UNIVERSIDADE FADERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS
GABRIEL BULHÕES DE SOUZA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PROCESSAMENTO DE IOGURTE SABOR MARACUJÁ
Orientadora: Profª. Drª. Beatriz de Cássia Martins Salomão
Natal 2022
GABRIEL BULHÕES DE SOUZA
PROCESSAMENTO DE IOGURTE SABOR MARACUJÁ
Trabalho de conclusão de curso apresentado à Universidade Federal do Rio Grande
do Norte, como requisito final para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Alimentos.
BANCA EXAMINADORA
____________________________________________________
Professora Drª. Beatriz de Cássia Martins Salomão Orientadora
____________________________________________________
Professora Drª. Kátia Cristina Borges Membro da banca examinadora
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Souza, Gabriel.
Processamento de iogurte sabor maracujá / Gabriel Bulhoes de Souza. - 2022.
51 f.: il.
Monografia (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia de Alimentos, Natal, RN, 2022.
Orientadora: Prof. Dra. Beatriz de Cássia Martins.
1. Iogurte - Monografia. 2. Maracujá - Monografia. 3.
Preparado - Monografia. 4. Custo - Monografia. 5. Balanço - Monografia. 6. Mercado - Monografia. I. Salomão, Beatriz de Cássia Martins. II. Título.
RN/UF/BCZM CDU 637.1
Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinoco - CRB-15/262
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter me dado saúde, força e me mostrado, do seu jeito, o quanto eu era capaz.
A minha mãe Andressa, por ser essa mulher guerreira que enfrentou muitos desafios para que eu realizasse todos os meus sonhos e por ter sido um dos meus pilares de forças sempre me aconselhando para seguir o melhor caminho.
Ao meu falecido pai João, que quando em vida, sempre apoiou todas as minhas decisões me mostrando sempre o lado bom da vida com toda sua experiência e vivência.
Ao meu namorado Luciano, por ter aguentado todos os meus choros e ter estado sempre presente, me apoiando, nos meus momentos mais difíceis e também nas minhas conquistas.
A minha orientadora Beatriz Salomão, que sempre se dispôs, com paciência e um metodologia fantástica, me ajudar com o presente trabalho e tirar todas as minhas dúvidas.
A professora Kátia Borges, por aceitar ser membro da banca examinadora e dedicar seu tempo para corrigir este trabalho e a todas a outras professoras do curso de engenharia de alimentos por passarem seus conhecimentos.
A minhas vó Adail e meus outros familiares pelo apoio e pela empolgação das minhas conquistas acadêmicas.
Aos meus amigos Thaise, Vanessa, Gilberto, Bia, Jeverson, Thiago, Maniçoba, Marra, Jonathan, Juka, Ítalo, Pablo, Igor, Ben e os demais colegas que fiz durante a vida, sem vocês não seria possível e obrigado por trazer leveza pra minha jornada.
Aos meus amigos da faculdade Rico, Samantha, Jaqui, Roberto, Marília, Matheus, Marcos, Gerliane, Karla, Luana, Duda, Janaína, Thiago, Alliny e Nayara, pelos momentos bons e por terem segurado as pontas junto comigo durante a faculdade.
Ao pessoal da CLAN que foi muito receptivo durante meu estágio. Um agradecimento especial para Sâmara, Lucielly, Iara e Larissa, que passaram seus conhecimentos, para mim, com muita paciência e carinho.
Aos demais que passaram e me ajudaram na minha trajetória estarão igualmente no meu coração.
RESUMO
O mercado do iogurte tem se mostrado crescente e vem sendo cada vez mais inserido nos hábitos alimentares dos seres humanos. Já o maracujá, historicamente, é uma fruta presente na vida dos brasileiros, sendo muitas vezes consumida pelo seu efeito calmante e sabor único.
Considerando a procura crescente de consumos alternativos, o presente trabalho se propõe a explorar uma nova formulação para o iogurte de sabor maracujá, analisando se esse se faz viável economicamente. O estudo ainda aborda o projeto e estrutura da indústria, bem como suas etapas de fabricação por meios de fluxogramas, balanços de massa, balanços de energia, além de encontrar alternativas para tratar seus efluentes. Em sua formulação, o produto apresentado, terá como base o leite cru integral, uma cultura láctea para fermentação e um preparado de maracujá adocicado, além disso terá como único resíduo o creme do desnate do leite que será reaproveitado para posterior fabricação de manteiga. O projeto estrutural da indústria foi realizado visando melhores aspetos de higiene assim como adequada circulação de cargas e funcionários. Como resultados econômicos, o produto se mostra promissor, porém com difícil encaixe no mercado, pois os custos impactaram em um valor muito alto quando comparado a outros produtos. Apesar disso, é mostrado que, com os ajustes corretos, pode concorrer normalmente com os outros similares. A estação de tratamento de efluentes, implantada na própria empresa, terá como atividades a adsorção e tratamento convencional por lodo ativado, com objetivos de diminuir a carga poluente gerada pela indústria.
PALAVRAS-CHAVE
Iogurte. Maracujá. Preparado. Custo. Balanço. Planta Baixa. Mercado
ABSTRACT
The yogurt market has been growing and has been increasingly inserted into the eating habits of human beings over the past years. Passion fruit, on the other hand, is a fruit that is historically very present in the lives of Brazilians and is often consumed for its calming effects and unique flavor. Considering the growing demand for alternative ways of consumptions, this present paper proposes to explore a new formulation for passion fruit yogurt, analyzing whether or not it is economically viable. This paper also showcases the design and structure of the factory, as well as its manufacturing stages using flowcharts, mass balances, energy balances, as well as finding alternatives to treat your polluting effluents. In its formulation, the product presented will be based on raw milk, a milk culture for fermentation and a sweetened passion fruit concentrate, in addition to its only residue being the cream of the skimmed milk that will be reused for later production of butter. The structural design of the factory aims for better hygiene aspects as well as adequate flow of cargo and employees. As for economic results, the product is promising, but with difficult fitting in the market because its production cost impact made it very expensive when compared to other products. Despite that, it is shown that with the correct adjustments it can normally compete with other similar products. The effluent treatment plant, implemented in the plant itself, will have the activities of adsorption and conventional treatment by activated sludge, with the objective of reducing the pollutant load generated by the factory.
KEY-WORDS
Yogurt. Passion fruit. Concentrate. Cost. Balance. Blueprint. Market.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 Fluxograma da produção do iogurte sabor maracujá 15 FIGURA 2 Caminhão refrigerado transportador de leite 16
FIGURA 3 Preparado de maracujá 17
FIGURA 4 Desnatadeira ou padronizadora de leite 18
FIGURA 5 Homogeneizador de leite 19
FIGURA 6 Trocadores de calor a placas 19
FIGURA 7 Sachê com fermento para iogurtes 21
FIGURA 8 Tanque de fermentação 22
FIGURA 9 Homogeneizador do iogurte com o preparado de maracujá 22
FIGURA 10 Máquina de envase de produtos pastosos 23
FIGURA 11 Garrafa pet para embalagem 24
FIGURA 12 Caixas de papelão para transporte 24
FIGURA 13 Balanço de massa no misturador 25
FIGURA 14 Balanço de massa na fermentação 26
FIGURA 15 Balanço de massa da inoculação 27
FIGURA 16 Balanço de massa na padronização do leite 28 FIGURA 17 Balanço de massa do processamento do iogurte de maracujá 30
FIGURA 18 Planta baixa da indústria 41
FIGURA 19 Planta baixa colorida em perspectiva 2D da indústria 42 FIGURA 20 Planta baixa em perspectiva 3D da indústria 43
FIGURA 21 Logotipo do produto Maragurt 45
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 Teores médios, em porcentagem (%), da composição do maracujá 14 TABELA 2 Parâmetros de recebimento e análise do leite cru 17 TABELA 3 Resultado de análises de leite pós pasteurização 20
TABELA 4 Composição centesimal do leite integral 31
TABELA 5 Equações de calor especifico para componentes centesimais com base na variação temperatura
31
TABELA 6 Calor específico dos componentes centesimais para as temperaturas utilizadas
32
TABELA 7 Gastos mensais com a matéria-prima e embalagens 35 TABELA 8 Gastos mensais com salário dos funcionários 36
TABELA 9 Gastos com os equipamentos 37
TABELA 10 Gastos mensais de energia 38
TABELA 11 Gastos com a fabricação de cada produto 38
TABELA 12 Preços de iogurtes similares de marcas concorrentes 39
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 1 Porcentagem dos gastos com a matéria prima 39
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 10
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 11
2.1. IOGURTE ... 11
2.1.1. LEGISLAÇÃO DO IOGURTE ... 11
2.1.2. PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO IOGURTE ... 12
2.1.3. PRODUÇÃO DO IOGURTE ... 12
2.2. MARACUJÁ ... 12
2.2.1. PRODUÇÃO DO MARACUJÁ ... 13
2.2.2. PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO MARACUJÁ ... 13
3. FLUXOGRAMA DO PROCESSO ... 15
4. DESCRIÇÃO DO PROCESSO ... 16
4.1. RECEPÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA ... 16
4.2. ANÁLISE DO LEITE ... 17
4.3. PADRONIZAÇÃO DO LEITE ... 18
4.4. HOMOGENEIZAÇÃO ... 18
4.5. PASTEURIZAÇÃO ... 19
4.6. RESFRIAMENTO DO LEITE ... 20
4.7. INOCULAÇÃO ... 20
4.8. FERMENTAÇÃO ... 21
4.9. RESFRIAMENTO DO IOGURTE ... 22
4.10. HOMOGEINIZAÇÃO COM PREPARADO DE MARACUJÁ ... 22
4.11. ENVASE ... 23
4.12. ARMAZENAMENTO ... 24
5. BALANÇO DE MASSA DO PROCESSO ... 24
5.1. BALANÇO DE MASSA DA HOMOGENEIZAÇÃO DO PREPARADO
DE MARACUJÁ ... 25
5.2. BALANÇO DE MASSA DA FERMENTAÇÃO ... 26
5.3. BALANÇO DE MASSA DA INOCULAÇÃO ... 27
5.4. BALANÇO DE MASSA DA PADRONIZAÇÃO ... 28
6. BALANÇO DE ENERGIA ... 30
7. ANÁLISE ECONÔMICA ... 34
7.1. CUSTO COM MATÉRIA-PRIMA E EMBALAGENS ... 34
7.2. CUSTO COM FUNCIONÁRIOS ... 35
7.3. CUSTO COM EQUIPAMENTOS... 36
7.4. CUSTO ENERGÉTICO ... 37
7.5. CUSTO POR PRODUTO ... 38
8. PLANTA BAIXA DO PROJETO ... 40
9. TRATAMENTO DE RESÍDUOS E EFLUENTES ... 43
10. LOGOTIPO DO PRODUTO ... 44
11. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 46
REFERÊNCIAS ... 47
1. INTRODUÇÃO
Estudos comportamentais apontam que o iogurte está no consumo diário das pessoas, sendo consumido por crianças e adultos. É observado que as crianças podem consumir o iogurte a qualquer momento do dia, já os adultos costumam ter uma rotina no seu consumo de iogurte, como por exemplo no café da manhã, no intervalo do trabalho ou antes de dormir (ANDRADE et al., 2017).
De acordo com o Regulamento Técnico sobre Rotulagem de Alimentos Embalados (RDC n° 259 de 2002), alimentos não podem conter em suas embalagens palavras ou frases de que indiquem que o alimento tenha propriedades farmacêuticas, pois por mais que tenhamos dados científicos de que aquele alimento é saudável, muitas vezes essas doses de componentes saudáveis no alimento são baixas e com isso não podemos induzir ao consumidor ao erro.
Entretanto, certos alimentos, como o maracujá, já são conhecidos popularmente como calmantes naturais.
O produto visionado neste trabalho tem como objetivo explorar a junção do iogurte com o maracujá e com isso reforçar um mercado que tem buscado oferecer alternativas funcionais em diferentes produtos. Atualmente as pessoas estão sempre muito ansiosas com seu trabalhos, estudos, família e burocracias da vida cotidiana por isso muitas vezes buscam alimentos onde possam encontrar alguma espécie de calmante natural.
Ao analisar o Regulamento Técnico de identidade e qualidade de leites fermentados (Instrução normativa nº 46, de 23 de outubro de 2007), pode-se verificar que é permitida a adição de preparados de frutas, bebidas como café e especiarias, o que permite a utilização de preparados de maracujá para a saborização de iogurtes.
Com base no que foi descrito este trabalho tem o objetivo de apresentar um iogurte integral batido acrescido de preparado adoçado de maracujá, mostrando assim, as etapas de processo, cálculos de balanço de massa e balanço de energia, planejamento de gastos e o funcionamento da indústria como um todo.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1.IOGURTE
Sobre o surgimento do iogurte, segundo Robert (2008), há duas teorias, onde uma afirma que o iogurte surgiu no período neolítico onde o leite era estocado em recipientes de barro e fermentava por causa das altas temperaturas do deserto, porém outra teoria afirma que o iogurte surgiu na Turquia onde o leite era transportado em sacos de pele de cabra e sua fermentação ocorria por causa da temperatura dos corpos dos camelos que transportavam os leites.
2.1.1. LEGISLAÇÃO DO IOGURTE
O iogurte, segundo o Decreto n° 9013, de 29 de março de 2017, está enquadrado na categoria de leite fermentado que tem como conceito um “produto lácteo ou produto lácteo composto obtido por meio da coagulação e da diminuição do pH do leite ou do leite reconstituído por meio da fermentação láctea, mediante ação de cultivos de microrganismos específicos, com adição ou não de outros produtos lácteos ou de substâncias alimentícias”.
Quanto a cultura utilizada, o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Leites Fermentados (Instrução Normativa n° 46, de 23 de outubro de 2007) cita que para ser considerado um iogurte precisa ser “o produto cuja fermentação se realiza com cultivos protosimbióticos de Streptococcus salivarus subsp. thermophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, aos quais se podem acompanhar, de forma complementar, outras bactérias ácido-láticas que, por sua atividade, contribuem para a determinação das características do produto final”.
A textura do iogurte pode ser obtida de diferentes maneiras seguindo uma classificação, podem ser batidos, líquidos ou tradicionais. No processamento, o que vai diferenciar a consistência do iogurte é operação da fermentação onde o tradicional será incubado já nas suas embalagens, depois de envasado, e os outros dois serão fermentados em tanques de fermentação onde o batido seguirá para um resfriamento e o líquido será homogeneizado (LOPES, 2019).
Diferentes porcentagens de gordura no iogurte podem fazê-lo se encaixar em classes diferentes quanto a sua nomenclatura, como inferido pela já citada Instrução Normativa n° 46 de 23 de outubro de 2007, os iogurtes podem ser classificados como, com creme (mínimo de
6% de gordura), integral (mínimo de 3% de gordura), parcialmente desnatados (máximo de 2,9% de gordura) e desnatados (máximo de 0,5% de gordura).
2.1.2. PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO IOGURTE
Segundo Silva e Nascimento (2007), alimentos fermentados derivados de leite apresentam alto valor proteico e seus microrganismos trazem vantagens para nossa saúde, e isso se vê desde a antiguidade quando o ser humano usava dos fermentado lácteos para tratar doenças de estômago, fígado e intestino, estimulando o apetite.
O alto valor nutricional do iogurte chama atenção, por ser fonte de galactose, proteínas, sais minerais, vitaminas A e do complexo B, além de ajudar na digestão estimulando a absorção de cálcio, ferro e fósforo, este produto se faz constante na recomendação de profissionais da saúde (ARAÚJO et al., 2021).
2.1.3. PRODUÇÃO DO IOGURTE
Quanto ao mercado brasileiro, o iogurte tem consumo inferior a outros países, como França e Holanda, onde o consumo médio per capita é de mais de trinta quilos, já no Brasil esse consumo é estimado em seis quilos per capita. Mesmo assim, este produto, ainda se faz presente no consumo dos brasileiros. (ANDRADE et al., 2017).
Como um dos maiores mercados de iogurte, o Brasil fica logo atrás do Japão e da China, cujo valor das vendas representa 43%. Além disso o mercado de iogurte tem tido crescimento em valor global, com 29% dos consumidores aumentando o seu consumo e tendo, pela primeira vez, a previsão de ultrapassar os 100 bilhões de dólares, o que demonstra um mercado promissor (MILKPOINT, 2021).
Dados da Pesquisa Industrial Anual do IBGE do ano de 2019 inferem que a produção do iogurte foi de aproximadamente 311 mil toneladas neste ano além de movimentar uma receita líquida de aproximadamente 4,4 milhões de reais advindos de em torno de 812 mil vendas (IBGE, 2019).
2.2.MARACUJÁ
O Maracujá é composto por 52% de casca, 34% de suco e 14% de semente. É uma fruta que pode ser consumida in natura, mas o seu peso econômico está mesmo nos processos industriais, como fabricação de suco integral, néctar e suco concentrado (FOGAGNOLI;
SERAVALLI, 2014). Além dos produtos já citados acima, este fruto pode ser aproveitado de outras formas como em produção de geleias e sorvetes (ARAUJO et al., 2014).
2.2.1. PRODUÇÃO DO MARACUJÁ
No Brasil existem cerca de 150 espécies conhecidas de Passiflora sendo 60 delas produtoras de frutos que podem ser usados para consumo (SILVA; MERCADANTE, 2002).
Segundo Fernandes et al.(2011), no Brasil, o maracujá mais conhecido e utilizado comercialmente é o maracujá amarelo (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Degener). Dados de 2020 informam que no Brasil foram produzidas aproximadamente 690 mil toneladas de maracujá (IBGE, 2020).
Quanto ao seu espaço, a árvore em que nasce o maracujá, tem predominância em ser cultivada em pomares de 1 a 4 hectares, podendo ser encaixada como renda alternativa para pequenos e médios produtores. A cultura do maracujá no Brasil deixa os produtores animados na hora de inclui-lo como fonte de renda, pois ela oferece retorno financeiro rápido e entra nos encantos daqueles produtores que querem cobrir, com rapidez, os gastos de instalação de uma nova cultura (ARAUJO et al., 2014).
No Brasil, o maracujá é muito popular. Dados da Embrapa de 2010 mostraram a produção de 920 mil toneladas, o que corresponde a 70% da produção mundial. Isso aponta o Brasil como o líder de produção mundial de maracujá. (FOGAGNOLI; SERAVALLI, 2014).
Dados mais atuais de Saraiva e Acioli (2020), mostram que o Brasil continuava como um dos maiores produtores de maracujá do mundo, ao lado da Colômbia, Peru e Equador. Esses dados mostram o potencial do Brasil como produtor de maracujá, e como ele vem estando entre os maiores produtores há alguns anos.
2.2.2. PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO MARACUJÁ
Com relação as suas propriedades nutricionais, o maracujá tem muitos nutrientes importantes para a dieta humana, como vitaminas, minerais e compostos bioativos. Estudos mostram que suas propriedades nutricionais podem ser perdidas no processamento, porém em pequenas quantidades (FERNANDES et al., 2011).
A distribuição de macro e micronutrientes no maracujá podem ser encontradas distribuídas por todo seu fruto incluindo a casca. Segundo Vasconcellos et al. (2001), na polpa do maracujá podemos encontrar concentrações de nitrogênio, fósforo, boro, cobre, ferro e zinco, que são nutrientes importantes para a dieta humana.
Em sua composição, o maracujá, segundo Araújo et al. (2014), apresentou 3,68% de matéria mineral, que é um importante componente para o desenvolvimento e boa saúde do
corpo, e foi o maior índice comparado a outras frutas analisadas no estudo, além de encontrar fontes de fibras, proteínas e gordura, conforme mostrado na Tabela 1.
Tabela 1 - Teores médios, em porcentagem (%), da composição do maracujá.
Matéria Seca
Matéria Mineral
Proteína Bruta
Extrato Etéreo
Fibra Bruta
Extrativo Não Nitrogenado Maracujá 14,89 3,68 7,20 14,24 3,03 1,80
Fonte: autor, com dados obtidos em Araujo et al. (2014).
Silva e Mercadante (2002), aponta a diversidade de carotenoides encontrados no maracujá, sendo eles: β-criptoxantixa, policropeno, cis-ζ-caroteno, ζ-caroteno, β-caroteno e 13- cis-β-caroteno; sendo, dentre eles, destacado o β-caroteno por ser o carotenoide encontrado em maior quantidade neste estudo. Os carotenoides são pigmentos, encontrados nas plantas, que são fontes de vitamina A, tendo assim funções de combate a doenças geralmente associadas a senescência humana, como doenças degenerativas, catarata, cegueira e doenças coronárias.
Quanto as propriedades calmantes do maracujá, segundo Cristiano et al. (2014), a Passiflora incarnata é comumente utilizada para tratamentos de ansiedade e de insônia, e estas propriedades podem estar ligadas aos flavonoides e alcaloides contidos na planta.
3. FLUXOGRAMA DO PROCESSO
Figura 1 – Fluxograma da produção do iogurte sabor maracujá.
Fonte: autor.
4. DESCRIÇÃO DO PROCESSO 4.1.RECEPÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA
A figura 1 representa um fluxograma simples das etapas que serão apresentadas a seguir. O produto do presente trabalho será um iogurte integral batido com sabor maracujá e terá como matérias-primas: leite cru integral, fermento e preparado de maracujá.
O fermento, de fermentação lenta da marca Rica Nata, escolhido para ser utilizado terá em sua composição a “bactéria lática Liofilizada termofílica, composta por várias cepas das espécies Streptococcus salivarius subsp. thermophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp.
Bulgaricus.”. Estes serão armazenados em congeladores específicos pois requerem uma temperatura de -5ºC para conservá-los.
Já o leite chegará em caminhões refrigerados (figura 2) à no máximo 4ºC e suas amostras seguirão para o laboratório onde serão feitas análises para saber se o leite está nos padrões corretos. Após a verificação em laboratório, o leite pode entrar para o processamento do iogurte.
Figura 2 – Caminhão refrigerado transportador de leite.
Fonte: Lider viaturas.
Previamente pasteurizado, o preparado de maracujá da marca Ricaeli (figura 3) será comprado regularmente e será armazenado na câmara fria a 3ºC até posterior uso na fase de homogeneização. Em sua formulação se constitui 53% da fruta e tem como ingredientes polpa de maracujá sem sementes, açúcar, amido modificado, espessante goma guar e o conservador sorbato de potássio.
Figura 3 – Preparado de maracujá.
Fonte: Loja Santo Antônio.
4.2.ANÁLISE DO LEITE
O leite é um alimento muito perecível e facilmente adulterável, por isso é necessário que se faça, em toda empresa de lacticínios, análises físico-químicas do mesmo. De acordo com os Regulamentos Técnicos que fixam a identidade e as características de qualidade que devem apresentar o leite cru refrigerado, o leite pasteurizado e o leite pasteurizado tipo A (Instrução Normativa Nº76, de 26 de novembro de 2018) há algumas análises estabelecidas para garantir o padrão do leite recebido.
As análises realizadas serão o teste do alizarol, acidez titulável, índice crioscópico, densidade relativa e teor de gordura (tabela 2). De cada caminhão de carga que chegar, serão tiradas duas amostras (da parte de cima e da parte de baixo do leite no caminhão) para garantir que o leite está bem homogêneo.
Tabela 2 – Parâmetros de recebimento e análise do leite cru.
Análises Valores
Estabilidade ao Alizarol Acidez titulável Índice crioscópico
Densidade relativa a 15°C/15ºC Teor mínimo de gordura
72%v/v
0,14 à 0,18 g de ácido lático/100mL -0,530°H à -0,555°H
1,028 à 1,034 3,0g/100g Fonte: autor, com dados obtidos em Brasil (2018).
4.3.PADRONIZAÇÃO DO LEITE
A primeira etapa onde vai ser inserido o leite é a padronização, que consiste em retirar ou adicionar gordura do leite para corrigir a porcentagem de creme presente no leite para o valor desejado. A Instrução Normativa Nº 46 de outubro de 2007, informa que o teor de gordura do leite deve ser de no mínimo 3% para que o iogurte seja considerado integral.
Considerando que o fornecedor sempre trará um leite com maior percentual de gordura do que o desejado para o processo, deve-se realizar a retirada de creme por meio de centrifugação em uma máquina chamada de desnatadeira ou padronizadora de leite (figura 4).
Figura 4 – Desnatadeira ou padronizadora de leite.
Fonte: Marcentric.
4.4.HOMOGENEIZAÇÃO
Esta etapa consiste em homogeneizar o leite pré-centrifugado para assegurar que os próximos processos sejam feitos no leite de forma homogênea. Será utilizado um tanque misturador como mostrado na Figura 5, para realizar este processo, que ocorrerá em temperatura ambiente (em torno de 28°C).
Figura 5 – Homogeneizador de leite.
Fonte: Alibaba.
4.5.PASTEURIZAÇÃO
Após as análises pode-se começar o processamento do iogurte, sendo sua primeira etapa o aquecimento do leite para a pasteurização. A pasteurização é um processo essencial para garantir a segurança microbiológica de qualquer derivado de leite.
Esta será realizada em trocadores de calor a placas (figura 6), onde o leite passará por uma etapa de regeneração atingindo uma temperatura de 52°C. A etapa de regeneração consiste em um sistema onde o leite resfriado troca calor com o leite aquecido na pasteurização, diminuindo assim o gasto energético. Logo após, o leite será submetido à 90ºC por 3 minutos e meio (ROBERT, 2008).
Figura 6 – Trocadores de calor a placas.
Fonte: Milkplan S.A.
Além de eliminar microrganismos patogênicos, a pasteurização tem funções adicionais para a produção de iogurtes. Segundo Robert (2008), este aquecimento reduz a sinerese (liberação de água do coágulo do leite) além de estimular o crescimento do microrganismos do fermento por diminuição da quantidade de oxigênio no leite causando assim uma melhora na qualidade da textura do iogurte por aumento da viscosidade.
Concluindo a pasteurização serão tiradas pequenas amostras do leite pasteurizado para análises do leite de fosfatase e peroxidase. Estes testes garantem que a pasteurização foi efetiva e segundo a já citada Instrução Normativa Nº76, de 26 de novembro de 2018, estes parâmetros devem estar de acordo com a Tabela 3.
Tabela 3 – Resultado de análises de leite pós pasteurização.
Análises Resultados
Fosfatase Peroxidase
Negativo Positivo Fonte: autor, com dados obtidos em Brasil (2018).
4.6.RESFRIAMENTO DO LEITE
Depois de pasteurizado, o leite segue para a próxima etapa onde vai ser resfriado ainda nos mesmos trocadores de calor a placas (figura 6), para deixa o produto com uma temperatura de entre 38 e 42°C, chegando num faixa de temperatura ideal para o desenvolvimento da cultura que transformará leite em iogurte.
4.7.INOCULAÇÃO
Após resfriado, o leite estará apto para receber o fermento (figura 7) composto pelos microrganismos Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus. Serão inoculados sachês com a quantidade de fermento para 500L de leite, pois como será mostrado no balanço de massa a frente, a entrada de leite na produção será entre 400 e 500L, e serão homogeneizados manualmente ainda no tanque de resfriamento e depois seguirão para próxima etapa.
Figura 7 – Sachê com fermento para iogurtes.
Fonte: Rica Nata.
4.8.FERMENTAÇÃO
A solução (leite + fermento) agora partirá para tanques de fermentação (figura 8), onde será mantida a temperatura de 42°C e a solução descansará por aproximadamente 14 horas e meia, que é o tempo necessário para atingir um pH de aproximadamente 4,6 para que ocorra a fermentação e seja formado o iogurte.
Este tempo é mais longo do que o comum, pois na ficha técnica o fermento é descrito como sendo de fermentação lenta e sugere fermentação de 12 a 15 horas. Considerando uma jornada de trabalho de 8 até 18h, a fermentação pode começar ás 17h:45min de um dia e terminar ás 8h:15min do dia seguinte. O procedimento será feito em batelada com aproximadamente 425Kg de leite.
Figura 8- Tanque de fermentação.
Fonte: Alibaba 4.9.RESFRIAMENTO DO IOGURTE
Esta etapa se faz presente pois o iogurte será batido e, como citado no item 2.1.1. deste documento, será necessário um resfriamento após a fermentação. O resfriamento será feito em outros trocadores de calor a placas como o da figura 6 e segundo Robert (2008), a temperatura deverá ser resfriada à temperatura de10°C para posterior quebra do gel.
4.10. HOMOGEINIZAÇÃO COM PREPARADO DE MARACUJÁ
Com o iogurte pronto, agora é possível adicionar o preparado de maracujá. Serão homogeneizados em tanques homogeneizadores automáticos (figura 9) e essa homogeneização será feita de forma lenta, tanto para ajudara quebrar os coágulos formados na fermentação, quanto para misturar o preparado de maracujá.
Figura 9 – Homogeneizador do iogurte com o preparado de maracujá.
Fonte: Alibaba.
4.11. ENVASE
Concluindo o processamento do iogurte de maracujá tem-se o envase do produto, que será feito por uma máquina de envase de produtos pastosos (figura 10) em embalagens de garrafas pet de 500g com tampa rosqueável para iogurte (figura 11), e logo após seguirá para o armazenamento em câmaras frias.
Figura 10 – Máquina de envase de produtos pastosos.
Fonte: Cetro.
Figura 11 – Garrafa pet para embalagem.
Fonte: Guialat.
4.12. ARMAZENAMENTO
As garrafas serão agrupadas em caixas de papelão com divisórias para doze garrafas (figura 12) para assegurar que não haja muita desordem dentro da caixa nos trajetos de transporte.
Figura 12 – Caixas de papelão para transporte.
Fonte: Casa do Papelão.
As caixas com os produtos serão colocados em câmaras frias, que de acordo com a IN n° 46 de 23 de outubro de 2007, leites fermentados devem ser conservados a no máximo 10°C.
Essa temperatura não pode de congelamento (inferior a 0°C) pois pode causar alterações na qualidade do iogurte.
5. BALANÇO DE MASSA DO PROCESSO
Balanço de massa se caracteriza como o estudo da transferência de massa que acontece em operações unitárias em uma indústria (STEPHANI; PERRONE, 2012). Essa atividade é feita por meio de equações para determinar quanto de produto entra e sai de cada operação, incluindo as vezes neste processo misturas de mais de um produto, acúmulos, gerações e taxas de tempo para processos contínuos.
Como as etapas deste processo não terão nenhum ou quase nenhum (desconsiderável) acúmulo, geração ou consumo, pode-se usar a equação de balanço de massa (equação 1) apenas com entrada e saída de massa.
∑ 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = ∑ 𝑚𝑠𝑎í𝑑𝑎 (equação 1)
Algumas etapas do balanço de massa podem ser consideradas sem perdas ou ganhos de massa, assim sendo imutável a quantidade de massa que entra e sai de operações específicas, são elas: a homogeneização do leite, a pasteurização e os resfriamentos. Outras etapas, a serem
detalhadas neste capítulo, necessitam de atenção nas suas entradas para atender a quantidade requerida de produto nas saídas, são elas: a padronização, a inoculação, a fermentação, a homogeneização e o envase.
5.1.BALANÇO DE MASSA DA HOMOGENEIZAÇÃO DO PREPARADO DE MARACUJÁ O balanço de massa será iniciado pela homogeneização, pois é preciso saber o quanto de produto será produzido para se quantificar a matéria-prima necessária nas etapas anteriores.
O valor estipulado para cada batelada de produto final são de 500 kg de iogurte de maracujá, sendo que a fração de cada mistura desejada será 15% do concentrado de maracujá e 85% de iogurte (figura 13). Desta forma, foram aplicadas as fórmulas de balanço de massa para achar as outras incógnitas.
Figura 13 – Balanço de massa no misturador.
Fonte: autor.
Primeiramente foi realizado o balanço de massa por componente (equação 2), para encontrar a massa de uma das incógnitas necessárias para o cálculo do balanço de massa global.
Foi escolhida a fração mássica do preparado de maracujá (mpm) para esta primeira parte do equacionamento:
Considerando miog a massa do iogurte, mpf a massa do produto final e xpm a fração de preparado de maracujá, mentrada a massa de entrada no processo e msaída a massa de saída no processo, tem-se,
𝑚𝑖𝑜𝑔. 𝑥𝑝𝑚+ 𝑚𝑝𝑚. 𝑥𝑝𝑚 = 𝑚𝑝𝑓. 𝑥𝑝𝑚 (equação 2)
Como o balanço de massa será feito em função da fração do preparado de maracujá em cada massa da equação, poderá ser desconsiderado o primeiro termo da equação, pois não há fração de preparado de maracujá na massa do iogurte (miog),
𝑚𝑝𝑚. 1 = 500𝑘𝑔 . 0,15
𝑚𝑝𝑚 = 75𝑘𝑔
Substituindo o valor encontrado de mpm no balanço de massa global,
∑ 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = ∑ 𝑚𝑠𝑎í𝑑𝑎 (equação 1) 𝑚𝑖𝑜𝑔+ 𝑚𝑝𝑚 = 𝑚𝑝𝑓
𝑚𝑖𝑜𝑔 = 500𝑘𝑔 − 75𝑘𝑔
𝑚𝑖𝑜𝑔 = 425𝑘𝑔
Após encontrado estes valores, é possível conhecer o quanto de preparado de maracujá é necessário adicionar no tanque de mistura para depois envasar o produto em garrafas de 500g.
Com os resultados podemos seguir para a próxima etapa do balanço.
5.2.BALANÇO DE MASSA DA FERMENTAÇÃO
O processo de fermentação, no iogurte, acontece quando os microrganismos, presentes no fermento, agem na transformação da lactase, presente no leite, em ácido lático. Essas transformações geram alterações na massa do leite, porém, levando-se em conta o tamanho do processo, as alterações são tão pequenas que podem ser desconsideradas no balanço de massa (figura 14), como mostrado na equação 3.
Figura 14 – Balanço de massa na fermentação.
Fonte: autor.
Considerando mmlf a massa da mistura do leite com o fermento, miog a massa do iogurte, mentrada a massa de entrada no processo e msaída a massa de saída no processo, tem-se,
∑ 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = ∑ 𝑚𝑠𝑎í𝑑𝑎 (equação 1) 𝑚𝑚𝑙𝑓 = 𝑚𝑖𝑜𝑔 (equação 3)
𝑚𝑚𝑙𝑓 = 425𝑘𝑔
Com o conhecimento da massa da mistura do leite com o fermento é possível seguir para a etapa da inoculação.
5.3.BALANÇO DE MASSA DA INOCULAÇÃO
No processo de inoculação serão adicionados 15g de fermento, que para um processo envolvendo mais de 400kg de leite, pode ser desconsiderado (equação 4) também do balanço de massa (figura 15), como mostrado na equação 5:
Figura 15 – Balanço de massa da inoculação.
Fonte: autor.
Considerando mf a massa do fermento, mmlf a massa da mistura do leite com o fermento, mL2 a massa do leite padronizado, mentrada a massa de entrada no processo e msaída a massa de saída no processo, tem-se,
𝑚𝑓 ≌ 0 (equação 4)
∑ 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = ∑ 𝑚𝑠𝑎í𝑑𝑎 (equação 1) 𝑚𝑓+ 𝑚𝐿2 = 𝑚𝑚𝑙𝑓 (equação 5)
0 + 𝑚𝐿2 = 425𝑘𝑔
𝑚𝐿2 = 425𝑘𝑔
Tendo o conhecimento da quantidade de leite padronizado a entrar na etapa de inoculação pode-se partir para a última etapa do balanço de massa.
5.4.BALANÇO DE MASSA DA PADRONIZAÇÃO
Esta etapa de padronização do leite, como já citado no item 4.3 deste presente documento, é para a padronização do percentual do gordura no leite. Considerando que o leite esteja com mais gordura que o requerido nesta etapa, e considerando também a fração mássica de gordura no leite não-padronizado (xg1) sendo igual a 3,8% é possível fazer o balanço de massa (figura 16) para achar o resto das incógnitas.
Figura 16 – Balanço de massa na padronização do leite.
Fonte: autor.
Em Stephani e Perrone (2012) foram observados valores entre 40% e 50% de percentual de gordura no creme, portanto considerando 45% como o valor da fração de gordura no creme (xgc) é possível começar os cálculos:
Considerando xg2 a fração de gordura no leite padronizado, mL1 a massa do leite não- padronizado, mL2 a massa do leite padronizado, mc a massa do creme, mentrada a massa de entrada no processo e msaída a massa de saída no processo, tem-se,
Como são necessárias duas equações pois há duas incógnitas, começa-se pelo balanço de massa global representado pela equação 6,
∑ 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = ∑ 𝑚𝑠𝑎í𝑑𝑎 (equação 1) 𝑚𝐿1 = 𝑚𝑐 + 𝑚𝐿2 (equação 6)
𝑚𝐿1 = 𝑚𝑐 + 425𝑘𝑔
𝑚𝑐 = 𝑚𝐿1− 425𝑘𝑔
Agora é possível começar o balanço de massa por componente (equação 7), 𝑚𝐿1. 𝑥𝑔1 = 𝑚𝐿2. 𝑥𝑔2+ 𝑚𝑐. 𝑥𝑔𝑐 (equação 7)
𝑚𝐿1. 0,038 = 425𝑘𝑔. 0,03 + 𝑚𝑐. 0,45
Usando o valor de mc do balanço de massa global,
𝑚𝐿1. 0,038 = 425𝑘𝑔. 0,03 + (𝑚𝐿1− 425𝑘𝑔).0,45
𝑚𝐿1. 0,038 = 12,75𝑘𝑔 + 0,45𝑚𝐿1− 191,25𝑘𝑔
0,038𝑚𝐿1− 0,45𝑚𝐿1 = −178,5𝑘𝑔
−0,412𝑚𝐿1 = −178,5𝑘𝑔
Invertendo os sinais,
0,412𝑚𝐿1 = 178,5𝑘𝑔
𝑚𝐿1 =178,5𝑘𝑔 0,412 𝑚𝐿1 = 433,25𝑘𝑔
Achada a massa de leite não-padronizado (mL1), volta-se ao balanço de massa global para descobrir a massa do creme (mc),
𝑚𝑐 = 𝑚𝐿1− 425𝑘𝑔
𝑚𝑐 = 433,25𝑘𝑔 − 425𝑘𝑔
𝑚𝑐 = 8,25𝑘𝑔
Agora conhecendo esses valores tem-se as quantidades de massa da cada saída e entrada no processo (figura 17).
Figura 17 – Balanço de massa do processamento do iogurte de maracujá.
Fonte: autor.
6. BALANÇO DE ENERGIA
O processo de balanço de energia é fundamentado na primeira lei da termodinâmica que infere que em um sistema termodinâmico a energia se conserva (HELERBROCK, 2022).
A equação será usada para saber a energia em forma de calor que será gasta para certos processamentos.
ΔU + ΔE𝑘+ ΔE𝑝= 𝑄 − 𝑊 (equação 8)
Algumas destas incógnitas não se aplicam ao sistema proposto como, a operação não ocorre com desníveis do leite sendo ΔEk igual a zero, a operação não ocorre em sistema contínuo e sim em batelada sendo ΔEk igual a zero, a operação não tem presença de corrente elétrica ou radiação sendo W igual a zero; resultando na equação 9.
ΔU = 𝑄 (equação 9)
Como não há conhecimento do valor da quantidade de calor (Q), é necessário ser calculado e pode ser feito através da equação 10 onde, m é a massa, Cp é o calor específico, e ΔT é a variação de temperatura.
𝑄 = m. Cp. ΔT (equação 10)
O leite entrará no pasteurizador com a temperatura de armazenamento de 4°C e seguirá para uma etapa de regeneração onde atingirá uma temperatura ainda não encontrada. A etapa de pasteurização à 90ºC e resfriamento à 42ºC, que ocorrem ambas nos mesmo equipamento
(trocadores de calor a placas da figura 6), são as etapas que supostamente tem o maior gasto energético da operação inteira, portanto serão calculadas as quantidades de calor (Q) para estes procedimentos.
Como já são conhecidos os valores da massa e da variação de temperatura, é necessário estimar o calor específico. Este foi calculado para cada componente centesimal do material usado, no caso o leite. Os dados de composição centesimal do leite integral tipo C com 3,0%
gordura, retirados de Philippi (2012), está apresentado na tabela 4.
Tabela 4 – Composição centesimal do leite integral.
Componentes Porcentagem no leite (%) Umidade
Carboidratos Proteínas
Gordura Fibras Cinzas
88,70 4,63 3,34 3,00 0 0,33
Fonte: autor, com dados obtidos em Philippi (2012).
Com a série de equações mostradas na tabela 5, obtidas em Choi e Okos (1986), é possível obter os valores de calor específico, em kJ/kg.°C, dos componentes centesimais do leite, com base na temperatura representada por T.
Tabela 5 - Equações de calor especifico para componentes centesimais com base na variação temperatura.
Incógnitas dos componentes
Equações
CpUmidade
CpProteínas
CpGordura
CpCarboidratos
CpFibras
CpCinzas
𝐶𝑝U = 4,1762 – (9,0864 x 10-5) x T + (5,4731 x 10-6) x T 𝐶𝑝P = 2,0082 + (1,2089 x 10-3) x T - (1,3129 x 10-6) x T 𝐶𝑝G = 1,9842 + (1,4733 x 10-3) x T - (4,8008 x 10-6) x T 𝐶𝑝Ca = 1,5488 + (1,9625 x 10-3) x T - (5,9399 x 10-6) x T 𝐶𝑝F = 1,8459 + (1,8306 x 10-3) x T - (4,6509 x 10-6) x T 𝐶𝑝Ci = 1,0926 + (1,8896 x 10-3) x T - (3,6817 x 10-6) x T Fonte: autor, com dados obtidos em Choi e Okos (1986).
Desconsiderando o valor das fibras, que é zero, e considerando as temperaturas que o leite atingirá (4°C, 90°C e 42°C), foram obtidos os seguintes valores de calor específico conforme mostra a tabela 6:
Tabela 6 – Calor específico dos componentes centesimais para as temperaturas utilizadas.
Calor específico do
componente (kJ/kg.°C) 4°C 90°C 42°C
Umidade Carboidratos
Proteínas Gordura Cinzas
4,1759 1,5566 2,0130 1,9901 1,1001
4,1685 1,7249 2,1169 2,1164 1,2623
4,1726 1,6310 2,0589 2,0459 1,1718 Fonte: autor.
Obtidos os valores de calor específico para componentes centesimais, foi calculado o calor específico para os componentes centesimais específicos do leite, utilizando, para cada temperatura, a multiplicação dos calores específicos centesimais com as frações dos componentes centesimais leite, e somando-as, como mostram as equações 11, 12 e 13, onde CpT é o calor específico total daquela temperatura (kJ/kg.°C), CpX é o calor específico do componente (kJ/kg.°C), XX é fração de cada componente.
Primeiramente, para a temperatura de 4°C, tem-se, 𝐶𝑝4 = ∑ 𝐶𝑝𝑋. 𝑋𝑋 (equação 11)
𝐶𝑝4 = (𝐶𝑝𝑈. 𝑋𝑈) + (𝐶𝑝𝐶𝑎. 𝑋𝐶𝑎)+(𝐶𝑝𝑃. 𝑋𝑃) + (𝐶𝑝𝐺. 𝑋𝐺) + (𝐶𝑝𝐶𝑖. 𝑋𝐶𝑖)
𝐶𝑝4 = (4,1759. 0,887) + (1,5566. 0,0463) + (2,0130. 0,0334) + (1,9901. 0,03) + (1,1001. 0,0033)
𝐶𝑝4 = 3,906476 kJ/kg. °C
Para variação de temperatura de 90°C, tem-se,
𝐶𝑝90 = ∑ 𝐶𝑝𝑋. 𝑋𝑋 (equação 12)
𝐶𝑝90 = (𝐶𝑝𝑈. 𝑋𝑈) + (𝐶𝑝𝐶𝑎. 𝑋𝐶𝑎)+(𝐶𝑝𝑃. 𝑋𝑃) + (𝐶𝑝𝐺. 𝑋𝐺) + (𝐶𝑝𝐶𝑖. 𝑋𝐶𝑖)
𝐶𝑝90 = (4,1685 . 0,887) + (1,7249 . 0,0463) + (2,1169 . 0,0334) + (2,1164 . 0,03) + (1,2623 . 0,0033)
𝐶𝑝90 = 3,915553 kJ/kg. °C
Para variação de temperatura de 42°C, tem-se,
𝐶𝑝42 = ∑ 𝐶𝑝𝑋. 𝑋𝑋 (equação 13)
𝐶𝑝42= (𝐶𝑝𝑈. 𝑋𝑈) + (𝐶𝑝𝐶𝑎. 𝑋𝐶𝑎)+(𝐶𝑝𝑃. 𝑋𝑃) + (𝐶𝑝𝐺. 𝑋𝐺) + (𝐶𝑝𝐶𝑖. 𝑋𝐶𝑖)
𝐶𝑝42= (4,1726 . 0,887) + (1,6310 . 0,0463) + (2,0589 . 0,0334) + (2,0459 . 0,03) + (1,1718 . 0,0033)
𝐶𝑝42= 3,910487 kJ/kg. °C
Com os valores de calor específico de cada temperatura e considerando a lei de conservação de energia (equação 14), fica possível calcular a temperatura do leite que esquenta no regenerador (TReg1) utilizando a equação 15, onde ΔTR é a variação de temperatura do leite refrigerado, ΔTP é a variação de temperatura do leite pasteurizado, TRef é a temperatura do leite refrigerado, TPas é a temperatura do leite pasteurizado, TReg2 é a temperatura do leite que esfria no regenerador:
𝑄𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 = 𝑄𝑝𝑎𝑠𝑡𝑒𝑢𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜(equação 14) 𝑚. 𝐶𝑝4. 𝛥𝑇𝑅 = 𝑚. 𝐶𝑝90. 𝛥𝑇𝑃(equação 15)
𝑚. 𝐶𝑝4. (𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1− 𝛥𝑇𝑅𝑒𝑓) = 𝑚. 𝐶𝑝90. (𝛥𝑇𝑃𝑎𝑠− 𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔2)
433,25𝑘𝑔 . 3,906476 𝑘𝐽
𝑘𝑔. °𝐶. (𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1− 4)°𝐶 = 433,25𝑘𝑔. 3,915538 𝑘𝐽
𝑘𝑔. °𝐶. (90 − 42)°𝐶 1692,48𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1.𝑘𝐽
°𝐶− 6769,92𝑘𝐽 = 81239,04𝑘𝐽
1692,48𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1.𝑘𝐽
°𝐶= 88008,96𝑘𝐽
𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1 =88008,96𝑘𝐽 1692,48𝑘𝐽
°𝐶 𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1 = 52°𝐶
Após isso, é possível encontrar a quantidade de calor (Q) em cada variação, usando a massa de leite encontrada no item 5.4 e retomando a equação 10, usando-a para a variação de temperatura de 52-90°C, tem-se:
𝑄90 = m. Cp. ΔT
𝑄90 = 433,25𝑘𝑔 . 3,915538 kJ
kg. °C . (90 − 52)°C
𝑄90 = 64463,72𝑘𝐽
Concluindo as equações, foram encontradas a quantidade de calor gasta na pasteurização do leite, sendo ela, 64463,72kJ. As etapas de variação de temperatura que acontecem no regenerador (4°C-52°C e 90°C-42°C) não apresentam gastos energéticos, pois se trata de uma troca de calor entre leites já aquecidos e resfriados. Além do que já visto, também pode ser calculado o rendimento da regeneração (Rreg) através da equação 16.
𝑅𝑟𝑒𝑔 = 𝛥𝑇𝑅𝑒𝑔1−𝛥𝑇𝑅𝑒𝑓
𝛥𝑇𝑃𝑎𝑠−𝛥𝑇𝑅𝑒𝑓 .100 (equação 16)
𝑅𝑟𝑒𝑔 = 52 − 4 90 − 4 .100 𝑅𝑟𝑒𝑔 = 55,8%
Com isso, é apresentado um rendimento de 55,8% na etapa da regeneração, que apesar de ser um rendimento não muito alto, demonstra importância na economia energética.
7. ANÁLISE ECONÔMICA
A fim de saber quão lucrativo será o produto, será feita uma análise econômica considerando os principais gastos realizados pela indústria e produção do iogurte de maracujá.
Esses gastos serão calculados em base mensal e considerando 20 dias úteis no mês. Serão analisados gastos de matéria-prima, embalagens, funcionários, equipamentos e energia.
7.1. CUSTO COM MATÉRIA-PRIMA E EMBALAGENS
Um dos principais matérias-primas do produto é o leite e para fazer os cálculos seria preciso saber o preço do grama do leite, porém as únicas fontes encontradas foram estavam precificando o Litro do leite e para descobrir esta variável é necessário saber a densidade do leite.
Como já citado na tabela 2 a densidade do leite precisa estar entre 1,028 a 1,034 g/mL (15°C), sendo assim, considerando a densidade aproximadamente 1,030g/mL e a massa mensal de 8700kg, tem-se o valor de aproximadamente 8446,6L de leite usados mensalmente, como mostrado na tabela 6. Segundo Cepea (2021), o preço médio do leite no Brasil no mês de dezembro é de 2,121 R$/L.
Na tabela 7 também serão contemplados os gastos com o fermento, o preparado de maracujá, as embalagens e as caixas de transporte.
Tabela 7 – Gastos mensais com a matéria-prima e embalagens.
Matéria-prima Quantidade mensal Preço mensal (R$) Leite cru1
Fermento2
Preparado de Maracujá3 Garrafas para embalagem4
Caixas de Papelão5 Total
8446,6L 20 sachês (500L)
1500kg 20000 unidades
1700 unidades
17915,23 690,00 39702,29 15600,00 11305,00 85212,52
1 Valores pesquisados em Cepea
2 Valores pesquisados em Rica Nata
3 Valores pesquisados em Loja Santo Antônio
4 Valores pesquisados em Mercado livre
5 Valores pesquisados em Casa do Papelão
Fonte: Autor.
7.2. CUSTO COM FUNCIONÁRIOS
Quanto a análise de gastos com funcionários (tabela 8) foi considerado que a empresa terá 21 funcionários. Alguns desses funcionários requerem bonificações, pois é preciso acrescentar o bônus no salário por periculosidade (PONTOTEL, 2020). Além disso, os seguranças noturnos ganham 20% a mais por trabalharem em horário não comercial (CARDOSO, 2017). Com os devidos equipamentos de segurança fornecidos pela empresa, os auxiliares de produção e auxiliares de limpeza não precisam ser bonificados por periculosidade e insalubridade, porém eles precisam ser treinados e fiscalizados para usarem os equipamentos e produtos corretamente (PONTOTEL, 2020).
Tabela 8 – Gastos mensais com salário dos funcionários.
Funcionário Quantidade Salário unitário (R$)
Salários totais (R$) Recepcionista1
Recursos Humanos2 Engenheiro de Alimentos1
Segurança diurno3 Segurança noturno3
Porteiro1 Cozinheiro1 Auxiliar de Produção4
Auxiliar de Limpeza4 Almoxarife4
Estagiário4 Total
1 2 2 2 1 1 1 5 3 1 2 21
1350,00 3000,00 5000,00 1500,00 1800,00 1400,00 1400,00 1300,00 1300,00 1700,00 800,00
1350,00 6000,00 10000,00
3000,00 1800,00 1400,00 1400,00 6500,00 3900,00 1700,00 1600,00 38650,00
1 Valores pesquisados em Salário
2 Valores pesquisados em Anhanguera
3 Valores pesquisados em Guia da Carreira
4 Valores pesquisados em Vagas
Fonte: autor.
7.3.CUSTO COM EQUIPAMENTOS
Com os equipamentos, os gastos (tabela 9) serão considerados apenas os gastos iniciais (somente no momento da compra), portanto não serão custos mensais e com uma certa margem de lucro logo este gasto será coberto.
Tabela 9 – Gastos com os equipamentos.
Equipamento Quantidade Preço total (R$)
Desnatadeira1
Trocador de Calor a Placas2 Homogeneizador3
Fermentadora3 Máquina de Envase4
Balança Industrial5 Autoclave5
Total
1 2 2 1 1 1 1
4450,00 11390,00 39830,00 23329,00 7590,00 4599,00 2498,40 93686,4
1 Valores pesquisados em MFRURAL
2 Valores pesquisados em Mercado Livre
3 Valores pesquisados em Alibaba
4 Valores pesquisados em Cetro Maquinas
5 Valores pesquisados em Americanas
Fonte: autor.
7.4.CUSTO ENERGÉTICO
Quanto a energia, é preciso ter em mente que alguns equipamentos funcionarão durante a madrugada, como por exemplo o fermentador, e outros funcionarão 24 horas por dia, como por exemplo as câmaras frias. Dito isto, terá que ser considerada a bandeira vermelha de energia para estes equipamentos.
Para o cálculo do gasto aproximado de energia (tabela 10) serão usadas as potencias de cada equipamento e o preço dessa potência, que segundo a Companhia Energética do Rio Grande do Norte (COSERN) a tarifa é de 0,55904 por cada kWh.
Tabela 10 – Gastos mensais de energia.
Equipamento Quantidade Tempo de Funcionamento
Mensal (h)
Potência gasta (kW)
Preço (R$)
Desnatadeira1
Trocador de Calor a Placas2 Homogeneizador3
Fermentadora4 Máquina de Envase5
Balança Industrial6 Autoclave7
Total
1 2 2 1 1 1 1 9
100 20 20 290
12 10 40 492
11,0 12,0 0,75 1,32 1,2 0,9 3,0 30,17
614,95 134,17 8,39 214,00
8,05 5,03 67,08 1051,67 Fonte: autor.
7.5. CUSTO POR PRODUTO
Para fins de conhecimento do valor gasto para a produção de cada produto é preciso dividir os valores totais por 20000 unidades do produto produzidas por mês, obtendo assim um valor total de R$6,25 de gasto unitário como mostrado na tabela 11.
Tabela 11 – Gastos com a fabricação de cada produto.
Categoria Gasto Total(R$) Gasto unitário(R$) Energia
Funcionários Matéria-prima
Total
1051,67 38650 85212,52 124914,19
0,052583302 1,9325 4,260626 6,245709302 Fonte: autor.
Com a definição dos gastos para fabricação de um produto, foi realizada uma pesquisa de mercado para comparação com o preço de outros produtos similares para análise de concorrência (tabela 12).
Tabela 12 – Preços de iogurtes similares de marcas concorrentes.
Concorrente *Preço(R$)
Iogurte manga e maracujá Vigor 800g Iogurte Holandês 1L
Iogurte integral Ati Latte maracujá 500g Iogurte Nestlé vitamina de frutas 900g Iogurte Tatá com polpa de maracujá 1L
7,89 9,39 7,89 11,43
7,98
* Valores pesquisados em lojas online via internet
Fonte: autor.
Com o comparativo de preços é perceptível que a margem de lucro não poderá ser muito alta, pois ficaria um produto muito caro perante a concorrência. Com uma margem de lucro de 25% o preço do produto seria R$7,81. Com R$1,56 de lucro unitário, o lucro total mensal seria de R$31.200,00, considerando a venda dos 20 mil produtos. Esse lucro pagaria em menos de 6 meses os gastos de R$ 93686,40 (tabela 9), proveniente dos equipamentos comprados.
Como já mostrado, a concorrência de preço seria dificultosa para o produto se encaixar no mercado, e procurando a fonte do problema dos gastos, verifica-se pela (tabela 11) que o maior gasto está com a matéria-prima e as embalagens.
Conforme apresentado no gráfico 1, é possível notar que o principal problema nos custos vem do preparado de maracujá.
Gráfico 1- Porcentagem dos gastos com a matéria prima.
Fonte: autor.
21%
1%
47%
18%
13%
Gastos com matéria prima e embalagens
Leite cru Fermento
Preparado de Maracujá Garrafas para embalagem Caixas de Papelão
Para resolução da diminuição dos gastos com a matéria-prima, deve se verificar se há fornecedores mais baratos deste produto ou quanto custa para instalar, na própria empresa, uma produção do próprio preparado.
8. PLANTA BAIXA DO PROJETO
A estrutura da fábrica (figura 18) contará com um ambiente visando uma boa circulação de pessoas e objetos, mantendo sempre os padrões de segurança e higiene. As figuras 19 e 20 mostram, respectivamente, a planta baixa coloridas e em perspectiva 3D.
Abaixo segue os indicativos de cada número na planta baixa da indústria mostrada na figura 18;
1- Salas privadas para administração e reuniões;
2- Almoxarifado para guardar embalagens, equipamentos de segurança, materiais de laboratório, etc.;
3- Recepção;
4- Cozinha;
5- Refeitório para os funcionários que cumprirão mais de um turno de trabalho;
6- Laboratório de análises físico-químicas e microbiológicas;
7- Barreira sanitária para higienização de todos que entrarem na área de produção;
8- Estação de tratamento de efluentes (ETE);
9- Câmara fria para armazenamento de matérias-primas e produtos acabados que ficará próxima aos portões de carga e descarga de mercadorias para facilitar o transporte;
10- Banheiro feminino;
11- Vestiário feminino;
12- Vestiário masculino;
13- Banheiro masculino;
14- Guarita;
15- Área onde ficarão as grandes máquinas (classificadas em letras na planta) destinadas a produção do iogurte de maracujá, com espaço extra para possíveis aumentos da produção;
A- Desnatadeira centrífuga;
B- Trocadores de calor;
C- Homogeneizadores;
D- Fermentadora;
E- Máquina de envase;
F- Pequena produção de manteiga.
Figura 18 – Planta baixa da indústria.
Fonte: autor.
Figura 19 – Planta baixa colorida em perspectiva 2D da indústria.
Fonte: autor.
Figura 20 – Planta baixa em perspectiva 3D da indústria.
Fonte: autor.
9. TRATAMENTO DE RESÍDUOS E EFLUENTES
Quando se trata de poluição ambiental, a indústria de laticínios tem um papel importante no tratamento de seus resíduos, pois o soro do leite é considerado um dos grandes poluentes produzidos por essa indústria. Segundo Rohlfes et al. (2011), o soro do leite tem um grande potencial poluente, com sua Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) entre 30 e 60 mil miligramas por litro, podendo assim ser muito danoso se for despejado na natureza, principalmente em águas.
Porém, como foi visto nas etapas de balanço de massa, o único resíduo gerado pela matéria-prima do produto é o creme. Segundo Venturini, Sarcinelli e Silva (2007), o creme, retirado do leite na etapa de padronização, pode ser utilizado para fabricação de manteiga, requeijão, dentre outros derivados do leite.
Como citado no item 5.4, a massa de creme diária será de aproximadamente 8 kg, e sendo este um valor muito baixo para comercialização do produto, foi decidido que terá uma
pequena área reservada para a produção de manteiga, como mostrado na planta baixa da indústria, e que os 8 kg diários serão congelados e armazenados para processamento da manteiga semanalmente.
Os demais efluentes, gerados da lavagem e da limpeza dos equipamentos e da indústria, também precisam ser tratados (MACHADO, 2001). Nesses efluentes, estão presentes sujidades e restos de matéria-prima dos ingredientes do iogurte, caracterizando assim grandes concentrações de matéria orgânica. Ainda há a presença dos químicos contidos nos produtos de limpeza.
Segundo Andrade (2011), o fator mais limitante no tratamento desses efluentes é a gordura, pois a sua biodegradação é mais lenta do que a lactose e as proteínas, que não costumam ser um problema para o tratamento desses efluentes.
O tratamento que será utilizado será um dos mais comuns nas indústrias de alimentos, o de adsorção com posterior tratamento por lodo ativado. Segundo Santos (2022), o processo de adsorção consiste na união dos sólidos presentes no efluente com o adsorvente, tornando mais fácil de separar estes sólidos.
O sistema de aeração convencional para o lodo ativado, será utilizado na indústria e consiste em etapas de aeração e de decantação. Primeiramente, o efluente passa por um primeiro tanque de decantação, para retirada parcial do lodo, e em seguida por um tanque aeróbio que tem por finalidade evitar o depósito de microrganismos assim os mantendo melhor distribuídos no efluente. Por fim, o efluente passa por um segundo tanque de decantação para retirar o restante do lodo (IERVOLINO, 2019).
10. LOGOTIPO DO PRODUTO
O produto foi nomeado Maragurt tendo sua logotipo (figura 21) minimalista passando de forma simples a informação sobre o que é o produto.
Figura 21 – Logotipo do produto Maragurt
11. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este documento apresentou o desenvolvimento de uma formulação de um iogurte integral batido sabor maracujá, mostrando todas as etapas de produção através de um fluxograma, procurando obedecer a todas as legislações aplicadas a este produto, ressaltando a importância da análise do leite, do tratamento térmico e de operações que afetam a qualidade do iogurte.
Foram apresentados os cálculos e números necessários com relação a massa de alimentos incluídos no processo, e como são calculados os gastos energéticos de algumas etapas da produção. Também foi incluída uma planta baixa, em perspectivas 2D e 3D, para demonstrar a organização e distribuição de setores que serão implantados na empresa. Foi realizada uma análise econômica para avaliar a viabilidade do produto, e uma implantação de uma estação de tratamento de efluentes com intuito de amenizar o impacto ambiental gerado pelas águas poluentes da empresa.
O produto apresentado se mostra promissor, porém sua análise econômica mostra que para ele se adequar melhor ao mercado, faz-se necessário diminuir os custos, com relação ao fornecimento do preparado de maracujá e como o objetivo é um produto de consistência mais líquida, o tempo de fermentação pode ser diminuído acarretando em menor gasto energético.
REFERÊNCIAS
ANDRADE, L.H. TRATAMENTO DE EFLUENTE DE INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS POR DUAS CONFIGURAÇÕES DE BIORREATOR COM MEMBRANAS E NANOFILTRAÇÃO VISANDO O REÚSO. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte – MG. 2011.
ANDRADE, M.L.; PINTO, M.R.; LEITE, R.S.; BATINGA, G.L.; JOAQUIM, A.M. O CONSUMO SIMBÓLICO E O ESPÍRITO HEDÔNICO DO CONSUMIDOR MODERNO DE IOGURTES. 20 f. 2017. Disponível em:
https://revistas.pucsp.br/index.php/pensamentorealidade/article/view/33996. Acesso em: 24 de novembro de 2021.
ARAUJO, J.M.; MESQUITA, F.R.; LIMA, M.O.; CRAVEIRO, R.L.; ARAUJO, E.A.;
COMPOSIÇÃO CENTESIMAL DA ACEROLA, MANGA, CARAMBOLA E MARACUJÁ. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer – Goiânia, v.10, n.19, p 559- 566. 2014.
ARAÚJO, N. G.; MATOS, J.D.P; BARBOSA, I.M.; SILVA, J.B.; SILVA, S.N.; MORAES, M.S.; COELHO, R.R.P.; LEITE, R.P. Desenvolvimento e caracterização de iogurte saborizado com polpa de jambo. Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.3, p.
27077-27086. 2021.
BRASIL, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa Mapa 46, de 23 de outubro de 2007. Regulamento Técnico de identidade e qualidade de leites fermentados. Brasília.
BRASIL, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa Nº51, de 18 de setembro de 2002. Regulamento Técnico de Produção, Identidade e Qualidade do Leite tipo A, do Leite tipo B, do Leite tipo C, do Leite Pasteurizado e do Leite Cru Refrigerado
