MESS-&REGELTECHNIK
P&APRODUKTE&LÖSUNGEN
Desinfecção automatizada na indústria
alimentícia
Dr.Thomas Winkler
Medição e controle específicos de ácido peracético em CIP e
enchimento asséptico de alimentos
Na indústria de alimentos e bebidas, tanto na limpeza CIP dos tanques e tubulações, quanto no
enchimento asséptico dos produtos, devem ser aplicados agentes de desinfecção altamente
eficazes, sem subprodutos nocivos e sem influência na qualidade do produto, processos que devem
ser o máximo possível econômicos e automatizados.
Além do dióxido de cloro, o ácido peracético possui muitas vantagens. Ideal para uma
automatização eficiente é o uso de uma malha de controle com uma medição em linha do agente
desinfetante de maneira confiável, específica e isenta de manutenção.
Na empresa Ehrmann AG pôde ser comprovado, após um ano de testes, o processo de
funcionamento confiável e econômico de duas malhas de controle, baseadas em ácido peracético.
Nas malhas de controle foram utilizados componentes da ProMinent, compatíveis entre si.
U
Fig. 1: Na fabricação de iogurte, quark e sobremesas,
devem ser aplicados agentes de desinfecção altamente
eficazes com economia, sem produtos secundários nocivos e
influência sobre a qualidade do produto, e se possível
automatizar.
C.03
Em utilizações em Cleaning in Place (CIP) na indústria de alimentos, são bombeados de grandes tanques
de armazenagem, de modo seqüencial e automático, para uma rede de tubulações ramificada para
produtos intermediários e finais, assim como tanques de armazenagem de produto a serem limpos, os
seguintes agentes de limpeza e desinfecção: água de limpeza, soda cáustica diluída, ácido inorgânico
diluído, assim como solução de desinfetante. Com isso ocorre respectivamente uma circulação em circuito
fechado, com adição automatizada de agente químico de limpeza concentrado.
Na solução de desinfetante, por outro lado, é necessária uma medição direta ou indireta em linha, para a
restaurar a quantidade do agente desinfetante consumida, pela dosagem de um concentrado para a
reposição da concentração desejada.
No enchimento asséptico de alimentos os recipientes são conduzidos através de uma câmara de aspersão
(rinser), para evitar uma contaminação antes do próprio enchimento, na qual são enxaguados com água
fresca com agente desinfetante.
Com isso uma parte do volume do agente de desinfecção é perdida por descarga com o transporte dos
vasilhames. Esse volume parcial deve ser reposto com água fresca e a água então novamente ser
adicionada de agente de desinfecção, para repor o valor original da concentração da solução. Na indústria
alimentícia são utilizados como agentes desinfetantes, por causa de sua forte e ampla ação biocida, ao lado
do dióxido de cloro, também o ácido peracético.
A medição específica de ácido peracético para a reposição da concentração automática e econômica,
certamente era difícil no passado pela falta de tecnologia confiável de sensores. O método de medição
indireta com auxílio de sensores condutivos eletrolíticos pode ocorrer apenas com produtos de ácido
peracético que contém o assim chamado ácido condutivo. Esse ácido peracético acidificado possui
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certamente também algumas desvantagens, por exemplo, uma promoção mais forte da corrosão. E de
modo geral, esse método de medição indireta oculta o perigo de interferências, porque a condutividade
eletrolítica também pode ser influenciada por outros processos.
Na planta principal da Ehrmann AG em Oberschönegg no Allgäu (Alemanha) está sendo efetuada já há
mais de um ano, tanto para a aplicação CIP como para o enchimento asséptico, a reposição controlada do
agente desinfetante ácido peracético. O controle é realizado baseado em um novo sensor de ácido
peracético da ProMinent Dosiertechnik GmbH. Com isso a Ehrmann pode comparar bem as experiências
dos processos anteriores com o método atualmente praticado.
Fig. 2: A medição e controle do ácido peracético
online no by-pass
Fig. 3: Controle central do sistema CIP
Cleaning in Place
Os sistemas de armazenamento de produto e transporte abrangem um sistema de tubulações de
aproximadamente 100 metros, vários tanques de maturação com capacidades de até 67.000 litros, assim
como vários tanques de produto com um volume de armazenamento de até 160.000 litros. Todo o material
utilizado é aço inox. Em ciclos dependentes da produção, os diversos agentes de limpeza são bombeados
sucessivamente dos tanques de armazenagem de 12.000 litros, controlados por um CLP (controlador lógico
programável). No início de um novo ciclo, os primeiros passos de enxágüe são descartados, enquanto que
os passos seguintes são efetuados em circuito fechado. Na Ehrmann, nos processos anteriores ocorria uma
desinfecção com água quente e vapor. Com isto, todo o local de armazenamento de produto e o sistema de
transporte eram aquecidos a aproximadamente 85°C, e mantidos por 20 minutos a esta temperatura. Com
isto, mais desvantagens ficaram claras:
- Dificuldades em se obter uma distribuição homogênea de temperatura, principalmente nos grandes
tanques de produto (160.000 litros), que estão instalados ao ar livre, fora do edifício.
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A forte influência da temperatura externa coloca elevadas exigências ao controle de temperatura e
influencia com isso a qualidade da esterilização;
- Elevado consumo de energia pela radiação (emissão) dos tanques, apesar da existência do
correspondente isolamento térmico;
- O tempo de aquecimento e resfriamento atrasa o andamento da produção. A interrupção prematura do
tempo de resfriamento dos tanques de armazenagem leva, além disso, ao aquecimento do produto e ao
consumo de energia adicional no armazém refrigerado de produto acabado. Essas desvantagens levaram a
uma nova concepção do passo de desinfecção no procedimento CIP. Após uma análise das condições do
processo, decidiu-se finalmente pelo desinfetante ácido peracético (Fig. 2). Decisivas para isso foram a
elevada e rápida ação biocida sobre todos os microrganismos relevantes – também com temperaturas e
valores de pH variáveis –, a completa decomposição biológica do agente desinfetante, assim como a não
interferência na qualidade do produto.
Adicionalmente surgem conhecidas desvantagens no manuseio e utilização do ácido peracético, por
exemplo, inconveniência de odor, autodecomposição e tendência à explosão – apenas em concentração
elevada (maior que 30 porcento) e não são relevantes para a presente aplicação: o concentrado aqui
utilizado para a preparação do meio desinfetante contém apenas 15 porcento de ácido peracético.
Também não tem relevância a promoção de corrosão por ácido peracético, com a concentração controlada
de 1.000 ppm, na instalação de aço inox em questão.
Enchimento asséptico de iogurte
As fábricas da Ehrmann oferecem como vasilhames para produtos à base de iogurte, além de copos
descartáveis, também garrafas de vidro retornáveis. Em uma parte da área de envase de iogurte, as
garrafas de vidro retornáveis de 500 g que voltam são lavadas e desinfetadas. A desinfecção final ocorre em
um rinser, no qual as garrafas são totalmente emborcadas e são enxaguadas por baixo por meio de um
aspersor com agente desinfetante. A produção é de aproximadamente 12.000 garrafas por hora. A água de
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enxágüe que flui do rinser é direcionada de volta a um tanque de armazenagem de 2,5 m . O volume de
água de enxágüe descartado pelas garrafas de vidro é reposto por água fresca com dureza parcialmente
reduzida (em torno de 370 µS). Pela diluição que com isto ocorre, é necessária uma reposição automática
do agente desinfetante no tanque de armazenagem da solução CIP. O objetivo do enchimento asséptico é
impedir uma rápida contaminação das garrafas lavadas também através dos esporos de fungos
transportados pelo ar antes do próprio enchimento. Para isso, em primeiro lugar deve-se minimizar
tecnicamente os percursos dos transportadores e intervalos de tempo entre a rinsagem de desinfecção e o
enchimento.
Fig.4: Tratamento dos vidros com ácido peracético no
rinser antes do enchimento asséptico
A escolha do agente desinfetante e as condições de utilização como concentração, tempo de ação,
temperatura e valor do pH decidem então sobre o sucesso do processo. Para isso, os principais critérios
são os testes microbiológicos por amostragem, que são efetuados na superfície interna do vidro das
garrafas diretamente antes do enchimento (exemplo: SWAB).
No passado foram testados diversos métodos em diferentes condições de processo – entre eles também
um método com uma solução aquosa de 100 ppm de peróxido de hidrogênio, levada a 80°C. Esses
métodos mostraram, entretanto, sempre novamente uma contaminação gradual das garrafas antes do
enchimento e por isso, desde lá, não foram mais seguidos. Finalmente chegou-se à utilização em um teste
piloto de ácido peracético com uma concentração de 1.000 ppm à temperatura ambiente e um valor de pH
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entre 3 e 4,5. Isso levou a uma desinfecção completa e permanente das garrafas de vidro até o enchimento
(Fig. 3).
A malha de controle
Para a implementação do processo de ácido peracético, para ambas as utilizações foi montada uma malha
de controle para a reposição da concentração do ácido peracético. O objetivo é minimizar os custos para o
ácido peracético com total segurança higiênica. Os reservatórios de armazenagem para ácido peracético
contém 12.000 litros na aplicação CIP e no enchimento asséptico, 2.500 litros. Como resultado são
necessários por dia no CIP aproximadamente 20 kg e para o enchimento asséptico em torno de 10 kg de
ácido peracético. A malha de controle consiste dos seguintes componentes (Fig. 5):
Fig. 5: Esquema da malha de controle para
reposição da concentração de dióxido de cloro.
Legenda:
1 Meio do processo
2 By-pass para medição/controle
3 Controlador: DULCOMETER D1C
4 Sensor: DULCOTEST PAA 1
5 Alojamento de sensores: DLG III
6 Sinal de entrada
7 Bomba dosadora Sigma
8 Ácido peracético concentrado
9 Ponto de injeção
10 Reservatório armazenagem 1.000 ppm
11 Meio para o processo
12 Valor medido como 4-20 mA para supervisório
- Sensor (tipo PAA 1) para a medição online do ácido peracético na faixa de 100 até 2.000 ppm – um sensor
amperométrico de dois eletrodos, coberto com membrana, que pode ser utilizado na faixa de pH de 1 até 9,
assim como até 45°C. O sensor contém, ao lado do transformador de 4-20 mA, simultaneamente a
compensação de temperatura do sinal primário. O sinal de saída é um sinal de 4-20mA não calibrado
passivo, com compensação de temperatura.
O material da membrana é repelente de sujidade e resistente a obstrução, o que possibilita o funcionamento
confiável e livre de manutenção, também em águas poluídas (como o retorno da solução do CIP).
Especialmente importante é que é possível uma medição seletiva de ácido peracético em concentrações
variáveis de peróxido de hidrogênio, já que em ácido peracético fresco estão presentes maiores
concentrações de peróxido de hidrogênio. No curso das diferentes decomposições ainda podem ser
modificadas as relações de quantidade. E também os tensoativos não interferem, que são adicionados
como substâncias auxiliares em muitos produtos de ácido peracético.
O sensor é montado ao lado de um eletrodo de pH e um sensor de temperatura em um alojamento de
passagem, que facilita uma visualização dos sensores e permite o enchimento de uma solução padrão para
a calibração do sensor de ácido peracético.
- Controlador (ProMinent tipo Dulcometer D1C), que permite a calibração do sensor, que mostra o valor
medido no local e emite um sinal de saída para a bomba dosadora, baseado em um comparativo de valor
programado/real. Adicionalmente a concentração de ácido peracético medida é enviada adiante como sinal
calibrado ativo de 4-20mA para um CLP superordenado, onde outros critérios para a inicialização e controle
do processo CIP estão programados.
- Bomba dosadora como atuador, que dependendo de uma variável de controle, dosa uma determinada
quantidade de ácido peracético a 15% do tanque de armazenagem no ponto de injeção no retorno do
tanque de armazenagem, que é equipado com um agitador. No funcionamento contínuo por um ano, do
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processo de desinfecção na empresa Ehrmann, de acordo com o usuário, não houve nenhum problema.
Deve-se ressaltar que não houve a necessidade de manutenção, nesse período de tempo, do sensor de
ácido peracético – comumente necessária para este componente mais susceptível à manutenção em uma
malha de controle. Apenas uma vez foi necessário efetuar uma recalibração. Os valores de medição
corresponderam aos valores comparativos do laboratório, que resultavam dos controles de qualidade
diários.
Resumo
A desinfecção com ácido peracético oferece, assim como o tratamento com dióxido de cloro, vantagens
higiênicas, ecológicas e econômicas, nas aplicações típicas das indústrias de alimentos e bebidas como CIP
e enchimento asséptico. A economia do processo depende principalmente da montagem de uma malha de
controle, que minimiza os custos para o agente desinfetante, mantendo a segurança higiênica e
simultaneamente possibilita a automatização do processo. No processo aqui descrito, é decisiva a
possibilidade de uma medição contínua, específica, confiável e sem manutenção do ácido peracético,
porque o ácido peracético é comparativamente um agente desinfetante caro. O novo sensor Dulcotest PAA
1 da ProMinent preenche essas exigências de forma ideal, o que pôde ser comprovado no uso contínuo na
Ehrmann.
Autor:
Dr.Thomas Winkler
Gerente de produto
ProMinent Dosiertechnik GmbH
Heidelberg - Alemanha
Traduzido e adaptado por Matthias R. Reinold.
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