Análise e optimização global de uma linha de extrusão

Os objectivos principais deste estudo são a caracterização de uma das linhas de extrusão existentes na Cabelte, nomeadamente a linha de extrusão de referência EP5, composta por duas extrusoras. Pretende-se fazer a determinação de indicadores energéticos e de processo e a optimização do consumo energético, no que diz respeito à energia consumida e às perdas térmicas relativas a esta linha. Para fazer a monitorização da linha de extrusão EP5 foi colocado no quadro geral dessa linha um equipamento central de medida de forma a ser possível a sua monitorização. No entanto, para a extrusora auxiliar as medições foram efectuadas com uma pinça amperimétrica e um fasímetro. Foram também efectuados ensaios onde foi avaliada a quantidade de material transformada, para isso foi utilizado um equipamento de pesagem, doseador gravimétrico aplicado nas extrusoras. As medições de temperatura para os cálculos das perdas térmicas da extrusora principal e para a caracterização dos materiais plásticos, foram efectuadas utilizando um termómetro digital. Foram efectuados ensaios de débito às extrusoras auxiliar e principal e foi estudada a variação do factor de potência em função da rotação do fuso. Na perspectiva do utilizador final a optimização para a utilização racional de energia está na redução de encargos da factura de energia eléctrica. Essa factura não depende só da quantidade mas também do modo temporal como se utiliza essa energia, principalmente a energia eléctrica, bastante dependente do período em que é consumida. Uma metodologia diferente no planeamento da produção, contemplando o fabrico dos cabos com maior custo específico nas horas de menor custo energético, implicaria uma redução dos custos específicos de 18,7% para o horário de verão e de 20,4% para o horário de inverno. Os materiais de revestimento utilizados (PE e PVC), influenciam directamente os custos energéticos, uma vez que o polietileno (PE) apresenta sempre valores de entalpia superiores (0,317 kWh/kg e 0,281 kWh/kg)) e necessita de temperaturas de trabalho mais elevadas do que o policloreto de vinilo (PVC) (0,141 kWh/kg e 0,124 kWh/kg). O consumo específico tendencialmente diminui à medida que aumenta a rotação do fuso, até se atingir o valor de rotação óptimo, a partir do qual esta tendência se inverte. O cosφ para as duas extrusoras em estudo, aumenta sempre com o aumento de rotação do fuso. Este estudo permitiu avaliar as condições óptimas no processo de revestimento dos cabos, de forma a minimizarmos os consumos energéticos. A redução de toda a espécie de desperdícios (sobre consumos, desperdício em purgas) é uma prioridade de gestão que alia também a eficácia à eficiência, e constitui uma ferramenta fundamental para assegurar o futuro da empresa. O valor médio lido para o factor de potência (0,38) da linha EP5, valor extremamente baixo e que vem associado à energia reactiva, além do factor económico que lhe está inerente, condiciona futuras ampliações. A forma de se corrigir o factor de potência é instalando uma bateria de condensadores de 500 kVAr. Considerando o novo sistema tarifário aplicado à energia reactiva, vamos ter um ganho de 36167,4 Euro/ano e o período de retorno de investimento é de 0,37 ano (4,5 meses). Esta medida implica também uma redução anual na quantidade de CO2 emitida de 6,5%. A quantificação das perdas térmicas é importante, pois só desta forma se podem definir modos de actuação de forma a aumentar a eficiência energética. Se não existir conhecimento profundo dos processos e metodologias correctas, não podem existir soluções eficientes, logo é importante medir antes de avançar com qualquer medida de gestão.

Otimização do processo produtivo de extrusão de pisos na E06

O presente trabalho foi elaborado no âmbito da Dissertação Final de Mestrado do curso de Engenharia Mecânica – Gestão Industrial do Instituto Superior de Engenharia do Porto. Este foi realizado numa empresa da indústria de pneus, a Continental Mabor S.A.. Nos dias atuais, a indústria esta cada vez mais competitiva, os custos e os prazos da entrega são cada vez mais reduzidos e a qualidade cada vez mais exigente, assim sendo, é imprescindível uma constante melhoria do sistema produtivo. Este fato fez com que o presente trabalho tivesse como principal objetivo determinar o estado atual e delinear um plano de melhoria para um equipamento (Extrusora de pisos nº6), recentemente instalado na fábrica mas oriundo de outra fábrica do grupo, recorrendo para tal ao Lean Manufacturing e a ferramentas que lhe estão associadas. Inicialmente realizou-se uma análise e diagnóstico ao processo de extrusão de pisos na Extrusora nº6, com o intuito de avaliar todas as suas ineficiências e ainda formular um plano de melhorias para a ineficiência de maior impacto no sistema produtivo. Esta análise foi realizada em diferentes turnos e diferentes equipas de trabalho de forma a se obter uma amostra mais representativa da realidade global. Após esta análise verificou-se que as principais ineficiências eram Setup, conformidade do material, dimensões e encravamentos, entre outros. Sendo que os Setup provocam um tempo de paragem de 101 minutos por turno, escolheu-se esta perturbação como o foco do plano de melhorias a realizar posteriormente. De forma a reduzir os tempos de mudança (Setup), o autor no presente trabalho utilizou ferramentas Lean Manufacturing, principalmente o SMED. Conjuntamente com o SMED ainda foram utilizadas outras ferramentas Lean Manufacturing tais como: 5S, Gestão Visual, Problem Solving e Normalização do Método de Trabalho. Após a implementação de todas estas ferramentas obteve-se uma redução de tempos de mudança de 43% com 1 operador e 71% com 2 operadores, ou seja, reduziu-se de 40,5 minutos gastos por turno para a mudança de fieira para 23,13 min e 11,79 min respetivamente, o que corresponde a um ganho monetário anual de 63.621€ ou 105.045€, respetivamente. Com este trabalho conclui-se que a utilização de ferramentas Lean Manufacturing contribuem para a redução dos desperdícios do processo produtivo. Por isso, espera-se que este estudo seja aplicado na Extrusora nº6 e nas restantes Extrusoras de pisos existentes na fábrica, e num futuro próximo que se realize estudos semelhantes em máquinas com diferentes funções.

Efeito do cozimento por extrusão na estabilidade oxidativa de produtos de moagem de aveia

O objetivo do presente trabalho foi estudar os efeitos de umidade e de temperatura de extrusão na estabilidade oxidativa de produtos de aveia (Avena sativa L.). Cariopses de aveia foram moídas em moinho de rolos Brabender e obtidas frações de granulometrias superior e inferior a 532 mim. A fração de granulometria superior a 532 mm, de alto teor de proteínas, lipídios e fibra alimentar, foi condicionada na umidade desejada (15,5-25,5%) e extrusada em extrusor de laboratório Brabender monorosca. As condições usadas na extrusão foram taxa de compressão de 3:1, rotação de 100 rpm, matriz de 6 mm de diâmetro e temperaturas entre 77,6 e 162,4°C nas 2ª e 3ª zonas e de 80°C na 1ª zona. O material extrusado foi seco em estufa, moído, acondicionado em sacos de plástico e utilizado periodicamente nas determinações de peróxidos e de n-hexanal. O óleo da fração estudada apresentou quantidade relativamente alta de ácidos graxos insaturados (79,47%), sendo linoléico o principal representante. Independentemente do conteúdo inicial de umidade, todos os produtos extrusados em temperaturas inferiores a 120°C apresentaram baixa rancidez oxidativa, ou seja, essas temperaturas se mostraram adequadas ao processamento de aveia.

Qualidade de cozimento de massas de trigo e soja pré-cozidas por extrusão

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da temperatura de barril (TB) do extrusor e o nível de umidade da mistura de trigo e soja na qualidade de cozimento de massas pré-cozidas por extrusão. Usou-se extrusor Brabender de rosca única com velocidade de alimentação constante de 3,6 kg/h, velocidade da rotação de parafuso de 90 rpm e uma matriz de lâmina com 1 mm de espessura. Os resultados mostraram que, com as crescentes proporções de soja (10% a 40%), houve aumento das perdas de sólidos solúveis no tempo ótimo de cozimento. As perdas diminuíram com a elevação da TB até um mínimo, além do qual, aumentaram. O aumento de umidade diminuiu as perdas nas TB mais baixas, porém aumentou as perdas nas TB mais altas, as quais foram afetadas pela proporção de soja. A elevação da TB causou uma diminuição no aumento de peso e de volume até um mínimo, além do qual, houve aumento. Houve redução no aumento de peso e de volume no tempo ótimo de cozimento com o aumento de umidade e da proporção de soja.

Farinhas de trigo e soja pré-cozidas por extrusão para massas de pizza

A mistura de trigo e soja representa uma importante fonte calórico-protéica com proteínas de boa qualidade. O objetivo do presente trabalho foi avaliar as propriedades de pasta e absorção de água das farinhas de trigo e soja (90:10), pré-cozidas por extrusão em diferentes umidades (23%, 26% e 29%) e temperaturas de barril (60°C, 70°C, 80°C, 90°C), para uso em massa de pizza semi-pronta com características sensoriais desejáveis. Usou-se extrusor Brabender, de rosca única, com velocidade de alimentação constante de 3,6 kg h-1, velocidade de rotação de parafuso de 90 rpm e matriz de lâmina com 1 mm de espessura. As propriedades de pasta das farinhas mistas pré-cozidas aumentaram com o incremento da temperatura de barril; os maiores valores foram obtidos em 26% de umidade. A absorção de água aumentou à medida que se aumentava a umidade. A pizza preparada com a farinha mista extrusada em 23% de umidade e 80°C de temperatura de barril, apresentou as melhores características sensoriais.

Complicação da banda gástrica ajustável videolaparoscópica para tratamento da obesidade mórbida: extrusão da banda

Various options for surgical treatment of morbid obesity have been developed with varying results: vertical banded gastroplasty with intestinal by-pass, disabsorptive surgeries and laparoscopic adjustable gastric banding. Although all of them have been effective in weight loss, lower rates of early and late postoperative complications have been described in some procedures. Laparoscopic adjustable silicone gastric banding (LASGB) has a similar principle as vertical banded gastroplasty and it is a minimally invasive procedure, with low systemic and operative problems, but not free of them. We report two rare cases of this complications of LASGB.

Efeito da temperatura de extrusão na absorção de água, solubilidade e dispersibilidade da farinha pré-cozida de milho-soja (70:30)

Com o objetivo de verificar a possibilidade do uso das farinhas pré-cozidas de milho-soja (70:30) por extrusão em produtos alimentícios, foram estudadas suas características tecnológicas. A mistura crua de milho e soja foi extrusada num extrusor Brabender de dupla-rosca com velocidade de alimentação constante de 20,8Kg/h, velocidade da rotação de parafuso de 100rpm e diâmetro de matriz de 5mm. Os perfis da temperatura de barril (TB) foram: zona 1,60ºC (constante); zona 2,90ºC (constante); zona 3, 90, 110, 130 ou 150ºC e zona 4 (matriz), 110, 130 ou 150ºC. Os resultados mostraram que, o aumento da TB nas zonas 3 e 4 causou um aumento na absorção de água, nitrogênio solúvel em água, índice de solubilidade de nitrogênio, proteína dispersível em água e índice de dispersibilidade de proteína. Não foi verificada a atividade do inibidor de tripsina nas farinhas extrusadas estudadas. Sugere-se, portanto, o uso destas nos produtos cárneos e de panificação.

Efeito dos parâmetros de extrusão sobre as propriedades funcionais de extrusados da farinha de batata-doce

Farinha de batata-doce (Ipomoea batatas) foi extrusada em equipamento de rosca simples, mantendo-se fixas as temperaturas na 1ª e 2ª zonas de extrusão (20ºC e 60ºC, respectivamente). O efeito das variáveis umidade da farinha (15, 18 e 21%), temperatura na 3ª zona (100, 120 e 140ºC) e rotação da rosca (180, 210 e 240 rpm) sobre as características dos extrusados foi investigado utilizando-se metodologia de superfície de resposta. O teor de umidade e a temperatura de extrusão influenciaram significativamente a expansão dos extrusados. O índice de expansão apresentou valores crescentes com a temperatura sob baixos teores de umidade. A dureza dos extrusados e também o índice de absorção de água e o índice de solubilidade em água das farinhas extrusadas não mostraram modelo de regressão significativo com as condições de processo. Quanto à cor das farinhas, o componente L* (luminosidade) apresentou valores crescentes e o parâmetro a*, valores decrescentes com a elevação do teor de umidade até 20-21%. O parâmetro b* e a diferença de cor entre farinhas extrusadas e não extrusadas mostraram valores decrescentes com o aumento da umidade.

Efeito da extrusão sobre a adsorção de água de farinhas mistas pré-gelatinizadas de arroz e bagaço de jabuticaba

O efeito das variáveis de extrusão de misturas de farinha de arroz polido (FAP) e de bagaço de jabuticaba (FBJ) foi estudado em função das características de adsorção de água e da estabilidade dos produtos extrusados (FME). A metodologia de superfície de resposta (MSR) do tipo 2³ foi usada para a obtenção de um modelo matemático preditivo para a estabilidade das farinhas. O desenho experimental foi elaborado para verificar o efeito de dois níveis de substituição de FBJ como fonte de fibra (15 e 25%), dois níveis de velocidade de rotação do parafuso (100 e 200 rpm) e duas condições de aquecimento na 3ª zona do extrusor (120 e 180ºC), originando oito tratamentos. As características de adsorção de água das FAP, FBJ e de suas misturas foram comparadas e estudadas por meio de isotermas de adsorção expressas como atividades de água (A W), que variaram de 0,113 a 0,973, a temperatura de 25ºC. Os dados experimentais das isotermas foram ajustados a modelos matemáticos de GAB, o que originou o coeficiente Xm (umidade de equilíbrio na monocamada) aplicada à MSR como variável resposta para avaliar a estabilidade das farinhas extrusadas. Os resultados obtidos permitiram verificar a importância das três variáveis durante o processo de extrusão. As curvas das isotermas apresentaram características de superfícies hidrofílicas de forma sigmoidal do tipo II. A região de umidade intermediária das isotermas revelou que a FAP adsorve maior quantidade de água por unidade de A W, seguida pelas misturas extrusadas. A FBJ mostrou ser menos higroscópica neste caso. Quanto à estabilidade das misturas extrusadas, as três variáveis de extrusão foram significativas, verificando-se um aumento com o aumento da FBJ e com o aumento da temperatura, enquanto que houve um decréscimo com a velocidade de rotação, porém, de menor efeito. A combinação de valores elevados de temperatura e porcentagem de FBJ aumentou a estabilidade das farinhas extrusadas.

Efeitos de parâmetros de extrusão nas propriedades físicas de produtos expandidos de inhame

Neste trabalho, estudou-se o efeito de parâmetros de extrusão sobre o índice de expansão (IE), volume específico (VE), índice de absorção de água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA) de extrusados de inhame. O processamento foi executado em extrusor mono rosca. Para analisar o efeito combinado das variáveis independentes nas características tecnológicas dos extrusados de farinha de inhame, utilizou-se o delineamento 'central composto rotacional' para três fatores. O desenho experimental foi elaborado para verificar o efeito de três níveis de temperatura na última zona de extrusão (100, 115 e 130ºC), rotação da rosca (163, 204 e 245 rpm) e umidade das farinhas (12, 15 e 18%). Os resultados obtidos mostraram que a umidade e a temperatura influenciaram os parâmetros de expansão (IE e VE). O índice de solubilidade em água (ISA) foi dependente dos três parâmetros do processo. Temperatura elevada e alta rotação da rosca promoveram maiores valores de ISA. Nas condições estudadas, os parâmetros de extrusão não influenciaram o índice de absorção de água (IAA).

Farinha de trigo e soja pré-cozida por extrusão para uso em croquete de carne

Com o objetivo de obter uma farinha pré-cozida de trigo e soja (90:10) com boas características tecnológicas para uso em croquete de carne, foram estudados efeitos de parâmetros da extrusão na capacidade emulsificante (CE) e na estabilidade de emulsão (EE) das farinhas obtidas, e nas características sensoriais do produto elaborado. A mistura foi extrusada em diferentes umidades (23, 26 e 29%), temperaturas de barril (TB: 100, 110, 120 e 130 °C) e velocidades de rotação de parafuso (VRP: nº 4; 120, 150, 180 e 210 rpm). Os resultados indicam que o aumento de VRP e TB aumentou CE e EE até certo ponto, que, ao ser ultrapassado, as fez diminuir. O croquete de carne elaborado com farinha mista com 26% de umidade e extrusada em 150 rpm a 130 °C mostrou melhores sabor e textura, sendo o preferido pela equipe massal de provadores não treinados ao compará-lo com aqueles da farinha de trigo crua e da farinha mista crua. As características sensoriais dos croquetes estudados foram relacionadas com CE e EE das farinhas usadas, sendo que a EE mostrou um efeito mais acentuado do que a CE.

Extrusão de misturas de castanha do Brasil com mandioca

Considerando-se que a castanha do Brasil apresenta elevado potencial nutritivo, baixo consumo no Brasil, baixo valor agregado e é um produto orgânico, além da alta produtividade, do baixo custo da mandioca e da tecnologia de extrusão termoplástica apresentarem ampla aplicabilidade e vantagens, este trabalho teve como objetivo empregar estas três variáveis, para formular misturas com castanha do Brasil e farinha de mandioca e processá-las por extrusão, visando à obtenção de produtos extrusados ricos em proteína vegetal e prontos para o consumo. Foram utilizadas torta de amêndoa de castanha do Brasil semidesengordurada e farinha de mandioca para formulações das misturas para extrusão. Aplicou-se o delineamento fatorial completo composto central (2³), com 3 variáveis independentes e a metodologia de superfície de resposta foi usada para avaliar os resultados da composição centesimal e o valor calórico, frente às variações de castanha, umidade e temperatura. Os resultados indicam que as formulações com maiores quantidades de castanha apresentam quantidades de proteínas, lipídios e cinzas mais elevadas, já as formulações com menores teores de castanha apresentam maiores percentuais de carboidratos. Os coeficientes de regressão médios do modelo estatístico para as respostas são: umidade 7,40; carboidratos 51,09; proteínas 15,34; lipídios 11,77; fibra total 9,92 e kcal 371,65. Os ensaios com menores teores de castanha e maiores de farinha apresentam-se mais expandidos e de cor clara, enquanto que aqueles com maiores teores de castanha não se expandem e têm a cor acinzentada. Conclui-se que a adição de castanha semidesengordurada à farinha de mandioca pode ser submetida à extrusão, originando um produto extrusado fonte de proteína vegetal, pronto para o consumo e que pode atender à exigência de consumidores que não utilizam proteínas de origem animal.

Pellets de trigo e soja produzidos por extrusão

A mistura de trigo e soja representa uma importante fonte calórico-protéica com proteínas de boa qualidade. Apesar disso, a utilização da soja como ingrediente tem sido limitada pelo seu sabor de feijão cru (beany flavor), o qual é melhorado pelo processo de extrusão. Foram estudados os efeitos de umidade da mistura, Temperatura de Barril (TB) e Velocidade de Rotação de Parafuso (VRP, Nº 5) do extrusor no Índice de Expansão (IE), no Índice de Solubilidade em Água (ISA) e nas características sensoriais de pellets produzidos com mistura de trigo e soja (90:10), objetivando a otimização deste processo para a obtenção de pellets fritos com melhores qualidades sensoriais. A farinha mista crua foi extrusada em 2 umidades (32 e 35%), 4 TB (60 a 90 °C) e 4 VRP (60 a 150 rpm), totalizando 32 tratamentos. O pellet frito, preparado com a farinha mista com 32% de umidade e extrusada em 60 rpm a 80 °C, apresentou o maior IE e as melhores qualidades sensoriais (aparência, sabor e textura), sendo preferido pela equipe de provadores não treinados, tanto com sabor de bacon como com sabor de queijo.

Otimização do processo de extrusão termoplástica da mistura castanha do Brasil com farinha de mandioca

O objetivo deste trabalho foi otimizar as condições de processamento por extrusão termoplástica de misturas de torta de castanha do Brasil com farinha de mandioca, em função da aceitabilidade. Foi feito o delineamento fatorial completo 2³ para a produção dos extrudados e a avaliação dos ensaios extrusados em função das respostas de aceitação. No estudo de aceitação global aplicou-se o teste afetivo de escala hedônica com 9 pontos e no de intenção de compra o de 5 pontos. O resultado da metodologia de superfície de resposta indica que aumentos de castanha do Brasil, temperatura e umidade elevam as notas de aceitação global e intenção de compra do produto, com uma região de otimização do processamento nas seguintes condições: temperatura entre 120 a 160 °C, castanha entre 48 a 80% e umidade entre 20 a 25%. Na torta de castanha, a temperatura e a umidade da mistura muito alta ou muito baixa diminuem as notas de aceitação global e a intenção de compra. As maiores notas de aceitação global e a intenção de compra neste experimento estão nos pontos centrais e indicam a validade do modelo.

Efeito da concentração de fibra e parâmetros operacionais de extrusão sobre as propriedades de pasta de misturas de fécula de mandioca e polpa cítrica

Para preencher as várias demandas para funcionalidades em produtos alimentícios, a fécula de mandioca misturada à polpa de laranja desidratada foi extrusada sob diferentes condições (0 a 20% de fibras na mistura); (14,6 a 21,4% de umidade) e (60,8 a 129 ºC) de temperatura de extrusão, objetivando o uso em produtos instantâneos ricos em fibras. A rotação da rosca foi mantida constante em 272 rpm, a abertura da matriz foi 3 mm, a taxa de compressão da rosca foi 3:1 e a taxa de alimentação foi de 150 g/minuto. Os produtos extrusados moídos foram analisados para as propriedades de pasta: viscosidade inicial, pico de viscosidade, quebra de viscosidade, viscosidade final e tendência à retrogradação no Rapid Visco Analyser (RVA), tendo em vista a importância destes parâmetros para este tipo de utilização. Os resultados obtidos mostraram que a porcentagem de fibras foi o parâmetro de maior influência nas propriedades de pasta, e que nas condições de baixo teor de fibras, elevada temperatura e baixa umidade pode ter ocorrido degradação acentuada do amido e solubilização das fibras, levando à redução dos parâmetros de viscosidade.