de destaque da IN53 para melhor
entender o relacionado com a seleção e operação de tanques de resfriamento de leite.
B.1.
REGULAMENTO
FUNCIONAMENTO
E
TÉCNICO
ENSAIOS
DE
PARA
EFICIÊNCIA
FABRICAÇÃO,
DE
TANQUES
REFRIGERADORES DE LEITE A GRANEL
Este Regulamento Técnico Nacional especifica determinadas exigências para o
projeto, construção e desempenho de tanques refrigeradores para leite a granel e os
respectivos métodos de teste.
Este Regulamento Técnico Nacional se aplica a tanques refrigeradores para leite a
granel, com controle automático, destinados à instalação fixa em fazendas ou pontos de coleta
de leite, e se aplica somente a tanques de duas ordenhas (24h) ou de quatro ordenhas (48h).
O desempenho de um tanque será especificado de acordo com a seguinte
classificação:
· Número de ordenhas
- O numeral "2" designa um tanque de duas ordenhas;
- o numeral "4" designa um tanque de quatro ordenhas.
· Temperatura ambiente
Código
TD (°C)
TOS (°C)
A
38
43
B
32
38
C
25
32
A temperatura de operação depende da temperatura de desempenho (TD), que
representa a temperatura ambiente a ser usada ao medir o grau de resfriamento do leite, e a
temperatura operacional segura (TOS), que é o limite mais alto da variação de temperatura
ambiente na qual o equipamento deve funcionar.
· Tempo de refrigeração do leite
45
Classificação
Tempo de resfriamento em horas
Todas as ordenhas
Segunda ordenha
35 a 4 °C
10 a 4 °C
I
2,5
1,25
II
3,0
1,5
III
3,5
1,75
IV
*
*
*O desempenho e as condições pertinentes devem ser fornecidos pelo fabricante,
por exemplo, no caso de pré-resfriamento.
· Capacidade diária
O sistema de refrigeração, quando operando em temperaturas ambientes entre 5°C
e a temperatura de desempenho (TD) especificada, deverá ter capacidade suficiente para
resfriar o volume nominal de leite em um tanque de duas ordenhas, ou 50% do volume
nominal em um tanque de quatro ordenhas, a cada 24h, de 35°C para 4°C e extrair o calor
ganho pelo tanque, proveniente de todas as outras fontes.
· Taxa de refrigeração do leite
Se um tanque de duas ordenhas estiver vazio ou contiver 50% de seu volume
nominal de leite a 4°C, e 50% do volume nominal de leite a 35°C for adicionado de uma só
vez, todo o leite deverá ser refrigerado a 4°C dentro do tempo de refrigeração especificado.
Se um tanque de quatro ordenhas estiver vazio ou contiver 25, 50 ou 75% de seu
volume nominal de leite a 4°C, e 25% do volume nominal de leite a 35°C for adicionado de
uma só vez, todo o leite deverá ser refrigerado a 4°C dentro do tempo de refrigeração
especificado.
Se um volume de leite correspondente a uma segunda ordenha for adicionado ao
tanque, o volume total de leite deverá ser refrigerado de 10°C para 4°C dentro do tempo de
refrigeração especificado.
As exigências acima serão aplicáveis a temperaturas ambientes entre 5°C e a
temperatura de desempenho (TD) especificada.
· Armazenagem de leite
Sob condições operacionais normais, a temperatura média do leite entre os
períodos de refrigeração não poderá exceder 4°C para tanques de quatro ordenhas e 5°C para
tanques de duas ordenhas, e nenhuma parte do leite poderá exceder 9°C.
46
Esta exigência será aplicável para temperaturas ambientes entre 5°C e a
temperatura de desempenho (TD) especificada.
O tanque deverá ter isolamento térmico cuja eficiência será tal que, à temperatura
de desempenho (TD) especificada, a taxa de elevação da temperatura média do leite,
inicialmente ao redor de 4°C, não exceda 1° C em 4h quando o volume nominal fica
estacionário.
· Congelamento do leite
Quando o tanque contiver entre 10% e 100% de seu volume nominal e for usado
em temperaturas ambientes entre 5°C e a temperatura de desempenho (TD) especificada, não
deverá haver formação de gelo abaixo do nível de leite nem durante a refrigeração nem
durante a armazenagem.
· Agitação do leite
A operação do agitador não deverá fazer com que o leite extravase quando o
tanque contiver qualquer volume de leite até 100% de seu volume nominal.
Quando um tanque é destinado à coleta direta, isto é, não é necessária agitação
extra antes da amostragem, a gordura deverá estar sempre uniformemente distribuída por todo
o leite de forma que o conteúdo de gordura das amostras selecionadas aleatoriamente no
tanque, em qualquer ocasião, não seja diferente em mais de 0,1 g de gordura para cada 100 g
de leite.
Quando um tanque não é destinado à coleta direta, o agitador deverá ser capaz de
produzir uma distribuição uniforme (veja o parágrafo anterior) de gordura dentro de, no
máximo, 2 min. Esta exigência será aplicável quando o tanque contiver qualquer volume de
leite entre 10% e 100% de seu volume nominal depois da refrigeração a 4°C e depois de 6h de
descanso. No caso de um sistema de agitação periódica, o tempo de descanso deverá ser
reduzido para o tempo decorrido entre dois períodos sucessivos de agitação. No caso de um
sistema de agitação contínua, não é necessário nenhum tempo de descanso.
Estas exigências de desempenho serão alcançadas sem deterioração do leite como,
por exemplo, aquela que poderia ocorrer como resultado da formação de espuma ou manteiga.
47
ANEXO C – CONDENSADOR ANTIGO
48
49
ANEXO D – NOVO VENTILADOR, MODELO 45CL350BXCCS,
UTILIZADO NA UNIDADE CONDENSADORA EXISTENTE
50
ANEXO E – COMPRESSOR CRJQ-0300
51
ANEXO F – COMPRESSOR CR22K6