projeto fabricacao mussarela final completo
Post on 12-Jul-2016
98 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS
UNIFAL-MG
BRUNO OLIVEIRA THOMAZINI
JORGE HENRIQUE DA SILVA ARAÚJO
KARINE DIAS GOMES
LAYSSA SILVEIRA MAIA
MATHEUS JARETA COSTA
PROJETO DE UMA INDÚSTRIA DE
FABRICAÇÃO DE QUEIJO MUSSARELA
Poços de Caldas/MG
2015
BRUNO OLIVEIRA THOMAZINI
JORGE HENRIQUE DA SILVA ARAÚJO
KARINE DIAS GOMES
LAYSSA SILVEIRA MAIA
MATHEUS JARETA COSTA
PROJETO DE UMA INDÚSTRIA DE
FABRICAÇÃO DE QUEIJO MUSSARELA
Projeto apresentado como quesito de aprovação
da disciplina de Projetos em Engenharia
Química do curso de Engenharia Química da
Universidade Federal de Alfenas campus Poços
de Caldas. Área de concentração: Produção
Industrial.
Docente: Prof.ª Dr.ª Melina Savioli Lopes.
Poços de Caldas/MG
2015
RESUMO
O Brasil é tradicionalmente um país grande produtor de leite. Essa atividade ocupa
posição de destaque no cenário econômico nacional, sendo, atualmente, um dos
principais agronegócios no país. O queijo mussarela está entre os queijos mais
consumidos no Brasil, este queijo é geralmente comercializado em forma de
paralelepípedos, entretanto outras formas também podem ser encontradas, como
palito, bolinha ou nozinho. No presente trabalho foi estudado o processo de
fabricação do queijo mussarela, bem como o dimensionamento, balanço de massa e
viabilidade econômica da planta. Ao final, conclui-se que é possível ter efetividade
na instalação do laticínio, produzindo um produto com qualidade, de ótima aceitação
no mercado, e com retorno financeiro garantido.
Palavras-chave: Produção Industrial. Dimensionamento. Laticínio. Agroindústria.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 7
2 OBJETIVOS ......................................................................................................... 9
2.1 Objetivo Geral ................................................................................................ 9
2.2 Objetivos Específicos ..................................................................................... 9
3 LOCALIZAÇÃO .................................................................................................. 10
4 DISTRIBUIÇÃO .................................................................................................. 11
5 ESTRUTURA DA EMPRESA ............................................................................. 12
5.1 Relação com os Fornecedores .................................................................... 12
6 CARACTERÍSTICAS.......................................................................................... 15
6.1 Leite ............................................................................................................. 15
6.2 Mussarela ..................................................................................................... 16
7 LINHA DE PROCESSO ...................................................................................... 18
7.1 Diagrama de Blocos ..................................................................................... 18
7.2 Diagrama das etapas do processo ............................................................... 19
7.3 Balanço de Massa ........................................................................................ 19
7.4 Balanço de Energia ...................................................................................... 20
7.4.1 Balanço de Energia na Recepção ......................................................... 21
7.4.2 Balanço de Energia na Pasteurização ................................................... 23
7.4.3 Balanço de Energia na Coagulação ...................................................... 25
7.4.4 Balanço de Energia na Filagem ............................................................. 26
7.4.5 Balanço de Energia na Moldagem ......................................................... 27
7.4.6 Balanço de Energia na Salga ................................................................ 27
8 DIMENSIONAMENTO ........................................................................................ 29
8.1 Recepção do Leite ....................................................................................... 29
8.2 Tanques de Resfriamento ............................................................................ 30
8.3 Padronização ............................................................................................... 32
8.4 Pasteurização .............................................................................................. 33
8.5 Adição de Ingredientes ................................................................................. 34
8.6 Coagulação .................................................................................................. 35
8.7 Corte da Coalhada ....................................................................................... 36
8.8 Dessoragem ................................................................................................. 37
8.9 Fermentação ................................................................................................ 38
8.10 Filagem ........................................................................................................ 38
8.11 Moldagem .................................................................................................... 39
8.12 Resfriamento e Salga ................................................................................... 40
8.13 Secagem ...................................................................................................... 41
8.14 Embalagem .................................................................................................. 42
8.15 Estocagem ................................................................................................... 43
8.16 Expedição .................................................................................................... 43
9 LAYOUT ............................................................................................................. 44
9.1 Planta baixa da fábrica ................................................................................. 44
9.2 Logo ............................................................................................................. 46
10 VIABILIDADE ECONÔMICA .............................................................................. 47
10.1 Custos .......................................................................................................... 47
11 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 48
12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 50
7
1 INTRODUÇÃO
O leite é composto por várias substâncias diferentes. Pode ser consumidos de
diversas maneiras, e é apresentado como uns dos alimentos mais completos
estando também entre os seis produtos mais importantes da agropecuária brasileira
(SILVA, 2005).
O leite é uma secreção da glândula mamária de mamíferos e, por apresentar
composição nutricional bastante rica, torna-se indispensável à alimentação infantil
humana ou a das crias dos animais (PAULA; SIQUEIRA; PICOLOTTO, 2010).
Contém componentes importantes para uma dieta saudável, como proteínas e
cálcio. Além de gerar emprego para toda população, a matéria-prima e seus
derivados desempenha um papel significante na cadeia de alimentos. Entretanto, o
leite é um alimento muito perecível, tanto biologicamente, pela atuação de
microrganismos, quanto quimicamente, pelos efeitos da oxidação.
Já o queijo é um alimento sólido feito a partir do leite de cabras, ovelhas,
vacas, e outros mamíferos. A sua produção dá-se pela coagulação do leite que é
realizado pela acidificação com uma cultura bacteriana e, em seguida, emprega-se
uma enzima, a quimosina (coalho ou substitutos) para transformar o leite em
“coalhada e soro”. A textura e sabor da maioria dos queijos são definidos a partir do
processamento da coalhada e a escolha da bactéria correta. O queijo mussarela é
um queijo com as seguintes características: massa fresca, filada e semi-cozida; não
maturado; consistência firme; sabor suave e levemente ácido.
O Brasil é um grande produtor de leite, ocupando o 4° lugar das commodities
agropecuárias produzidas no Brasil. A região Sudeste é a maior produtora do Brasil,
correspondendo a 36,7% da produção de leite do Brasil, sendo o estado de Minas
Gerais o maior produtor de leite do País (SIQUEIRA, 2010).
Desta forma, este trabalho tem por objetivo apresentar todo o processo de
instalação de um laticínio no sul do estado de Minas Gerais, na cidade de Poços de
Caldas, bem como avaliar o potencial da cidade, trazendo informações técnicas
8
necessárias para o planejamento de instalação. Este laticínio terá como portfolio o
queijo mussarela e o queijo minas, entretanto o foco desse projeto será direcionado
apenas para o queijo mussarela, sendo esse o principal foco da planta, podendo
futuramente haver a ampliação da mesma para futuras produções de diferentes tipos
de queijos.
9
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Estudo da avaliação potencial, econômica e estrutural, de instalação agrícola
industrial destinada à produção de queijo do tipo mussarela na região sul do estado
de Minas gerais.
2.2 Objetivos Específicos
Avaliar a possibilidade de instalação agrícola industrial destinada à produção
de queijo mussarela no município de Poços de Caldas – MG, apresentando a
viabilidade econômica desta.
Utilizar dos conceitos e aplicação dos métodos de engenharia (Balanço de
massa e energia, dimensionamento de reatores e tanques) para a possível
instalação.
Estudar e Avaliar os possíveis riscos à segurança de trabalhadores e à
população.
Estudar e aproveitar do potencial turístico da região, bem como futuramente
gerar empregos diretos e indiretos.
10
3 LOCALIZAÇÃO
A instalação do laticínio especializado na produção de queijo mussarela será
realizada no município de Poços de Caldas - MG, região sul do estado. O aproveito
de mão de obra, potencial turístico regional e, principalmente a proximidade com o
estado de São Paulo e grandes centros comerciais, justificam a escolha estratégica
da cidade.
A escolha do terreno para a instalação justifica-se pelas características de tal,
área de fácil acesso para o recebimento de matéria-prima, bem como para
distribuição do produto final e acesso à rede de abastecimento de água. O terreno
localiza-se próximo à rua Antônio Bortolan, 10286 BR-267.
Figura 1: Terreno no qual será instalado o laticínio. (FONTE: Google Maps, 2015).
11
4 DISTRIBUIÇÃO
Caminhões com sistema de refrigeração serão utilizados para a distribuição do
produto final, assim este será mantido em condições de consumo. Os caminhões
devem apresentar capacidade de ao menos 15 mil litros e serão utilizados ao total
três caminhões.
Figura 2: Caminhões usados para a distribuição dos produtos do laticínio. (FONTE: Google Imagens, 2015).
12
5 ESTRUTURA DA EMPRESA
O Laticínio funcionará 16 horas por dia, operando de segunda a sábado com
dois turnos diários, sendo a mussarela produzida diariamente e com um total de 22
funcionários.
Tabela 1: Relação entre a quantidade de funcionários, turnos e área de trabalho.
Local de Trabalho Nº de Funcionários Turno
Recepção do Leite 2 1
Produção 4 2
Qualidade 2 2
Comercial/Vendas 1 1
Compras 1 1
Recursos Humanos 1 1
Segurança do Trabalho 1 2
Enfermaria 1 2
Mecânica 1 2
Técnico em
eletricidade 1 2
Gerencia (Executivos) 1 1
Limpeza 3 2
Refeitório 3 2
Total 22 -
5.1 Relação com os Fornecedores
Será controlado pelo departamento de compras, que utilizará de um sistema de
compras econômicas que visa manter um estoque enxuto e evita o acúmulo
desnecessário de produtos/peças.
13
Para encomenda de peças tem-se a equação (2), a qual controla a sua
quantidade, sendo considerados os seguintes parâmetros: Demanda fixa, custo do
pedido e custo de manutenção do estoque.
O principal e fundamental fator para se determinar o período e a quantidade de
pedido chama-se Lead time que é o tempo de espera entre o pedido e a chegada do
material até o almoxarifado.
Tal sistema apresenta as seguintes equações e gráficos de controle:
Custo total: 𝑝 ∗ 𝐷 + 𝐶𝑝 ∗𝐷
𝑄+ 𝐶𝑚 ∗
𝑄
2 (1)
em que,
P – Preço unitário
D – Demanda periódica
Cp – Custo de pedido
Q – Demanda por pedido
Cm – Custo de manutenção
Lote econômico de compra: 𝑄 = √2∗𝐷∗𝐶𝑝
𝐶𝑚 (2)
em que,
D – Demanda
Q – Lote econômico de compra
Cp – Custo de pedido
Cm – Custo de manutenção
14
Figura 3: Gráfico de gestão de estoques.
𝑃𝑃=𝐷.𝐿𝑇 (3)
em que,
PP – Ponto do pedido. É o momento no qual o setor de compras deve
efetuar o pedido para que o Lead Time (tempo de espera) possa ser
respeitado.
D – Demanda. É a quantidade fixa de peças que são necessárias por lote.
LT – Lead Time. É o tempo de espera entre a efetuação do pedido e a
chegada do mesmo até o almoxarifado.
Seguindo tal modelo de controle o laticínio conseguirá manter o estoque
enxuto e também alcançar vantagens tais como utilizar adequadamente o capital de
giro do negócio, evitar atrasos no fornecimento de materiais e componentes, e suprir
as necessidades de vendas na medida da demanda.
15
6 CARACTERÍSTICAS
6.1 Leite
O leite é considerado um alimento que complementa a dieta de um adulto, e é
fundamental para as crianças. É o alimento mais completo e de fácil digestão. O leite
é o primeiro e, praticamente o único alimento dos recém-nascidos de todas as
espécies de animais mamíferos, sendo, juntamente com o mel, as únicas
substâncias produzidas pela natureza com a única e exclusiva finalidade de servirem
como alimento. (OLIVEIRA, 1986).
O leite é um produto secretado pelas glândulas mamárias e alimento
indispensável aos mamíferos nos primeiros dias de vida (PRODUTOR DE LEITE E
DERIVADOS, 2004). É um líquido branco, opaco, duas vezes mais viscoso que a
água, de sabor ligeiramente adocicado e de odor pouco acentuado (VALSECHI,
2001).
É um alimento muito rico em princípios nutritivos, a sua conservação sem
intervenção tecnológica é praticamente impossível sendo, portanto, uma substância
altamente perecível. O leite sofre uma série de alterações, se não conservado
adequadamente devido basicamente, a ação dos microrganismos contaminantes.
Tais alterações e/ou transformações levaram ao descobrimento de vários derivados
do leite, que passaram a ser utilizados como alimento. Foram assim desenvolvidas
as diversas forma de preservar e, consequentemente, aproveitar o excesso de leite
não consumido dentro de algumas horas, após a ordenha. o queijo e o iogurte são
os principais produtos que surgiram empiricamente, e que constituíram em
variedades alimentícias de excelente valor nutritivo, amplamente consumidos até
hoje. (OLIVEIRA, 1986).
O leite para o consumo deve ser obtido em ordenha higiênica de animal sadio,
deve estar livre de impurezas, não conter germes nocivos a saúde, ser resfriado
imediatamente após a ordenha e entregue para o consumo ou à indústria o mais
rápido possível. (PRODUTOR DE LEITE E DERIVADOS, 2004).
16
A partir do sangue do animal o leite é formado através de dois mecanismos
básicos para sua obtenção: síntese e filtração. Estes mecanismos ocorrem na
glândula mamária. A formação do leite ocorre a partir dos elementos do sangue. A
lactose e alguns minerais passam por processos bioquímicos e transformações que
ocorrem dentro da mama sintetizando a proteína, a gordura, a lactose e minerais do
leite. Para uma vaca leiteira normal, é necessária, aproximadamente, a passagem
de um fluxo sanguíneo no úbere de 400 a 800 litros de plasma para se formar 1 litro
de leite (VALSECHI, 2001).
O leite é também excelente substrato para desenvolvimento microbiano.
Contudo, os processos de beneficiamento que envolve o binômio tempo e
temperatura garantem a qualidade do leite, pois eliminam os microrganismos e
preservam as características sensoriais do produto. Assim, para obtenção de
produtos com boa qualidade é necessário realizar o controle microbiológico do leite
cru, eficiente limpeza de equipamentos e apropriado processo, seja ele térmico,
fermentativo ou de resfriamento (MARTINS; ROSSI JUNIOR; LAGO, 2005).
Tabela 2: Propriedades físico-químicas do leite.
Parâmetros Limites
Gordura (g/100g) 3,0
Densidade relativa (g/L) 1,028 – 1,034
Acidez titulável (g ácido lático/
100mL)
0,14 – 0,18
Extrato seco desengordurado
(g/100g)
Mínimo de 8,4 g
Índice crioscópico (máximo) -0,512ºC
Proteínas (g/100g) Mínimo de 2,9
6.2 Mussarela
O queijo mussarela é produzido com leite pasteurizado ou cru. Antes de ser
consumido, o ideal é que passe pelo processo de maturação por cinco dias ao
menos para que ocorra sua estabilização. (LIMA, 2007).
17
Apresenta variações na fabricação devido a diversidade de sua tecnologia. A
massa é esbranquiçada, firme, compacta e de sabor levemente ácido. O rendimento
deve ser controlado para não afetar a fatiabilidade e durabilidade do produto
(VALSECHI, 2001).
A composição média do queijo mussarela é de: umidade 43 - 46%, gordura 22 -
24%, pH entre 5,1 - 5,3 e sal 1,6 - 1,8% (VALSECHI, 2001).
18
7 LINHA DE PROCESSO
7.1 Diagrama de Blocos
A figura abaixo representa o diagrama de blocos para a produção do queijo
mussarela e as etapas do processo pelas quais deverão passar o fluxo de materiais
utilizados neste processo.
Figura 4: Fluxograma de blocos do processo de produção do queijo mussarela.
19
7.2 Diagrama das etapas do processo
Figura 5: Fluxograma de processo.
7.3 Balanço de Massa
Considera-se neste projeto um laticínio que recebe uma quantidade diária de
leite de 45.000 litros, assim é possível obter as vazões de cada etapa do processo.
Na padronização do leite, são retirados 387 litros de creme, já na coagulação
são adicionados 36 litros de coalho, 13,5 litros de CaCl2 e 450 litros de fermento
láctico, formando-se então 45.112,5 litros de reagentes.
A etapa da dessoragem acontece a retirada de 85% do soro do leite, sendo
assim 38.345,6 litros de soro são retirados neste processo, o que resulta em 4.060
kg de massa para a fermentação.
20
Adiciona-se então na etapa da salga, 290 kg de sal, que vai para a secagem
resultando em 3.263 kg de queijo.
7.4 Balanço de Energia
O balanço de energia é a aplicação da primeira lei da termodinâmica, ou seja,
do princípio de conservação de energia. Pode-se dizer, em outras palavras, que
independentemente da energia poder assumir diferentes formas, a quantidade total
de energia é constante (BRASIL, 2004).
No processo em questão, tem-se que, na recepção, o leite chega do caminhão
tanque a uma temperatura razoável de 25ºC e resfria até 2ºC. Na pasteurização, o
leite é aquecido à 72ºC e em seguida resfriado até 8ºC. Aquece-se o leite
novamente até 33ºC, no processo de coagulação. Após a coagulação, obtém-se
uma massa, que é aquecida até 80ºC na filagem. Para fazer a moldagem da massa,
faz-se necessário resfria-la até 50ºC. A salga é feita com a massa a 8ºC e por fim,
na secagem e estocagem, os produtos são confinados em ambientes à 5ºC.
No balanço de energia é necessário se ter conhecimento de algumas
propriedades dos fluídos e materiais envolvidos no processo de trocas de calor
(resfriamento e aquecimento), na tabela 2 abaixo, são mostrados valores de
capacidade calorífica de alguns líquidos e gases.
21
Tabela 3: Mostra a capacidade calorífica de alguns líquidos e vapores geralmente utilizados em processos de transferência de calor. (FONTE: SUCRANA, 2015).
7.4.1 Balanço de Energia na Recepção
Na etapa de recepção do leite, o balanço de energia é dado apenas pelo
resfriamento do leite que chega à planta industrial por meio do caminhão refrigerado.
Para o leite não se deteriorar, há necessidade de mantê-lo em temperatura
em torno de 4ºC. Podem ocorrer falhas no refrigerador do caminhão, problemas no
isolamento da linha que leva o leite até a produção, e outros problemas que fazem
com que o leite não chegue a temperatura ideal e seja rejeitado.. Sendo assim, para
que não ocorram estes problemas, faz-se a instalação de um refrigerador na
recepção do leite, que trabalha com trocas de calor com o ambiente até 25ºC. O
fluido responsável pela troca térmica é o monoetilenoglicol, devido as suas
propriedades térmicas.
22
A tabela 4 abaixo ilustra algumas propriedades físicas do leite e do
monoetilenoglicol.
Tabela 4: Propriedades físicas do leite e do monoetilenoglicol.
Leite Monoetilenoglicol
Calor específico (Kcal/Kg.ºC) 4,205 3,268
Densidade (Kg/m³) 1000,0 1031,6
Temperatura de Fusão (ºC) 0 -7,87
O leite que chega com uma temperatura de 25ºC, por algum problema com o
transporte, passa por um trocador de calor para o resfriamento, os dados
representados na tabela 5 abaixo, mostra os parâmetros desta troca térmica.
Tabela 5: Representa os dados para o trocador de calor na recepção do leite.
Fluido Quente W= 63 Kg/h vazão mássica
Cp= 1 kcal/KgºC calor específico
T1= 25 ºC temperatura de entrada
T2= 4 ºC temperatura de saida
Fluido Frio w= 63 kg/h vazão mássica
Cp= 3,3 kcal/kgºC calor específico
T1= -2 ºC temperatura de entrada
T2= 4,4 ºC temperatura de saida
Trocador de Calor Q= 1,323 kcal/h carga térmica
U= 2000 kcal/h.m².ºC coeficiente global de troca térmica
DTML= 12 ºC diferença de temperatura média logarítimica
A= 0,1 m² área de troca térmica
23
7.4.2 Balanço de Energia na Pasteurização
Nesta etapa do processo, o leite tem sua temperatura elevada até 72ºC em
apenas 15 segundos e, imediatamente resfriado para 15ºC. Para atingir tais efeitos,
aquece-se o sistema por vapor saturado a uma pressão de 20 bar e o resfriamento é
feito com troca de calor por monoetilenoglicol.
A tabela 6 abaixo mostra os dados da troca térmica do aquecimento do leite.
Tabela 6: Dados da troca térmica de aquecimento do leite na pasteurização.
Fluido Quente W= 63 Kg/h vazão mássica
Cp= 0,46 kcal/KgºC calor específico
T1= 210 ºC temperatura de entrada
T2= 97 ºC temperatura de saida
Fluido Frio
w= 63 kg/h vazão mássica
Cp= 1 kcal/kgºC calor específico
T1= 20 ºC temperatura de entrada
T2= 72 ºC temperatura de saida
Trocador de Calor
Q= 3275 kcal/h carga térmica
U= 200 kcal/h.m².ºC coeficiente global de troca térmica
DTML= 105 ºC diferença de temperatura média logarítimica
A= 0,2 m² área de troca térmica
Para o processo de resfriamento do leite, submete-se o líquido em um
trocador de calor contra corrente, com passagem de monoetilenoglicol e a área de
troca térmica necessária é de 0,1m², como mostrado na tabela 7 abaixo:
24
Tabela 7: Dados do resfriamento do leite na pasteurização.
Fluido Quente
W= 63 Kg/h vazão mássica
Cp= 1 kcal/KgºC calor específico
T1= 72 ºC temperatura de entrada
T2= 15 ºC temperatura de saida
Fluido Frio
w= 63 kg/h vazão mássica
Cp= 3,3 kcal/kgºC calor específico
T1= 5 ºC temperatura de entrada
T2= 22,3 ºC temperatura de saida
Trocador de Calor
Q= 3591 kcal/h carga térmica
U= 2000 kcal/h.m².ºC coeficiente global de troca térmica
DTML= 25 ºC diferença de temperatura média logarítimica
A= 0,1 m² área de troca térmica
Neste processo, utiliza-se vapor saturado que foi utilizado no aquecimento do
leite e o monoetilenoglicol proveniente do processo de resfriamento na recepção do
leite, essa configuração permite uma economia de energia, pois utiliza a energia
trocada em outro processo. Abaixo, a figura 6 esquematiza o processo de
pasteurização.
25
Figura 6: Representação das trocas térmicas no processo de pasteurização
7.4.3 Balanço de Energia na Coagulação
No processo de coagulação, é necessário o aquecimento do leite até uma
temperatura de 40ºC, sendo assim, o leite que sai do pasteurizador a uma
temperatura próxima de 15ºC é aquecido até 40ºC por um trocador de calor.
O vapor saturado à baixas pressões é inserido no tanque encamisado, em
outras palavras, o vapor passa pelo tanque através de uma serpentina. Ressalta-se
que a serpentina é externa ao tanque, para não entrar em contato com o leite.
A tabela 8 abaixo mostra os dados de área para a troca térmica do processo
de coagulação.
26
Tabela 8: Dados de troca térmica para a coagulação.
Fluido Quente
W= 63 Kg/h vazão mássica
Cp= 0,54 kcal/KgºC calor específico
T1= 183 ºC temperatura de entrada
T2= 135 ºC temperatura de saida
Fluido Frio
w= 63 kg/h vazão mássica
Cp= 1 kcal/kgºC calor específico
T1= 15 ºC temperatura de entrada
T2= 40,9 ºC temperatura de saida
Trocador de Calor
Q= 1633 kcal/h carga térmica
U= 200 kcal/h.m².ºC coeficiente global de troca térmica
DTML= 131 ºC diferença de temperatura média logarítimica
A= 0,1 m² área de troca térmica
7.4.4 Balanço de Energia na Filagem
No processo de filagem a massa do queijo é aquecida até alcançar uma
temperatura de 80ºC por injeção de vapor saturado que ao deixar o processo de
coagulação a 135ºC aquece o tanque de filagem e deixa o tanque na temperatura
aproximada de 60ºC, resultando no aquecimento da massa de 40ºC até os
estimados 80ºC. Admite-se que o calor especifico do queijo é semelhante ao do leite
que por sua vez é semelhante ao da água.
27
Tabela 9: Dados de troca térmica na filagem.
Fluido Quente
W= 63 Kg/h vazão mássica
Cp= 0,54 kcal/KgºC calor específico
T1= 135 ºC temperatura de entrada
T2= 60 ºC temperatura de saida
Fluido Frio
w= 63 kg/h vazão mássica
Cp= 1 kcal/kgºC calor específico
T1= 40 ºC temperatura de entrada
T2= 80,5 ºC temperatura de saida
Trocador de Calor
Q= 2552 kcal/h carga térmica
U= 200 kcal/h.m².ºC coeficiente global de troca térmica
DTML= 34 ºC diferença de temperatura média logarítimica
A= 0,4 m² área de troca térmica
7.4.5 Balanço de Energia na Moldagem
Para que o processo de moldagem seja realizado é necessário que a
temperatura da massa esteja a 60ºC aproximadamente, diante disso a massa que
deixa o processo de filagem à 80ºC deve ser resfriada. O resfriamento é realizado
apenas com o repouso da massa com acompanhamento da temperatura.
7.4.6 Balanço de Energia na Salga
No processo da salga o produto final precisa estar em uma temperatura ideal
de 8ºC.
28
Tabela 10: Dados de troca térmica no processo de salga.
Fluido Quente
W= 63 Kg/h vazão mássica
Cp= 1,0 kcal/KgºC calor específico
T1= 60 ºC temperatura de entrada
T2= 9 ºC temperatura de saida
Fluido Frio
w= 63 kg/h vazão mássica
Cp= 3,3 kcal/kgºC calor específico
T1= 5,0 ºC temperatura de entrada
T2= 20,8 ºC temperatura de saida
Trocador de Calor
Q= 3276 kcal/h carga térmica
U= 200 kcal/h.m².ºC coeficiente global de troca térmica
DTML= 14 ºC diferença de temperatura média logarítimica
A= 1,2 m² área de troca térmica
29
8 DIMENSIONAMENTO
8.1 Recepção do Leite
O leite integral é transportado em caminhões tanques refrigerado, e assim é
recebido na empresa. Antes de ser descarregado, é preciso fazer uma limpeza por
fora do tanque para que não haja nenhuma contaminação. Após a higienização é
feito o recebimento físico, em seguida a pesagem, filtração e por fim a análise da
matéria- prima. São feitos algumas análises, como: acidez titulável, alizarol,
gordura, densidade etc. Se o leite estiver dentro das especificações ele é liberado
para o processo de operações, caso contrario ele é rejeitado e é aplicado as
tratativas devidas para cada caso. Assim, é possível selecionar o leite de qualidade,
para que seja entregue um produto acabado com alta qualidade.
O produto recebido é bombeado diretamente do caminhão de coleta, passa
por um filtro que deve ser limpo com frequência e é colocado em um tanque de
estocagem com temperaturas amenas (4°C) para, então, ser encaminhado às
seções de produção. (SILVA, et al, 2005).
Logo após a descarga, o caminhão é lavado e sanificado em local adequado.
Figura 7: Caminhão tanque refrigerado utilizado no transporte do leite. Fonte: MF Rural, 2015
30
8.2 Tanques de Resfriamento
Na etapa de resfriamento, o leite é armazenado em tanques em baixas
temperaturas (4°C) para que não haja a proliferação de microorganismos que
possam ser prejudiciais a qualidade do leite. O resfriamento tem objetivo de retardar
o crescimento bacteriano e os processos químicos.
O tanque utilizado é da marca Plurinox, é feito de inox, pois facilita a limpeza,
não enferruja, é fácil e montar e é a prova de choque e de ácidos. Tem capacidade
para 25.000 litros. O sistema de resfriamento é feito por unidades de resfriamento
por gás freon.
Todas as vezes que o tanque é descarregado é feito a limpeza antes de ser
carregado novamente. A limpeza tem o objetivo de evitar contaminações. Uma
limpeza eficaz e o resfriamento rápido do leite evitam o crescimento bacteriano, e
garante a confiabilidade do produto acabado. É necessário limpar o equipamento de
ordenha ao final de cada sessão. Isto significa que toda a instalação deve ficar sem
resíduos de leite, eliminando dessa forma a proliferação das bactérias através de
altas temperaturas e a desinfecção completa dos aparelhos.
Avaliar o numero de ordenhas, ou seja, se um tanque de duas ordenhas
estiver vazio ou conter 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.
Existem várias classificações de tanques de resfriamento. Para o laticínio, o
tanque será do tipo 4CII, sendo assim, destina-se a um tanque para quatro
ordenhas, com capacidade de resfriamento calculada a uma temperatura ambiente
de 25°C. O tempo de resfriamento (35°C – 4°C) para cada ordenha irá demorar
aproximadamente três horas.
31
Tabela 11:Tabela de classificador do resfriador em função da temperatura ambiente.
Classificação Temperatura de
desempenho (°C)
Temperatura
operacional (°C)
A
B
C
38
32
25
43
38
32
Tabela 12: Tabela de tempo de resfriamento.
Tempo de Resfriamento (Horas)
Classificação Ordenhas 35 a 4 (°C) Ordenha de 10 a 4 (°C)
I
II
III
2,5
3,0
3,5
1,25
1,5
1,75
32
Figura 8: Tanque de resfriamento do leite.
8.3 Padronização
É possível padronizar o leite de acordo com a necessidade. Nesta etapa o
leite passa pela desnatadeira para que seja retirada toda gordura do leite, com o
objetivo de obter dos produtos, o leite desnatado que será utilizado para fabricação
do queijo e o creme que pode ser utilizado para fabricação de requeijão, manteiga,
creme de leite, e etc.
Utiliza-se desnatadeira Mod. 18 GR- Elétrica, da marca Casa das Desnatadei,
com capacidade de 100 l/h. Construída Em Aço Inox (AISA - 304). A Carcaça da
Desnatadeira é Construída em Alumínio Especial.
Nesta etapa é adicionado o estabilizante, que tem a função de impedir a
precipitação da caseína. Segundo a legislação utiliza-se uma quantidade não
superior a 0,1g/100ml de leite. Normalmente é utilizado o citrato de sódio, podendo
ser também ser utilizado monofosfato de sódio, difosfato de sódio ou trifosfato de
sódio. (FEGO ALIMENTOS, 2010).
33
Figura 9: Desnatadeira de leite.
8.4 Pasteurização
É o processo onde o leite é submetido a um processo térmico a 72/80°C
durante 20/40 segundos, o mesmo é realizado com equipamentos de pasteurização
com controle de temperatura, com o objetivo de reduz a carga bacteriana do leite e
elimina bactérias indesejáveis.
O sistema de pasteurização adotado para a fabricação dos queijos é a
pasteurização rápida, e o binômio tempo/ temperatura utilizado é de 72°C por 15
segundos (EMBRAPA, 2006).
O pasteurizador possui um trocador de calor a placas, montados em cavalete
com divisores para derivações, com sessões de aquecimento, regeneração e
resfriamento, construção em inox AISI 304. O mesmo é da marca Máquinas Dom.
34
Figura 10: Pasteurizador tipo placas.
8.5 Adição de Ingredientes
Para a adição dos ingredientes, primeiramente o leite é bombeado para o
tanque de mistura com agitador, e então são adicionado todos os ingredientes de
acordo com a especificação do produto. O tanque é da marca Will em Aço Inox 304,
com capacidade de 2.000 litros. Tem diâmetro de 1.350mm e altura de 1.450mm.
Na fabricação no queijo mussarela, é adicionado cloreto de cálcio numa
dosagem de 20 a 40 mL para cada 100 litros de leite. Em seguida, o fermento lático
mesofílico, 1L para cada 100L. E por fim adiciona-se o coalho, onde a quantidade
adicionada depende do poder coagulante, e é determinada de acordo com as
especificações do fabricante no rótulo do produto (70 a 100 mL para cada 100 litros
de leite) (EMBRAPA, 2006).
35
Figura 11: Tanque de mistura com agitador.
8.6 Coagulação
O tempo de repouso do leite depende da quantidade de leite e da quantidade
de coalho, no entanto ele dura em cerca de 40 minutos devendo ficar em repouso
completo a uma temperatura de 33ºC. Se esse tempo de coagulação extrapolar os
40 minutos é indicativo de algum problema, os mais comuns são: pouca quantidade
de coalho adicionada; coalho velho; temperatura ineficiente ou excessiva; problemas
com o fermento; leite com colostro; leite mastítico, etc. (CAVALCANTE, 2004).
Se não houver nenhum problema o coágulo cria forma resistente. Em seguida
deve ser feita a verificação do ponto de coalhada. Podendo ser feito de varias
maneiras um exemplo écolocando a coalhada na beira de um tanque e abaixando a
mesma com a mão, se a coalhada estiver grudando à parede é sinal de que ainda
está mole, se desprender com mais facilidade, quer dizer que está no ponto.
(EMBRAPA, 2006).
O equipamento utilizado para o coagulo é da marca Kimex, mostrado na
figura 12 sendo um tanque aço inox 304 com capacidade para 500 litros, possuindo
36
formato retangular de aproximadamente 1,20 m x 90 cm x 50 cm (interno) + camisa
+ pés, saída, camisa dupla total, aquecimento a gás, acabamento sanitário.
Figura 12: Tanque de fabricação KIMEX.
8.7 Corte da Coalhada
Ainda no tanque de mistura é feito o corte da coalhada, utilizando liras de aço
inox, conseguindo grãos com cerca de 1,0 cm de aresta. Esses grãos fazem a
retenção da umidade e textura do queijo. (CAVALCANTE, 2004).
A lira é de aço inoxidável AISI 304, da marca Etiel figura 13, possui a área de
corte 140x140 mm e o comprimento 500 mm, sendo possível a fixação do cabo na
posição horizontal e vertical.
Figura 13: Lira para o corte do coalho.
37
8.8 Dessoragem
Após a coalhada o materialé transferido para odrenoprensa, onde se separa o soro
da massa, a massa fica retida no tanque e o soro é retirado por uma bomba
centrifuga e levado para o tanque de armazenamento. Retira-se 85% de soro na
dessoragem. (CAVALCANTE, 2004).
O dreno prensa, mostrado na figura 14 abaixo, apresenta capacidade de
1500L, a marca da bomba é da empresa Frigomacq.
Figura 14: Dreno prensa usado na dessoragem.
A bomba centrifuga escolhida é da marca Dancor, figura 15, possui uma
vazão de até 80 m3/h.
Figura 15: Bomba centrifuga, usada para retirar o soro.
38
8.9 Fermentação
Para acontecer à fermentação é necessário colocar a coalhada em repouso
em uma mesa higienizada aço inox ou em tanques fermentadores se necessário,
onde a massa deve permanecer em repouso, a temperatura ambiente por
aproximadamente 6 horas. (FURTADO, 1991).
O tanque fermentador, mostrado na figura 16 possui capacidade de
armazenar 1000L.
Figura 16: Tanque Fermentador.
8.10 Filagem
Após a massa pronta, dividi-se em pedaços pequenos e coloca em um tanque
de aço inoxidável, com água a temperatura de 80ºC, até adquirir consistência
uniforme, em seguida, a massa é agitada até que os pedaços se unam
completamente, formando um bloco homogêneo em condições de ser filado e
moldado. (CAVALCANTE, 2004).
A máquina de filagem possui capacidade de 1.000 Kg/h até 2.000 Kg/h. O
equipamento da marca biasinox é mostrado na figura 17 abaixo:
39
Figura 17: Máquina de filagem do queijo.
8.11 Moldagem
A moldagem tem como finalidade conferir ao queijo sua forma característica
(TEIXEIRA, 2005). Nesta etapa a massa que se encontra em alta temperatura (55-
60ºC) é cortada em pedaços e prensada em fôrmas pré-fabricadas de plásticos, que
permitem fácil manuseio e limpeza, de dimensões 45x15x5 cm e peso de
aproximadamente 2 kg, conforme Figura 18. Juntamente a essas fôrmas adiciona-se
um removedor de soro para a saída do deste durante a prensagem e, também para
evitar que a massa do queijo venha a se prender na parede das fôrmas.
Tem-se como capacidade e meta de tal etapa 10.000 Kg/hora.
40
8.12 Resfriamento e Salga
É o sal que garante o controle da umidade, a conservação do produto e
principalmente o desenvolvimento do sabor (TEIXEIRA, 2005). Após a enformagem,
juntamente ao processo de resfriamento a salga é realizada.
Os queijos são imersos em salmoura a 20% e a 8ºC em tanques que se
localizam dentro da câmara fria, variando-se o tempo de salga conforme o tamanho
do queijo, para que o queijo receba a quantidade suficiente de sal.
A duração média de 8 horas de salga é necessária para o queijo de 2kg
(FURTADO, 1991).
Os tanques para salga escolhidos são da marca FRIOMAX, figura 19. Estes
possuem pés fixos de PVC com assento em aço INOX, saída com tampão para
escoamento e troca da salga e proteção nos pés em nylon para não danificar o piso
da instalação, sendo o empilhamento máximo de quatro andares.
Figura 18: Prensagem e enformagem da massa. (Fonte: TEIXEIRA, 2005).
41
Figura 19: Tranques FRIOMAX para resfriamento e salga do queijo
8.13 Secagem
Ao final do processo de salga, as mussarelas são colocadas em prateleiras
pré-fabricadas dentro da câmara fria, figura 20, com temperatura de 5ºC, para a
realização da etapa de secagem, com duração média de 14 horas.
As prateleiras FIBRAV foram escolhidas. Estas são constituídas de fibras de
vidro, sendo os pés em PVC ou aço inox, declinadas para as extremidades,
reforçadas nas bordas laterais. E, permitem o empilhamento de até cinco andares.
42
Figura 20: Prateleiras FIBRAV para secagem do queijo.
8.14 Embalagem
Para a escolha ideal do tipo de embalagem leva-se em conta a textura da
casca do queijo, normalmente, o queijo mussarela recebe uma embalagem de
plástico termo encolhível a vácuo (cryovac), que impede o aparecimento de fungos
(TEIXEIRA, 2005).
Figura 21: Sistema de seladora à vácuo e esteira mecanizada.
43
8.15 Estocagem
O queijo mussarela depois de embalado é armazenado em prateleiras e em
ambiente refrigerado, câmaras frias com temperatura de 5ºC até a comercialização,
a fim de aumentar seu tempo de validade, pois a temperatura baixa inibe o
crescimento de microrganismos contaminantes, além de proteger contra o ataque de
insetos e roedores e a poeira. (CAVALCANTE, 2004).
Figura 22: Prateleiras de estocagem do queijo mussarela.
8.16 Expedição
Conforme item 4, a expedição é feita via caminhões refrigerados.
44
9 LAYOUT
9.1 Planta baixa da fábrica
A figura 23 representa a planta da unidade de processamento, em que estão
representados os equipamentos usados na produção do queijo mussarela. Os
equipamentos devem ser colocados de maneira a facilitar o processo e evitar riscos
de contaminação do produto final. Além da fabricação de queijo mussarela a planta
baixa pode também produzir queijo minas frescal, prato e parmesão, no entanto a
aquisição dos mesmos deve ser feita de acordo com a necessidade de produção. A
nova legislação brasileira (IN nº 51), entre outras mudanças, apresentou a
necessidade de resfriar o leite na propriedade e executar o transporte a granel. A
recepção de latões será permitida para leite que seja entregue até no máximo duas
horas após a ordenha.
45
Figura 23: Layout do processo de produção do queijo mussarela.
46
9.2 Logo
Desenvolveu-se para a empresa o logo e o nome o qual está representado pela
figura 24 abaixo.
Figura 24: Logo e nome desenvolvido para a indústria.
47
10 VIABILIDADE ECONÔMICA
10.1 Custos
Faz-se necessário o calculo do custo para a realização do projeto, sendo assim
leva-se em consideração os custos iniciais de construção da planta, os custos
iniciais de produção, custo de mão-de-obra, materiais e finalmente, o cálculo do
lucro real. Na tabela 13 está representado o custo inicial do projeto.
Tabela 13: Custo do Projeto
Descrição QTD Valor (R$) Juros Total
Investido
Tempo
(anos)
Valor Mensal
(R$)
Montante Inicial 350.000,00 - 350.000,00
Terreno 1 130.000,00 -7% 120.900,00 120.900,00
Construção 1 600.000,00 20% 720.000,00 8 7.500,00
Tanques 2 120.000,00 4% 124.800,00 3 3.466,67
Materiais de
Produção
105.000,00 4,5% 109.725,00 3 3.047,67
Caminhão de
Leite
3 390.000,00 5,5% 411.450,00 8 4.285,94
Caminhão de
Distribuição
4 680.000,00 3,5% 703.800,00 8 7.331,25
Funcionários 22 33.000,00 0% 33.000,00 33.000,00
Combustível 60.000
litros
162.000,00 0% 162.000,00 162.000,00
Leite 60.000
litros
48.000,00 0% 1.248.000,00 1.248.000,00
Produtos
Químicos
1.000
litros
5.000,00 0% 5.000,00 5.000,00
Materiais
Diversos
15.000,00 0% 15.000,00 15.000,00
3.653.675,00 1.609.511,53
VALOR A SER PAGO NO 1º MÊS 1.259.531,53
48
O montante inicial era de 350.000,00 com ele foi possível comprar o terreno
alguns materiais e dar uma entrada na construção. Como visto na tabela acima o
investimento será de 3.653.675,00 e no primeiro mês o gasto será de 1.259.531,53
fora o montante.
Para os três anos seguintes a divida será de 1.609.511,53 e depois passa a
ser até o oitavo ano será 1.602.997,19. Após os oito primeiros anos as dividas de
construção, tanques, materiais de produção, caminhões será quitada e sobrara
apenas os gastos fixos mensais que totaliza 1.463.000,00. Para encontrar o lucro é
necessário saber a quantidade de queijo fabricada, no entanto na nossa industria é
consumido cerca de 45.000 litros e como se sabe utiliza 5L de leite para produzir
500 g de mussarela, no entanto é produzido 9.000 queijos por dia. Se cada queijo
custar 10,00 reais e é produzido 234.000 queijos por mês teremos um ganho de R$
2.340.000,00 por mês, valor este que é suficiente para pagar as dividas e ter um
caixa para eventuais emergências. No entanto após oito anos o lucro será de
877.000,00.
A partir disto é possível notar que a viabilidade do negocio é totalmente
satisfatória e que o queijo será vendido em um preço acessível para todas as
pessoas.
49
11 CONCLUSÃO
Com o presente trabalho, foi possível fazer o estudo da avaliação potencial,
econômica e estrutural, de uma planta industrial de laticínios na cidade de Poços de
Caldas. Mesmo com todas as dificuldades e contratempos encontrados, foi possível
dimensionar a fabrica para produção de queijo do tipo mussarela.
Vale ressaltar que devido a dificuldade de dimensionar os custos variáveis da
energia elétrica, o mesmo não foi contabilizado na viabilidade econômica.
Assim, conclui-se que o projeto foi eficaz, e atingiu o objetivo. Portanto, através
do investimento inicial, é possível ter efetividade na instalação do laticínio,
produzindo um produto que qualidade, de ótima aceitação no mercado, e com
retorno financeiro garantido.
50
12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BRASIL, Nilo Indio do. Introdução à Engenharia Química. 2.ed. Rio de Janeiro:
Interciência, 2004
CAVALCANTE, M. F. Produção de Queijos Gouda, Gruyére, Mussarela e Prato.
Goiânia - GO, 2004.
FURTADO, M. M. A Arte e a Ciência do Queijo. 2. Ed. São Paulo: Editora Globo,
1991. 297 p.
LIMA, S. C. G. de. Processamento de leite e derivados. 2007.
MARTINS, M. C. V; ROSSI JUNIOR, O. D.; LAGO, N. C. R. Microrganismos heterotróficos mesófilos e bactérias do grupo do Bacillus cereus em leite integral submetido a ultra alta temperatura. Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – UNESP. Jaboticabal-SP, 2005.
OLIVEIRA, S. J. Queijo: Fundamentos Tecnológicos. Editora Ícone. São Paulo, 1986.
PAULA, C. R.; SIQUEIRA, E. V.; PICOLOTTO, F. C.Projeto Industrial Laticínios. Projeto para a Disciplina Projeto Industrial - Universidade do Estado do Mato Grosso. Barra do Bugres, 2010.
PRODUTOR DE LEITE E DERIVADOS. Instituto Centro de Ensino Tecnológico. Fortaleza: Edições Demócrito Rocha; Ministério da Ciência e Tecnologia, 2004.
SILVA, C. A. et al. Projetos de Empreendimentos Agroindustriais: produtos de
origem animal, vol. 1. – Reimpr. – Viçosa: Ed. UFV, 2005.
SILVA, F. T. Queijo mussarela. Manual Agroindústria Familiar. – Brasília, DF: Embrapa Informação Tecnológica, 2005. 52 p.
SIQUEIRA, K. B. et al. O mercado lácteo brasileiro no contexto mundial. Juiz de Fora: Embrapa Gado de Leite, 2010. 12p. (Embrapa Gado de Leite. Circular Técnica, 104).
VALSECHI, O. A. O leite e seus derivados. Universidade Federal de São Carlos. São Carlos, SP, 2001.
top related