FERRAMENTA ALTERNATIVA PARA O CONTROLE TÉRMICO DE
ALIMENTOS, COM ÊNFASE NA FABRICAÇÃO DE IOGURTE
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI / Automação /
Toledo -PR
MONDADORI, J. A. P.; ANTUNES, A. R.; PRIMO, A. P.
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RESUMO
Com o crescente desenvolvimento industrial e a grande demanda populacional
por alimentos de qualidade comprovada, a inserção de equipamentos para o
controle térmico em indústria de alimentos, bem como a implantação de
processos automáticos, têm demonstrado ser um excelente recurso para tal
finalidade. Visando o controle rigoroso do binômio tempo e temperatura, aliado
principal dos processos de preparo e conservação de alimentos na indústria, o
objetivo deste trabalho foi desenvolver uma ferramenta alternativa para o
controle térmico na produção de alimentos, com enfoque em iogurte, capaz de
informar os manipuladores que a temperatura desejada de aquecimento foi
alcançada durante o tempo necessário, e que, portanto, o resfriamento, etapa
sequencial da produção do iogurte, pode ser induzido normalmente. Desta
forma, é possível garantir que as especificações metodológicas do processo
foram atingidas, e consequentemente, um fator adicional pode ser considerado
para a segurança do produto final.
Palavras-chave: controlador, sensor, derivado lácteo.
INTRODUÇÃO
Desde a revolução industrial, os processos industriais no geral, ficaram
cada vez mais complexos, exigindo ao longo do tempo formas de controle mais
seguras para a análise do sistema em tempo real. Os sistemas automáticos de
controle cumprem seu papel coletando informações da planta industrial através
de sensores, e, com atuação em malha fechada, analisam constantemente o
erro ou variação (REGAZZI, 2005).
Cada processo industrial é controlado com o uso de sensores, ou seja,
dispositivos sensíveis a um fenômeno físico. Tais dispositivos medem as
variáveis do processo, incluindo temperatura, pressão, velocidade, entre
outras. O processo modificado, por sua vez, é realizado por atuadores, sendo
eles: motores, válvulas aquecedoras e demais instrumentos (SILVEIRA &
SANTOS, 1998).
Em relação ao produto alvo, segundo a legislação brasileira (BRASIL,
2007), entende-se por iogurtes produtos adicionados ou não de outras
substâncias alimentícias, por coagulação ou diminuição do pH do leite ou
reconstituído, adicionado ou não de outros produtos lácteos, por fermentação
lática mediante ação de cultivos de Streptococcus salivarius subsp.
thermophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, aos quais se podem
acompanhar, de forma complementar, outras bactérias ácido-láticas, que por
sua atividade, contribuem para a determinação das características do produto
final.
Uma característica desejada neste derivado lácteo é a consistência. Para
o alcance deste requisito, é possível utilizar recursos tecnológicos como a
adição de fontes proteicas, por exemplo, como descrito por ANTUNES, 2003,
em que, por meio de um mecanismo clássico de desenovelamento ou
dissociação parcial de proteínas, bem como a coagulação das mesmas, em
determinadas condições térmicas, o resultado é um produto final mais atraente,
em função do aspecto, consistência, textura, entre outras características
alcançadas. Essa condição especial foi estudada por ZAVAREZE, 2010,
descrevendo uma temperatura elevada, desnaturação parcial da proteína do
soro do leite, melhoria da qualidade sensorial do produto final por conta da
capacidade de formação de espuma e de emulsificação do soro.
Considerando os pontos críticos do processo, Walstra, Wouters e Geurts
(2006) evidenciaram os principais objetivos do tratamento térmico do leite como
sendo a eliminação dos microorganismos patogênicos e a inativação
enzimática, bem como a promoção de alterações químicas no meio, porém,
esses resultados dependem da combinação da temperatura utilizada e do
tempo de aquecimento.
Um controle digital pode ser implantado para auxiliar no controle do
tratamento térmico dos produtos lácteos e demais matérias-primas a serem
utilizadas na fabricação do iogurte. Este controle pode ser feito tanto com
atuação na planta, ou em malha fechada, bem como em malha aberta,
informando a temperatura atingida e o tempo que se passou desde o alcance
do patamar necessário. Para tanto, este trabalho teve como objetivo
desenvolver uma maneira alternativa de medição, que permita a incorporação
de um sistema de aquisição de dados para geração de relatórios e alarmes,
com vistas ao alcance de um processo altamente controlado, e
consequentemente, mais seguro.
MATERIAIS E MÉTODOS
Produção do iogurte
O iogurte adicionado de concentrado proteico do soro de queijo (WPC35)
foi desenvolvido no Laboratório de Alimentos da UNIOESTE, conforme
fluxograma 1, e teve o equipamento alternativo de medição imerso no
preparado lácteo após a etapa de adição da fonte proteica, da mesma forma
que um termômetro, na metodologia comum.
Seleção do leite

Pré-tratamento do leite (padronização da gordura, leite em pó, açúcar,
estabilizante, WPC35, etc., opcionais)

Homogeneização

Tratamento térmico (85°C ~ 3 segundos)

Resfriamento (45°)

Adição de cultura láctica (1%)

Incubação (41-45°C/ 6-12h)

Polpa, edulcorante, aromatizante

Resfriamento ( < 10°C) e estocagem
Fluxograma 1. Processo de fabricação de iogurte integral e desnatado
conforme VIEIRA, S.S. (2007) adaptado.
Controle do processo
Para o sistema de sensoriamento foi utilizado um sensor do tipo
termorresistência, com coeficiente de temperatura positivo, construído com
platina, revestido por bainha de aço inoxidável e que garante uma resistência
elétrica de 100 ohms a 0ºC. Este sensor, conhecido comercialmente como
Pt100, é amplamente utilizado nas indústrias, pois garante alta precisão,
sensibilidade equivalente à do termômetro utilizado nas metodologias comuns
e faixa de medição adequada à aplicação, entre -200ºC e 600ºC (SIGHIERI &
NISHINARI, 2003).
O elemento sensor Pt100 foi interligado a um controlador de temperatura
NOVUS® N1100, que dentre suas características principais oferece: entrada
para diversos tipos de sensores, alarme em caso de falha do sensor, saídas
discretas e analógicas para atuação no processo, entrada de ponto de ajuste
remoto, programas com diversas rampas e patamares do processo e interface
de comunicação em rede industrial. Desta forma, o controlador indica em
tempo real a leitura do sensor em seu display de informações, enviando dados
através de protocolo MODBUS e interface RS-485 conforme a solicitação do
mestre da rede (Sistema de Aquisição de Dados) rodando em um computador
para gerenciamento, coleta e tratamento de informações.
Como situação do alarme, independente do sistema de supervisão e
aquisição de dados, a configuração feita no controlador foi com retardo de
tempo, ou seja, ao atingir o patamar programado (85°C), o controlador aguarda
o tempo (3 segundos) e fornece uma saída de alarme, sonora e visual. O
alarme sonoro é feito através de uma sirene (S1) e uma lâmpada (L1), ambas
alimentadas com 127 Volts, como representado na figura 1.
Figura 1 - Diagrama de ligação
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O sistema de aquisição de dados permitiu a configuração do ponto de
acionamento de alarme e o ajuste da banda diferencial a partir deste alarme.
Sendo assim, com a configuração de 20ºC de banda diferencial, e setpoint em
65ºC, a atuação do alarme ocorreu em 85ºC e 45ºC, pontos definidos pela
metodologia de fabricação do iogurte. O mesmo gerou em tela o gráfico de
temperatura x tempo e um quadro para verificação dos dados conforme foram
coletados, em intervalos de 15 segundos. Contudo, o tempo de coleta dos
dados pode ser modulado conforme a necessidade do processo a ser
controlado, podendo variar de milissegundos até horas. Desta forma, o
software informou ainda, as situações de temperatura atingidas e o tempo
decorrido após o alarme, o que permite a geração de relatórios de todo o
processo ou apenas das situações particulares à metodologia aplicada. A
interface está representada na Figura 2.
Figura 2 - Interface do software desenvolvido
Os dados coletados pelo sistema e disponibilizados em um banco de
dados foram utilizados para montar um relatório de exemplo, conforme o
quadro 1, englobando o tempo decorrido desde o início do controle térmico
(19°C) e considerando uma temperatura aleatória (80°), até o alcance da
temperatura ideal (85°C), com finalidade de garantir a rastreabilidade do
processo.
Quadro 1. Dados disponibilizados pelo relatório gerado
TEMPO DE PROCESSO
6’ 15’’
6’ 30’’
6’ 45’’
7’ 00’’
7’ 15’’
7’ 30’’
TEMPERATURA (°C)
80
79
80
82
84
85
CONCLUSÃO
Com a realização deste trabalho foi possível obter um instrumento
analítico alternativo de controle de processos térmicos, com eficiência e de fácil
manuseio, capaz de promover um rigoroso controle das variáveis da produção
de iogurtes, com possibilidade de aplicação em outros ramos da indústria
alimentícia, e com isso, garantir a rastreabilidade de todas as etapas dos
processos, através dos dados gerados e armazenados no sistema. No
entanto, estudos complementares se fazem necessários a fim de melhorar a
reprodutibilidade do projeto e aprimorar as suas funcionalidades, bem como a
inserção de outras variáveis a serem controladas e a expansão das possíveis
aplicações de tal instrumento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANTUNES, A.J. Funcionalidade de proteínas do soro de leite bovino.
Barueri, SP: Manole, 2003.
Brasil, 2007. Leis, decretos etc. Instrução Normativa Nº 46 de 23 de outubro de
2007. Diário oficial da união, Brasília, 24 de outubro de 2007, Seção 1, p.5.
Adota o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Leites
Fermentados.
REGAZZI, R. D.; PEREIRA, P. S.; SILVA JR., M. F. Soluções Práticas de
Instrumentação e Automação. Rio de Janeiro: National Instruments, 2005.
SIGHIERI, L.; NISHINARI, A. Controle automático de processos Industriais.
São Paulo: Edgard Blucher, 2003.
SILVEIRA, P. R.; SANTOS, W. E. Automação e Controle Discreto. São
Paulo: Érica, 2006
VIEIRA, S.S. Desenvolvimento de iogurte probiótico com prebiótico.
Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do
Sul, p. 44, 2007.
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tecnológica e sensorial de bolos elaborados com soro de leite. Ciência e
Tecnologia de Alimentos, Campinas, v. 30, n. 1, p. 100-105, jan/mar 2010.
Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/cta/v30n1/v30n1a15.pdf>.
WALTRA P.; WOUTERS J.T.M.; GEURTS T.J. Dairy science and
technology. Food Science and Technology, 146. 2.ed. Boca Raton, London:
CRC Taylor & Francis, 2006. p. 279-296, 558-568.