Automação - BOLACHA_BISCOITO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS 
 ESCOLA DE AGRONOMIA 
 ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
INSTRUMENTAÇÃO, CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
 
SENSORES E ATUADORES EM UMA FÁBRICA DE BISCOITOS 
 
 
 
 
 
 
Heron Ricardo Borges de Souza (201700238) 
 
 
 
 
Professor​: Sérgio Granato de Araújo 
 
 
 
 
 
 
 
GOIÂNIA, GOIÁS 
2020 
1. INTRODUÇÃO 
 
De acordo com a Resolução-RDC N​O 263 de 22 de Setembro de 2005, o produto 
designado como bolacha ou biscoito (seguida da substância que a caracteriza ou por nome 
consagrado pelo uso) é o alimento obtido pelo cozimento da massa preparada com farinhas, 
amidos fermentados ou não fermentados e outras substâncias. 
Os primeiros registros existentes sobre os biscoitos estão relacionados à época dos 
faraós, no Antigo Egito, onde foram encontradas dentro da tumba do faraó Ti, pinturas que 
mostram um trabalhador assando biscoitos, quando os homens descobriram que, do trigo 
cultivado às margens do rio Nilo, poderiam fazer uma massa, que se tornava mais saborosa. 
Os biscoitos eram assados em fornos rústicos e moldados com formas humanas ou de animais 
para serem oferecidos às divindades. Os egípcios acreditavam que, dessa forma, teriam 
chuvas e solo fértil o ano inteiro. (Santana, 2009) 
A popularidade da bolacha aumentou rapidamente e, na Europa, em meados do século 
XVII, começou-se a adicionar chocolates ou chás aos biscoitos. Criando diferentes tipos de 
sabores e aromas, para estimular as suas vendas, investia-se nos mais variados tipos de 
gostos. O progresso dos negócios dos biscoitos foi uma grande indicação às municipalidades 
para uma ótima fonte de renda. (RSA Máquinas, 2020) 
Os romanos contribuíram, projetando e construindo fornos, tornando assim os biscoitos 
mais crocantes. A origem da palavra biscoito está em duas palavras francesas: "bis" e "coctus", 
que significa cozido duas vezes. (Carrasco, 2011) 
Este súbito crescimento do comércio de biscoitos determinou, em retorno, uma busca 
por métodos e modos mais econômicos que apresentavam maior rendimento para sua 
fabricação, ali começava a industrialização do biscoito. (RSA Máquinas, 2020) 
O passo seguinte, em razão da necessidade de fabricarem peças de reposição para as 
máquinas, foi a implantação das indústrias para a fabricação de equipamentos para a produção 
de biscoitos. Hoje se pode contar com mais de 200 tipos de biscoitos e com uma indústria 
altamente especializada. (Santana, 2009) 
Então, as bolachas se tornaram um produto composto principalmente por farinha de 
trigo, gordura e açúcar, com atividade de água bem baixa, o que lhes proporcionam uma longa 
vida útil, se acondicionadas em embalagens com proteções eficientes à entrada de umidade 
(MONTEIRO, 1996). 
 
 
2. FLUXOGRAMA DE PRODUÇÃO 
 
De acordo com a Consultoria de Alimentos ConalimentosJr, o processo da fabricação 
de biscoitos consiste em: mistura dos ingredientes, transformação em massa homogênea, 
moldagem, cozimento ou assadura, resfriamento, embalagem, e armazenagem. 
 
 
 
Figura 2: Fluxograma representativo da linha de produção original. 
Fonte: SILVA, 2017. 
 
2.1 Mistura de Ingredientes 
 
A adição dos ingredientes é variável dependendo da produção de determinado tipo de 
biscoito. Essa mistura deve ocorrer diretamente dentro das chamadas “masseiras”, geralmente 
por um processo realizado em várias etapas. 
 
 
2.2 Desenvolvimento da Massa Homogênea 
 
Este processo ​é realizado pelas “masseiras” que tem funções de homogeneizar os 
ingredientes, desenvolver o glúten da farinha e refinar a massa para ficar menos densa. 
 
2.3 Moldagem 
 
Depois de pronta, é necessário deixar a massa descansando. Após esse descanso, a 
massa é encaminhada para o setor de moldagem ou rosetagem na qual são preparados os 
biscoitos de acordo com o tamanho e a forma desejada. 
 
2.4 Cozimento 
 
As massas moldadas são depositadas em grandes assadeiras e, em seguida, serão 
conduzidas para o forno para retirada da umidade da massa, obter cor e proporcionar várias 
reações físicas e químicas como hidratação e gelatinização parcial do amido. 
 
2.5 Resfriamento 
 
Assim que saem do forno, os biscoitos apresentam-se moles e ainda um pouco úmidos. 
Assim, devem passar pelo processo de resfriamento lento para o melhoramento da umidade e 
desenvolvimento da textura para evitar a quebra do produto. 
 
2.6 Embalagem 
 
A embalagem para biscoitos deve protegê-los contra danos mecânicos, excesso de luz, 
perda e ganho de umidade, poeira, insetos e qualquer outro material. 
 
2.7 Armazenamento 
 
Ao fim, as caixas de papelão são guardadas no setor de armazenamento da fábrica 
enquanto aguardam o embarque para o estabelecimento do cliente. 
Um detalhe interessante do armazenamento automatizado, pode ser feito através de 
robôs que conseguem estocar o produto de maneira inteligente. Os pallets recebem uma 
etiqueta com um código que é escaneado e entra para um banco de dados (MECALUX,2020) 
Assim, o trabalho da equipe comercial é facilitado, pois é possível saber com precisão todo o 
estoque disponível. Além do mais, os robôs podem ser programados para pegar sempre o lote 
que está mais próximo da validade, facilitando o controle de estoque. 
Mesmo que o processo de produção de biscoitos pode parecer simples, ele necessita 
do trabalho de diversos sensores e atuadores para que o desenvolvimento possa ser o de 
melhor qualidade possível. (ConalimentosJr, 2020) 
 
3. A FÁBRICA 
 
A linha de produção de biscoitos geralmente conta com 17 processos principais. Estes 
processos têm subprocessos especificados a seguir. O processo inicia-se no Misturador e é 
finalizado pelo Encaixotamento. (SILVA, 2017) 
 
1. Misturador de Massa: Mistura a massa de trigo do biscoito. 
2. Atuador 1: Capta a massa do biscoito do misturador e transfere ao forno. 
3. Forno: Aquece e cozinha a massa do biscoito. Sistema de trilhos com moldes onde a 
massa é depositada e se movimenta, cozinhando a massa no tempo de uma volta 
completa pelo forno. 
4. Esteira 1: Transporta as placas de massa já cozidas ao elevador. 
5. Elevador: Movimenta as placas de massa de biscoito para cima e após para baixo, de 
modo a diminuir o tamanho da esteira e consequentemente a extensão da linha, 
ajudando a massa a esfriar lentamente, 
6. Esteira 2: Continuação do elevador, transporta as placas para a cremeadeira. 
7. Cremeadeira: Recobre as placas da massa com recheio líquido e quente, de modo que 
todos saem com uma placa de massa e uma de recheio, igualmente espessas, 
idealmente. 
8. Misturador de Recheio: Processo independente da linha de produção. Processo 
parecido com a mistura de massa, porém com reposição manual via operador de 
recheio na cremeadeira. 
9. Continuação da esteira 2: Transporta as placas de massa entre a cremeadeira e o 
alinhamento. Nesta etapa, caso não haja nenhuma forma de automação, um funcionário 
empilha as placas, de modo que a cada duas com recheio, coloca uma sem recheio em 
cima. 
10. Alinhamento: Corrige desvios de alinhamento nos biscoitos empilhados manualmente 
por operadores. 
11. Esteira 3: Transporta biscoitos entre alinhamento e refrigerador. 
12. Refrigerador: O Refrigerador possui dois elevadores, como o elevador após forno, 
dentrode sua estrutura para retardar o tempo que os biscoitos ficam expostos ao 
resfriamento. 
13. Esteira 4: Transporta os biscoitos já resfriados ao processo de corte. 
14. Corte: Reduz uma placa grande de massa com recheio em 40 pequenos biscoitos nas 
dimensões finais, próprias para consumo. 
15. Esteira 5: Transporta os biscoitos já cortados para a Embaladora. 
16. Embaladora: Embala os biscoitos em embalagens, produzindo o produto final. 
17. Encaixotamento: Empilha embalagens já prontas em caixas. 
 
4. O PROCESSO 
 
Os ingredientes que compõem a massa do biscoito são adicionados ao misturador, que 
atua com pás giratórias que movimentam os ingredientes em círculos para gerar uma massa 
homogênea e podem possuir sensores de nível de máximo (muito recheio) e de mínimo 
(reposição instantânea), bem como sensores de temperatura. 
A massa é bombeada para o forno a partir do processo mecânico, feito pelo atuador 
que está ligado a uma mangueira na saída do misturador por onde a massa líquida circula de 
acordo com os moldes de placas de massa do forno se movimentam e podem possuir uma 
válvula que se fecha caso o forno não esteja apto a receber a massa, seja por temperatura 
inadequada ou falha nos processos seguintes. A massa então, percorrerá todo o trilho dentro 
do forno com temperatura de aproximadamente 175​o​C que deve possuir uma válvula de 
controle de gás e ser controlado por sensores de temperatura ou operadores e após o 
cozimento, as placas da massa são depositadas em uma esteira, ligada ao movimento do 
motor (esteira 1), que transporta placas ao elevador para diminuir a extensão da linha. (SILVA, 
2017). 
Antes de seguir para o próximo passo, sensores de identificação de cor são usados por 
operários para saber se todos os blocos de massa estão saindo do forno com a mesma cor 
para manter um padrão de qualidade e identificar se a esteira dentro do forno está funcionando 
na velocidade esperada. 
O elevador transporta a placa de massa à esteira 2 e então, a placa é transportada à 
cremeadeira. A cremeadeira tem funcionamento parecido com uma caneta esferográfica. 
Quando a placa de massa passa pela esteira 2, a cremeadeira deposita o recheio na superfície 
por meio de um rolo embebido em recheio líquido. 
 
 
 
 
Figura 2: Funcionamento da cremeadeira. 
Fonte: Silva, 2017. 
 
A cremeadeira deve possuir sensores de movimento capacitivo na esteira 2, após a 
cremeadeira, realizando contagem de placas das massas que passam. 
Em bolachas recheadas tipo wafer, após este processo, um operador empilha produtos 
a cada duas placas com recheio, ele as empilha e coloca ao topo, outra placa sem recheio, de 
modo a formar uma placa de biscoitos deste tipo. (SILVA, 2017) 
A placa formada continua pela mesma esteira, até que cheguem ao processo de 
alinhamento. Este processo conta com um sensor que detecta a chegada do biscoito, um 
temporizador que conta entre 1 ou 2 segundos e ativa os atuadores ligados a peças de metal 
inoxidável que comprimem os biscoitos para que se encaixem no formato desejado. 
Depois do processo de alinhamento, a placa de biscoito é direcionada pela esteira 3, ao 
processo de refrigeração. O refrigerador conta com dois elevadores internos que possibilitam 
que a maior parte de sua área seja aproveitada. A entrada do refrigerador possui um sensor de 
movimento capacitivo ligado a uma válvula que ativa um atuador, este dá um passo, de modo 
que a placa de biscoito sobe ou desce um degrau e após subir ou descer o elevador por inteiro, 
as palhetas de um elevador passam por outro elevador que seguir em frente com o processo, 
ele também conta com sensores de temperatura e umidade para verificar se esta está dentro 
da faixa estabelecida. 
 
 
Figura 3: Elevador em detalhes. 
Fonte: Silva, 2017. 
 
Os biscoitos refrigerados são transportados até o processo de corte pela esteira 4. 
Assim que a placa de biscoitos chega resfriada e endurecida, um sensor no fim do curso 
detecta a chegada para rebaixar a esteira que o transporta até o processo de corte e aciona o 
primeiro atuador que o projeta contra as lâminas do primeiro corte, em seguida, um segundo 
sensor detecta o fim do primeiro corte e volta o primeiro atuador para a sua posição original, 
acionando o segundo atuador para o segundo corte. Quando o segundo atuador volta para a 
posição original, o terceiro sensor finaliza o fim deste curso para que o atuador 3 leve o 
material para a esteira 5. (SILVA, 2017) 
A esteira 5 separa uma quantidade específica que será embalada, os passos desta 
esteira são hastes mecânicas ajustáveis que separam os blocos de biscoitos de acordo com a 
quantidade determinada e após serem devidamente embalados, um operário empilha as 
embalagens para que sejam estocadas. (SILVA, 2017) 
Após serem embalados, os pacotes passam por um sensor de visão com alta resolução 
que detecta as informações sobre data de validade, lote e símbolos específicos como logo, 
código de barras ou QR Code impressos no filme de embalagem podem ser inspecionados 
diretamente na máquina. A inspeção de caracteres também é possível em material com um 
fundo de padrão colorido. 
 
5. SENSORES 
 
5.1) Sensores de Movimento Capacitivos: Permite detectar a medição linear de pequenos 
deslocamentos da bolacha ou do atuador na ordem de aproximadamente zero até 3 cm, sem 
contato. 
 
 
 Figura 4: Sensor capacitivo 
 Fonte: ENEL 
 
5.2) Sensores de Imagem: Operam com luz e semicondutores, são capazes de estabelecerem 
um padrão, podendo ser usando na seleção de biscoitos imperfeitos, garantindo o controle de 
qualidade. 
 
5.3) Sensores Piroelétricos: Podem ser encontrados por toda a instalação da fábrica, em 
alarmes de incêndio por exemplo ​Nesse sensor existe uma substância que se polariza na 
presença de radiação infravermelha, gerando assim uma tensão que pode ser amplificada e 
usada para efeitos de controle. 
. 
5.4) Sensores Fotoelétricos (Fotodiodos): Operam segundo o princípio de que fótons incidindo 
numa junção semicondutora liberam portadores de cargas . Por ser de alta velocidade de 
resposta, são utilizados em aplicações que exigem sinais rápidos, como leitores de códigos de 
barra. 
 
5.5) Sensores Fotoeléctricos: Sensores acionados através de estímulos luminosos, podem ser 
empregados numa infinidade de aplicações na indústria, como por exemplo em sistemas de 
pesagens. Podem ser do tipo Fotoresistores (LDRs), que tem sua resistência elétrica 
dependendo da quantidade e luz incidente. 
 
5.6) Sensores Mecânicos: Denominados os sensores mecânicos aqueles que sensoriam 
movimentos, posições ou presença usando recurso mecânicos como chaves de fim de curso, 
botões de acionamento de máquina, botões de parada emergencial, entre outros. 
 
5.7) Sensores de temperatura: Aponta variação de temperatura no forno e refrigerador. Dentre 
as opções de sensores foi decidido pelo termistores pela sua alta sensibilidade e sua 
durabilidade. 
 
5.8)Sensores de umidade: Verifica a umidade relativa do ar (umidade absoluta) e a quantidade 
que poderia haver na mesma temperatura (ponto de saturação). O Controle de umidade é 
muito importante para processos como secagem, desidratação, hidratação, climatização e 
conservação de outras características do produto. 
 
6. ATUADORES 
 
6.1) Pneumático: Convertem energia pneumática entrante em energia cinética. São cilindros 
que armazenam ar pressurizado e o convertem em movimento linear, podem ser de dupla 
ação, cilindros sem haste e cilindros de haste passante. Possui um pistão e uma haste que se 
movem dentro de uma câmara fechada. Como nossa fábrica possui um fluxo de produção, o 
atuador selecionado foi o cilindro de ação simples. Os cilindros pneumáticos podem ser usados 
em Sistema de encaixotamento semi-automático com magazines porta caixas (armadas), com 
cilindro pneumático para descida da caixa, e sensor de acionamento. 
 
6.2) Relés: São comutadores eletromecânicos formado por duas ou mais lâminas que são 
ativadas por uma bobina ativando uma chave, utilizada para ligar ou desligar circuitos de 
potência mais alta a partir de uma tensão ou corrente mais baixa como a de um CLP por 
exemplo. 
 
6.3) Contadores: São dispositivos de manobra mecânica acionados eletromagneticamente, 
construídos para uma elevada frequência de operação. Em princípio existem contadores dois 
tipos: Contadores para motores que tem função de estabelecer e interromper correntes de 
motores e chavear cargas resistivas ou capacitivas. O outro tipo é contadores auxiliares que 
são utilizados para comutação de circuitos auxiliares para comando, sinalização e 
intertravamento elétrico. 
 
6.4) Motor: O motor elétrico transforma energia elétrica em energia cinética, fato que garante a 
geração de movimento em forma de um eixo que pode ser utilizado de diversas formas, como 
esteiras, moinhos tubulações e vários maquinários importantes para a fábrica. 
 
6.5) Válvulas: São dispositivos mecânicos que possuem diversos modelos e atuam controlando 
o fluxo e pressão dentro de um processo na sua maioria. São essenciais em tubulações que 
transportam líquidos, gases, fluidos viscosos entre outros materiais. Válvulas que são 
acionadas por três tipo de acionamentos dependendo da necessidade, como o acionamento 
elétrico quando a distância é grande, pneumático que utiliza ar comprimido e muscular. As 
válvulas possuem diversas funções em tubulações como direcionar, bloquear, regular o fluxo e 
mudar a pressão. 
 
6.6) Circuitos hidráulicos e pneumáticos: É muito utilizado para confinar fluidos e utilizar das 
leis da física para transmitir força e executar trabalhos, eliminando a necessidade de 
engrenagens para transporte de fluidos, além de ser mais silencioso. 
 
6.7) Aquecedores:São aparelhos com poder de condução de transferência de calor por meio 
de condução convectiva, condutiva e radiante. Utilizados quando há necessidade de aquecer 
diversos fluidos como água para troca de calor, aquecer óleo utilizados para lubrificação de 
maquinário industrial, tendo bastante uso em indústrias em geral. 
 
6.8) Lâmpadas: Utilizadas em sua maioria para indicar o estado de funcionamento de um 
maquinário, sendo acionadas diretamente por CLP. 
 
7. CONCLUSÃO 
 
A realização deste trabalho proporcionou obter conhecimento do projeto de automação 
e aplicação de sensores e atuadores na indústria de biscoitos, além da possibilidade de 
observar que a utilização destes recursos promove um aumento de produtividade, pois o 
projeto de automatização além de baratear os processos pelo corte de custo operacional, 
ganha um volume de produção maior, que mantém ou melhora a qualidade do produto final. 
 
8. REFERÊNCIAS 
 
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263, DE 22 DE SETEMBRO DE 2005​. Disponível em: 
<https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/anvisa/2005/rdc0263_22_09_2005.html#:~:t
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2. Santana, A. ​Biscoitos Caseiros Não Industrializados​. p.10. 2009. Disponível em: 
<http://www.bibliotecas.sebrae.com.br/chronus/ARQUIVOS_CHRONUS/bds/bds.nsf/D2
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2020. 
 
3. Carrasco, S. ​Sabor & Saber: Biscoito ou Bolacha​. 2011. Disponível em: 
<https://www5.pucsp.br/maturidades/sabor_saber/biscoito_bolacha.html#:~:text=Biscoit
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4. Blog RSA Maquinas. ​A ORIGEM DO BISCOITO​. Disponível em: 
<​https://rsamaquinas.com.br/a-origem-do-biscoito/​> Acesso em: 5 nov 2020. 
 
5. Monteiro, A.G.R. ​Relatório de Estágio Supervisionado - ​Produção de Biscoitos​. p. 
56. UNESP. São José do Rio Preto. 1996. 
 
6. ConalimentosJr. ​Passo a Passo da Fabricação de Biscoito Popular​. 18 abril 2020. 
Disponível em: <http://conalimentosjr.com.br/fabricacao_de_biscoito/>. Acesso em: 8 
nov 2020. 
 
7. Silva, A.. ​Projeto de Automação Industrial em Linha de Produção de Alimentos. 
USP. São Carlos. 2017. 
 
https://rsamaquinas.com.br/a-origem-do-biscoito/
8. Silveira, C. B. CARMO. et al. ​O que é um Cilindro Pneumático? E quais os tipos?​. 
2012. Disponível em: 
<​https://www.citisystems.com.br/cilindro-pneumatico/​>. Acesso em: 15 nov 2020. 
 
9. Santino, R. ​Tecnologia, Biscoitos e Automação: Uma História Surpreendente​. 
Disponível em: 
<​https://olhardigital.com.br/video/tecnologia-biscoitos-e-automacao-uma-historia-surpree
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10. MECALUX. ​Transelevadores para Paletes​. Disponível em: 
<​https://www.mecalux.com.br/armazens-automaticos-para-paletes/transelevadores​>. 
Acesso em: 28 nov 2020. 
 
 
 
 
https://www.citisystems.com.br/cilindro-pneumatico/
https://olhardigital.com.br/video/tecnologia-biscoitos-e-automacao-uma-historia-surpreendente/90579
https://olhardigital.com.br/video/tecnologia-biscoitos-e-automacao-uma-historia-surpreendente/90579
https://www.mecalux.com.br/armazens-automaticos-para-paletes/transelevadores