Engenharia Química 8 by avawise design

n.º 8 . Janeiro/Fevereiro/Março 2008 . Periodicidade Trimestral . 7,50

dossier segurança alimentar ISO 22000 HACCP qualidade e segurança versus tradição ingredientes para alimentos funcionais uma área de futuro?

dossier engenharia e sistemas de processo flexibilidade e robustez nos processos de produção optimização de processos descontínuos cadeias de reaproveitamento de produtos residuais

FICHA TÉCNICA

Editor Carla Santos Silva c.silva@publindustria.pt Director Eugénio C. Ferreira ecferreira@deb.uminho.pt Conselho Científico António Salvador Pinheiro (Galp) João A. A. Lourenço (INETI) João Bordado (UTL) João Goulão Crespo (UNL) José António Magalhães (Quimitécnica Ambiente) José Ataíde (Portucel) José Cruz Pinto (UA) Margarida Figueiredo (UC) Rogério Pratas (CIRES) Sebastião Feyo de Azevedo (UP) Redacção Luís Homet Nunes l.nunes@publindustria.pt

editorial

nota do editor

coluna comida ou combustível? (é esta uma questão?)

dossier: segurança alimentar sistemas de gestão da segurança alimentar – ISO 22000

qualidade e segurança versus tradição

HACCP – identificação, avaliação e controlo de riscos na produção de géneros alimentícios

ingredientes para alimentos funcionais – uma área de futuro?

dossier: engenharia e sistemas de processo abordagem generalizada ao planeamento de processos de produção: flexibilidade e robustez

optimização de processos descontínuos: aplicações na indústria cerâmica

avaliação de impactos ambientais na síntese e optimização de cadeias de reaproveitamento de produtos residuais

ISSN 1646-284X

notícias

Depósito Legal 230523/05

eventos calendário de feiras e formação

mercado

Design Jorge Pereira, em colaboração com Publindústria, Lda. jorge@publindustria.pt Publicidade Vera Oliveira eqpublicidade@publindustria.pt Assinaturas engquimica@publindustria.pt Edição | Propriedade | Administração Publindústria, Edições Técnicas Praça da Corujeira, 38 - 4300-144 Porto - Portugal Tel. +351 225 899 620 - Fax 3+51 225 899 629 geral@publindustria.pt - www.publindustria.pt Impressão Publindústria, Artes Gráficas Publicação Periódica Registo no ICS n.º124755

Tiragem 3000 exemplares Os artigos inseridos são da exclusiva responsabilidade dos seus autores.

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editorial

caros leitores, Razões de mercado levam a editora Publindústria a “congelar” o projecto editorial da revista Engenharia Química - Indústria, Ciência e Tecnologia. Este número interrompe a edição da única publicação periódica nacional orientada para a área de Engenharia Química. Quando em 2005 assumimos a direcção editorial da revista acalentávamos o propósito de lançar uma publicação que se transformasse no espelho da Indústria, Ciência e Tecnologia Química Nacional. Tal desígnio não se concretizou! A série é interrompida após a publicação de oito edições. Para além de edições ordinárias, foram lançados números especiais dedicados a temas especíﬁcos como a segurança industrial, as tecnologias alimentares, a energia, a biotecnologia. A última edição da Engenharia Química é dedicada à área da Engenharia de Sistemas e Processos. Os artigos ilustram algumas perspectivas e contributos da Engenharia Química na Logística e Gestão da Produção: impactos ambientais em cadeias de reaproveitamento de produtos residuais; planeamento de processos de produção com ﬂexibilidade e robustez; aplicações de optimização de processos descontínuos na indústria cerâmica. A revista reserva ainda espaço para um dossier no tema da segurança alimentar.

Eugénio Campos Ferreira

São merecidamente devidas palavras finais de agradecimento aos vários actores que engrandeceram este projecto. São eles as personalidades que aceitaram integrar o Conselho Editorial, os autores dos cerca de 50 artigos publicados que confiaram na qualidade científica da revista, o João Coutinho com a sua sempre pertinente coluna, os revisores de artigos submetidos, os anunciantes e os leitores e assinantes que apostaram no projecto. A equipa técnica, sob direcção da Carla Silva, é merecedora de uma palavra de apreço pelo empenho no lançamento e manutenção deste projecto. Aqui ficam as nossas propostas finais de leitura e um voto de esperança no relançamento do projecto editorial. O Director, Eugénio Campos Ferreira

estatuto editorial Título: Engenharia Química Caracterização: Publicação periódica de informação científica e técnica. Objecto: Ciências e tecnologias no âmbito da engenharia química. Enquadramento Ético: A “Engenharia Química” respeita os princípios deontológicos da imprensa e a ética profissional, de modo a não poder prosseguir apenas fins comerciais, nem abusar da boa fé dos leitores, encobrindo ou deturpando a informação. Objectivo: Ser uma revista de interface: propõe-se promover as relações universidade-indústria-sociedade, estabelecendo pontes de comunicação capazes de promover o diálogo e fomentar a cooperação entre as instituições. Estratégias: Divulgação de tecnologias, investigação, produtos, serviços e ainda difundir actividades relevantes junto da comunidade empresarial, profissional e académica. Estrutura Editorial: Director: Professor Universitário Director Executivo: Oriundo do corpo de colaboradores da Publindústria. Conselho Científico: Personalidades do meio Universitário e Empresarial Colaboradores: Engenheiros e técnicos que exerçam a sua actividade no âmbito do objecto editorial da revista. Conteúdo Editorial: Tratar temas técnicos e científicos ligados à indústria, investigação e serviços nas áreas de engenharia de processos químicos, ambientais, alimentares, biotecnológicos, farmacêuticos. Serão abordados

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temas de operação e manutenção, controlo de processos, produção assistida por computador, meio ambiente, qualidade e gestão industrial, higiene e segurança industrial, prevenção e controlo da poluição. Abrangerá os principais produtos e mercados da indústria química: indústria química inorgânica de base, indústria química orgânica de base, adubos, agro-químicos e agentes de protecção de plantas, resinas sintéticas e plásticos, fibras artificiais e sintéticas, indústria farmacêutica, tintas e vernizes, tensioactivos, cosmética, refinação de petróleos, indústria de celulose e papel, indústrias do ambiente, indústria agro-alimentar, indústria do vidro e cerâmica. Selecção de Conteúdos: 1. A selecção de conteúdos científicos será da exclusiva responsabilidade do Director e do Conselho Científico; 2. O noticiário técnico/ informativo será proposto pelo Director Executivo ao Director; 3. A revista poderá publicar peças noticiosas com carácter publicitário, nas seguintes condições: 3.1. Sob o título de Publi-reportagem; 3.2 No formato de notícia com a aposição no texto do termo (publicidade). Organização Editorial: Sem prejuízo de novas áreas temáticas que venham a ser consideradas, a estrutura e base da organização editorial da Revista compreende: Sumário; Editorial; Secção Científica; Secção Tecnológica; Feiras e Exposições, Congressos e Seminários; Bibliografia; Noticiário; Entrevista; Publi-reportagem; Publicidade. Espaço Publicitário: 1. A publicidade organiza-se por espaços de página e fracções, encartes e publi-reportagem; 2. A tabela de publicidade é válida para todo o território nacional; 3. A percentagem de espaço publicitário não pode ultrapassar 20% da paginação; 4. A Direcção da “Engenharia Química” poderá recusar publicidade que não se coadune com o objecto editorial e os princípios deontológicos da revista. 5. Não será aceite publicidade que não esteja em conformidade com a lei geral do exercício da actividade.

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nota do editor

o fim da linha O presente número da revista engenharia química marca o ﬁm dum projecto editorial, concebido e desenvolvido pelo professor Eugénio Campos Ferreira e que tinha como matriz conceptual a ciência e a investigação. A lógica do mercado é por vezes preversa. A revista engenharia química é um dos muitos exemplos espalhados pelos mais diversos domínios da arte, da ciência e da cultura em geral que só podem sobreviver se enquadrados e suportados por instituições vocacionadas para o efeito. A editora Publindústria pondera ainda a hipótese da marca “engenharia química” poder ser editada noutro formato editorial que potencie o mercado anunciante, parceiro determinante para efeitos de viabilidade económica e condicionante da linha editorial. Seja qual for a solução – fecho ou remodelação – os compromissos com os assinantes serão assumidos pela editora. Por último, gostaria de registar o meu apreço a todos os que ousaram editar esta revista engenharia química. Revelou-se uma missão impossível em que todos perderam. O país também! O Editor, António Malheiro

António Malheiro

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coluna [ comida ou combustível? (é esta uma questão?) ]

comida ou combustível? (é esta uma questão?) João Araújo Pereira Coutinho CICECO, Departamento de Química da Universidade de Aveiro

João A. P. Coutinho é Engenheiro Químico licenciado pela FEUP e doutorado pela Universidade Técnica da Dinamarca. Tem desenvolvido investigação na área da Termodinâmica Aplicada e em Biotecnologia, liderando um grupo de investigação nestes domínios. É actualmente Professor Associado no Departamento de Química da Universidade de Aveiro desenvolvendo funções docentes na licenciatura em Engenharia Química desta Universidade.

A primeira vez que vi colocada esta questão e as suas implicações éticas foi numa conferência internacional sobre petróleo. Em conversa com um engenheiro de uma grande empresa petrolífera apareceu este dilema como justificação para a inactividade da empresa na área dos biocombustíveis... Ora quem priva há muitos anos com estas coisas do petróleo é capaz de reconhecer um crude com elevado teor de enxofre facilmente... Cheira mal... E foi assim que me cheirou a explicação do meu interlocutor... Uma empresa que nunca fora conhecida por se orientar por grandes princípios éticos usava-os agora como explicação para uma opção estratégica? Soou-me a desculpa de mau pagador... Seja como for este dilema hamletiano parece ter-se difundido e desde então vi esta questão ser abordada nos mais variados contextos, com maior ou menor seriedade, e com ela assistimos ao raro espectáculo de ver irmanados sob a mesma bandeira ecologistas e algumas grandes petrolíferas. Com razão? A questão é mais vasta do que deixa transparecer a sua aparente simplicidade, tem muitas leituras e interpretações, desperta sentimentos fortes e é bom olhá-la de vários pontos de vista para a podermos abordar em toda a sua complexidade. A leitura mais básica é a que se coloca nos termos de ser ou não razoável usar alimentos para produzir combustível quando há no mundo quase mil milhões de pessoas subnutridas. Esta é a leitura mais primária e susceptível de aproveitamentos demagógicos e é semelhante aos argumentos de quem se opõe a grandes obras públicas, investimentos ou despesas em “áreas não prioritárias” enquanto houver carências em “áreas prioritárias”… O assunto, como podem entender, é de uma complexidade que não permite que se coloque nestes termos elementares. Afinal de que alimentos falamos quando se coloca esta questão? Cereais naturalmente. Lembramo-nos todos das recentes manifestações no México contra os preços do milho e na Itália por causa das massas. São os combustíveis responsáveis por esta subida de preços? Também aqui a resposta não é simples. Há hoje essencialmente dois tipos de biocombustíveis que se podem relacionar com a cadeia alimentar: o biodiesel e o bioetanol. O primeiro é produzido a partir de óleos extraídos de oleaginosas, primordialmente colza mas também soja, palma ou girassol. O segundo é produzido no Brasil há cerca de duas décadas, a partir da cana-de-açúcar, enquanto nos EUA começou recentemente a ser produzido a partir de amido de milho. O aumento de preços do açúcar e das oleaginosas tem sido marginal, entre 2 e 4% ao ano nos últimos dois anos de acordo com o Jornal de Negócios (14/11/2007), o que é inferior ao efeito combinado da inflação e desvalorização do dólar verificados neste período. O aumento de preço tem-se verificado essencialmente a nível do milho e do trigo (cerca de 30%). Deixemos desde já claro que o trigo não é usado na produção de biocombustíveis

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e que apenas o preço do milho poderia estar a ser puxado pela produção de biocombustíveis, o trigo poderá eventualmente estar a sofrer uma inﬂuência indirecta. Mas olhemos os números de perto. Até 2003 a produção de milho nos EUA era estável rondando os 250 milhões de toneladas por ano. Desde aí tem subido até à produção excepcional de 2007 que se cifrou nos 360 milhões de toneladas (http://www.nass.usda.gov/Charts_and_Maps/ Field_Crops/cornprod.asp). Isto corresponde a um aumento de cerca de 40% na produção de milho do qual menos de 15% está actualmente ser usado na produção de biocombustíveis (http://www.iowacorn.org/cornuse/cornuse_3.html). De facto há hoje mais milho disponível no mercado, fora do circuito de produção de bioetanol, do que havia há 5 anos atrás! A questão está em saber para onde vai essa produção excedentária que temos hoje. De facto a larguíssima maioria do milho produzido só entra na alimentação humana de forma indirecta. Perto de dois terços da produção de milho é usado na alimentação animal. O rendimento deste processo de conversão de cereal em carne é pouco superior a 10% (Economist, 8/12/2007) contribuindo boa parte dos restantes 90% para o aquecimento global sob a forma de metano produzido pelo gado. Se a esta equação juntarmos o facto de que o consumo per capita de carne pelos chineses ter aumentado de 20 para 50 kg por ano nos últimos 20 anos podemos ver como o desequilíbrio entre a oferta e a procura, que se instala nos circuitos alimentares, só é afectado marginalmente pela utilização de milho na produção de biocombustíveis nos EUA.

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A produção de biocombustíveis e a utilização de energias alternativas deixou de ser uma bizarrice de ecologistas e ambientalistas, tendo entrado de forma séria na agenda política

mundial (como não poderia deixar de ser agora com a oposição de alguns dos que antes a defendiam). Tive a oportunidade de vos chamar a atenção em artigo anterior para o início do ﬁm do petróleo tal como o conhecemos e a necessidade de mudarmos os nossos paradigmas energéticos. A discussão a nível de Comissão Europeia e a acção dos governos nacionais na Europa, assim como a de não poucas empresas na área das energia, vai nesse sentido. Não é por acaso que os nossos montes se cobrem de eólicas, que os nossos telhados se começam a cobrir de painéis solares (embora mais lentamente), os poucos rios incólumes se verão em breve represados e os nossos carros já rolam impulsionados pelo biodiesel. O petróleo a $100 veio para ﬁcar e necessitamos de encontrar formas de diminuirmos a nossa dependência energética desta fonte que vai escasseando e que em particular na

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coluna [ comida ou combustível? (é esta uma questão?) ]

Europa está em rápido esgotamento. Ao mesmo tempo as preocupações ambientais recomendam a utilização de energias mais limpas, com menores taxas de emissão de dióxido de carbono. É a estas necessidades que visam responder os biocombustíveis. Voltaremos a este assunto num próximo artigo. Quero deixar aqui claro que não sou um defensor da produção de bioetanol a partir do milho. Creio que esta é uma das piores ideias na história das más ideias, que tem pouco a ver com as questões ambientais ou de independência energética a que pretendem responder os biocombustíveis, e que a sua implementação resulta mais de opções políticas sobre como subsidiar os nossos mais fieis apoiantes do que de uma opção técnica. As reduções de emissões de CO2 pelo uso do bioetanol de milho são marginais bem assim como os ganhos energéticos do processo conforme tem sido demonstrado à exaustão por estudos independentes. Aos que continuam a sentir um problema ético no uso de um cereal para fins não alimentares recomendo uma leitura atenta das utilizações industriais não alimentares do milho no site do iowacorn.org. Colas, espessantes, plásticos, óleos, lubrificantes, fluidos de corte, plásticos, produção de papel, têxteis etc. etc. Para múltiplas finalidades tem sido utilizado o milho, inclusivamente para a fermentação alcoólica com finalidade bem diferente da produção de combustíveis. Parece claro que a principal razão do aumento do preço dos alimentos não reside nos biocombustíveis, mas que o preço dos alimentos está a aumentar, é um facto. É isso necessariamente mau? A visão imediatista é que sem dúvida é uma catástrofe. Se com os preços actuais há cerca de mil milhões de pessoas subnutridas, com um aumento dos custos dos alimentos as carências serão ainda maiores. Mas a realidade é de facto bastante mais complexa do que análises superficiais nos poderiam fazer crer e o resultado do aumento do custo dos alimentos pode ser bastante di6_eq

ferente do imaginado, em particular em relação aos mais carenciados. A primeira vez que me apercebi disto foi durante a discussão com um colega, com raízes no Alentejo rural, que me dizia que o aumento do preço dos cereais estava longe de ser negativo, antes pelo contrário. Nós não nos apercebemos, dizia ele, que pagamos os alimentos derivados dos cereais a preços demasiado baixos e da forma como isso afecta as condições de vida e trabalho dos agricultores que subsistem com margens mínimas e assim se abstêm de produzir cereais. Um aumento do preço iria colocar mais produto no mercado e melhorar as condições de vida de quem trabalha a terra. E a melhoria do nível vida dos agricultores arrastaria com ela a de toda a comunidade em que estão inseridos. Não encontrei argumentos para o contrariar. Os dados da produção agrícola dos EUA relativos ao milho e de Portugal para as oleaginosas e outros cereais dão-lhe razão. Recentemente tive a oportunidade de ver esta teoria desenvolvida à escala global num artigo do Economist (The end of cheap food 8/12/2007) que recomendo vivamente. Depois de discutir o efeito que alterações de hábitos alimentares das economias emergentes estão a ter sobre o preço dos alimentos, tal como as pressões que o seu desenvolvimento acelerado estão a provocar sobre o preço todo o tipo de produtos de base, do petróleo ao chocolate, admite que se não houver uma adequada intervenção governamental a situação dos pobre urbanos pode piorar dramaticamente. Relembra no entanto que a forte subsidiação da agricultura no mundo ocidental tem “conduzido a impostos mais altos, piores alimentos, monocultura, sobreprodução, preços que arruínam a vida das populações rurais em mercados emergentes e a ruína dos pequenos produtores nos países desenvolvidos”. Considera o autor que o alto preço dos alimentos pode ser uma boa oportunidade para inverter esta situação reduzindo os subsídios à produção e as barreiras aduaneiras com vantagens para os contribuintes mas sobretudo

para os mais necessitados. Três quartos da população mais carenciada do mundo vive em meios rurais. Nestes países cerca de dois terços dos empregos estão ligados à agricultura e aumentos de produtividade agrícola têm um impacto mais forte e eficiente sobre as suas condições de vida das populações que semelhantes aumentos na área industrial ou de serviços.” O artigo termina com uma mensagem muito optimista que se correctamente conduzido este processo poderá ser uma oportunidade única para reduzir as diferenças de nível de vida entre populações rurais e urbanas e para criar um mundo mais rico e mais justo. Sumariando numa mensagem para levar para casa. Há um dilema ético na utilização de cereais ou oleaginosas para produzir combustíveis? Não mais do que na sua utilização para qualquer outro fim que não seja a produção de bens de primeira necessidade. Os biocombustíveis vão aumentar o custo dos alimentos? O preço dos alimentos vai subir pressionado pela procura de cereais e oleaginosas para produção de combustível mas ainda mais pelas alterações de hábitos de consumo em países como a China e Índia. Além disto o aumento do custo dos alimentos não é necessariamente mau podendo contribuir para uma redução da pobreza e das desigualdades sociais no mundo através do aumento dos rendimentos das populações rurais, podendo também contribuir para aliviar o contribuinte das sociedades ocidentais do ónus dos subsídios à agricultura permitindo que esse dinheiro seja aplicado com vantagem para outras finalidades. As mudanças estão em curso. Não necessariamente para pior. A rede de relações económicas do mundo globalizado é extremamente complexa não sendo compatível com análises simplistas ou com demagogias fáceis. Soluções apressadas conduzem a erros graves como está a acontecer nos EUA com a opção etanol a partir de milho. Soluções ponderadas e corajosas podem conduzir a um mundo mais justo e a um desenvolvimento mais sustentável.

dossier segurança alimentar [ sistemas de gestão da segurança alimentar – ISO 22000 ]

sistemas de gestão da segurança alimentar – ISO 22000 Raquel Moreira Engª Alimentar Associação para a Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa.

Em Julho de 2005 foi publicada pela International Organization for Standardization (ISO) a primeira norma de um conjunto de normas internacionais relacionadas com a segurança alimentar – as normas da família ISO 22000. A norma ISO 22000, traduzida para NP EN ISO 22000:2005 – Sistemas de Gestão da Segurança Alimentar, refere os requisitos para qualquer organização que opere na cadeia alimentar (ex.: Fabricantes de produtos alimentares, distribuidores, transportadores, fornecedores de embalagens, equipamento e matérias-primas) e que pretenda gerir de um modo eficaz o seu sistema de segurança alimentar, garantindo que os perigos para a saúde dos consumidores são eliminados ou reduzidos a níveis aceitáveis. Este referencial permite a conjugação dos princípios HACCP Codex Alimentarius com outras medidas de controlo, como os programas de pré-requisitos e outros documentos relevantes do sector alimentar. A norma ISO 22000 clarifica o conceito de pré-requisitos e realça a importância do estabelecimento dos níveis de aceitação para cada perigo identificado. Define ainda que a metodologia para a avaliação dos perigos tem de ser especificada e, com base nessa avaliação, seleccionar uma combinação apropriada de medidas de controlo capazes de prevenir, eliminar ou reduzir os perigos até aos níveis de aceitação definidos.

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Essas medidas de controlo identificadas podem ser geridas através dos pré-requisitos operacionais ou do plano HACCP, desde que devidamente validadas. Esta norma, focada na segurança dos alimentos, de certo modo, permite que a organização se vá orientando para uma gestão de sistemas integrados - ISO 9000, HACCP, Código de Boas Práticas e Comunicação. A implementação de um sistemas de gestão da segurança alimentar, por parte da organização que opera na cadeia alimentar, é uma opção da gestão de topo da organização. No entanto, considerando que a implementação de sistemas HACCP é uma obrigatoriedade legal (Reg. CE 852/2004 – artigo 5º), assim como a garantia da rastreabilidade (Reg. CE 178/2002) e ainda que, muitas vezes, o tipo de cliente da organização “obriga” ainda à implementação de outros referenciais específicos, a mesma como que se vê “forçada” a criar mecanismos de gestão interna que evidenciem o cumprimentos dos vários requisitos de segurança alimentar. Esta é uma das vantagens da norma ISO 22000. Serão ou não complementares as normas ISO 22000 e ISO 9001? A norma ISO 22000 aplica a metodologia de gestão da ISO 9001 ao sistema HACCP do Codex Alimentarius. O sucesso da implementação de um sistema HACCP depende em parte do comprometimento e do envolvimento da gestão da organização, desde a definição da politica e dos objectivos de segurança alimentar, passando

pela disponibilização do recursos humanos, técnicos e ﬁnanceiros necessários. Até à publicação da norma veriﬁcava-se a necessidade de maior envolvimento da gestão de topo das organizações, na tomada de decisões diárias relacionadas com a garantia da segurança alimentar, o que se veio a resolver por via da aplicação da mesma com todas as vantagens inerentes. No sentido de apoiar a aplicação da norma ISO 22000, foi publicado, em Novembro de 2005, um documento não normativo a ISO/TS 22004:2005 –“Guidance on the aplication of ISO 22000:2005”, que fornece orientações para a implementação do sistema.

A última norma da série ISO 22000, publicada em Julho de 2007, a ISO22005:2007 “Traceability in the feed and food chain – General principles and basic requirements for system design and implementation”, tem por ﬁnalidade orientar as organizações na concepção dos seus sistemas de rastreabilidade, funcionando em complementaridade às normas anteriormente publicadas uma vez que este é um requisito implícito à aplicação da ISSO 22000. Sem um sistema de rastreabilidade, torna-se difícil garantir a gestão do sistema de segurança alimentar. Como exemplo,

apontam-se as dificuldades de comunicação externa ao longo da cadeia alimentar, em casos não haja a identificação dos lotes de produtos dos fornecedores e/ou clientes. As organizações não se podem esquecer que este tipo de normas internacionais existem para facilitar as transacções comerciais e agilizar a comunicação entre fornecedores e clientes, e, acima de tudo, funcionam como ferramentas disponíveis para melhorar a gestão das próprias organizações e por isso podem e devem ser utilizadas com este fim. A ISO 22000, quando implementada com o objectivo de criar mais valias para a gestão da organização, pode servir como sistema nuclear á volta do qual poderão surgir outros referenciais específicos dos Clientes.

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Posteriormente, em Fevereiro de 2007, para deﬁnir os requisitos para organis-

mos auditores e certiﬁcadores de sistemas de gestão de Segurança Alimentar, foi publicada a ISO/TS 22003:2007 “Requirements for Bodies providing Audit and Certiﬁcation of Food Safety Management Systems”.

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dossier segurança alimentar [ qualidade e segurança versus tradição ]

qualidade e segurança versus tradição Hogg, T. 1, Silva, J.1 and Teixeira, P1 1 Escola Superior de Biotecnologia, Porto, Portugal

Resumo Muito se tem dito e escrito sobre a segurança dos produtos tradicionais. No entanto, uma grande parte destas apreciações não passam de especulações, uma vez que são poucos os estudos científicos que se dedicam a estes produtos. Com este trabalho pretendemos demonstrar a importância da ciência no desenvolvimento de tecnologias que permitam conciliar segurança e qualidade com tradição.

INTRODUÇÃO Discutir a segurança alimentar de produtos tradicionais implica a definição de dois conceitos. A segurança alimentar é definida no Codex Alimentarius como “Garantir que os alimentos não apresentam perigo para o consumidor quando são preparados e/ou consumidos de acordo com o uso para o qual foram destinados” [1]. A segunda parte desta definição é crucial para a nossa discussão porque, implicitamente, também o consumidor é responsabilizado pela manutenção da segurança dos alimentos. Se um produto é vendido com o pressuposto, implícito ou explícito, de que deve ser cozinhado antes de consumido, então, é da responsabilidade do consumidor cozinhá-lo. Se um tipo de produtos não é aconselhável para um grupo específico de consumidores, então, estes (ou os responsáveis por estes) devem assumir essa restrição, conhecendo a situação e actuando em conformidade. Embora óbvia, esta linha de argumentação não é, lamentavelmente, assumida na gestão actual da cadeia alimentar. No que se refere aos Produtos Tradicionais, encontrar definições consensuais torna-se mais difícil. Para alguns, a definição de Segurança Alimentar relativamente a estes produtos é reservada aos que possuem delimitação geográfica “oficial”, como os produtos com denominações de origem. Para outros, esta definição abrange todos os produtos que fazem parte de uma gastronomia tradicional, incluindo produtos que hoje em dia consideramos quase como artigos de conveniência. Os motivos subjacentes a estas diferenças são, certamente, mais baseados em factores económicos e culturais do que científicos. No contexto deste artigo, optámos pela utilização de uma definição de “meio termo” – os produtos tradicionais são específicos de uma região, produzidos de uma forma artesanal ou similar, sem quaisquer referências ao seu estatuto em termos da certificação oficial. Toda a legislação relevante para a segurança dos alimentos posterior à publicação do Livro Branco sobre a Segurança dos Alimentos [2], é concebida e elaborada com base em alguns alicerces. Um destes alicerces é o contexto do risco, e um outro é a responsa10_eq

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bilidade dos operadores da cadeia alimentar para a manutenção da segurança dos seus produtos. Os operadores são responsáveis, não só pelas práticas e pelo controlo necessários para atingir e manter esta segurança, mas também por todas as decisões que suportam estes controlos e práticas. Esta responsabilização dos operadores obriga a um aumento da sofisticação de todos os intervenientes na cadeia, porque altera profundamente a dinâmica do controlo alimentar. Os operadores têm de obter as informações necessárias para montar os seus próprios sistemas de controlo. No caso de produtos relativamente padronizados e sectores industrializados, existe já muito conhecimento científico acumulado, que descreve em pormenor os perigos relevantes e como controlá-los. Mas mesmo nestes casos, continua a haver muito trabalho a fazer, porque a natureza e a mão do Homem estão sempre a trazer novos perigos e desafios. No entanto, pelo menos estes sectores e produtos têm as suas comunidades de cientistas e técnicos a estudar os seus problemas e a traduzir os resultados em orientações úteis e utilizáveis para os respectivos operadores. As grandes empresas, especialmente os grandes grupos multinacionais, possuem uma capacidade interna de lidar com desafios desta natureza, comunicando ciência no domínio público e gerando a sua própria investigação científica quando tal se torna necessário. No caso dos produtos tradicionais acontece exactamente o oposto: por um lado, há décadas que não têm uma comunidade científica alargada e globalmente distribuída a estudar os seus produtos, de modo a poder estruturar as suas estratégias de segurança alimentar; e, por outro lado, as matérias-primas usadas na confecção de muitos produtos tradicionais são obtidas localmente, muitas vezes através de actividades comerciais pouco formais. Os procedimentos de produção são empíricos muitas vezes até orais - e, embora os organismos de certificação imponham alguma disciplina neste aspecto, existe ainda muita variabilidade, e ainda bem! A forma mais expedita de conciliar tradição com as exigências modernas da segurança alimentar é, simplesmente, pela imposição de matérias-primas, práticas e procedimentos, modernos e padronizados, aos produtores. Há uma resistência saudável a esta imposição, tanto ao nível do consumidor como dos próprios produtores, mas as abordagens alternativas também não são fáceis. Não é de crer que a CE revogue a legislação porque, na realidade, ela já é suficientemente flexível, certamente, para permitir a continuidade dos produtos aparentemente mais ameaçados. Por isso, tudo indica que a defesa dos produtos tradicionais deve acontecer dentro do quadro legal actual, provavelmente através de uma combinação de medidas técnicas razoáveis (p.e. cuidados básicos de higiene) e de investimento em conhecimento sobre os produtos – a aplicação de ciência. Dentro de certos limites, pode até propor-se uma relação inversa entre a imposição de tecnologias “externas” e a aplicação de conhecimento científico, isto é, quanto mais se sabe sobre o produto mais medi11_eq

dossier segurança alimentar [ qualidade e segurança versus tradição ]

das adequadas, defensáveis e não invasivas se podem desenhar; quanto menos conhecimento especíﬁco sobre o produto, maior a dependência de tecnologias padronizadoras. No caso dos produtos tradicionais – tanto portugueses como de quase todos os outros países da CE – a produção da ciência moderna, relevante para defender estes produtos, começou há relativamente pouco tempo. A alheira é um dos produtos tradicionais sobre o qual existem alguns estudos de índole cientíﬁca.

Escherichia coli O157:H7. Em Portugal, à excepção dos casos de botulismo atribuídos ao consumo de enchidos e presuntos de fabrico caseiro, não são conhecidos outros casos ou surtos causados pelos enchidos tradicionais. Tal facto não deve ser visto como uma evidência de que estes produtos são seguros, uma vez que não existe um sistema de vigilância epidemiológica eﬁcaz no nosso país, e a maior parte das doenças transmitidas pelo consumo de alimentos não são de declaração obrigatória.

Pensa-se que a alheira terá sido desenvolvida em Portugal nos finais do século XV pelos judeus que, banidos de Castela, se fixaram em Trás-os-Montes. Como a sua religião os impedia de comer carne de porco, eram facilmente identificáveis pelos seus perseguidores pelo facto de não fazerem nem fumarem os habituais enchidos de porco produzidos na região. Para escaparem às malhas da Inquisição, inventaram um enchido, semelhante aos enchidos produzidos na região, em que a carne de porco foi substituída por uma imensa variedade de carnes – vitela, coelho, peru, pato, galinha e, por vezes, perdiz - envolvidas por uma massa de pão que lhes conferia consistência. A receita acabaria por se popularizar entre os transmontanos, juntando-lhe estes a carne de porco.

No que se refere à presença de potenciais perigos químicos, Ferreira e colaboradores [4]demonstraram que o teor de metais pesados, a concentração e a variabilidade de aminas biogénicas e os níveis de nitrato e de nitrito nas alheiras não representavam um problema para a saúde pública. Estes investigadores demonstraram ainda que as características intrínsecas da alheira, nomeadamente o pH (5.1±0.5), a actividade da água (52.3±4.3) e a % de sal da alheira (1.3±0.3) per se não asseguram a sua segurança microbiológica e, posteriormente [5] isolaram Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus em concentrações elevadas em vários lotes de 17 produtores. S. aureus, Clostridium perfringens e Salmonella spp. foram os organismos encontrados com maior frequência por Esteves et al. [6]; L. monocytogenes, Bacillus cereus e Yersinia enterocolitica foram isolados de poucos lotes. É de salientar que este foi um estudo qualitativo - presença ou ausência - e que apenas produtos de 4 produtores foram analisados.

Actualmente, a alheira tem como principais ingredientes a carne e gordura de porco, carne de aves, pão, azeite e especiarias. As carnes de animais de caça são também muito utilizadas. As carnes são fervidas em água condimentada. O pão, cortado em fatias finas, é posteriormente, embebido e amolecido no caldo de carne resultante. As carnes desfiadas são adicionadas e a massa é homogeneizada. Depois, ajusta-se o tempero com as especiarias e junta-se a banha e o azeite. As tripas de porco ou sintéticas são depois enchidas com a massa bem misturada. A fumagem varia de algumas horas a alguns dias. As alheiras são o enchido transmontano com maior volume de vendas, e algumas têm o direito a usar um nome próprio que as qualifica e comprova a sua origem, reputação e genuinidade ou tipicidade: Alheiras de Mirandela, Alheiras de Vinhais e Alheiras do Barroso. As alheiras passaram já fronteiras, sendo exportadas para o mercado da saudade e mesmo produzidas e comercializadas em outros países (http://www.smokyoaks.com/alheira.html). Apesar de todas as qualidades atribuídas, de forma inquestionável, às alheiras, estudos recentes evidenciaram que podem representar um problema para a saúde dos consumidores [3, 4, 5, 6]. De facto, não é um problema deste produto nem dos produtos portugueses. A presença de organismos patogénicos em diversos enchidos tem sido referenciada por múltiplos autores [7, 8, 9]. Moore [10] descreveu 13 infecções/intoxicações alimentares relacionadas com o consumo deste tipo de produtos em diversos países. Por exemplo, no Canadá, um surto envolvendo 39 pessoas foi atribuído ao consumo de salame contaminado com

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A alheira deve ser cozinhada antes de ser consumida - normalmente assada, grelhada ou frita. Contudo, estes processos culinários não podem ser considerados como o modo de assegurar a protecção dos consumidores; por um lado, as toxinas estafilocócicas são termoresistentes e, por outro, não existem indicações no rótulo das alheiras sobre os tempos/temperaturas que devem ser utilizados pelos consumidores. Mais ainda, não há garantias de que as alheiras não possam ser consumidas cruas por alguém que não conhece o produto. Por exemplo, as alheiras são referidas como “breakfast sausage” em http://www.smokyoaks. com/alheira.html. Felício [11] demonstrou que muitos dos processos culinários utilizados na preparação de alheiras, em casa e na restauração, não são suficientes para destruir L. monocytogenes. Contudo, a mesma investigadora demonstrou que assar, fritar ou grelhar podem aumentar a segurança das alheiras, se realizados a temperaturas adequadas e por períodos de tempo suficientes. Esta é uma das informações que deverá ser considerada e utilizada pelos produtores – indicações precisas nos rótulos poderão reduzir a ocorrência de problemas graves – e uma demonstração inequívoca da necessidade de se estreitarem ligações entre a indústria, a ciência e os consumidores. Para além dos organismos patogénicos encontrados nas alhei-

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ras, foram ainda encontradas evidências de práticas de higiene inadequadas e/ou matérias primas de baixa qualidade microbiológica - níveis elevados de enterobactérias e de E. coli (não O157:H7). Estes resultados revelam a necessidade de medidas urgentes, no que se refere ao cumprimento das boas práticas de higiene e fabrico, e na implementação de sistemas de autocontrolo, como o HACCP. Obviamente que, tratando-se de pequenos produtores, o envolvimento de entidades com competências para dar formação será uma prioridade. Deve salientar-se que algumas empresas da região conseguiram já assegurar a produção de alheiras de elevada qualidade organoléptica e microbiologicamente seguras. Para além destas medidas, a competitividade e os requisitos de qualidade e segurança alimentares impostos pela legislação e pelos consumidores exigem novos conhecimentos e a utilização de tecnologias mais modernas. As bactérias do ácido láctico desempenham um papel importante nos processos de preservação e fermentação de vários tipos de enchidos. Dado estarem presentes nas matérias-primas e no ambiente de processamento, estes microrganismos podem espontaneamente iniciar os processos fermentativos. Uma das principais vantagens atribuídas normalmente à participação espontânea e natural desta flora indígena na fermentação, é ser específica para cada tipo de produto, dependendo das matérias-primas utilizadas e de todo o conjunto de condições ambientais existentes durante o processamento. Os estudos efectuados sobre as alheiras permitiram a caracterização da sua flora indígena e o isolamento de estirpes com potencial para serem utilizadas como culturas de arranque com actividade bio-conservante. Albano et al. [12] isolaram duas estirpes de Pediococcus acidilactici com actividade anti-Listeria. Estas estirpes foram utilizadas na produção de alheira à escala piloto, e demonstraram ser altamente eficazes na redução/eliminação de L. monocytogenes durante o armazenamento de alheiras inoculadas com este organismo patogénico durante o seu fabrico. Posteriormente, foi avaliada a influência destas estirpes nas características organolépticas de alheiras produzidas por uma unidade industrial. O painel de provadores que avaliou os produtos não detectou diferenças significativas entre as alheiras produzidas com e sem a adição das culturas em estudo. A utilização de bacteriófagos – “vírus comedores de bactérias” – no controlo de bactérias patogénicas em alimentos tem sido objecto de estudo de vários grupos de investigação. A agência norte-americana que regula os medicamentos e os alimentos, a FDA, e o Departamento Norte-Americano da Agricultura, o USDA, concederam o estatuto de “Generally Regarded as Safe” (Geralmente Reconhecido Como Seguro) a um bacteriófago activo contra L. monocytogenes e aprovaram a sua utilização em todos os produtos alimentares. De acordo com o fabricante, este

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dossier segurança alimentar [ qualidade e segurança versus tradição ]

fago é activo para todas as espécies de Listeria, destrói até 99% das estirpes de L. monocytogenes e é de utilização simples nos processos de produção. A eﬁcácia deste fago em alheiras está em estudo. A adição de uma suspensão fágica com actividade anti-Salmonella foi já testada na produção de alheira à escala piloto; o fago não foi destruído durante o processo de fumagem e foi observada uma redução de cerca de 2 ciclos logarítmicos na população de Salmonella inoculada. Voltando ao tema central deste artigo, Qualidade e Segurança versus Tradição, esperamos ter demonstrado a importância da ciência no desenvolvimento de tecnologias modernas que permitam garantir a segurança dos produtos tradicionais sem alterar a sua tipicidade.

SOBRE OS AUTORES Paula Teixeira Licenciada em Engenharia Alimentar, ESB, UCP; PhD em Biotecnologia ramo Microbiologia Alimentar, Professora auxiliar da Escola Superior de Biotecnologia, Investigadora na área de Segurança alimentar; Coordenadora Pedagógica da Pós Graduação em Segurança Alimentar. E-mail: pcteixeira@esb.ucp.pt Tim Hogg BSc em Microbiologia / Bioquímica, Universidade de Londres; Doutoramento em Ciência e Tecnologia Alimentar (Microbiologia Alimentar), Universidade de Reading, UK; Professor Associado e Director Adjunto da Escola Superior de Biotecnologia. E-mail: tahogg@esb.ucp.pt Joana Silva Licenciada em Microbiologia, ESB, UCP; Mestre em Biologia Celular, Universidade Coimbra; PhD em Biotecnologia na área de Microbiologia Alimentar; Investigadora da ESB, UCP. E-mail: jglaranjeira@mail.esb.ucp.pt

BIBLIOGRAFIA [1] Codex Alimentarius. Commission Hazard analysis and critical control point (HACCP) system and guidelines for its application. In: General requirements (food hygiene), (2nd ed.). Supplement to vol. 1B FAO/WHO, 33–45, 1997. [2] Livro branco sobre a segurança dos alimentos. Comissão das Comunidades Europeias, Bruxelas 12-1-2000. [3] Esteves, A., Saraiva, C., Fontes. M.C., Martins, C. “Qualidade higiénica e segurança de produtos de salsicharia transmontana provenientes de produtos particulares”, Revista Portuguesa de Ciências Veterinárias, 101 (557-558), 109-114, 2006. [4] Ferreira, V., Barbosa, J., Vendeiro, S., Mota, A., Silva, F., Monteiro, M. J., Hogg, T., Gibbs, P. Teixeira, P. “Chemical and microbiological characterization of alheira: a typical portuguese fermented sausage with particular reference to factors relating to food safety”, Meat Science, 73, 570-575, 2006. [5] Ferreira, V., Barbosa, J., Silva, J., Felício, M. T., Mena, C. Hogg, T., Gibbs, P. Teixeira, P. “Characterisation of alheiras, a traditional sausages produced in the North of Portugal, with respect to their microbiological safety”, Food Control, 18 (5), 436-440, 2007. [6] Esteves, A. Patarata, L., Saraiva, C., Martins, C. “Assessement of the microbiological characteristics of industrially produced alheira with particular reference to food borne pathogens”, Journal of food Safety, 28, 88-102, 2008. [7] Samelis, J., Metaxopoulos, J. “Incidence and principal sources of Listeria spp. and Listeria monocytogenes contamination in processed meats and a meat processing plant”, Food Microbiology, 16, 465-477, 1999. [8] Thévenot, D., Delignette-Muller, M.L., Christieans, S., Vernozy-Rozand, C. “Fate of Listeria monocytogenes in experimentally contaminated French sausages”, International Journal of Food Microbiology 101, 189–200, 2005. [9] Ananou, S., Garriga, M., Hugas, M., Maqueda, M., Martínez-Bueno, M. Gálvez, A. “Control of Listeria monocytogenes in model sausages by enterocin AS-48”, International Journal of Food Microbiology, 103, 179–190, 2005. [10] Moore, J.E. “Gastrointestinal outbreaks associated with fermented meats”, Meat Science, 67, 565-568, 2004. [11] Felício, M.T.S, Hogg, T., Gibbs, P., Teixeira, P., Wiedmann, M. “Recurrent and Sporadic Listeria monocytogenes Contamination in Alheiras Represents Considerable Diversity, Including Virulence-Attenuated Isolates”, Applied and Environmental Microbiology, 73, 3887-3895, 2007. [12] Albano, H., Oliveira, M., Aroso, R., Cubero, N., Hogg, T., Teixeira, P. “Antilisterial activity of lactic acid bacteria isolated from “Alheiras” (traditional Portuguese fermented sausages): in situ assays”, Meat Science, 76, 796-800, 2007.

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HACCP – identificação, avaliação e controlo de riscos na produção de géneros alimentícios Ricardo Neves e José Pinto

Resumo Em 2004, com a entrada em vigor do REGULAMENTO (CE) nº 852/2004 do Parlamento Europeu, a implementação de um sistema HACCP deixa de ser, para as empresas do sector alimentar, um vencedor de mercado para se tornar um qualificador de mercado, sem o qual, as empresas que não o implementarem correm o risco de serem abordadas pelas autoridades e serem obrigadas a fechar as portas. Assim, num mercado cada vez mais competitivo, com uma fiscalização cada vez mais apertada, todas as empresas que se movem no mercado dos produtos alimentares, sentem a necessidade tanto de cumprir a lei, bem como de garantir aos seus possíveis clientes, produtos cada vez mais seguros. Pretende-se, com este artigo ilustrar de uma forma sucinta a abordagem da implementação da metodologia de HACCP na área da Panificação. O modelo abordado é um modelo genérico que inclui aspectos como a análise de perigos, identificação de pontos críticos de controlo e a elaboração do plano de HACCP. Este modelo comporta um suporte de descrição do produto e respectivo fluxograma do processo, elementos que sustentam a realização da análise de perigos. Uma breve descrição da metodologia HACCP encontra-se na parte primeira deste artigo. CONCEITO DE HACCP São numerosas as possibilidades de contaminação que um alimento pode sofrer no decurso de todo o processo produtivo. É necessário portanto, dar relevância ao desenvolvimento e implementação de medidas preventivas para o controlo desses riscos, recorrendo à colaboração de autoridades governamentais e a sectores responsáveis da indústria alimentar, bem como a um sistema preventivo eﬁcaz. Considera-se que este sistema preventivo de controlo é o HACCP. O HACCP (Hazard Analysis Critical Control Points), Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controlo, é uma abordagem sistemática de controlo dos perigos que possam ocorrer durante as etapas de manuseamento dos alimentos sendo considerado um processo preventivo da garantia da inocuidade dos alimentos.

OS PRINCÍPIOS DO HACCP Os princípios do HACCP são sete e devem ser usados e considerados na aplicação deste.

1º Princípio Efectuar uma análise de perigos e identificar as medidas preventivas respectivas. 2º Princípio Identificar os pontos críticos de controlo (PCC). 3º Princípio Estabelecer os limites críticos para as medidas preventivas associadas a cada PCC. 4º Princípio Determinar os requisitos de controlo (monitorização) dos PCC e os procedimentos para utilização dos resultados da monitorização para ajustar o processo e manter o controlo. 5º Princípio Estabelecer medidas correctivas para o caso de ocorrência de desvios dos limites críticos. 6º Princípio Estabelecer procedimentos de verificação para aferir se o sistema está a funcionar adequadamente. 7º Princípio Estabelecer um sistema de registo de todos os controlos. 15_eq

dossier segurança alimentar [ HACCP – identificação, avaliação e controlo de riscos na produção de géneros alimentícios ]

AS ETAPAS Para a implementação prática de um sistema de HACCP, deve-se seguir uma metodologia constituída por 14 passos, baseada nos 7 princípios atrás enunciados. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Definir o âmbito do plano de HACCP; Formação da equipa do HACCP; Descrição do produto; Descrição do uso especifico do produto; Desenvolvimento do diagrama de fluxo (fluxograma); Verificação do fluxograma na pratica; Listar todos os perigos associados a cada etapa e considerar medidas preventivas de controlo dos perigos (Princípio 1);

8. Determinação dos pontos críticos de controlo (Princípio 2); 9. Estabelecer os limites críticos para cada PCC (Princípio 3); 10. Estabelecer um sistema de monitorização para cada PCC (Princípio 4); 11. Estabelecer acções correctivas (Princípio 5); 12. Estabelecer procedimentos de veriﬁcação (Princípio 6); 13. Estabelecer um sistema de controlo de documentos e dados (Princípio 7); 14. Revisão do plano de HACCP.

DEFINIÇÕES Acção correctiva: Acção a ser tomada quando os resultados da monitorização dos PCCs indicam uma perda de controlo. Acção preventiva: Acção requerida para prevenir um perigo, eliminar ou reduzir o seu impacto ou a sua ocorrência para níveis aceitáveis. Análise dos perigos: Processo de compilação e avaliação de informação sobre os perigos e as condições que os originaram para decidir quais são relevantes para a inocuidade dos alimentos e, portanto, que devem ser considerados no sistema de HACCP. Árvore de decisão: Sequência de questões aplicadas a cada fase do processo, com um perigo já identificado, de modo a assinalar quais são os PCCs. Auditoria HACCP: Exame sistemático e independente para determinar se as actividades e resultados do HACCP cumprem com as disposições planeadas e se essas foram efectivamente implementadas e são as convenientes para alcançar os objectivos. Controlado: Condição obtida pelo cumprimento dos procedimentos e dos critérios estabelecidos. Controlador: Adoptar todas as medidas necessárias para assegurar e manter o cumprimento dos critérios estabelecidos no plano de HACCP. Diagrama de fluxo ou fluxograma: Representação sistemática da sequência de fases ou operações levadas a cabo na produção ou elaboração de um determinado produto alimentício. Equipa HACCP: Grupo multidisciplinar de indivíduos que levam a cabo o estudo e desenvolvimento do plano HACCP. A equipa deve ser constituída por especialistas, um presidente e um secretário técnico. Etapa: Qualquer fase, ponto, procedimento ou operação da cadeia alimentar, incluindo as matérias-primas, desde a produção primária até ao consumidor final. Fase: Qualquer ponto, procedimento, operação ou etapa da cadeia alimentar, incluindo as matérias-primas, desde a produção primária até ao consumo final. Inocuidade dos alimentos: A garantia de que os alimentos não causarão dano ao consumidor quando se preparam e/ou consomem de acordo com o uso a que se destinam. Limite crítico: Valor ou critério que separa a aceitabilidade da inaceitabilidade do processo numa determinada etapa. Perigo: Um agente biológico (B), químico (Q) ou físico (F) presente no alimento e que pode causar um efeito adverso para a saúde. Plano de HACCP: Documento preparado em conformidade com os princípios do sistema HACCP, de tal forma que o seu cumprimento assegura o controlo dos perigos que são significativos para a inocuidade dos alimentos. Ponto crítico de controlo (PCC): Etapa onde se pode aplicar um controlo e que é essencial para prevenir ou eliminar um perigo relacionado com a inocuidade dos alimentos ou para o reduzir a um nível aceitável. Ponto de controlo (PC): Qualquer ponto, etapa ou procedimento, no qual se podem controlar factores biológicos, químicos ou físicos e em que situações fora de controlo não causem dano ao consumidor. Risco (R.): Probabilidade de ocorrência do perigo, este pode ser: Elevado (3), Médio (2) e Baixo (1). Sistema HACCP: Um sistema que permite identificar e avaliar perigos significativos para a inocuidade dos alimentos, estabelecendo medidas preventivas para o seu controlo. Severidade (S.): Seriedade ou impacto do perigo. Alta (3) – Efeitos graves para a saúde do consumidor. Média (2) – A patogenicidade é menor bem como o grau de contaminação. Baixa (1) – Efeitos nulos ou muito reduzidos para a saúde do consumidor. Validação: Constatação de que os elementos do plano HACCP são efectivos. Verificação: Aplicação de métodos, procedimentos, ensaios e outras avaliações, para além da vigilância/monitorização, para constatar o cumprimento do plano HACCP. Vigilância/monitorização: Plano sequencial de observações ou medidas dos parâmetros de controlo para avaliar se um PCC está sob controlo.

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ÁRVORE DE DECISÃO É necessário identificar os pontos do processo, onde o controlo é crítico (PCC’s). Para uma identificação eficaz deve-se utilizar a Árvore de Decisão em cada etapa do processo e a cada perigo identificado nessa mesma etapa.

Q1: Existem medidas preventivas?

SIM

Modificar etapa, processo ou produto.

NÃO

SIM

Este controlo é necessário para a segurança?

NÃO

Não é um PCC.

STOP

Q2: Esta etapa é especificamente concebida para eliminar ou reduzir a probabilidade de ocorrência de m perigo para níveis aceitáveis?

SIM

NÃO

Q3: Os perigos identificados podem levar a uma contaminação para além dos níveis aceitáveis ou podem estar a aumentar os níveis inaceitáveis?

NÃO

SIM

Não é um PCC.

STOP

Q4: Irá uma etapa subsequente eliminar os perigos ou reduzir a sua probabilidade de ocorrência para níveis aceitáveis?

NÃO

SIM

Não é um PCC.

STOP

Ponto Crítico de Controlo (PCC).

STOP

Parar e continuar para o próximo perigo identificado

Figura 1 Árvore de decisão.

DESCRIÇÃO DO PRODUTO E DO USO PRETENDIDO Devido à diversidade de produtos existentes na área da panificação, optou-se pela elaboração de uma tabela genérica para a descrição e uso pretendido do produto (ver Tabela 1). DESCRIÇÃO DO FLUXOGRAMA DO PROCESSO A elaboração de um fluxograma pode conter uma maior ou menor quantidade de informação dependendo do uso pretendido. Contudo o fluxograma deve abranger todos os passos do processo em sequência (ver Figura 2). 17_eq

dossier segurança alimentar [ HACCP – identificação, avaliação e controlo de riscos na produção de géneros alimentícios ]

Descrição do produto 1 .Identificação do Produto Código do Produto N ome do Produto 2 .Descrição do Produto kcal pH Conservantes Peso Médio 3 .Ingredientes Lista de ingredientes 4 .Embalagem Forma de acondicionamento 5 .Prazo de validade Indicação de data limite de consumo 6 .Condiçõ es de transporte T emperatura Embalagens G rau de iHgienização 7 .Condiçõ es de armazenagem T emperatura Embalagens G rau de iHgienização 8 .Condiçõ es de utilização Instruçõ es de utilização Forma de conservação 9 .Rotulagem Lista de ingredientes V alor nutricional do produto Data de validade 1 0 .Local de venda Indicação do local de venda 1 .Recomendaçõ es Informaçõ es complementares Descrição do uso pretendido para o produto Identificação de consumidores alvo e indicação de ingredientes potencialmente perigosos a determinado grupo de consumidores.

IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS Deverão ser analisados quais os perigos que possam existir em cada etapa do processo (Tabela 2).

Etapas

Identificação dos perigos Perigo Identificado B Q F B Q F B Q F

Contaminação com microrganismos Contaminação substâncias tóxicas Contaminação por corpos estranhos Contaminação com microrganismos Contaminação substâncias tóxicas Contaminação com corpos estranhos Contaminação com microrganismos Contaminação substâncias tóxicas Contaminação com corpos estranhos

Repouso da massa

Desenvolvimento de microrganismos

Corte ou divisão da massa – empelo

Introdução de substâncias estranhas durante o processo de corte

Preparação dos bolos na bancada

Introdução de substâncias estranhas durante o processo de preparação

Frio

Contaminação com microrganismos

Ultra-congelação insuficiente provocando o desenvolvimento de microrganismos

Q F

Libertação de líquido refrigerante Contaminação com corpos estranhos

Contaminação com microrganismos

B B Q F

Contaminação com microrganismos Contaminação com microrganismos Contaminação por resíduos desinfectantes Contacto com corpos estranhos

Contaminação com microrganismos

Contaminação substâncias tóxicas

Embalamento / Armazenamento

F B F

Contacto com corpos estranhos Contaminação com microrganismos Introdução de corpos estranhos

Distribuição

Contaminação com microrganismos

Recepção de matérias-primas e embalagens Preparação de ingredientes Mistura de ingredientes

Forma preservação por parte do consumidor

Tabela 1 Descrição do Produto e do Uso Pretendido.

Ultra-congelação

Câmara de fermentação Cozedura Arrefecer nos carros Adição de subprodutos e ingredientes

Tabela 2 Identificação dos Perigos.

8. IDENTIFICAÇÃO DOS PONTOS CRÍTICOS DE CONTROLO Recorrendo à Árvore de Decisão, procedeu-se à identiﬁcação dos pontos críticos de controlo bem como à indicação de medidas preventivas (ver Figura 3).

Figura 2 Descrição do Fluxograma do Processo. 18_eq

Figura 3 Identificação dos pontos críticos de controlo.

PLANO DE HACCP Na página seguinte (Figura 4) encontra-se um plano genérico de HACCP, adequado à indústria de paniﬁcação. A cada PCC corresponde um conjunto de critérios a ter em consideração. 19_eq

dossier seguranĂ§a alimentar [ HACCP â&#x20AC;&#x201C; identificaĂ§ĂŁo, avaliaĂ§ĂŁo e controlo de riscos na produĂ§ĂŁo de gĂŠneros alimentĂcios ]

FLUXOGRAMA COM A IDENTIFICAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DOS PCC Neste ponto apresenta-se o ďŹ&#x201A;uxograma, onde se incluem os vĂĄrios PCC aďŹ m de uma melhor visualizaĂ§ĂŁo de onde se encontram os principais problemas.

RecepĂ§ĂŁo matĂŠrias-primas e embalagens PreparaĂ§ĂŁo de ingredientes

3&&

Repouso da massa

Mistura de ingredientes

Corte ou divisĂŁo da massa empelo

PreparaĂ§ĂŁo dos bolos na bancada

Frio

3&&

UltracongelaĂ§ĂŁo

3&&

CĂ˘mara de fermentaĂ§ĂŁo

Cozedura Arrefecer nos carros 3&& AdiĂ§ĂŁo de subprodutos e ingredientes 3&&

Embalamento / Armazenamento 3&&

DistribuiĂ§ĂŁo

ApĂłs esta breve abordagem ao sistema HACCP, e em jeito de conclusĂŁo convĂŠm salientar que o sistema nĂŁo ĂŠ, nem pode ser estĂĄtico, tem de ser revisto e actualizado frequentemente. O sistema de HACCP ĂŠ um sistema em constante evoluĂ§ĂŁo que procura auxiliar na detecĂ§ĂŁo de riscos, durante o processamento de alimentos possibilitando, assim, uma melhoria contĂnua do sistema. Desenvolvendo um plano HACCP Ă medida da organizaĂ§ĂŁo em causa, e mantendo-o â&#x20AC;&#x153;vivoâ&#x20AC;?, a organizaĂ§ĂŁo pode garantir aos seus clientes produtos inĂłcuos.

Figura 4 Plano de HACCP .

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dossier segurança alimentar [ ingredientes para alimentos funcionais – uma área de futuro? ]

ingredientes para alimentos funcionais – uma área de futuro? Duarte Torres 1,2, Nuno Faria 1,2, Lígia Rodrigues 1,2, Isabel Rocha 1,2 1 BIOTEMPO – Consultoria em Biotecnologia, Lda. Caldas das Taipas, Portugal contact@biotempo.com, www.biotempo.com 2 IBB – Institute for Biotechnology an Bioengineering, Centre of Biological Engineering, Universidade do Minho Braga, Portugal www.deb.uminho.pt

Resumo Os prebióticos são ingredientes alimentares não digeríveis, geralmente oligossacarídeos, que exercem um efeito benéfico no indivíduo estimulando selectivamente o crescimento e/ou actividade de espécies bacterianas existentes no cólon, melhorando a saúde do hospedeiro. O mercado mundial deste tipo de produtos tem vindo a crescer a taxas bastante elevadas, apesar de os seus preços de venda serem ainda bastante elevados. Neste sentido, é de acreditar que o desenvolvimento de novos processos de produção biotecnológicos com menores custos associados impulsione ainda mais o mercado. O projecto “BIOLIFE – Ingredientes para alimentos funcionais” visa o desenvolvimento de processos alternativos de produção de prebióticos.

ALIMENTOS FUNCIONAIS - UMA ÁREA DE FUTURO Em 1996, foi definido consensualmente o conceito europeu de alimento funcional: “um alimento pode ser considerado funcional se for satisfatoriamente demonstrado que tem um efeito benéfico numa ou mais funções fisiológicas alvo, para além dos seus efeitos nutricionais adequados, relevante para promover a saúde e bem-estar e/ou reduzir o risco de doença” (1;2). Os atributos de um alimento funcional podem ser assim sintetizados: (1): — ser um alimento convencional do quotidiano; — composto por componentes naturais (não sintéticos) eventualmente em concentrações não naturais ou presentes em alimentos que normalmente não os contêm; — possuir um efeito positivo numa função alvo para além do seu valor nutricional, dito convencional; — poder melhorar o bem-estar e a saúde e/ou reduzir o risco de doença ou apresentar benefícios para a saúde aumentando a qualidade de vida incluindo a performance física, psicológica e comportamental; — possuir alegações baseadas em dados científicos. Os alimentos funcionais devem ser seguros de acordo com todos os critérios definidos actualmente na regulação alimentar. No entanto, em muitos casos, têm de ser desenvolvidos e validados novos conceitos e novos procedimentos para aferir dos riscos dos alimentos funcionais. Na Europa, alguns alimentos funcionais, mas certamente não todos, serão classificados como “novos alimentos” e consequentemente estarão ao abrigo do descrito no Regulamento (CE) nº 258/97 do Parlamento Europeu e do Conselho de 27 de Janeiro de 1997 relativo a novos alimentos e ingredientes alimentares (3). Este documento é estritamente uma regulamentação de segurança. Por outro lado, o Regulamento Comunitário EC 1924/2006 apresenta as linhas de orientação relativas à utilização das alegações de saúde que se baseia em princípios gerais como a veracidade dos efeitos nas doses biodisponíveis, a comprovação desses 21_eq

dossier segurança alimentar [ ingredientes para alimentos funcionais – uma área de futuro? ]

efeitos substanciada em conhecimentos cientíﬁcos aceites e a promoção de uma alimentação variada e equilibrada (4). Uma alegação de saúde é toda e qualquer alegação que constate, sugira ou implique que existe uma relação entre uma categoria de alimentos, um alimento ou algum dos seus constituintes e a saúde (Regulamento EC 1924/2006).

Síntese do colesterol

3UHELyWLFRV Espécies patogénicas

Função imune

O desenvolvimento de alimentos funcionais deve assentar em conhecimento científico relevante das funções alvo e a sua possível modulação por componentes alimentares. A ênfase deve ser colocada na importância dos efeitos dos componentes alimentares em funções fisiológicas alvo bem identificadas e caracterizadas, para além da redução do risco de doença, para a saúde e bem-estar do indivíduo (5). Um desafio chave no desenvolvimento dos alimentos funcionais é garantir ao consumidor final a segurança dos alimentos funcionais e a veracidade dos efeitos que proclamam na saúde, desenvolvimento e crescimento (6).

CARACTERÍSTICAS E POTENCIAL DOS PREBIÓTICOS Ao longo dos primeiros dois anos de vida o intestino humano é colonizado por um complexo consórcio de mais de 100 espécies de microrganismos que depois nos acompanham durante a vida (7). A evidência dos benefícios para a saúde de determinadas espécies comensais dos géneros Lactobacillus, Bifidobacterium e Eubacterium levou ao desenvolvimento de estratégias para a modulação da flora intestinal como forma de melhorar a saúde do indivíduo, nomeadamente: (I) a ingestão de microrganismos vivos (probióticos); (II) a ingestão de componentes que favorecem o crescimento e metabolismo de espécies indígenas benéficas (prebióticos); (III) a combinação destas duas estratégias (simbióticos) (8). Estes conceitos estão na base do desenvolvimento de alimentos funcionais dirigidos para a função gastrointestinal. Os efeitos destes alimentos são resumidos na figura 1. 22_eq

AGCC

)ORUD LQWHVWLQDO

Desintoxicação

Absorção mineral

Biomassa

Obstipação

Nutrição dos enterócitos Apoptose de células pré-cancerosas

Figura 1 Efeitos benéficos associados ao consumo de prebióticos. Adaptado de ref. (9)

Como prebióticos entendem-se “ingredientes alimentares não digeríveis que exercem um efeito benéfico no indivíduo estimulando selectivamente o crescimento e/ou actividade de espécies bacterianas existentes no cólon, melhorando a saúde do hospedeiro”. Estes ingredientes prebióticos, normalmente de natureza glicídica (geralmente oligossacarídeos) devem ser indigeríveis pelas enzimas digestivas e alcançar intactos o intestino grosso, devendo aí ser especificamente utilizados por grupos de microrganismos com propriedades benéficas claramente identificadas (10;11). Com a excepção dos oligossacarídeos de soja, produzidos por extracção directa, e da lactulose, produzida quimicamente, os oligossacarídeos alimentares são produzidos com a intervenção de enzimas. São produzidos a partir de pequenos açúcares, como a sacarose ou a lactose, por reacções de transglicosilação, ou formados por hidrólise controlada a partir de polissacarídeos, como o amido, a inulina ou o xilano. Estes processos originam, normalmente uma mistura de oligossacarídeos que diferem no grau de polimerização e por vezes na posição da ligação glicosídica dependendo a composição dessa mistura da origem da enzima e das condições aplicadas durante a reacção (12) (Figuras 2, 3 e 4 e 5). O volume e a diversidade destes sacarídeos prebióticos ou candidatos a prebióticos estão a aumentar rapidamente à medida que as suas propriedades funcionais vão sendo estudadas e melhor compreendidas. Existe uma forte actividade na obtenção de patentes de novos oligossacarídeos levada a cabo pela maior parte das empresas produtoras (tabela 1). Os prebióticos actualmente existentes no mercado europeu são produzidos maioritariamente por quatro empresas situadas na Bélgica, Holanda e França- BeghinMeiji, Cosucra, Orafti e Sensus Operations. Todas estas empresas excepto a última extraem inulina a partir de vegetais, vendendo-a directamente ou utilizando-a para produzir oligofrutose (um composto similar aos fruto-oligossacarídeos, FOS). Apenas a empresa Sensus produz FOS por um processo enzimático, cuja tecnologia foi desenvolvida no Japão. No intestino, os diferentes produtos obtidos poderão ser preferencialmente fermentados e promover o crescimento de uma ou outra espécie bacteriana. Sendo assim, a selectividade destes prebióticos poderá verificar-se, não só ao nível do género mas também ao nível da espécie bacteriana. Esta relação estrutura-função é, no entanto,

Galacto-oligossacarídeos -D-Glu-(1ĺ4)-[ -D-Gal-(1ĺ6)-]Q onde Q = 2-5 7UDQVJDODODFWRVLODomR FDWDOLVDGD SRU JDODFWRVLGDVHV EC 3.2.1.23

LACTOSE -D-Gal-(1ĺ4)- -D-Glu + Sacarose

,VRPHUL]DomR DOFDOLQD

7UDQVIUXWRVLODomR FDWDOLVDGD SRU IUXWRIXUDQRVLGDVHV EC 3.2.1.26

Lactulose -D-Gal-(1ĺ4)- -D-Fru

Lactosacarose -D-Gal-(1ĺ4)- -D-Glu-(1ĺ2)- -D-Fru

Figura 2 Oligossacarídeos produzidos a partir da lactose (Gal = galactose; Glu = glicose; Fru = frutose). Adaptado de ref. (12).

Glicosilsacarose -D-Glu-(1ĺ4)- -D-Glu-(1ĺ2)- -D-Fru

Oligossacarídeos de palatinose -D-Glu-(1ĺ6)-D-Fru]Q onde Q = 2-4

+ Maltose 6tQWHVH GH SDODWLQRVH SR DFomR GD VLQWHWDVH GD SDODWLQRVH EC 5.4.99.11

7UDQVJOLFRVLODomR FDWDOLVDGD SHOD FLFORPDOWRGH[WULQDJOXFDQRWUDQVIHUDVH EC 2.4.1.19

SACAROSE -D-Glu-(1ĺ2)- -D-Fru + Lactose 7UDQVIUXWRVLODomR FDWDOLVDGD SRU IUXWRIXUDQRVLGDVHV EC 3.2.1.26

7UDQVIUXWRVLODomR FDWDOLVDGD SRU IUXWRIXUDQRVLGDVHV EC 3.2.1.26

Lactulose -D-Glu-(1ĺ2)-[ -D-Fru-(1ĺ2)-]n onde n = 2-4 Fruto-oligossacarídeos -D-Fru-(1ĺ2)-[ -D-Fru-(1ĺ2)-]Q onde Q = 1-9; -D-Glu-(1ĺ2)-[ -D-Fru-(1ĺ2)-]Q onde Q = 2-9

Lactosacarose -D-Gal-(1ĺ4)- -D-Glu-(1ĺ2)- -D-Fru

+LGUyOLVH HQ]LPiWLFD FRQWURODGD FDWDOLVDGD SHOD LQXOLQDVH

INULINA -D-Glu-(1ĺ2)-[ -D-Fru-(1ĺ2)-]Q onde Q > 10

O estudo molecular pode ainda ser complementado com a monitorização de metabolitos libertados durante os processos fermentativos, nomeadamente, ácidos gordos de cadeia curta (AGCC: acético, propiónico e butírico) e gases (CO2, H2 e CH4).(20;22) De acordo com vários autores, o perfil destes metabolitos influencia a fisiologia do cólon e está associado à proliferação de células tumorais (23). Actualmente, é nas bebidas que os oligossacarídeos não digeríveis encontram a sua maior aplicação. O produto ‘OligoCC’, produzido pela Calpis (The Calpis Food Industry Co.), foi lançado em 1989 e foi o um dos primeiros alimentos funcionais comercializados com sucesso. Esta bebida com oligossacarídeos de soja vendeu nesse ano cerca de 80 milhões de unidades, valendo à empresa cerca de 58,5 milhões de euros. Outro exemplo é o ‘Bikkle’, uma bebida produzida pela Suntory Ltd. contendo xilo-oligossacarídeos. Os oligossacarídeos estão, de forma crescente, a ser introduzidos em leites fermentados contendo probióticos para produzir simbióticos. O ‘Bifiel’ (Yakult, Tóquio, Japão) contém galacto-oligossacarídeos enquanto que o ‘Symbalance’ (Toni Milch, Zurique, Suíça), ‘Fyos’ (Nutricia, Bornem, Bélgica) e ‘Fysiq’ (Mona, Weerden, Holanda) contêm fruto-oligossacarídeos. Os oligossacarídeos são também largamente utilizados na pastelaria, padaria, matérias para barrar e fórmulas infantis a nível mundial (tabela 2). Está também a aumentar a aplicação de oligossacarídeos em rações para animais e em aplicações não alimentares (cosmética, elixires orais, etc.)(12).

)LJXUD 2OLJRVVDFDUtGHRV SURGX]LGRV D SDUWLU GD VDFDURVH RX LQXOLQD *DO JDODFWRVH Figura 3 Oligossacarídeos produzidos a partir da sacarose ou inulina (Gal = galactose; Glu = glicose; Fru = frutose). Adaptado de ref. (12).

*OX JOLFRVH )UX IUXWRVH

pouco estudada relativamente aos prebióticos em geral (13;14). Para estudar aspectos relacionados com a microﬂora intestinal humana têm sido desenvolvidos modelos in vitro, de complexidade variável, que simulam as condições ecológicas do intestino (15-17). Nestes modelos, o estudo da composição, dinâmica e actividade da população microbiana pode ser feita recorrendo a técnicas de biologia molecular. Neste contexto, uma abordagem que explore a variabilidade inter-especíﬁca da sequência do RNA ribossomal 16S (rRNA 16S) ou do seu gene (rDNA 16S) apresentase como a principal alternativa (18-21).

Em Portugal, tal como na maioria dos países europeus a incorporação de ingredientes funcionais em alimentos veriﬁca-se sobretudo no sector dos lacticínios ao nível dos iogurtes, queijo e bebidas lácteas. No entanto, devido aos preços de venda proibitivos a sua utilização é ainda incipiente, quer no que toca à sua incorporação em alimentos, quer no que respeita à sua comercialização enquanto suplemento alimentar dirigido ao consumidor. 23_eq

dossier segurança alimentar [ ingredientes para alimentos funcionais – uma área de futuro? ]

Tipo de OS

Produção estimada (t)

Galacto-oligossacarídeos

Maiores produtores

Nomes comerciais

15000

Yakult Honsha (Japão) Nissin Sugar Manufacturing Company (Japão) Snow Brand Milk Products (Japão) Broculo Whey Products (Holanda)

Oligomate Cup-Oligo P7L e outros TOS-Syrup

Lactulose

20000

Morinaga Milk Industry Co. (Japão) Solvay (Alemanha) Milei (Alemanha) Canlac Corporation (Canadá) Laevosun (Áustria) Inalco SPA (Itália)

MLS/P/C Bifiteral

Lactosacarose

1600

Ensuiko Sugar Refining Co. (Japão) Hayashibara Shoji Inc. (Japão)

Nyuka-Origo Newka-Oligo

Fruto-oligossacarídeos

12000

Meiji Seika Kaisha (Japão) Beghin-Meiji Industries (França) Golden Technologies (EUA) ORAFTI (Bélgica) Cosucra (Bélgica)

Oligossacarídeos de palatinose (isomaltulose)

5000

Mitsui Sugar Co. (Japão)

Meioligo Actilight NutraFlora Raftilose e Raftiline Fibruline ICP/O IOS

Glucosil-sacarose

4000

Hayashibara Shoji Inc. (Japão)

Coupling Sugar

Malto-oligossacarídeos

10000

Nihon Shokuhin Kako (Japão) Hayashibara Shoji Inc. (Japão)

Fuji-Oligo Tetrup

Isomalto-oligossacarídeos

11000

Showa Sangyo (Japão) Hayashibara Shoji Inc. (Japão) Nihon Shokuhin Kako (Japão)

Isomalto-900 Panorup Biotose e Panorich

Ciclodextrinas

4000

Nihon Shokuhin Kako (Japão) Ensuiko Sugar Refining Co. (Japão) Asahi Kasei Kagyo (Japão)

Celdex Dexy Pearl

Gentio-oligossacarídeos

400

Nihon Shokuhin Kako (Japão)

Oligossacarídeos de soja

2000

The Calpis Food Industry Co. (Japan)

Soya-oligo

Gentose

Xilo-oligossacarídeos

300

Suntory Ltd (Japan)

Xilo-oligo

Tabela 1 Oligossacarídeos comercializados (dados de 1995). Adaptado de ref. (12).

Lacticínios

Leite fermentados Leite em pó Gelados

Bebidas

Sumos de fruta Refrigerantes Café, cacao, chá Bebidas energéticas Bebidas alcoólicas

Pastelaria

Doces Bolachas Biscoitos Chocolates

Sobremesas

Pudins Cremes Mousses

Frutos

Doces Compotas

Produtos cárneos

Patés Tofu Etc.

Tabela 2 Alimentos onde podem ser incorporados oligossacarídeos não digeríveis.

24_eq

Malto-oligossacarĂdeos -D-Glu-(1Äş4)]Q onde Q = 2-7 1. 'HVUDPLILFDomR FDWDOLVDGD SHOD LVRDPLODVH EC 3.2.1.68 RX SROXODQDVH EC 3.2.1.41 2. +LGUyOLVH FRQWURODGD FDWDOLVDGD SRU DPLODVHV HVSHFtILFDV EC 3.2.1.1

Isomalto-oligossacarĂdeos -D-Glu-(1Äş6)]Q onde Q = 2-5 1. &RQYHUVmR D PDOWRVH SRU DFomR GH DPLODVH EC 3.2.1.1 DPLODVH EC3.2.1.2 2. 7UDQVJOLFRVLODomR SRU DFomR GD JOXFRVLGDVH EC 3.2.1.20

AMIDO Amilose e amilopectina. Cadeias de poliglucose. ContĂŞm ligaĂ§Ăľes -(1Äş4) e alguns pontos de ramificaĂ§ĂŁo -(1Äş6) 1. 'HVUDPLILFDomR FDWDOLVDGD SHOD LVRDPLODVH EC 3.2.1.68 RX SROXODQDVH EC 3.2.1.41

2. 7UDQVJOLFRVLODomR FDWDOLVDGD SHOD FLFORPDOWRGH[WULQDJOXFDQRWUDQVIHUDVH EC 2.4.1.19

Ciclodextrinas [- -D-Glu-(1Äş4)-]Q cĂclica onde Q = 6-12

1. +LGUyOLVH HQ]LPiWLFD RX iFLGD 2. 7UDQVJOLFRVLODomR HQ]LPiWLFD

Gentio-oligossacarĂdeos [ -D-Glu-(1Äş6)-]Q onde Q = 2-5

Figura 4 OligossacarĂdeos produzidos a partir do amido (Glu = glicose). Os isomalto-oligossacarĂdeos tambĂŠm contĂŞm algumas ligaĂ§Ăľes glicosĂdicas D(1o4). Adaptado de ref. (12).

6RUR GH GH VRMD

5HPRomR GH VDLV H SURWHtQDV

;LOR ROLJRVVDFDUtGHRV ;LO Äş @Q RQGH Q !

2OLJRVVDFDUtGHRV GH VRMD ' *DO Äş @Q ' *OX Äş ' )UX RQGH Q

+LGUyOLVH HQ]LPiWLFD FRQWURODGD XVDQGR XP HQGR [LODQDVH (&

;LOR ROLJRVVDFDUtGHRV ;LO Äş @Q RQGH Q

Figura 5 ProduĂ§ĂŁo de oligossacarĂdeos de soja e xilano (Gal = galactose; Glu = glicose; Fru = frutose; Xil = xilose). Adaptado de ref. (12).

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25_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ abordagem generalizada ao planeamento de processos de produção: flexibilidade e robustez ]

abordagem generalizada ao planeamento de processos de produção: flexibilidade e robustez João Luís de Miranda1, Miguel Casquilho2 1 Escola Superior de Tecnologia e Gestão, Instituto Politécnico de Portalegre, jlmiranda@estgp.pt 2 Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, mcasquilho@ist.utl.pt (autor correspondente)

Resumo Desenvolvem-se estudos da optimalidade do problema de planeamento de processos de produção, adequando-se o modelo, que trata processos flexíveis de produção, aos parâmetros incertos e promovendo-se a robustez, quantificada através de estimadores apropriados. É valorizada a robustez do modelo generalizado e das soluções obtidas em ambiente de incerteza e, não obstante a consideração de amostras com pequena dimensão, os resultados revelam a valia da abordagem proposta.

INTRODUÇÃO O planeamento de capacidades de produção é importante para muitas indústrias e caracteriza-se pela afectação de recursos substanciais por longos períodos de tempo, observando-se economias de escala [1] devido à tecnologia utilizada (por exemplo, nas indústrias da química pesada, da metalurgia, ou outras). Então, a incerteza na procura [2] poderá causar dois tipos de desvios: por excesso de capacidade, que representa recursos de capital utilizados ineﬁcientemente, podendo afectar uma expansão futura; e por procura não-satisfeita, com as consequências da imposição de penúria. Estes dois tipos de desvios serão aqui utilizados para penalização do valor da função objectivo, no intuito de promover a robustez. Os modelos de optimização usualmente considerados no planeamento de processos de produção apresentam duas componentes: uma componente estrutural (em “primeira fase”), independente da variação nos seus dados, a que estão subjacentes as variáveis de projecto, independentes de qualquer instância dos parâmetros incertos; e uma componente de recurso ou controlo (em “segunda fase”), que é susceptível a perturbação nos dados, onde se encontram as variáveis de controlo, que são ajustadas assim que os parâmetros incertos são conhecidos, bem como após se deﬁnirem os valores das variáveis de projecto. Este enquadramento é o da designada Programação Estocástica em Duas Fases (Two-Stage Stochastic Programming, ou 2SSP). Um modelo robusto [3] permite obter planos para as capacidades de produção caracterizados por: s ROBUSTEZ DA SOLU ÎO QUANDO A SOLU ÎO ØPTIMA OBTIDA OU SEU VALOR ESPERADO PERMAnece “próxima” da solução óptima para qualquer instância dos cenários de procura; interessa então minimizar a variabilidade (por exemplo, a variância ou desvio absoluto) do valor de segunda fase, penalizando-a; desta forma, a solução óptima do modelo constitui também uma solução de boa qualidade para qualquer dos cenários considerados; s ROBUSTEZ DO MODELO POIS A SOLU ÎO ØPTIMA APRESENTA UMA REDU ÎO DO EXCESSO DE capacidade, ou da procura não-satisfeita, considerando todos os cenários; penalizam-se então os estimadores associados; assim, num problema de planeamento de produção, bem como na “produção de capacidades”, com incerteza nas previsões 26_eq

da procura, o modelo robusto não deve apresentar nem valores elevados para a procura não-satisfeita, nem para o excesso de produção. Fazendo variar os parâmetros de penalização, permite-se que o decisor analise a robustez do modelo e da solução versus o custo dessa robustez. Esses parâmetros podem ser vistos como reﬂectindo a atitude do decisor face ao risco, os quais podem apresentar comportamentos antagónicos: porventura, aumentando-se as capacidades para satisfazer uma maior procura previsível, também se aumentará o excesso de capacidades. Os modelos de longo prazo, utilizando dados incompletos ou incertos, são comuns neste tipo de problemas, sendo tratados de forma reactiva, através de análise de sensibilidade, ou de forma pró-activa, através de formulações de Programação Estocástica (SP), enquadramento este que permite promover a robustez. Repare-se que, enquanto a análise de sensibilidade é reactiva, já que se debruça sobre o impacto da incerteza nas variáveis de decisão, a abordagem por SP é pró-activa, pois a ﬂexibilidade das variáveis de recurso em segunda fase permite que as recomendações do modelo possam ser ajustadas às instâncias dos dados. Ainda, a optimização robusta (robust optimization) dirige-se à função objectivo, onde se incorpora a variabilidade da solução, bem como permite encontrar uma solução que viole as restrições com menor gravidade, pois utilizando penalizações e desvios é possível evitar situações de inadmissibilidade. As soluções da optimização robusta podem ser comparadas com as de SP, sendo estas soluções obtidas utilizando-se parâmetros de penalização nulos. Para um problema de expansão de capacidades de produção, a solução de SP apresentará um menor investimento, pois não são consideradas as penalizações, mas resultará em excesso de capacidade de produção em numerosos cenários de procura. As formulações de SP, embora aproveitem as

economias de escala das grandes unidades de produção, são sensíveis à incerteza na procura e sobrevalorizam os cenários de baixa probabilidade. Todavia, na optimização robusta ocorrem limitações, nomeadamente, quanto à especificação dos parâmetros de penalização e à selecção dos cenários, embora estes constituam apenas um conjunto de instâncias dos dados. Um dilema na optimização por cenários consiste no número necessário para obter uma solução robusta, para todos os eventos da população que os cenários pretendem estimar. Alguns autores [4] realizaram experiências numéricas para especificar o número de cenários e constataram que amostras de pequena dimensão já produzem soluções próximas do óptimo. Assim, nos casos de optimização aqui estudados, define-se um conjunto plausível de instâncias como cenários discretos. No âmbito do planeamento de processos, desenvolve-se um modelo de optimização que valoriza a robustez, com variáveis binárias associadas a decisões de investimento de longo prazo, além de considerar as decisões operacionais sobre a rede de processos, no âmbito da 2SSP: o modelo spplan_milp_flex. O modelo robusto proposto congrega aspectos de produção flexível, considerando diferentes esquemas de produção [5], característicos da indústria de processos químicos, com o tratamento da incerteza intrínseca a um horizonte temporal dilatado. Sequencialmente, são ilustradas três situações problemáticas do planeamento de processos considerando produção flexível: a primeira visa apreciar os parâmetros de penalização do modelo robusto; a segunda direcciona-se para um reagente crítico ou limitante; e a terceira problematiza a situação de um (sub) produto crítico ou indesejado. Finalmente, apresentam-se as conclusões principais de tal abordagem generalizada [6] a este problema, a qual optimiza a expansão das capacidades de produção flexível de forma robusta.

GENERALIZAÇÃO AO PLANEAMENTO DE PROCESSOS COM FLEXIBILIDADE E ROBUSTEZ No âmbito do planeamento de processos, desenvolve-se um modelo de optimização multiperíodo de Programação Linear Mista (Mixed Integer Linear Programming, MILP) que tanto engloba a optimização das decisões de investimento de longo prazo, como considera as decisões operacionais sobre a rede de processos. O dimensionamento e a temporização da expansão de capacidades dos processos são importantes, dado que exigem um substancial investimento associado a um longo tempo de retorno. Os modelos determinísticos não acompanham a incerteza inerente ao largo horizonte de planeamento, no qual haverá que estimar procuras de produtos e seus preços. Preconiza-se o enquadramento da 2SSP, onde: as variáveis de projecto estão associadas apenas aos constrangimentos estruturais, os quais não dependem dos parâmetros incertos da procura (decisões binárias, capacidades, expansão de capacidades); as variáveis de projecto podem ser ajustadas assim que os parâmetros incertos são conhecidos, bem como são afinadas de acordo com as variáveis de controlo (quantidades compradas e vendidas, fluxos). Outras dificuldades subsistem, nomeadamente, quanto à flexibilidade nos processos de produção, de forma a considerar a produção de um mesmo produto a partir de diferentes matérias-primas ou componentes. Desta forma, considera-se a possibilidade de um processo apresentar configurações alternativas, integrando diferentes esquemas de produção. s / MODELO DESENVOLVIDO CONSIDERA UMA FUN ÎO OBJECTIVO ESTOCÉSTICA A QUAL MAXIMIza o valor esperado, condicionado por parcelas de penalização, devidas à variabilidade perante os cenários amostrais (parâmetro de penalização Odsvn), ou à subutilização das capacidades de produção (parâmetro de penalização Ozp), de forma a 27_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ abordagem generalizada ao planeamento de processos de produĂ§ĂŁo: flexibilidade e robustez ]

traduzir a robustez do modelo. s / OBJECTIVO DETERMINĂ&#x201C;STICO CORRESPONde ao Valor LĂquido Actual (VLA), avaliado em cada cenĂĄrio, deďŹ nindo-se como o montante das vendas a menos dos montantes das compras de componentes, dos custos de operaĂ§ĂŁo dos processos, dos custos de investimento, ďŹ xos e variĂĄveis, em expansĂŁo de capacidades de produĂ§ĂŁo. s )NTRODUZ SE UMA MEDIDA DE ROBUSTEZ que penaliza os valores de segunda fase que se encontrem abaixo do valor esperado respectivo, medida essa formulada linearmente: em cada cenĂĄrio aleatĂłrio, ĂŠ deďŹ nido o desvio negativo, dsvn. s Âł CONVENIENTE EVITAR A SUBUTILIZAÂ Ă&#x17D;O das unidades em expansĂŁo, ajustandose as capacidades Ă s necessidades de produĂ§ĂŁo, introduzindo-se um outro factor de penalizaĂ§ĂŁo, associado Ă folga no constrangimento de limite superior para a capacidade de produĂ§ĂŁo: este desvio representa a subutilizaĂ§ĂŁo das unidades de produĂ§ĂŁo e quantiďŹ ca-se nas respectivas variĂĄveis de folga, Zp. s 5MA DAS PRINCIPAIS LIMITAÂ Ă&#x153;ES DECORre da disponibilidade ďŹ nanceira para investir no sistema de processos em expansĂŁo, pelo que a ocorrĂŞncia de um limite superior para o montante disponĂvel para investimento em cada perĂodo tambĂŠm ĂŠ modelada. s ! RESTRIÂ Ă&#x17D;O DE CARĂ&#x2030;CTER LĂ&#x2DC;GICO QUE CAracteriza as variĂĄveis para expansĂŁo de capacidades ĂŠ apenas incorporada como limite superior, dado que a implementaĂ§ĂŁo de unidades de pequena capacidade nĂŁo representa qualquer economia de escala, sendo mesmo contra-indicada pela modelaĂ§ĂŁo efectuada. s !S RESTRIÂ Ă&#x153;ES QUANTO Ă&#x152;S VARIĂ&#x2030;VEIS DE projecto incorporam os balanĂ§os multiperĂodo para as capacidades de produĂ§ĂŁo, para cada processo e em cada perĂodo de tempo. s 3Ă&#x17D;O CONSIDERADOS OS mUXOS DESAGREGAdos de produĂ§ĂŁo, bem como os respectivos coeďŹ cientes supĂľem tratamento linear no Ă˘mbito do balanĂ§o mĂĄssico global a cada componente. 28_eq

s 2ESTRINGE SE APENAS O VALOR SUPERIOR RESPEITANTE Ă&#x152;S QUANTIDADES PROCURAS E DISPOnibilidades) dos diversos materiais, no intuito de que nĂŁo seja eliminada qualquer soluĂ§ĂŁo decorrente do espaĂ§o probabilĂstico possĂvel. A consideraĂ§ĂŁo das anteriores relaĂ§Ăľes no modelo spplan_milp_ďŹ&#x201A;ex congrega aspectos de ďŹ&#x201A;exibilidade com os de robustez: considera-se ďŹ&#x201A;exibilidade atravĂŠs de diversos esquemas de produĂ§ĂŁo alocĂĄveis aos processos; simultaneamente, trata-se a incerteza associada ao investimento a longo prazo, pois pondera o valor esperado penalizado pela sua variabilidade e pelos desvios Ă modelaĂ§ĂŁo.

I. AplicaĂ§ĂŁo numĂŠrica: sensibilidade a penalizaĂ§Ăľes (spplan_ex1) SimpliďŹ cadamente, considera-se uma superstrutura da rede de processos constituĂda apenas por dois processos contĂnuos ďŹ&#x201A;exĂveis, cada um composto por dois esquemas de produĂ§ĂŁo, pois pretende-se apreciar a sensibilidade do modelo robusto aos factores de penalizaĂ§ĂŁo, Odsvn e Ozp. Para este tratamento estocĂĄstico, utilizou-se um nĂşmero discreto de cenĂĄrios na procura de um componente, contemplando um horizonte temporal de 10 perĂodos anuais. SupĂľem-se estruturas de procura com caracterĂsticas diferentes, as quais sĂŁo devidamente ponderadas pelas probabilidades de ocorrĂŞncia. Estas probabilidades podem corresponder, em termos relativos, a uma hierarquizaĂ§ĂŁo dos cenĂĄrios segundo a presunĂ§ĂŁo da sua ocorrĂŞncia, o que contribui para um maior cuidado na sua elaboraĂ§ĂŁo. Desta forma, especiďŹ ca-se um conjunto plausĂvel de cenĂĄrios, os quais podem ser hierarquizados de acordo com uma postura mais agressiva ou optimista, em contraponto com uma postura mais conservativa ou pessimista. Para adequar o nĂşmero de cenĂĄrios [4], anote-se que: quanto maior a dimensĂŁo da amostra, menor o desvio relativamente ao resultado da populaĂ§ĂŁo inteira; no entanto, amostras de pequena dimensĂŁo tambĂŠm produzem soluĂ§Ăľes prĂłximas do Ăłptimo. EntĂŁo, prevĂŞem-se resultados de boa qualidade, com um esforĂ§o computacional que nĂŁo exceda os limites do razoĂĄvel, dado o crescimento exponencial do tempo de resoluĂ§ĂŁo. Na Tabela 1 listam-se valores representativos para os parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo, Odsvn e Ozp. Tomando como referĂŞncia a situaĂ§ĂŁo de parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo, nulos (situaĂ§ĂŁo estocĂĄstica nĂŁo-robusta), veriďŹ ca-se que: uma variaĂ§ĂŁo nestes parĂ˘metros, respectivamente, 1.0 e 0.1, provoca apenas uma ligeira diminuiĂ§ĂŁo da funĂ§ĂŁo objectivo robusta (2.78%), enquanto que a variabilidade diminui acentuadamente (32.07%) e as folgas de capacidade diminuem fortemente (89.30%); uma variaĂ§ĂŁo mais pronunciada dos parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo, respectivamente, 2.0 e 0.2, provoca um decrĂŠscimo pouco signiďŹ cativo da funĂ§ĂŁo objectivo (4.37%), mas nĂŁo acentua as variaĂ§Ăľes, quer na variabilidade (34.91%), quer no excesso de capacidade (90.51%).

3DUkPHWURV GVYQ ]S

(VSHUDQoD GD IXQomR REMHFWLYR

(VSHUDQoD GD YDULDELOLGDGH (GVYQ

(VSHUDQoD GDV IROJDV GH FDSDFLGDGH (]S

Tabela 1 Valores significativos da optimizaĂ§ĂŁo estocĂĄstica do problema-exemplo spplan_ex1.

A razĂŁo para a diferenĂ§a de ordens de grandeza dos parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo, Odsvn e Ozp, deve-se ao facto de o primeiro apenas ser relacionado com o nĂşmero de cenĂĄrios, enquanto que o segundo estĂĄ associado Ă s folgas nas capacidades de produĂ§ĂŁo, cuja

cardinalidade ĂŠ deďŹ nida pelos nĂşmeros de processos, de perĂodos de tempo e de cenĂĄrios. Logo, para uma harmonizaĂ§ĂŁo das penalidades, o factor de penalizaĂ§ĂŁo correspondente Ă variabilidade deverĂĄ ser cerca de uma ordem de grandeza superior ao factor de penalizaĂ§ĂŁo das folgas de capacidade.

Na Figura 3 representa-se a variaĂ§ĂŁo do valor esperado da procura total nĂŁo-satisfeita com Odsvn (de 0 a 2) e Ozp, observando-se que esta mĂŠtrica nĂŁo sofre um aumento superior a 1.0% para os valores dos parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo aqui apresentados. EntĂŁo, aumentando signiďŹ cativamente a robustez do planeamento efectuado, com diminuiĂ§ĂŁo dos valores esperados, Edsvn e Ezp, como se comprova das ďŹ guras anteriores, tal nĂŁo acarreta uma diminuiĂ§ĂŁo do serviĂ§o prestado (procura nĂŁo-satisfeita).

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ODPEGDB]S

Figura 1 Robustez da soluĂ§ĂŁo: variaĂ§ĂŁo do valor esperado

(SURF

Na Figura 1 pode observar-se a robustez da soluĂ§ĂŁo atravĂŠs da variaĂ§ĂŁo do valor esperado do desvio parcial negativo Edsvn com Odsvn (variando de 0 a 2) e Ozp, pois ocorre uma diminuiĂ§ĂŁo relevante do Edsvn com uma ligeira ponderaĂ§ĂŁo dos parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo. Essa diminuiĂ§ĂŁo do Edsvn acentua-se com o aumento do parĂ˘metro Odsvn, mas depois atinge um patamar de estabilidade.

ODPEGDB]S

Figura 3 VariaĂ§ĂŁo do valor esperado da procura total nĂŁo-satisfeita com Ozp e Odsvn.

Assim, constata-se que a soluĂ§ĂŁo obtida com uma ligeira ponderaĂ§ĂŁo dos parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo apresenta valores satisfatĂłrios para os estimadores dos desvios, dos excessos de capacidades e da procura total nĂŁo-satisfeita. ReďŹ ra-se que, para estes valores dos parĂ˘metros de penalizaĂ§ĂŁo, se veriďŹ ca apenas uma ligeira diminuiĂ§ĂŁo da funĂ§ĂŁo objectivo robusta (cerca de 2.78%). O modelo apresenta-se sensĂvel Ă s variaĂ§Ăľes dos preĂ§os de venda e compra dos diversos componentes, repercutindo essas variaĂ§Ăľes na utilizaĂ§ĂŁo dos componentes pelos diversos processos. TambĂŠm se veriďŹ ca alguma robustez na soluĂ§ĂŁo, com as expansĂľes a acompanhar suavemente as variaĂ§Ăľes das procuras, nĂŁo se assumindo valores demasiado penalizadores para os excessos de capacidade.

do desvio parcial negativo Edsvn com Ozp e Odsvn.

Na Figura 2 veriďŹ ca-se uma rĂĄpida diminuiĂ§ĂŁo do valor esperado das folgas (excessos de capacidade) com o aumento de Ozp e Odsvn (de 0 a 2), constatandose assim a robustez do modelo. As folgas sĂŁo ligeiramente penalizadas por Odsvn, mas a sua diminuiĂ§ĂŁo acentua-se com o aumento do parĂ˘metro Ozp, atingindo-se depois uma zona de constĂ˘ncia (sensivelmente, a partir de Ozp = 0.1).

II. AplicaĂ§ĂŁo numĂŠrica: reagente crĂtico (spplan_ex2) Seja a situaĂ§ĂŁo problemĂĄtica representada na superstrutura da rede de processos (Figura 4) constituĂda por cinco processos contĂnuos: o processo dedicado 3, existente inicialmente, produz o componente de elevado valor C7, utilizando os componentes C3 e C4, sendo que o componente C3 apresenta tambĂŠm um elevado valor e uma disponibilidade diminuta. Deste modo, ĂŠ de equacionar a produĂ§ĂŁo de C3, a qual poderĂĄ ser realizada atravĂŠs dos componentes C1 ou C2, reagentes de compra: quer utilizando o processo ďŹ&#x201A;exĂvel 1 com dois esquemas de produĂ§ĂŁo, quer utilizando o processo dedicado 2; os parĂ˘metros de produĂ§ĂŁo no processo 2 e no esquema 1 do processo 1 sĂŁo similares, mas o processo ďŹ&#x201A;exĂvel 1 apresenta ainda a possĂvel produĂ§ĂŁo do componente C6, atravĂŠs do respectivo esquema 2.

(]S

ODPEGDB]S

Figura 2 Robustez do modelo: variaĂ§ĂŁo do valor esperado das folgas Ezp com Ozp e Odsvn.

No entanto, tambĂŠm se equaciona a possĂvel expansĂŁo do processo dedicado 3, surgindo como alternativa possĂvel a implementaĂ§ĂŁo do processo ďŹ&#x201A;exĂvel 4, com dois esquemas de produĂ§ĂŁo: o esquema 1, similar ao processo 3; o esquema 2, que utiliza como reagente substituto o componente C5 (em vez dos componentes C3 e C4). Para equilibrar a possĂvel expansĂŁo dos processos 3 e 4, supĂľe-se ainda a existĂŞncia de um processo dedicado 5, possuindo os mesmos parĂ˘metros que o esquema alternativo 2 do processo 4: assim se contrapĂľe as expansĂľes do processo ďŹ&#x201A;exĂvel 4, com as expansĂľes conjuntas dos processos dedicados 3 e 5. 29_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ abordagem generalizada ao planeamento de processos de produção: flexibilidade e robustez ]

Os componentes reagentes C1 a C5 possuem disponibilidade elevada e valor diminuto, excepto o componente C3 com baixa disponibilidade e elevado valor. Os componentes de venda, C6 a C8, possuem elevado valor, sendo a procura elevada para o componente C7 e relativamente mediana para os componentes C6 e C8. Para o modelo estocástico, supõe-se incerteza na procura do componente C7, a qual é descrita através de um número discreto de cenários. Na Figura 5 apresenta-se a estrutura da rede resultante para a situação problematizada no exemplo spplan_ex2, referindo-se os ﬂuxos médios de interesse para Ozp = 0.1 e Odsvn = 1.0.

Figura 4 Superstrutura da rede de processos para o exemplo spplan_ex2.

Figura 5 Estrutura e fluxos (médios) da rede de processos resultante para o exemplo spplan_ex2, com Ozp =0.1 e Odsvn =1.0. 30_eq

De seguida, procede-se a uma breve descrição dos resultados obtidos, quer ﬂuxos (médios) dos vários componentes e processos, quer valores óptimos relativos à expansão de capacidades. s 1UANTO AOS mUXOS DE COMPRA DOS COMponentes C3 e C2, eles são sempre nulos: o componente reagente C3 é relativamente oneroso e com pequena disponibilidade, pelo que é preferível produzi-lo através do esquema 2 do processo 1; o componente reagente C2 seria utilizado para produzir o componente C3, mas prefere-se o componente C1, o qual permite também a produção do componente C6, de valor elevado; o componente C1 é utilizado no esquema 2 do processo 1, sendo limitado pela capacidade máxima deste processo; os componentes C4 e C5 são utilizados complementarmente, de forma a satisfazer a procura do componente C7. s 2ELATIVAMENTE AOS mUXOS DE VENDA OBserva-se que: a procura do componente C7 é (em termos médios) satisfeita integralmente, através da utilização dos diversos processos 3, 4 e 5; o componente C6 é valorizado, sendo seleccionado o esquema 2 do processo 1, em detrimento do respectivo esquema 1 e do processo dedicado 2, os quais não prevêem a produção de C6; o componente C8 apresenta também alguma valorização, pois prefere-se também a sua produção através do processo dedicado 5, em vez de apenas a produção de C7.

s .O RESPEITANTE AOS mUXOS DE PRODU ÎO verifica-se que: o processo flexível 1 utiliza única e integralmente o esquema 2, para produzir o componente C6 além do reagente C3; o processo dedicado 2 não é implementado, bem como não é utilizado o esquema 1 do processo 1, com condicionamentos similares (apenas produção de C3); o processo dedicado 3, preexistente, não utiliza toda a sua capacidade; em contraponto, o processo flexível 4 é utilizado na totalidade, de forma preferencial no esquema 1 (produz apenas C7) e de forma marginal no esquema 2 (produz também C8); o processo dedicado 5 é utilizado quase na totalidade, complementando a produção de C7 e ainda produzindo também C8. s !S EXPANSÜES PROPOSTAS A VERDE NA Figura 5) ocorrem todas no primeiro período do horizonte: para o processo flexível 1, a expansão é máxima (100.0) e integralmente utilizada, mas não se supõe uma segunda expansão; os processos 2 e 3 não são expandidos; para o processo flexível 4, a capacidade (79.44) é também integralmente utilizada (atendendo aos fluxos médios) mas o esquema 2 apenas aproveita a não operação do esquema 1, sendo este preferível para a produção do componente C7; para o processo dedicado 5, propõe-se a expansão de capacidade (63.89) no sentido de contribuir para a produção de C7, mas também do produto de venda C8 e utilizando o reagente alternativo C5. Da descrição conclui-se pelo interesse duma via alternativa para a produção do componente C7, nomeadamente, utilizando o reagente substituto C5 e produzindo também C8. Também é favorável a produção do reagente crítico C3, preferencialmente através da via que produz também C6, em detrimento da que produz apenas C3. Assim, desenvolvendo um estudo comparativo das diferentes vias de produção, poderão estimar-se quais os parâmetros que os tornam economicamente preferíveis.

III. Aplicação numérica: produto crítico (spplan_ex3) Suponha-se a problematização decorrente da superstrutura da rede de processos na Figura 6, constituída por cinco processos contínuos. O processo dedicado 3, preexistente, produz o componente de elevado valor C5 utilizando o reagente C2, sendo que o produto C6 não é de interesse económico: este apresenta um diminuto valor e uma procura também diminuta (ou mesmo nula).

Figura 6 Superstrutura da rede de processos para o exemplo spplan_ex3.

Deseja equacionar-se a utilização de C6, a qual poderá ser realizada através dos processos 4 e 5, a implementar: seja utilizando o processo flexível 5, com o esquema de produção 1 que produz C7, e com o esquema 2 que utiliza também o reagente C3 para produzir o produto C8; seja utilizando o processo dedicado 4, com os mesmos parâmetros de produção que o esquema 1 do processo 5. Então, balanceia-se a utilização do (sub) produto C6 recorrendo a um processo dedicado ou flexível. Não obstante, supõe-se também a expansão do processo dedicado 3, surgindo como alternativa possível a implementação do processo flexível 2, com dois esquemas de produção: o esquema 1, que utiliza o reagente C1 para produzir C4; o esquema 2, similar ao processo 3. Para equilibrar a possível expansão dos processos 2 e 3, equaciona -se também a existência do processo dedicado 1, possuindo similares parâmetros aos do esquema 1 do processo 2. Desta maneira, contrapõem-se as expansões do processo flexível 2 com as expansões conjuntas dos processos dedicados 1 e 3. Os componentes de venda, C4 a C8, possuem elevado valor, sendo a sua procura mediana ou elevada, excepto para o componente C6, o qual apresenta valor e procura diminutos. Os componentes reagentes, C1 a C3, possuem disponibilidade elevada e valor 31_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ abordagem generalizada ao planeamento de processos de produĂ§ĂŁo: flexibilidade e robustez ]

diminuto. No modelo estocĂĄstico, apresenta-se incerteza na procura, a qual ĂŠ descrita atravĂŠs de um nĂşmero discreto de cenĂĄrios. Apresenta-se, na Figura 7, a estrutura da rede resultante para o exemplo spplan_ex3, com Ozp = 0.1 e Odsvn = 1.0, indicando-se ainda os ďŹ&#x201A;uxos mĂŠdios de interesse. Procede-se a uma descriĂ§ĂŁo sumĂĄria dos resultados Ăłptimos obtidos para este terceiro exemplo estocĂĄstico.

Figura 7 Estrutura e fluxos (mĂŠdios) da rede de processos resultante para o exemplo spplan_ex3, com Ozp =0.1 e Odsvn =1.0.

s 1UANTO AOS mUXOS DE COMPRA OS DO COMPONENTE # SĂ&#x17D;O DELIMITADOS PELA UTILIZAÂ Ă&#x17D;O mĂĄxima possĂvel, quer no processo dedicado 1, quer no esquema 1 do processo 2, no intuito de produzir tanto quanto possĂvel do componente de interesse C4; os do componente C2 sĂŁo constrangidos pela disponibilidade mĂĄxima deste componente, excepto para o primeiro perĂodo onde se impĂľe a restriĂ§ĂŁo da utilizaĂ§ĂŁo mĂĄxima das capacidades dos processos 2 e 3; os do componente C3 derivam-se directamente da sua utilizaĂ§ĂŁo no esquema 2 do processo 5, onde se exaure a capacidade instalada (excepto no primeiro perĂodo, onde ainda nĂŁo se produz todo o componente C6 possĂvel, devido a uma expansĂŁo do processo 2 no segundo perĂodo). s 2ELATIVAMENTE AOS mUXOS DE VENDA OS DO COMPONENTE # COMBINAM A UTILIZAÂ Ă&#x17D;O mĂĄxima do processo 1 com a utilizaĂ§ĂŁo crescente do esquema 1 do processo 2, devido ao valor do componente em questĂŁo; os do componente C5, delimitados pela disponibilidade mĂĄxima do componente C2, excepto no primeiro perĂodo onde a restriĂ§ĂŁo decorre das capacidades disponĂveis nos processos 2 e 3; os dos componentes C6 e C7 que sĂŁo nulos, devido ao seu evidente desinteresse econĂłmico; os do componente C8, que exaure a capacidade instalada no processo 5, por sua vez decorrente da disponibilidade do componente C6 produzido. s .O RESPEITANTE AOS mUXOS DE PRODUÂ Ă&#x17D;O NO PROCESSO DEDICADO A CAPACIDADE Ă? INTEgralmente utilizada na produĂ§ĂŁo de C4; no processo ďŹ&#x201A;exĂvel 2, a capacidade tambĂŠm 32_eq

ĂŠ toda utilizada, preferencialmente no esquema 2 para produzir C5 e C6, mas com interesse crescente ao longo do horizonte pelo esquema 1, onde se produz C4; no processo 3, dedicado e preexistente, a capacidade nem sempre ĂŠ totalmente utilizada; os ďŹ&#x201A;uxos sĂŁo nulos no processo dedicado 4 e no esquema 1 do processo ďŹ&#x201A;exĂvel 5, pois a transformaĂ§ĂŁo do subproduto C6 no componente C7 nĂŁo ĂŠ seleccionada; ĂŠ preferĂvel o esquema 2 do processo 5 para produĂ§ĂŁo de C8, onde apenas nĂŁo se exaure a capacidade instalada no primeiro perĂodo, pois nĂŁo se dispĂľe de C6 suďŹ ciente. s !S EXPANSĂ&#x153;ES PROPOSTAS A VERDE NA Figura 7) sĂŁo as seguintes: para o processo dedicado 1, expansĂŁo mĂĄxima (100) Ăşnica no perĂodo inicial, com utilizaĂ§ĂŁo total dessa capacidade ao longo do horizonte; no processo ďŹ&#x201A;exĂvel 2, expansĂŁo mĂĄxima (100) no primeiro perĂodo com utilizaĂ§ĂŁo total, seguida de uma segunda expansĂŁo (69.84) no segundo perĂodo, veriďŹ cando-se sempre utilizaĂ§ĂŁo total e uma preferĂŞncia crescente pelo esquema 1, onde se produz o componente C4; quanto ao processo 3, dedicado e preexistente, nĂŁo ocorre qualquer expansĂŁo, embora nalguns perĂodos a capacidade deste processo seja completamente utilizada, jĂĄ que se utiliza preferencialmente o esquema 2 do processo 2 para produzir C5; o processo dedicado 4 nĂŁo ĂŠ de interesse, pelo que nĂŁo ocorre qualquer expansĂŁo, jĂĄ que a utilizaĂ§ĂŁo do componente C6 na produĂ§ĂŁo de C7 nĂŁo ĂŠ seleccionada; no processo ďŹ&#x201A;exĂvel 5 ocorre uma expansĂŁo (59.52) no perĂodo inicial, utilizando apenas o esquema 2 para a produĂ§ĂŁo de C8 pois, como jĂĄ se viu, a produĂ§ĂŁo de C7 no esquema 1 ĂŠ negligenciada. Por conseguinte, mostra-se de interesse a utilizaĂ§ĂŁo do componente C6, de preferĂŞncia pela via que produz C8, sendo possĂvel analisar os parĂ˘metros desta via que a tornam preferĂvel relativamente Ă DA PRODUÂ Ă&#x17D;O DE # 1UANTO Ă&#x152; EXPANSĂ&#x17D;O do processo 3, dedicado e preexistente,

não se supõe qualquer expansão, sendo preferível equacionar a instalação do processo 2, ﬂexível e que permite também a produção do componente C4. Os parâmetros relativos a este componente C4 são tão favoráveis que se selecciona a instalação de um processo dedicado à sua produção.

CONCLUSÕES Apresenta-se um modelo para planeamento de processos generalizado, spplan_milp_ flex, o qual conjuga aspectos de produção flexível, seja em termos de matérias primas ou de produtos finais, com um enquadramento estocástico e robusto, possibilitando incorporar na solução a política face ao risco do decisor. O desenvolvimento do presente modelo combina: a flexibilidade dos processos; utilização de esquemas de produção; e as características de robustez, sem se abdicar da linearidade no modelo. Analisou-se a robustez associada à formulação em spplan_milp_flex, constatando-se que os valores esperados dos desvios, da variabilidade e das folgas de capacidade, se mostram adaptáveis perante os valores atribuídos aos parâmetros de penalização: o modelo e as soluções são robustos. Em particular, verifica-se que o efeito de penalização da variabilidade se encontra amortecido, mas tal deve-se ao limitado número de cenários utilizados nos diversos exemplos numéricos. Descrevem-se, sucintamente, os exemplos numéricos para diferentes situações problemáticas, onde se desenvolve um estudo sobre vias alternativas de produção, a partir das quais se podem estimar os parâmetros dos processos que as tornam economicamente vantajosas: s EXEMPLO spplan_ex1 — situação simplificada, com apenas dois processos flexíveis onde são processados cinco componentes, e onde se analisa a evolução da variabilidade e das folgas de capacidade com os parâmetros de penalização; assim, obtém-se conhecimento quanto à especificação desses parâmetros, promovendo-se a robustez, tanto do modelo como da solução; s EXEMPLO spplan_ex2 — encara-se a situação onde se necessita de um reagente, de valor económico relativamente elevado e ao qual se associa uma diminuta disponibilidade; então, comparam-se diferentes vias para a produção do reagente, ou mesmo a sua substituição por um outro e utilizando um processo alternativo; s EXEMPLO spplan_ex3 — situação onde um produto de interesse económico reduzido (e/ou que necessite de ser transformado) se encontra associado a um produto economicamente vantajoso; são analisadas diferentes alternativas de processamento desse produto não desejado, numa estrutura composta por cinco processos e que considera oito componentes. Finalmente e comparando com os correspondentes modelos da literatura [1, 2, 5], o modelo robusto aqui apresentado afigura-se de qualidade superior, pois é mais elaborado e aproximado da realidade incerta. Ao integrar os anteriores modelos e ao não seccionar o respectivo espaço de procura, qualquer das soluções ou configurações prevista nos modelos da literatura continua a ser válida no âmbito do modelo generalizado: a solução óptima deste modelo generalizado não será de qualidade inferior à do modelo mais específico.

AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o suporte da Escola Superior de Tecnologia e Gestão (I. P. PortaleGRE E DO #ENTRO DE 0ROCESSOS 1UÓMICOS )34 5NIVERSIDADE 4ÏCNICA DE ,ISBOA E DO SEU Centro de Informática. Agradecem também as oportunas recomendações dos revisores.

BIBLIOGRAFIA [1] Sahinidis, N.V., Grossmann, I.E., Fornari, R.E., Chathrathi, M., Optimization model for long range planning in the chemical industry, Computers and Chemical Engineering 13 (1989) 1049-1063 [2] Bok, J.K., Lee, H., Park, S., Robust investment model for long-range capacity expansion of chemical processing networks under uncertain demand forecast scenarios, Computers and Chemical Engineering 22 (1998) 1037-1049 [3] Malcolm, S.A., eZnios, S.A., Robust optimization for power systems capacity expansion under uncertainty, Journal Operations Research Society 45 (1994) 1040-1049 [4] Laguna, M., Applying robust optimization to capacity expansion of one location in telecommunications with demand uncertainty, Management Science 44 (1998) S101-S110 [5] Norton, L.C., Grossmann, I.E., Strategic planning for complete process flexibility, Ind. Eng. Chem. Res. 33 (1994) 69-76 [6] Miranda, J.L., Optimização em sistemas de processos químicos: generalização de modelos com planeamento e sequenciamento, Tese de doutoramento (Instituto Superior Técnico / Universidade Técnica de Lisboa, 2007) (a ser discutida)

33_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ optimização de processos descontínuos: aplicações na indústria cerâmica ]

optimização de processos descontínuos: aplicações na indústria cerâmica Belmiro P.M. Duarte1,2, Nuno M.C. Oliveira2, Lino O. Santos2, Jorge S. Mariano1 1 Departamento de Engenharia Química, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, bduarte@isec.pt, jmariano@isec.pt. 2 GEPSI – Grupo PSE, CIEPQPF, Departamento de Engenharia Química, Universidade de Coimbra, nuno@eq.uc.pt, lino@eq.uc.pt.

Resumo A adopção de estratégias adequadas para projectar e optimizar a instalação e operação de unidades industriais é essencial para melhorar o desempenho económico das linhas de produção. Neste trabalho são apresentados alguns casos de estudo que ilustram a aplicação deste tipo de ferramentas ao problema da optimização de processos descontínuos. Os exemplos considerados dizem respeito a uma unidade industrial do sector cerâmico. Numa primeira parte é analisado o projecto óptimo de uma secção de moagem de uma instalação de produção de azulejos. O projecto de capacidade e escalonamento óptimos das unidades descontínuas é tratado recorrendo a uma abordagem sistemática do tipo Rede de Recursos-Tarefas. Na segunda parte é considerado um problema de dimensionamento óptimo de uma instalação multiproduto, considerando incertezas na procura. Esta metodologia é aplicada ao projecto da capacidade óptima da secção de fornos de cozimento de azulejos. Os resultados obtidos demonstram a importância destas metodologias na obtenção de soluções económicas mais racionais quanto ao dimensionamento, alocação de recursos e operação das unidades industriais.

1. INTRODUÇÃO Muitos processos onde ocorrem transformações químicas continuam a operar de forma descontínua ou semi-contínua. Uma diversidade de razões de carácter operacional, económico, de segurança, flexibilidade, ou até de rapidez de colocação de novos produtos no mercado, aponta para a previsibilidade deste modo de operação continuar a ser responsável pela geração de uma fracção significativa das receitas totais das indústrias de processos químicos [1]. Este modo de operação é substancialmente mais flexível, permitindo indubitavelmente a exploração efectiva de nichos de mercado diferenciados através de produtos de curto ciclo vida (do desenvolvimento à exploração), o que é particularmente importante quando em causa estão produtos com elevado valor acrescentado. As áreas de actuação onde a operação descontínua assume um carácter preponderante incluem as especialidades químicas, os produtos farmacêuticos, a indústria alimentar, de polímeros, pigmentos e tintas, colas, vernizes, etc. Em contraste com os processos contínuos, a produtividade das instalações descontínuas não está apenas directamente associada com as capacidades instaladas. Em geral, o desempenho económico destes processos descontínuos depende também fortemente das interligações entre unidades (estrutura do processo), do escalonamento de produção usado e da política de produção num horizonte mais alargado, associada ao planeamento. Deste modo, é reconhecida desde algum tempo a necessidade de desenvolvimento e aplicação de metodologias sistemáticas de projecto e de supervisão deste tipo de unidades, de modo a garantir um desempenho económico apropriado [2]. Uma diversidade de abordagens tem sido desenvolvida para este fim. Revisões recentes das metodologias actuais de solução dos problemas de planeamento e escalonamento em processos descontínuos podem ser encontradas em [3-6]. As principais necessidades adicionais de melhoria e extensão destas metodologias foram também recentemente identificadas em [7]. Entre outros aspectos, incluem-se aqui o desenvolvimento de metodologias de modelação mais flexíveis, a interligação destas formulações com a 34_eq

soluĂ§ĂŁo de outros problemas de optimizaĂ§ĂŁo na cadeia de valor dos produtos, a necessidade do tratamento eďŹ caz das incertezas presentes na informaĂ§ĂŁo usada, e melhorias diversas de natureza algorĂtmica nas tĂŠcnicas matemĂĄticas usadas para a soluĂ§ĂŁo destes problemas. Neste contexto ĂŠ particularmente relevante a integraĂ§ĂŁo dos problemas de escalonamento, planeamento, controlo e projecto de capacidades. O trabalho presente apresenta algumas contribuiĂ§Ăľes recentes no desenvolvimento de metodologias eďŹ cientes de soluĂ§ĂŁo de problemas de planeamento e escalonamento de produĂ§ĂŁo em processos descontĂnuos. Como exemplo de ilustraĂ§ĂŁo foi escolhida a indĂşstria cerĂ˘mica; no entanto, as tĂŠcnicas aqui apresentadas sĂŁo tambĂŠm aplicĂĄveis em problemas semelhantes, do Ă˘mbito de outros sectores industriais. No primeiro caso ĂŠ considerado o projecto Ăłptimo de uma secĂ§ĂŁo de moagem de uma instalaĂ§ĂŁo de produĂ§ĂŁo de azulejos. Neste problema pretende-se determinar a capacidade Ăłptima a instalar, conjuntamente com o escalonamento e a polĂtica de turnos a implementar. Este problema envolve unidades com requisitos de mĂŁo-de-obra intensivos, onde os custos operacionais da instalaĂ§ĂŁo sĂŁo comparĂĄveis aos valores de amortizaĂ§ĂŁo do equipamento. No segundo exemplo ĂŠ considerado um problema de dimensionamento Ăłptimo de uma instalaĂ§ĂŁo multiproduto, considerando incertezas na procura. Esta metodologia ĂŠ aplicada ao projecto da secĂ§ĂŁo dos fornos de cozimento dos azulejos. Ambos os casos sĂŁo formulados como problemas de optimizaĂ§ĂŁo mista com variĂĄveis discretas (Mixed Integer Linear Programming - MILP). Uma descriĂ§ĂŁo matemĂĄtica mais completa destas tĂŠcnicas pode ser encontrada em [3,8,9].

2. PROJECTO E ESCALONAMENTO Ă&#x201C;PTIMOS DE UNIDADES DESCONTĂ?NUAS O problema de projecto inclui neste caso a tomada de decisĂľes relativas a: s .Ă&#x17E;MERO DE UNIDADES A INSTALAR

s / TAMANHO DE CADA UNIDADE DE ENTRE UM CONJUNTO DE TAMANHOS STANDARD s / ESCALONAMENTO Ă&#x2DC;PTIMO DA INSTALAÂ Ă&#x17D;O CARACTERIZANDO A ALOCAÂ Ă&#x17D;O DE RECURSOS s ! POLĂ&#x201C;TICA DE TURNOS A IMPLEMENTAR Nesta aplicaĂ§ĂŁo considera-se que a secĂ§ĂŁo de moagem produz apenas um Ăşnico produto, usando um modo de operaĂ§ĂŁo cĂclico de curta duraĂ§ĂŁo, com um horizonte ďŹ xo de 1 semana. Esta hipĂłtese permite a modelaĂ§ĂŁo do problema de escalonamento usando uma abordagem sistemĂĄtica do tipo Rede de Recursos-Tarefas (RTN - Resource Task Network) discreta [10]. A formulaĂ§ĂŁo pressupĂľe que a sequĂŞncia de operaĂ§Ăľes de cada peĂ§a de equipamento devotada a cada tarefa ĂŠ conhecida, mas nĂŁo o nĂşmero de unidades necessĂĄrias. A Figura 1 sumaria a representaĂ§ĂŁo RTN usada pressupondo a existĂŞncia n moinhos. Os nodos correspondentes Ă s tarefas sĂŁo denotados por rectĂ˘ngulos, enquanto os nodos dos recursos e dos estados sĂŁo representados por cĂrculos. A secĂ§ĂŁo de moagem envolve uma sequĂŞncia de 3 tarefas (carga de matĂŠria prima, moagem e descarga), com uma duraĂ§ĂŁo mĂnima total de 15 horas. Os moinhos sĂŁo operados como unidades com capacidade intermĂŠdia, devido Ă possibilidade de operaĂ§ĂŁo e descarga diferidas, que podem ser usadas para optimizaĂ§ĂŁo do escalonamento, tendo em conta as limitaĂ§Ăľes de recursos humanos e os custos de energia.

r =1

r =2

s =1

Carga

s =2

Moagem

s =3

Descarga

Carga

s =2

Moagem

s =3

Descarga

Carga

s =2

Moagem

s =3

Descarga

k =1

k =2

k =3

r =3

Figura 1 RepresentaĂ§ĂŁo RTN da secĂ§ĂŁo de moagem, com n moinhos.

As caracterĂsticas das unidades de moagem disponĂveis no mercado estĂŁo representadas na Tabela 1. Dados adicionais relativos Ă distribuiĂ§ĂŁo temporal do custo da energia sĂŁo sumariados na Tabela 2. Os custos relativos aos recursos humanos foram estimados tendo em conta os salĂĄrios mĂŠdios praticados no sector industrial da indĂşstria cerĂ˘mica; as polĂticas possĂveis de alocaĂ§ĂŁo de recursos humanos estĂŁo indicadas na Tabela 3.

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DĎ DĎŽ DĎŻ DĎ°

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ĆľĆ?Ć&#x161;Ĺ˝ Ä&#x161;Ä&#x17E; Ä&#x201A;ĹľĹ˝Ć&#x152;Ć&#x161;Ĺ?Ç&#x152;Ä&#x201A;Ä&#x2022;Ä&#x2020;Ĺ˝ ÍžÎŚÍŹĆ?Ä&#x17E;ĹľÄ&#x201A;ĹśÄ&#x201A;Íż ĎĎŹĎ´Ď°Í&#x2022;Ď°Ď° Ď´Ď˛ĎłÍ&#x2022;ĎąĎą ĎłĎąĎľÍ&#x2022;ĎĎ Ď˛ĎłĎŽÍ&#x2022;ĎŻĎą

Ĺ˝ĹśĆ?ĆľĹľĹ˝ Ä&#x161;Ä&#x17E; Ä&#x17E;ĹśÄ&#x17E;Ć&#x152;Ĺ?Ĺ?Ä&#x201A; ÍžĹŹtĹ&#x161;Íż ĎĎŹĎąÍ&#x2022;ĎŹ ĎľĎŽÍ&#x2022;Ďą Ď´ĎŹÍ&#x2022;ĎŹ Ď˛ĎłÍ&#x2022;Ďą

Tabela 1 Capacidades standard e custos dos moinhos disponĂveis no mercado.

35_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ optimizaĂ§ĂŁo de processos descontĂnuos: aplicaĂ§Ăľes na indĂşstria cerĂ˘mica ]

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Ä&#x17E;Ć?Ĺ?Ĺ?ĹśÄ&#x201A;Ä&#x2022;Ä&#x2020;Ĺ˝ WĎ WĎŽ WĎŻ

Ä&#x17E;Ć?Ä?Ć&#x152;Ĺ?Ä&#x2022;Ä&#x2020;Ĺ˝ Ď Ć&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ä?Ä&#x201A;ĹŻĹ&#x161;Ä&#x201A;Ä&#x161;Ĺ˝Ć&#x152;Í&#x2013; Ďą Ä&#x161;Ĺ?Ä&#x201A;Ć?ÍŹĆ?Ä&#x17E;ĹľÄ&#x201A;ĹśÄ&#x201A;Í&#x2013; Ć&#x2030;Ä&#x17E;Ć&#x152;Ĺ&#x;Ĺ˝Ä&#x161;Ĺ˝ Ä&#x161;Ä&#x17E; Ć&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ä?Ä&#x201A;ĹŻĹ&#x161;Ĺ˝Í&#x2014; Ď´Í&#x2014;ĎŻĎŹÍ˛ĎĎŽÍ&#x2014;ĎŻĎŹ Î&#x2DC; ĎĎ°Í&#x2014;ĎŹĎŹÍ˛ĎĎ´Í&#x2014;ĎŹĎŹ ĎŽ Ć&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ä?Ä&#x201A;ĹŻĹ&#x161;Ä&#x201A;Ä&#x161;Ĺ˝Ć&#x152;Ä&#x17E;Ć?Í&#x2013; Ďą Ä&#x161;Ĺ?Ä&#x201A;Ć?ÍŹĆ?Ä&#x17E;ĹľÄ&#x201A;ĹśÄ&#x201A;Í&#x2013; Ć&#x2030;Ä&#x17E;Ć&#x152;Ĺ&#x;Ĺ˝Ä&#x161;Ĺ˝ Ä&#x161;Ä&#x17E; Ć&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ä?Ä&#x201A;ĹŻĹ&#x161;Ĺ˝Í&#x2014; ĎłÍ&#x2014;ĎŹĎŹÍ˛ĎĎąÍ&#x2014;ĎŹĎŹ Î&#x2DC; ĎĎ°Í&#x2014;ĎŹĎŹÍ˛ĎŽĎŽÍ&#x2014;ĎŹĎŹ Ďą Ć&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ä?Ä&#x201A;ĹŻĹ&#x161;Ä&#x201A;Ä&#x161;Ĺ˝Ć&#x152;Ä&#x17E;Ć?Í&#x2013; Ďł Ä&#x161;Ĺ?Ä&#x201A;Ć?ÍŹĆ?Ä&#x17E;ĹľÄ&#x201A;ĹśÄ&#x201A; Ä?Ĺ˝Ä?Ć&#x152;Ĺ?ĹśÄ&#x161;Ĺ˝ Ä&#x201A;Ć? ĎŽĎ° Ĺ&#x161;Ĺ˝Ć&#x152;Ä&#x201A;Ć?

Tabela 3 PolĂticas de turnos possĂveis. A formulaĂ§ĂŁo matemĂĄtica deste problema (P1) ĂŠ indicada a seguir, usando a nomencla tura indicada na Tabela 4:

PLQ = ÂŚ

ÂŚÂŚ\

S P L

&L ÂŚ

ÂŚ ÂŚ5

S U W

& 5 U W

S 3 U ^ ` 7

S 3 P 0 L ,

V D

6 S P L V W 6 S P L V W ÂŚ ÂŚ ZN V 1 S P L N W

4 S P L W 4 S P L W ÂŚ ÂŚ X S 1 S P L N W

5 S U W 5 S U W ÂŚ ÂŚ XN U 1 S P L N W U ^ `

1 S P L N W \ S P L P 0 L , N . W 7 S 3

ÂŚ\

N .

S P L

[ S P 0 S 3

6 S P L V 6 S P L V P 0 L , V 6 S 3

5 S U W U 5 W 7S UX S 3

L ,

ÂŚ[

S 3

ÂŚ ÂŚÂŚ 1

P 0 L , W 7

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S P L V I W L

9 ÂŚ \ S P L9L P P 0 S 3

S P L L

L ,

N LQW N W N . \ 1 6 5 4 [ ^ `

A funĂ§ĂŁo objectivo estabelece um compromisso entre os custos de instalaĂ§ĂŁo quantiďŹ cados ao longo do tempo de duraĂ§ĂŁo da instalaĂ§ĂŁo (1Âş termo) e os custos de operaĂ§ĂŁo, que contabilizam as necessidades em termos de recursos. A equaĂ§ĂŁo (1) representa 36_eq

o balanĂ§o aos estados para cada um dos eventos resultantes da discretizaĂ§ĂŁo do horizonte temporal. As equaĂ§Ăľes (2-3) estabelecem os balanĂ§os para os recursos em cada um dos eventos, quer eles sejam unidades de moagem, quer sejam mĂŁo de obra ou energia. As equaĂ§Ăľes (4-6) alocam unidades e polĂticas de produĂ§ĂŁo com base nas variĂĄveis de excesso Np,m,i,k,t. A equaĂ§ĂŁo (7) representa a necessidade de satisfazer a procura, e a equaĂ§ĂŁo (8) ĂŠ introduzida por forma a criar uma ordem de alocaĂ§ĂŁo de unidades em que as primeiras sejam as de maior capacidade, com o intuito de reduzir a degenerescĂŞncia do problema. A equaĂ§ĂŁo (9) estabelece a condiĂ§ĂŁo de operaĂ§ĂŁo cĂclica de perĂodo igual a 7 dias e a equaĂ§ĂŁo (10) inicializa as variĂĄveis de excesso que representam a disponibilidade dos recursos tendo em conta o contexto da instalaĂ§ĂŁo fabril â&#x20AC;&#x201C; horĂĄrios de trabalho legalmente estipulados e custos energĂŠticos diferenciados. Este modelo assume a forma de um problema de programaĂ§ĂŁo Inteira Mista Linear (vulgarmente designado Mixed Integer Linear Programming - MILP), tendo sido resolvido no sistema GAMS/ CPLEX 9.2 [11]. Foi usado um horizonte de 168 horas (7 dias), com o objectivo de discriminar o efeito das polĂticas de turnos, incluindo o perĂodo do ďŹ m-de-semana. O intervalo de discretizaĂ§ĂŁo usado ĂŠ de 1 hora, a duraĂ§ĂŁo da tarefa mais curta envolvida na sequĂŞncia produtiva. A Tabela 5 apresenta os resultados obtidos para vĂĄrios cenĂĄrios de procura, desde um valor bastante baixo (1000 m 2 de azulejo por dia), atĂŠ um valor elevado (10.000 m 2/dia). Como se pode observar, a polĂtica de turnos P3 passa a ser Ăłptima para produĂ§Ăľes superiores a 1000 m 2/ dia, conjuntamente com a instalaĂ§ĂŁo de moinhos de maior capacidade. Os turnos do tipo P2 nunca sĂŁo seleccionados, uma vez que os operadores sĂł estĂŁo disponĂveis 15 horas de cada vez, o que coincide com a duraĂ§ĂŁo de um ciclo completo de moagem. Deste modo, nĂŁo ĂŠ possĂvel completar um ciclo e carregar novamente os moinhos para tirar partido dos custos energĂŠticos reduzidos durante o perĂodo

nocturno. A Figura 2 apresenta o escalonamento Ăłptimo da operaĂ§ĂŁo correspondente a uma produĂ§ĂŁo diĂĄria de 6000 m 2, usando 2 unidades do tipo M1. Apesar dos custos de amortizaĂ§ĂŁo destas unidades ser superior ao custo relativo Ă s unidades M2, a utilizaĂ§ĂŁo das primeiras requer um nĂşmero inferior de ciclos para satisfazer a procura. Os ciclos podem neste caso ser convenientemente escalonados durante os perĂodos de menor custo energĂŠtico, o que justiďŹ ca esta opĂ§ĂŁo.

Unidade

Conjunto de tamanhos das unidades Evento

Ă?ndice de tamanho das unidades Conjunto de estados

Conjunto de eventos Recurso Conjunto de polĂticas de turnos Intervalo de discretizaĂ§ĂŁo Procura

Tarefa

Conjunto de recursos Ă?ndice temporal

FunĂ§ĂŁo objectivo

Custo do recurso

Conjunto de tarefas PolĂtica de turnos

DuraĂ§ĂŁo da tarefa

Tarefa final

' &

9 AmortizaĂ§ĂŁo Tamanho da unidade VariĂĄvel binĂĄria que atribui o estado V Ă unidade P de tamanho L no tempo W para S VariĂĄvel binĂĄria que atribui a tarefa N Ă unidade P de tamanho L no tempo W para S

Intervalos temporais

6 S P L V W

3. DIMENSIONAMENTO DE UNIDADES PRODUTIVAS SUJEITAS A INCERTEZAS NA PROCURA No segundo problema considerado, pretende-se determinar o nĂşmero e o tipo de unidades produtivas a instalar, considerando explicitamente aspectos de incerteza relativos Ă procura de cada um dos vĂĄrios produtos manufacturados. Diversas estratĂŠgias tĂŞm sido usadas para abordar problemas de projecto sujeitos a informaĂ§ĂŁo incerta: mĂŠtodos baseados em cenĂĄrios [12], metodologias paramĂŠtricas [13], mĂŠtodos estocĂĄsticos onde as incertezas sĂŁo descritas por funĂ§Ăľes de distribuiĂ§ĂŁo de probabilidade, e procedimentos de amostragem [14] ou fĂłrmulas de integraĂ§ĂŁo [15] sĂŁo usados para determinar o operador valor esperado. Uma revisĂŁo detalhada das metodologias de optimizaĂ§ĂŁo estocĂĄstica pode ser encontrada em [16]. Nesta aplicaĂ§ĂŁo ĂŠ usada uma abordagem estocĂĄstica para o projecto de instalaĂ§Ăľes multiproduto, onde a procura do leque de produtos se encontra sujeita a incertezas. Para alĂŠm do tipo e nĂşmero de unidades a instalar, torna-se tambĂŠm necessĂĄrio neste caso escolher as suas capacidades e determinar o plano operacional mais adequado, atravĂŠs da maximizaĂ§ĂŁo do desempenho econĂłmico esperado. Para simplicidade de exposiĂ§ĂŁo do modelo matemĂĄtico resultante sĂŁo usadas as hipĂłteses: i. O processo possui apenas um estĂĄgio de processamento; ii. Apenas um perĂodo de tempo ĂŠ considerado na avaliaĂ§ĂŁo econĂłmica do lucro; iii. Ă&#x2030; considerada incerteza nos nĂveis de procura, mas nĂŁo nos preĂ§os respectivos;

Conjunto de unidades Estado

1 S P L N W ZS N V W 5 S U W

VariĂĄvel binĂĄria que atribui o consumo de V na tarefa N no tempo W para S VariĂĄvel binĂĄria que atribui a disponibilidade de U no tempo W para S

\ S P L

VariĂĄvel binĂĄria que atribui o recurso U no tempo W para S VariĂĄvel binĂĄria que atribui a unidade P ao tamanho L para S

VariĂĄvel binĂĄria que atribui a polĂtica de turnos S

7S X U

Conjunto de eventos temporais onde U nĂŁo estĂĄ disponĂvel para S

X S U W

Tabela 4 Nomenclatura do problema P1.

WÍŹĹľĎŽ DĎ DĎŽ DĎŻ DĎ° ĎĎŹĎŹĎŹ Í˛ Ď Í˛ Í˛ ĎŻĎŹĎŹĎŹ Ď Í˛ Í˛ Í˛ ĎąĎŹĎŹĎŹ ĎŽ Í˛ Í˛ Í˛ ĎłĎŹĎŹĎŹ ĎŽ Í˛ Í˛ Í˛ ĎľĎŹĎŹĎŹ ĎŻ Í˛ Í˛ Í˛ ĎĎŹĎŹĎŹĎŹ ĎŻ Í˛ Í˛ Í˛

WĹ˝ĹŻĹ&#x;Ć&#x161;Ĺ?Ä?Ä&#x201A; Ä&#x161;Ä&#x17E; Ć&#x161;ĆľĆ&#x152;ĹśĹ˝Ć? WĎ WĎŻ WĎŻ WĎŻ WĎŻ WĎŻ

Î&#x17D;ÍŹÎŚ ĎĎąĎ°ĎŻÍ&#x2022;Ď°Ďą ĎŻĎĎŹĎŻÍ&#x2022;Ď°Ď˛ Ď°Ď˛ĎľĎŻÍ&#x2022;Ď˛Ď° ĎąĎ´ĎŽĎłÍ&#x2022;ĎąĎ ĎłĎąĎąĎłÍ&#x2022;ĎŽĎŻ Ď´ĎĎ´ĎŽÍ&#x2022;ĎĎľ

dÄ&#x17E;ĹľĆ&#x2030;Ĺ˝ WhÎ?ÍŹĆ? Ď°Ď°Í&#x2022;ĎŹ ĎŽĎĎŻÍ&#x2022;Ďą ĎŽĎŽĎ´Í&#x2022;Ď° ĎąĎŹĎľÍ&#x2022;ĎŻ ĎĎľĎłĎąÍ&#x2022;Ď´ ĎĎ´ĎłĎÍ&#x2022;ĎŻ

Num sistema Pentium IV 2.66GHz com Windows XP.

â&#x20AC;Ą

Tabela 5 SoluĂ§Ăľes Ăłptimas do problema P1.

Seg.0:00 Ter.0:00

Qua.0:00 Qui.0:00

Sex.0:00 Sab.0:00 Dom.0:00 Seg.0:00

M11

M12

M13

M21

M22

M23 0

85 Evento

102

119

136

153

Figura 2 Escalonamento da etapa de moagem para uma procura diĂĄria de 6000 m2 de azulejo.

37_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ optimizaĂ§ĂŁo de processos descontĂnuos: aplicaĂ§Ăľes na indĂşstria cerĂ˘mica ]

iv. As funĂ§Ăľes de distribuiĂ§ĂŁo sĂŁo consideradas independentes para cada parĂ˘metro. A formulaĂ§ĂŁo matemĂĄtica para este problema (P2) ĂŠ apresentada a seguir, usando a nomenclatura indicada na Tabela 6:

PD[ ( 6 & R & G & V & E PD[ ( /

V [ \ ]

K [ \ Y J [ \ Y V D 0 ] L OL 0] L O [ DL PD[^ [L L ` EL PD[^ L [L ` \ M ]L ^ ` VL PLQ^[L L ` V [

Ć&#x2039;ĆľÄ&#x201A;ĹśĆ&#x161;Ĺ?Ä&#x161;Ä&#x201A;Ä&#x161;Ä&#x17E; Ä&#x161;Ä&#x17E; Ć&#x2030;Ć&#x152;Ĺ˝Ä&#x161;ĆľĆ&#x161;Ĺ˝ L Ć?Ĺ˝Ä?Ć&#x152;Ä&#x17E;Ć&#x2030;Ć&#x152;Ĺ˝Ä?Ä&#x17E;Ć?Ć?Ä&#x201A;Ä&#x161;Ĺ˝ Ć&#x2030;Ć&#x152;Ĺ˝Ä?ĆľĆ&#x152;Ä&#x201A; Ä&#x161;Ĺ˝ Ć&#x2030;Ć&#x152;Ĺ˝Ä&#x161;ĆľĆ&#x161;Ĺ˝ L ĹśÄ&#x2020;Ĺ˝ Ć?Ä&#x201A;Ć&#x161;Ĺ?Ć?Ä¨Ä&#x17E;Ĺ?Ć&#x161;Ä&#x201A;

Ä?ĆľĆ?Ć&#x161;Ĺ˝ Ä&#x161;Ä&#x17E; Ć&#x2039;ĆľÄ&#x17E;Ä?Ć&#x152;Ä&#x201A; Ä&#x161;Ĺ˝Ć? Ä?Ĺ˝ĹśĆ&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ć&#x161;Ĺ˝Ć?

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Ä?ĆľĆ?Ć&#x161;Ĺ˝ Ĺ˝Ć&#x2030;Ä&#x17E;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ä?Ĺ?Ĺ˝ĹśÄ&#x201A;ĹŻ

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Q 1 S

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Tabela 6 Nomenclatura do problema P2.

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Ă§Ăľes, dado que permite produzir mais do que a procura necessĂĄria, com penalidades na forma de custos de armazenagem. NĂveis de produĂ§ĂŁo abaixo da procura tambĂŠm sĂŁo permitidos, com penalidades associadas relativas Ă quebra de contratos e ao impacto subsequente. Detalhes adicionais relativos a esta formulaĂ§ĂŁo matemĂĄtica podem ser consultados em [9]. A formulaĂ§ĂŁo (P2) foi aplicada ao projecto da secĂ§ĂŁo de cozimento (zona de processamento contĂnuo) de uma instalaĂ§ĂŁo de produĂ§ĂŁo de azulejos. Neste caso, pretende-se determinar o nĂşmero de fornos a instalar, as suas dimensĂľes (comprimento e largura), e os planos de produĂ§ĂŁo Ăłptimos para uma gama de cenĂĄrios possĂveis. Considerou-se que esta unidade fabril produz 3 tipos de azulejos, com dimensĂľes distintas. Na Tabela 7 sĂŁo listados os dados relativos a este problema. Uma vez que o calor necessĂĄrio para processar todos os tipos de azulejos ĂŠ idĂŞntico, o custo de operaĂ§ĂŁo assumido ĂŠ de 9,08 `/m 2, e o custo de armazenagem de 0,501 `/m 2.semana, independentemente das caracterĂsticas das unidades a instalar. As incertezas na procura de cada produto sĂŁo modeladas por distribuiĂ§Ăľes normais independentes capturadas a partir do mercado. Os fornos disponĂveis no mercado tĂŞm tamanhos discretos, sendo possĂvel escolher qualquer combinaĂ§ĂŁo de dimensĂľes listadas na Tabela 8.

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* N( P; V) - distribuiĂ§ĂŁo normal com media P e desvio padrĂŁo V.

Tabela 8 DimensĂľes dos fornos e custos de amortizaĂ§ĂŁo

Tabela 7 Produtos, preĂ§os, custos e representaĂ§ĂŁo das procuras.

(E/semana).

Na formulaĂ§ĂŁo (P2) E T corresponde ao operador de valor esperado, relativamente aos valores incertos T. Assume-se que cada Ti ĂŠ incerto e expressĂĄvel atravĂŠs de uma funĂ§ĂŁo de distribuiĂ§ĂŁo de probabilidade J(Ti). Nas equaĂ§Ăľes (11), h(x) e g(x) traduzem o modelo do processo, incluindo os nĂveis operacionais viĂĄveis. O valor esperado ĂŠ representado pelo integral p-dimensional

O termo integral (15) foi aproximado usando fĂłrmulas de cubatura Gaussiana baseadas em 4 pontos de discretizaĂ§ĂŁo para cada dimensĂŁo, originando um problema MILP de optimizaĂ§ĂŁo com 8328 equaĂ§Ăľes e 10650 variĂĄveis. O tempo de soluĂ§ĂŁo foi de 2,5 segundos de CPU num computador Pentium IV, conduzindo a um retorno econĂłmico de 32.922 `/sema-

( ÂŞÂŹ / ÂşÂź Âł Âł Âł / - S S - - G S G G

Esta formulaĂ§ĂŁo permite explorar o conceito de robustez aplicada ao projecto de instala38_eq

na. As características da solução óptima encontrada estão listadas na Tabela 9. A Figura 3 apresenta a estratégia de produção óptima encontrada neste caso.

ϭ͕ϲ ϭ͕ϴ

3500 Prod. na unidade de 90ms 1.8m (m2/semana)

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4000

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Tabela 9 Número e características óptimos dos fornos.

2500

2000

1500

1000

500

(a)

Tile 20s 20 Tile 31s 31 Tile 50s 50 10

30 40 Ponto da cubatura

Prod. na unidade de 65ms 1.8m (m2/semana)

3000

2500

2000

1500

1000

500

(b)

Azulejo 20s 20 Azulejo 31s 31 Azulejo 50s 50 0

30 40 Ponto da cubatura

Figura 3 Estratégia de produção óptima encontrada: (a) Forno 1; (b) Forno 2;

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4. CONCLUSÕES Este trabalho descreve duas formulações matemáticas para o projecto óptimo de processos descontínuos, e processos contínuos sujeitos a incertezas na procura, considerando a sua aplicação no domínio da indústria cerâmica. A natureza e a complexidade dos problemas considerados ilustram bem a necessidade de desenvolvimento e utilização de metodologias sistemáticas de projecto e supervisão destas unidades, para optimizar o seu desempenho económico, garantido a competitividade destas unidades. Simultaneamente, com os resultados numéricos apresentados procurou-se transmitir uma ideia do tipo de problemas matemáticos desta área que podem ser resolvidos com recursos computacionais bastante limitados, permitindo a obtenção de soluções com interesse prático num conjunto bastante alargado de cenários.

3000

39_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ optimização de processos descontínuos: aplicações na indústria cerâmica ]

SOBRE OS AUTORES 250

Belmiro Pereira Mota Duarte é Professor Adjunto

Azulejo 20 20 Azulejo 31 31 Azulejo 50 50

no Departamento de Engenharia Química do Instituto Politécnico de Coimbra. É doutorado em Engenharia Química, na especialidade de Simulação e Controlo de

200

Procura não satisfeita (m

/semana)

Processos, pela Universidade de Coimbra. É mestre em Gestão de Informação nas Organizações pela Universidade de Coimbra. Os seus interesses de investigação centram-se no domínio da Simulação, Decisão e Optimi-

150

zação de Processos Químicos sujeita a Incertezas. Nuno Manuel Clemente de Oliveira é Professor Auxiliar no Departamento de Engenharia Química da Univer100

sidade de Coimbra. É doutorado em Engenharia Química pela Universidade de Carnegie Mellon, Pittsburgh, EUA. Os seus interesses de investigação residem na área de Engenharia de Processos, especialmente no domínio da

Optimização e Controlo de Processos Químicos. Lino de Oliveira Santos é Professor Auxiliar no Departamento de Engenharia Química da Universidade de 0

30 Ponto da cubatura

Coimbra. É doutorado em Engenharia Química pela Universidade de Coimbra. Os seus interesses de investigação centram-se no domínio da Optimização e Controlo

Figura 3 (cont.) Estratégia de produção óptima encontrada: (c) Procura não satisfeita.

de Processos Químicos. Jorge da Silva Mariano é Professor Adjunto no Departamento de Engenharia Química do Instituto Politécnico de Coimbra. É licenciado em Engenharia Química pela Universidade do Porto. Tem cerca de trinta anos de experiência na indústria do sector cerâmico.

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dossier engenharia e sistemas de processo [ avaliação de impactos ambientais na síntese e optimização de cadeias de reaproveitamento de produtos residuais ]

avaliação de impactos ambientais na síntese e optimização de cadeias de reaproveitamento de produtos residuais J. Duque1, A. P. F. D. Barbosa-Póvoa*2 e A. Q. Novais1 1 Departamento de Modelação e Simulação, Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial, Lisboa, Portugal 2 Centro de Estudos de Gestão, Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal * Autora correspondente: apovoa@ist.utl.pt

Resumo Para as cadeias de abastecimento em geral, e para as de reaproveitamento em particular, é cada vez mais importante avaliar os impactos/danos ambientais que lhes estão associados. Para tal importa detalhar a modelação dos processos de produção e reaproveitamento, e da rede de transportes necessários à movimentação dos materiais nessa cadeia, o que permite o cálculo das emissões poluentes, do consumo de recursos naturais e até da ocupação/transformação de solos. É aqui apresentado um modelo matemático, correspondente a um problema linear inteiro misto (MILP), para a optimização de uma cadeia de reaproveitamento de produtos residuais [1] - resíduos industriais banais (RIB) ou perigosos (RIP) - reutilizáveis por um conjunto de clientes finais após tratamento apropriado, por um conjunto de processos de transformação. A avaliação ambiental é conseguida com a inclusão de uma metodologia de minimização dos impactos ambientais (MEIM) [2], baseado na análise do ciclo de vida (LCA), ou com uma avaliação dos impactos e danos ambientais recorrendo à metodologia eco-indicator 99 [3], baseada numa avaliação dos impactos no ciclo de vida (LCIA). A importância da avaliação ambiental é depois verificada pela aplicação deste modelo a um exemplo prático do reaproveitamento, a nível nacional, de lamas ricas em alumínio que, após transformação por um de dois processos [4], são reutilizáveis como floculante/coagulante nas estações de tratamento de águas residuais (ETAR) de efluentes municipais ou industriais. INTRODUÇÃO Na produção dos bens e recursos que utilizamos no dia a dia, a que estão maioritariamente associadas actividades industriais, são gerados produtos residuais que até recentemente tinham como destino único o depósito em aterro com um nível de controlo e contenção, e logo custos, directamente relacionado com a perigosidade desses resíduos. Esta característica dos resíduos é feita através da sua classificação baseada na concentração de poluentes do seu conteúdo, existindo para o efeito legislação europeia aplicável. No caso dos resíduos industriais a aplicação da lei permite classificá-los como perigosos ou banais. Para os resíduos do primeiro tipo a lei exige a deposição em aterro dedicado sendo mais permissiva com os resíduos do segundo tipo. Para muitos desses produtos residuais é possível a reutilização, no todo ou em parte, mediante um conjunto de transformações adicionais. Na maioria dos casos esse processo não é rentável para a entidade produtora seja por factores de escala ou porque o investimento necessário é incomportável. Mas criam-se novas perspectivas de negócio ao juntar uma quantidade “suficiente” desses resíduos num (ou mais) sítio(s) adequado(s) à instalação de entidade(s) transformadora(s), quando existir um mercado potencial para a utilização dos produtos resultantes da transformação dos resíduos. Rede rodoviária e transportes adequados existem, pois já estão actualmente a transportar esses produtos residuais perigosos. Criam-se assim oportunidades para que sociedades gestoras, em articulação com todos os diversos intervenientes desenvolvam um projecto integrado de engenharia e gestão industrial, e dêem corpo a um projecto de reaproveitamento, algo que está já a ser feito para os casos mais simples da reciclagem. Com o presente trabalho é proposto um modelo de optimização de redes de reaproveitamento de produtos residuais que envolvem todas as entidades atrás referidas e permitem 41_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ avaliação de impactos ambientais na síntese e optimização de cadeias de reaproveitamento de produtos residuais ]

optimizar o projecto e operação dessas redes. Dada a natureza da rede, o modelo contabiliza o impacto ambiental inerente a uma rede desta complexidade. O modelo baseia-se numa extensão, para este tipo de redes, de um modelo de síntese e optimização, originalmente concebido para instalações industriais de produção cíclica multitarefa, com intervalos de tempo constantes, representado por uma rede de estados tarefas que assenta no conceito base de (representação STN), “State-Task Network”), posteriormente generalizado de forma a incluir as combinações admissiveis entre estas entidades e os equipamentos fabris disponíveis (representação mSTN, “maximal- StateTask Network”) [6]. Além da inventariação, com base na metodologia MEIM, da quantidade equivalente de poluentestipo emitidos, o modelo permite ainda avaliar, com a metodologia eco-indicator 99, os respectivos impactos ambientais, os danos daí decorrentes (na saúde humana, na qualidade do eco-sistema e nos recursos minerais e fósseis) e, por uma ponderação adequada, estimar um indicador europeu de dano. Este modelo envolve normalmente um grande número de entidades e suporta a existência de transportes alternativos para os diversos trajectos, um mais lento e económico e outro mais rápido e oneroso, e ainda a disponibilidade simultânea, para cada um dos tipos considerados e para qualquer das rotas possíveis, de mais do que um camião. Consequentemente, obtém-se um grande número de transportes que são modelados como ligações simples com tempos de trânsito, consumo de recursos e emissões poluentes. Com esta aproximação simpliﬁca-se enormemente o modelo à custa de uma pequena penalização nos resultados da optimização [7, 8], o que permite a utilização do modelo como ferramenta de apoio à decisão [1]. Um caso de estudo que motivou este trabalho foi o do reaproveitamento das lamas ricas em alumínio, geradas pelas 42_eq

Indústrias de lacagem e anodização de alumínios. Este caso irá servir de teste ao modelo geral, mas tendo sempre presente a necessidade de manter a generalidade do modelo. O presente trabalho pretende suprir algumas das lacunas actuais existentes na modelação das cadeias de abastecimento designadamente quando consideram o reaproveitamento e reciclagem, onde aspectos de projecto e de operação não são de uma forma geral considerados em simultâneo. Por outro lado, e apesar de existir um conjunto alargado de trabalhos na deﬁnição de estruturas para redes, aspectos detalhados de operação são frequentemente descurados. O modelo desenvolvido, que seguidamente se apresenta, corresponde matematicamente a um problema linear inteiro misto (MILP), implementado em GAMS (“General Algebraic Modeling System”), software dirigido à resolução de modelos algébricos, que utiliza pacotes de algoritmos de resolução (CPLEX, neste caso) e que foi instalado num computador pessoal, em ambiente WINDOWS XP/VISTA.

CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA Na caracterização deste problema começa-se pela caracterização das entidades que participam na rede, prosseguindo depois para a deﬁnição do tipo de rede geral modelado. Caracterização das entidades da rede de reaproveitamento No tipo de redes em estudo são identiﬁcados quatro tipos de entidades: produtores, transformadores, clientes e transportadores, que são caracterizadas da seguinte forma: s Produtores de resíduos – representados por “depósitos” de armazenamento (em geral contentores de transporte), que são caracterizados por uma capacidade máxima (ou contratada), uma capacidade mínima, as quantidade de resíduos disponíveis no horizonte de operação e os custos de armazenamento

(fixos e variáveis). A cada produto residual (matéria-prima da rede) está associado um custo de depósito em aterro dedicado, que se traduz no modelo como um valor (uma valoração?)dessa matéria-prima; s Transformadores – representados por instalações de processamento, que são caracterizadas por uma capacidade instalada e pelos custos (fixos e variáveis) associados às operações que executam. Cada entidade de transformação está ligada a dois conjuntos de “depósitos” adequados respectivamente ao armazenamento das matérias-primas que transformam e dos produtos transformados que produzem; s Clientes – consomem os produtos transformados e são representados por “depósitos” de armazenamento (em geral contentores de transporte), com custos fixos e variáveis; A cada Produto final está associado um valor, normalmente inferior ao custo das recursos que substitui; s Transportadores, de vários tipos, caracterizados por uma capacidade máxima, uma capacidade mínima, um custo e uma velocidade média. Para cada tipo de transporte, existem várias capacidades de carga disponíveis (geralmente valores discretos estandardizados). Definição da rede de reaproveitamento O problema de projecto de redes de aproveitamento pode ser definido da seguinte forma: Dados: s /S PROCESSOS DE TRANSFORMA ÎO ARmazenagem e transporte disponíveis, materiais envolvidos e tempos de processamento associados (conjunto de tarefas a operar); s #ONJUNTO DE PRODUTOS lNAIS UTILIZÉVEIS (produtos reutilizáveis em processos industriais ou agrícolas, por exemplo, como floculante, fertilizante, etc.);

Uma super-estrutura para a rede a projectar, caracterizada por: s 5M CONJUNTO DE ENTIDADES PRODUTORAS de materiais poluentes, sua localizaĂ§ĂŁo, quantidade produzida e caracterĂsticas dos poluentes; s #ONJUNTO DE ENTIDADES TRANSFORMADOras, localizaĂ§Ăľes, possĂveis capacidades, adequaĂ§ĂŁo aos processos/receitas de transformaĂ§ĂŁo possĂveis; s #ONJUNTO DE ENTIDADES DE TRANSPORTE adequaĂ§ĂŁo Ă s tarefas de transporte, capacidades, tempos de transporte; s #ONJUNTO DE ENTIDADES CLIENTE CONSUmos pretendidos; s 4OPOLOGIA GLOBAL NĂ&#x17D;O OPTIMIZADA DA rede e possĂveis ligaĂ§Ăľes entre as entidades envolvidas; s 0OLĂ&#x201C;TICAS DE REUTILIZAÂ Ă&#x17D;O OU DE ATERRO s 4IPO DE OPERAÂ Ă&#x17D;O HORIZONTE DE PRODUĂ§ĂŁo, tempo de ciclo, etc.); s 0OLĂ&#x201C;TICAS DE ARMAZENAMENTO Valores ďŹ nanceiros associados a: s #USTOS DE EQUIPAMENTO s #USTO DAS MATĂ?RIAS PRIMAS DAS UTILIdades e dos transportes; s 0REÂ O DOS PRODUTOS Dados ambientais para: s ,IMITES DA CONCENTRAÂ Ă&#x17D;O MĂ&#x2030;XIMA ACEITĂ&#x2030;VEL para cada poluente, impacto ou dano; s %FEITOS POTENCIAIS A LONGO PRAZO !QUECImento Global, RarefacĂ§ĂŁo do Ozono etc.). Pretende-se determinar: s %STRUTURA Ă&#x2DC;PTIMA DA REDE n LOCALIZAÂ Ă&#x17D;O das entidades de transformaĂ§ĂŁo e de armazenamento bem como a estrutura de ligaĂ§ĂŁo entre todas as entidades da rede; s %STRATĂ?GIA Ă&#x2DC;PTIMA DE OPERAÂ Ă&#x17D;O n EScalonamento de operaĂ§Ăľes, perďŹ s de armazenamento, operaĂ§Ăľes de transporte, valores a processar, valores a colocar em aterro, etc. TrĂŞs aspectos importantes estĂŁo associados a este problema. Em primeiro lugar, temos a estrutura a deďŹ nir e a sua operaĂ§ĂŁo, por outro lado temos o tratamento do tempo e ďŹ nalmente temos a contabilizaĂ§ĂŁo dos impactos ambientais.

EXEMPLO NACIONAL DE UMA REDE DE REAPROVEITAMENTO Para ilustrar a utilizaĂ§ĂŁo da modelaĂ§ĂŁo proposta, ĂŠ apresentado o caso da optimizaĂ§ĂŁo do valor acrescentado de uma rede de recuperaĂ§ĂŁo de lamas ricas em alumĂnio. Os processos industriais de anodizaĂ§ĂŁo e lacagem das superfĂcies de alumĂnio originam quantidades substanciais de resĂduos que apĂłs tratamento local apresentam a forma de lamas ricas nesse metal. Uma alternativa economicamente viĂĄvel ao depĂłsito em aterro dedicado, consiste em tratar essas lamas de forma a poderem ser utilizadas como ďŹ&#x201A;oculante e coagulante nas estaĂ§Ăľes de tratamento de eďŹ&#x201A;uentes industriais e municipais. Dada a dispersĂŁo geogrĂĄďŹ ca das diversas entidades da rede, sĂŁo necessĂĄrios transportes adequados para garantir a circulaĂ§ĂŁo dos diversos produtos e matĂŠriasprimas. Cada tarefa de transporte possuiu um impacto ambiental associado que ĂŠ aqui calculado com base na utilidade consumida (gasĂłleo). Atendendo a diferenĂ§as no conteĂşdo de poluentes, consideram-se dois tipos de lamas correspondentes aos estados S1 e S2, que podem ser transformadas por operaĂ§Ăľes de diluiĂ§ĂŁo ou de secagem [4]. Estas originam respectivamente um produto diluĂdo (S3) e um produto seco (S4), cujas receitas sĂŁo: s DiluiĂ§ĂŁo: as matĂŠrias-primas S1 e S2 sĂŁo diluĂdas nas proporĂ§Ăľes de 0,57 e 0,38 respectivamente com ĂĄgua a 5%, sob agitaĂ§ĂŁo, gerando um produto estĂĄvel S3, Ă proporĂ§ĂŁo da dimensĂŁo do lote de 1 para 0,99. O processo tem a duraĂ§ĂŁo de um dia e gera resĂduos Ă proporĂ§ĂŁo do lote de 1 para 0,01. Esta receita implica o consumo de energia elĂŠctrica e ĂĄgua. s Secagem: As matĂŠrias-primas S1 e S2 sĂŁo secas a 40ÂşC, nas proporĂ§Ăľes de 0,25 e 0,75 respectivamente. SĂŁo moĂdas em pĂł e misturadas, conduzindo a um produto estĂĄvel S4 na proporĂ§ĂŁo de 1 para 0,99. O processo tem a duraĂ§ĂŁo de dois dias e produz resĂduos na proporĂ§ĂŁo de 1 para 0,01. As operaĂ§Ăľes de secagem e moagem consomem electricidade. Todas as poeiras produzidas durante o processo de moagem sĂŁo retidas por ďŹ ltraĂ§ĂŁo. Para a anĂĄlise actual deve ser enfatizada a estabilidade de ambos os estados, S3 e S4, e o facto de serem adequados ao uso como coagulante e ďŹ&#x201A;oculante no tratamento dos eďŹ&#x201A;uentes industriais e municipais. DeverĂŁo ser produzidos num horizonte de operaĂ§ĂŁo de 30 dias, numa operaĂ§ĂŁo periĂłdica com ciclos de 5 dias. Os materiais sĂŁo transportados em contentores estandardizados (de 6, 10 e 20 m 3), deixados no local, ao custo 40 a 85` por mĂŞs, respectivamente. Cada frete pode ser transportado por dois tipos alternativos de transportes que diferem no custo e na velocidade mĂŠdia. Para o tipo I, esta velocidade ĂŠ de 80km/h e os custos sĂŁo calculados com base na distĂ˘ncia percorrida Ă tarifa de 1,8 `/km, enquanto para o tipo II estes valores sĂŁo reduzidos a metade. O consumo de gasĂłleo ĂŠ estimado em 30 litros/100km, sendo ainda incluĂdas as variaĂ§Ăľes de consumo devido Ă carga transportada. O nĂşmero de entidades da rede pode ser variado, bem como a sua localizaĂ§ĂŁo, que ĂŠ considerada a nĂvel distrital. Um diagrama simpliďŹ cado da rede ĂŠ mostrado na ďŹ gura 1. O problema da importĂ˘ncia da inclusĂŁo das metodologias de avaliaĂ§ĂŁo dos impactos ambientais ĂŠ avaliada sobre o exemplo que se segue, primeiro com a metodologia MEIM, depois com a metodologia eco-indicator 99, o que permite comparar os resultados e estatĂsticas obtidos com estas duas metodologias. ImportĂ˘ncia dos limites ambientais no projecto das redes de reaproveitamento Para testar a importĂ˘ncia das restriĂ§Ăľes ambientais no modelo recorre-se ao exemplo ilustrativo, apresentado, onde para cada possĂvel local de instalaĂ§ĂŁo existe agora a possibilidade de instalar dois tipos de transformadores: (a) e (b), sendo que (a) utiliza um processo de transformaĂ§ĂŁo tecnologicamente menos avanĂ§ado que (b), que se carac43_eq

dossier engenharia e sistemas de processo [ avaliaĂ§ĂŁo de impactos ambientais na sĂntese e optimizaĂ§ĂŁo de cadeias de reaproveitamento de produtos residuais ]

teriza por nĂveis de poluiĂ§ĂŁo superiores e com menor rendimento, mas com custos de instalaĂ§ĂŁo e operaĂ§ĂŁo inferiores para a mesma quantidade produzida. Os processos do tipo (b) produzem uma menor quantidade de resĂduos veriďŹ cando-se a proporĂ§ĂŁo de 1 para 0,01. A metodologia usada ĂŠ a MEIM e consideram-se os indicadores dos impactos ambientais (CTAM, CTWM, SMD, GWI, POI e SODI) deďŹ nidos na tabela 1.

Figura 1 Diagrama da rede de reaproveitamento de lamas ricas em Al.

CTAM (Critical Air Mass, [kg air/h])

H Â§ Taxa de emissĂŁo do poluente no instante t (kg de poluente/h) Âˇ CTAM = ÂŚ Â¨ Â¸ Valor limite standard (kg poluente/kg ar) t =1 ÂŠ Âš

CTWM (Critical Water Mass,[kg water/h])

H Â§ Taxa de emissĂŁo do poluente no instante t (kg de poluente/h) Âˇ CTWM = ÂŚ Â¨ Â¸ Valor limite standard (kg poluente/kg ĂĄgua) t =1 ÂŠ Âš

SMD (Solid Mass Disposal, [kg/h])

SMD = ÂŚ ( kg de resĂduos sĂłlidos produzidos no instante t/h

GWI (Global Warming Impact, CO2 [kg/h])

GWI = ÂŚ [ Massa do poluente no instante t (kg/h) x GWP (kg de CO2 /kg de poluente) ]

)

t =1

RQGH *:3 *OREDO :DUPLQJ 3RWHQWLDO

POI (Photochemical Oxidation Impact, C2H4 [kg/h])

POI = ÂŚ [ Massa do poluente no instante t (kg/h) x POCP (kg de C2 H 4 /kg de poluente)] t =1

RQGH 32&3 3KRWRFKHPLFDO 2]RQH &UHDWLRQ 3RWHQWLDO H

SODI (Stratospheric Ozone Depletion Impact [kg/h])

SODI = ÂŚ [ Massa do poluente no instante t (kg/h) x SODP (kg de CFC11/kg de poluente)] t =1

RQGH 62'3 6WUDWRVSKHULF 2]RQH 'HSOHWLRQ 3RWHQWLDO

Os potenciais apresentados traduzem a razĂŁo da unidade de massa do poluente tipo sobre o valor da massa do poluente considerado que origina um efeito equivalente no respectivo impacto ambiental.

Tabela 1 Indicadores de impacto ambiental usados na metodologia MEIM.

&DVR

CTAM >W@

( ( (

CTWM >W@ ( ( (

SMD

GWI

POI

>W@

>NJ@

( ( (

SODI >NJ@

( ( (

Tabela 2 Valores limite dos indicadores de impacto ambiental nos casos (1), (2), e (3).

CTAM

CTWM

SMD

GWI

POI

>W@

>WRQ@

>NJ@

(

&DVR

Tabela 3 Valores dos indicadores de impacto ambiental obtidos por optimizaĂ§ĂŁo dos casos (1), (2) e (3). 44_eq

Os transformadores (a) e (b), produzem os mesmos produtos, S3 e S4, com a mesma receita, diferindo apenas na quantidade e tipo de poluentes emitidos. Esta diferenĂ§a ďŹ ca a dever-se, no essencial, aos tipos de utilidades consumidas, atendendo a que os processos de tipo (a) usam electricidade na operaĂ§ĂŁo de secagem e os do tipo (b) queimam gasĂłleo de forma mais eďŹ ciente, em termos de energia equivalente. Assim, para cada localizaĂ§ĂŁo das entidades transformadoras do exemplo atrĂĄs referido, existem agora duas entidades transformadoras distintas. O nĂşmero de entidades da rede ĂŠ entĂŁo de 2 produtores de resĂduos industriais, 6 transformadores e 3 clientes ďŹ nais. As matĂŠrias-primas e o armazenamento de produtos sĂŁo considerados ilimitados.

SODI

Os valores da procura dos clientes ďŹ nais sĂŁo agora para a procura nominal, mĂĄxima e mĂnima de S3 e S4, respectivamente de (200, 230, 170) e (170, 200, 140) toneladas. As capacidades de transformaĂ§ĂŁo estĂŁo disponĂveis para valores contĂnuos entre 7 e 150 toneladas. Para qualquer valor da capacidade do transformador seleccionado, os factores de ocupaĂ§ĂŁo mĂĄxima e mĂnima da capacidade de transformaĂ§ĂŁo sĂŁo respectivamente de 1 e 0,1. Consideram-se dois casos extremos, um primeiro caso (1) em que os limites dos indicadores de impacto ambiental sĂŁo muito elevados (pouco exigentes) e um segundo caso (2) em que os limites dos indicadores de impacto ambiental sĂŁo mais restritivos. Ă&#x2030; ainda considerado um caso adicional, caso (3) com valores li-

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mite ainda mais restritivos do que em (2). Os respectivos valores sĂŁo apresentados na tabela 2.

Simplesmente... bem doseado Especialistas em pesagem e dosagem

Figura 2 Redes optimizadas para os casos de exigĂŞncia ambiental baixa (1), alta (2) e excessiva (3).

As soluĂ§Ăľes optimizadas obtidas pela maximizaĂ§ĂŁo de um indicador econĂłmico, conduzem aos valores dos indicadores de impacto ambiental apresentados na tabela 3 (em kg de poluente equivalente), que respeitam os valores limite impostos, bem como ao consumo de utilidades apresentado na tabela 4. Como se pode veriďŹ car na ďŹ gura 2, as redes obtidas diferem no tipo de entidades de transformaĂ§ĂŁo. Diferem ainda nos transportes usados, que embora nĂŁo apresentados, se revelam indirectamente atravĂŠs do valor do indicador GWI. PESAR s DOSEAR s MEDIR s AUTOMATIZAR

&DVR

(OHFWULFLGDGH

Ă&#x2C6;JXD

*DVyOHR

>N:K@

>P @

Tabela 4 Utilidades consumidas por ciclo para os casos (1), (2) e (3).

Assim, veriďŹ ca-se que: s NO CASO Ă? USADA UMA Ă&#x17E;NICA ENTIDADE TRANSFORMADORA DE MENOR CUSTO A s NO CASO POR FORÂ A DA DIMINUIÂ Ă&#x17D;O SUBSTANCIAL DOS LIMITES AMBIENTAIS IMPOSTOS Ă? usada uma instalaĂ§ĂŁo transformadora do tipo (b) menos poluente, s O CASO Ă? IDĂ?NTICO AO CASO MAS FACE AO AGRAVAMENTO DAS RESTRIÂ Ă&#x153;ES AMBIENTAIS a quantidade de produtos S3 e S4 ĂŠ reduzida de 690 e 600, para 569 e 420 toneladas respectivamente.

Pesagem estĂĄtica e dinĂ˘mica Dosagem volumĂŠtrica e gravimĂŠtrica Sistemas de carga e descarga de big bags

Os dados estatĂsticos do exemplo e os recursos usados para as soluĂ§Ăľes obtidas sĂŁo apresentados na tabela 5. Ao comparar os valores obtidos face aos recursos computacionais usados (Tabela 5), veriďŹ ca-se que: s O CASO TEM UM DESEMPENHO LIGEIRAMENTE SUPERIOR E APRESENTA UM MELHOR VALOR optimizado, s O AGRAVAMENTO MODERADO DAS RESTRIÂ Ă&#x153;ES AMBIENTAIS SE TRADUZ POR UMA DIMINUIÂ Ă&#x17D;O embora pouco signiďŹ cativa, do indicador econĂłmico,

Transporte e manuseamento de sĂłlidos a granel

we make processes work Schenck Process IbĂŠrica, S.A. Urb. do PalheirĂŁo, lote 161 2860-508 Moita - PORTUGAL Telf. 965 099 121 Fax. 212 426 425 45_eq ribeiro@schenck.pt www.schenckprocess.com

dossier engenharia e sistemas de processo [ avaliaĂ§ĂŁo de impactos ambientais na sĂntese e optimizaĂ§ĂŁo de cadeias de reaproveitamento de produtos residuais ]

s UMA REDUÂ Ă&#x17D;O EXCESSIVA DAS EXIGĂ?NCIAS ambientais, que sĂł possa ser satisfeita com a reduĂ§ĂŁo da quantidade de produtos transformados, degrada signiďŹ cativamente o indicador econĂłmico. ImportĂ˘ncia dos limites ambientais com a metodologia eco-indicator 99 As soluĂ§Ăľes optimizadas obtidas pela maximizaĂ§ĂŁo do mesmo indicador econĂłmico, para o modelo com a metodologia eco-indicator 99, tĂŞm os valores das emissĂľes de poluentes e de recursos consumidos/poupados apresentados na tabela 6, bem como o consumo de utilidades apresentado na tabela 7 e redes equivalentes Ă s da ďŹ gura 2 (obtidas com a metodologia MEIM). Na tabela 6 os valores da ocupaĂ§ĂŁo/transformaĂ§ĂŁo de solos nĂŁo sĂŁo apresentados, sendo igualmente dispensada a apresentaĂ§ĂŁo dos poluentes com valores nulos (os valores negativos correspondem a recursos tornados desnecessĂĄrios pelo reaproveitamento dos resĂduos transformados). As emissĂľes â&#x20AC;&#x153;poluentesâ&#x20AC;? apresentadas na tabela 6 correspondem aos indicadores de impacto ambiental da tabela 8, os danos da tabela 9 e os valores dos indicadores EI99 apresentados na tabela 10. Da anĂĄlise destas tabelas conclui-se que: s %XISTE UM SIGNIlCATIVO GANHO AMBIENtal para todos os casos apresentados; s /S DIVERSOS DANOS GERADOS PELAS REDES sĂŁo â&#x20AC;&#x153;compensadosâ&#x20AC;? pelos que seriam gerados na extracĂ§ĂŁo dos recursos minerais equivalentes; s / GANHO MAIS SIGNIlCATIVO VERIlCA SE como seria de esperar, para o caso (2). Os dados estatĂsticos do exemplo e os recursos usados para as soluĂ§Ăľes obtidas sĂŁo apresentados na tabela 11. Ao comparar os valores obtidos face aos recursos computacionais usados (Tabela 11), veriďŹ ca-se um comportamento em tudo idĂŞntico ao que se veriďŹ ca com a utilizaĂ§ĂŁo da metodologia MEIM.

&DVR

7HPSR

6ROXomR GR SUREOHPD

>V@

>NÂź@ 2SWLPL]DGR 5HOD[DGR

1~PHUR GH LWHUDo}HV

6LQJXODUHV

'LVFUHWDV

*HUDomR

([HFXomR

1~PHUR GH YDULiYHLV

( ( (

Tabela 5 EstatĂsticas da optimizaĂ§ĂŁo do exemplo.

â&#x20AC;&#x153;Poluentesâ&#x20AC;?

Casos

Unidades

PAH

>NJ@

(

SPM

>NJ@

(

CO2

>NJ@

(

>NJ@

(

SO2

>NJ@

(

NOx

>NJ@

(

>W@

(

>P @

(

Al Crude

PAH â&#x20AC;&#x201C; hidrocarbonetos aromĂĄticos policĂclicos; SPM â&#x20AC;&#x201C; partĂculas inferiores a 10 micron.

Tabela 6 Quantidade de â&#x20AC;&#x153;poluentesâ&#x20AC;? na optimizaĂ§ĂŁo dos casos (1), (2) e (3).

Ă&#x2C6;JXD >P @

*DVyOHR

>N:K@

(

&DVR

(OHFWULFLGDGH

>P @

Tabela 7 Utilidades consumidas por ciclo para os casos (1), (2) e (3).

Âł3ROXHQWHVÂ´

&DVRV

(+FDQFHU

(

(+UHVSLU

(

(+PXG&OL

(

((DFLGLI

(

((ORFDO

(

((UHJLRQ

(

(5PLQHUD

(

(5IRVVLO

(

Tabela 8 Impactos ambientais na optimizaĂ§ĂŁo dos casos (1), (2) e (3).

SaĂşde Humana >DALY@

Eco Sistema >PAF@

Recursos [MJ]

(

Caso

Tabela 9 Danos originados por ciclo para os casos (1), (2) e (3). 46_eq

(UUR 5HODWLYR

(, >PLOL3RQWRV@

EI99 â&#x20AC;&#x201C; indicador do dano ambiental na metodologia eco-indicator 99

Tabela 10 Valor do indicador EI99 para os casos (1), (2) e (3).

&DVR

1~PHUR GH LWHUDo}HV

1~PHUR GH YDULiYHLV

7HPSR

6ROXomR GR SUREOHPD

>V@

>NÂź@

7RWDLV

%LQiULDV

*HUDomR

([HFXomR

2SWLPL]D

5HOD[DGD

(UUR 5HODWLYR

(

Tabela 11 EstatĂsticas da optimizaĂ§ĂŁo do exemplo.

&DVR

COMPARAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DAS METODOLOGIAS DE CONTABILIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O AMBIENTAL A anĂĄlise do comportamento das duas metodologias usadas nos modelos para a contabilizaĂ§ĂŁo dos impactos ambientais permite concluir que as limitaĂ§Ăľes impostas actuam de forma muito similar, conduzindo a soluĂ§Ăľes equivalentes. Para os diversos casos considerados isso ďŹ cou claro em relaĂ§ĂŁo Ă estrutura das redes de reaproveitamento obtidas, Ă quantidade de utilidades consumidas, aos poluentes emitidos e tambĂŠm o que se poderia veriďŹ car pela comparaĂ§ĂŁo do dimensionamento e escalonamento das operaĂ§Ăľes(nĂŁo apresentados por limitaĂ§ĂŁo de espaĂ§o). Os recursos computacionais usados e as estatĂsticas das soluĂ§Ăľes dos modelos para os casos (1), (2) e (3) sĂŁo apresentados na tabela 12.

0RGHOR

0(,0 (, 0(,0 (, 0(,0 (,

1~PHUR GH 1~PHUR GH YDULiYHLV LWHUDo}HV

7HPSR

6ROXomR GR SUREOHPD

>V@

>NÂź@

7RWDLV

'LVFUHWDV

*HUDomR

([HFXomR

2SWLPL]DGR

5HOD[DGR

(UUR 5HODWLYR ( ( ( ( ( (

Tabela 12 ComparaĂ§ĂŁo das estatĂsticas de optimizaĂ§ĂŁo.

VeriďŹ ca-se um bom acordo dos diversos resultados das soluĂ§Ăľes encontradas com as metodologias MEIM e EI99 para os diversos casos do exemplo estudado.

CONCLUSĂ&#x2022;ES O modelo geral aqui apresentado permite optimizar o projecto e a operaĂ§ĂŁo de cadeias de reaproveitamento com avaliaĂ§ĂŁo dos correspondentes impactos/danos ambientais. Esta modelaĂ§ĂŁo ĂŠ baseada nas metodologias desenvolvidas na engenharia de processos e integra as metodologias de avaliaĂ§ĂŁo dos impactos ambientais MEIM ou de avaliaĂ§ĂŁo dos impactos e danos ambientais Eco-indicator 99. A resoluĂ§ĂŁo do exemplo aqui apresentado, embora para casos de pequena dimensĂŁo, permite veriďŹ car a alteraĂ§ĂŁo das redes optimizadas face Ă variaĂ§ĂŁo das restriĂ§Ăľes ambientais, o que indicia fortemente a necessidade de incluir a avaliaĂ§ĂŁo dos impactos

ambientais logo ao nĂvel do projecto das cadeias de processos de reaproveitamento. Esta exigĂŞncia decorre tambĂŠm do aumento da regulaĂ§ĂŁo legislativa europeia nestas matĂŠrias, que torna os produtores responsĂĄveis pela retoma dos produtos em ďŹ m de vida, dando origem Ă s cadeias de abastecimento em ciclo fechado. O bom acordo dos diversos resultados das soluĂ§Ăľes encontradas com as metodologias MEIM e EI99 para os diversos casos do exemplo estudado, permitem concluir que se encontrarĂĄ a mesma classe de soluĂ§Ăľes independentemente da metodologia de avaliaĂ§ĂŁo usada. Assim, o mĂŠtodo a usar depende da relaĂ§ĂŁo entre a quantidade de parĂ˘metros iniciais a calcular para o modelo e o detalhe ambiental pretendido, ressalvando obviamente os casos de minimizaĂ§ĂŁo do dano em que sĂł ĂŠ possĂvel utilizar o EI99. Atendendo a que as soluĂ§Ăľes apresentadas melhoram signiďŹ cativamente os indicadores ambientais Ă custa duma degradaĂ§ĂŁo dos indicadores econĂłmicos, justiďŹ ca a necessidade de uma ponderaĂ§ĂŁo entre desempenho econĂłmico e ambiental, designadamente por recurso a optimizaĂ§ĂŁo do tipo multi-objectivo.

REFERĂ&#x160;NCIAS [1] Duque J., â&#x20AC;&#x153;SĂntese e optimizaĂ§ĂŁo de redes de reaproveitamento de produtos residuaisâ&#x20AC;?, Tese de Doutoramento, Instituto Superior TĂŠcnico, Universidade TĂŠcnica de Lisboa, 2007 [2] Pistikopoulos E.N., S.K. Stefanis and A.G. Livingston, AIchemE, 90 (303), 139-150, 1994 [3] PrĂŠ Consultants B.V.Amersfoort, â&#x20AC;&#x153;The Eco-indicator 99. A damage oriented method for Life Cycle Impact Assessmentâ&#x20AC;?, Netherlands, disponĂvel no portal www.pre.nl, 2002 [4] Bartolomeu F., Chambino T., Delmas F., Nogueira C. A., Correia A., GonĂ§alves L., GonĂ§alves A., Limpo V., Franco A., GonĂ§alves R., Figueiredo J. M., Trancoso M. A., Novais A. Q., Barbosa-PĂłvoa A. P., Duque J., & Almeida J., â&#x20AC;&#x153;ValorizaĂ§ĂŁo de lamas com alumĂnio no tratamento de efluentes industriais e municipaisâ&#x20AC;?, IndĂşstria e Ambiente, 42, 31- , 2006 [5] Stefanis, S.K., A.G. Livingston and E.N. Pistikopoulos, Comp. Chem. Engng., 2 , 21, 10, 1073-1094, 1997 [6] Barbosa-PĂłvoa e Macchietto, Comp. Chem. Engng., 18, 11/12, 1013-1042, 1994 [7] Duque J.; Barbosa-PĂłvoa, A.P.; Novais, A.Q., â&#x20AC;&#x153;Synthesis and Optimisation of the Recovery Route for Residual Products under Uncertain Product Demandâ&#x20AC;?, Computers & Operations Research, 34, 5, 1463-1490, Maio 2007 [8] Duque J.; Barbosa-PĂłvoa, A.P.; Novais, A.Q., â&#x20AC;&#x153;Case Study of a Regional Network for the Recovery of Hazardous Materialsâ&#x20AC;?, Computer-Aided Chem. Engng., 21B, 1797-1802, 2006

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notícias

Primeira pedra do Instituto Ibérico Internacional de Nanotecnologia lançada em Janeiro

Selo certifica alimentos saudáveis

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A Direcção-Geral de Saúde (DGS) lançou um selo para certiﬁcar produtos que previnam o excesso de peso, ao qual, qualquer empresa pública ou privada do sector da alimentação pode candidatar-se.

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O novo selo “selecção positiva” visa reconhecer e motivar as empresas para melhorar o perﬁl nutricional dos seus alimentos e permitirá ao público adquirir produtos considerados como mais saudáveis por conterem menos açúcares e gorduras. Para adquirir esta comprovação, as empresas terão que cumprir regras de rotulagem e publicidade, de forma a mudar os hábitos alimentares dos portugueses. www.dgs.pt

Tecnologia australiana permite utilizar plástico para fabricar aço Uma nova tecnologia desenvolvida por investigadores australianos permitirá reaproveitar sacos de plástico para produzir aço, em vez do tradicional coque, o que tornará possível reduzir em 30 por cento o carbono utilizado na produção. O plástico de polietileno contém carbono, uma matéria-prima essencial usada nos fornos eléctricos das siderúrgicas. Nos fornos faz-se a reciclagem do pó de aço, responsável por 40 por cento da produção mundial de metal, ou seja, cerca de 1,1 mil milhões de toneladas por ano. A tecnologia foi testada no último ano na siderúrgica OneSteel, em Sidney, e os resultados revelaram um aumento da produtividade, redução dos custos de energia e das emissões de gases. Neste processo é utilizado um considerável volume de plástico que, de outra forma, não poderia ser aproveitado. Nos fornos eléctricos o carbono é acrescentado ao aço moído e aquecido a 1,6 mil graus Celsius. Quando o metal se funde, forma-se uma camada de espuma gasosa sobre o aço, o que permite que o calor se concentre aí e não nas paredes do forno, reduzindo a quantidade de energia e o tempo necessários para o processo.

Detergentes certificados A Imporquímica é a primeira empresa portuguesa com certificação NSF ( Fundação Nacional de Sanificação) em detergentes, comercializa 3 produtos com a marca NSF: Actinet e Policlean (detergentes) e o Lubrimat (lubrificante). Destacam-se em todos estes produtos a Qualidade Alimentar, serem Seguros e Económicos e é de referir a sua Adequação a Sistemas de HACCP. www.imporquimica.pt

Fonte: ecosfera.publico.pt

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APCER estabelece parceria com a ISACert para o sector alimentar

A European Solvents Industry Group (ESIG) em colaboração com a Solvents Industry Association (SIA) criaram um DVD para promover o uso correcto de solventes no local de trabalho. Esta nova ferramenta ilustra uma variedade de situações onde o manuseamento de solventes requere uma gestão especialmente cuidadosa com a ﬁnalidade de preservar a saúde, segurança e o ambiente. O DVD destaca um dos principais objectivos da ESIG: apoiar o uso sustentável e responsável dos solventes através do diálogo, da partilha de informações e soluções que envolvam as questões ambientais, de segurança e de saúde. Produzido em cinco línguas diferentes (Inglês, Francês, Alemão, Italiano e Espanhol), o DVD já se encontra disponível no site

Com o objectivo de responder às necessidades e expectativas dos seus clientes actuais e futuros, a APCER – Associação Portuguesa de Certificação, estabeleceu uma parceria com a ISACert, de forma a alargar o seu portfolio de produtos para o sector alimentar. A ISACert é um organismo certificador internacional, com a sua actividade em 30 Países. Esta entidade é reconhecida pela experiência em auditorias e certificação em toda a cadeia alimentar, incluindo fornecedores de aditivos, embalagens e transporte, e tem como principais clientes os retalhistas internacionais e produtores alimentares e de embalagens. Esta parceria permite à APCER operar como representante exclusivo da ISACert em Portugal, Angola, Moçambique, Cabo Verde e brevemente no Brasil.

www.esig.org

www.apcer.pt

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DVD sobre manuseamento seguro de solventes

ALGAR valoriza equipamentos eléctricos A ALGAR – Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos, S.A. tem já disponíveis dois centros de recepção de REEE’s (resíduos de equipamentos eléctricos e electrónicos): um no concelho de Loulé, na Estação de Transferência de Faro-Loulé-Olhão, em São João da Venda, e outro no Aterro Sanitário do Barlavento, em Porto de Lagos, concelho de Portimão. Para tal, a ALGAR assinou um protocolo com a AMB3E (Associação Portuguesa de Gestão de Resíduos de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos) com vista a dotar a empresa algarvia de dois pontos de armazenamento, triagem e expedição de REEE’s provenientes da fracção particular. A ALGAR aumenta assim a sua área de serviços, estando capacitada para receber e enviar para tratamento e reutilização, equipamentos de grandes dimensões, de arrefecimento e refrigeração, lâmpadas ﬂuorescentes e de descarga, e monitores e aparelhos de televisão, entre outros equipamentos diversos. www.naturlink.pt

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notícias

EDEN pretende criar plataforma tecnológica para a economia do hidrogénio

Produtos tradicionais vão ter enquadramento específico

O Projecto EDEN – Endogenizar o Desenvolvimento das Energias Novas – tem como grande objectivo criar e dinamizar uma plataforma tecnológica nacional que possibilite maximizar oportunidades para a economia e tecnologias nacionais, na área do hidrogénio. O projecto, que integra um consórcio alargado de empresas e centros de saber nacionais, pretende contribuir para a divulgação, teste e demonstração das tecnologias de suporte relacionadas com a sociedade do hidrogénio, bem como reforçar e consolidar competências cientíﬁcas e tecnológicas nacionais nesta área. Propõe-se, ainda, a criar um “Roadmap” nacional com o intuito de tornar esta tecnologia numa nova oportunidade de especialização competitiva da economia nacional. Assim, a estrutura do EDEN é constituída por seis PPS – Produto, Processo ou Sistema, sendo dois deles de âmbito horizontal e os restantes com orientações sectoriais especíﬁcas. Os PPS de âmbito horizontal têm como objectivo a coordenação, gestão, divulgação e disseminação dos resultados, bem como da criação do já referido “Roadmap” para a Sociedade do Hidrogénio. Já os restantes têm objectivos tecnológicos que passam pela integração de energias renováveis com células de combustível; implementar e promover uma unidade laboratorial para o estudo e desenvolvimento de pilhas de combustível; desenvolvimento de tecnologias de produção, armazenagem e logística do hidrogénio; e promover processos de transferência da tecnologia através de acções de demonstração.

A comissão parlamentar de Assuntos Económicos aprovou a criação de um grupo de trabalho para fazer um levantamento dos produtos tradicionais que necessitem de um enquadramento especíﬁco nos regulamentos sobre segurança e higiene. O grupo de trabalho irá proceder ao levantamento dos produtos tradicionais portugueses cuja produção, transporte e comercialização necessitem de condições especiais para a sua produção normal. Embora os regulamentos comunitários relativos à higiene e segurança dos alimentos aprovados em 2004 sejam de aplicação directa em Portugal, permitem que possa existir um regime especial para os produtos tradicionais. www.asae.pt

www.h2eden.com

Criado um plástico tão resistente como o aço Investigador da UTAD cria processo inovador de tratamento de resíduos dos lagares Um investigador da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro é o autor de um processo “inovador” de tratamento dos resíduos e efluentes dos lagares de azeite das grandes e pequenas unidades industriais. João Claro, professor e investigador do departamento de química da Universidade de Trásos-Montes e Alto Douro, disse que os resíduos derivados da produção de azeite, as designadas águas ruças, são “altamente poluentes e continuam a ser um problema ambiental”, salientando que aqueles efluentes “têm uma carga poluente 200 vezes superior ao esgoto doméstico, causando, por isso, graves problemas ambientais”. O investigador afirmou que o novo processo é “tecnologicamente pouco complexo” e consiste em aplicar aos efluentes dos lagares de azeite resíduos da indústria corticeira, resultando num produto cem por cento natural e orgânico. “Mistura-se o pó de cortiça, que absorve e incorpora todos os compostos orgânicos das águas ruças e de outros resíduos de lagares de azeite, dando origem a uma espécie de pasta ou lama”, explicou. Com este método poderá também ser revolvido parte do problema dos resíduos da indústria corticeira nacional, que produz anualmente cerca de 90 mil toneladas de pó de cortiça. “Para tratar todos os efluentes a nível nacional, seriam necessários 20 mil toneladas de pó de cortiça”, salientou. O produto final da operação poderá ser utilizado como fertilizante, ou componente de fertilizante, para rectificar a alcalinidade dos solos e também para a produção de biomassa, combustível destinado à produção de energia.

Cientistas da Univ. de Michigan, nos EUA, criaram um plástico compósito que é tão forte quanto o aço, só que muito mais leve e, sobretudo, transparente. O novo material é composto por camadas de argila e um polímero solúvel em água que possui características químicas semelhantes às da cola branca. O polímero é o álcool polivinílico, que tem um papel essencial no processo de montagem camada a camada. Para a construção deste plástico, os cientistas resolveram um problema que os tem vindo a desaﬁar há anos: embora as nanoestruturas – como os nanotubos de carbono e os nanobastões, por exemplo – sejam extremamente resistentes, quando se fabrica um material em larga escala, o material resultante é comparativamente muito mais frágil. Pelo menos até agora era. Para montar correctamente as nanocamadas, os cientistas tiveram que desenvolver uma máquina robotizada especiﬁcamente para a tarefa.

mais informações: jcclaro@utad.pt

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br

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coluna de legislação e normas Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais PEAASAR 2007 - 2013 Aprova o Plano Estratégico de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais para o período de 2007 a 2013, onde são deﬁnidos três grandes objectivos estratégicos e as respectivas orientações que devem enquadrar os objectivos operacionais e as medidas a desenvolver nesse período. Aditivos Alimentares Decreto-Lei n.º 33/2008 - I Série n.º 39, de 25/02 Transpõe para a ordem jurídica interna a Directiva n.º 2006/52/ CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 5 de Julho, relativa aos aditivos alimentares com excepção dos corantes e dos edulcorantes, introduzindo alterações face à evolução técnica no domínio dos aditivos alimentares, com base nas recomendações do Comité Cientíﬁco da Alimentação Humana e da Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (EFSA). Assim, à excepção dos corantes e dos edulcorantes, são introduzidas alterações na legislação relativa aos aditivos alimentares que podem ser utilizados nos géneros alimentícios e respectivas condições da sua utilização. Passa a permitir-se o uso do eritritol como edulcorante. Resulta também alterado o Decreto-Lei n.º 121/98, de 8 de Maio. O presente diploma produz efeitos desde 15 de Fevereiro de 2008, no entanto, os produtos colocados no mercado ou rotulados antes de 15 de Agosto de 2008, que não cumpram os requisitos agora determinados podem ser comercializados até ao esgotamento das suas existências. Materiais para Alimentos - Normas de Qualidade Decreto-Lei n.º 378/2007 - I Série n.º 217, de 12/11 Estabelece, em aplicação do Decreto-Lei n.º 175/2007, de 8 de Maio, relativo aos materiais e objectos destinados a entrar em contacto com os alimentos, que o Gabinete de Planeamento e

Políticas (GPP) é a autoridade nacional competente pela recepção do pedido de autorização de uma nova substância para o fabrico de materiais e objectos destinados a entrar em contacto com os alimentos. No entanto, sem prejuízo das competências atribuídas a esta entidade, a ﬁscalização do cumprimento deste diploma compete à Autoridade de Segurança alimentar e Económica (ASAE). O presente diploma entrou em vigor a 13 de Novembro de 2007.

Prevenção de acidentes graves com substâncias perigosas Decreto-Lei n.º 254/2007 de 12 de Julho Estabelece o regime de prevenção de acidentes graves que envolvam substâncias perigosas e a limitação das suas consequências para a saúde humana e o ambiente, através de medidas de acção preventiva. Sal - Normas de Qualidade Portaria n.º 72/2008 - I Série n.º 16, de 23/01 Define as normas técnicas, as características e as condições a observar na produção, valorização e comercialização do sal alimentar. Livro de Reclamações Portaria n.º 70/2008 - I Série n.º 16, de 23/01 Altera a Portaria n.º 1288/2005, de 15 de Dezembro, que aprova o modelo, edição, preço, fornecimento e distribuição do livro de reclamações a ser disponibilizado pelos fornecedores de bens e prestadores de serviços abrangidos pelo Decreto-Lei n.º 156/2005, de 15 de Setembro. As alterações agora estabelecidas modificam a grelha indicativa de entidades competentes a que se refere a folha de instruções, aperfeiçoam a folha de reclamações, introduzindo novos elementos de identificação, e actualizam as referências feitas ao Instituto do Consumidor. PUB

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eventos [ calendário de feiras e formação ]

evento

temática

MOTEK ITALY

EMBALAGEM

SIEE - POLLUTEEC

WORLD BIOENERGY

local

data

informações

Salão de Tecnologia de Montagem e

Parma

3 a 5 Maio 2008

www.senaf.it

Manuseamento na Indústria

Itália

7 a 10 Maio 2008

www.embalagem.exponor.pt

19 a 22 Maio 2008

www.siee-pollutec.com

27 a 29 Maio 2008

www.elmia.se/worldbioenergy/

3 a 5 Junho 2008

www.devicelink.com/expo/epack05/

Salão Internacional de Embalagem

Porto

e Packaging

Portugal

Salão Internacional dos Equipamentos

Argel

e Serviços da Água

Argélia

Mercado Mundial da Bioenergia

Jönköping Suécia

EASTPACK

Máquinas de Engarrafamento e

Nova Iorque

Embalagem, Materiais e Meios Auxiliares,

U.S.A.

Máquinas Etiquetadoras, Desenho Gráfico. SEMINÁRIO

Seminário Internacional do Projecto EDEN

Porto

PROJECTO EDEN

“Sociedade do hidrogénio”

Portugal

REW ISTAMBUL

Feira Internacional de Reciclagem,

Istambul

Tecnologias Ambientais e Gestão de

Turquia

8 a 9 Junho 2008

seminario.eden@inegi.up.pt www.h2eden.com

19 a 22 Junho 2008

www.rewistanbul.com

11 a 13 Julho 2008

http://paginas.fe.up.pt/~xxien/

21 a 24 Julho 2008

www.foodproexh.com

24 a 28 Agosto 2008

www.chisa.cz/2008/

23 a 25 Setembro 2008

www.ifat-china.com

17 a 20 Novembro 2008

www.venicesymposium.it

Resíduos XXI ENCONTRO

Encontro sob o tema “Química e Inovação”

NACIONAL SPQ

FOOD PRO 2008

CHISA 2008

IFAT CHINA

VENICE 2008

Porto Portugal

Evento da Indústria Alimentar e

Sydney

de Bebidas do Pacífico

Austrália

18º Congresso Internacional sobre

Praga

Engenharia Química e de Processo

Rep. Checa

Salão Internacional da Água, Esgotos,

Xangai

Resíduos, Reciclagem

China

Simpósio Internacional de Energia

Veneza

da Biomassa e Resíduos

Itália

As informações constantes deste calendário poderão sofrer alterações. Para confirmação oficial, contactar a Organização. 52_eq

mercado

HI 143 Registador de Temperatura Hanna Instruments

- De fácil transporte devido ao seu formato reduzido. Preciso e económico.

- Visualização do alarme ao ultrapassar o valor mínimo / máximo estipulado - Conectividade ao PC por cabo USB, para leituras ou análise dos dados e para envio de dados. - Suporte de ﬁxação no local que pretende controlar. Com segurança. Ideal para grandes superfícies. - Principais sectores de aplicação: Alimentar HACCP, Distribuição de Alimentos, Produtos Farmacêuticos, Agricultura e Estufas EN 12830 O HI 143 está em conformidade com a directiva EN 12830 para os registadores de temperatura como especiﬁcado de seguida: - A idoneidade para a conservação (S) e o transporte (T) - Tipo de ambiente climático: C (unidade de conservação e de distribuição de Alimentos) - Classe de precisão - Classe de medição: de -30 a + 70ºC www.hannacom.pt

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Mini registador de temperatura HANNA Instruments com dispositivo de união à parede e cadeado de segurança. HI 143 é um registador de temperatura com sensor NTC interno. Pequeno, leve e de utilização fácil é ideal para controlo de temperatura no processo de conservação, distribuição e transporte de alimentos frescos ou congelados. Ligando o instrumento ao PC através de porta de série ou USB, é possível descarregar os dados memorizados e planiﬁcar os parâmetros de registo: unidade de medição (ºC ou ºF), intervalo de amostras (de 1 minuto a 24 horas), procedimento formal de início, tipo de registo, os limites do alarme e a palavra passe de segurança.

Novo analisador de gás O novo analisador de gás Calomat 62 permite detectar a concentração de hidrogénio e de gases inertes em misturas gasosas binárias com carácter corrosivo. Este analisador mede componentes gasosos tais como H2, N2, Cl2, HCl ou NH3 em misturas binárias ou pseudobinárias. É indicado para aplicações nos processos de electrólise cloro-alcalina, na produção e processamento de aço, na síntese de amónia, produção de fertilizantes, assim como nas instalações de LNG (gás natural liquefeito). O Calomat 62 complementa o analisador de gás Calomat 6, que é utilizado para a medição de hidrogénio em ambientes gasosos não corrosivos. Calomat 6 e 62 encontram-se ambos disponíveis numa versão compacta em rack de 19” ou numa versão em armário para campo com índice de protecção IP65 e separação entre as secções de análise e eléctrica. Ambos os dispositivos garantem a correcção interna e externa dos efeitos de gases interferentes. Para uma rápida e simples manutenção, os analisadores possuem interfaces de comunicação TCP/IP Ethernet e uma ferramenta de software Siprom GA. As interfaces Proﬁbus DP e Proﬁbus PA permitem o acesso ao conceito TIA (Totally Integrated Automation), possibilitando uma integração dos sistemas e a execução de soluções customizadas de automação. www.siemens.pt/automation 53_eq

mercado

Biocida com poder de reserva Para combater a proliferação de infecções através de superfícies, nos mais diversos sectores de actividade, a Imporquímica coloca à disposição dos seus clientes um produto inovador, que combina eficácia com biodegradabilidade. Ipoclor são pastilhas efervescentes com alto poder desinfectante, em que a substância activa é o Trocloseno sódio (NaDCC), também conhecido como dicloroisocianurato de sódio. Este composto possui características bastantes interessantes do ponto de vista biocida visto que em solução é um poderoso e seguro desinfectante, que demonstra eficácia contra vírus, bactérias, fungos e esporos. Muitas vezes, a primeira grande causa de contaminações deve-se à inexistência de programas de sanificação, ou à inadequação do agente químico escolhido para limpeza de superfícies e objectos. É essencial que o produto utilizado seja realmente eficiente no combate dos microrganismos alvo. A substância activa presente na pastilha de Ipoclor é o trocloseno sódio (NaDCC) e quando adicionada à água, esta substância liberta uma dose de ácido hipocloroso (calculado como cloro livre disponível) e cianurato de sódio (um composto não-tóxico e biodegradável): C3H2N3O3.Na + 2HOCl C3Cl2N3O3.Na + 2H2O Vantagens dos produtos biocidas com a substância activa NaDCC: - Produto contendo cloro mas no estado sólido, o que torna mais segura a sua manipulação, armazenamento e transporte. - Após dissolução em água dá origem a soluções com pH muito perto do neutro, o que implica menor risco para os operadores.

- Comparado com outras soluções de dadores de cloro, as soluções de NaDCC são muito menos corrosivas (após testes realizados nos metais mais utilizados). - Maior estabilidade e eﬁcácia devido ao seu poder de reserva que vai libertando progressivamente o agente biocida, ao contrário de outros produtos, como os hipocloritos, que ﬁcam automaticamente desactivados após contacto com matéria orgânica.

www.imporquimica.pt

Reactor de laboratorio “Buchi Glasuster” Modelo Picoclave

Enroladores Automáticos de Mangueira

Market XXI – Solução para o Sector da Distribuição

Especialmente concebido para efectuar pequenas reacções a nível laboratorial, numa gama de 100 a 300 ml. Com vaso de reacção em vidro (que permite visualizar a reacção) para pressões até 6bar, com sistema de fecho e aperto rápido. O modelo em aço inox permite pressões até 60 bar. Completo com drive de agitação ajustável de 100 a 3.000 rpm, com parede dupla para termostatização até 200ºC e válvula de segurança, manómetro e válvulas de adição de produto ao reactor.

A Quilinox apresenta os seus novos enroladores de mangueira automáticos, com braço de suporte orientável, para facilitar o movimento da mangueira. Em aço inox, permite o manuseamento de uma forma eﬁciente e económica. Outra vantagem, é a facilidade de higienização, contribuindo para segurança alimentar.

Aplicação inovadora que irá revolucionar o método de gestão das empresas. O MARKET XXI é uma solução pré-conﬁgurada, exclusivamente direccionada para o sector grossista e operadores logísticos, que se distingue pela utilização das Melhores Práticas de Negócio com vista à gestão da logística de armazém, o que permite a optimização e racionalização da operação e dos custos operacionais e administrativo. Com um vasto conjunto de aplicações, a solução disponibiliza funcionalidades especíﬁcas para a gestão das empresas, incluindo o controlo da validade, propostas de campanhas para escoamento e controlo das devoluções de produtos, optimização do trabalho dos funcionários, rastreio dos produtos e Mobilidade (PDA) e contabilidade.

www.rotoquimica.pt

www.quilinox.com

www.sap.com

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Colunas para Cromatografia Gasosa a temperaturas extremas As colunas Phenomenex Zebron™ ZB-1HT Inferno e ZB-5HT Inferno são colunas não-metálicas para GC especialmente concebidas para garantir total estabilidade térmica até 430ºC. Nas novas colunas o capilar de sílica é revestido com uma nova resina de poliamida, que estabiliza o tubo e apenas dá sinais de degradação térmica a partir dos 430ºC. A tecnologia ESC™ (Engineered Self Crosslinking) reforça a fase estacionária permitindo a criação de “pontes” durante a polimerização da fase, aumentando a estabilidade da mesma e garantindo um tempo de vida útil longo. As colunas Zebron Inferno permanecem flexíveis e fáceis de manusear, mesmo após uso prolongado acima dos 400ºC. Ambas as fases apresentam um sangramento de fase extremamente reduzido e estão certificadas para GC-MS. Picos bem definidos e uma única selectividade e sensibilidade são os resultados de uma extraordinariamente baixa reactividade química. As colunas Phenomenex Zebron Inferno estão especialmente concebidas para a análise de hidrocarbonetos de cadeia longa, ácidos gordos de alto peso molecular, polímeros, plásticos, tensioactivos, triglicéridos e gasóleo, bem como para destilação simulada (SIM-DIS).

www.zetatec.pt

Mangueira própria para contacto alimentar

www.baquelite-liz.pt

A Baquelite Liz, especialista em artigos de plástico, apresenta a mangueira FR Alimentar, especialmente concebida para assegurar a condução de todo o tipo de géneros alimentares aquosos, tais como água potável, sumos e bebidas alcoólicas até 20º, sem que as suas características originais sejam alteradas. Fabricada em PVC (policloreto de vinilo), a mangueira FR Alimentar tem a particularidade de ser atóxica, reforçada com fio de poliéster, suportando temperaturas entre os -20º C até + 40º C e a uma pressão de trabalho de 7 bares. Uma fórmula fundamental para que o produto chegue ao seu destino final nas suas melhores condições, conservando integralmente o sabor original e a sua composição. Outra das suas vantagens é estrutura transparente que permite o acompanhamento visual da operação e a face interna, totalmente lisa, evitando a fixação de resíduos e contaminações.

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FILTERBOX: filtros com carvão activado O controle das emissões na atmosfera incluem tanto o aspecto ecológico como o bem estar em ambiente de trabalho. Em respeito pelo ambiente de trabalho, as diretivas UE, o bem estar das pessoas que trabalham em laboratórios, impõem o uso de sistemas aptos para reter os ácidos ou os solventes presentes nas emissões derivadas de elaborações químicas obtendo a purificação do ar. Os filtros com carvão ativado FilterBox são resposta ao problema de filtração do ar. www.plastifer.es 55_eq

mercado

Identificação e Classificação de Microrganismos O novo sistema MALDI BioTyper® oferece aos microbiólogos uma abordagem diferente na identificação de microrganismos: em minutos com um procedimento único e simples. A extensa biblioteca, pronta a usar, e a tecnologia MALDI-TOF permite a identificação exacta de estirpes desconhecidas. Identifique e classifique microrganismos pelas suas características moleculares, diferenciando com confiança bactérias, leveduras e fungos. www.dias-de-sousa.pt

Apresentação da nova embalagem Tetra Gemina Aseptic

www.tetrapak.com

O recente sistema de embalagem asséptico, por toda a Europa e Ásia Central. Uma linha completa de embalagem esteve em exibição na FISPAL Food Service 2007 – Feira Internacional de Embalagens e Processos para a Indústria de Alimentos e Bebidas, no Brasil. Estudos de consumidor realizados em oito mercados indicam que a embalagem é percepcionada pelo seu design apelativo, excelente funcionalidade e diferenciação de produto. A mesma pesquisa conﬁrma, ainda, que a forma única e o topo distinto desta embalagem combinados com o fácil manuseamento são de extrema comodidade para os consumidores. A Tetra Gemina Aseptic é uma versão da Tetra Pak A3/Flex – uma plataforma de máquinas de enchimento já conceituada e presente em mais de 65 mercados, por todo o mundo. Toda a linha de embalagem foi desenvolvida para proteger o investimento do cliente: o design tanto da embalagem como da linha de montagem permitem aos clientes facilmente mudar para outras embalagens Tetra Gemina Aseptic que sejam lançadas na mesma gama.

Valorização térmica de lamas

Bomba para produtos químicos

Um equipamento destinado à valorização térmica das lamas produzidas nos tratamentos biológicos de efluentes de origem predominantemente doméstica. De concepção e construção patenteada pela FMI Engineering, queima a altas temperaturas as lamas biológicas, previamente desidratadas, originando um composto 100% inerte, correspondente a apenas 10 a 15% do volume inicial das lamas desidratadas. O equipamento em questão, amigo do ambiente, respeita as normas actualmente em vigor na União Europeia para este tipo de instalação, podendo estar situado junto a núcleos habitacionais, uma vez que não origina fumos, cheiros ou ruídos. Dependendo da composição e do grau de desidratação das lamas a queimar, poderse-á reduzir substancialmente, ou mesmo eliminar, a introdução de um combustível externo ao processo. É inclusive possível recuperar a energia produzida no processo de queima para utilização na própria instalação ou vendê-la à rede eléctrica. Conjuntamente com os equipamentos standard, a FMI apresenta a flexibilidade necessária para criar instalações de acordo com as necessidades e dimensões específicas dos clientes.

Bomba submergível totalmente resistente à corrosão, não metálica, com turbina em plástico, apta para o uso em fluidos ácidos, alcalinos e outros líquidos agressivos. O corpo da bomba foi construído em polipropileno reforçado com fibra de carbono e as partes críticas em cerâmica de alta pureza e PTFE (Politetrafluoretileno). Nenhuma parte metálica entra em contacto com o líquido. Trata-se de uma bomba centrífuga com accionamento magnético, pelo que não há possibilidade de fugas para o motor. Entre múltiplas aplicações, poderá ser utilizada para o esvaziamento de depósitos químicos, bombagem de depósitos subterrâneos, sistemas de tratamento de gases, mistura e agitação e mesmo em situações de emergência.

www.mapril.com

www.plastoquimica.com

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