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A indústria de produtos de carne é um sub-sector importante dentro do âmbito alimentar, todavia os seus processos têm um elevado potencial de melhoria. Entre eles encontram-se os processos de secagem dos produtos de carne curados. As melhorias do processo de secagem podem ser conseguidas de diferentes formas. Por exemplo, reduzindo o consumo energético, desenhando o processo e/ou melhorando o seu controlo para reduzir a quantidade de produto rejeitado ou reprocessado. A implementação de melhorias no processo não é fácil de realizar devido à grande quantidade de parâmetros que intervêm, como podem ser: temperatura, humidade, velocidade do ar, disposição do produto no secador, sistema de distribuição de ar etc. Além disso, há que ter em conta que as características dos secadores existentes nas fábricas de processamento variam de forma importante de um sítio para outro e portanto têm que ser encontradas soluções particulares para cada caso.
A optimização de processos e produtos através de potentes ferramentas de software permitem estudar o impacto das melhorias simulando num computador os desenhos dos processos ou produtos que estão a ser desenvolvidos.
Com esta finalidade, a partir do IRTA (dentro do Programa de Tecnologia Alimentar) foi desenvolvido o IRTAsim, uma ferramenta de software para modelar e simular a secagem de produtos de carne (http://irtasim.irta.cat/). A ferramenta “on-line” está desenhada para estudar qualquer produto com uma geometria cilíndrica. Os resultados obtidos no final da simulação são a perda de peso do produto em função do tempo e a distribuição de água no interior deste.
Conjuntamente com esta ferramenta foram desenvolvidos modelos que podem ser utilizados com o software comercial conhecido como COMSOL que permite simular a distribuição de velocidades de ar, temperatura e humidade num secador industrial (Figura 1). A combinação das duas ferramentas permite estimar a evolução do produto em diferentes pontos do secador, permitindo optimizar o desenho do secador e do processo de forma rápida e económica.
Estas ferramentas, além disso, permitem incorporar outro tipo de modelos. Por exemplo, modelos de crescimento de microorganismos para poder avaliar a segurança alimentar do produto e/ou modelos que simulam o funcionamento do sistema frigorífico e que permitem estimar o consumo energético do sistema frigorífico do equipamento de secagem.
Através da incorporação de algoritmos de optimização a tais ferramentas, a simulação permite-nos garantir e optimizar vários aspectos fundamentais. Por um lado, ao conhecer a evolução do produto durante o processo, dispomos da estimativa da sua qualidade (textura, aparência,…) e o seu rendimento económico. Assim, poderão ser determinadas as condições óptimas do processo, quer seja em processos de fermentação ou secagem. Este óptimo incide directamente na redução de produto defeituoso (encrostado, defeitos de adesão da tripa,…). Por outro lado, ao dispôr de uma estimativa da segurança alimentar do produto, pode-se incorporar este factor nos algoritmos de optimização para que as condições de preparação não sejam apenas óptimas do ponto de vista de qualidade mas também de segurança alimentar do processo.
A redução do consumo e custo energético também são aspectos importantes na optimização do processo. A ferramenta também permite incorporar a optimização do custo energético considerando as restrições fixadas quanto à qualidade e segurança alimentar.
Outra oportunidade que oferece a simulação, é dispôr de instruções do processo adequadas para ajustar a finalização do processo segundo os pedidos e a evolução das vendas, sem afectar a qualidade e segurança alimentar do produto.
Seguidamente são pormenorizados dois casos industriais. No primeiro, a utilização da simulação facilitou a eliminação de um problema de qualidade, mais concretamente, o encrostar do salsichão. Foi simulado um aumento da humidade relativa do ar e a diminuição do tempo de funcionamento da turbina ao início do processo e uma diminuição da humidade e aumento de tempo de turbina no final do processo que deram lugar a um produto com perdas e tempos de processo semelhantes e sem defeito de encrostar. A figura 2 mostra estimativas do aumento de humidade na superfície do salsichão no processo sem crosta. No segundo caso, o objectivo foi a diminuição do consumo de energia do processo de secagem de um produto de carne. Ao aumentar a temperatura de evaporação do sistema frigorífico e reduzir o tempo de accionamento da turbina em certos periodos do processo (Figura 3), a simulação reportou uma redução do consumo energético cerca de 15 %.
Do mesmo modo, em outros sectore, a simulação oferece oportunidades de melhoria do processos de secagem a baixo custo.
