Planta de produção de margarina

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
PLANTA DE PRODUÇÃO DE 
MARGARINA 
Projeto de Processos Químicos 
 
 
Prof. Dr. Luís Augusto Martins Ruotolo 
 
 
Ana Luisa Rossi RA: 594083 
Barbara Morrone Jurno RA: 597724 
Daniele Santana Jaegger RA: 598364 
Mayara Virginia de Araújo Galvão RA: 612944 
Paula Mayumi Fukuda RA: 598410 
 
 
 
 
 
 
São Carlos 
2018 
 
 
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MARGARIDA 
2018 
Sumário 
NOMENCLATURAS E ABREVIAÇÕES ............................................................................... 4 
LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................. 5 
LISTA DE TABELAS .............................................................................................................. 6 
OBJETIVO DO PROJETO .................................................................................................... 7 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 8 
2. ESTADO DA ARTE/REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................ 9 
2.1. Produto ......................................................................................................................................... 9 
2.2. Matérias Primas ........................................................................................................................ 10 
2.2.1. Água ............................................................................................................................................. 11 
2.2.2. Óleo Vegetal ................................................................................................................................ 11 
2.2.3. Gordura Vegetal Hidrogenada .................................................................................................. 11 
2.2.4. Sal ................................................................................................................................................. 12 
2.2.5. Leite .............................................................................................................................................. 12 
2.2.6. Aditivos ........................................................................................................................................ 12 
2.2. Processo de Produção da Margarina ................................................................................ 14 
2.2.1. Armazenamento do óleo e da Gordura ............................................................................. 14 
2.2.2. Preparação da Fase Oleosa ...................................................................................................... 15 
2.2.3. Preparação da Fase Aquosa ..................................................................................................... 15 
2.2.4. Hidrogenação .............................................................................................................................. 16 
2.2.5. Emulsificação .............................................................................................................................. 29 
2.2.6. Resfriamento ............................................................................................................................... 31 
2.2.7. Plastificação e embalagem ........................................................................................................ 32 
2.2.8. Refusão ........................................................................................................................................ 33 
2.2.9. Mercado ....................................................................................................................................... 33 
3. JUSTIFICATIVAS E DEFINIÇÕES .............................................................................. 34 
3.1. Escolha das Matérias Primas .................................................................................................... 34 
3.2. Escolha do processo ................................................................................................................. 36 
3.2.1. Processo de hidrogenação ....................................................................................................... 36 
3.2.2. Emulsificação .............................................................................................................................. 37 
3.3. Capacidade de produção ........................................................................................................... 37 
3.4. Limites de bateria ....................................................................................................................... 38 
4. Fluxograma ................................................................................................................. 40 
5. Balanços ...................................................................................................................... 44 
5.1. Balanços de massa .................................................................................................................... 44 
5.2. Balanço de Energia .................................................................................................... 55 
 
 
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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NOMENCLATURAS E ABREVIAÇÕES 
 
AGL: Ácidos Graxos Livres; 
ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária; 
BRF: Brasil Foods; 
DIPOA: Departamento de Inspeção de Produtos de Origem Animal; 
FO: fase oleosa; 
KL: constante da velocidade de conversão do linoleico para oleico; KLn: 
constante da velocidade de conversão do linolênico para linoleico; Ko: 
constante da velocidade de conversão do oleico para esteárico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: diferentes processos de hidrogenação...........................................19 
Figura 2: Processo de LUGHI de hidrogenação contínua.............................20 
Figura 3: Reator convencional com agitador de pás.....................................23 
Figura 4: princípio de operação de um reator de recirculação......................24 
Figura 5: Sistema de recirculação para hidrogenação..................................25 
Figura 6: Diagrama de blocos do limite de bateria do processo....................39 
Figura 7: Fluxograma do processo de produção de margaria na planta 
Margarida.......................................................................................................42 
Figura 8: Tanque de emulsificação................................................................45 
Figura 9: Tanque de plastificação..................................................................46 
Figura 10: Pasteurizador...............................................................................47 
Figura 11: Bomba de alta pressão.................................................................47Figura 12: Resfriador.....................................................................................47 
Figura 13: Tanque de preparação da fase oleosa.........................................48 
Figura 14: Tanque de preparação do óleo aditivado.....................................49 
Figura 15: Filtro de sólidos............................................................................49 
Figura 16: Tanque de preparação da fase aquosa........................................50 
Figura 17: Saturados de sólidos....................................................................51 
Figura 18: Saturador de sólidos.....................................................................51 
Figura 19: Filtro de água................................................................................52 
Figura 20: Reator de hidrogenação com recirculação...................................52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE TABELAS 
Tabela 1: Tempo de processo no sistema convencional e no sistema de 
recirculação (UROSEVIC 1986)..................................................................26 
Tabela 2: Composição dos componentes da fase 
gordurosa....................................................................................................34 
Tabela 3: Composição dos componentes da fase aquosa..........................34 
Tabela 4: Matérias primas e composição para a produção da margarina 
Margarida....................................................................................................35 
Tabela 5: consumo de margarina anual no Brasil e nas regiões (IBGE 
2015)...........................................................................................................37 
Tabela 6: consumo de margarina anual nos estados da região Nodeste 
(IBGE 2015)................................................................................................37 
Tabela 7: Correntes e vazões do processo de produção da Margaria........43 
Tabela 8: Requisitos do processo (MALONE, 1980)...................................54 
Tabela 9: Propriedades das substâncias no tanque de preparação da fase 
leosa............................................................................................................56 
Tabela 10: Propriedades de balanço para o tanque de preparação da fase 
aquosa.........................................................................................................57 
Tabela 11: Propriedades das substâncias do 
emulsificador...............................................................................................57 
Tabela 12: Propriedades de balanço para o pasteurizador.........................58 
Tabela 13: Propriedades de balanço para o 
resfriador.....................................................................................................59 
Tabela 14: Propriedades de balanço para o 
plastificador.................................................................................................59 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MARGARIDA 
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OBJETIVO DO PROJETO 
O presente trabalho tem como objetivo o projeto de uma planta de 
produção de margarina. Desde sua concepção ao detalhamento, 
dimensionamento da planta, análise econômica e a elaboração de uma 
maquete da mesma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
A margarina é uma emulsão, ou seja, a mistura de substâncias que 
normalmente não se misturam. No caso, é água em óleo/gordura. A definição 
de margarina no Brasil, segundo a portaria 372/1997 do Ministério da 
Agricultura é: “Produto gorduroso em emulsão estável com leite ou seus 
constituintes ou derivados, e outros ingredientes, destinados à alimentação 
humana com cheiro e sabor característico. A gordura láctea, quando 
presente não deverá exceder a 3% (m/m) do teor de lipídios totais. Teor 
máximo de lipídios de 95%”. A margarina foi desenvolvida pelo químico 
Hippolyte Mège-Mouriès (entre 
1868-1869) ao misturar gordura de animal com leite sob agitação. Na época 
da sua invenção acreditou-se que era constituída de ácido margárico. Um tipo 
de ácido graxo com uma estrutura bem grande formada por 17 carbonos, 
descoberto por Michel Eugène Chevreul anos antes. Mas com os avanços da 
Ciência e da tecnologia foi visto que a margarina era na verdade uma mistura 
de ácido palmítico (desconhecido anteriormente) e esteárico que são outros 
tipos de ácidos graxos bem comuns. 
A motivação para criar esse produto veio do governo francês. Napoleão III 
tinha a demanda por um produto que fosse uma alternativa para servir como 
alimento mais barato para as forças armadas e a população pobre. Dessa 
forma Hippolyte Mège-Mouriès criou um produto com as características 
desejadas de consistência, sabor e preço. 
Desde então, o desenvolvimento da margarina e da gordura vegetal 
hidrogenada compartilham uma história parecida: a busca de produtos para 
substituir a manteiga e banha de animais (boi e porco). Seja por motivos 
econômicos, técnicos ou de mercado. 
Em meados dos séculos XIX e XX começaram a haver avanços técnico 
científicos na produção desses produtos, dessa forma se deu a invenção da 
gordura vegetal hidrogenada e das técnicas de refinamento/purificação de 
óleos vegetais. Aumentando as possibilidades de uso do produto. A 
popularidade aumentou também por causa de mudanças na formulação (uso 
 
 
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de óleo vegetal), durante a grande depressão americana (década 30) e a 2º 
Guerra Mundial por causa da falta de suprimentos e racionamento. Outra 
técnica que popularizou a margarina foi marketing, já que era vendido como 
algo saudável por não tem colesterol diferente da manteiga, já que óleo 
vegetal não tem colesterol. 
As formulações podem variar de acordo com o fabricante. Mas geralmente 
é uma mistura de óleos vegetais hidrogenados e/ou interesterificados 
(manipulação da estrutura química), água e emulsificantes. Podendo entrar 
outros ingredientes como vitaminas. 
A utilização da margarina é bem vasta. Tecnicamente ela pode ser usada 
no lugar da manteiga que é um produto mais caro e mais sensível à 
temperatura, e está presente em diversos alimentos do cotidiano, como por 
exemplo em salgados, doces e principalmente em folhados. 
 
2. ESTADO DA ARTE/REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1. Produto 
A margarina é um produto graxo, produzida a partir de óleo vegetal e 
gordura hidrogenada, que por sua vez possuem diversos ácidos graxos em 
sua molécula. 
De acordo com LEME (2005), as margarinas são classificadas de 
acordo com o percentual de fase oleosa (F.O) presente nela, podendo ser: 
 Margarina de mesa: 80% de F.O 
 Margarina tipo soft: Até 60% de F.O 
 Margarinas low-fat: 40% ou menos de F.O 
 Low fast spreads: 20 a 25% de F.O 
Esse projeto é baseado na produção da margarina de mesa. 
Conforme os órgãos reguladores DIPOA e ANVISA, os requisitos de 
qualidade da margarina são: (CIBILS, FASANO, Et al., 2004) 
a) Características Sensoriais: 
 Aspecto: emulsão plástica ou fluída, homogênea, uniforme 
 Cor: amarela ou branca amarelada, homogênea normal. 
 
 
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 Sabor e odor: característico ou de acordo com os ingredientes 
de sua composição normal. 
b) Características Físico-químicas 
 Lipídios totais (*): máximo de 95% 
 Umidade: De acordo com o teor de lipídios e outros ingredientes. 
c) Acondicionamento 
 Embalagem plástica ou acondicionado em 
envases bromatologicamente aptos. 
d) Condições de Conservação 
 Margarina deve ser conservada e comercializada em 
temperatura não superior a 16º, salvo para o produto cujos 
ingredientes, segundo um sistema de análise de risco, requeira 
temperatura inferior ou superior a 16º C. 
2.2. Matérias Primas 
 
A ANVISA, agência reguladora a qual deve ser mais considerada em 
alimentos, visto que essa diz respeito ao controle sanitário, visando a 
proteção à saúde da população, divide os ingredientes da margarina em 
obrigatórios e opcionais (Portaria nº 193, de 9 de março de 1999 (DOU. DE 
11/03/99). São eles: (CIBILS, FASANO, Et al., 2004) 
Ingredientes Obrigatórios: 
 Óleos e/ou gorduras vegetais 
 água. 
Eles poderão ser modificados em todo ou em parte, por hidrogenação e/ou 
interesterificação e/ou por fracionamento e/ou por outro processo 
tecnologicamente adequado. 
Ingredientes Opcionais: 
 Sal (cloreto de sódio) 
 Amidos e/ou amidos modificados 
 Açúcares e/ou glicídios (exceto poliálcoois) 
 Proteínas comestíveis 
 
 
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 Malto dextrina 
 Ácidos graxos essenciais 
 Vitaminas e/ou minerais 
 Culturas de fermentação de ácido láctico e/ou produtoras de aromas 
 Gema de ovo 
 Leite e seus constituintes 
 Gordura láctea - não mais que 3% do teor total de lipídios 
É permitida a utilização de aditivos intencionais e coadjuvantes de 
tecnologia conforme legislação específica. 
 
2.2.1. Água 
A água entra na formulação para obter-se a emulsão característica no 
produto e diminuir o teor de gordura o que tem sido buscado nos cremes 
vegetais e halvarinas. É ainda o veículo para o sal, vitaminas e outros aditivos 
hidrossolúveis. (GEA, 3 ed.) 
 
2.2.2. Óleo Vegetal 
A adição de certo percentual de óleo vegetal a gordura que irá compor a 
margarina tem por função: 
 Diminuir o custo pela diminuição da quantidade de produto 
hidrogenado; 
 Aumentar a untabilidade do produto pois o óleo age como lubrificante 
entre os cristais de gordura; 
 Diminuir o teor de gordura, caracterizando o produto como "diet". 
Cada óleo vegetal possui uma composição de triglicerídeos característica, 
como observado na Tabela 02, que influencia na transformação em gordura. 
Óleos mais insaturados, como o óleo de soja, por exemplo, resistem mais a 
hidrogenação e fornecem gorduras mais maleáveis. (GEA, 3 ed.) 
 
2.2.3. Gordura Vegetal Hidrogenada 
As gorduras vegetais hidrogenadas são o constituinte principal das 
 
 
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margarinas cremes vegetais entrando em cerca de 82% nas margarinas, 
porém é efetivamente o que representa o maior custo no produto. 
Seu ponto de fusão é sempre ligeiramente inferior a temperatura do corpo 
humano (38C) de forma a fundir rapidamente quando ingerida. 
Sua composição, através da mistura de gorduras de pontos de fusão 
diversos determina a maior ou menor untabilidade do produto e a maior ou 
menor resistência a temperaturas ambiente elevadas. (GEA, 3 ed.) 
 
2.2.4. Sal 
A adição de sal é importante pela formação do eletrólito que quando da 
ingestão do produto facilita a quebra da emulsão realçando o sabor da 
margarina. (GEA, 3 ed.) 
 
2.2.5. Leite 
O leite tem como única função tornar o produto mais similar à manteiga 
dando um sabor mais próximo, apesar da porcentagem relativamente 
pequena em que entra na formulação. 
O leite originalmente entrava na formulação da margarina sob a forma de 
iogurte exigindo portanto um pré-tratamento por fermentação o que encarecia 
bastante o produto. Atualmente o leite pode entrar em pó. (GEA, 3 ed.) 
 
2.2.6. Aditivos 
Estabilizante: os mais empregados são mono e diacilgliceróis (0,1-0,3%) 
e lecitina de soja (0,2-0,5%), os quais agem como emulsificante no sistema. É 
importante que esses dois produtos auxiliares sejam de boa qualidade, já que 
estão presentes em quantidades significativas na composição da margarina. 
A lecitina de soja também introduz substâncias de alto valor nutricional como 
as vitaminas do complexo-B. 
Flavorizantes: têm a função de conferir aroma semelhante ao da 
manteiga. A maioria dos flavorizantes empregados são de origem sintética, 
mas frequentemente são idênticos aos produtos naturais. O empregado na 
 
 
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produção de margarinas é a vanilina. 
Conservantes: previnem o desenvolvimento de fungos que, pela ação de 
suas lipases poderiam promover a rancidez hidrolítica. Os mais utilizados são 
bensoato de sódio, sorbato de potássio e ácido sórbico. 
Antioxidante: os mais empregados em margarina são o ácido cítrico, butil- 
hidroxianisol, butil-hidroxitolueno e EDTA. São utilizados para aumentar a vida 
útil das margarinas, pois evitam a rancidificação, ou oxidação das gorduras, 
evitam que óleos e gorduras se combinem com o oxigênio, tornando-se 
rançosos. 
Corante: podem ser constituídos por suspensões oleosas de b -caroteno 
a 30% ou por misturas contendo vitamina A e b –caroteno. 
As bases gordurosas de margarina são constituídas por misturas de 
gorduras com diversos índices de iodo, óleos líquidos e gorduras 
hidrogenadas, cada um com pontos de fusão diferentes para garantir à 
margarina uma boa plasticidade. Para uma gordura ser plástica, ela deve 
consistir de uma fase sólida e uma fase líquida, sendo que a relação entre as 
duas fases e o caráter cristalino da fase sólida determinam a consistência e a 
firmeza. 
Um aspecto fundamental na técnicas de processamento de gordura é sua 
tendência a cristalização. As gorduras são polimórficas, podendo existir em 
três principais formas cristalinas: a (muito instável), b e b -prima. A forma b é 
mais densamente empacotada e mais estável, o que implica em maiores 
consistência e ponto de fusão. 
Estão incluídas na categoria b os óleos de soja, girassol, amendoim, milho 
e oliva; na categoria b -prima estão os óleos de algodão, a gordura do leite, o 
sebo, entre outros. 
A característica desejável de cristalização da margarina obtém-se na 
forma b -prima, como ocorre na manteiga. Contudo, é possível obter produtos 
adequados mesmo usando gorduras com alta propensão à forma b, como o 
 
 
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óleo de soja hidrogenado. Isto é conseguido através do uso de múltiplos 
componentes de consistência variáveis na formulação da base gordurosa. 
Sendo o óleo de soja o mais comumente utilizado na composição das 
fases gordurosas de margarinas nacionais. (CIBILS, FASANO, Et al., 2004) 
 
2.2. Processo de Produção da Margarina 
A margarina é produzida através da emulsificação de uma fase oleosa, 
composta essencialmente por gordura hidrogenada, óleo vegetal e aditivos, e 
uma fase aquosa, composta de água, leite, sal e alguns aditivos. 
Estão apresentados a seguir as etapas necessárias para a produção 
da margarina. 
2.2.1. Armazenamento do óleo e da Gordura 
Óleos e gorduras hidrogenadas são armazenados em tanques separados. 
O armazenamento de óleo é feito em tanquesde aço inoxidável com agitação 
e a temperatura ambiente. Óleos vegetais são líquidos a temperatura 
ambiente, possuindo temperatura de fusão em torno de -20°C (óleo de soja), 
logo, não necessitam de aquecimento na armazenagem. 
Já o armazenamento de gordura é feito em tanques de aço inoxidável 
com agitação e aquecimento, para assegurar uma temperatura de 
armazenamento estável acima do ponto de fusão da gordura (~37°C), já que 
estas se mantêm sólidas ou semi-sólidas a temperatura ambiente. O 
aquecimento dos tanques é feito através da passagem de um fluido quente 
(água) por um encamisamento e a temperatura interna é mantida em 
aproximadamente 45°C. 
A retirada dos óleos e gorduras de seus tanques de armazenagem é feita 
por intermédio de bombas centrifugas. A gordura é enviada diretamente para 
os tanques de emulsificação, enquanto o óleo passa por uma etapa de 
preparação com aditivos lipossolúveis. 
 
 
 
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2.2.2. Preparação da Fase Oleosa 
A fase oleosa é preparada através da adição de componentes 
lipossolúveis ao óleo vegetal refinado, tais como corantes, emulsificantes, 
antioxidantes, vitaminas, estabilizantes, e aromatizantes. Estes componentes 
são adicionados em quantidades menores quando comparados aos demais 
elementos do produto. Estes ingredientes são pesados e incrementados 
manualmente aos tanques de preparação. Os tanques são de aço inoxidável, 
com agitação, sem aquecimento, funcionando em regime batelada e de 
maneira alternada. (LIMA, P.P., Et AL., 2017) 
Cada tanque é preparado em cerca de 20 minutos garantindo a 
solubilidade dos componentes ao óleo. Posteriormente a fase aditivada é 
filtrada para a retirada de quaisquer resíduos sólidos presentes e 
transportada, por intermédio de bomba centrífuga, para os tanques de 
emulsificação. . (LIMA, P.P., Et AL., 2017) 
Em seguida ocorre a mistura do óleo vegetal com a gordura hidrogenada. 
Esta mistura de gorduras é preparada em tanques aquecidos com água 
quente, dotados de agitador e revestidos internamente (ou inoxidável). 
Somente no caso de uma alta produção de um determinado tipo de margarina 
as gorduras podem ser pré misturadas antes da desodorização de forma a 
chegar aos tanques de alimentação da planta de margarina já formulada. 
.(GEA, 3 ed.) 
2.2.3. Preparação da Fase Aquosa 
A fase aquosa é preparada através da adição de sal (NaCl), leite em pó, 
conservantes e ácidos inorgânicos, ou seja, componentes hidrossolúveis. A 
água utilizada deve possuir boa qualidade físico-química e microbiológica, 
passando por processos de tratamento antes da entrada no processo 
produtivo. (LIMA, P.P., Et AL., 2017) 
Devido à cloração, etapa do tratamento recorrente de água, é importante 
que a mesma sofra um processo de remoção de cloro por filtração em carvão 
ativado, bem como, uma esterilização por lâmpadas ultravioleta, garantindo 
 
 
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sua qualidade antes da entrada no processo. A partir deste ponto a água 
deverá ser conduzida por tubulação de aço inoxidável, com acabamento 
polido (sanitário). (CHANDAN, et.al. 2007) 
Os componentes hidrossolúveis são adicionados aos tanques de 
preparação através de um saturador de sólidos. Este equipamento possui um 
funil de adição posicionado a um compressor que mantém um fluxo constante 
de pulverização de sólidos até a saturação da água nos tanques de 
preparação. Os tanques são de aço inoxidável, com agitação, com 
aquecimento por encamisamento, funcionando em regime batelada e de 
maneira alternada. Durante a preparação o encamisamento proporciona 
aquecimento a 45°C, para aumento da solubilidade. 
Posteriormente a fase aditivada é filtrada para a retirada de quaisquer 
resíduos sólidos presentes e transportada, por intermédio de bomba 
centrífuga, para os tanques de emulsificação. (LIMA, P.P., Et AL., 2017) Está 
etapa é de fundamental importância, pois a dissolução do sal afeta 
positivamente a qualidade da margarina, já que sua cristalização pode 
acarretar entupimentos e incrustações nos equipamentos e tubulações. 
2.2.4. Hidrogenação 
A gordura hidrogenada é obtida a partir da hidrogenação do óleo vegetal. 
Hidrogenação é o processo de tratamento de óleos com gás hidrogênio 
na presença de um catalisador no qual resulta a conversão de óleos líquidos 
em gorduras semi-sólidas ou plásticas através das quebras de insaturações. 
A reação ocorre quando o óleo, o hidrogênio e o catalisador são colocados 
em contato em condições adequadas de agitação, e temperatura. 
2.2.4.1. Reação de Hidrogenação 
A descoberta da reação de hidrogenação catalítica no início dos anos 90 
permitiu a transformação de óleos líquidos em gorduras sólidas e 
semissólidas. Porém, apesar de algumas literaturas definirem a hidrogenação 
de óleos e gorduras como uma simples saturação das duplas ligações de 
 
 
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ácidos graxos, este processo é mais complexo, pois resulta de reações 
simultâneas. Segunda Kheiri (1984), as reações mais importantes seriam: 
a) Hidrogenação: Saturação de duplas ligações em cadeias de ácidos 
graxos insaturados; 
b) Isomerização geométrica: Conversão da forma cis para trans das 
ligações insaturadas em cadeias de ácidos graxos; 
c) Isomerização posicional: Mudança da posição de ligações 
insaturadas em cadeias de ácidos graxos insaturados; 
d) Conjugação: Formação de sistemas conjugados de ligações 
insaturadas em cadeias de ácidos graxos poli-insaturados, tipo especial de 
isomerização posicional. 
A hidrogenação consiste na eliminação de parte das ligações duplas 
através da adição de átomos de hidrogênio, enquanto uma proporção 
significativa de duplas remanescentes é isomerizada através da conversão 
cis/trans e da mudança posicional da cadeia do ácido graxo. 
Esta reação é utilizada para otimizar as propriedades de óleos e gorduras 
requeridos para usos específicos, sendo eles alimentícios ou não. São 
formados produtos com diferentes graus de hidrogenação, sendo comum a 
mistura entre eles para se obter óleos com as propriedades desejadas. 
Além do ácido graxo e do hidrogênio, a reação pede a utilização de um 
catalisador. A Equação 1 mostra de forma simplificada a hidrogenação. 
 
Equação 1: Reação de hidrogenação 
 
 
Segunda Allen (1982), o hidrogênio é adicionado diretamente às duplas 
ligações dos ácidos graxos insaturados sob condições adequadas de 
temperatura (130-200ºC), pressão (34-138kPa), agitação e na presença de 
 
 
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um catalisador. O controle deste processo é efetuado através de análise de 
instauração do óleo, via índice de refração ou índice de iodo. Segundo 
Grothues (1985), a hidrogenação de óleos comestíveis é conduzida de forma 
incompleta, visando à formação de gorduras parcialmente hidrogenadas. 
Sendo assim, suas características dependem do grau de hidrogenação e das 
condições do processo. 
A escolha dos equipamentos e das condições de processo deve buscar 
favorecer a hidrogenação das duplas ligações presentes nos grupos mais 
insaturados, antes da atuação nos menos insaturados, ou seja, a seletividade. 
Assim, a hidrogenação seletiva de um óleo ou gordura contendo ácidos 
linoleico e oléico, favorece a conversão do ácido linoleico em oleico ou seus 
isômeros, em esteáricos. 
A seletividade de um catalisador ou da reação dehidrogenação pode ser 
explicada considerando a sequência mostrada na equação 2. Sendo KL/KLn a 
taxa de seletividade do ácido linoleico e Ko/KL a seletividade para a redução 
do ácido linoleico para esteárico. (KIRK-OTHMER, v10) 
Equação 2: sequência de reações de hidrogenação. 
 
Onde KLn: Constante da velocidade de conversão do linolênico para linoleico; KL: 
constante da velocidade de conversão do linoleico para oleico; Ko: Constante da velocidade 
de conversão do oleico para esteárico. 
Essa reação ocorre, geralmente, pela agitação da suspensão óleo- 
catalisados num reator fechado sob atmosfera de hidrogênio. Neste processo 
as principais variáveis influenciadoras são: grau de agitação, catalisador, 
hidrogênio, pressão, temperatura, composição e qualidade do óleo vegetal. A 
seguir a ação de cada uma delas será brevemente descrita. 
a) Agitação: a agitação tem como objetivo promover a solubilização do 
hidrogênio no óleo e renovar continuamente o óleo na superfície do 
catalisador; 
 
 
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b) Catalisador: afeta o curso da reação e a seletividade da mesma. Os 
catalisadores mais eficientes que se conhece são o paládio e a platina, 
porém, tais metais tem preços elevados, não sendo muito utilizados na 
indústria. Outra alternativa é o catalisador de níquel, que apresenta maior 
relação custo/benefício e consiste em níquel finamente dividido, geralmente 
adquirido sobre um suporte poroso e inerte, como a sílica ou alumina; 
c) Hidrogênio: para evitar o envenenamento do catalisador é utilizado 
hidrogênio de alta pureza (>99%), obtido pela reforma de vapor de metano ou 
propano e por eletrólise da água; 
d) Óleo Vegetal: Também visando prevenir o envenenamento do 
catalisador é essencial que o óleo vegetal esteja bem refinado, branqueado, 
seco, isento de fosfatídios e peróxidos. Geralmente, os óleos a serem 
hidrogenados devem apresentar AGL < 0,1% sabão > 1,5ppm, umidade < 
0,1%, cor < 6R e índice peróxido < 10meq/kg (Puri, 1980); 
e) Pressão: pressões elevadas reduzem a ocorrência da isomerização 
trans, favorecendo a formação de gorduras saturadas. Porém, estudos 
apontam que existe um limite de pressão que, se ultrapassado, diminui a 
seletividade da reação. Recomenda-se pressões de 34kPa a 138kPa; 
f) Temperatura: a influência deste parâmetro sobre a velocidade da 
reação é muito menos do que na maioria dos processos químicos. A 
solubilidade do hidrogênio no óleo aumenta com o acréscimo da temperatura 
e a velocidade da reação também aumente. Apesar da variação da 
temperatura de acordo com o ácido graxo, está deve estar na faixa de 180ºC 
a 210ºC. 
Nas últimas décadas o uso da hidrogenação para se produzir gorduras 
vegetais na indústria de alimento tem sido cada vez mais questionada. O 
problema associado à hidrogenação é a reação paralela de isomerização das 
ligações duplas, que forma a gordura trans, que apresenta problemas de 
saúde associados ao seu consumo, como as doenças cardiovasculares. 
Essa preocupação levou a ANVISA a tornar obrigatória a divulgação dos 
 
 
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teores dessa gordura nos rótulos de alimentos a partir de 2003 (Resolução 
ANVISA RDC- 360 de 2003). Por esse motivo, o processo de hidrogenação 
cada vez mais está sendo substituído por tecnologias alternativas. 
2.2.4.2. Processo de hidrogenação 
Dois tipos de processos são utilizados na hidrogenação: contínuos e 
descontínuos. A figura 1 apresenta as ramificações destes processos. 
Figura 1: diferentes processos de hidrogenação. 
 
Fonte: PINEDO, Aroldo. Projeto e desempenho de um reator de recirculação para 
hidrogenação. 1995. 99 f. Tese (Mestrado em engenharia de alimentos) – Faculdade de 
engenharia de alimentos – UNICAMP, Campinas, 1995. 
 
Os processos contínuos são utilizados para produção de grandes volumes 
de um mesmo produto e com características constantes. Três tipos de 
reatores podem ser utilizados: de coluna chamados de processo LURGHI, de 
processo KING-DRAGO e de cascata. 
Os reatores de coluna utilizam uma coluna com diversos compartimentos. 
O óleo e o catalisador são adicionados em um tanque com agitação e são 
bombeados através de um trocador de calor para uma coluna de 
hidrogenação. O hidrogênio entra no fundo da coluna e sua temperatura é 
mantida constante por uma camisa de resfriamento em circuito fechado. O 
hidrogênio não reagido é removido pelo topo da coluna enquanto o 
hidrogenado escoa para um tanque de resfriamento. A figura 2 mostra o 
processo descrito. 
 
 
 
 
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Figura 2: Processo de LUGHI de hidrogenação contínua 
 
 Legenda: D1 reator; D5 filtro; D2, D3, D4, D6 tanques; E1, E2, E3,E4, E5 trocadores de 
calor; F1, F2 tanques com misturadores; G1, G2, G3, G4, G5 válvulas. 
Fonte: PINEDO, Aroldo. Projeto e desempenho de um reator de recirculação para 
hidrogenação. 1995. 99 f. Tese (Mestrado em engenharia de alimentos) – Faculdade de 
engenharia de alimentos – UNICAMP, Campinas, 1995. 
Os reatores de cascata são reatores em série, sendo os módulos de 
cascata reatores com recirculação. O produto a ser hidrogenado percorre em 
cascata diversos reatores continuamente, até se obter o nível desejado de 
hidrogenação. 
O processo descontínuo, ou batelada, é industrialmente mais utilizado. Ao 
contrário do sistema contínuo, este processo permite flexibilidade na 
instalação quando à troca de produtos, seletividade da reação e qualidade do 
produto final. Os reatores mais utilizados são: reatores convencionais com 
agitadores de pás e os reatores com sistema de recirculação do líquido 
reagente, conhecidos como reator de “BUSS” (UROSEVIC,1986). (PINEDO, 
1995) 
2.2.4.3. Equipamentos 
Considerando um processo descontínuo, um bom reator de hidrogenação 
permitirá reduzir a quantidade de catalisador empregado, a energia utilizada e 
o custo da operação. Os principais fatores que devem ser considerados são: 
i. Capacidade da batelada; 
 
 
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O total volume deve considerar, além do volume da batelada, o 
incremento devido à solubilização do hidrogênio no óleo e o 
aumento/diminuição da densidade do produto. Sendo o ideal um volume 
mínimo de 15 e no máximo 30% do total da batelada como espaço livre para 
o hidrogênio. 
ii. Projeto do reator 
iii. Geometria do reator e material de construção; 
iv. Temperatura de reação e o sistema de aquecimento ou 
resfriamento 
Para iniciar a reação é necessária uma temperatura inicial de 110 a 
120ºC e o aumento da temperatura durante o processo de hidrogenação é de 1,6 a 
1,7ºC para cada índice de iodo baixado. A temperatura mais alta desloca o equilíbrio 
para os reagentes indesejáveis além de por em risco a segurança pelo aumento da 
pressão. Com a passagem de água pelo trocador, mantém-se a temperatura numa 
faixa entre 125 a 200ºC, até alcança o índice de iodo ou ponto de fusão desejado (o 
processo de hidrogenação é controlado através da análise da instauração do óleo 
pelo índice de iodo ou pelo índice de refração, sendo que o índice de iodo 
corresponde 1g I2/100g de gordura analisada). 
Normalmente os reatores convencionais de hidrogenação utilizam 
serpentinas tubulares internas, que proporcionam uma superfície de troca 
térmica maior do que a utilização de camisa externa. A transferência de calor 
nesta reação é bastantegrande e, portanto, o sistema de resfriamento deve 
ser bem dimensionado. Este sistema influi diretamente no custo operacional 
da hidrogenação. 
v. Tipo de sistema de agitação das fases reagentes; 
Para que a reação de hidrogenação aconteça o hidrogênio (gás), o 
catalisador (sólido) e o óleo (líquido) deverão manter um estreito contato a 
uma temperatura dada sob uma pressão de hidrogênio. Assim, o sistema de 
 
 
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agitação e mistura das fases reagentes é a parte mais sensível do 
processamento da hidrogenação. A agitação tem como função solubilizar e 
dispersar o hidrogênio no óleo e induzir a maior área de contato possível 
entre óleo, hidrogênio e catalisador. 
Nos reatores convencionais as bolhas de hidrogênio injetadas no fundo 
tendem a subir para o topo do reator e coalescer, requerendo um agitador 
eficiente para quebrar estas bolhas de gás. Normalmente estes reatores 
utilizam agitadores de turbina de RUSHTON ou de palhetas, que possuem 
várias turbinas ao longo do eixo de acionamento. Nos reatores de recirculação 
o “loop da suspensão” e a mistura das fases envolvidas na reação realizadas 
no ejetor eliminam a necessidade de utilização de um agitador mecânico, 
disponibilizando um espaço maior para a batelada. 
vi. Alimentação de hidrogênio 
 
Nos reatores convencionais a injeção de hidrogênio é feito no fundo do 
reator. A utilização de um tubo dispersor perfurado próximo a turbina tem 
mostrado maior eficiência que sistemas mais complexos. O objetivo deste 
tubo é produzir bolhas de gás de menor tamanho possível. A boa dispersão 
do hidrogênio é muito importante pois ajuda a melhorar a seletividade, reduz o 
tempo de reação e o custo do processo. Para os reatores de recirculação o 
hidrogênio é alimentado diretamente no “head space” (espaço de gás da 
cabeça do reator). A alimentação de hidrogênio é realizada segunda a 
necessidade de consumo da reação. 
Os principais equipamentos necessários para o processo de 
hidrogenação são: 
a) Reator; 
b) Trocador de calor; 
c) Bomba. 
 
A seguir serão apresentados alguns tipos de equipamento e seus 
princípios de funcionamento. 
 
 
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a) Reator 
 
Podem ser utilizados dois tipos de reator o reator convencional (figura 3) 
com agitador do tipo turbina posicionada no fundo do reator, que facilita a 
circulação do gás hidrogênio no processo. 
Figura 3: Reator convencional com agitador de pás. 
 
 
Fonte: PINEDO, Aroldo. Projeto e desempenho de um reator de recirculação 
para hidrogenação. 1995. 99 f. Tese (Mestrado em engenharia de alimentos) 
– Faculdade de engenharia de alimentos – UNICAMP, Campinas, 1995. 
 
 
Outro reator que é comumente utilizado é o reator de recirculação. Seu 
princípio básico está mostrado na figura 4 e consiste em dois “loops”: um da 
suspensão e outro da fase gasosa. A batelada com a suspensão catalítica é 
continuamente bombeada através de um trocador de calor externo e através 
de um bocal ejetor situado na parte interna superior do conversor onde 
acontece uma intensa mistura das duas fases. Este loop é chamado de “loop 
da fase líquida ou da suspenção”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 4: princípio de operação de um reator de recirculação. 
 
Legenda: 1. Corpo do reator; 2. Ejetor tipo venturi; 3. Bomba de recirculação; 4. Trocador de 
calor. 
Fonte: PINEDO, Aroldo. Projeto e desempenho de um reator de recirculação para 
hidrogenação. 1995. 99 f. Tese (Mestrado em engenharia de alimentos) – Faculdade de 
engenharia de alimentos – UNICAMP, Campinas, 1995. 
A passagem da suspenção pelo ejetor produz uma íntima interação das 
três fases reagentes: hidrogênio (gás), óleo (líquido) e catalisador (sólido). As 
bolhas de gás hidrogênio experimentam um intenso efeito de cisalhamento na 
garganta do ejetor o que diminui seu tamanho e melhora o contato. O excesso 
de hidrogênio reagido durante a interação das fases sai pelo ejetor 
separando- se da suspensão na base do conversor e acumulando-se 
novamente no “head space” do reator. O hidrogênio novamente é arrastado 
pela ação de sucção do ejetor e assim sucessivamente até completar a 
hidrogenação. Este segundo loop é chamado de “loop interno da fase gasosa”. 
O sistema de recirculação de hidrogenação (UROSEVIC, 1986) está 
mostrado na figura 5 e é formado por um ejetor que faz a mistura das duas 
fases, uma bomba de recirculação e um trocador de calor externo para 
aquecer ou resfriar a mistura. 
 
 
 
 
 
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Figura 5: Sistema de recirculação para hidrogenação. 
 
Legenda: 1. Corpo do reator (conversor); 
Ejetor; 3. Bomba de recirculação; 4. Trocador de calor; 5. Tanque alimentação da suspensão 
de catalisador; 6. Bomba para alimentação de óleo; 7. Tanque coletor de 
vapor condensado; 8. Tanque intermediário; 9. Filtro; 10. Linha vácuo. 
Fonte: PINEDO, Aroldo. Projeto e desempenho de um reator de recirculação para 
hidrogenação. 1995. 99 f. Tese (Mestrado em engenharia de alimentos) – Faculdade de 
engenharia de alimentos – UNICAMP, Campinas, 1995. 
Durante a operação a batelada da suspensão recircula continuamente 
enquanto alimenta-se hidrogênio para o reator. A recirculação e o ejetor 
eliminam a necessidade de um agitador mecânico, gerando um consumo de 
potência menor na bomba de recirculação que no agitador. 
O catalisador é alimentado como suspensão quando a bomba de 
recirculação está funcionando, e é transferida por sucção para dentro do 
reator. 
A utilização do reator de recirculação exige a utilização de um ejetor, 
dispositivo mecânico que tem como finalidade produzir sucção e 
bombeamento a um fluido, empregando um fluido propulsor. Seu principio de 
funcionamento é baseado no princípio de Venturi, que estabelece que um 
fluido escoando numa tubulação, quando obrigado a transpor um 
estrangulamento, tem aumentada sua velocidade e, consequentemente, há 
uma redução de pressão. Nos reatores de recirculação estes ejetores vêm 
trabalhando com alta eficiência para reações químicas que envolvem um 
sistema trifásico gás/sólido/líquido, como a hidrogenação de óleos e gorduras. 
 
 
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O reator de recirculação apresenta algumas vantagens em relação ao 
reator convencional. Dentre elas a diminuição dos tempos de reação devido 
aos loops de recirculação, como mostra a Tabela 3. Além disso, os reatores 
convencionais tem tido tradicionalmente problemas com misturas do sistema 
gás-líquido, uma vez que a reação vai acompanhada por olhas de hidrogênio 
alimentado desde a base do conversor que vão sendo distribuídas pela ação 
das pás da turbina. Como estes reatores não tem a capacidade de recircular o 
hidrogênio acumulado, o ciclo da hidrogenação é maior. 
Tabela 1: Tempo de processo no sistema convencional e no sistema 
de recirculação (UROSEVIC 1986) 
 
Fonte: PINEDO, Aroldo. Projeto e desempenho de um reator de recirculação para 
hidrogenação. 1995. 99 f. Tese (Mestrado em engenharia de alimentos) – Faculdade de 
engenharia de alimentos – UNICAMP, Campinas, 1995. 
Podemos citar ainda, as seguintes vantagens, (MALONE, 1980; 
HASTERT, 1981): 
a) Aumenta a circulação da batelada empregando 
menorenergia; 
b) Aumenta a área de transferência de massa por 
volume de reação; 
c) Produz mistura intensa na zona de reação 
resultante em perfis iguais de concentração e 
temperatura; 
d) Menor concentração necessária de catalisadores; 
 
 
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e) Tempo de residência controlado na zona de 
reação do ejetor resultando em melhor conversão 
e seletividade; 
f) Agitação é fornecida por uma bomba de 
recirculação externa eliminando a necessidade de 
um agitador mecânico, que tem maiores problemas 
de manutenção; 
g) Funcionamento de cada equipamento é simples e 
seguro; 
h) Dados de ampliação de escala a nível piloto para 
plantas comerciais são mais simples e confiáveis. 
b) Trocador de calor 
 
A especificação ou a escolha de um equipamento de troca térmica é algo 
simples, bastando conhecer todas as características do fluido que se deseja 
aquecer ou resfriar, e as temperaturas envolvidas. 
Os trocadores mais comumente utilizados são do tipo casco e tubo, pois 
suas várias formas construtivas atendem a grande maioria das aplicações 
industriais. Empregados em casos onde haja produtos com presença de 
sólidos em suspensão ou necessidade de limpeza frequente, permitem altas 
pressões, altas temperaturas e baixas perdas de carga. 
c) Bomba 
 
A escolha do tipo de bomba e dos materiais de suas partes constitutivas 
depende das características dos produtos a serem bombeados e dos 
fenômenos físicos e químicos que poderiam vir a ter lugar durante a 
passagem do líquido pela bomba. 
Encontram-se dois tipos de bomba: 
 
i. Bombas centrífugas: largamente empregadas devido à sua 
alimentícios o material mais recomentado é o aço inoxidável 
 
 
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devido a sua resistência principalmente à corrosão e altas 
temperaturas. São geralmente utilizadas nos reatores de 
recirculação; 
ii. Bombas diafragma: Funcionam pela ação de compressão de um 
diafragma (membrana ou lâmina de grande flexibilidade), obtida 
pelo movimento alternativo de um sistema excêntrico ou pela 
ação de ar comprimido ou óleo, proveniente de uma fonte 
pulsativa exterior. Tem como vantagem não haver contato do 
líquido que está sendo bombeado e o sistema de acionamento. 
2.2.5. Emulsificação 
O processo de emulsificação consiste na mistura de duas substâncias 
líquidas imiscíveis, como uma fase oleosa e uma aquosa. Sua estabilidade é 
obtida pela dispersão de gotas muito finas de um líquido (denominado fase 
dispersa) em outro (fase contínua). 
A emulsão é estável quando persiste, sem mudanças, durante grandes 
períodos de tempo – sem que as gotas da fase dispersa coalesçam (unam-
se) umas com as outras, ou flotem ou sedimentem. Esta estabilidade é 
regulada por forças interfaciais, pelo tamanho das gotas da fase dispersa, 
pelas propriedades viscosas da fase contínua e pela diferença de densidade 
entre ambas as fases. Os efeitos superficiais dependem das propriedades das 
substâncias que compõe as duas fases, ainda que, com frequência, se 
adicione um terceiro componente (o agente emulsionante), que é absorvido 
na interface e impede a coalescência das gotas. 
A característica essencial de uma emulsão é o pequeno tamanho das 
gotas da fase dispersa que é obtido passando o líquido através de uma 
bomba de alta pressão, descarregando essa pressão repentinamente por 
expansão do líquido através de um bocal pequeno. Podem também ser 
utilizadas forças centrífugas para obter-se a ação cisalhante. Discos girando a 
alta velocidade produzem grandes forças de cisalhamento sobre os líquidos 
 
 
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que fluem sobre eles. O fluxo entre discos que giram em direções contrárias 
pode ser utilizado para produzir emulsões. 
2.2.5.1. Preparação da emulsão 
São adicionados ao tanque de emulsão primeiramente a gordura 
hidrogenada, seguida pela fase oleosa aditivada e após estabilização térmica 
e homogeneização, a fase aquosa aditivada. A adição de componentes é 
tipicamente feita por medidores de fluxo (forma contínua), ou através do 
próprio tanque equipado por células de carga (forma semicontínua). Os 
processos semi-contínuos são mais comuns, devido à programação viável 
para trabalhar com diversos tipos de produtos. Neste método, a programação 
das células de carga é ligada as bombas de transferência de material e 
mantêm o controle de dosagem. O peso total resultante é verificado e 
comparado com o total programado. Caso haja divergência, a formulação 
pode ser corrigida manualmente. (LIMA, P.P., Et AL., 2017) 
Quando todos os componentes são adicionados o processo de 
emulsificação é iniciado, através de métodos de agitação controlados por 
cerca de 20 minutos, a fim de atingir uma emulsão leve e estável com 
diâmetros de gota entre 1-5 μm (GIOIELLI, 1996). 
Os tanques de emulsificação, além de serem acoplados a balanças de 
carga, possuem aquecimento por encamisamento (50°C) e agitação 
combinada por impelidores dos tipos impulsor e âncora. Os agitadores são 
especialmente concebidos para criar uma corrente forte que segue a forma do 
tanque. Esta mistura eficiente assegura que o produto chegue a qualquer 
lugar no tanque e empurra o produto para cima, evitando assim zonas mortas. 
Esse método cria um padrão de fluxo uniforme e controlado para todo o lote. 
(LIMA, P.P., Et AL., 2017) 
Este processo pode ser contínuo ou descontínuo. O processo contínuo 
usa-se um equipamento automático que oferece proporcionalidade das fases 
gordurosa e aquosa, imediatamente antes da unidade de resfriamento. 
 
 
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Já no processo descontínuo, as fases gordurosa e aquosa são colocadas 
em um tanque balança de preparação e um tanque pulmão, onde são 
emulsificadas sob agitação à alta velocidade. O tanque deve ser conservado 
a uma temperatura suficientemente alta para garantir que a cristalização dos 
componentes de maior ponto de fusão não ocorra. O conteúdo é então 
transferido a um tanque pulmão, que alimenta continuamente a unidade de 
resfriamento. A desvantagem desse sistema é que a emulsão pode 
permanecer nos tanques de emulsificação e pulmão por um tempo 
considerável, aumentando a possibilidade de contaminação bacteriana, visto 
que a temperatura é ideal para seu crescimento. 
A emulsão água em óleo, finamente dividida, não se forma no tanque de 
emulsificação, e sim no primeiro tubo da unidade de resfriamento. Tanto no 
sistema contínuo quanto no descontínuo, a alimentação para a unidade de 
resfriamento é feita por bomba de alta pressão, normalmente do tipo pistão. 
Atualmente o processo contínuo é mais utilizado. Esse tipo 
de emulsificador apresenta as seguintes vantagens: 
a) Automação do processo e consequente aumento da eficiência; 
b) Obtém a emulsão a baixas pressões, gerando economia de energia 
e maior vida útil das partes móveis; 
c) Possui anéis de vedação. 
 
2.2.6. Resfriamento 
Consiste na diminuição da temperatura do produto, podendo ocorrer de 
forma natural ou induzida. Entre os métodos utilizados, pode-se mencionar o 
resfriamento a ar, a vácuo e a água. As temperaturas baixas são utilizadas 
para retardar as reações químicas e a atividade enzimática, bem como para 
retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos nos 
alimentos, além de poder provocar outras reações, como no caso do vinho.CIBILS, Et al. (2004) 
 
 
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Este processo é feito em resfriadores de superfície raspada com 
expansão direta de amônia, alimentados por bomba de alta pressão. Para 
melhorar rendimento do processo é conveniente aquecer o produto em um 
trocador de placas a 68ºC e em seguida resfria-lo até 45ºC, proporcionando 
uma “pasteurização” do produto. Após isso, o produto bombeado a alta 
pressão é resfriado no resfriador de até 12ºC, temperatura na qual é 
acondicionada e embalada. 
2.2.7. Plastificação e embalagem 
No caso das margarinas de mesa que são normalmente acondicionadas 
em potes plásticos, a cristalização final se dará dentro do pote e para que seja 
possível seu envase é necessário que a margarina passe por um plastificador 
final. Este equipamento é uma batedeira dotada de eixo com pinos espaçados 
dispostos em espiral e sua carcaça é dotada de pinos fixos alinhados. 
Feito isso a margarina passa para o processo de envase ou embalagem. 
Existem dois tipos básicos de envasadoras. Uma forma a barra em um molde 
e a coloca sobre o papel lamindado previamente cortado (formato de tablete); 
a outra injeta a margarina nos potes pré-formados. A escolha do equipamento 
vai depender do tipo de margarina produzido e da textura desejada. O 
segundo sistema é mais utilizado atualmente, uma vez que a maior parte da 
produção é comercializada nesse tipo de embalagem, pelas vantagens que 
exercem na qualidade do produto final. 
Os mais diversos tipos de embalagem são atualmente utilizados para 
alimentos, principalmente os de metal, vidro ou materiais flexíveis com filmes 
plásticos de multi-camada. A escolha do material da embalagem vai depender 
do tipo de produto produzido e do volume a ser comercializado. No entanto, a 
opção mais comum consiste nos potes de polipropileno termoformados, 
práticos e de baixo custo. A fábrica recebe os potes prontos, envasa e sela. 
Uma inovação que ocorreu nesse segmento foi a adoção dos potes com 
formato retangular, em conjunto com os tradicionais potes redondos. Essa 
 
 
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mudança teve relação não apenas com a estética, como também com uma 
questão prática: a disposição dos potes nas gôndolas de supermercado e a 
otimização do espaço ocupado. 
Embora a maior parte da produção seja comercializada nos potes 
termoformados, existem outras opções de embalagens, como por exemplo 
laminados contendo folhas de alumínio ou papel metalizado. (disponível em < 
http://www.ufrgs.br/alimentus1/feira/prlegum/margarina/envase_base.htm>). 
2.2.8. Refusão 
Para que as máquinas de dosagem sejam acondicionadas de forma 
precisa é necessário que sejam alimentadas com uma vazão superior a sua 
produção, sendo o excedente retornado ao processo. Porém, a margarina 
encontra-se no estado sólido devendo, por isso, ser completamente refundida 
antes de voltar ao resfriador, isso pode ser feito retornando o produto até a 
bomba que posicionada entre a emulsão e o resfriamento. (DORSA, Renato. 
3ªEd.) 
2.2.9. Mercado 
A produção de margarina começou no século XIX na Europa, com a crise 
econômica e alimentícia. Com isso, foi necessário encontrar outras 
alternativas à alguns alimentos, inclusive a manteiga, dessa forma foi 
desenvolvida a margarina com produção em larga escala, permanecendo 
consumida mesmo após a crise. 
No Brasil, tem-se algumas marcas de destaque, como Doriana, Qualy, 
Becel e Primor, com produtores como BRF, Bunge e Unilever. O Brasil é o 
sétimo maior consumidor de margarina e manteiga do mundo e os primeiros da 
lista são EUA, Irã e Alemanha. 
O consumo é majoritariamente das margarinas do tipo regular, 
representando 92% do volume de vendas, enquanto as light e diet são 
responsáveis pelos outros 8%. Além disso, 91% do consumo é de margarinas 
com sal e as embalagens de 500 gramas são as mais vendidas, com quase 
 
 
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70% do volume de vendas. Com coleta de informações em gôndolas e pontos 
de vendas, constatou-se que a organização do espaço é importante e que os 
tipos de margarina (regular e light/diet) devem estar em dois blocos 
diferentes, além de levar em conta o preço na alocação. (FREIRE, 2018) 
Para aumentar o mercado e conseguir ter maiores parcelas as empresas 
contam com lançamentos de novidades no mercado, então surgem as 
versões light, com sabor de manteiga e, mais recentemente, uma margarina 
indicada para refogar alimentos, com pedaços de alho e cebola. Esta nova 
categoria tem a expectativa de vendas de 2 milhões de unidades por dia no 
país, aproximadamente. Além disso, têm-se investido em soluções para 
diminuição das gorduras saturadas, como adição de suplementos ou 
componentes substituintes nas fórmulas. 
Em 2014, o faturamento do segmento de margarinas foi de R$ 1,4 bilhões. 
No ano de 2016, este registrou alta de 4,8% em faturamento em relação ao 
ano anterior e a maior fabricante foi a BRF, com participação de mercado 
58,1%. A expectativa para os próximos anos é que o mercado de margarinas e 
manteigas se estabilize. 
O preço das margarinas em mercado varejista é distribuído em um grande 
intervalo, com a média por volta de R$ 5,00. 
As empresas de margarina têm investido suas fábricas em outras 
localizações. Em 2013, a empresa BRF inaugurou uma de suas maiores 
unidades em Pernambuco, visando estratégias logísticas e competitivas, já 
que, entre outros detalhes, a região Nordeste consome cerca de 30% da 
produção total brasileira. A planta conta com 14 500 metros quadrados e são 
produzidas 8 mil toneladas por mês de margarina, sendo esse número 20% 
da produção total da BRF. (BOUÇAS, 2017) 
3. JUSTIFICATIVAS E DEFINIÇÕES 
3.1. Escolha das Matérias Primas 
As matérias primas da margarina foram definidas de acordo com a 
composição apresentada por CIBILS, Et al. (2004), para as fases gordurosa e 
 
 
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oleosa, apresentada nas tabelas abaixo: 
Fase gordurosa: 
Tabela 2: Composição dos componentes da fase gordurosa. 
Composições básicas da fase gordurosa 
Componentes Porcentagem (%) 
Gordura 82,0% (mínimo) 
Estabilizantes 0,1-0,5 (máx.0,5) 
Flavorizantes 0,01-0,04 
Conservantes 0,025-0,05 (máx.0,1) 
Antioxidantes 0,01 
Corantes 0,02-0,05 
Fonte: CIBILS, Et al. (2004) 
Fase Aquosa: 
Tabela 3: Composição dos componentes da fase aquosa. 
Composições básicas da fase aquosa 
Componentes Porcentagem (%) 
Água 16,0 (máx.) 
Leite em Pó Desnatado 0,2-0,5 
Sal 1,0-2,5 (máx. 3,0) 
Conservantes 0,025-0,1 (máx.0,1) 
Acidulante 0,01-0,02 (máx. 0,05) 
Fonte: CIBILS, Et al. (2004) 
O óleo escolhido foi o óleo de soja refinado e branqueado por ser o 
mais utilizado na composição das fases gordurosas das margarinas 
nacionais, que por sua vez também será usado para fazer a gordura 
hidrogenada. O estabilizante escolhido foi a lecitina de soja pois apresenta-
se mais vantajosa em relação aos mono e diacilgliceróis, uma vez que, além 
de sua função principal também introduz substâncias de alto valor nutricional. 
O Flavorizante escolhido foi vanilina por ser o utilizado na produção de 
margarinas. O conservante escolhido foi o Sorbato de potássio por 
 
 
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apresentar eficiência em maiores faixasde pH. Além disso, tem a função a 
mais de impedir rancidez e mofos em margarinas. O corante será o Corante 
de urucum (betacaroteno). O acidulante escolhido foi o Ácido lático por ser 
bastante empregado na indústria alimentícia. 
Com base nessas justificativas, a tabela abaixo apresenta todas as 
matérias primas escolhidas, para a produção da margarina Margarida, e suas 
respectivas composições. Para a definição das porcentagens, levou-se em 
consideração o valor limite para cada componente. 
Tabela 4: Matérias primas e composição para a produção da margarina Margarida. 
Fase Oleosa Fase aquosa 
Componentes Porcentagens Componentes Porcentagens 
Gordura 82% Água 16,35% 
Lectina de soja 0,50% Leite em pó desnatado 0,50% 
Vanilina 0,04% Sal 3% 
Sorbato de Potássio 0,05% Sorbato de Potássio 0,10% 
Antioxidante 0.01% Ácido lático 0,05% 
Corante de urucum 0,05% 
 
3.2. Escolha do processo 
3.2.1. Processo de hidrogenação 
A reação de hidrogenação, como mencionado na seção 2.3.3., tem como 
produto diferentes compostos orgânicos, produtos esses que tem sua 
formação controlada através dos parâmetros de processo. Por isso, foi 
escolhida a operação descontínua para a reação, assim, é possível definir as 
condições de operação de forma a direcionar a produção da gordura 
hidrogenada. 
Além disso, como foi mencionando na mesma seção, a hidrogenação do 
óleo de soja pode ser realizada em um reator batelada com agitador de pás 
ou via reator batelada de recirculação. Após avaliadas as diferenças entre os 
dois processos, o reator escolhido para compor a planta industrial da 
Margarida foi o de recirculação. 
Um dos critérios avaliados foi a otimização do processo trazida pelos dois 
 
 
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loops de recirculação proporcionados por este equipamento, o loop da fase 
gasosa e da suspensão, estes diminuem em 20% o tempo da hidrogenação, 
possibilitando a realização de 2,5 batelada/dia a mais que o reator comum. 
Como justificativa adicional à escolha deste reator, temos o fato de que os 
reator convencionais vem apresentando problemas com a interação entre as 
bolhas de gás H2 e a movimentação das pás da turbina utilizada para 
circulação da mistura heterogênea. 
3.2.2. Emulsificação 
O segundo processo principal na produção de margarina é a 
emulsificação que também pode ser realizada de forma continua ou 
descontinua. 
Para compor a planta da Margarida foi escolhido o processo contínuo, 
pois este oferece a vantagem de automatizar a produção e a economia de 
energia. Uma das desvantagens deste processo é dificuldade de alterar a 
dosagem da matéria-prima, porém, a Margarida será projetada, inicialmente, 
para a produção apenas da margarina de mesa, possibilitando a dosagem 
das matérias-primas via sistema de controle. 
 
3.3. Capacidade de produção 
A definição da capacidade de produção foi baseada na produção mensal 
de uma das plantas mais recentes da Brasil Foods (BRF), localizada em 
Pernambuco. Esta tem capacidade de produzir até 8 toneladas de margarina 
por mês. Para a planta deste projeto, a mesma capacidade de produção foi 
adotada. 
A localização e produção total podem ser justificadas pelos dados de 
consumo da região Nordeste e do estado de Pernambuco, como mostra a 
tabela a seguir. 
Tabela 5: consumo de margarina anual no Brasil e nas regiões (IBGE 2015). 
 
 
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Tabela 6: consumo de margarina anual nos estados da região Nodeste (IBGE 
2015). 
 
Com a análise dos dados, conclui-se que o estado de Pernambuco é o 
que mais consome e também está na região que mais consome o produto. 
Portanto, a planta poderá atender o mercado da região como um todo, além 
de ter poucas produtoras nessa região. 
3.4. Limites de bateria 
Este projeto contempla primeiramente a reação de hidrogenação do óleo 
vegetal para produção da gordura hidrogenada, a preparação das fases 
oleosa e aquosa e posteriormente a emulsificação de ambas as fases. Para a 
margarina chegar as condições finais, necessita passar ainda pelo 
resfriamento do produto para em seguida passar pelo envase e 
armazenamento. 
A matéria prima principal do processo é o óleo vegetal, no caso o óleo de 
soja, pois é ele quem compõe toda a base gordurosa da margarina. Ele deve 
Região
Consumo per capita 
(kg/pessoa)
Consumo total (milhares 
de toneladas)
Brasil 1,277 264,55
Nordeste 1,297 98,85
Sudeste 1,048 84,22
Sul 1,843 50,47
Norte 1,14 18,09
Centro-Oeste 0,919 12,92
Estado
Consumo per capita 
(kg/pessoa)
Consumo total (milhares 
de toneladas)
Pernambuco 2,489 23,26
Bahia 1,412 21,47
Ceará 1,874 16,69
Rio Grande do Norte 3,236 11,14
Paraíba 2,375 9,43
Maranhão 1,217 8,40
Alagoas 1,312 4,38
Piauí 1,271 4,07
Sergipe 1,581 3,55
 
 
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ser de boa qualidade, devendo estar ainda clarificado e branqueado. 
Por esse motivo, algumas indústrias optam por incluir no processo o 
refino ou até mesmo a extração do óleo de soja. Entretanto, ambos tratam-se 
de mais dois grandes processos e incluí-los na planta da produção da 
Margarina Margarida, além de não serem necessários iria tornar o projeto 
mais oneroso e complexo. 
Desta forma, não será contemplado a extração e o refino do óleo de soja. 
Uma vez que este será comprado já nas devidas condições, branqueado e 
clarificado. 
Assim, o limite de bateria do processo é exemplificado pelo diagrama de 
blocos da Figura 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 6: Diagrama de blocos do limite de bateria do processo. 
 
 
4. Fluxograma 
 
A produção de margarina é composta por dois principais processos, a 
hidrogenação dos ácidos graxos presentes no óleo de soja e a emulsificação 
de um mistura de óleo e água. 
O fluxograma apresentado na figura 7 mostra os equipamentos presentes 
neste processo, assim como suas correntes. 
O processo se inicia com a entrada das correstes C1 de hidrogênio 
gasoso (vazão de 0,28 kg/bat), C2 de óleo de soja (vazão 77,9 kg/bat) e C6 
da suspensão catalítica de Ni ao RR1, as correntes C1 e C2 entram a pressão 
e temperatura ambiente e a corrente de C6 de recirculação opera nas 
mesmas condições de temperatura e pressão do reator, 200°C e 2bar. O 
 
 
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reator RR1 é um reator de recirculação que possui dentro da sua estrutura um 
tubo de venturi que auxilia na recirculação da fase gasosa dentro do reator, 
esta passa pelo ejetor (tubo de venturi) no qual as bolhas de gás diminuem de 
tamanho, aumentando a superfície de contato e aumentando a eficiência da 
reação. O hidrogênio que não reage, sobe para a parte superior do reator, 
onde ocorre novamente a sucção no ejetor e assim sucessivamente até que 
se alcance o rendimento máximo da reação. A corrente C4, composta pela 
suspensão catalítica, é misturada com a corrente C7 que vem do tanque de 
armazenamento do catalisador, TA1. As duas correntes, C7 e C4, formam a 
corrente C5 que passa por um trocador de calor TC1 com a finalidade de 
manter o processo na temperatura de operação desejada e recircular a 
suspensão catalítica, aumentando a eficiênciado catalisador. 
Este processo ocorre de forma descontínua e, ao final da reação, o 
produto (gordura hidrogenada), representado pela corrente C3 (vazão 19,434 
kg/h) entra no tanque de mistura T1, tanque de preparo da fase oleosa, junto 
com a corrente C8, composta por óleo aditivado (vazão 4,26 kg/h). A 
composição da fase oleosa em T1 é de 82% de gordura hidrogenada e 18% 
de óleo aditivado. 
O óleo aditivado é preparado no tanque de mistura encamisado T2, 
operando a 45°C, no qual são adicionadas as correntes C9 (vazão 4,11kg/h) 
com óleo de soja refinado, e C10 (vazão 0,15 kg/h) composta por aditivos. 
A corrente de fase oleosa C11 (vazão 23,7 kg/h), que sai do tanque T1 vai 
para o emulsificador E1, que opera a 50°C, no qual ocorre a emulsão das 
fases oleosa e aquosa. 
A preparação da fase aquosa se inicia na corrente C12 (vazão 4,845 kg/h) 
composta por água pré-tratada. Para que esta possa ser utilizada no 
processo, é necessário passa-la pelo filtro F1 onde ocorre a filtração por 
carvão ativado, e pelo tanque de esterilização por lâmpadas ultra-violeta, TE1. 
Após tratada a água, corrente C14, (vazão 4,845 kg/h) é adicionada ao 
tanque de mistura T3. As demais matérias-primas como o leite em pó, o sal e 
alguns, são adicionados ao tanque T3 pela corrente C15 (vazões: sal 0,889 
 
 
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kg/h, leite 0,148 kg/h, sorbato de potássio 0,0296 kg/h e ácido lático 0,0148 
kg/h) através de um saturador de sólidos SS1. O tanque T3 tem a função de 
homogeneizar a fase aquosa, que sai na corrente C17 (vazão 5,93 kg/h) e, 
posteriormente, passa por um filtro para a remoção de possíveis sólidos e 
forma a corrente C18 (vazão 5,93 kg/h) que, posteriormente, é adicionada ao 
tanque de emulsificação E1. 
Após a emulsificação, a mistura C19 (vazão 29,63 kg/h) vai para um 
tanque de armazenamento e sai dele pela corrente C19B (vazão 22,22 kg/h), 
em seguida junta-se a corrente de refusão, C24 (vazão 5,555 kg/h), formando 
a corrente C20 que vai para o pasteurizador P1, onde ocorre o aquecimento a 
68°C e, posteriormente, o resfriamento a 45°C, este processo, chamado de 
pasteurização, tem a função de garantir a qualidade e o tempo de prateleira 
do produto final. A corrente C21 (vazão 27,775 kg/h) que sai do pasteurizador 
passa pela bomba de pistões de alta pressão, B1, e chega ao resfriador R1 
pela corrente C22 (vazão 27,775 kg/h) onde é levada a temperatura de 12°C. 
Por último, a corrente C23 (vazão 27,775 kg/h) entra em um tanque agitado, 
T4, onde ocorre o processo de plastificação que permite o posterior 
acondicionamento da margarina de mesa. Para se obter um processo de 
acondicionamento adequado é necessário uma vazão maior que a 
capacidade de envase, por isso a corrente C24 (vazão 5,555 kg/h) leva o 
excesso de margarina de volta ao processo. A corrente de saída C25 (vazão 
22,22 kg/h) é composta pela margarina pronta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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.Figura 7: Fluxograma do processo de produção de margaria na planta 
Margarida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Legenda: CX: correntes de líquido; RR1: Reator de recirculação; TA1: Tanque 
de armazenamento de catalisador; T1: Tanque de preparação da fase oleosa; 
E1: emulsificador; T2: Tanque de preparação do óleo aditivado; SS1: 
saturador de sólidos; TE1: Tanque de esterilização; F1: Filtro de carvão 
ativado; F2: Filtro de sólidos; T3: Tanque de preparação da fase aquosa; P1: 
 
 
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Pasteurizador; B1: Bomba de alta pressão; R1: Resfriador; T4:Tanque de 
plastificação. 
 
Tabela 7: Componentes e vazões das correntes processo de produção da 
Margarida. 
 
5. Balanços 
5.1. Balanços de massa 
O balanço de massa é baseado na lei de conservação de massa (Lei de 
Lavoisier): 
 “Na natureza nada se cria, nada se perde tudo se transforma”. 
Matematicamente, esta lei se apresenta para um sistema de mistura 
perfeita como: 
Equação 3: Balanço de massa. 
 
ṁ𝑒 = ṁ𝑠 
Onde ṁ𝑒 é a vazão mássica de entrada e ṁ𝑠 a vazão mássica de saída 
em kg/h. 
Para a realização do balanço de massa foram utilizados os seguintes 
índices para a representação da vazão mássica: 
-ṁ𝑖,𝑗; Sendo 𝑖 o componente químico na corrente 𝑗. 
Para os componentes, foram utilizadas as abreviaturas apresentadas abaixo: 
 Ad: Aditivos 
 Ag: Água 
 FO: Fase Oleosa 
 FA: Fase aquosa 
 Gh: Gordura hidrogenada 
 M: Margarina 
 Oa: Óleo aditivado 
 O: Óleo 
 Sh: Sólidos hidrossolúveis 
 L: Leite 
 Sorbato de potássio 
(Massa total que entra) = (Massa total que sai) 
 
 
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 AL: Ácido Lático 
 Cat: Catalisador 
Para iniciar o balanço deve-se observar as condições iniciais do processo, 
ou seja, as composições da formulação do produto constantes na tabela 4 
(Matérias primas e composição para a produção da margarina Margarida), 
bem como a capacidade de produção que deseja-se alcançar que é de 8 
ton/mês o equivalente a 22,22 kg/h. Levou-se em consideração que a jornada 
de trabalho será de 12 horas por dia e que um mês tem 30 dias. 
Capacidade de Produção = 22,22 Kg/h 
 
 Emulsificador (E1) 
Figura 8: Tanque de emulsificação. 
 
A corrente de saída do emulsificador C19 é composta pela mistura 
emulsificada, que por já possuir as composições da margarina final, sua 
composição será chamada já de margarina. Dessa forma, nessa corrente já 
deve sair o equivalente a produção que se deseja atingir no final do processo 
que é de 22,22kg/h. Entretanto, como o tempo de preparo da margarina no 
emulsificador é de 20 minutos, deve-se ter uma vazão em c19 de 22,22kg/h 
mais uma vazão equivalente a 20 minutos de operação. Isso se faz 
necessário para que o resto do processo não pare nesse período de tempo 
 
 
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que o emulsificador prepara a emulsão. 
Com uma regra de 3 simples, encontra-se o valor de produção da 
margarina referente aos 20 minutos, que equivale a 7,41kg/h. 
 Dessa forma temos que a vazão da corrente C19 de margarina é: 
Equação 4: Balanço no tanque de armazenamento. 
ṁ𝑴;𝟏𝟗 = 22,22 + 7,41 = 𝟐𝟗, 𝟔𝟑 𝒌𝒈/𝒉 
Essa corrente será encaminhada a um tanque de armazenamento que irá 
alimentar a estapa seguinte, o pasteurizador. Esse tanque será um tanque 
com acúmulo de 7,41 kg/h para se atingir o objetivo de não parar a produção. 
Sendo assim a vazão de saída desse tanque, C19B, será de 22,22 kg/h. 
ṁ𝑴;𝟏𝟗𝑩 = 𝟐𝟐, 𝟐𝟐𝒌𝒈/𝒉 
Aplicando o balanço no emulsificador, temos: 
Equação 5: Balanço de massa no emulsificador. 
ṁ𝑀;19 = ṁ𝐹𝑂;11 + ṁ𝐹𝐴;18 
De acordo com as porcentagens de formulação constantes na tabela 4 
(Matérias primas e composição para a produção da margarina Margarida), 
sabe-se que 
ṁ𝐹𝑂;11 = 80% 𝑥 ṁ𝑀;19 
ṁ𝑭𝑶;𝟏𝟏 = 𝟐𝟑, 𝟕 𝒌𝒈/𝒉 
ṁ𝐹𝐴;18 = 20% 𝑥 ṁ𝑀;19 
ṁ𝑭𝑨;𝟏𝟖 = 𝟓, 𝟗𝟑 𝒌𝒈/𝒉 
 
 Tanque de Plastificação (T4) 
Figura 9: Tanque de plastificação. 
 
Sabe-se que, para que as máquinas de dosagem sejam acondicionadas 
 
 
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de forma precisa