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Tipo: Dissertação
Título: Modelagem, simulação e análise técnico-financeira de uma unidade de processamento de soro de leite para produção integrada de concentrado proteico, lactose e etanol
Título(s) alternativo(s): Modeling, simulation and techno-financial analysis of a plant unit for integrated producing of whey protein concentrate, lactose and ethanol
Autor(es): Silva, Alexandre Navarro da
Primeiro Orientador: Minim, Luis Antonio
Primeiro coorientador: Perez, Ronaldo
Segundo coorientador: Minim, Valéria Paula Rodrigues
Primeiro avaliador: Soares, Cláudio Furtado
Segundo avaliador: Carvalho, Antônio Fernandes de
Terceiro avaliador: Cruz, Renato Souza
Abstract: O processamento do soro de leite é uma atividade de grande importância tecnológica e ambiental para a cadeia agroindustrial do leite no Brasil. Sua utilização tem sido objeto de muitas pesquisas e vários estudos têm sido realizados com o objetivo de obter produtos comerciais de alto valor agregado concomitantemente à redução do seu alto poder poluente. Neste trabalho objetivou-se modelar e analisar a viabilidade técnico-econômica, incluindo análise de riscos e estudo de impacto poluidor, de uma unidade de processamento de soro para produção de concentrado proteico (CPS). Foi utilizado o software SuperPro Designer® para realizar a modelagem dos processos, sendo construídos dois modelos distintos para obtenção de CPS 34 e CPS 80. Os dados utilizados para construção dos modelos foram obtidos por meio de consulta bibliográfica, empresas de equipamentos, profissionais da área e empresas concorrentes. A avaliação econômica foi realizada mediante análise dos principais parâmetros utilizados: Tempo de Retorno de Capital (TRC), Valor Presente Líquido (VPL), Ponto de Equilíbrio (PE) e Taxa Interna de Retorno (TIR). A fim de avaliar a sensibilidade dos projetos, foi realizada análise por meio de gráficos do tipo spiderplot , o qual permite determinar quais as variáveis que causam maior impacto na TIR. Dados históricos destas variáveis foram utilizados para realização da análise de riscos, por meio de ajuste de distribuição de probabilidades utilizando o teste de qui-quadrado, sendo submetidas à simulação de Monte Carlo utilizando o software @Risk. Para análise de impacto poluidor, foram utilizados os parâmetros de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Os projetos se mostraram viáveis pelos altos valores de TIR e VPL, aliados ao baixo PE e TRC. As variáveis às quais a TIR foi mais sensível foram o preço do soro e do CPS. Por meio da análise de riscos, pôde-se verificar que o projeto se mostra viável mediante a variabilidade associada às variáveis estudadas, sendo que a produção de CPS 80 apresentou-se mais atrativa com TIR mínima de 141,48%, comparado à produção de CPS 34 com TIR mínima de 72,42%. Apesar da maior viabilidade da produção de CPS 80, esta apresentou menor redução do impacto poluidor, devido à maior purificação de proteínas pelo processo de diafiltração. Paralelamente, foi realizado um estudo da utilização da lactose contida no permeado dos processos de separação de proteínas (ultrafiltração e diafiltração), integrado ao processo de produção de CPS, utilizando metodologia semelhante. Foram construídos quatro modelos, sendo estes para produção de: (1) CPS 34 e lactose em pó, (2) CPS 34 e etanol hidratado, (3) CPS 80 e lactose em pó, (4) CPS 80 e etanol combustível hidratado. Analisando os parâmetros econômicos, pode-se verificar que os projetos se mostraram viáveis técnico-economicamente, porém, individualmente, o custo de produção de etanol se mostrou superior ao preço de venda, o que tornam os projetos 1 e 3 inviáveis economicamente. Desta forma, as plantas com produção de lactose em pó são mais atrativas, havendo maior viabilidade de produção de CPS 80 frente ao CPS 34. A TIR se mostrou mais sensível aos preços do CPS, soro, lactose em pó e etanol, porém observa-se pela análise de risco que todos os projetos apresentam viabilidade, com TIR mínima de 49,14% para o modelo 2 e a TIR máxima pode chegar a 203,05% para produção de CPS 80 e lactose em pó. Também foi possível avaliar a redução do impacto poluidor do soro, permitindo concluir que os processos que envolvem a produção de lactose em pó permitem maior redução da carga poluidora do soro.
The processing of cheese whey is an activity of great technological and environmental importance to the agribusiness chain of milk in Brazil. Its use has been the subject of many studies that have been conducted with the goal of reducing its high pollutant power concurrently to produce commercial products with high added value. This work aimed to model and analyze the technical and economic feasibility, including risk analysis and study of pollution impacts, of a processing plant to produce whey protein concentrate (WPC). Was used the software SuperPro Designer® to conduct the process modeling, and constructed two different models to obtain CPS 34 and CPS 80. The data used to build the models were obtained by consulting the literature, equipment companies, professionals and competitors. The economic evaluation was performed by analyzing the main parameters: Time of Recovery Capital (TRC), Net Present Value (NPV), Point of Equilibrium (PE) and Internal Return Rate (IRR). In order to evaluate the projects sensitivity, analysis was performed by means of spiderplot graphs, which allows determining the variables cause the greatest impact on IRR. Historical data of these variables were used to perform risk analysis, by adjusting the probability distribution using the chi-square test, and subjected to Monte Carlo simulation using @Risk software. For analysis of pollution impacts, was used the parameters of Chemical Oxygen Demand (COD) and Biochemical Oxygen Demand (BOD). The projects proved viable due to obtain high values of IRR and NPV, coupled with low PE and TRC. The variables for which the IRR was most sensitive were the price of whey and WPC. Through risk analysis, could see that the project is feasible by the variability associated with variables, and the production of WPC 80 was more attractive with minimum IRR of 141.48% compared to the production of CPS 34 with minimum IRR of 72.42%. Despite the greater viability of production of WPC 80, the pollutant reduction was less than the WPC 34, due to higher protein purification by diafiltration process. In parallel, a study of the use of lactose contained in the permeate of protein separation processes (ultrafiltration and diafiltration), the integrated process of WPC production, using similar methodology. Four models were built, which are to produce: (1) WPC 34 and lactose powder, (2) WPC 34 and fuel hydrous ethanol, (3) WPC 80 and lactose powder, (4) WPC 80 and fuel hydrous ethanol. Analyzing economic parameters, we can verify that the projects was feasible techno-economically, but individually, the cost of ethanol production was greater than its selling price, which makes the 1 and 3 projects unfeasible. Thus, plants with production of lactose powder are more attractive, with greater feasibility of WPC 80 production compared to WPC 34. The IRR was more sensitive to prices of CPS, whey, lactose powder and ethanol, however by the risk analysis all projects were feasible, with a minimum IRR of 49.14% for model 2 and the maximum IRR can reach to 203.05% for WPC 80 and lactose powder production. It was also possible to evaluate the reduction of pollution impacts of whey, allowing the conclusion that the processes involving lactose powder production allow further reduction of pollutant load of whey.
Palavras-chave: Soro de queijo
Processamento
Modelagem
Cheese whey
Processing
Modeling
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Ciência de Alimentos; Tecnologia de Alimentos; Engenharia de Alimentos
Programa: Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Citação: SILVA, Alexandre Navarro da. Modeling, simulation and techno-financial analysis of a plant unit for integrated producing of whey protein concentrate, lactose and ethanol. 2011. 97 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Alimentos; Tecnologia de Alimentos; Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2011.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/2892
Data do documento: 17-Fev-2011
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