UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
NAYARA TÂMISSA ALVES DE OLIVEIRA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
OBTENÇÃO DE PREPARADO EM PÓ PARA SORVETE DE MARACUJÁ AMARELO (Passilflora edulis fo. Flavicarpa) POR SECAGEM VIA SPRAY DRYING
Orientadora: Prof.ª ª Dr.ª Kátia Cristina Borges
NATAL/RN 2018
OBTENÇÃO DE PREPARADO EM PÓ PARA SORVETE DE MARACUJÁ AMARELO (Passilflora edulis fo. Flavicarpa) POR SECAGEM VIA SPRAY DRYING
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para obtenção de grau de bacharel em Engenharia dos Alimentos. Orientadora: Prof.ª Dr.ª Kátia Cristina Borges
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________ Msc. Patrícia Maria da Rocha (UFRN)
___________________________________________________________________ Prof.ª Dr.ª Kátia Cristina Borges (UFRN)
NATAL/RN 2018
Dedico este trabalho a Deus e aos meus pais, Rosenilda Alves de Oliveira e Francisco Carlos de Oliveira, por todo amor, esforço e devotamento prestados durante toda minha vida. Agradeço, também, à prof.ª dr.ª Kátia Cristina Borges, pela orientação e confiança depositada.
A Deus, pela minha vida, bem como pelas inúmeras oportunidades que recebo de viver e muitas vezes de recomeçar com Sua graça e proteção divina.
A minha amada família, meus pais Francisco Carlos de Oliveira e Rosenilda Alves de Oliveira, por terem sido meu melhor exemplo e apoio durante toda minha jornada, não medindo esforços para que eu pudesse realizar meus sonhos. Obrigada por esse amor incondicional, pelo altruísmo e empatia.
Aos meus irmãos Carla Shadla Alves de Oliveira e Ryan Tallysson José Alves de Oliveira, por compreenderem minha ausência durante a graduação. Muitas histórias ainda serão construídas, nosso tempo juntos é e sempre será precioso para mim. Ao meu cunhado Rynaldi Vasconcelos, pela sua arte e por fazer parte das nossas vidas.
Ao meu namorado João Eduardo Pinheiro Lopez Filho, pelo amor e incondicional apoio. Você rega minhas ideias e reafirma o meu valor, mesmo quando duvido. Obrigada por permanecer ao meu lado nos dias de sol e nos de chuva. Minha gratidão também a sua família por todo suporte, amor e paciência de sempre, vocês são minha segunda casa.
Aos amigos e empresários João Batista Junior e Severino Ramos de Araújo, obrigada por me socorrerem e apoiarem sempre que precisei, serei grata eternamente.
À Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), por toda infraestrutura e conhecimento repassado ao longo de minha formação.
À dr.ª Kátia Cristina Borges, pela confiança no meu trabalho, pela disponibilidade, amizade, suporte, lições de vida, além da dedicação que teve para que eu pudesse desenvolver esse novo produto e concluir esse ciclo tão importante da minha vida.
As minhas amigas Lênora Peixoto, Rízia Azevedo e Giovanna Zoia, que me ensinaram o valor de sentimentos verdadeiros e me sustentaram durante o desenvolvimento desse trabalho com seus incentivos e força nos momentos difíceis.
Aos meus amigos Dyohansson Ziza e Brayan Lira, por me mostrarem que é possível ir muito além de onde estamos e por compartilharem comigo o amor à engenharia.
A Nadjara, pela paciência, companheirismo e ajuda indispensável.
A todos que colaboraram direta ou indiretamente com a minha formação profissional e com a realização desse trabalho de conclusão de curso.
“Nada é tão nosso quanto nossos sonhos.” (Friedrich Nietzsch)
O sorvete convencional enfrenta, atualmente, o desafio da expansão comercial, principalmente devido à necessidade de transporte sob refrigeração. Um preparado em pó, elaborado com os ingredientes básicos para obtenção de um sorvete, representa uma inovação para o setor, visto que, depois de reidratado, o pó se transformará em sorvete com o auxílio da chapa fria – equipamento constituído de uma chapa de aço inox que pode chegar à temperatura de -30ºC – e a cadeia de frio pode ser eliminada do processo de obtenção e transporte. Depois de obtido, o pó, aliado ao leite em pó, compõe os ingredientes base do preparado. Este trabalho teve como objetivo avaliar a elaboração de um preparado em pó para sorvete de maracujá, por processo de secagem da polpa do fruto usando o Spray Dryer como equipamento, e a farinha da casca do maracujá (FCM) como substituto parcial da maltodextrina. Quanto às condições de secagem desse processo, de acordo com estudo literário realizado, foi observado que as melhores condições de secagem da polpa do maracujá possuem concentração de agente carreador %FCM:% maltodextrina de 11,66, sendo adicionada uma quantidade de 12g de maltodextrina/100g (proporção de 1:1), com temperatura do ar de secagem de 190ºC. O rendimento obtido, sob essas condições, equivale a 39% do valor inicial de sólidos secos presentes na polpa. Este projeto disserta sobre todos os aspectos do processo produtivo desse preparado em pó, disponibilizando informações sobre embalagem, layout, balanços de massa e energia, tratamento de resíduos, preços de equipamento e análise de custos.
Conventional ice cream faces commercial expansion challenge, mainly due to its refrigerated transport need. The cold plate is an equipment made of stainless steel sheet that can reach -30ºC. A powdered preparation, made of ice cream basic ingredients, represents an innovation in the field, since it will become ice cream with the cold plate help, after rehydration, and the cold chain can be eliminated from the making and transport process. After obtained, the powder, with the addition of powdered milk, make up the base ingredients of the preparation. As to the drying conditions of this process, according to carried out bibliography, it is observed that the best passion fruit pulp drying conditions have carrier agent %PPF:%maltodextrin of 11,66, being add a 12g maltodextrin/100g (1:1 proportion) with drying air temperature of 190ºC. The yield, under these conditions, is equivalent to 39% of the dry solids initial value, present in the pulp. This project’s goal is to evaluate the powdered preparation for passion fruit ice cream, through this fruit drying process, using spray dryer as drying equipment, and the passion fruit peel flour (PPF) as a partial maltodextrin substitute. The project discourse about all the productive process aspects of the powdered preparation, providing information about packaging, layout, energy and mass balance, waste treatment, equipment prices and cost analyzis.
Figura 1 - Maracujá Amarelo, Plassiflora edulis fo. Flavicarpa...20
Figura 2 - Fluxograma de obtenção do preparado em pó para sorvete de maracujá...29
Figura 3 – Balança Industrial capacidade para 300 kg...31
Figura 4 - Tanque em aço inox ...32
Figura 5 – Esteira transportadora em aço inox ...33
Figura 6 – Lavador de escovas ...34
Figura 7 – Lavadora de imersão automática com borbulhamento e gerador de ozônio ...35
Figura 8 – Câmara de resfriamento ...36
Figura 9 – Despolpadeira de três estágios ...37
Figura 10 – Tanque de mistura com agitador tipo âncora ...39
Figura 11 – Secador do tipo Spray Dryer atomizador...40
Figura 12 – Misturador industrial em formato Y ...40
Figura 13 – Stand Up Pouch KWS-180 ………...41
Figura 14 – Cilindros para dosagem dos gases ...42
Figura 15 – Modelo ilustrativo da embalagem SUP...45
Figura 16 – Rótulo do preparado em pó para sorvete de maracujá...46
Figura 17 – Esteira transportadora em aço inox ...48
Figura 18 – Chapa fria fornecida pela parceira Madama Glacée...49
Figura 19 – Modelo ilustrativo do sorvete final. ...50
Figura 20 - Layout da área total do terreno industrial...51
Figura 21 - Área de produção e armazenamento...53
Figura 22 – Cálculo do balanço de massa para a mesa de seleção...54
Figura 23 – Diagrama de fluxo na etapa de despolpamento...55
Figura 24 – Diagrama de fluxo no Spray Dryer...55
Figura 25 – Diagrama de fluxo na etapa de mistura...57
Figura 26 – Logomarca da empresa...65
Tabela 1 - Características físicas do fruto maracujá amarelo...21
Tabela 2 - Características da farinha da casca do maracujá ...22
Tabela 3 - Características físico-químicas para leite em pó integral ...24
Tabela 4 - Características físico-químicas para leite em pó instantâneo ...25
Tabela 5 - Características e composição da polpa de maracujá ...32
Tabela 6 – Investimento fixo para a indústria do preparado em pó de maracujá...65
Tabela 7 – Custo da mão de obra...66
Tabela 8– Custo da matéria-prima...67
Tabela 9 – Custo com consumo de energia elétrica...68
Tabela 10 – Custo com embalagem...69
a.C. - Antes de Cristo
ABIS - Associação Brasileira de Indústrias de Sorvetes ANVISA - Agencia Nacional de Vigilância Sanitária BA - Bahia
d.C. - Depois de Cristo
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária EUA - Estados Unidos da América
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística PAM - Produção Agrícola Municipal
PPSM – Preparado em pó de sorvete de maracujá RN - Rio Grande do Norte
UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte UBS – Base sólida
UBU – Base úmida
TS- Temperatura de Segurança FCM- Farinha da casca do maracujá MP- Matéria-prima
PE- Polietileno SUP- Stand up Pouch
INTRODUÇÃO ... 14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 16
2.1 SORVETE ... 16
2.2 PREPARADO EM PÓ PARA SORVETE DE MARACUJÁ ... 18
2.3 MARACUJÁ AMARELO (PASSILFLORA EDULIS FO.FLAVICARPA) ... 19
2.4 FARINHA DA CASCA DO MARACUJÁ AMARELO (FCM) ... 21
2.5 LEITE EM PÓ ... 23 2.6 REFRIGERAÇÃO ... 25 2.7 SECAGEM ... 25 2.8 MALTODEXTRINA ... 26 2.9 CONGELAMENTO ... 27 3 FLUXOGRAMA DE PROCESSO ... 29
3.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO PROPOSTO ... 30
3.1.1 Recepção da matéria-prima e pesagem ... 30
3.1.2 Retirada do calor do campo ... 32
3.1.3 Seleção ... 32 3.1.4 Pré-lavagem ... 33 3.1.5 Lavagem ... 34 3.1.6 Despolpamento... 36 3.1.7 Tanque de mistura... 38 3.1.8 Secagem ... 39 3.1.9 Mistura ... 40 3.1.10 Envase/Embalagem/Rotulagem ... 41 3.1.11 Armazenamento... 45 3.1.12 Distribuição ... 46 3.1.13 Congelamento ... 46 3.2 LAYOUT SIMPLIFICADO ... 49
4 BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA ... 52
4.1 BALANÇO DE MASSA ... 52
4.1.1 Seleção da matéria-prima ... 53
4.1.2 Despolpadeira ... 53
4.2.1 Determinação da potência da bomba na transferência da polpa para o Spray Dryer 58 5 ANÁLISE ECONÔMICA ... 65 5.1 INVESTIMENTO FIXO ... 66 5.2 MÃO DE OBRA ... 67 5.3 MATÉRIA-PRIMA ... 67 5.4 CONSUMO ENERGÉTICO ... 68
5.5 CUSTOS COM EMBALAGEM ... 69
5.6 ESTIMATIVA DE CUSTO UNITÁRIO DO PRODUTO ... 70
5.7 PREÇO E SUGESTÃO DE VENDA ... 71
6 TRATAMENTO DE RESÍDUOS ... 72
CONSIDERAÇÕES FINAIS... 74
INTRODUÇÃO
O sorvete é um derivado lácteo, cuja cultura de consumo é disseminada no mercado entre todas as idades, principalmente durante o verão brasileiro. Pode ser encontrado em vários sabores, e é usado em diversos tipos de sobremesas e pratos gastronômicos em geral.
Popular no mercado de produtos lácteos, o sorvete não é apenas uma sobremesa, é também um alimento nutritivo, energético e completo. A Associação Brasileira de Indústrias de Sorvetes (ABIS) aponta que, em 2017, foram consumidos mais de um bilhão de litros de sorvete, com consumo per capita de 5.44 litros por ano, o que manteve o faturamento do setor acima de R$ 12 bilhões. Entretanto, ainda segundo pesquisas da ABIS, devido a questões culturais, o brasileiro tem o hábito de consumir mais desse alimento apenas durante o verão, ao contrário dos países nórdicos (Finlândia, Dinamarca e Noruega) que, mesmo com baixas temperaturas, consomem muito sorvete (ABIS, 2017).
Uma estratégia de inovação do mercado de sorvetes brasileiro é o investimento na produção de sorvetes de frutas tropicais. Quanto a estas, segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), no que diz respeito à produção agrícola municipal (PAM) no ano de 2015, o Brasil foi o maior produtor mundial de maracujá (PAM, 2015). Dentre a produção nacional das frutíferas, o maracujá pertence às lavouras permanentes e apresentou um valor de produção de R$ 921.275, com 3,5 % de participação na produção nacional das frutas (IBGE, 2016). Ainda com base nos dados do IBGE, tem-se que a região Nordeste foi, em 2016, o maior polo produtor de maracujá do país, contribuindo com 69,64% da produção nacional. O estado da Bahia foi o que apresentou os maiores índices: 342.780 toneladas de maracujás produzidos por ano (IBGE, 2016).
O sertão do Rio Grande do Norte (RN) conta, atualmente, com produção irrigada de maracujá e uma rica bacia leiteira; por isso, o hábito cultural de consumir produtos lácteos, bem como produtos à base de maracujá pode ser considerado tradição. Estima-se, então, que os índices de aceitação e produção desse tipo de preparado em pó para sorvete serão altos.
A empresa responsável pela produção do preparado e da farinha da casca do maracujá denomina-se Madame Glacée. Seu preparado em pó tem como composição básica o maracujá, a fonte de gordura animal que será o leite em pó, sendo considerados para formulação apenas os açúcares presentes nesses dois ingredientes. Porém, é a secagem adotada no processo irá ser responsável por transformar a matéria-prima (maracujá) em pó, esse processo precisará ser eficiente para garantir a posterior reidratação do pó de maracujá, e, consequentemente
torná-lo apto ao consumo como um sorvete propriamente dito. Uma vez reidratado e submetido ao congelamento, o pó tornar-se-á sorvete devido à transferência bruta de calor entre uma chapa fria de aproximadamente -30ºC e o líquido reidratado, composto pelo pó com adição de água ou outro diluente, originando, assim, o sorvete. Estima-se que o tempo de transformação da mistura líquida para sorvete, quando em contato com a chapa fria, seja entre três e cinco minutos.
Com base nos dados estatísticos e culturais, respeitando a definição legal do preparado em pó para sorvete e considerando sua importância econômica, este trabalho tem como objetivo elaborar um preparado em pó para sorvete de maracujá que faça uso de processos físicos e tecnologias de embalagens para assegurar sua qualidade e conservação, sem grandes perdas nutricionais e organolépticas. Busca-se a viabilização de um processo de secagem eficiente, cujo agente carreador, a maltodextrina, possa ser substituído parcialmente pela farinha da casca do maracujá (FCM), desde que exista a reidratação do pó obtido pela secagem via Spray Drying, visando o congelamento rápido em chapa fria e a obtenção do sorvete de maracujá. A obtenção de um de preparado em pó para sorvete de maracujá diminui os gastos com a cadeia de frio do processo e aumenta a qualidade nutricional do alimento, gerando inovação e expansão da área dentro do mercado nacional, com possibilidade de exportação.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 SORVETE
A história do sorvete data um período muito antigo. No século IV a.C, o imperador romano Nero tinha o hábito de enviar soldados até as montanhas para conseguir neve; ao misturá-la com sucos de frutas e mel, ele obtinha algo semelhante ao que hoje nomeamos de sorvete. Outro relato é datado de 1300 d.C., quando o aventureiro Marco Polo foi à China e encontrou lá várias receitas de sorvete. Nessa época, a produção do sorvete era limitada às estações do ano e às regiões que possuíam neve. O desenvolvimento tecnológico que possibilitou a produção de sorvete com o auxílio de máquinas chegou apenas no século XVII, por volta de 1800 d.C. Mas foi só em Baltimore, nos Estados Unidos da América (EUA), em 1851, que a primeira fábrica de sorvetes foi fundada. Alguns anos depois a refrigeração mecânica surgiu (freezers) e as sorveterias se instalaram por todo o globo terrestre (QUÍMICA, 2010).
Rico em nutrientes, o sorvete é um alimento completo, feito à base de leite, e que possui em sua composição nutricional proteínas, açúcares, gordura vegetal e/ou animal, vitaminas A, B1, B2, B6, C, D, K, cálcio, fósforo e outros minerais essenciais, promovendo uma nutrição balanceada (SOUZA et al., 2010).
Quimicamente falando, o sorvete ainda pode ser definido como um preparado alimentício que, após a combinação de seus ingredientes, é submetido ao congelamento, o que lhe confere um estado sólido, semi-sólido ou pastoso devendo ser mantido até o momento de venda ao consumidor (ORDÓÑEZ, 2005).
Em termos de estrutura, este produto é uma complexa mistura heterogênea, classificada como gel, espuma, suspensão e emulsão conjuntamente. Na espuma, as bolhas de ar estão cobertas por cristais de gelo, glóbulos de gordura e cristais de lactose. A disposição dos glóbulos parcialmente fundidos e sua junção às bolhas de ar conferem ao sorvete a firmeza residual depois que os cristais de gelo são fundidos (ORDÓÑEZ, 2005). Seu principal ingrediente é o leite, seja na forma líquida ou em pó. Somados ao leite, uma série de outros ingredientes estão presentes, como gordura láctea, sólidos não gordurosos do leite, sacarose e substâncias adoçantes, estabilizantes e emulsificantes e água, cada um com uma finalidade e função específica (CORREIA et al., 2007).
O leite representa cerca de 60% da mistura. Seguindo em ordem quantitativa têm-se, posteriormente, os açúcares, as gorduras, as proteínas, os estabilizantes e outros ingredientes (ORDÓÑEZ, 2005).
Quanto às funções de cada um destes componentes, os açúcares são substâncias adoçantes (correspondem de 13% a 18% do peso) que aumentam a viscosidade e cremosidade do sorvete, além de diminuírem o ponto de congelamento e tornarem a sensação do sabor mais duradoura. A gordura confere textura, suavidade, corpo e é capaz de diminuir a sensação de frio na boca (CORREIA et al. 2007).
Os sólidos não gordurosos do leite, representados pela caseína, lactose, proteínas do soro, minerais, ácidos e enzimas, respondem por 9% a 12% do peso do sorvete. As proteínas conferem as propriedades emulsificantes, como capacidade de espuma e retenção de água ao sorvete, influenciam no derretimento e ajudam a encorpar a substância. A maciez, a redução da cristalização da lactose e a resistência ao derretimento são propriedades oferecidas pelo uso dos estabilizantes. Os emulsificantes, por sua vez, melhoram a capacidade espumante, produzem corpo suave, facilitam a moldagem e conferem resistência ao derretimento. Os dois juntos não podem passar de 1% da composição do sorvete. Por último, têm-se o diluente, a água, que corresponde de 55% a 64% do peso do sorvete. Acidificantes, aromatizantes e corantes também podem ser adicionados (CORREIA et al. 2007).
Quando misturados nas proporções corretas e respeitando as etapas presentes em seu processo de fabricação, os ingredientes resultam em um gelado comestível de alta qualidade e de sabor excelente.
Convencionalmente, o processo de obtenção do sorvete ocorre, de início, com a mistura dos ingredientes, com aumento gradativo aumento da temperatura até 63ºC; em seguida, têm-se a pasteurização (70ºC ou 80ºC por um período de 20 minutos a 40 minutos). Após a pasteurização ocorre a homogeneização, etapa responsável pela diminuição dos glóbulos de gordura e maior estabilidade da emulsão. De 2 a 24 horas, à 4ºC, ocorre o resfriamento rápido, período este em que a gordura é cristalizada e o processo de maturação é iniciado; essa maturação pode durar até 12 horas. Posteriormente têm-se o congelamento e, de forma simultânea, ocorre o batimento (ORDÓÑEZ, 2005).
É durante o batimento que ocorre a incorporação de ar à mistura, componente responsável pela textura e propriedades físicas de derretimento e dureza do produto final. Quando o sorvete adquire a consistência desejada ele é transferido rapidamente para o armazenamento, devidamente embalado e liberado para comercialização (CORREIA et al., 2007; SOUZA et al., 2010).
2.2 PREPARADO EM PÓ PARA SORVETE DE MARACUJÁ
A globalização, o aumento da jornada de trabalho e do ritmo de vida no cotidiano, tem exigido do mercado e da indústria o desenvolvimento de alimentos mais práticos e de maior durabilidade quando comparados aos alimentos in natura.
Em contrapartida, os altos índices de obesidade, doenças cardiovasculares e de doenças crônicas, adquiridas a partir dos maus hábitos alimentares, por exemplo, pedem que os produtos industrializados tenham em sua composição menos conservantes e aditivos químicos que possam vir a causar danos à saúde da população, a curto e a longo prazo (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2018). Nesse contexto, é possível deduzir que a ciência e tecnologia de alimentos enfrentam um desafio crucial: produzir, em larga escala, alimentos seguros, com alta durabilidade, com sabor mais próximo possível do original. Sem o uso de elementos artificiais e com preço de mercado competitivo.
Para atender a demanda de produtos mais práticos e sem perdas na qualidade -- considerando, ainda, a situação mercadológica do sorvete na atualidade --, uma estratégia para inovação do ramo é o investimento na produção de sorvetes de frutas tropicais. Essa alternativa apresenta melhorias na competitividade do setor. Concomitante a isso, é possível aperfeiçoar o processo de obtenção do sorvete e diminuir o uso de substâncias químicas usadas para sua fabricação, bem como aumentar o tempo de prateleira do produto, visto que a secagem elimina boa parte da água presente no alimento e esta é a grande causa da degradação e/ou contaminação dos alimentos por agentes microbiológicos que diminuem sua durabilidade.
Legalmente, a definição para sorvetes baseia-se, principalmente, nos ingredientes e no processo de produção. A RDC nº 266/2005, da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), define como preparados para Gelados Comestíveis os produtos que, após serem submetidos ao congelamento, resultam em gelados comestíveis, não necessitando da adição de outro(s) ingrediente(s) (BRASIL, 2005).
Preparado em pó para sorvete de maracujá é a descrição que melhor se enquadra na definição supracitada, visto que os ingredientes constituintes do sorvete serão fornecidos ao consumidor em forma de pó, para posterior reidratação e congelamento na chapa fria (-30ᵒC), obtendo, finalmente, características similares a de um sorvete de maracujá convencional. O preparado em pó mostra-se então como alternativa ao sorvete tradicional. Sua composição será à base de frutas (nesse caso o maracujá amarelo), de gordura animal (láctea) e a fonte de açúcar considerada será natural destes dois ingredientes base. Porém, é o tipo de secagem
adotado que será responsável por transformar a matéria-prima em pó, que irá garantir a posterior reidratação e torná-lo apto ao consumo e a comercialização.
O emprego da tecnologia de secagem aliada ao congelamento rápido representa uma inovação na tecnologia do setor de gelados comestíveis. A desidratação do maracujá permite a valorização desta fruta, estendendo sua possibilidade de comercialização ao mercado internacional, visto que a vida de prateleira da fruta em pó é maior do que do fruto in natura. Sendo possível, ainda, preservar grande parte das características do fruto.
A fruta estraga facilmente por causa da grande quantidade de água presente em sua composição (BORRMANN et al., 2013). Quando in natura ela deve ser consumida madura, antes de alcançar seu estado de senescência, sendo este um intervalo de tempo muito curto para expansão dos interesses e faturamentos comerciais. Nesse aspecto, a técnica de desidratação consiste em uma alternativa de aproveitamento e preservação da fruta. Dentre os variados métodos de secagem, o Spray Drying representa a obtenção de um ingrediente de alta qualidade, com características sensoriais e nutricionais preservadas. Entretanto, esses parâmetros dependem diretamente da temperatura de entrada de secagem, da porcentagem e do tipo do agente carreador escolhido. Respeitando as condições extrínsecas, é possível minimizar e até garantir a ausência de grandes perdas nutricionais, resultando na reconstituição e maior estabilidade do pó quando comparado ao suco em sua forma líquida (SHISHIR & CHEN, 2017).
Dentre outros benefícios, esse produto também pode contribuir para expansão da área, dentro do mercado nacional, com possibilidade de exportação. Por isso, o preparado em pó para sorvete de maracujá representa uma excelente alternativa para ampliar o acesso do consumidor a produtos com segurança alimentar e estabilidade, maior shelf life, além de oferecer um produto com identidade genuinamente brasileira ao mercado.
2.3 MARACUJÁ AMARELO (Passilflora edulis fo. Flavicarpa)
Maracujá é uma denominação geral dada ao fruto e à planta de várias espécies do gênero Passilflora (EMBRAPA, 2016). Dentre a produção nacional das frutíferas, o maracujá pertence às lavouras permanentes e apresentou um valor de produção de R$ 921.275, representando 3,5 % de participação na produção nacional das frutas. O estado da Bahia merece destaque, seus dados estatísticos para o ano de 2016, mostram que 342.780 toneladas de maracujás produzidos por ano. Atualmente, o Brasil é o maior produtor e consumidor mundial de maracujá, com produção de um milhão de toneladas por ano (IBGE, 2016). Além
disso, recentemente iniciou-se a exportação do maracujá, em pequena escala, para países europeus e latino-americanos, mas com grande perspectiva de desenvolvimento nos próximos anos (FALEIRO et al., 2016).
Dentre as várias espécies de maracujá o Passilflora edulis fo. Flavicarpa, ou maracujá amarelo (Figura 1), destaca-se por apresentar maior cultivo e comercialização no Brasil, pois apresenta melhor desempenho quanto às características de tamanho, teor de caroteno, acidez, peso, resistências a pragas e rendimento produtivo. O período de colheita nas regiões brasileiras é de dezembro a julho. Seus frutos possuem como característica a forma circular (arredondado, ovalado), cujo diâmetro varia de 4,9 cm a 7,8 cm, com seu comprimento na faixa de 5,4 a 10,4 cm. O peso está entre 52,5g e 153,4 g, sendo este dividido entre a polpa (equivalente a um terço, cerca de 30% do peso total do fruto), casca, albedo e sementes (LIMA, 2007).
Figura 1 - Maracujá Amarelo, Plassiflora edulis fo. Flavicarpa
O maracujá é rico em minerais, vitaminas, fibras, ácidos graxos poli-insaturados, compostos fenólicos e carotenoides compostos que contribuem para seus atributos sensoriais, nutricionais e funcionais. A polpa, além de ter sabor e aroma agradáveis, possui valores substanciais de carotenoides (Vitamina A) e ácido ascórbico (Vitamina C) (MORAES & COLLA, 2006; ROTILI et al., 2013). Esses atributos conferem ao fruto a flexibilidade comercial de ser consumido na forma in natura ou processado industrialmente, como é o caso da produção de polpa, da elaboração de sucos, néctares, além de farinhas, óleos essenciais, biscoitos, bolos, geleias, licores e formulações.
Conforme mostra a Tabela 1, o suco do maracujá representa menos de 30% do peso total da fruta. Dessa forma, podemos considerar que o processamento do líquido irá gerar
grande quantidade de resíduos orgânicos. Ainda de acordo com a Tabela 1, têm-se que as cascas representam 53% do peso do maracujá (OLIVEIRA et al., 2002).
Tabela 1 - Características físicas do fruto maracujá amarelo.
Material analisado Peso (g) P (%)
Frutos inteiros 173,1 ± 28,5 100
Cascas 97,5± 29,8 53
Sementes 36,1± 8,3 20,9
Suco 39,5 ± 10,1 26,1
Fonte: (OLIVEIRA et al., 2002). *Média de 30 determinações.
Em geral, o resíduo sólido gerado pelas cascas é usado na preparação de ração animal. Entretanto, ela pode ser processada para produção de farinha e usada como produto para desenvolvimento de alimentos funcionais. Além disso, ela pode ser substituída pela farinha comum para atender as necessidades da população com algum tipo de restrição alimentar, como é o caso dos celíacos, pessoas com intolerância ao glúten presente na farinha de trigo convencional e, ainda, no caso do preparado em pó para sorvete de maracujá, atuando como complemento ao coadjuvante de secagem.
2.4 FARINHA DA CASCA DO MARACUJÁ AMARELO (FCM)
No processo de obtenção da polpa do maracujá, as sementes, folhas e cascas são descartadas e classificadas como resíduo industrial. Considerando as perdas ocasionadas pelo descarte das cascas do maracujá nas vertentes industriais e, por conseguinte, econômicas, é possível afirmar que estes valores representam números significativos não apenas no que diz respeito à geração de resíduos agroindustriais, mas também em perdas monetárias, já que, segundo OLIVEIRA et al. (2002), a casca simboliza 53% da composição mássica da fruta.
No que concerne às características físico-químicas da FCM, a Tabela 2, mostra a média em porcentagem por cada componente. A farinha da casca do maracujá amarelo possui elevado conteúdo de fibra alimentar (68,32%), compostos fenólicos e carotenoides em sua composição. Outro atributo de interesse é a alta capacidade de retenção de água (5,73 de água /g) que lhe confere aplicabilidade satisfatória em produtos que precisem de hidratação e viscosidade aparente (OLIVEIRA et. al., 2015).
É possível encontrar na casca do maracujá um alto teor de pectina, fibra dietética solúvel em água. Além desta, niacina, ferro, cálcio e fósforo são exemplos de nutrientes
presentes na casca do maracujá, o que o torna um alimento com propriedades funcionais no organismo humano (CÓRDOVA et al., 2005).
Tabela 2 - Características da farinha da casca do maracujá (FCM) desidratada a 60ºC. Componente
(%)
Média (%) da Casca do maracujá desidratada a 60ºC Umidade 5,73 Cinzas 7,83 Proteína 7,88 Gordura 1,07 Fibra dietética 68,32 Carboidratos 9,15 Pectina 10,26 Atividade de água 0,41 Acidez 1,53 Ph 5,05
Fonte: OLIVEIRA et al., 2015, com adaptações.
Sobre a pectina, esta pode ser classificada como goma vegetal ou carboidrato complexo, com capacidade geleficante e espessante, o que confere aos alimentos melhor textura, principalmente os com base em frutas; não é termorreversível e pode ser obtida na casa de frutas cítricas, como é o caso do maracujá. É bastante usada na indústria de alimentos devido a sua capacidade de atuar como agente espessante, e como está presente em todas as plantas, o seu uso não representa perigo toxicológico ou contraindicações (RAWLS, 2014).
No estudo de análise sensorial realizado por Faria (2014), o néctar de maracujá produzido com a partir da polpa em pó, obtida por secagem em Spray Dryer e acrescida da farinha da casca do maracujá como substituto parcial da maltodextrina, a única diferença sensorial apresentada foi quanto ao aroma. Demonstrando que a adição da FCM não acarreta alterações perceptíveis no sabor, na doçura, na cor ou impressão global, quando comparado ao néctar produzido a partir da polpa de maracujá concentrada. Portanto, no presente trabalho, ela será utilizada como agente de substituição parcial da maltodextrina.
A FCM também pode ser usada para o desenvolvimento de novos produtos, como no processamento de pães com propriedades funcionais (LIMA, 2007), na elaboração de cookies integrais (CENTENO, 2015), biscoitos (CATARINO, 2016) e outros produtos.
2.5 LEITE EM PÓ
O leite, além de ser um produto bastante consumido por toda a população brasileira, é de fundamental importância em uma dieta balanceada. Nutricionalmente, representa uma fonte acessível de cálcio e de diversos outros nutrientes e substâncias fisiologicamente ativas, que auxiliam na prevenção de enfermidades. Outro ponto é que seus nutrientes possuem papel terapêutico e nutricional (CORRÊA & HOLLER, 2011).
A definição físico-química do leite caracteriza-o como uma substância heterogênea composta por grande número de substâncias, como lactose, proteínas, sais, vitaminas, glicerídeos, enzimas, entre outros constituintes (ORDÓÑEZ, 2005).
Entende-se por leite em pó o produto obtido por desidratação do leite de vaca integral desnatado ou parcialmente desnatado e apto para a alimentação humana, mediante processos tecnologicamente adequados (BRASIL, 1997). Sua classificação (Tabela 3) é feita a partir do conteúdo de matéria gorda, sendo o leite integral caracterizado por um ter um teor maior ou igual a 26%, o parcialmente desnatado entre 1,5% e 25,9% e o desnatado menos que 1,5% (BRASIL, 1997).
Tabela 3 - Características físico-químicas para leite em pó integral.
Requisitos Leite Integral
Matéria gorda (% m/m) Maior ou igual a 26
Umidade (%m/m) Máx. 3,5
Acidez titulável (ml NaOH 0,1 N¹10g sólidos não-gordurosos
Máx. 18
Índice de solubilidade (ml) Máx. 10
Leite de alto tratamento térmico -
Partículas queimadas Disco B
Fonte: MAPA, 1996.
O maior componente do leite in natura é a água, com aproximadamente 87,5% da composição; a redução desse percentual previne o desenvolvimento de microrganismos, aumentando a vida de prateleira do produto. No processo de obtenção do leite em pó, a eliminação da água é feita através da evaporação, seguida pela secagem por pulverização,
restando o extrato seco do leite e uma pequena quantidade de água - cerca de 2 a 4,0% (NICOLINI, 2008).
A instantaneização melhora sensivelmente a solubilidade do leite em pó. Essa é uma tecnologia sofisticada no âmbito da desidratação. Ela consiste na obtenção de alimentos prontamente solúveis sem o inconveniente de formar grumos. A fabricação do leite em pó foi possível graças à pulverização, mas aumentando a densidade e o tamanho dos grânulos do leite em pó resultante (ORDÓÑEZ, 2005). A lecitina é um agente emulsionante (BRASIL, 1996) que, adicionada ao leite em pó, facilita sua dispersão na água (NICOLINI, 2008).
Os parâmetros físico-químicos para o leite em pó instantâneo estão categorizados na Tabela 4. Ocorre adição da lecitina ao leite no processo, mas como a densidade do leite é maior, os grânulos do leite em pó resultantes dessa mistura conferem ao produto uma rápida distribuição e dissolução na água. Nesse tipo de leite, é possível obter a cristalização controlada da lactose: os cristais formados nas condições de instantaneização são inúmeros e pequenos. Nesse caso a lactose é menos higroscópica do que a amorfa (ORDÓÑEZ, 2005).
Tabela 4 - Características físico-químicas para leite em pó instantâneo.
Requisitos Leite Integral
Umectabilidade Máx. (s) 60
Dispersabilidade (% m/m) 85
Fonte: MAPA, 1996.
Apesar de economicamente aparentar ser uma alternativa mais cara, optar pelo uso do leite em pó reduz os custos do processo e de armazenamento, pois reduz volume (economia de espaço) e gasto com refrigeração, além de facilitar o manuseio e não alterar significativamente a quantidade de extrato seco do produto (MEDEIROS, 2010). É um indicador de padronização do processo.
2.6 REFRIGERAÇÃO
O resfriamento é um método de conservação muito importante na manutenção da qualidade das frutas. A cada aumento de 10ºC à temperatura ambiente, a velocidade de maturação e envelhecimento aumenta de duas a três vezes (OETTERER, 2006). Dessa forma, uma das maneiras mais eficientes para conservar os frutos enquanto não estão sendo utilizados é pela refrigeração.
O resfriamento é o termo usado para descrever a remoção de calor de uma substância ou objeto. Seu objetivo é baixar a temperatura do alimento até que ocorra a redução das reações químicas e enzimáticas do alimento em questão. Ela também é capaz de reduzir a taxa metabólica natural dos tecidos e/ou bactérias, prolongando a vida de prateleira do alimento (TADINI et al, 2016).
O maracujá é um alimento sensível aos distúrbios ocasionados pelo frio excessivo, por isso sua refrigeração é realizada em função da temperatura crítica ou temperatura mínima de segurança (TMS).
Essa temperatura corresponde à temperatura inferior estabelecida como limite, a qual pode resultar em danos irreversíveis causados pelo frio (chilling injury). No caso do maracujá, esses danos são o escurecimento da casca e o aparecimento de microrganismos. Para o maracujá, a TMS é de 7ºC (OETTERER, 2006).
2.7 SECAGEM
Um dos principais fatores para a deterioração dos alimentos é o teor de água disponível, uma vez que esse parâmetro favorece o desenvolvimento de microrganismos e de reações enzimáticas. Para aumentar a vida de prateleira de um produto, uma das ferramentas de conservação é a desidratação. Essa operação unitária confere ao alimento maior tempo de estocagem, redução do tamanho e volume a ser embalado e transportado.
Dentre os métodos de secagem, a técnica por Spray Drying é bastante empregada, em virtude do tempo mínimo de contato do alimento com a fonte de calor – o que permite a desidratação sem afetar grosseiramente a qualidade dos constituintes (JAYASUNDERA et
al., 2011; OETTERER, 2006) –, e do baixo custo de mão-de-obra com a operação e a
manutenção do equipamento, que é relativamente simples (OETTERER, 2006). Contudo, é válido comentar que as propriedades finais dos produtos obtidos por atomização dependem das características do atomizador e da transferência de calor e massa entre o ar aquecido e as gotículas formadas na câmara de secagem, assim como das características do material de
entrada, como o teor de sólidos, viscosidade, densidade e tensão superficial (BORGES et al. 2016; OLIVEIRA et al., 2010; CATELAM, 2010).
Atualmente, existe no comércio uma gama de alimentos desidratados por esse tipo de equipamento, dentre eles estão o leite, misturas para sorvetes, creme, sucos de frutas e o café solúvel.
Apesar desse tipo de tecnologia representar uma alternativa econômica e flexível, a secagem de frutas por Spray Drying enfrenta problemas relacionados à higroscopicidade do produto e, consequentemente, à aglomeração do pó nas paredes da câmara. Por esse motivo, faz-se necessário o uso de coadjuvantes de secagem, agentes carreadores que melhoram o rendimento e condições de secagem (CATELAN, 2010).
2.8 MALTODEXTRINA
As polpas de frutas apresentam em sua composição açúcares e ácidos de baixo peso molecular e estes, por sua vez, também possuem uma baixa temperatura de transição vítrea (TG). Transição vítrea é a transição de fase de segunda ordem que ocorre ao longo de uma gama de temperaturas, embora uma única temperatura seja muitas vezes referida. Essas características podem resultar em alguns inconvenientes, um deles é a adesão do pó nas paredes do secador durante o processo de secagem. Além disso, pós de frutas obtidos por atomização podem apresentar problemas de manipulação, como a pegajosidade (stickiness) e alta higroscopicidade (FARIA, 2014).
Para minimizar os efeitos negativos mencionados, empregam-se, no alimento, antes do processo de secagem, agentes carreadores ou coadjuvantes de secagem.
Segundo a Portaria nº 540/1997, coadjuvante é definido como toda substância que se utiliza intencionalmente na elaboração de matérias-primas, alimentos ou seus ingredientes para obter uma finalidade tecnológica durante o tratamento ou fabricação (BRASIL, 1997).
Um coadjuvante carreador amplamente utilizado na indústria de alimentos é a maltodextrina, devido às suas propriedades específicas e baixo custo quando comparada a outros hidrocolóides comestíveis. Suas aplicações são as mais variadas possíveis: em molhos para saladas, bebidas, produtos lácteos, embutidos, panificação, confeitaria até encapsulamento de aromas (ADITIVOS & INGREDIENTES, 2018).
As maltodextrinas são biopolímeros originados da hidrólise parcial do amido (COUTINHO, 2007). A ampla compatibilidade com diversos materiais, com o processo de pulverianzação e a disponibilidade no mercado (CHURIO & VALENZUELA, 2018) são
propriedades facilitam seu uso como agente espessante, principalmente na indústria de alimentos, para auxiliar a secagem por atomização, como substituto de gorduras, como formador de filmes, no controle do congelamento, para prevenir cristalizações e como complemento nutricional, entre outras funções (COUTINHO, 2007).
É encontrada na forma de pó, com faixa de cor variando entre branco e creme. Seu sabor pode ser neutro ou levemente adocicado, o pH varia entre 4.5 e 5.5, possui dextrose equivalente (DE) 5<DE<20, com baixos teores de maltose (5%) e glicose (3%) (CATELAM, 2010). A dextrose equivalente (DE) é a porcentagem de açúcares redutores calculados como glicose em relação ao peso seco do amido (COUTINHO, 2007).
Como a casca do maracujá é rica em fibras do tipo solúvel, acredita-se que a FCM poderia ser adicionada à polpa da fruta com o objetivo de auxiliar o processo de secagem por
Spray Drying, reduzindo o teor de adição da maltodextrina e, ao mesmo tempo, agregando
valor ao produto final processado pelo aumento do valor nutricional. Por esse motivo, a FCM substituirá parcialmente a maltodextrina.
2.9 CONGELAMENTO
O congelamento é amplamente usado para conservar as características de um alimento, entretanto, precisa ser realizado de maneira que evite perdas significativas do produto.
Esse processo é caracterizado como uma tecnologia que alia a qualidade à redução de perdas (OETTERER, 2006). Em síntese, o congelamento, converte parte da água presente no alimento em gelo (FELLOWS, 2010).
O congelamento é um processo envolvido por fatores termodinâmicos, sendo estes os responsáveis por definir as características do sistema sob as condições de equilíbrio. O processo de congelamento envolve duas etapas: a nucleação, caracterizada pela formação dos cristais de gelo, e, o aumento do tamanho desse cristal. O início da nucleação ocorre com a liberação da entalpia de fusão, a água pura será sub-resfriada até que uma massa crítica de núcleos seja atingida, têm-se então, o primeiro cristal de gelo. Entretanto, a entalpia de cristalização liberada é mais rápida do que a retirada do sistema (aumento da temperatura), por isso o ponto de congelamento da água pura é 0ºC. A temperatura permanece a mesma enquanto existir equilíbrio entre o sólido e o líquido, depois, toda a água disponível será transformada em gelo (TADINI et al., 2016., p. 510-511).
A importância de um congelamento apropriado está no fato de que os cristais de gelo, formados durante o congelamento, podem estar localizados dentro ou fora da célula. Se forem grandes (oriundos do congelamento lento), provocam ruptura das paredes e extravasamento do líquido celular, danificando a célula e causando mudança na textura do sorvete, com perda na qualidade (OETTERER, 2006).
Câmaras ou equipamentos de congelamento representam um consumo alto de energia devido ao manuseio, controle e manutenção. A cadeia de frio no processo do sorvete (processo, armazenamento e transporte), por exemplo, também limita a expansão da área, visto que transportar produtos congelados demanda um custo grande com a logística. Por esse motivo, o preparado em pó para sorvete de maracujá representa uma inovação no setor: ele necessitará apenas de uma etapa de congelamento e esta representará um custo baixo quando comparada a toda cadeia de frio necessária para obtenção do sorvete de maneira convencional.
3 FLUXOGRAMA DE PROCESSO
A Figura 2 apresenta o fluxograma esquemático do processo produtivo para obtenção de preparado em pó para sorvete de maracujá.
3.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO PROPOSTO
O processo para obtenção do preparado em pó para sorvete de maracujá se iniciará com o despolpamento do maracujá para posterior secagem e obtenção do pó. Em seguida, esse será misturado ao leite em pó. O produto segue para envasamento, armazenamento, distribuição e congelamento, conforme mostrado na Figura 2.
Iniciando o processo produtivo, têm-se a obtenção da polpa do maracujá. De acordo com a IN 01/2000, polpa de fruta é o produto não fermentado, não concentrado, não diluído, obtido de frutos polposos através de processo tecnológico adequado, com um teor mínimo de sólidos totais e proveniente da parte comestível do fruto. Assim, segundo a IN 01/2000, polpa de maracujá é o produto não fermentado e não diluído obtido da parte comestível do maracujá (Plassiflora spp.), através de processo tecnológico adequado, com teor mínimo de sólidos totais (MAPA, 2000).
3.1.1 Recepção da matéria-prima e pesagem
O maracujá deve ser transportado ao local de processamento de maneira segura, para prevenir o esmagamento das frutas localizadas na camada inferior. Para essa etapa, caixas plásticas para o transporte do maracujá são exigidas, pois são feitas de material retornável e não comprometem as características do fruto. Elas devem possuir dimensões ideais, compatíveis com tamanho e transporte dos frutos para evitar o seu esmagamento. O controle da higiene deve ser rigoroso e constante. No caso do transporte de longa distância, o veículo deve ser refrigerado com a temperatura de segurança do maracujá (TS), que é de 7ºC (OETTERER, 2006).
Os frutos a serem despolpados são oriundos exclusivamente de plantações orgânicas. Essa exigência é uma medida para garantir a qualidade superior de toda a cadeia produtiva do produto em questão e seus subprodutos (farinha da casca do maracujá).
A recepção da matéria-prima (MP) é feita em ambiente arejado, fresco e livre de radiação solar direta. Nesse momento, o responsável pelo recebimento das matérias-primas faz a verificação dos frutos quanto às informações : identificação da procedência, horário de saída e chegada (medida tomada para garantir o controle de processo, pois a MP mais antiga deve ser processada primeiro), verificação da temperatura de transporte, qualidade geral dos frutos, estado, uniformidade de maturação e presença de frutos podres. Frutos fora do padrão de qualidade não são aceitos. Uma vez que a matéria-prima atenda às características listadas, o recebimento do lote é efetuado.
Assim que recebidas, as frutas serão pesadas em balanças com capacidade para 300 kg. A plataforma de recebimento conta com duas balanças, cujo tipo é demonstrado na Figura 3. O peso da carga recebida será anotado nos documentos de registro.
Figura 3 – Balança Industrial capacidade para 300 kg.
Deverá ser retirada uma amostra do fruto que represente o lote para medir o teor de sólidos solúveis em ᵒBrix e o pH com o potenciômetro. Dessa maneira, será possível estimar o estado de maturação do maracujá e controlar o seu processamento (EMBRAPA, 2005).
Conforme mostra a Tabela 5, a polpa de maracujá deve ter no mínimo 11ºBrix, e os açúcares totais, naturais do maracujá, não devem ultrapassar 18 g/100 g. O maracujá é uma fruta ácida, portanto sua polpa precisa ser ácida, com teor de 2,5 g/100g (MAPA, 2000). Ao chegar à plataforma de recebimento, o maracujá não deverá apresentar menos que 11 ºBrix, nem elevado teor de acidez. Dessa forma será possível garantir que as polpas mantenham suas características físicas, químicas e organolépticas.
Tabela 5 - Características e composição da polpa de maracujá.
Mín. Máx.
Ph 2,7 3,8
Sólidos solúveis em ºBrix á 20ºC 11,00 -
Ácidez total expressa em ácido cítrico (g/100g) 2,50 - Açúcares totais, naturais do maracujá (g/100g) - 18,00
Sólidos totais (g/100g) 11,00 -
Fonte: MAPA, 2000.
3.1.2 Retirada do calor do campo
A plataforma de recebimento contará com três tanques industriais de aço inox (Figura 4), cujas dimensões são de 95 cm x 75 cm x 90 cm (comprimento x largura x altura), cuba de 87 cm x70 cm x50cm e capacidade para 304,5 L. Neles, os frutos são submersos em água, para retirada do calor oriundo do campo e da terra acumulada na superfície da casca. Esse processo é feito com os maracujás intactos e visa retardar o processo de deterioração dos frutos durante o tempo de espera entre a recepção e seleção.
Figura 4 - Tanque em aço inox.
3.1.3 Seleção
Concluída a etapa de retirada do calor do campo, se iniciará a seleção para obter a padronização dos maracujás a serem processados. Para a seleção, os maracujás serão dispersos em esteiras transportadoras automáticas em inox (Figura 5). Colaboradores bem treinados e devidamente capacitados serão indispensáveis nessa etapa, visto que são eles que selecionarão os maracujás aptos a seguirem para o despolpamento.
Figura 5 – Esteira transportadora em aço inox.
Frutos impróprios, podres e/ou com partes defeituosas serão descartados pelos funcionários, bem como pedaços de folhas, caules, pedras, etc. Os frutos devem estar sadios e maduros (de preferência com maturação uniforme em todos os lotes), devendo ser atrativos na cor, no aroma, sem sujeiras aderidas à casca e isentos de danos provocados por qualquer tipo de praga ou parasita (EMBRAPA, 2005). É necessário garantir que a polpa obtida não apresente nenhuma sujeira, pedaços de insetos ou parasitas nem resíduos de cascas e sementes, ainda que suas características sejam fieis as do fruto sadio in natura.
A produção diária de maracujá necessária para o preparado em pó será de 980 kg.
3.1.4 Pré-lavagem
Depois de selecionados, os maracujás serão inseridos no lavador de escovas (Figura 6), cuja principal função é a retirada substancial da matéria orgânica presente na superfície da casca do fruto. A pré-lavagem tem como objetivo retirar a maior quantidade de impurezas antes da etapa seguinte, que diz respeito à sanitização do fruto. Além disso, a retirada do calor do campo garantiu a ação germicida da ozonização, visto que a eficiência dessa operação é inversamente proporcional à quantidade de matéria orgânica presente no meio.
Figura 6 – Lavador de escovas.
A lavadora de escovas será toda estruturada em aço inox 304, possui escovas em nylon anti-aderente atóxico responsáveis pela retirada da matéria orgânica da casca do maracujá. Seus mancais são em polietileno com tampas de proteção; possui sistema de recirculação de água com filtro, sprays superiores com jatos sobre o fruto e bomba de 0,33 CV com capacidade de 3000 L. O motor é weg blindado 6 polos trifásico 220/380 V.
3.1.5 Lavagem
Depois da pré-lavagem ocorrerá a lavagem, estágio encarregado da eliminação, até os níveis sanitários seguros, dos microrganismos patogênicos e/ou deteriorantes que possam estar presentes no maracujá, como, por exemplo, fungos, bactérias, vírus e parasitas (COELHO, 2015). Dessa forma, é possível garantir que a polpa de fruta não ofereça nenhum risco à saúde do consumidor, ao mesmo tempo em que ocorre a preservação de suas características físico-químicas e organolépticas.
Essa fase do processo ocorrerá na lavadora de imersão automática com borbulhamento e gerador de ozônio, representada na Figura 7. Sua estrutura será toda em aço inox aisi 304. O inox é ideal para manipulação de alimentos, pois ele é inerte, facilita a limpeza e higienização, é relativamente resistente à corrosão, possui baixa retenção bacteriológica, pois não forma microfissuras e é sustentável. A esteira da lavadora tem capacidade de até 20000 kg/h, é vazada em 40% em polietileno branco anti-aderente e automática (para retirada do maracujá e despejo direto na despolpadeira). É provida de sistema de higienização por borbulhamento e imersão; a recirculação da água e retorno nos sprays ocorre devido à bomba
em aço inox. O motor redutor é de 1 CV weg 1/40 trifásico 220/380 v, conferindo uma excelente relação de aproveitamento e economia.
Figura 7 – Lavadora de imersão automática com borbulhamento e gerador de ozônio.
O processo de higienização aqui proposto será a ozonização, cujo agente sanitizante usado é o gás Ozônio (O3). As vantagens de uso desse sistema estão relacionadas à segurança
no grau de sanitização (alta capacidade de desinfecção), menor impacto no meio ambiente (ausência de formação de Trihalometanos, diferente dos compostos clorados), ausência de resíduo no fruto (segurança toxicológica frente ao consumidor), menor tempo de contato e concentração do que quando comparados ao uso do hipoclorito de sódio, viabilidade econômica e redução dos gastos com transporte, funcionários e armazenamento (COELHO, 2015).
A água ozonizada para lavagem dos maracujás deverá seguir a concentração de 0,3 ppm por 10 minutos à temperatura de 15ºC (COELHO, 2015). Entretanto, o controle com o tempo de contato e a quantidade de ozônio usada deve ser extremo. Constantemente colaboradores deverão ser submetidos a revisões médicas, além disso, deverão ser altamente capacitados e respeitar as regras de uso e operacionalidade estabelecidas pela empresa e legislação.
Os bicos de pressão acoplados à esteira realizarão a lavagem dos frutos e empurram a sujeira para baixo. Na esteira, os maracujás serão conduzidos para a etapa do despolpamento.
As frutas que não forem processadas no mesmo dia serão higienizadas e mantidas refrigeradas a 7ºC (Figura 8) para evitar o escurecimento da casca do fruto e a deterioração por microrganismos (OETTERER, 2006).
Figura 8 – Câmara de resfriamento
3.1.6 Despolpamento
Após a lavagem, as frutas serão direcionadas pela esteira até a despolpadeira. O despolpamento será utilizado para extrair a polpa da fruta do material fibroso, das sementes e dos restos das cascas (EMPRABA, 2005).
O corte, despolpamento e refino serão realizados continuamente em um único equipamento. A Figura 9 representa a despolpadeira de três estágios, máquina cuja estrutura é toda em aço inox 304, reforçada e com acabamento sanitário.
Figura 9 – Despolpadeira de três estágios.
O primeiro estágio corresponde ao picador de facas, acoplado direto na câmara de despolpe, funcionamento de facas por eixo acoplado em motor weg 1.0 CV trifásico 220v/380v. É nesse estágio que ocorre o corte mecânico do maracujá. Da saída do primeiro cilindro é possível recuperar as cascas e as sementes do maracujá. Estas serão encaminhadas via uma rampa de inox, com declive para o setor responsável pela obtenção da FCM.
O despolpamento acontece no segundo estágio, na câmara de despolpe com peneira de furo de 2.5 mm, batedores com regulagem capazes de reduzir a polpa a pequenos fragmentos e borracha branca alimentícia de alta resistência. O motor é de 4 CV weg trifásico 220v/380v. No terceiro e último estágio há câmara de refino, com peneira com furo de 0,5 mm, batedores com escovas em nylon e com regulagem, motor de 3 CV weg trifásico 220v/380v (SOUZA INOX, 2018). A polpa é retirada com auxílio de uma mangueira da parte inferior da despolpadeira e transferida para o tanque de mistura. Um tanque de 100/L está acoplado na câmara de refino para instalação de bomba de transferência da polpa para o tanque pulmão homogeneizador. O painel elétrico é também em aço inox, totalmente fora da estrutura da máquina; possui chave liga e desliga com rele térmico para proteção dos motores e comandos independentes.
Após o despolpamento, amostras da polpa deverão ser retiradas para avaliação (encaminhadas ao próprio laboratório da indústria) e controle de processo. Segundo a IN 01/2000 (MAPA, 2000), as análises microbiológicas e os limites fixados são:
a) soma de bolores e leveduras: máximo 5x10³/g (cinco vezes dez elevado a três) para polpa in natura, congelada ou não, e 2x10^3 (dois vezes dez elevado a três) para polpa conservada quimicamente e/ou que sofreu tratamento térmico;
b) coliforme fecal: máximo 1/g ; c) salmonella: ausente em 25 g.
Ainda sobre as especificações exigidas pela IN 01/2000, as características físicas, químicas e organolépticas devem ser as provenientes do fruto desde sua origem; não deverá conter terra, sujidade, parasitas, fragmentos de insetos e pedaços das partes não comestíveis da fruta e da planta, e a cadeia industrial não deve descaracterizá-la (MAPA, 2000).
Os resíduos da casca do maracujá produzidos nessa etapa serão encaminhados para o setor referente ao tratamento de resíduos.
3.1.7 Tanque de mistura
Antes do processo de secagem no Spray Dryer será necessária à padronização da polpa. Para isso, no tanque de mistura será adicionada a polpa, o agente carreador maltodextrina e a farinha da casca do maracujá. A proporção de maltodextrina/polpa é de 1:1, o que corresponde a 12 g de coadjuvante para cada 100/g de polpa. A farinha da casca do maracujá irá substituir o agente carreador em 11,66%. A mistura será devidamente homogeneizada até chegar a uma temperatura de 40 ºC (FARIA 2014).
O tanque de mistura será acoplado a um agitador do tipo âncora, com dimensões de 2,5 m e capacidade de 1500/L de polpa (Figura 9). Esse tipo de impulsor é empregado para líquidos viscosos e, nesse caso, sua força de cisalhamento não afeta significativamente a qualidade nem as características do produto final (TADINI et al., 2016).
Figura 10 – Tanque de mistura com agitador tipo âncora.
3.1.8 Secagem
Após a homogeneização (polpa + maltodextrina + farinha da casca do maracujá), a mistura será encaminhada à alimentação do Spray Dryer através de tubulação. A secagem por atomização será conduzida em secador do tipo Spray Dryer Atomizador com taxa de evaporação de água de 50kg/h, conforme ilustra a Figura 10.
De acordo com os dados do equipamento, a pressão do ar de secagem para um fluido será de 30 bar; o bico atomizador será da Spray Systems 3/8 SKYM 28 (núcleo 6, ranhuras de 0,025¨ ou no nº 28, diâmetro do bico injetor é de 2,38mm ou nº 42 e corpo de 24,4 mm x 47,6 mm). A alimentação do secador será realizada através de uma bomba de alta pressão da Alfa Laval, modelo ED 31, série 3113470. A separação dos sólidos ocorrerá por um filtro de mangas, (100 mangas, com área total de 86 m²) com material em Ryton (Polivenilsulfeto), podendo chegar a temperaturas de até 200 ºC. O aterramento será feito com acordoalhas de cobre.
A secagem possuirá concentração de agente carreador %FCM: %maltodextrina de 11,66, sendo adicionada uma quantidade de 12 g de maltodextrina/100g de polpa (proporção de 1:1), com temperatura do ar de secagem de 190 ºC e obtenção do pó na base do secador com temperatura de saída de 117 ºC. O rendimento obtido, sob essas condições, é equivalente a 39% do valor inicial de sólidos secos presentes na polpa (FARIA, 2014).
Figura 11 – Secador do tipo Spray Dryer atomizador.
3.1.9 Mistura
Nessa etapa ocorrerá a mistura do pó do maracujá obtido na secagem com o leite em pó em um misturador industrial em formato Y, como mostrado na Figura 12.
Figura 12 – Misturador industrial em formato Y.
Esse misturador tem a capacidade de homogeneizar os componentes (pó do maracujá e o leite em pó) e formar um produto de composição uniforme. Sua capacidade varia de 50 L/h a 1000 L/h. Ele é constituído de dois tubos confluentes onde ocorrem movimentos giratórios, permitindo a separação e reencontro cíclicos dos materiais e proporcionando a mistura. Funciona através de três tubos confluentes em formato de Y que rotacionam em plano
vertical, fazendo o produto deslocar-se internamente, dividindo-se e reagrupando-se, criando na região de contato um atrito que processa a mistura (SUPERBIO, 2018).
3.1.10 Envase/Embalagem/Rotulagem
Envase é a etapa destinada ao acondicionamento do produto porcionado em embalagens adequadas, que garantam sua conservação e padrão de qualidade.
A Stand Up Pouch KWS-180, representada na Figura 12, funciona de forma automática, proporcionando maior rendimento na produção, evitando desperdícios. Essa máquina envasa e embala horizontalmente, mas a embalagem será exposta verticalmente. Seus níveis de produção variam de 30 a 50 unidades por minuto com apenas um operador. É equipada com componentes eletrônicos e seu material é o aço inox 304 (KAWAMAC, 2018).
Figura 13 – Stand Up Pouch KWS-180.
Vale ressaltar que, no caso dos alimentos processados (não-respiratórios), como é o caso do preparado em pó para sorvete de maracujá, as atmosferas dos produtos devem ser baixas para valores de O2 e altas para valores de CO2, sem causar colapso à embalagem, nem na aparência dos produtos (FELLOWS, 2010). Valores na faixa, em composição gasosa, recomendados para produtos minimamente processados são de 2% de oxigênio (O2) e de 7% de gás carbônico (CO2) (OETTERER, 2006).
Após o envase em envasadora horizontal e antes da selagem, ao preparado em pó serão adicionados, através de cilindros (Figura 13), 2% de oxigênio e 7% de dióxido de carbono, para melhor conservação das características físico-químicas e organolépticas do produto.
Figura 14 – Cilindros para dosagem dos gases.
Para acondicionamento do preparado em pó para sorvete de maracujá, que terá em sua composição o pó da polpa e o leite em pó, a embalagem a ser escolhida precisa atender as necessidades dos dois produtos juntos.
Segundo a RDC nº 91/2001, a embalagens é o artigo que está em contato direto com alimentos, destinado a contê-los desde a sua fabricação até a entrega ao consumidor, com a finalidade de protegê-los de agentes externos, de alterações e de contaminações, assim como de adulterações (BRASIL, 2001). Além dessas funções, a embalagem também deve informar e atrair o consumidor, promover, vender e agregar valor (MATSUI, 2017). Seu design é uma ferramenta importante, visto que, quando nas gôndolas, a embalagem atuará como um vendedor silencioso, por isso atração e visibilidade são características indispensáveis (SOUSA
et al., 2012). Outras atribuições, como a de formar e consolidar a marca do produto; facilitar o
manuseio pelo consumidor, de maneira segura; ter processo de obtenção e matéria-prima que respeitem meio ambiente e a finitude de seus recursos e, ainda, proporcionar o descarte apropriado, fácil reciclagem ou reutilização também fazem parte das funções das embalagens (MATSUI, 2017).
Alguns dos critérios base para escolha da embalagem ideal estão fundamentados na afinidade entre a embalagem e o alimento. É preciso avaliar os parâmetros físicos (tamanho da embalagem, peso do produto, espaço para os gases, quando necessário), químicos (reatividade dos agentes externos incorporados à embalagem), bioquímicos (características do produto), além dos efeitos ocasionados pelos fatores ambientais, processamento e armazenamento, tais como temperatura, luz, grau de ruptura da embalagem e das células do alimento em questão, injúrias mecânicas, manuseio, entre outros fatores (OETTERER, 2006).
O método de secagem age por si só como um método de conservação, pois ela é responsável pela retirada de boa parte da água presente na polpa, conservando parte das propriedades nutricionais do maracujá e oferecendo ao consumidor um produto mais próximo possível ao de sua forma in natura (FELLOWS, 2010). A embalagem precisa evitar a deterioração desses nutrientes, bem como servir de barreira a absorção da umidade do ambiente.
O leite em pó é um alimento rico em nutrientes, sendo o que gera maior preocupação quanto à deterioração por causa das possíveis reações com a gordura e o açúcar presentes em sua composição. A embalagem, nesse caso, deve protegê-lo da luz para que não ocorra a oxidação, fruto da reação catalítica da luz com a presença de oxigênio e do escurecimento enzimático, ocasionado pela reação de Maillard (CIÊNCIA DO LEITE, 2018). A embalagem escolhida é a Stand Up Pouch (SUP), produzida com 100% de PE (polietileno), obtido a partir da cana-de-açúcar e com poliéster metalizado, a qual atende os critérios legais estabelecidos pela RDC nº 91 de maio de 2001 (BRASIL, 2001). Na categoria de produtos secos, a embalagem SUP oferece barreira contra a umidade para manutenção das características do alimento e para evitar a perda de água, ou seja, evita que o produto seque e além do desejado. Outra barreira é contra a oxidação da gordura, resistência ao rasgo e resistência à perfuração. Aliado a isso, esse tipo de embalagem traz praticidade para o consumidor (sistema abre/fecha) e oportunidade de diferenciação para o produto (visibilidade nas prateleiras) (THE DOW COMPANY, 2012).
Nesse aspecto, o produto ganha maior visibilidade nas gôndolas, pois fica em pé nas prateleiras por possuir formato flexível, permitindo que vários fiquem expostos em uma mesma frente de espaço. Sua natureza maleável permite depósitos menores, redução de maquinário e funcionários para manusear o produto. A nível operacional, sua produção é mais rápida e personalizada. De maneira geral, as SUP permitem um escoamento no fluxo da mercadoria de forma eficiente e versátil. Em adição, a SUP gasta 85% menos plástico rígido do que as soluções tradicionais, gastando menos para ser produzida, gerando menos resíduos
no descarte de lixo junto à natureza e reduz o consumo de energia na produção (economia de dinheiro e recursos), reduz impactos ambientais e promove um ciclo sustentável de produção para empresa (EMBRAMAQE, 2018).
Figura 15 – Modelo ilustrativo da embalagem SUP.
Regida por órgãos governamentais, a rotulagem é responsável pela classificação e padronização dos produtos. O rótulo em si, precisa fornecer obrigatoriamente ao consumidor as informações de: nome do produto; nome e endereço do produtor; variedade; grupo subgrupo; classe e categoria do produto; peso total da embalagem; e data de embalamento (OETTERER, 2006).
O rótulo será fixado na embalagem, a qual já terá o design fornecido, demonstrados nas figuras 15 e 16.
A rotulagem do preparado em pó para sorvete de maracujá obedecerá às legislações vigentes: RDC nº 359, de 23 de dezembro de 2003, que trata do Regulamento Técnico de Porção de Alimentos Embalados para Fins de Rotulagem Nutricional; a RDC nº 360, de 23 de dezembro de 2003, que trata do Regulamento Técnico sobre Rotulagem Nutricional de
