UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
HEULYSON ARRUDA ALMINO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
APROVEITAMENTO TECNOLÓGICO DA CASCA DA ACEROLA NA PRODUÇÃO DE NÉCTAR DE ACEROLA
NATAL/RN 2017
HEULYSON ARRUDA ALMINO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
APROVEITAMENTO TECNOLÓGICO DA CASCA DA ACEROLA NA PRODUÇÃO DE NÉCTAR DE ACEROLA
BANCA EXAMINADORA
_______________________________ Professora Dra. Márcia Regina da Silva Pedrini
_______________________________ MSc. Fábio Gonçalves Macêdo de Medeiros
Natal, 01 de novembro de 2017
Trabalho de conclusão de curso apresentado a Universidade Federal do Rio Grande do Norte, para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Alimentos.
Orientadora: Profª Drª Márcia Regina da Silva Pedrini
“O que é nascido de Deus vence o mundo; e esta é a vitória que vence o mundo: a nossa fé.”
Dedico este trabalho a minha mãe, por ter sido uma incentivadora constante do meu crescimento profissional e por me mostrar que a educação é essencial para a vida.
AGRADECIMENTOS
A meu senhor e meu Deus por minha vida, por me fortalecer na fé e iluminado meus passos para chegar até aqui.
Aos meus amados pais, José Almino e Maria de Fátima, pela educação, conceitos, valores, por toda dedicação, esforço e amor incondicionalmente concedido, os quais levarei sempre em minha vida.
A minha noiva, Romanniny Costa, meu amor, por ter de uma forma imensurável me incentivado durante esta caminhada. Por todo o amor, cumplicidade, compreensão, paciência e conforto nos momentos de incerteza e desânimo. Por me fazer tão feliz e se sentir amado.
A minha irmã, Ana Dina, por nossa união, por me apoiar em todos os momentos e por entender os momentos de ausência dedicados aos estudos. Pelos conselhos, por sempre se dispor a me ajudar e se preocupar com meu bem estar.
A minha sobrinha, Marina, por mais que ainda não entenda bem este momento, mas me traz momentos de muitas alegrias e amor pleno.
Aos colegas de trabalho do CREA/RN, em especial a Luciana Mendes e ao Gerente de Fiscalização, Emerson, pela compreensão nos momentos de dificuldade.
Aos meus amigos, Autran, Josafá, Júlio, Hélio, Pacelli e Tarquino pelos momentos inigualáveis de descontração quando o cansaço queria se fazer presente durante a produção deste trabalho e pela amizade, irmãos que a vida me deu.
A Durval Lelys pela trilha sonora que me acompanhou nas madrugadas.
Aos meus professores, por todo o conhecimento partilhado ao longo desta graduação, em especial a professora Márcia Pedrini pela orientação e por sempre se dispor a me ajudar.
Aos colegas de curso que nos momentos de descontração e dificuldades estiveram juntos. Por fim, a todos que não foram supracitados mas que contribuíram de alguma forma, seja direta ou indiretamente, para que este sonho se concretizasse, meu muito obrigado.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Aceroleiro com fruto. ... 14
Figura 2- Fluxograma do processamento de néctar de acerola. ... 19
Figura 3 - Esteira de seleção e transporte. Fonte: Fragmaq, 2017. ... 20
Figura 4 - Balança de plataforma digital. Fonte: Nowak, 2017. ... 21
Figura 5 – Câmara fria para armazenamento inicial. Fonte: Continental, 2017. ... 22
Figura 6 – Tanque de aço inoxidável com borbulhamento de ar. Fonte: TICO, 2017. ... 23
Figura 7 – Mesa em aço inox para lavagem por aspersão. Fonte: Max Machine, 2017. ... 23
Figura 8 – Despolpador. Fonte: Souza Inox, 2017. ... 24
Figura 9 – Moinho tipo martelo com peneira semicilíndrica. Fonte: Mecamau, 2017. ... 25
Figura 10 – Balança de bancada Toledo modelo 2098. Fonte: Automatize Já, 2017. ... 25
Figura 11 – Tanque de inox provido de agitadores contínuos. Fonte: Shanghai Kaiquan Machine Valve, 2017. ... 26
Figura 12 – Desaerador de néctar de fruta. Fonte: Lankai, 2017. ... 27
Figura 13 – Pasteurizador tubular. Fonte: Ecopura, 2017. ... 28
Figura 14 – Modelo de embalagem do produto. ... 29
Figura 15 – Enchedora modelo Tetra Pak® A3 / Compact Flex. Fonte: Tetra Pak, 2017. ... 30
Figura 16 – máquina seladora Bundling Delta Pack. Fonte: Delta Pack, 2017. ... 31
Figura 17 – Paletes de madeira. ... 31
Figura 18 – Layout de uma indústria de néctar... 32
Figura 19 - Balanço de massa no estágio de descascamento / descaroçamento. ... 34
Figura 20 – Balanço de massa no estágio de trituração. ... 34
Figura 21 - Balanço de massa na etapa de mistura. ... 35
Figura 22 - Balanço de massa da adição de água. ... 36
Figura 23 - Balanço de massa na correção do néctar com açúcar. ... 36
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composição centesimal (g 100g-1 de matéria seca) de polpa e resíduos resultante da
obtenção do suco. ... 14
Tabela 2 - Volume de produção do mercado brasileiro de néctares de 2010 à 2014. ... 16
Tabela 3 - Consumo per capita do mercado brasileiro de néctares de 2010 a 2014. ... 16
Tabela 4 - Consumo per capita do mercado brasileiro de refrigerantes de 2010 a 2015. ... 17
Tabela 5– Composição do néctar de acerola. ... 17
Tabela 6 - Condições para declaração da informação nutricional complementar de fibra alimentar. ... 18
Tabela 7– Conteúdo comparativo para fibra alimentar. ... 18
Tabela 8 – Custos com mão de obra direta. ... 41
Tabela 9 - Custos com matéria-prima para a produção de 1.000 litros de néctar de acerola. ... 42
Tabela 10 - Custo de embalagem para uma batelada de néctar de acerola. ... 42
RESUMO
O mercado brasileiro de sucos prontos para beber está em franca expansão, acompanhando a tendência mundial de consumo de bebidas saudáveis, convenientes e saborosas. A acerola é considerada uma excelente fonte de vitamina C (ácido ascórbico), além de ser fonte de pró-vitamina A. Também contém vitaminas do complexo B como tiamina (B1), riboflavina (B2) e niacina (B3), e minerais como Ca, ferro (Fe) e P, embora os teores sejam baixos. A casca tem em sua composição química abundância de fibras e proteína bruta. Se estima que 40% do resíduo agroindustrial são devido ao processamento da fruta para a obtenção da polpa. Além do desperdício, há a crescente preocupação com o descarte destes resíduos, que podem levar a problemas ambientais. O objetivo deste trabalho é apresentar um néctar de acerola enriquecido com fibras provenientes do aproveitamento tecnológico das cascas, geralmente descartadas durante o processo, sem a adição de aditivos, através de envase asséptico em embalagens cartonadas, propiciando um armazenamento e transporte em temperatura ambiente. Observou-se que o produto final apresentou uma boa viabilidade econômica, por mostrar-se economicamente praticável, frente ao custo equivalente a produtos similares e a crescente valorização deste produto no mercado nacional e internacional, além de mostrar considerável estratégia para minimizar os problemas ambientais causados pela disposição inadequada de subprodutos e resíduos da indústria de sucos e néctares.
ABSTRACT
Brazilian market for ready-to-drink juices is expanding, following the worldwide trend of consumption of healthy, convenient and tasty drinks. Acerola is a source of vitamin C (ascorbic acid) as well as being a source of pro-vitamin A. It also contains B-complex vitamins like thiamine (B1), riboflavin (B2) and niacin (B3), and (A), Riboflavin (B2) and niacin (B3), and minerals such as Ca, iron (Fe) and P, although the levels are low. The peel has in its chemical composition abundance of fibers and crude protein. It is estimated that 40% of the agroindustrial residue related to this production is due to the processing of the fruit to obtain the pulp. In addition the wastage, there is a growing concern with the disposal this kind of residue, which can lead to environmental problems. The aim this work is to present an acerola product enriched with fibers derived from the technological process of the peel, with no additive addition, through asseptic packagin and andequote transportation. It was observed that the final product is economically feasible when compared to the cost to similar products in addition presusting a strategy to minimize the environmental problems caused by inadequate disposal of by-products and waste from the juices and nectars industry.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO... 12
2. REVISÃO LITERÁRIA ... 13
2.1. ACEROLA ... 13
2.2. MERCADO DE NÉCTAR ... 15
2.3. DEFINIÇÃO DE NÉCTAR DE ACEROLA ... 17
2.4. APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE POLPA ... 18
3. PROCESSAMENTO DE NÉCTAR DE ACEROLA ... 19
3.1. FLUXOGRAMA DO PROCESSO ... 19
3.2. DESCRIÇÃO DAS ETAPAS ... 20
3.2.1. Recepção e pesagem ... 20 3.2.2. Armazenamento ... 21 3.2.3. Seleção ... 22 3.2.4. Lavagem ... 22 3.2.5. Descascamento / descaroçamento ... 24 3.2.6. Segunda pesagem ... 25
3.2.7. Polpa de acerola e cascas ... 25
3.2.8. Mistura ... 25 3.2.9. Desaeração ... 26 3.2.10. Pasteurização ... 27 3.2.11. Resfriamento ... 28 3.2.12. Envase / Empacotamento ... 28 3.2.13. Armazenamento ... 31 3.2.14. Expedição ... 31 4. LAYOUT ... 32 5. BALANÇO DE MASSA ... 33 5.1. DESCASCAMENTO / DESCAROÇAMENTO ... 33 5.2. TRITURAÇÃO ... 34 5.3. MISTURA ... 35 6. BALANÇO DE ENERGIA ... 37 7. ANÁLISE DE CUSTOS ... 40
7.1. CUSTOS COM MÃO DE OBRA ... 40
7.2. CUSTOS COM MATÉRIA-PRIMA ... 41
7.3. CUSTOS COM EMBALAGEM ... 42
7.5. CUSTO UNITÁRIO DE PRODUÇÃO ... 43 8. TRATAMENTO DE RESÍDUOS ... 44 8.1. TRATAMENTO PRELIMINAR ... 45 8.2. TRATAMENTO PRIMÁRIO ... 45 8.3. TRATAMENTO SECUNDÁRIO ... 45 8.4. RESÍDUOS SÓLIDOS... 45 9. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 46 REFERÊNCIAS ... 47
1. INTRODUÇÃO
O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de acerola na atualidade. Devido a sua elevada importância econômica, a fruta é extensivamente processada, sendo consumida principalmente na forma in natura, como polpa congelada e suco engarrafado (ESCOLÁSTICO, 2012).
A região nordeste é responsável pela maior parte da produção nacional de acerola, com destaque para os estados de Pernambuco, Ceará, Bahia e Rio Grande do Norte. Para isso, essa região proporciona ótimas condições de solo e clima para uma produção de frutos de excelente qualidade durante quase todos 365 dias no ano, inclusive no período no qual o mercado externo está desabastecido.
Quanto ao destino da produção, cerca de 60% permanecem no mercado interno e 40% vão para o mercado externo, especialmente para o Japão, Europa e Estados Unidos (FREITAS et al., 2006).
O mercado brasileiro de sucos prontos para beber está em franca expansão, acompanhando a tendência mundial de consumo de bebidas saudáveis, convenientes e saborosas. Sucos de fruta prontos para beber são considerados bebidas refrescantes, capazes de saciar a sede, ao mesmo tempo que respondem ao apelo por produtos naturais e agregam vantagens nutricionais, o que contribui para sua grande aceitação (CARMO et al., 2014).
Cada vez mais a população, de um modo geral, tem se preocupado com a qualidade dos alimentos consumidos, tanto em relação ao seu aspecto nutricional quanto aos possíveis efeitos maléficos que possam afetar diretamente a qualidade de vida (MAIHARA et al., 2006).
Com isso, torna-se necessário que os profissionais que atuam na área de alimentos estejam em busca de oferecer à população não só alimentos de baixo custo, mas que atendam as demandas específicas das pessoas nas questões vinculadas à saúde. Estes profissionais também são responsáveis em parte pela saúde destes consumidores, já que possuem o conhecimento necessário para a formulação destes produtos, que podem trazer impactos positivos ou negativos para o padrão de vida das pessoas (OLIVEIRA, 2016).
Em face do exposto, este trabalho tem por propósito apresentar aspectos gerais de uma unidade industrial para a produção de néctar de acerola, enriquecido com casca da acerola proveniente de resíduos da indústria de polpa de frutas. Compreendendo todas as etapas da produção do néctar de acerola, assim como o layout da indústria, balanços de massa e energia, análise econômica e o tratamento de resíduos.
2. REVISÃO LITERÁRIA
2.1. ACEROLA
A acerola (Malphigia emarginata D. C.) é uma planta frutífera originada das Antilhas, norte da América do Sul e América Central. Também conhecida como “cereja tropical”, permaneceu florescendo e frutificando em terras americanas sem provocar maiores atenções, no entanto só a partir dos anos 40 foram despertados o interesse e os estudos sobre suas potencialidades econômicas, quando cientistas porto-riquenhos encontraram na porção comestível da fruta altos teores de vitamina C e, por ser uma planta rústica e resistente, propagou-se naturalmente e com facilidade por todo mundo (BERY et al., 2014).
A acerola começou a ser cultivada em escala comercial a partir da descoberta do elevado teor de vitamina C, em 1946, pelo prof. Conrado Asenjo, do Instituto de Bioquímica da Universidade de Porto Rico (ÉDER, 2007). O Brasil é um dos poucos países que cultivam comercialmente a acerola, que foi, inicialmente, introduzida no estado de Pernambuco, pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), em 1955, por meio de sementes oriundas de Porto Rico, de onde se espalhou para o Nordeste e para outras regiões do País. Atualmente é cultivada em todos os Estados brasileiros, com limitações na Região Sul por suas temperaturas extremamente baixas no inverno (RITZINGER; HELENA, 2011).
Os frutos da acerola (Malphigia emarginata DC) são drupas compostas pelo epicarpo (casca externa) constituído por fina película, mesocarpo que inclui a polpa propriamente dita e endocarpo, que corresponde a três caroços unidos. Durante o processo de maturação, a acerola apresenta tonalidades que variam do verde ao amarelo, laranja, vermelho ou roxo (ESCOLÁSTICO, 2012). O mesocarpo ou polpa representa 70 a 80% do peso total do fruto. A forma do fruto pode ser redonda, oval ou achatada, e o peso pode variar de 3 a 16 g. Segundo Moreira et al. (2006) apenas as sementes pesam em média de 0,01g a 0,06g. A superfície do fruto pode ser lisa ou apresentar, entre os carpelos, sulcos rasos ou profundos (RITZINGER; HELENA, 2011).
Figura 1- Aceroleiro com fruto.
A acerola é considerada uma excelente fonte de vitamina C (ácido ascórbico), além de ser uma fonte razoável de pró-vitamina A. Também contém vitaminas do complexo B como tiamina (B1), riboflavina (B2) e niacina (B3), e minerais como Ca, ferro (Fe) e P, embora os teores sejam baixos. Apresenta alto rendimento de polpa e possui inúmeros usos, com elevado potencial para produtos processados e indústria farmacêutica. A polpa pasteurizada congelada e o suco pasteurizado são os principais produtos derivados da fruta explorados comercialmente (RITZINGER; HELENA, 2011).
A casca tem em sua composição química abundância de fibras e proteína bruta, contendo algumas pequenas variações dependendo da espécie. Já a polpa da acerola não contém a presença de fibras na sua composição, conforme a Tabela 1.
Tabela 1 - Composição centesimal (g 100g-1 de matéria seca) de polpa e resíduos resultante da obtenção do suco.
Fonte: Rezende (2013).
Constituintes Polpa de Acerola Farinha de sementes de acerola
Resíduo de acerola (semente, pouca casca e
resto de polpa)
Lipídios 0,92 3,20 e 4,33 0,57 a 5,62
Proteína bruta 0,43 a 1,32 10,32e 18,7 0,56 a 9,72
Fibras - 29,30 e 71,90 15,33 a 70,6
Segundo o último Censo Agropecuário realizado pelo IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – em 2006, o Rio Grande do Norte possui 35 hectares de área colhida de acerola, resultando numa produção de 179 toneladas, e sendo o 15º estado do Brasil em produção dessa fruta. Essa acerola produzida é, em sua maior parte, destinada para fábricas de polpa de frutas do RN e uma pequena parcela é remetida para o mercado interno.
2.2. MERCADO DE NÉCTAR
A retração econômica observada nos últimos anos na economia mundial tem proporcionado uma redução nos preços dos principais produtos agropecuários, implicando no decréscimo do mercado internacional em termos de valor comercializado (MEDEIROS, 2010). Contudo, em função das mudanças nos hábitos alimentares da população e da redução nas barreiras comerciais, tem-se observado um aumento no consumo de frutas processadas, e nesse cenário, as indústrias de néctares apresentam uma tendência de crescimento.
No mercado de sucos industrializados, mundialmente os que tiveram maior crescimento foram os sucos prontos para beber. Entre 2004 e 2010, o néctar liberou o mercado com um taxa composta de crescimento anual de 5,9%, seguido do refresco (24% de suco) com 4,9%, suco em pó com 2,3%, suco concentrado com 0,6%. O que teve menor desempenho foi o suco (100%) com 0,4% (SOUSA, 2013).
Um dos maiores mercados de suco de frutas no mundo é o bloco econômico da União Europeia (UE), que consumiu em 2011, 10,7 bilhões de litros de sucos e néctar sendo que 7,0 bilhões de suco e 3,7 de néctares contendo de 25 a 99% de suco de fruta. Outros países do continente europeu, como Noruega e Suíça consumiram 1,1 bilhões de litros. Devido à grande quantidade de sucos processados, o continente europeu se tornou um mercado global uma vez que uma grande parte da matéria prima são importadas de vários países de todos os continente (SOUSA, 2013).
O mercado de néctares no Brasil vem emergindo como um segmento bastante promissor quando comparado com outras bebidas do mercado brasileiro. Conforme dados da Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes e de Bebidas não Alcoólicas – ABIR - apresentados na Tabela 2, em 2014 a produção de néctares chegou a 1,3 bilhão de litros, um aumento de 14,9 % em referência com o ano anterior.
Tabela 2 - Volume de produção do mercado brasileiro de néctares de 2010 à 2014. Ano Volume (em 1.000 litros) Variação anual (em %)
2010 743.739 N/A
2011 861.250 15,8%
2012 987.000 14,6%
2013 1.137.024 15,2%
2014 1.306.441 14,9%
Fonte: Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes e de Bebidas não Alcoólicas – ABIR.
Com base na Tabela 3, proporcionalmente a produção, os dados apontam que o consumo de néctares no Brasil está em expansão. Cada brasileiro, em 2010, ingeriu em média 3,9 litros/ano de néctar, já em 2014 passou ao consumo de 6,4 litros/ano de néctar, um aumento de significativo de 64% neste período.
Tabela 3 - Consumo per capita do mercado brasileiro de néctares de 2010 a 2014. Ano Litros/Habitante/Ano Variação anual (em %)
2010 3,9 N/A
2011 4,5 14,8%
2012 5,1 13,7%
2013 5,6 11,0%
2014 6,4 14,1%
Fonte: Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes e de Bebidas não Alcoólicas – ABIR.
Antagonicamente, o consumo de refrigerantes no período de 2010 a 2015, com ressalva para 2014, vem sofrendo uma contração substancialmente, consoante com os dados apresentados na Tabela 4. Certamente um reflexo da crescente demanda dos consumidores por uma melhor qualidade de vida.
Tabela 4 - Consumo per capita do mercado brasileiro de refrigerantes de 2010 a 2015.
Fonte:Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes e de Bebidas não Alcoólicas – ABIR.
2.3. DEFINIÇÃO DE NÉCTAR DE ACEROLA
Em concordância com a Instrução Normativa nº 12, de 4 de setembro de 2003 do MAPA, néctar de acerola é a bebida não fermentada, obtida da dissolução, em água potável, da parte comestível da acerola (Malphigia spp, L.) e açúcares, destinado ao consumo direto, podendo ser adicionado de ácidos. Com características de cor variando de amarelada a vermelha, sabor característico e aroma próprio. O Néctar de acerola deve obedecer a seguinte composição:
Tabela 5– Composição do néctar de acerola.
Min. Máx.
Suco ou polpa de acerola (g/100g) 25,00 -.-
Sólidos solúveis a 20 ºC (g/100g) 10,00 -.-
Acidez total em ácido cítrico (g/100g) 0,20 -.-
Açúcares totais (g/100g) 6,00 -.-
Ácido ascórbico (mg/100g) 160,00 -.-
Fonte: Instrução Normativa nº 12/03 do MAPA.
Consoante com a RDC nº 54, de 12 de novembro de 2012, da ANVISA, para utilização da informação nutricional de “rico em...”, “alto teor...”, “fonte de...” e “contém...” é necessário seguir as seguintes condições:
Ano Litros/Habitante/Ano Variação anual (em %)
2010 88,9 N/A 2011 87,2 -1,9 % 2012 86,0 -1,4 % 2013 80,0 -6,9 % 2014 80,6 0,7 % 2015 75,1 -6,8 %
Tabela 6 - Condições para declaração da informação nutricional complementar de fibra alimentar.
Atributos Condições
Fonte
Mínimo de 3 g de fibra. Por 100 g ou 100 ml em pratos preparados conforme o caso. Mínimo de 2,5 g de fibra. Por porção.
Alto conteúdo Mínimo de 6 g de fibra.
Por 100 g ou 100 ml em pratos preparados conforme o caso. Mínimo de 5 g de fibra. Por porção.
Fonte: RDC nº 54/12 da ANVISA.
Dispondo de conteúdo comparativo:
Tabela 7– Conteúdo comparativo para fibra alimentar.
Fonte: RDC nº 54/12 da ANVISA.
2.4. APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE POLPA
A indústria de polpa de fruta é um segmento industrial de grande importância no Nordeste Brasileiro. Essa parcela da indústria produz grande parte do volume gerado de resíduo agroindustrial de frutas. Estima-se que 40% do resíduo agroindustrial são devido ao processamento da fruta para a obtenção da polpa (ESCOLÁSTICO, 2012).
Resíduos agroindustriais composto de restos de polpa, casca, caroços ou sementes, e representam um problema tecnológico de grandes proporções para a indústria de alimentos, uma vez que precisam ser descartados. Além do desperdício, há a crescente preocupação com o descarte destes resíduos, que podem levar a problemas ambientais pela presença de substâncias orgânicas, potenciais
Atributos Condições
Aumentado
Aumento mínimo de 25% no conteúdo de fibra alimentar; e
O alimento de referência deve atender as condições estabelecidas para o atributo “fonte de fibra
fontes de nutrientes para microrganismos, como também as perdas e biomassa e energia, exigindo investimentos significativos em tratamentos para controlar a poluição (SILVA, 2012).
O aproveitamento destas partes não comestíveis de frutas tropicais como estratégia para minimizar os problemas ambientais causados pela disposição inadequada de subprodutos e resíduos também pode ser uma alternativa eficiente para se recuperar ao máximo os compostos bioativos, por ser nas cascas, peles e sementes onde estão presentes suas maiores quantidades, além de serem fontes de antioxidantes naturais (SILVA, 2012).
3. PROCESSAMENTO DE NÉCTAR DE ACEROLA
3.1. FLUXOGRAMA DO PROCESSO
As etapas do processamento de néctar de acerola são mostradas na Figura 2.
Figura 2- Fluxograma do processamento de néctar de acerola.
RECEPÇÃO E PESAGEM ARMAZENAMENTO a -18 ºC por 48h REFUGO SELEÇÃO LAVAGEM por 20 min a 25 ppm de NaClO DESCASCAMENTO/ DESCAROÇAMENTO
PESAGEM POLPA E CASCAS pH | ⁰Brix | %Acidez
DE ACEROLA MISTURA XAROPE CONTROLE DE QUALIDADE CASCAS ARMAZENAMENTO ROTULAGEM / EMBALAGEM ENVASE EXPEDIÇÃO RESFRIAMENTO até 25 ºC PASTEURIZAÇÃO 90 ºC por 60 s DESAERAÇÃO
3.2. DESCRIÇÃO DAS ETAPAS
A seguir será descrito o processamento previsto do néctar de acerola.
3.2.1. Recepção e pesagem
Nesta primeira etapa do processo as frutas chegam à indústria são colocadas sobre esteiras rolantes da marca Fragmaq modelo FE100 (Figura 3) e submetidas a uma inspeção visual com a finalidade de analisar se há uma quantidade demasiada de frutas com injúrias, deterioradas, excessivamente maduras, verdosas e detritos, que possam de alguma forma comprometer a qualidade do suco, podendo o lote ser aceito ou rejeitado. Em seguida são retiradas amostras para análise de teor de sólidos solúveis e pH com a finalidade de determinar as características do lote.
Figura 3 - Esteira de seleção e transporte. Fonte: Fragmaq, 2017.
Juntamente com a recepção, é realizada a pesagem da matéria-prima, a qual é efetuada com uma balança de plataforma com capacidade para 200 kg da marca Micheletti modelo MIC 200 (Figura 4). Este estágio é fundamental para posterior levantamento de custos e rendimentos do produto.
Figura 4 - Balança de plataforma digital. Fonte: Nowak, 2017.
3.2.2. Armazenamento
A acerola apresenta maturação e senescência muito rápidos, o que dificulta o seu manuseio, armazenamento e conservação pós-colheita. Isso resulta de uma atividade de respiração muito intensa do fruto, que é classificado como climatérico. O padrão climatérico da respiração na acerola é acompanhado pelo aumento da síntese e ação do etileno, acelerando a maturação e a deterioração dos frutos. Para aumentar a vida útil da acerola deve-se manejar os fatores que possam diminuir as taxas respiratórias, de síntese e atividade do etileno, especialmente a redução da temperatura ambiente (RITZINGER; HELENA, 2011).
Posto isto a matéria-prima é armazenada em caixas plásticas vazadas, em câmara fria a -18ºC da marca Continental modelo CMC3 (Figura 5), por no máximo 48 horas, de onde seguem para linha de produção.
Figura 5 – Câmara fria para armazenamento inicial. Fonte: Continental, 2017.
3.2.3. Seleção
Procede-se à seleção manual minuciosa dos frutos em esteiras, por funcionários capacitados, a fim de eliminar os frutos verdes, danificados por ataque de lavas e fungos, injúrias, com rachaduras e perda de líquido, ou mesmo qualquer outro tipo de defeito que torne as frutas inadequadas ao processamento. As que estão fora do padrão são descartadas e destinadas a estação de tratamento de resíduos sólidos (refugo).
3.2.4. Lavagem
A lavagem é feita em duas etapas. Na primeira, as frutas são submetidas a imersão em um tanque de aço inoxidável com borbulhamento de ar (Figura 6), para aumentar a turbulência, contendo solução de hipoclorito de sódio, com concentração de 25 ppm por 20 minutos.
Figura 6 – Tanque de aço inoxidável com borbulhamento de ar. Fonte: TICO, 2017.
Na segunda etapa é realizada uma lavagem (enxágue) com água potável, através de uma mesa em aço inox para lavagem por aspersão (Figura 7), através de bicos atomizadores, é pulverizada água tratada em quantidades ideais, retirando o excesso de cloro da etapa anterior, sem desperdícios de água com sistema de reciclagem.
Figura 7 – Mesa em aço inox para lavagem por aspersão. Fonte: Max Machine, 2017.
A lavagem das frutas é para a remoção das impurezas mais grosseiras, materiais contaminantes e reduzir a contagem de microorganismos da superfície da fruta. Uma limpeza efetiva é indispensável antes do processamento, uma vez que os tratamentos térmicos são previstos para uma carga microbiana normal. A matéria-prima com carga microbiana excessiva demandaria um tratamento térmico drástico, o que ocasionaria um aumento das perdas sensoriais. Uma vez essa carga
microbiana reduzida pela lavragem acarretará num tratamento térmico brando e a minimização das perdas sensoriais.
3.2.5. Descascamento / descaroçamento
Neste momento dar-se-á retirada da casca, sementes e talo da acerola, através de um equipamento denominado despolpador, da marca Souza Inox (Figura 8), do tipo cilíndrico de escovas, de aproximadamente 300 kg/h de capacidade, dotado de peneiras: 2,5 mm para despolpe e 0,8 mm para refino.
Esse processo consiste em fazer com que a fruta passe inteira pelo despolpador. A polpa é recolhida em baldes limpos (de aço inoxidável) pela parte de baixo do equipamento, e os resíduos sólidos, pela frente do mesmo.
Figura 8 – Despolpador. Fonte: Souza Inox, 2017.
Os resíduos sólidos são destinados para peneiras de malha de furos variáveis, com a finalidade de separar as cascas das sementes. As sementes são descartadas como refugo, já as cascas passam por uma etapa de trituração em um moinho tipo martelo com peneira semicilíndrica modelo M-037 (Figura 9).
Figura 9 – Moinho tipo martelo com peneira semicilíndrica. Fonte: Mecamau, 2017.
3.2.6. Segunda pesagem
Efetua-se a pesagem da polpa e das cascas extraídas no estágio anterior, utilizando uma balança de bancada da marca Toledo modelo 2098 (Figura 10) seguindo a programação da produção.
Figura 10 – Balança de bancada Toledo modelo 2098. Fonte: Automatize Já, 2017.
3.2.7. Polpa de acerola e cascas
Depois de obtidas as cascas e a polpa de acerola é necessário fazer testes no laboratório de pH, grau Brix e percentagem de acidez, para no estágio posterior procederem com os devidos ajustes.
3.2.8. Mistura
A polpa é bombeada para um tanque de inox provido de agitadores contínuos da marca Shanghai Kaiquan Machine Valve (Figura 11), através de uma bomba centrífuga, onde é realizada a formulação do produto. No tanque, é adicionado casca da acerola, resíduo proveniente da etapa de descascamento. Em seguida é incorporada a água e, para promover a necessária correção do teor de sólidos solúveis, é acrescido o açúcar até um valor fixado de 12 ºBrix, pois a legislação brasileira estabelece o teor mínimo de sólidos solúveis a 20 ºC o valor de 10 ºBrix, e segundo Brusantin (1995),
a legislação internacional para néctares de outras frutas estipulam 12 ºBrix como sendo o teor mínimo de sólidos solúveis.
Figura 11 – Tanque de inox provido de agitadores contínuos. Fonte: Shanghai Kaiquan Machine Valve, 2017.
3.2.9. Desaeração
A desaeração, como próprio nome diz, tem a finalidade da retirada do ar incorporado ao produto que poderia oxidar o mesmo. Utilizando um desaerador para néctares de frutas da marca Lankai modelo Tq-1 (Figura 12) que funciona com vácuo e o produto previamente aquecido (entre 50 a 55°C) para maior eficiência do processo. A inclusão de oxigênio pode promover o escurecimento enzimático, pode destruir nutrientes, modificar o flavour, reduzindo a qualidade do produto.
Figura 12 – Desaerador de néctar de fruta. Fonte: Lankai, 2017.
3.2.10. Pasteurização
Na pasteurização, ocorre o extermínio parcial da flora banal, eliminação total da flora microbiana patogênica e a inativação de enzimas prejudiciais. É um tratamento térmico relativamente suave (temperaturas inferiores a 100 °C) que promove o prolongamento da vida útil dos alimentos durante vários dias ou meses. Pasteurização é um recurso usado para retardar a deterioração dos alimentos, sendo um tratamento indispensável e obrigatório (ZAMPA; TEIXEIRA, 2014).
As enzimas encontradas em sucos de frutas que oxidam a vitamina C são citocromo oxxidase, ácido ascórbico oxidade e peroxidase. Durante o processamento de sucos de frutas, as perdas de ácido ascórbico devido a essas enzimas são minimizadas devido ao processo de desaeração e elevadas temperaturas de pasteurização que causam a inativação enzimática (BRUSANTIN, 1995).
De acordo com Torres (1995), no caso de suco simples, submete-se a uma pasteurização “flash” a uma temperatura de 90º C por 60 seg.
A pasteurização do néctar é executada num pasteurizador do tipo tubular de fornecimento da empresa Ecopura modelo UHT3 com capacidade para até 3.000 kg/h (Figura 13), utilizando uma temperatura de 90º C por 60 segundos, conforme Torres (1995).
Figura 13 – Pasteurizador tubular. Fonte: Ecopura, 2017.
3.2.11. Resfriamento
O néctar, após o tratamento térmico, é resfriado até a temperatura próxima a do ambiente, aproximadamente 25º C, feito por trocadores de calor, por contato indireto do néctar que está saindo do pasteurizador com o néctar que está entrando, provocando, assim, uma redução na temperatura do produto de saída.
3.2.12. Controle de qualidade
Antes da etapa anterior, é realizado o controle de qualidade, onde é coletada uma amostra do produto para análise conforme os padrões exigidos pela ANVISA. Venturini (2011) afirma que para néctares requer o controle microbiológico para verificação de coliformes a 35 ºC em 50 ml da amostra e de Salmonella ssp em 25 ml.
3.2.13. Envase / Empacotamento
A embalagem desempenha um papel fundamental na indústria alimentícia graças as suas múltiplas funções. Além de conter o produto, a embalagem é muito importante na sua conservação, mantendo qualidade e segurança, atuando como barreira contra fatores responsáveis pela deterioração química, física e microbiológica (JORGE, 2013).
As embalagens de cartão, além de proporcionarem o enchimento asséptico, são inertes, têm um peso reduzido e são recicláveis. Permitem, dentro do prazo de validade, manter todas as qualidades do néctar (GUINÉ, 2012).
Além das vantagens do uso das embalagens cartonadas descritas acima existem outras. A conformação das camadas contribui para a preservação dos alimentos, uma vez que impede a entrada
de luz, umidade, ar e microrganismos. Isso contribui para a preservação dos nutrientes, do sabor, do frescor, da cor, da textura e do aroma, tudo isso sem a adição de conservantes e em temperatura ambiente por um período de até seis meses (SOUSA, 2013). A Figura 14 retrata o modelo de embalagem para o néctar de acerola, a qual já chega rotulada a fábrica pronta para ser inserida na máquina de envaze.
Figura 14 – Modelo de embalagem do produto.
Segundo Venturini (2011), as embalagens cartonadas, que usualmente são utilizadas em câmaras assépticas para o envase, permitem que o produto seja armazenado à temperatura ambiente, sem a necessidade do uso de conservantes químicos.
De acordo com o Decreto nº 6.871, de 4 de junho de 2009, o rótulo da bebida deverá conter, em cada unidade, sem prejuízo de outras disposições da lei, em caracteres visíveis e legíveis, os seguintes dizeres (BRASIL, 2009):
Nome empresarial do produtor ou fabricante, do padronizador, do envasilhador ou engarrafador ou do importador;
Endereço do produtor ou fabricante, do padronizador, do envasilhador ou engarrafador ou do importador;
Número do registro do produto no Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento ou o número do registro do estabelecimento importador, quando bebida importada;
Denominação do produto; Marca comercial;
Ingredientes;
A expressão “Indústria Brasileira”, por extenso ou abreviada;
Conteúdo, expresso na unidade de medida correspondente, de acordo com normas específicas;
Identificação do lote ou da partida; Prazo de validade;
Frase de advertência, conforme estabelecido em legislação específica.
Concernente à rotulagem nutricional, a RDC nº 360, de 23 de dezembro de 2003, da ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária - preconiza que alimentos produzidos e comercializados, qualquer que seja sua origem, embalados na ausência do cliente e prontos para serem oferecidos aos consumidores, devem conter na rotulagem a quantidade do valor energético e dos seguintes nutrientes: carboidratos, carboidratos, proteínas, gorduras totais, gorduras saturadas, gordura trans, fibra alimentar e sódio (BRASIL,2003).
Desta forma o néctar é destinado para uma máquina de envaze do tipo Tetra Pak® A3 / Compact Flex (Figura 15) com DIMC, onde a embalagem passa por um banho de imersão de peróxido esterilizando por dentro e por fora. Sendo o néctar envazado em caixas do modelo Edge de 200 ml e lacradas com tampas.
Figura 15 – Enchedora modelo Tetra Pak® A3 / Compact Flex. Fonte: Tetra Pak, 2017.
As embalagens são agrupadas em número de 18 (dezoito) unidades através de um filme plástico aplicado por uma máquina seladora Bundling Delta Pack (Figura 16).
Figura 16 – máquina seladora Bundling Delta Pack. Fonte: Delta Pack, 2017.
3.2.14. Armazenamento
Vários destes conjuntos de dezoito são colocados em paletes de madeira (Figura 17). Os paletes, depois de serem envolvidas por um filme plástico, são armazenadas na fábrica à temperatura ambiente, protegidas da luz direta e de outras possíveis agressões.
Figura 17 – Paletes de madeira.
3.2.15. Expedição
Neste último estágio ocorre a expedição das embalagens em lotes dos néctares de acerola para o mercado em veículos rodoviários. Preservando-os essencialmente a temperatura ambiente.
4. LAYOUT
O layout da indústria de néctar de acerola está reproduzido Figura 18, que, de forma esquemática, apresenta a proposta de um espaço físico, com 17.000 m², sendo 5.500 m² de área construída, assim como de um fluxo de produção que contempla as etapas descritas no item 3.
A planta tem como base o que preconiza Portaria n° 326 da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde, no regulamento técnico sobre “Condições Higiênico-Sanitárias e de Boas Práticas de Fabricação para Estabelecimentos Produtores/Industrializadores de Alimentos” (BRASIL, 1997).
Figura 18 – Layout de uma indústria de néctar.
LEGENDA: (1) Esteira de seleção e transporte; (2) Balança de plataforma digital; (3) Área de armazenamento / câmara fria; (4) Esteira de seleção; (5) Tanque de aço inoxidável com borbulhamento de ar; (6) Mesa em aço inox para lavagem por aspersão; (7) Despolpador; (8) Moinho tipo martelo; (9) Balança de bancada; (10) Tanque de mistura; (11) Desaerador; (12) Pasteurizador tubular; (13) Enchedora; (14) Seladora
5. BALANÇO DE MASSA
Segundo Tadini et al. (2016), o princípio de conservação da massa é simplesmente o reconhecimento de que, em processos de engenharia, a matéria é conservada. Em termos gerais, esse princípio diz que a variação total de matéria em um intervalo de tempo é igual à soma das
contribuições de todas as correntes que chegam ao sistema ou deixam-no nesse intervalo de tempo.
Esse princípio pode ser expressado matematicamente pela relação:
𝑑𝑚
𝑑𝑡 = ∑ ṁ𝑎𝑘 𝑎𝑘 + ∑ ṁ𝑒𝑘 𝑒𝑘
Equação 1
A equação geral (Equação 1) para o balanço de massa pode ser definida como sendo:
SAÍDA = ENTRADA + GERADO - CONSUMIDO – ACUMULADO
Equação 2
O balanço de massa no processo de produção de néctar de acerola ocorre nas etapas em que são adicionados ou removidos componentes: descascamento/descaroçamento, trituração e mistura. Nas outras etapas que envolvem o processo, não são consideradas alterações na massa.
5.1. DESCASCAMENTO / DESCAROÇAMENTO
Para cada 1 kg de acerola utilizadas na fabricação de néctar, são gerados 0,7 kg de polpa e o restante 0,3 kg são referentes as cascas e sementes.
Levando em consideração que nesse estágio do processo entra 300 kg por hora no despolpador e com o rendimento de 70%, tem-se uma vazão total de néctar de 210 kg/h, como mostra a Figura 19 o balanço de massa no descascamento / descaroçamento.
Figura 19 - Balanço de massa no estágio de descascamento / descaroçamento. ṁ𝑓𝑟𝑢𝑡𝑎= ṁ𝑝𝑜𝑙𝑝𝑎 +ṁ𝑟𝑒𝑠í𝑑𝑢𝑜𝑠 300𝑘𝑔 ℎ = 210 𝑘𝑔 ℎ +ṁ𝑟𝑒𝑠í𝑑𝑢𝑜𝑠 ṁ𝑟𝑒𝑠í𝑑𝑢𝑜𝑠 = 300 𝑘𝑔 ℎ − 210 𝑘𝑔 ℎ = 90 𝑘𝑔/ℎ 𝑅 =ṁ𝑝𝑜𝑙𝑝𝑎 ṁ𝑓𝑟𝑢𝑡𝑎= 210 300𝑥100 = 70%
Portanto o rendimento da polpa com relação a composição total do fruto foi de 70%.
5.2. TRITURAÇÃO
Os resíduos do despolpamento, correspondendo a 30% do fruto, são remetidos ao triturador, e levando em conta que as cascas da acerola compõem 29%, temos:
ṁ𝑟𝑒𝑠í𝑑𝑢𝑜𝑠 = ṁ𝑐𝑎𝑠𝑐𝑎𝑠 +ṁ𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 90𝑘𝑔 ℎ = 87 𝑘𝑔 ℎ +ṁ𝑠𝑒𝑚𝑒𝑠𝑡𝑒𝑠 Descascamento / Descaroçamento ṁfruta = 300 kg/h ṁpolpa = 210 kg/h ṁresíduos = ? kg/h Trituração ṁresíduos= 90 kg/h ṁcascas = 87 kg/h ṁsementes = ? kg/h
ṁ𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 90 𝑘𝑔 ℎ − 87 𝑘𝑔 ℎ = 3 𝑘𝑔/ℎ 𝑅 = ṁ𝑐𝑎𝑠𝑐𝑎𝑠 ṁ𝑟𝑒𝑠í𝑑𝑢𝑜𝑠= 87 90𝑥100 = 96,6%
Logo, tem-se o rendimento de 96,6% de cascas presentes nos resíduos.
5.3. MISTURA
A Figura 21 demostra o balanço de massa da etapa de mistura do néctar de acerola. Onde a polpa e as cascas das acerolas são incorporadas, formando-se um suco concentrado constituído de 71% de polpa e 29% de cascas. Assim, dispõe:
ṁ𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜= ṁ𝑝𝑜𝑙𝑝𝑎 +ṁ𝑐𝑎𝑠𝑐𝑎𝑠 ṁ𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜= 210 𝑘𝑔 ℎ +87 𝑘𝑔 ℎ = 297 𝑘𝑔/ℎ 5.4. ADIÇÃO DE ÁGUA
A seguir a Figura 22 que retrata o balanço de massa da adição de água, para obter um néctar de acerola composto por 55% de suco concentrado (polpa + cascas) e 45% de água, por conseguinte:
Mistura
ṁpolpa= 210 kg/h ṁcascas = 87 kg/h
ṁconcentrado = ? kg/h Figura 21 - Balanço de massa na etapa de mistura.
ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟= ṁ𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 +ṁá𝑔𝑢𝑎 ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟= 297 𝑘𝑔 ℎ +243 𝑘𝑔 ℎ = 540 𝑘𝑔/ℎ 5.5. CORREÇÃO
Na Figura 23 notamos o balanço de massa na correção do néctar com açúcar. Para definir a quantidade de açúcar, para a devida correção do néctar de acerola, procede-se com o balanço de massa por componente: (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜)(𝐵3) = (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟)(𝐵1) + (ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟)(𝐵2) Sabendo que, (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) = (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟) + (ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟) Então, (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟 + ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟 )(𝐵3) = (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟)(𝐵1) + (ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟)(𝐵2) (ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟) = (𝐵3)(ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟) − (𝐵1)(ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟) (𝐵2− 𝐵3) Mistura
ṁsuco concentrado= 297 kg/h ṁágua = 243 kg/h
ṁnéctar =? kg/h
Figura 22 - Balanço de massa da adição de água.
Mistura ṁnéctar = 540 kg/h B1 = 10,2 ºBrix ṁaçúcar = ? kg/h B2 = 100 ºBrix ṁnéctar corrigido = ? kg/h B3 = 12 ºBrix
(ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟) =
(12 º𝐵𝑟𝑖𝑥)(540 𝑘𝑔/ℎ) − (10,2 º𝐵𝑟𝑖𝑥)(540 𝑘𝑔/ℎ)
(100 º𝐵𝑟𝑖𝑥 − 12 º𝐵𝑟𝑖𝑥) = 11,04 𝑘𝑔/ℎ
Desta forma, o néctar corrigido tem o valor definido pelo balanço de massa global:
(ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) = (ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟) + (ṁ𝑎çú𝑐𝑎𝑟)
(ṁ𝑛é𝑐𝑡𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜) = (540 𝑘𝑔/ℎ) + (11,04 𝑘𝑔/ℎ) = 551,04 𝑘𝑔/ℎ
6. BALANÇO DE ENERGIA
A lei de conservação de energia diz que energia não se cria, não se perde, mas um tipo de energia pode ser transformado em outro tipo de energia, como por exemplo, calor pode ser transformado em trabalho. Desta forma, a energia total presente em um processo também é uma quantidade conservativa, e isso é, em linhas gerais, o que afirma a Primeira Lei da Termodinâmica (FERNANDES et al., 2006).
Para Tadini et al. (2016), efetivamente, na maioria dos processos em engenharia de alimentos haverá troca térmica em alguma etapa, tornando imprescindível a realização de balanços de energia. Ainda segundo ele, balanços de energia envolvem relacionamento entre propriedades (como entalpia e a energia interna) e grandezas de interação (calor e trabalho).
Fundamentado no método de cálculo do consumo de potência para sistemas de agitação de fluidos não newtonianos, foram desenvolvidos os cálculos de capacidade do tanque de mistura do néctar de acerola e a potência do motor.
Para dimensionar a capacidade adequada do tanque, e seus respectivos diâmetro e altura, utilizaremos as Equações 3 e 4. 𝑉 =𝑚 𝜌 Equações 3 𝐻𝐿= 𝐷𝑡 = (4 𝑉 𝜋) 1 3 Equações 4 Onde: V = Volume m = Massa 𝜌 = Densidade
HL = Altura do tanque
Dt = Diâmetro do tanque
Considerou-se para os cálculos do tanque de mistura que o suco concentrado de acerola apresenta densidade 1.038 kg m-3, sob agitação a 30 ºC e 10,2 ºBrix, conforme Mattos e Medeiros (2008). A capacidade do tanque deve ser adequada para armazenar 300 kg de néctar de acerola, de acordo com as Equações 3 e 4 temos:
𝑉 = 300 𝑘𝑔 1038 𝑘𝑔 𝑚−3= 0,29 𝑚3 𝐻 = 𝐷𝑡 = (4 0,29 𝑚 3 𝜋 ) 1 3 = 0,72 𝑚
Dessa maneira verificou-se que a capacidade do tanque deve ser de 0,29 m³, e dimensões de altura e o diâmetro de 0,72 m.
O tanque de mistura é equipado com um agitador do tipo turbina, com seis pás retas (Figura 20), com diâmetro igual a 20 cm, com quatro defletores e frequência rotacional do impulsor de 110 rpm.
Figura 24 - Pás retas do agitador.
É necessário determinar o número de Reynolds, com a finalidade de determinarmos o regime de escoamento do sistema, através da Equação 5.
𝑁′𝑅𝑒 = 𝐷𝑎2 𝑁2−𝑛 𝜌 𝐾 Equação 5 Onde: 𝑁′𝑅𝑒 = Número de Reynolds Da = Diâmetro da pá
𝜌 = Densidade do líquido
K = Índice de consistência do fluido
n = Índice de comportamento do fluído
Para o cálculo do número de Reynolds foram considerados os parâmetros reológicos: K =
26,258 Pa • Sn (índice de consistência do fluído) e n = 0,2153 (índice de comportamento do fluído),
dados concordantes com Silva et al. (2005). Então:
𝑁′𝑅𝑒 = (0,2𝑚)2(110 1 𝑚𝑖𝑛 𝑥 1𝑚𝑖𝑛 60 𝑠 ) 2−0,2153 (1038 𝑘𝑔 𝑚−3) 26,258 Pa • Sn = 4,66
Confirmando o regime laminar. Já potência requerida pode ser calculada pela Equação 6, assim como a altura do impulsor a partir do fundo do tanque (Ha), seguindo as configurações
geométricas padrão: 𝐻𝑎= 𝐷𝑎= 0,2 𝑚 𝑁𝑃𝑜= 160 [( 𝐷𝑎2𝑁2−𝑛𝜌 𝐾 ) ( 𝐻𝐿 𝐻𝑎 ) 𝑛 ( 𝐷𝑎 𝐷𝑎 + 𝐷𝑡)] −1 50𝑛−1 Equação 6 Onde:
Npo = número de potência Da = Diâmetro da pá Dt = Diâmetro do tanque
N = Frequência rotacional do impulsor
𝜌 = Densidade do líquido
HL = Altura do tanque
Ha = Altura do impulsor
n = Índice de comportamento do fluído
Assim calculamos o número de potência:
𝑁𝑃𝑜= 160 [( 0,22(110 1 𝑚𝑖𝑛𝑥 1𝑚𝑖𝑛 60 𝑠) 2−0,2153 (1038 𝑘𝑔 𝑚−3) 26,258 Pa • Sn ) ( 0,6𝑚 0,2 𝑚) 0,2153 ( 0,2𝑚 0,2𝑚 + 0,6𝑚)] −1 500,2153−1 𝑁𝑃𝑜= 5,03
Então com a definição do regime pelo número de Reynolds e com número de potência pode-se definir a potência do motor por meio da Equação 7.
𝑃𝑜 = 𝑁𝑃𝑜𝑁3𝐷𝑎 5 𝜌
Equação 7 Desta forma temos,
𝑃𝑜= 5,03 (110 1 𝑚𝑖𝑛𝑥 1𝑚𝑖𝑛 60 𝑠) 3 0,25(1038 𝑘𝑔 𝑚−3) = 10,29 𝑊 7. ANÁLISE DE CUSTOS
Para os cálculos dos custos compreendidos na produção do néctar de acerola, foram presumidos os gastos com mão de obra, matéria-prima, embalagem e de energia elétrica de produção de uma batelada, equivalente a 1.000 litros de néctar, não sendo levado em consideração os custos com equipamentos, manutenções, móveis, veículos, instalações, atividades administrativas, laboratoriais, água e de higienização.
7.1. CUSTOS COM MÃO DE OBRA
Fundamentado na planta da unidade fabril, foram projetadas as quantidades, os perfis mínimos de pessoal (de produção, engenharia e outros), os salários sem encargos e com encargos (FGTS-8% e INSS-20%) necessários para a operação da mesma, apresentados na Tabela 8. O salário do Engenheiro de Alimentos para uma carga horária de 6 horas é equivalente a seis salários mínimos, conforme prevê a Lei nº 4.950-A, de 22 abril de 1966 (BRASIL, 1966). Os cálculos para os demais foram realizados utilizando como base o salário mínimo de R$ 937,00, definido pelo Decreto nº 8.948, de 29 de dezembro de 2016 (BRASIL, 2016), considerando uma jornada de trabalho de 44 horas semanais 24 dias por mês.
Tabela 8 – Custos com mão de obra direta.
Função / Cargo Quantidade Salário sem encargos (R$) Salário com encargos (R$) Custo total Eng. de Alimentos 1 5.622,00 7.196,16 7.196,16 Gerente Administrativo 1 1.874,00 2.398,72 2.398,72 Gerente Financeiro e Comercial 1 1.874,00 2.398,72 2.398,72 Aux. de escritório 3 937,00 1.199,36 3.598,08 Recepcionista 1 937,00 1.199,36 1.199,36 Aux. de almoxarifado 1 937,00 1.199,36 1.199,36 Téc. em manutenção 1 1.405,50 1.799,04 1.799,04 Aux. de laboratório 2 937,00 1.199,36 2.398,72 Aux. de produção 15 937,00 1.199,36 17.990,40 Motorista 1 937,00 1.199,36 1.199,36 Ajudante de motorista 1 937,00 1.199,36 1.199,36 Promotora de vendas 2 937,00 1.199,36 2.398,72 ASG 2 937,00 1.199,36 2.398,72 TOTAL 53 20.927,00 26.786,56 47.374,72
O custo total corresponde a R$ 47.374,72 com mão de obra direta ao mês. Uma batelada é dada por hora, portanto a proporção salarial por hora para todos os funcionários, durante um mês (24 dias úteis) no regime de 44h semanais, custa R$ 246,74/h.
Para uma batelada de néctar de acerola tem-se produzido 5.000 caixas de 200 ml. Consequentemente, o valor de uma caixa aproximado considerando somente a mão de obra direta é de R$ 0,05 centavos.
7.2. CUSTOS COM MATÉRIA-PRIMA
Os custos com matéria-prima foram calculados em conformidade com a tabela de cotação da CEASA/RN (2017), Central de Abastecimento do Rio Grande do Norte. A produção de uma batelada de 1.000 litros de néctar de acerola foi utilizada parâmetro para os cálculos da Tabela 9.
Tabela 9 - Custos com matéria-prima para a produção de 1.000 litros de néctar de acerola. Insumo Preço (R$) p/ Kg Qtde. utilizada (Kg) Custo total (R$) Custo unitário (R$)
Acerola 2,60 560,52 1.457,35 0,29
Água 0,25 456,72 114,18 0,02
Açúcar 2,19 20,76 45,46 0,01
TOTAL R$ 1.616,99 R$ 0,32
7.3. CUSTOS COM EMBALAGEM
As embalagens tem o custo apresentado na Tabela 10. Foi utilizado como base o preço praticado pela CONAB – Companhia Nacional de Abastecimento, de acordo com Comunicado CONAB/MOC Nº 014, de 31/07/2015, para a embalagem cartonada.
Tabela 10 - Custo de embalagem para uma batelada de néctar de acerola. Embalagem Preço unitário (R$) Qtde. utilizada Custo total
(R$) Custo unitário (R$) Papel cartonado 0,38 5.000 1.900,00 0,38 Plástico filme 0,13 5.000 650,00 0,13 TOTAL R$ 2.550,00 R$ 0,51
7.4. CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA
Os custos com energia elétrica consumida numa batelada de néctar de acerola, levando em consideração o processo produtivo, foram calculados na Tabela 11. Baseado na potência de cada equipamento da produção, tempo de utilização e o valor do kW/h definida pela Resolução Homologatória nº 2.221, de 18 de abril de 2017, com vigência de 01 a 31/10/17 (COSERN, 2017), para a classe industrial correspondente ao valor de R$ 0,55181518.
Tabela 11 - Custo de energia elétrica para uma batelada de néctar de acerola.
Equipamento Qtde. Potencia (kW) Tempo de utilização (h) Consumo (Kw/h) Custo por batelada (R$) Esteira 2 0,70 2,00 1,40 0,77 Balança 2 0,20 1,50 3,00 1,65 Tanque de borbulhamento 1 2,20 2,00 4,40 2,43 Mesa de lavagem 1 0,25 1,00 0,25 0,14 Despolpador 1 0,36 1,47 0,53 0,29 Desaerador 1 0,75 0,33 0,25 0,14 Pasteurizador 1 3,70 1,00 3,70 2,04 Enchedora 1 20,00 1,00 20,00 11,04 Seladora 1 2,00 1,00 2,00 1,10 Câmara Fria 1 1,70 24,00 40,80 22,51 Misturador 1 1,10 3,00 3,30 1,82 Moinho 1 1,10 1,20 1,32 0,73 Caldeira 1 10,00 1,16 11,60 6,40 TOTAL R$ 51,06
O custo total de energia elétrica corresponde a R$ 51,06 para uma batelada de 1.000 litros. Desta forma, o custo unitário com energia elétrica para cada caixa de 200 ml é efetivamente R$ 0,01.
7.5. CUSTO UNITÁRIO DE PRODUÇÃO
Através dos custos levantados anteriormente pode-se estabelecer o custo unitário para cada caixa de néctar de acerola contendo 200 ml (Tabela 12).
Tabela 12 - Custo unitário para uma caixa de néctar de 200 ml.
Item Custo por batelada (R$) Custo por unidade (R$)
Mão de obra direta 246,74 0,05
Matéria-prima 1.616,99 0,32
Embalagens 2.550,00 0,51
Energia 51,06 0,01
TOTAL 4.464,79 R$ 0,89
Para cada produto de 200 ml é gerado um custo de R$ 0,89 reais para produzi-lo, que demostra sua viabilidade, pois através de pesquisas realizadas em supermercados da cidade de Natal/RN percebeu-se que o preço médio de néctares similares custam em média de R$ 1,28 a R$ 1,49. Logo, verificamos que o produto tem um bom potencial de comercialização.
8. TRATAMENTO DE RESÍDUOS
Na produção de néctar de acerola existe em boa parte das etapas de produção a geração de efluentes líquidos, bem como a produção de resíduos sólidos.
A origem dos efluentes líquidos gerados pode ser entendida pela descrição do processo produtivo, tem-se como base que para cada tonelada de frutos no estado natural necessita-se de 2800 litros de água (BEZERRA et al., 2011). Na indústria de néctar os efluentes líquidos são provenientes da recepção com a lavagem das carretas responsáveis pelo transporte, lavagem das caixas de armazenamento, lavagem e enxágue das frutas e limpeza dos equipamentos, utensílios, paredes e piso. Os resíduos sólidos consistem da retirada de frutos impróprios para o processo no estágio de seleção, partículas retiradas na lavagem das frutas (areia, folhas e sujidades), da etapa de despolpamento (sementes e parte das cascas destinadas a refugo).
O tratamento dos resíduos da fábrica é composto por um sistema de tratamento de efluentes composto por três etapas de processo: tratamento preliminar, tratamento primário e secundário, todas com a finalidade de atingir os padrões de lançamentos exigidos na resolução do CONAMA nº 430, 13 de maio de 2011.
8.1. TRATAMENTO PRELIMINAR
Nesta etapa inicial, para o tratamento do efluente da indústria, utiliza-se grades e peneiras para a retenção de sólidos grosseiros, sendo a peneira estática a mais recomendada. Com o objetivo da remoção de sólidos grosseiros capazes de causar entupimentos e aspecto desagradável da unidade do sistema de tratamento são utilizadas grades e peneira.
8.2. TRATAMENTO PRIMÁRIO
O efluente industrial oriundo da etapa anterior, de gradeamento e peneiramento, somado com os efluentes sanitário e do refeitório serão encaminhados para um tanque equalizador para eliminação das flutuações de vazão e para homogeneização dos despejos. Nesse tanque estabilizador ocorre ainda a correção do pH do efluente através da adição de produtos químicos.
8.3. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
Nesta última etapa, o tratamento biológico será responsável pela conclusão do controle, retirando a matéria orgânica biodegradável. A remoção se dá por oxidação biológica e, para tal, é recomendada para efluentes desta tipologia industrial a implantação de um sistema de lodos ativados, por um processo aeróbio. As vantagens desse sistema referem-se a sua simplicidade operacional e pela confiabilidade de um processo natural, considerando ainda, o baixo custo de implantação, comparado a outros métodos de tratamento, pois não requer equipamentos sofisticados ou capacitação especial dos operadores.
8.4. RESÍDUOS SÓLIDOS
Os resíduos sólidos provenientes de uma indústria de néctar de acerola são principalmente sementes e cascas da fruta, recipientes plásticos, resíduos sólidos de embalagens. As sementes e cascas podem ser reaproveitados na indústria de rações e cosméticos. Os recipientes plásticos e resíduos sólidos de embalagens podem ser encaminhados a indústrias de reciclagem, evitando assim, o desperdício desses resíduos.
9. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os estudos voltados para o processamento da acerola em sucos prontos para beber são de grande relevância, diante da dificuldade de comercialização do fruto in natura que tem rápido tempo de maturação, fomentando um amplo potencial para a industrialização de néctar de acerola, pois para o consumidor é mais comumente disponibilizada na forma de polpa congelada, suco integral e geleia.
Considerando que é um néctar inovador, propondo o enriquecimento da alimentação do consumidor com uma boa fonte de fibra alimentares e de nutrientes, desperta a desejo de pessoas com hábitos alimentares saudáveis em consumi-lo, a preferência no mercado consumidor frente aos concorrentes e agregando valor ao produto final.
O produto final apresenta uma solução viável para o aproveitamento tecnológico de resíduos provenientes do processamento da acerola, especificamente as cascas, impedindo o desperdício e a poluição ambiental. Além de mostrar-se economicamente praticável, frente ao custo equivalente a produtos similares e a crescente valorização deste produto no mercado nacional e internacional.
Do estudo do processamento industrial podemos concluir que denota um néctar com qualidade, vida longa de prateleira e de fácil armazenamento e transporte, quando rigorosamente respeitadas as etapas do processo. Com investimento considerável, em face das operações de transformação empregadas e equipamentos.
Por fim para o desenvolvimento deste trabalho foi fundamental o conhecimento técnico adquirido ao longo do curso de graduação em engenharia de alimentos.
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