Edição 287 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 287 – 2024

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Fábricas para alimentar o futuro

A necessidade de alimento acompanha o ser humano, e as indústrias de alimentos e bebidas precisam constantemente inovar, para garantir o atendimento à demanda, atual e futura. E, dependendo do segmento, as especificidades variam, quanto ao que uma fábrica de alimentos e/ou bebidas pode fazer. Mas, independentemente do segmento de alimentos e/ou bebidas, a tecnologia e principalmente a automação se destacam como solução para aumentar a capacidade de produção, minimizando o desperdício, e dando flexibilidade para permitir mudanças, seja qual for o produto. Robótica, sistemas de visão e automação, com sensores ligados à inteligência artificial (IA), sendo refinada por algoritmos de aprendizado de máquina, já são realidade em algumas empresas, e vão permitir a automatização de tarefas mais complexas. Todos os processos do setor de alimentos e bebidas ganham muito, com a aplicação das novas tecnologias que, somadas aos conceitos da Indústria 4.0, produzirão oportunidades por toda a cadeia.

A Bem Brasil, líder de vendas de batatas congeladas no país, tem colhido bons resultados nos últimos anos. E, parte deste sucesso vem exatamente da tecnologia e da automação, porque é através delas que se ganha mais agilidade na produção, e se evitam desperdícios. Na Bem Brasil, todos os processos de operação e controle dos equipamentos são automatizados. A Bem Brasil trata TI e TA como estratégicas, pois, permitem a integração de sistemas, otimização de processos e tomada de decisões baseada em dados.

“A automação desempenha papel fundamental na garantia dos processos na indústria de alimentos, frente aos requisitos cada vez mais justos do processo, que visam a atender os padrões de qualidade e segurança de alimentos, também cada vez mais elevados, sejam dos clientes, sejam das certificadoras. São tolerâncias estritas, que seriam impossíveis de atender sem processos automatizados, instrumentação bem instalada e calibrada, malhas de controle bem sintonizadas – que buscam o valor predeterminado no menor tempo possível para um determinado processo, com o mínimo de variabilidade –, além de uma estrutura de aquisição de dados alinhada com as demandas da empresa, para nortear tomadas de decisão, visão estratégica e estatística do processo, a fim de contribuir para uma performance ótima para cada matéria-prima que entra na linha de produção”, afirma Isabela Navarro, Gerente de Sustentabilidade da Bem Brasil.

Isabela pontua que a automação é fundamental para o sistema de gestão de segurança de alimentos, através dos controles de tempo e temperatura dos processos térmicos e dos detectores de metal e, principalmente, a rastreabilidade dos produtos e processos. Os tratamentos térmicos garantem a eliminação e/ou a redução dos perigos de origem biológica (microrganismos patogênicos) a níveis aceitáveis, nos pontos críticos de controle, tornando o produto seguro para consumo. E os detectores de metal eliminam do processo todas as embalagens que possam conter corpos estranhos de origem metálica. A automação dos controles de temperaturas também garante a manutenção da qualidade percebida dos produtos. E a rastreabilidade do processo é uma realidade através da integração de sistemas da tecnologia da informação e da tecnologia de automação.

Na indústria de alimentos e bebidas, frio e calor são muito importantes. Então, ao longo dos processos de preparo e empacotamentos, há monitoramento de temperaturas dos processos térmicos (retirada da pele da batata, branqueamento, secagem, cozimento, pré-fritura); temperaturas de conservação (resfriamento, congelamento e armazenamento dos produtos); monitoramento de pressão em todos os equipamentos que utilizam vapor e ar comprimido. Isabela conta que o controle de temperatura varia muito, de acordo com cada etapa em que o produto está submetido.

Da recepção ao armazenamento, temos, dentro deste longo processo, temperaturas que passam pelos extremos de -34°C a +180°C. São vários equipamentos, com funções e temperaturas diferentes, para cumprir funções específicas. Mas, de uma forma geral, esses equipamentos e ambientes possuem instrumentação dotada de elemento sensor, controlador e elemento final de controle. Para os processos de aquecimento, em sua maioria, utilizam-se termo resistências do tipo PT100, válvulas de controle com posicionadores eletropneumáticos, que vão dosar o fluxo de vapor saturado de água em trocadores de calor, promovendo trocas caloríferas indiretas de fluidos, que vão ter contato com o produto, como água, ar e óleo. Para os processos de refrigeração, têm-se os mesmos componentes, porém, usando líquidos refrigerantes no lugar do vapor de água, para atingirmos temperaturas negativas. Na sala de comando, são definidas as temperaturas alvo do processo (set points), que variam de acordo com as características da matéria-prima e o produto final pretendido, ao passo que o CLP garante o controle do processo, através de suas malhas PID (Proporcional-Integral-Derivativo). A automação permite ainda um bom controle do estoque, evitando desperdícios, e garantindo melhor aproveitamento no período de estocagem. E o controle das plantas de refrigeração é automatizado, mantendo as condições ideais para a conservação dos produtos.

Ao longo de toda a linha de produção, existem muitas tecnologias aplicadas para garantir a qualidade e a segurança do produto. E a instrumentação e a automação estão intimamente ligadas, sendo as responsáveis por captar as informações em tempo real do processo, e disponibilizar em formato adequado a quem seja de interesse, para que possa monitorar e ajustar o processo, caso necessário, a fim de garantir a manutenção de valores dentro dos limites estabelecidos. “A exemplo disso, certamente podemos citar as malhas de controle de temperatura, que constituem pontos de pré-requisito operacional e pontos críticos de controle, dentro do plano Análise de Perigos do Sistema de Gestão de Segurança dos Alimentos, que norteia nossa política de segurança de alimentos. Na medição de temperatura, teremos medições comuns, por termo compensadores e termo resistências, mas também medições sem contato, por micro-ondas, na temperatura final do produto, já embalado, encaixotado e paletizado” conta a executiva.

Também analisadores online de umidade trazem mais entendimento do processo de secagem e tomada de decisão ágil, para adequar o funcionamento dos equipamentos à matéria-prima em processamento. Selecionadores ópticos, através do processamento de imagens, vão identificar e descartar automaticamente produtos com defeitos, objetos estranhos e produtos não adequados ao processamento, garantindo um produto padronizado e sem defeitos na mesa do consumidor, de acordo com a especificação de cada produto/cliente, além de trazer informações estratégicas de percentual de defeitos, volume rejeitado, análises químicas, etc. Muito importantes são os detectores de metal, porque vão garantir isenção de contaminação por metais e rejeição instantânea, sem interrupção de produção, assim como as balanças do processo trazem informações de rendimento, atendimento ao peso, rejeição de produtos fora de especificação, e atendimento a legislação do INMETRO.

Os processos da Bem Brasil mostram que, da recepção das matérias-primas até a disponibilização ao consumidor, a tecnologia está em pequenos detalhes ou grandes equipamentos, como, por exemplo, geradores de alta tensão sendo usados no processo para conferir mais durabilidade e maleabilidade ao produto, além de facilitar o processo de corte, garantindo um palito com corte perfeito; sistemas de codificação aliados aos procedimentos internos, garantindo a rastreabilidade do processo do campo à mesa do consumidor; sistemas de captação de vibração e temperatura de equipamentos, usando IA, analisando, gerando avisos e alertando equipes de manutenção para intervenções preventivas necessárias; sistemas de armazenagem totalmente automatizados, com trans elevadores e carros satélites, garantem armazenamento rápido, preciso e controlado a baixas temperaturas, conservando as características do alimento; e analisadores online de pH, cloro e condutividade, que trazem em tempo real os parâmetros da água do processo.

A arquitetura de automação na Bem Brasil utiliza Ethenet/IP como principal rede industrial, e, em alguns complexos, também redes como Profibus DP, PA e DeviceNet. Os inversores e dispositivos inteligentes para partida direta de motores são incorporados à rede industrial, trazendo diversos parâmetros de funcionamento e autodiagnóstico.

As informações de processo são aquisitadas por um sistema SCADA proprietário, em um arquitetura servidor-cliente, em todos os complexos fabris. Softwares também proprietários fazem a interface entre a captação dos dados da fábrica e o armazenamento de dados nos bancos. Os dados são tratados, e as informações são espelhadas em uma IDMZ (Zona Desmilitarizada Industrial), após passarem por firewalls internos, firewalls de borda completam o caminho, para então serem publicadas informações relevantes para usuários selecionados do BI.

Através de indicadores de eficiência operacional, é possível monitorar o desempenho das plantas industriais da Bem Brasil. Com a chamada “Gestão à Vista”, estes indicadores são expostos em painéis visíveis, para toda a equipe. Este processo permite uma tomada de decisão mais ágil e eficaz. Na Bem Brasil, ferramentas que garantem a auditoria e o compliance dos processos administrativos foram desenvolvidos. Isso inclui a conformidade com regulamentações, políticas internas e boas práticas. Esta automação, atrelada aos processos, traz benefícios, como a redução de erros, agilidade na análise de dados, e mais facilidade para a identificação de possíveis inconsistências no processo.

“A TI oferece suporte à infraestrutura tecnológica, como redes, servidores e sistemas de gestão, garantindo a disponibilidade e segurança dos dados. A Automação, por sua vez, permite a operação contínua das plantas industriais, reduzindo a dependência da intervenção humana, e aumentando a eficiência”, diz Marcelo dos Santos Ferreira, Gerente de Tecnologia da Informação da Bem Brasil.

Em 2024, a Bem Brasil deve aumentar o uso de algumas tecnologias que, além de otimizarem processos, preveem falhas de equipamentos e permitem a personalização da produção em massa, resultando em melhorias significativas, na qualidade do produto e redução de custos. “Não podemos finalizar sem reforçar a importância da automação industrial para a Indústria 4.0. A implantação deste conceito permite grandes ganhos em produtividade, velocidade de tomada de decisão e registros e/ou históricos que permitem conhecimento e rastreabilidade de todo o processo produtivo”, finaliza Isabela.

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