UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
TAÍS MEDEIROS COSTA
PRODUÇÃO DE BISCOITO DO TIPO PETIT FOUR
NATAL 2019
TAÍS MEDEIROS COSTA
PRODUÇÃO DE BISCOITO DO TIPO PETIT FOUR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Alimentos. Orientadora: Profa. Dra. Katherine Carrilho de Oliveira
NATAL 2019
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Costa, Taís Medeiros.
Produção de biscoito do tipo petit four / Taís Medeiros
Costa. - 2019.
70 f.: il.
Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia de Alimentos.
Orientadora: Profa. Dra. Katherine Carrilho de Oliveira.
1. Biscoito petit four - Monografia. 2. Produção contínua - Monografia. 3. Massa curta - Monografia. I. Oliveira,
Katherine Carrilho de. II. Título.
RN/UF/BCZM CDU 664.681
TAÍS MEDEIROS COSTA
PRODUÇÃO DE BISCOITO DO TIPO PETIT FOUR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Alimentos.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________ Profa. Dra Katherine Carrilho de Oliveira Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Professora Orientadora
___________________________________ Profa. Dra Kátia Cristina Borges
Universidade Federal do Rio Grande do Norte Membro Avaliador
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais (Patrícia B. M. Costa e Iranilson S. Costa) e avós (Ilma C. Costa in memorium, Geraldo E. da Costa in memorium, Barrozo L. de Medeiros e Iaponira B. de Medeiros), pelos ensinamentos, pela educação dada e pela dedicação aplicada ao longo da minha formação e do meu crescimento pessoal e, principalmente, por todo esforço e apoio realizado com o intuito de fornecer o melhor a minha educação. Agradeço aos meus familiares que torcem pelo meu sucesso e, com carinho, agradeço a minha irmã, Ana Clara M. Costa, que me ajudou na elaboração da embalagem deste trabalho. Agradeço a Thiago J. Dantas por todos os dias de companhia, atenção, amor e carinho.
Agradeço aos meus professores do Curso de Engenharia de Alimentos, Profª Dra Roberta Targino, Profª Dra Kátia Borges, Profª Dra Katia Matsui, Profª Dra Beatriz Salomão, Profª Dra Marcia Pedrini, Profª Dra Magna Angélica e Profª Dra Camila Gambini, por todos os conhecimentos ministrados, sem os quais não poderia estar obtendo esta nova conquista.
Em especial, agradeço a minha orientadora Profª. Dra Katherine Carrilho por aceitar a orientação deste trabalho. Obrigada pela atenção, por sanar todas minhas dúvidas e por conseguir livros tão maravilhosos sobre biscoitos. Espero que tenha se apaixonado mais ainda por este mundo tão interessante, e saboroso, dos alimentos.
Agradeço aos meus colegas de curso e meus companheiros desta jornada de seis anos (no início tão longos, mas agora tão breves), Rose Mary, Igor Pazzini e Natalia Farias, sem vocês, minha formação estaria incompleta. Não foram apenas trabalhos realizados juntos, foram muitos momentos de convivência, risada, “aperreios”, alegrias, dificuldades, tristezas e descobertas, afinal, em 06 anos muita coisa acontece.
Também agradeço a aqueles que fizeram parte da minha turma, mas que se redescobriram e estão em outros cursos ou outras faculdades pelo Brasil ou mundo a fora. Desejo muito sucesso e alegrias aos meus amigos Thaise Maryane, Samarone Xavier e Lennon Martins, saudades de vocês.
RESUMO
Os biscoitos e bolachas podem ser adquiridos em praticamente todos tipos de lojas de artigos comestíveis e em uma variedade capaz de satisfazer a todos os gostos. Não é de surpreender que, somente no ano de 2018, os brasileiros consumiram 1,17 milhões de toneladas de biscoitos. Dentre tantas opções de biscoitos e bolachas, é comum encontrar tipos consagradamente estrangeiros (grissini, macaroons), nacionais (polvilho, raivinha) ou regionais (pingo de mel, três de maio), assim como é possível deparar-se com tipos não usuais, como é o caso do biscoito tipo petit four, disponível na sua forma sec ou frais. Desta forma, o presente trabalho de conclusão de curso (TCC) possuí a finalidade de apresentar o processo produtivo do biscoito tipo petit four configurado em uma linha de produção contínua. Considerando o tipo de massa, o biscoito tipo petit four pode ser classificado como mole/curta, já que na sua composição é utilizada quantidade significativa de açúcar e gordura. Por meio desta classificação, esquematizou-se o processo de fabricação (recebimento das matérias primas, pesagem dos ingredientes, mistura da massa, deposição da massa, cozimento e resfriamento e embalagem do produto). O balanço de massa realizado estimou que a composição centesimal do biscoito tipo petit four é de 7,1% de proteína, 24,2% de gordura, 0,8% de cinzas, 1,3% de fibra e 12,3% de umidade e que a capacidade produtiva é de 17.698 embalagens/dia. Já o balanço de energia determinou que o calor específico total para processo é de 2,05 kJ/Kg°C e que seriam necessários 246.468,00 kJ para a evaporação de 10,925 kg de água na etapa de cocção do alimento. Por fim, a análise econômica demonstrou que o biscoito tipo petit four possuí custo unitário de R$1,38, sendo comercializado a R$2,35, gerando um lucro bruto de 70%. Com esse preço de venda, estima-se que o retorno ao investimento inicial realizado com a compra dos equipamentos que compõem a linha de produção seja de 26 dias. O trabalho demonstra que a implementação de uma linha de produção contínua é extremamente vantajosa para as indústrias alimentícias e que a taxa de retorno do investimento inicial é célere, possibilitando o desenvolvimento econômico e social da região o qual a indústria está inserida.
ABSTRACT
Cookies and biscuits can be purchased in virtually every type of grocery store and in one piece that can satisfy every taste. Not surprisingly, in 2018 alone Brazilians consumed 1.17 million tons of biscuits. Among the many biscuit and cookies options, it is common to find consecrated international (grissini, macaroons), national (polvilho, raivinha) or regional types (pingo de mel, três de maio), as well as unusual types, as is the case of petit four biscuit, available in its sec or frais form. In this way, the present work of conclusion of course (TCC) has the purpose of presenting the production process of the biscuit type petit four configured in a continuous production line. Considering the type of dough, the petit four biscuit can be classified as soft/short, since in its composition a significant amount of sugar and fat is used. By means of this classification, the manufacturing process (material reception, ingredient weighing, mixing of the mass, mass deposition, baking and cooling and product packaging) was schematized. The mass balance was estimated to be 7,1% of protein, 24,2% of fat, 0,8% of ash, 1,3% of fiber and 12,3% of humidity and that the productive capacity is 17.698 packages/day. The energy balance determined that the total specific process heat is 2,05 kJ/kg°C and that 246.468,00 kJ would be required for the evaporation of 10.925 kg of water in the cooking step of the food. Finally, the economic analysis showed that the petit four biscuit had a unit cost of R$1,38, and it was sold at R$2,35, generating a gross profit of 70%. The work demonstrates that the implementation of a continuous production line is extremely advantageous for the food industries and that the rate of return of the initial investment is rapid, allowing the economic and social growth of the region in which the industry is inserted.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Diversos tipos de biscoitos comercializados no Brasil 13 Figura 2 - Produção de biscoitos recheados (sandwiching machine) 14
Figura 3 - Misturador descontínuo horizontal 16
Figura 4 - Variedade de biscoitos tipo crackers 17
Figura 5 - Exemplo da técnica de moldagem 18
Figura 6 - Exemplo da técnica de extrusão 19
Figura 7 - Exemplo da técnica de lamination 20
Figura 8 - Exemplo de forno intermitente tipo rotativo 21
Figura 9 - Tipos de embalagens primárias para biscoitos 22
Figura 10 - Exemplo de embalagem terciária e máquina embaladora 22 Figura 11 - Exemplo de máquina de embalagem flow pack (horizontal flow pack machine) 23 Figura 12 - Efeito da redução do teor de gordura na formulação de biscoitos. 25
Figura 13 - Biscoitos tipo petit four sec 27
Figura 14 - Biscoitos tipo petit four frais 28
Figura 15 - Processo para fabricação do biscoito tipo petit four 29
Figura 16 - Balança com célula de carga de 50 kg 32
Figura 17 - Batedeira planetária de 140 litros 33
Figura 18 - Elevador de baldes 140 litros 34
Figura 19 - Máquina de envase e formação do biscoito 35
Figura 20 – Forno a gás de funcionamento contínuo 35
Figura 21 – Sistema de resfriamento 36
Figura 22 - Exemplo de máquina de embalagem vertical (vertical form fill seal machines) 37 Figura 23: Representação das correntes de entrada e saída globais do processo 40 Figura 24: Representação das correntes de entrada e saída da primeira etapa de mistura 41 Figura 25 - Representação das correntes de entrada e saída da segunda etapa de mistura 42 Figura 26 - Representação das correntes de entrada e saída globais do processo 43
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Formulação utilizada para a fabricação de biscoitos tipo petit four 41 Tabela 2 – Porcentagem da composição inicial média da matéria-prima empregada na
fabricação de biscoito tipo petit four 44
Tabela 3 – Dados normalizados da composição inicial média da matéria-prima empregada na
fabricação de biscoito tipo petit four 44
Tabela 4 – Fração mássica por componente equivalente a 200 gramas do biscoito tipo petit four 46 Tabela 5 – Fração mássica por componente da massa crua de biscoito tipo petit four 48 Tabela 6 – Cálculo do Cp (J/kg°C) da massa crua do biscoito tipo petit four 48 Tabela 7 – Investimento com equipamentos industriais para produção do biscoito tipo petit four 51 Tabela 8 – Consumo Energético dos Equipamentos Industriais 52 Tabela 9 – Custos e Atribuições dos Colaboradores necessários para a implementação da linha
de Produção do Biscoito tipo petit four 53
Tabela 10 – Custo Diário dos Insumos de Produção 54
Tabela 11 – Custo Unitário do Biscoito tipo petit four 55
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 11
2 REVISÃO DE LITERATURA 13
2.1 O biscoito 13
2.2 Descrição do processamento de biscoitos 15
2.2.1 Mistura da massa 16
2.2.2 Formação do biscoito 18
2.2.3 Cozimento 20
2.2.4 Embalagem 21
2.3 A função dos ingredientes utilizados na produção de biscoitos 23
2.3.1 Amaciadores 24
2.3.2 Estruturadores 26
2.4 O biscoito tipo petit four 27
3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO 29
3.1 Descrição do processamento 29
3.1.1 Recebimento da matéria prima 30
3.1.2 Pesagem dos ingredientes 31
3.1.3 Mistura da massa 32
3.1.4 Formação do biscoito 33
3.1.5 Cozimento e resfriamento 35
3.1.6 Embalagem 37
3.2 Layout da indústria 38
4 BALANÇO DE MASSA E DE ENERGIA 39
4.1 Balanço de massa 39
4.1.1 Balanço de massa global para a etapa de mistura 40
4.1.2 Balanço de massa global para a etapa de cozimento e resfriamento 42 4.1.3 Balanço de massa global por componente do processo 43
4.2 Balanço de energia 46
4.2.1 Quantidade de calor na etapa de cocção (forno a gás) 47
5 ANÁLISE ECONÔMICA 50
5.1 Investimento inicial com equipamentos 50
5.2 Custo energético de produção 51
5.4 Custos relacionados à produção do produto 53
5.5 Análise da viabilidade financeira 54
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 56
REFERÊNCIAS 57
APÊNDICE A – FRENTE DA EMBALAGEM 64
APÊNDICE B – VERSO DA EMBALAGEM 65
APÊNDICE C – PLANTA BAIXA ADMINISTRAÇÃO 66
APÊNDICE D – PLANTA BAIXA VESTIÁRIOS 67
APÊNDICE E – PLANTA BAIXA REFEITÓRIO 68
APÊNDICE F – PLANTA BAIXA PRODUÇÃO 69
1 INTRODUÇÃO
De acordo com os dados da Associação Brasileira de Biscoitos, Massas Alimentícias e Pães & Bolos Industrializados (ABIMAPI), o Brasil foi responsável pela comercialização de 1,17 milhões de toneladas de biscoitos em 2018 e possui percentual de penetração de 99,6 nos domicílios (ABIMAPI, 2019). As mais recentes pesquisas de mercado demonstram que a região nordeste é responsável pelo segundo maior consumo nacional (34%), perdendo apenas para a região sudeste com 45% (MDIAS BRANCO, 2018).
Dessa forma, o cenário econômico para este segmento industrial é motivador e a ascensão social da população brasileira vem estimulando o consumo de mais produtos alimentícios, dentre eles, os biscoitos. Com isso, o nível de exigência com relação a qualidade e variabilidade desses produtos também só crescem. Algumas empresas adaptam os seus produtos a uma determinada região e adotam terminologias que são familiares para aquele público.
É comum existir, para muitos brasileiros, uma discussão sobre a terminologia correta para designar biscoito ou bolacha e, possivelmente, essa discussão tem origem pelas diferenças de regionalidade e de cultura da população. Semanticamente, o termo biscoito é do latim bis coctus e possui como significado cozido/assado duas vezes, remetendo ao típico processo de fabricação dos biscoitos de origem italiana. Já o termo bolacha vem da união da palavra bolo acrescido do sufixo diminutivo “acha”, podendo ser entendido como um bolo pequeno (KINNAIRD, 2015).
A única legislação vigente para biscoitos e bolachas não faz diferenciação entre os termos e os definem como o produto obtido “... pela mistura de farinha (s), amido (s) e ou fécula (s) com outros ingredientes, submetidos a processos de amassamento e cocção, fermentados ou não. Podem apresentar cobertura, recheio, formato e textura diversos” (BRASIL, 2005).
Essa mesma legislação trata da designação contida na embalagem e os biscoitos ou bolachas podem ser designados “... por denominações consagradas pelo uso, podendo ser acrescida de expressões relativas ao ingrediente que caracteriza o produto, processo de obtenção, forma de apresentação, finalidade de uso e ou característica específica” (BRASIL, 2005). Assim, as indústrias podem denominar seus produtos livremente, respeitando as diferentes questões culturais e semânticas do país.
Com a globalização mais difundida, termos de origem estrangeira vem sendo adotados pelas indústrias produtoras de biscoitos/bolachas, como é o caso dos petit fours, cookies, biscuit, cream crackers, waffles, grissini entre muitos outros. Independentemente da nomenclatura, os
biscoitos ou bolachas estão disponíveis para venda em supermercados, padarias, confeitarias e em quase todas as lojas de artigos comestíveis do mercado brasileiro, e em uma variedade capaz de satisfazer a todos os gostos. Por conveniência, o presente documento utilizará a terminologia biscoito para se referir ao produto do tipo petit four objeto desse estudo.
Dentro desse contexto o trabalho tem o objetivo de apresentar o processo produtivo do biscoito tipo petit four estruturado em uma linha de produção contínua. Para tanto, a primeira seção aborda uma breve revisão da literatura, onde são apresentados a classificação dos tipos de biscoitos, descrição do processamento industrial comumente utilizado pelas principais fabricantes deste produto, a função dos principais ingredientes e a definição técnica de um biscoito tipo petit four. Em seguida, descreve-se o processo de fabricação, sendo detalhadas as informações técnicas das etapas de recebimento das matérias primas, pesagem dos ingredientes, mistura e sova da massa, formação do biscoito, cozimento e resfriamento da massa e embalagem do produto. Ao longo desse tópico, discorre-se sobre o tratamento destinado aos principais resíduos gerados na fabricação do biscoito tipo petit four. Posteriormente é apresentada uma proposta de layout de uma linha de produção de biscoitos tipo petit four. Por sequente, é discorrido sobre o balanço de massa e energia das etapas produtivas e a análise econômica, onde são considerados os principais custos envolvidos no processo, assim como a viabilidade econômica do produto. Por fim, são inferidas as considerações finais do trabalho.
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 O biscoito
Atualmente, é possível encontrar uma grande variedade de biscoitos que se apresentam em formatos, texturas, sabores, coberturas e recheios distintos. Além das características sensoriais diversificadas, os biscoitos podem ser comercializados com nomes que remetem ao seu formato, sabor, aspecto visual, pela consagração da marca ou como são conhecidos em outras regiões do país ou do mundo.
Segundo a ABIMAPI (2015) existem no mercado brasileiro mais de 200 tipos de biscoitos denominados como: recheados, cream cracker, água e sal, tortinha, maisena/maria, salgados, wafers, rosquinhas, cookies, champagne, polvilho, entre outras nomenclaturas. A Figura 1 exemplifica a variedade desses tipos de produtos no Brasil.
Figura 1 - Diversos tipos de biscoitos comercializados no Brasil
Fonte: Lima (2017)
A massa do biscoito, originalmente composta por cereais como a farinha de trigo, é enriquecida principalmente com gordura e açúcar e, posteriormente, a composição possível é praticamente infinita, já que há disponível no mercado uma grande variedade de ingredientes (ex: chocolates, castanhas, nozes, frutas secas e aditivos químicos).
Dessa forma, definir uma classificação padrão para este tipo de alimento não é uma atividade simples. Segundo os autores Moretto e Fett (1999), os biscoitos podem ser classificados de acordo com a característica da massa elaborada (dura, mole ou fermentada), ingredientes que os caracterizam (ex: sal, açúcar) ou pela sua forma de apresentação (ex:
rosquinhas, palitos). Já para o pesquisador Manley (2001), os biscoitos podem estar classificados pelo tipo de enriquecimento da receita, em que são analisados, por exemplo, os teores de sal, açúcar ou gordura, ou podem estar classificados pelo método de formação da massa (laminação, moldagem, extrusão ou deposição). Outras classificações consideram processos secundários como necessidade de coberturas, recheios (Figura 2) ou banhos de hidróxido de sódio.
Figura 2 - Produção de biscoitos recheados (sandwiching machine)
Fonte: Gea Group [2019d]
Todavia, independentemente da classificação adotada, sabe-se que o método de preparação do biscoito escolhido está diretamente relacionado com o tipo da massa (dura, mole ou fermentada) obtido após a etapa de mistura. Isso se dá pelo fato de que os maquinários não possuem capacidade para adaptar o tratamento da massa de acordo com a mudança de consistência. Dessa forma, a consistência ideal da massa e a manutenção da viscosidade em valores fixos é vital para o bom funcionamento e a estabilidade do processo produtivo, sem necessidade de interrupções, seja por operadores in line ou por sensores (MANLEY, 2001).
Manley, 1998b, define que a diferença entre as massas tipo mole e dura se dá pela quantidade de água necessária para hidratá-la. Juntamente com esse processo de hidratação é necessária a ação mecânica (amassamento) para a formação do glúten, dessa forma a massa dura também pode ser denominada como trabalhada ou desenvolvida, referindo-se a essa ação mecânica. Além disso, as massas duras possuem níveis relativamente baixos de gordura e açúcar. Na massa tipo curta, apesar de ocorrer o processo de hidratação, o desenvolvimento do glúten é dificultado devido aos níveis altos de gordura e açúcar e baixo nível de água. Assim, uma massa elástica e com pouca extensibilidade é dita como “curta”.
Portanto, é fundamental ter conhecimento técnico sobre as etapas envolvidas na produção de biscoitos, bem como, categorizar a massa em mole, dura ou fermentada, para melhor escolha dos equipamentos responsáveis pelo processamento, principalmente com relação ao maquinário responsável pela formação do biscoito.
2.2 Descrição do processamento de biscoitos
Como descrito na seção anterior, os biscoitos podem ser classificados com relação ao seu tipo de massa e a forma como o processo industrial é configurado está relacionado com as características dessa massa (mole, dura ou fermentada). De acordo com Marcelino e Marcelino, 2012, os biscoitos seguem, basicamente, as seguintes etapas de processo:
a. Pesagem das matérias-primas: Todas as matérias primas sólidas devem ter a sua massa aferida e os aditivos devem ter pesagem exata a fim de evitar superdosagens que possam acarretar problemas de saúde aos consumidores. As matérias primas líquidas podem ter seu volume ou peso verificados de acordo com a formulação padrão do produto a ser produzido.
b. Mistura da massa: O processo de mistura da massa objetiva a homogeneização dos ingredientes, a dispersão das matérias-primas sólidas e líquidas nos líquidos, a solubilização ingredientes sólidos nos líquidos, o desenvolvimento do glúten na farinha de trigo, bem como promover a aeração da massa.
c. Formação do biscoito: A massa recém misturada passa pelos processos de extrusão, moldagem, laminação ou deposição e, em seguida, pode passar por um processo de corte, bem como por um processo de estampagem (decoração).
d. Cozimento: Nesta etapa fornos contínuos de esteira ou intermitentes promovem, através da ação térmica, a perda de água de até 28% da massa inicial do produto, além de proporcionarem diversas reações químicas e físicas, como: caramelização, reação de maillard, formação de dióxido de carbono, gelatinização do amido, coagulação do glúten, fusão da gordura, reação de queima da dextrose e redução e expansão da solubilidade do gás.
e. Resfriamento: Após a etapa de cocção, o biscoito apresenta-se mole e úmido e, sem o adequado resfriamento, os produtos podem se tornar quebradiços ou apresentar trincas. Em seguida, os biscoitos podem passar pelo processo de adição de recheio, quando pertinente.
f. Embalagem: Esta etapa consiste em envolver o produto em uma ou mais embalagens a fim de protegê-lo contra impactos mecânicos e contaminações microbiológicas, bem como torná-lo mais atrativo ao consumidor final. As embalagens utilizadas podem ser de plástico, metal ou vidro.
Nos próximos subtópicos será descrito mais detalhes referentes ao processamento industrial comumente aplicado para as massas tipo mole, dura ou fermentada.
2.2.1 Mistura da massa
A etapa de mistura da massa é extremamente importante para o processo produtivo de biscoitos porque a medida que o batimento prossegue, há um desenvolvimento de calor na massa, o que potencializa a velocidade das reações e afeta a viscosidade da mesma. A consistência resultante não é estável porque o processo de hidratação da massa continua e a firmeza desta aumenta devido a um fenômeno conhecido como tixotropia (MANLEY, 2001).
No mercado existe a disponibilidade de misturadores com diferentes tamanhos, capacidades, potências e com os mais modernos tipos de controle. De acordo com Manley, 1998b, os misturadores podem ser classificados em contínuos ou descontínuos. Para aqueles que trabalham de forma descontinuada, podem se apresentar na forma vertical e horizontal (Figura 3) e, de forma geral, os do tipo horizontal apresentam maior potência de batimento do que os que se configuram na forma vertical.
Figura 3 - Misturador descontínuo horizontal
Segundo Manley (1998b), para massas tipo mole, a etapa de mistura envolve dois objetivos principais: formar uma boa emulsão de água e gordura e limitar a formação de glúten, por isso, o batimento é dividido em duas etapas. Primeiramente, é formado um creme composto pela mistura de gorduras, açúcares, ovos, leite e água. Somente após a formação dessa emulsão, acrescenta-se a farinha de trigo e, nesse segundo estágio, a homogeneização deve ocorrer de forma rápida para evitar o desenvolvimento do glúten e o consequente endurecimento da massa. Já para as massas tipo dura, o objetivo é promover o desenvolvimento do glúten através da ação mecânica e, geralmente, o processo é de um estágio, onde todos os ingredientes são adicionados uma única vez (MANLEY, 1998b).
Por fim, para massas fermentadas através de ação biológica, o processo frequentemente é subdividido em dois estágios: a formação da esponja e adição do fermento (massa reformada). Conforme descrito por Marcelino e Marcelino (2012), o fermento biológico é adicionado juntamente com água e 60% a 70% da massa total de farinha de trigo utilizada na formulação padrão, deixando-a fermentar por até 20 horas. Os demais ingredientes são acrescentados e a massa passa por novo processo fermentativo por até 5 horas.
Para aquelas que utilizam fermentos químicos é necessário homogeneizá-lo nos ingredientes sólidos, garantindo uma adequada dispersão deste produto químico, posteriormente, acrescenta-se os ingredientes líquidos (MARCELINO e MARCELINO, 2012). São exemplos de produtos de massa tipo fermentada (Figura 4) os cream crackers, água e sal, soda crackers, ritz crackers, TUC crackers e cocktail crackers.
Figura 4 - Variedade de biscoitos tipo crackers
2.2.2 Formação do biscoito
A forma de apresentação dos biscoitos está relacionada com o tipo de formação de biscoito utilizado no processo fabril, que podem ser do tipo laminado (ex: biscoitos tipo cream cracker), moldado (ex: biscoitos recheados), depositado (ex: biscoito de polvilho) e extrusado (ex: biscoitos tipo rosquinhas). De acordo com Haas Food Equipment (2019a), as técnicas de moldagem, extrusão e deposição são aplicadas a massas tipo curta, enquanto para massa dura e fermentada é exclusivamente utilizada a técnica de laminação.
A técnica de formação de biscoitos por moldagem (Figura 5) se dá através de cilindros de moldagem e é indicada para massas curtas porque esta massa precisa ser forçada nos moldes e, para isso, necessita de fluidez. O excesso de massa é raspado por facas no molde. Embora as massas curtas possam ser submetidas a outros processos de formação, as vantagens dessa técnica são: não é necessário a formação de uma folha de massa; a redução da dificuldade de controle e medição; não há massa de aparas de corte que deva ser reincorporada no processo (MANLEY, 1998c). Além disso, a forma do molde permite um contorno de padrão muito mais complexo, como desenhos e a impressão da marca fabricante.
Figura 5 - Exemplo da técnica de moldagem
Fonte: Gea Group [2019c]
A técnica de extrusão (figura 6) consiste em pressurizar a massa, por meio de rolos ou bombas, através de furos em uma placa matriz (cabeçote). Segundo Manley (1998c), a vantagem dessa técnica é a possibilidade de utilização com massas que contém chocolates,
aveia ou castanhas em suas formulações. Atrelados ao processo de extrusão pode haver corte a fio ou coextrusão. Para o autor, a deposição é uma forma de extrusão e de acordo com ele, se a consistência da massa é macia, lisa e quase líquida, é possível produzir peças de massa depositadas em vez de cortadas com arame, dessa forma substitui-se a placa matriz por um conjunto de bicos de tubulação.
Figura 6 - Exemplo da técnica de extrusão
Fonte: Gea Group [2019b]
Manley (1998c), considera a existência de três processos envolvidos na laminação da massa: sheeting, gauging e lamination. Segundo o autor, o termo gauging expressa o processo de redução da espessura da massa quando a mesma é submetida a pressão de um par de rolos. Já o processo sheeting (figura 7) é a etapa projetada, com a ação de 3 a 4 rolos, para produzir folhas com espessura não padronizada. Esta etapa também é denominada como pré-laminação. Já o termo lamination retrata que a massa foi reduzida a uma folha de espessura desejada e essa folha foi empilhada em várias camadas, com ou sem a introdução de outro material entre as camadas (como a gordura, tipicamente introduzida na produção de biscoitos folhados). Esse processo promove a compressão da massa, facilitando a remoção de ar e o desenvolvimento do glúten (Manley, 1998c).
Figura 7 - Exemplo da técnica de lamination
Fonte: Gea Group [2019e].
2.2.3 Cozimento
Para que as alterações físico-químicas anteriormente citadas sejam efetivadas, a massa precisa passar pela etapa de cozimento. Nesse estágio são utilizados fornos que funcionam de forma intermitente ou continuamente e utilizam a eletricidade, gás ou óleo para promoverem trocas térmicas. Os fornos elétricos são fáceis de iniciar e parar e são o tipo de forno mais fácil de controlar, contudo o custo energético é alto, dificultando a ampliação do uso (MANLEY, 1998d).
No caso dos fornos intermitentes (Figura 8), bandejas com as massas alimentícias são colocadas manualmente no forno e removidas após o tempo necessário de cocção. Já nos fornos de funcionamento contínuo, existem de uma a quatro zonas que são controladas e aquecidas de forma independente, assim os biscoitos são submetidos ao processo de cocção ao longo do comprimento do forno.
O levantamento realizado por Carzino (2006), demonstrou a evolução tecnológica dos fornos que podem ser do tipo túnel, volta dupla, volta simples, carrossel, placa rotativa, gaveta e peel. Enquanto Manley (1998d), apresenta os fornos mais utilizados nas indústrias de biscoitos e define-os em três classificações: combustão direta, combustão indireta e fornos híbridos.
Figura 8 - Exemplo de forno intermitente tipo rotativo
Fonte: Prática Klimaquip, 2018.
Em fornos de combustão direta, os aquecedores encontram-se dentro da câmara de cozimento e estão dispostos acima e abaixo da faixa de cozimento. Os fornos de queima indireta são assim chamados porque os aquecedores estão fora da câmara de cozimento, por isso deve existir um sistema de trocador de calor para aquecer a atmosfera do forno. Por fim, os fornos híbridos normalmente combinam o funcionamento de uma ou duas zonas de queima direta com zonas de queima indireta. O uso mútuo de energia elétrica com energia de micro-ondas ou outro tipo de fonte energética também é uma característica desse tipo de forno (MANLEY, 1998d).
A escolha do forno para utilização no processo de fabricação de biscoitos depende, principalmente, do custo envolvido nesta aquisição. De forma geral, os fornos híbridos e elétricos necessitam de um maior investimento financeiro. Portanto, é importante considerar o custo-benefício do equipamento, o custo de manutenção do mesmo e as perspectivas de crescimento da empresa.
2.2.4 Embalagem
É a partir da embalagem que o consumidor obtém as informações do produto como: data de fabricação e validade, peso, informações nutricionais, empresa responsável pela fabricação e outras informações exigidas por lei. Mas além disso, a embalagem estabelece uma barreira contra deteriorações químicas (oxidação das gorduras), microbiológicas (contaminação cruzada) e ações mecânicas, aglomera biscoitos até a obtenção do peso correto para venda e torna o produto mais atrativo aos consumidores.
É muito comum encontrar biscoitos com mais de uma embalagem para garantir a qualidade do produto final. Segundo Manley (1998e), a embalagem primária é a prova de umidade, evitando a absorção da mesma e os biscoitos podem ser envoltos isoladamente, em uma única coluna, grupo de colunas ou misturados (Figura 9). A embalagem secundária objetiva agrupamento dos pacotes primários e é neste tipo de embalagem que as informações obrigatórias por lei são exibidas. Por fim, a embalagem terciária (Figura 10) tem o propósito de facilitar o armazenamento e o transporte e normalmente são utilizadas caixas de papelão para desempenhar tal função.
Figura 9 - Tipos de embalagens primárias para biscoitos
Fonte: Manley (1998e).
Figura 10 - Exemplo de embalagem terciária e máquina embaladora
Fonte: Videojet Technologies Inc. [2019].
As latas, caixas plásticas rígidas e vidros, embora atrativos para o consumidor, são caros e difíceis de envasar automaticamente. Foram desenvolvidas máquinas que juntam e despejam biscoitos nas latas, mas o mecanismo é tão elaborado que o custo só se justifica para tipos caros
de biscoitos. Além disso, as latas e vidros possuem alto custo de armazenamento por necessitarem de um espaço relativamente grande (MANLEY, 1998e).
De acordo com Manley, 1998e, as máquinas responsáveis pelo processo de embalagem dos biscoitos mais comumente utilizadas são: vertical form fill seal machines (Figura 11), horizontal flow pack machines, folded film machines e cartoning machines.
Figura 11 - Exemplo de máquina de embalagem flow pack (horizontal flow pack machine)
Fonte: Videojet Technologies Inc. [2019].
2.3 A função dos ingredientes utilizados na produção de biscoitos
Cada ingrediente utilizado na elaboração de um produto possui funções que atuam com propósitos pré-definidos e, em caso de ausência ou excesso de um componente, pode ocorrer o comprometimento da qualidade do produto final. Portanto, ao se conhecer a funcionalidade de um ingrediente alimentício ou de um aditivo químico torna-se possível elaborar um parecer técnico capaz de avaliar, por exemplo, problemas decorrentes do processamento industrial ou a procedência de reclamações de consumidores.
De forma geral, Moretto e Fett (1999) classificam os ingredientes em amaciadores (açúcar, gorduras e fermentos) e estruturadores (farinha, ovos, leite, água e sal). Para a produção de biscoitos as indústrias vêm utilizando aditivos químicos como, bicarbonato de sódio, metabissulfito de sódio e lecitina de soja a fim de melhorar diversas características do processo ou do produto final (MANLEY, 1998a). A seguir será discorrido sobre a função dos principais ingredientes utilizados para a fabricação de biscoitos.
2.3.1 Amaciadores
O nível de maciez é uma característica sensorial bastante importante podendo ser considerada um atributo de identidade e qualidade já que a partir dele pode-se diferenciar os tipos de biscoito. A pesquisa realizada por Chevallier et al. (2000), determinou que a textura dos biscoitos é resultante das interações entre os ingredientes e a massa não pode ser considerada simplesmente como a adição de todos os componentes.
O açúcar é um ingrediente amplamente utilizado nas formulações de biscoitos e está disponível em várias granulometrias. Usualmente, quanto menor o tamanho do cristal, mais rapidamente o açúcar se dissolve na massa. Na produção de biscoitos, a sacarose é largamente utilizada e também se empregam os monossacarídeos, como a dextrose e frutose, maltodextrina, xarope de milho com alto teor de frutose (HFCS), extrato de malte e mel, assim como polióis como sorbitol, manitol e xilitol (MANLEY, 1998a).
Em massas moles, normalmente não há água suficiente na formulação para permitir que todo o açúcar se dissolva, de modo que o tamanho do cristal da sacarose afeta as características do biscoito cozido (MANLEY, 1998a). Os açúcares são utilizados não somente na fabricação da massa do biscoito, mas também na fabricação de recheios e coberturas, como geleias e chocolates.
Classicamente, o açúcar é responsável por conferir sabor doce e cor aos produtos. Entretanto, o estudo realizado por Manohar e Rao (1997), estabeleceu que o nível e o tipo de açúcar influenciam as características reológicas da massa de biscoito, reduz o tempo de extrusão, consistência, dureza, viscosidade e espessura, bem como retarda o desenvolvimento do glúten. A utilização de açúcares redutores como dextrose, xarope invertido, glicose líquida e xarope de milho com alto teor de frutose alterou as características reológicas de maneira semelhante ao uso da sacarose.
As gorduras são utilizadas na produção de biscoitos para conferir maciez e sabor ao produto final. Pareyt et al. (2009), observou que a densidade da massa diminui à medida que ocorre o aumento da quantidade de gordura e concluiu que isso ocorria devido a incorporação de ar durante a etapa de mistura. Também evidenciou que a dureza da massa, possivelmente pela mesma explicação, diminuiu linearmente com o teor de gordura como pode ser observado na Figura 12.
Figura 12 - Efeito da redução do teor de gordura na formulação de biscoitos.
Fonte: Pareyt et al. (2009).
Os pesquisadores Mamat e Hill (2018), também verificaram que quando são misturadas com a farinha antes de sua hidratação, as moléculas de gordura envolvem as partículas de farinha e impedem a formação da rede de glúten, produzindo uma massa menos elástica. Além disso, a gordura promove interação com o amido, modificando seu potencial de hidratação e retarda a retrogradação dos amidos (CHANDAN, 1997).
De acordo com Manley (1998a), a manteiga é utilizada principalmente pela sua contribuição ao sabor, contudo o uso desta tornou-se um grande obstáculo, principalmente em larga escala, devido a sua necessidade de armazenamento sob refrigeração. Conforme explanado pelo autor, as margarinas, além de mais baratas que a manteiga e tolerarem maior temperatura de armazenamento, podem ser modificadas usando gorduras com temperaturas de fusão específicas, uma característica que é extremamente importante para o efeito pós cocção dos biscoitos.
Um outro componente que confere maciez às formulações é o fermento biológico. Manley (1998a), destaca que a Saccharomyces cerevisiae é a principal levedura utilizada no processo de fermentação na indústria de panificação. Seu uso se dá pela capacidade de produzir gás carbônico. Segundo o autor, a levedura é comumente adquirida na forma fresca, seca ou instantânea e, qualquer que seja, a concentração de sal (até 2%) e açúcar (até 5%) deve ter um limite de concentração por oferecer inibição ao processo fermentativo. Além disso, as indústrias podem utilizar as leveduras com o intuito de enriquecer nutricionalmente os seus produtos e este foi o tema do trabalho realizado por Santucci et al. (2003), o qual demonstrou que o uso
de 5% de extrato da levedura Saccharomyces cerevisiae foi capaz de elevar em
2.3.2 Estruturadores
Para a produção de biscoitos pode ser utilizada farinha de cereais como a aveia, centeio, soja ou arroz. Alternativamente, outras fontes de farinha são pesquisadas como meio de enriquecimento nutricional da formulação dos biscoitos, como é o caso da farinha de banana (FASOLIN et al., 2007), farinha de feijão-caupi (FROTA et al., 2009), farinha de albedo de laranja (SANTOS et al., 2011), farinha de berinjela (PEREZ; GERMANI, 2007) e farinha de uva-do-japão (CUNHA; REINERI; LOSS, 2015).
Todavia o ingrediente estruturador amplamente empregado para a fabricação de biscoitos é o trigo, principalmente pela sua capacidade de formar uma massa viscoelástica. Essa formação se dá através da hidratação do glúten e do amido e da ação mecânica na etapa de mistura (MANLEY, 1998a). De acordo com o autor, a qualidade do glúten varia quanto a sua capacidade de extensibilidade e de elasticidade e, de forma geral, os grãos com altos teores de proteína são mais elásticos contudo, menos inextensíveis e são comercialmente denominados de farinha forte.
Os trigos com menores teores de proteína são conhecidos como moles ou fracos e a farinha deste tipo é mais extensível e menos elástica. Manley (1998a), define que o teor de proteína das farinhas fortes está geralmente na faixa de 10,5 a 14,5%, já a farinha de trigo média de 8,5-10,5% e as farinhas fracas com menos de 8,5% de proteína.
Dependendo da formulação, os leites podem ser utilizados na forma líquida (ex: leite pasteurizado ou esterilizado), reconstituído (ex: leite em pó integral ou desnatado) ou produtos em que o teor de água foi reduzido (ex: leite condensado). Devido ao baixo custo, o uso de soro de leite em pó é bastante difundido nas unidades produtoras de biscoitos (MANLEY, 1998a).
Assim como a água, o leite e o ovo são a parte líquida da formulação responsável pela hidratação da farinha. A pesquisa desenvolvida por Silva, Façanha e Silva (1998) demonstrou que, no caso dos biscoitos que utilizam amido de mandioca, como o biscoito tipo polvilho, a água é fundamental para a expansão da massa e formação da estrutura do biscoito, devido ao fato de ocorrer a gelatinização do amido.
Outro fator importante a se considerar, é que a gema de ovo além de ser rica em gordura contém a lecitina, um emulsificante natural. Para a maioria das formulações de biscoitos, o uso de gema de ovo é caro e a obtenção de gorduras ou propriedades emulsificantes podem ser obtidos de outras fontes mais acessíveis (MANLEY, 1998a).
Por fim, o sal é usado em quase todas as receitas por suas propriedades de realce de sabor. Este produto é higroscópico na maioria das condições atmosféricas, fazendo com que ele se torne úmido, sem fluxo livre e irregular (MANLEY, 1998a).
2.4 O biscoito tipo petit four
A expressão petit four surgiu no século XVIII e referia-se a biscoitos pequenos, delicados e que poderiam ser doces ou salgados. O petit four possui como tradução livre “forno pequeno” e tem sua semântica explicada pelo fato desses biscoitos serem assados com o calor residual que permanecia no forno depois de preparadas outras receitas com maior demanda energética (BONOMETTI, 2017).
Ao passar do tempo, os biscoitos tipo petit four conquistaram os paladares da culinária francesa, inglesa, americana e, finalmente, brasileira. No exterior, são comumente servidos como aperitivos em jantares requintados, como sobremesas após um almoço, na hora do chá (teatime), recepções ou coquetéis de negócios (CHOATE, 2009).
De acordo com Choate (2009), os biscoitos tipo petit four podem ser categorizados em secos (sec) ou frescos (frais). A classificação petit four sec (Figura 13) remete a uma variedade de biscoitos pequenos, massas folhadas, macaroons e merengues que podem ser servidos com sorvetes, sorbets e cremes. Podem conter recheios de geléias, creme de manteiga ou ganache. Já a classificação petit four frais (Figura 14) é subdividida em três: miniatura de bolos, gelado/glaceados cobertos por chocolate ou fondant e a base de frutas açucaradas ou cristalizadas.
Figura 13 - Biscoitos tipo petit four sec
Figura 14 - Biscoitos tipo petit four frais
Fonte: Princesse Mia [2018].
No Brasil, o biscoito tipo petit four é comumente encontrado na forma seca (sec) nos supermercados e somente nas docerias especializadas é possível encontrá-lo na forma fresca (frais). São, portanto, um mercado clássico, mas ainda novo e tímido no território nacional e que pode crescer de forma vertiginosa ao atender públicos que procuram inovação, particionamento das porções e praticidade.
Considerando o tipo de massa, o biscoito tipo petit four pode ser classificado como mole/curta, já que na sua composição é utilizada quantidade significativa de açúcar e gordura.
3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO
O processo de fabricação de biscoito tipo petit four (figura 15) proposto no presente trabalho é baseado no estudo de Manley (2001) e no fluxograma tradicional de produção de biscoitos apresentado por Moretto e Fett (1999). A formulação utilizada segue a proporção mássica de gordura e açúcar proposta por Manley (2001) para biscoitos amanteigados.
Figura 15 - Processo para fabricação do biscoito tipo petit four
Fonte: Adaptado de Manley (2001).
É importante ressaltar que o biscoito tipo petit four é isento da obrigatoriedade de registro sanitário de acordo com a RDC n° 240/2018 por se enquadrar na categoria 4300151 - Produtos de cereais, amidos, farinhas e farelos (BRASIL, 2018). Todo o processo produtivo está configurado em conformidade ao que é exigido pela legislação vigente de boas práticas de fabricação e possui todos os documentos comprobatórios necessários consoante ao que é estabelecido pela RDC n°275/2002 (BRASIL, 2002c). Destaca-se também que a indústria segue os padrões microbiológicos para alimentos vigentes (BRASIL, 2001), bem como os procedimentos atuais para o recolhimento de alimentos (BRASIL, 2015a).
A seguir, as etapas que constituem o processo de fabricação do biscoito tipo petit four são descritas apresentando as respectivas escolhas de equipamentos para o processo em questão, bem como explorando alguns pontos de controle pertinentes para a elaboração de um produto final de qualidade. Em algumas etapas do processo produtivo, foram escolhidos equipamentos com menor capacidade produtiva porque quanto maior o equipamento, maior a probabilidade dele de ser produzido por projeto ou encomenda, o que torna mais difícil encontrar informações técnicas sobre o produto (consumo energético, preço de venda, capacidade, dimensões e etc).
Salienta-se que foi priorizado a escolha de equipamentos que possuem design sanitário, ou seja, máquinas que possuem a mínima quantidade possível de componentes que dificultam a limpeza e propiciam a formação de biofilmes, como juntas e soldas. De acordo com Cramer (2006), o desenvolvimento de biofilmes é um dos maiores desafios enfrentados pelas indústrias alimentícias, visto que os mesmos podem ter um profundo impacto na segurança e qualidade dos produtos fabricados já que há um risco da introdução de microorganismos patogênicos (Staphylococcus aureus, Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp.) ou deterioradores (Pseudomonas fragi, Enterococcus spp.). Ainda, segundo o autor, é importante que sejam adotadas etapas eficientes de limpeza e sanitização, bem como que seja realizado ações de inspeção (ex: ensaios microbiológicos) para verificar com antecedência a formação dos biofilmes.
Para este trabalho, foi adotado o sistema de Clean In Place (CIP) e Clean Out Place (COP) para higienização de todos equipamentos e, levando em consideração os ingredientes utilizados para a fabricação do biscoito tipo petit four, foram escolhidas as seguintes etapas de higienização: pré-lavagem a quente, uso de detergente alcalino, enxague a quente e uso de sanitizante com registro obrigatório no Ministério da Saúde.
3.1.1 Recebimento da matéria prima
As matérias primas que serão utilizadas para a fabricação do biscoito tipo petit four, como margarina, ovos, farinha e açúcar devem passar por uma análise de recebimento, onde serão verificados itens como a integridade da embalagem, data de validade e, no caso de produtos refrigerados, temperatura de recebimento. Essas análises são essenciais porque evitam a entrada de produtos vencidos, violados e contaminados no estoque que, consequentemente, impossibilitam que os mesmos sejam utilizados no processamento do alimento.
A análise da integridade da embalagem averigua a existência de violações decorrentes da fabricação ou transporte dessas matérias-primas, o que pode ocasionar contaminação
microbiológica do produto e degradações físico-químicas, como oxidação ou mudanças de texturas. Já a análise da data de validade evita que os produtos sejam enviados com data expirada ou muito próxima à data de vencimento, causando prejuízos financeiros bem como acarretando contaminações ao produto final. Os insumos refrigerados devem ter a temperatura de recebimento aferida, visto que temperaturas acima de 15 °C afetam diretamente a qualidade do produto ao tornar mais suscetível à reprodução microbiana.
Com relação a farinha de trigo, devem ser realizadas as análises dos teores de umidade e proteína visto que as variações desses parâmetros influenciam na consistência final da massa (MANLEY, 1998a). Também deve-se coletar uma amostra para análise visual deste produto, pois infestações de Sitophilus oryzae e o Sitophilus granarius, mais popularmente conhecidos como carunchos, gorgulhos ou bicudos, é comum em cereais e seus derivados. De acordo com Santos (2002), à medida que a taxa de reprodução desses insetos aumenta, maior será a depreciação da matéria-prima durante o armazenamento, pois há redução da massa do produto já que os insetos utilizam os cereais como alimento. Com isso, as propriedades reológicas da farinha podem estar comprometidas, diminuindo a qualidade do produto final.
Por fim, dá-se preferência para que seja utilizado o ovo pasteurizado, visto que este apresenta menor risco a contaminações microbiológicas e não gera riscos de contaminação física (casca de ovo), além de ser mais prático e higiênico. Para as embalagens, devem-se adotar as análises de inspeção visual e controle de espessura a fim de que seja detectada qualquer imperfeição ou contaminação física.
3.1.2 Pesagem dos ingredientes
Os ingredientes passarão por pesagem a fim de que seja garantida a padronização das bateladas, em conformidade ao que é definido na ficha técnica do produto. A padronização dos produtos é fundamental para garantia da qualidade, pois atestam a uniformidade e o controle do processo. Ademais, sabe-se que as perdas decorrentes de pesagens ou calibrações erradas e manutenções corretivas anormais podem impactar o processo (TOLEDO, 2019). Por isso, estabeleceu-se que a balança terá sua célula de carga aferida semestralmente por uma empresa de instrumentação terceirizada e independente.
A balança a ser utilizada (Figura 16) tem plataforma e célula de carga de aço inox (para maior durabilidade), com capacidade para 50 kg e sistema de proteção contra pós (como a farinha) e sobrecargas de pesos. Além disso, a balança tem precisão de duas casas decimais, pés regulares e antiderrapantes, sendo compacta, leve e de fácil manuseio e limpeza.
Figura 16 - Balança com célula de carga de 50 kg
Fonte: Toledo (2019)
Complementarmente, a balança tem a possibilidade de interligação a sistemas automatizados, visto que a automação industrial facilita a rotina e aumenta a confiabilidade do processo. Por isso, acoplado a plataforma de pesagem, será escolhido um terminal de pesagem de bancada que permite a fácil visualização da massa aferida, identificação do produto (receitas pré-programadas no software do terminal), gabinete de aço inoxidável, fácil conectividade (cabos USB e Seriais) e bateria de longa duração.
Destaca-se que nessa etapa é gerada uma grande quantidade de resíduos plásticos oriundos das embalagens dos produtos utilizados como ingredientes. Como medida paliativa, é recomendado o uso de produtos a granel e o envio de todo resíduo plástico a coleta seletiva.
3.1.3 Mistura da massa
Após a pesagem de todos os ingredientes, o açúcar, a margarina, os ovos e a gema de ovos serão misturados e, gradualmente, a farinha de trigo é acrescentada em velocidade lenta para melhor incorporação e homogeneização dos ingredientes. A mistura dos ingredientes foi subdividida em dois estágios com o objetivo de, na primeira etapa, dissolver ao máximo o açúcar e emulsificar a gordura. De acordo com Manley (2001), o processo de mistura da massa tipo curta utiliza velocidade lenda de mistura, não deve exceder em três minutos e deverá resultar em uma massa macia, curta e pouco pegajosa.
Todo esse processo será realizado em um misturador industrial vertical com capacidade para 140 litros (Figura 17). O misturador possuirá estrutura em aço inoxidável, rodas (facilitando a movimentação ou manutenção), variação de 20 velocidades de batimento e comando digital. Além disso, a estrutura é preparada para fixação ao piso e é equipada com elementos de batido tipo pinha, pá e gancho, permitindo a ampliação do uso do equipamento para preparação de recheios e coberturas para os biscoitos tipo petit four.
Figura 17 - Batedeira planetária de 140 litros
Fonte: Ferneto (2019a)
3.1.4 Formação do biscoito
Com o objetivo de assegurar a continuidade do processo, foi escolhido um elevador de baldes (Figura 18) que possibilitasse o despejo da massa homogeneizada diretamente no equipamento responsável pela formação dos biscoitos. Este equipamento tem capacidade para elevar 120 kg a uma inclinação de 120°.
Figura 18 - Elevador de baldes 140 litros
Fonte: Ferneto [2019b].
Apesar do método mais comum aplicado para as massas tipo curtas ser o de moldagem (MANLEY, 2001), esse trabalho propõem a utilização da técnica de deposição visto que essa escolha pode diversificar as possibilidades de formatos e coberturas de biscoitos tipo petit four, permitindo a produção das variedades sec ou frais, bem como pode ser ampliado para fabricação de outras variedades de biscoitos (ex: biscoito tipo polvilho ou goiabinha). Portanto, a seleção desse tipo de equipamento torna-se um excelente investimento para uma unidade fabril que busca a diversificação do seu portfólio de produtos.
Desse modo, o equipamento escolhido (Figura 19) é capaz de depositar ou extrusar os produtos formados e é constituído de dois cabeçotes (para massa e recheio), painel digital e componentes físicos, como rolos, estampos, bicos, desmontáveis e de fácil limpeza e sanitização. A máquina é de fácil programação, o que possibilita ajustar ao tamanho da esteira utilizada, adequar o espaçamento a ser utilizado e a quantidade de colunas desejada. Ademais, o equipamento possui memória para o cadastramento de receitas, facilitando o tempo de set up do processo.
Figura 19 - Máquina de envase e formação do biscoito
Fonte: Gea Group [2019b].
3.1.5 Cozimento e resfriamento
Após a formação dos biscoitos, a massa crua segue por meio de chapas contínuas de aço para a etapa de cozimento, onde um forno a gás de funcionamento contínuo e de combustão convectiva indireta (Figura 20) está acoplado no processo. Optou-se pelo forno a gás para reduzir o custo, visto que os fornos de produção contínua evidentemente já necessitam de um alto investimento.
Figura 20 – Forno a gás de funcionamento contínuo
Fonte: Gea Group [2019a].
Em massas tipo curtas há muito menos água para extrair e não há necessidade de remoção completa deste componente (MANLEY, 2001). Por este motivo, escolheu-se um forno de transferência de calor convectiva indireta para que a transmissão de energia ocorra de forma
gradual ao decorrer do seu comprimento. De acordo com Manley (2001), é indicado que o cozimento de biscoitos amanteigados ocorra em temperaturas de 205 °C a 230 °C por cerca de 11 minutos e essa pode ser a faixa de teste que pode ser adotada para a definição do binômio tempo e temperatura para produção de biscoitos tipo petit four.
É importante que o alimento passe pelo processo de resfriamento (Figura 21) antes de seguir para a área de empacotamento a fim de evitar a formação de gotículas de água na embalagem, devido à condensação do calor latente e também, conforme exposto anteriormente, os produtos podem se tornar quebradiços ou apresentar trincas (MARCELINO e MARCELINO, 2012). Foi escolhido um equipamento que injeta ar comprimido para acelerar a perda de calor até que se chegue à temperatura ambiente.
Figura 21 – Sistema de resfriamento
Fonte: Haas Food Equipament [2019b].
Deve ser realizado o acompanhamento periódico das temperaturas de cocção e o tempo médio em que o biscoito ficou submetido à ação de calor. A mesma verificação deve ser realizada na etapa de resfriamento visando a manutenção da eficiência do sistema (forno e sistema de resfriamento) e a antecipação da detecção de possíveis problemas mecânicos. Adicionalmente, deve-se realizar análise visual para verificar se os produtos estão sendo fabricados de acordo com os padrões de cor, bem como análise do peso do produto final com o objetivo de evitar desvios da faixa de controle (peso unitário padronizado de 5 ± 0,5 g). Também é efetuado a análise sensorial para controle dos lotes produzidos.
3.1.6 Embalagem
Após serem resfriados, os biscoitos são conduzidos a área de embalagem e serão envasados em uma máquina tipo vertical form fill seal machines (Figura 22). Foi escolhido trabalhar com este equipamento pela facilidade de aquisição em mercado nacional e por ser um maquinário facilmente configurado para envase de biscoitos. Além disso, encontram-se prontamente empresas no estado que fabricam bobinas de embalagens plásticas para este tipo de equipamento.
Figura 22 - Exemplo de máquina de embalagem vertical (vertical form fill seal machines)
Fonte: Indiamart Intermesh Ltd [2019].
Os biscoitos são envasados até atingirem 200 gramas e selados termicamente e passam por uma impressão a laser para registro do lote e hora de fabricação bem como sua data de validade. Os pacotes passam por uma balança acoplada na esteira para que seja rejeitado embalagens fora da faixa de controle (mínimo 200 gramas, máximo 210 gramas).
Todas as embalagens também são inspecionadas por um detector de metais com a finalidade de diminuir as chances de que o produto final seja adquirido com algum componente metálico (risco físico). Toda embalagem descartada devido ao excesso de peso, defeito visual, erro de selagem térmica ou presença de componente metálico deve ser enviada a área de coleta seletiva da fábrica.
A embalagem possui como público alvo crianças e adolescentes e, por este motivo, foi desenvolvida um layout que atraísse essa faixa etária de consumidores (Ver APÊNDICE A e
B). A rotulagem foi elaborada de acordo com os seguintes regulamentos técnicos: rotulagem de alimentos embalados (BRASIL, 2002a), porções de alimentos embalados para fins de rotulagem nutricional (BRASIL, 2003b), rotulagem nutricional de alimentos embalados (BRASIL, 2003c) e rotulagem obrigatória dos principais alimentos que causam alergias alimentares (BRASIL, 2015b).
Na construção da rotulagem também foi considerado o Decreto-Lei n° 986/1969, que dispõem as normas básicas sobre alimentos (BRASIL, 1969), assim como a Lei n° 10.674/2003, que obriga a informação da presença de glúten (BRASIL, 2003a). Também foi observado o regulamento Técnico Metrológico que estabelece a forma de expressar o conteúdo líquido a ser utilizado nos produtos pré-medidos (BRASIL, 2002b).
3.2 Layout da indústria
A implantação da linha de produção de biscoitos tipo petit four proposta neste trabalho foi realizada em uma indústria produtora de biscoitos recheados que objetivava sua expansão comercial a partir do aumento da variabilidade do seu portfólio de produtos. Essa indústria possuí 1.200 m² de área total e 850 m² de área construída. É constituída por quatro seções principais: administração (APÊNDICE C); vestiários (APÊNDICE D); refeitório (APÊNDICE E); e produção (APÊNDICE F).
Ressalta-se que o layout da indústria (APÊNDICE G) foi planejado tendo em vista os dispositivos legais vigentes pela Portaria n° 1.428/1993, que dispõe entre outros assuntos, as diretrizes para o estabelecimento de boas práticas de produção e de prestação de serviços na área de alimentos (BRASIL, 1993) e a Portaria n° 326/1997 que aprova o regulamento técnico “condições higiênicos-sanitárias e de boas práticas de fabricação para estabelecimentos produtos/industrializadores de alimentos (BRASIL, 1997).
4 BALANÇO DE MASSA E DE ENERGIA
Nas indústrias alimentícias, os produtos fabricados são elaborados através da transformação física ou química dos insumos utilizados e, frequentemente, são necessárias múltiplas transformações nas entradas antes de se chegar aos produtos finais desejados (BENALLOU, 2018). De forma geral, as transferências de energia e massa são as mais significativas e envolvem a manipulação de várias operações unitárias.
Diferentemente do balanço de massa, que foca nas correntes e composições que entram e saem do sistema, o balanço de energia considera o estado do sistema. Portanto, esse tipo de balanço envolve a interação entre as propriedades inerentes ao fluido, como entalpia e energia interna, e as grandezas de interação com o sistema, como calor e trabalho (PESSOA FILHO, 2016). Dependendo do tipo de fase e os constituintes do fluido, o estado do sistema é regulado principalmente pela sua temperatura e pressão.
Os próximos subtópicos irão explorar os balanços de massa e energia envolvidos no processo produtivo do biscoito tipo petit four com o objetivo de estimar a quantidade de energia necessária para assar e resfriar esse alimento e determinar a quantidade de insumos necessários para a fabricação de 3,5 toneladas de biscoito tipo petit four, bem como sua composição centesimal final.
4.1 Balanço de massa
A proposta do presente trabalho é a instalação de uma linha de produção contínua de biscoitos tipo petit four, deste modo, anulou-se o termo de acúmulo visto que os balanços de massa foram estimados levando em consideração a adoção do regime permanente. Sendo assim, o balanço de massa global segue a seguinte equação:
(1) 𝑚𝑒̇ = 𝑚𝑠̇
Onde:
∑ 𝑚𝑒̇ = somatório de todas as massas que entram no sistema ∑ 𝑚𝑠̇ = somatório de todas as massas que saem do sistema
O balanço de massa foi realizado para estimar as quantidades de matéria-prima necessárias para produção diária de 3.500 kg de biscoitos tipo petit four, que equivale a 17.500 embalagens/dia de 200 g. Para melhorar o entendimento foi elaborado um fluxograma que representa as correntes de entrada e saída do processo (Figura 23).
Figura 23: Representação das correntes de entrada e saída globais do processo
Fonte: Autoria própria (2019).
As correntes de entrada estão representadas em vermelho, o processo de fabricação em azul e as correntes de saída em roxo. As correntes de entrada são os ingredientes utilizados para a fabricação do produto final e as correntes de saída são o biscoito tipo petit four e o vapor gerado na etapa de cozimento do alimento. Descartou-se a realização do balanço de massa nas etapas de pesagem, formação do biscoito e embalagem por subtender que nestas etapas não há nenhum processo químico ou físico que possa acarretar alguma alteração no produto. Além disso, nos cálculos do balanço de massa foram desconsideradas eventuais perdas e acúmulos de massa nos equipamentos, visto que esses valores não são conhecidos e não há como estimá-los teoricamente.
4.1.1 Balanço de massa global para a etapa de mistura
A quantidade e os ingredientes utilizados para a fabricação de biscoitos tipo petit four foram determinados de acordo com a proporção utilizada por Manley (2001) para biscoitos amanteigados. Os ingredientes e as respectivas quantidades utilizadas para a fabricação de biscoitos tipo petit four estão discriminadas na Tabela 1.
Tabela 1 - Formulação utilizada para a fabricação de biscoitos tipo petit four Ingrediente Quantidade (kg) Farinha de Trigo 50,00 Margarina 30,00 Açúcar 16,50 Ovos 8,50 Gema de Ovo 4,25
Fonte: Autoria Própria (2019).
Para a primeira etapa do processo de mistura, é adicionado a margarina, açúcar, ovos e gema de ovo conforme representação pelo fluxograma (Figura 24).
Figura 24: Representação das correntes de entrada e saída da primeira etapa de mistura
Fonte: Autoria própria (2019).
Onde:
MG: Vazão mássica de gema de ovos [kg/ciclo de mistura] MO: Vazão mássica de ovos [kg/ciclo de mistura]
MM: Vazão mássica de margarina [kg/ciclo de mistura] MA: Vazão mássica de açúcar [kg/ciclo de mistura]
M1: Vazão mássica de massa resultante da 1° etapa de mistura [kg/ciclo de mistura]
Então, pelo balanço de massa global:
(2) 𝑚𝑒̇ = 𝑚𝑠̇
𝑀𝐺 + 𝑀𝑂 + 𝑀𝑀 + 𝑀𝐴 = 𝑀1 4,25 + 8,50 + 30,00 + 16,50 = 𝑀1
𝑀1 = 59,25 𝑘𝑔 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜
Para a segunda etapa do processo de mistura, considera-se o acréscimo de 50 kg de farinha de trigo, conforme representação pelo fluxograma (Figura 25):
Figura 25 - Representação das correntes de entrada e saída da segunda etapa de mistura
Fonte: Autoria própria (2019).
Onde:
M1: Vazão mássica de massa resultante da 1° etapa de mistura [kg/ciclo de mistura] MF: Vazão mássica de farinha de trigo [kg/ciclo de mistura]
M2: Vazão mássica de massa resultante da 2° etapa de mistura [kg/ciclo de mistura]
Logo, pelo balanço de massa global:
(3) 𝑚𝑒̇ = 𝑚𝑠̇ 𝑀1 + 𝑀𝐹 = 𝑀2 59,25 + 50,00 = 𝑀2 𝑀2 = 109,25 𝑘𝑔 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜
4.1.2 Balanço de massa global para a etapa de cozimento e resfriamento
Para a etapa de cozimento e resfriamento foi considerado uma perda total de água aproximada de 10% do valor da massa crua por considerar os efeitos de evaporação dos componentes líquidos constituintes da massa (Figura 26). Este valor percentual foi determinado através de testes in loco na produção do biscoito tipo petit four.
Figura 26 - Representação das correntes de entrada e saída globais do processo
Fonte: Autoria própria (2019).
Onde:
M2: Vazão mássica de massa resultante da 2° etapa de mistura [kg/ciclo de mistura] MB: Vazão mássica de biscoito tipo petit four [kg/ciclo de mistura]
MF: Vazão mássica de vapor gerado [kg/ciclo de mistura]
Assim:
(4) 𝑀𝐵 = 0,9𝑀𝑈 = 0,9𝑥109,25 = 98,325
𝑀𝑉 = 0,1𝑀𝑈 = 0,1𝑥109,25 = 10,925
Portanto, um ciclo produtivo é capaz de produzir 98,325 kg de biscoitos, logo seriam necessários 36 ciclos para a produção aproximada de 17.698 embalagens. De acordo com o que foi estimado na descrição do processamento, estipula-se que o tempo total de um ciclo é de, aproximadamente, 30 minutos. Sendo assim, 36 ciclos corresponderiam a 18 horas de produção contínua.
4.1.3 Balanço de massa por componente
Nesta seção demonstraremos a composição centesimal do produto acabado com relação aos teores de gordura, carboidrato, proteína, umidade, cinzas e fibras (Tabela 2). As informações foram obtidas através da Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (Universidade de São Paulo, [2017]). Essas informações também foram utilizadas para a confecção da tabela nutricional demonstrada na rotulagem proposta do produto no apêndice B do presente trabalho.
Tabela 2 – Porcentagem da composição inicial média da matéria-prima empregada na fabricação de biscoito tipo petit four
Ingredientes Açúcar Margarina Farinha
de Trigo Ovos Gema de Ovo Carboidrato 98,40% 0,00% 75,60% 2,10% 4,30% Proteína 0,40% 0,00% 10,80% 11,30% 15,80% Gorduras 0,00% 71,20% 1,40% 9,10% 27,70% Cinzas 0,50% 1,00% 0,60% 0,90% 1,70% Fibra 0,00% 0,00% 2,60% 0,00% 0,00% Umidade 0,80% 28,60% 11,80% 76,70% 50,70% 100,10% 100,80% 102,80% 100,10% 100,20% Fonte: Adaptado de Universidade de São Paulo [2017]
Todos os ingredientes apresentarem teor percentual maior que 100,00% ao serem somados os teores de carboidrato, proteínas, gorduras, cinzas, fibra e umidade. Possivelmente, essa diferença numericamente positiva ocorreu porque os valores foram obtidos através da média amostral de vários fornecedores do insumo. Sendo assim, foi necessário normalizar os dados (Tabela 3) para obter-se a porcentagem da composição final média da matéria-prima empregada na fabricação de biscoito tipo petit four.
Tabela 3 – Dados normalizados da composição inicial média da matéria-prima empregada na fabricação de biscoito tipo petit four
Ingredientes Açúcar Margarina Farinha
de Trigo Ovos Gema de Ovo Carboidrato 98,30% 0,00% 73,54% 2,10% 4,29% Proteína 0,40% 0,00% 10,51% 11,29% 15,77% Gorduras 0,00% 70,63% 1,36% 9,09% 27,64% Cinzas 0,50% 0,99% 0,58% 0,90% 1,70% Fibra 0,00% 0,00% 2,53% 0,00% 0,00% Umidade 0,80% 28,37% 11,48% 76,62% 50,60% Total 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% Fonte: Adaptado de Universidade de São Paulo [2017]
