UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Laís Cristina Silva Correia
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DE CHIPS DE BANANA DA TERRA COM ÓLEO DE COCO EXTRA VIRGEM SEM ADIÇÃO DE SÓDIO
Orientador: Profª. Drª. Kátia Cristina Borges
NATAL/ RN 2018
LAÍS CRISTINA SILVA CORREIA
PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DE CHIPS DE BANANA DA TERRA COM ÓLEO DE COCO EXTRA VIRGEM SEM ADIÇÃO DE SÓDIO
Trabalho de conclusão de curso, orientado pela professora doutora Kátia Cristina Borges, do Departamento de Engenharia Química, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, com o objetivo da conquista do título de Bacharel em Engenharia de Alimentos.
NATAL/ RN 2018
SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ... 5 LISTA DE FIGURAS ... 6 LISTA DE TABELAS ... 7 RESUMO... 8 Abstract ... 9 1.INTRODUÇÃO ... 10 2.OBJETIVOS ... 11 2.1 Objetivo geral ... 11 2.2 Objetivo especifico ... 11 3. REFERENCIAL TEÓRICO ... 12 3.1 Alimentação funcional ... 12 3.2 Banana da terra ... 13
3.3 Óleo de coco extra virgem ... 14
3.4 Canela em pó ... 16
3.5 Secagem e forneamento ... 17
4. DESCRIÇÃO DO PROCESSO ... 18
4.1 FLUXOGRAMA ... 18
5. DESCRIÇÃO DAS ETAPAS ... 19
5.1. Recepção e seleção ... 19
5.2. Lavagem ... 19
5.3. Descascamento ... 19
5.5. Adição do óleo de coco e canela ... 20
5.6. Forneamento ... 20
5.7. Acondicionamento e embalagem ... 21
7. BALANÇOS DE MASSA E DE ENERGIA ... 23
7.1. Balanço de massa ... 23
7.1.1 Descascamento ... 24
7.1.2.Fatiamento ... 25
7.1.3. Adição do óleo de coco e canela ... 26
7.1.4. Forneamento ... 27
7.2. Balanço de Energia ... 28
7.2.1. Cálculo do calor de combustão do gás natural (QC) ... 29
7.2.2. Cálculo do calor da banana da terra temperada crua (QBTc) ... 30
7.2.3. Cálculo do calor da banana da terra temperada depois de assada (QBTa) ... 31
7.2.4 Cálculo do calor perdido para o ambiente (QAMB) ... 32
8. ANÁLISE ECONÔMICA ... 33
8.1. Custo com matéria prima ... 33
8.2. Custo com embalagem ... 33
8.3. Custo com energia elétrica ... 34
8.4. Custo com mão-de-obra ... 35
8.5. Custo unitário do produto ... 36
9. EMBALAGEM ... 37
10. TRATAMENTO DE RESÍDUOS ... 38
10.1. Resíduos Sólidos ... 39
10.2. Resíduos Líquidos ... 39
10.2.1.Gradeamento ... 39
10.2.2. Separador de óleos e graxas ... 39
11. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 40
REFERÊNCIAS ... 41
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pelo dom da vida e por ter segurado na minha mão durante toda a árdua caminhada até aqui. Em seguida, a minha família por estarem ao meu lado me apoiando, me estruturando e me patrocinando durante todo o meu curso, em especial a minhas amadas Lílian Izabel, Cleonice Izabel, Terezinha Andrade mãe e avós respectivamente, pois são o verdadeiro motivo do meu caminhar. A minha grande inspiração como engenheira, ser humano, mulher e irmã Luiza Correia, sem ela eu não estaria aqui, junto ao meu irmão amado Arthur Dias. Ao meu grande pai Lécio Correia por ter sido o meu maior fã, junto aos meus dois avôs José Zuza e Luiz Correia (que neste momento sei que está orgulhoso lá do céu).
Não poderia deixar de agradecer aos meus grandes amigos e companheiros de curso, que foram meus parceiros de caminhada e sem a companhia deles tudo seria mais difícil, em especial à Graciela Zambrana, Kayonara Câmara, Adla Layane, Renier Lima, Fabricia do Carmo e todos os amigos do “Grupo da cantina”.
Um agradecimento especial a minha grande diva e orientadora Kátia Borges, por toda inspiração e apoio.
Ao meu grande amigo de anos Guilherme Kramer por ter me acompanhado desde o primeiro dia dessa historia e ter me ajudado diretamente na realização deste trabalho, também ao meu amigo e companheiro de profissão Francisco Soares pela colaboração e acompanhamento. Sem vocês eu não teria conseguido. Por fim agradeço a cada pessoa que passou por mim nesses anos de curso, pois graças a Deus eu não estive sozinha, e sei que sozinha não chegaria a lugar algum, sou grata a cada um que colaborou para que eu chegasse até aqui, essa vitória também é de vocês! Obrigada.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Banana da terra. ... 13
Figura 2 - Canela da China (Cinnamomum sp) ... 16
Figura 3 - Fluxograma do processo produtivo de chips de banana da terra. ... 18
Figura 4 - Cubetadeira radial de frutas e legumes (modelo Cr-315). ... 19
Figura 5 - Forno turbo elétrico FTE 10 telas. ... 20
Figura 6 - Embalagem do tipo stand up pouch. ... 21
Figura 7- Layout Simplificado ... 22
Figura 8 - Balanço de massa para a etapa de descascamento... 24
Figura 9 - Balanço de massa para a etapa de Fatiamento ... 25
Figura 10 - Balanço de massa para a etapa de adição do óleo de coco e canela. ... 26
Figura 11 - Balanço de massa para a etapa de forneamento. ... 27
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composição em ácidos graxos (% 100g) do óleo de coco ... 15
Tabela 2 - Tabela nutricional do óleo de coco. ... 15
Tabela 3 - significado das siglas das vazões mássicas. ... 23
Tabela 4 - Vazões mássicas experimentais e estipuladas ... 24
Tabela 5 - Calor específico e fração mássica dos ingredientes. ... 31
Tabela 6 - Custo com matéria prima ... 33
Tabela 7 - Custo com embalagem. ... 34
Tabela 8 - Custos com energia elétrica. ... 35
Tabela 9 - Custos com mão de obra ... 36
RESUMO
A procura por uma alimentação saudável que prioriza a utilização de ingredientes naturais tem aumentado nos últimos anos, fazendo com que a indústria de alimentos se renove para atender a demanda de consumidores que visam os benefícios da ingestão de produtos diferenciados. Inseridos nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo a produção de chips de banana da terra com óleo de coco extra virgem e sem adição de sódio, a fim de oferecer um produto acessível que atenda às necessidades de consumidores que buscam um estilo de vida saudável e/ou apresentem restrição de ingestão de sódio. Bem como, apresentar a descrição detalhada do processo produtivo, balanços de massa e energia relacionados à produção, custo unitário do produto finalizado e a importância do tratamento de resíduos na indústria.
Abstract
The demand for a healthy diet that prioritizes the use of natural ingredients has increased in recent years, causing the food industry to renew itself to serve these consumers that from the greater awareness of the benefits that good eating habits provide, become each more demanding. This course completion paper presents the details of producing banana chips from the land with extra virgin coconut oil and no added sodium in order to offer an affordable product and meet the needs of consumers who have a healthy lifestyle or restriction in sodium intake. It presents the functionality, characteristics and benefits of ground banana and coconut oil, detailed description of the process, mass and energy balances related to production, unit cost of the finished product and the importance of waste treatment in industry.
1.INTRODUÇÃO
O número de pessoas com problemas de saúde vem crescendo bastante nos últimos tempos e a alimentação tem um reflexo mais do que significativo. Sendo esses um dos motivos para percepção das mudanças dos hábitos alimentares da população, na qual vem aumentado a busca por alimentos saudáveis e ao mesmo tempo práticos para consumo rápido. Fato que induz as indústrias de alimentos se especializarem cada vez mais para acompanhar a evolução do mercado e atender a comunidade, fitness, vegetarianos, veganos e tantos outros grupos que colocam a alimentação como prioridade e qualidade de vida.
No contexto de alimentos saudáveis, as frutas e hortaliças constituem importantes componentes para um cardápio equilibrado de uma dieta, uma vez que seu consumo em quantidades adequadas está associado a redução da incidência de doenças como hipertensão, aumento de peso, obstrução de artérias, cardiopatias coronárias, acidente vascular cerebral (AVC), diabetes, câncer, entre outras (REEDY et al., 2017; MALTA 2009).
Dentre as variedades de frutas brasileiras a banana se destaca pelo seu significativo teor de vitamina C, A e B, alto teor de potássio, açúcares e pouco sódio (SILVA et al., 2017; DIAS et al., 2011). Além dessas características, a ausência de suco na polpa, a ausência de sementes duras e sua disponibilidade no mercado brasileiro, durante o ano todo, contribui para seu elevado consumo interno (LICHTEMBERG, 2001). Entretanto, por falta de processamentos adequadas pós colheita, armazenamento e transporte, ainda se tem grande desperdícios, evidenciando-se assim a necessidade de aplicação de técnicas de processamentos para melhor aproveitamento do fruto.
Uma alternativa de aproveitamento consiste na desidratação, processo que visa a redução do teor de água dos frutos in natura, aumentando o tempo de conservação e sua vida útil, facilitando seu transporte, manuseio e armazenamento.
Diante do exposto, o presente trabalho visou estudar a produção de chips de banana da terra com adição de óleo de coco extra virgem e canela de modo a agregar valor nutricional, sabor diferenciado, praticidade e viabilidade econômica. Em adição, apresentar a descrição detalhada do processo produtivo, balanços de massa e energia, custo unitário do produto finalizado e a importância do tratamento de resíduos na indústria.
2.OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Sendo a banana da terra um alimento consumido regularmente na dieta da grande parte das pessoas, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de chips de banana da terra com adição de óleo de coco e canela, visando a obtenção de um produto final com alto valor agregado com poucos ingredientes e sem a necessidade de incorporação de aditivos.
2.2 Objetivo especifico
- Desenvolver o processamento industrial do chips de banana da terra;
- Desenvolver o fluxograma de produção completo do produto, com seus insumos e matérias primas necessárias à produção;
- Desenvolver o layout simplificado das instalações para a produção do Chips de banana da terra;
- Estabelecer os balanços de massa e energia relacionados a elaboração do produto;
- Realizar a análise econômica do processo, com ênfase nos custos de produção unitária do produto;
- Apresentar possíveis soluções para o tratamento dos resíduos gerados na indústria.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 Alimentação funcional
O termo “alimentos funcionais” foi primeiramente introduzido no Japão em meados dos anos 80 e se refere aos alimentos processados, contendo ingredientes que auxiliam funções específicas do corpo além de serem nutritivos, sendo estes alimentos definidos como “Alimentos para uso específico de saúde” (Foods for Specified Health Use-FOSHU).
Devido à ampla divulgação pela imprensa em geral da relação entre alimentação e saúde, a preocupação da sociedade com os alimentos tem aumentado de forma exponencial. Uma grande quantidade de novos produtos que proporcionam saúde tem sido apresentada pela indústria alimentícia diariamente. Muitos deles denominados de funcionais, sendo definidos como qualquer substância ou componente de um alimento que proporciona benefícios para a saúde, inclusive a prevenção e o tratamento de doenças. Os alimentos funcionais podem variar em função de nutrientes isolados, produtos de biotecnologia, suplementos dietéticos, alimentos geneticamente construídos até alimentos processados e derivados de plantas (ANJO, 2014).
Segundo Mintel Internacional Group (2017), existem seis principais tendências mundiais no mercado de alimentos. A primeira delas é a confiança na tradição, os consumidores buscam comodidade das versões atualizadas de velhas fórmulas, sabores e formatos, logo após vem os alimentos à base de plantas, o anseio por estilos de vida mais limpos e saudáveis está motivando os consumidores a priorizarem o consumo de frutas, verduras, castanhas e sementes, e nesse mesmo foco vem a sustentabilidade com eliminação do desperdício de alimentos. Em sequencias, duas tendências estão intrinsicamente relacionadas ao atual cotidiano multifuncional, onde o tempo é essencial sendo este um recurso cada vez mais precioso, o que estimula a necessidade de refeições rápidas, mas que sejam frescas e nutritivas. A alimentação da noite agora é vista como uma nova ocasião para o desenvolvimento de fórmulas funcionais para alimentos e bebidas, pois se vê a necessidade de produtos que ofereçam conforto neste período de descanso. Por fim, está a igualdade para todos, os alimentos saudáveis não são “luxos”. Hoje o custo dos alimentos saudáveis muitas vezes impede que os consumidores de baixa
renda comprem esses itens. Além disso, diminuir a desigualdade nos produtos saudáveis é de interesse da indústria, pois os consumidores de baixa renda constituem uma grande parte da base mundial de consumidores (MINTEL, 2007).
3.2 Banana da terra
O Brasil é o terceiro produtor mundial de bananas, sendo superado apenas pela Índia e Equador (FAO, 2018), vastamente encontrada na região norte e nordeste do Brasil, destacando-se a Bahia como principal produtora, onde o seu consumo se limita basicamente, nas formas in natura, frita e cozida. A banana da terra (Figura 1), cujo nome cientifico é Musa sapientum é a maior espécie conhecida, pesa em média 500g cada fruta e comprimento de 30cm. É achatada em um dos lados, tem casca amarela escura, sua polpa é bem consistente, de cor rosada, textura macia e compacta. Por ser uma fruta que acumula amido é usada na forma cozida, assada ou frita (TODA FRUTA, 2009).
A banana nos últimos anos vem despertando interesse na culinária de muitos países em detrimento as suas características como elevado valor nutricional e energético, devido à presença de açúcares e sais minerais, e em função do baixo teor de gordura é indicada para dietas de reduzido teor de colesterol (CAMPUZANNO et al 2018).
Figura 1 - Banana da terra. Fonte: arquivo pessoal
Do ponto de vista tecnológico e biológico, a banana é um dos frutos que apresentam uma das maiores perdas por decomposição pós-colheita visto ser extremamente perecível, não permitindo o uso do frio para o armazenamento e, também pelo rápido escurecimento após descascamento ou corte, ação associada as enzimas peroxidades e polifenoloxidades. O que sugere a necessidade de técnicas de processamento aplicada, como alternativas para melhor aproveitamento do fruto (SILVA et al., 2017).
Atualmente, já existe no mercado banana seca ou banana passa a qual se caracteriza pelo elevado teor de açúcares, sendo classificada entre os produtos de alto valor nutricional e de fácil absorção. Contendo um valor energético na ordem de 318 kcal/100g, 125g por dia é o suficiente para atender um quarto das necessidades alimentícias de uma criança de 10 anos, em relação ao teor de glicídeos, proteínas de origem vegetal, potássio, ferro e magnésio, e um oitavo das necessidades em fósforo, cloro, zinco e vitamina C (TRAVAGLINI, 1995).
3.3 Óleo de coco extra virgem
O coco é o fruto da palmeira Cocos nucifera denominado no Brasil como "coco-da-baía" que cresce em regiões tropicais, sendo cultivado em mais de 80 países em todo o mundo. É caracterizado como uma drupa fibrosa que consiste de uma pele fina e dura chamada exocarpo, uma camada mais espessa de mesocarpo fibroso, o endocarpo duro, o endosperma branco chamado núcleo e uma grande cavidade cheia de líquido (CHAN E ELEVITCH, 2006).
Dentre as formas de aproveitamento é reconhecido por ser fonte de óleo, com diversas aplicações industriais e culinárias, bem como suplemento alimentar. O óleo é obtido a partir da copra do coco sendo considerado um alimento funcional natural rico em triglicerídeos de cadeia média (TCMs), principalmente os ácidos graxos saturados (Tabela 1) com aproximadamente 50% do ácido láurico (LIAU et al. 2011). Nos últimos anos, estudos prévios tem têm mostrado que a gordura do óleo do coco é capaz de gerar calor e queimar calorias, favorecendo a perda de peso. Bem como apresentar ação anti-inflamatória, reduzir os triglicerídeos, o “mau colesterol” (LDL), e aumentar o “bom colesterol” (HDL) (MACHADO et al., 2006).
Tabela 1 - Composição em ácidos graxos (% 100g) do óleo de coco
Fonte: Martins (2015).
Além disso, a gordura do óleo de coco leva à normalização dos lipídeos, protege o fígado dos efeitos do álcool e aumenta a resposta imunológica contra diversos microrganismos, sendo também benéfica no combate aos fatores de risco para doenças cardiovasculares. Quando submetido a altas temperaturas, o óleo de coco virgem não perde suas características nutricionais (Tabela 2), sendo considerado um óleo estável. É também considerado o mais saudável para cozinhar, não apresentando gordura trans gerada pelo processo de hidrogenação, que está presente em todos os outros óleos de origem vegetal, como os de soja, canola, milho e até o de oliva, que é considerado o óleo mais saudável entre os citados, pois apresenta alto teor de gorduras insaturadas (MACHADO et al., 2006).
Tabela 2 - Tabela nutricional do óleo de coco.
3.4 Canela em pó
A canela (Cinnamomum sp) pertence à família Lauraceae, existindo aproximadamente 250 espécies distribuídas na China, Índia e Austrália (JAYAPRAKASHA; RAO; SAKARIAH, 2003). A forma em pó (Figura 2) é obtida da moagem da casca das mais variadas espécies de gênero de Cinnamomum..
Figura 2 - Canela da China (Cinnamomum sp) Fonte: Site Benefícios da canela.
É referenciada por suas propriedades medicinais, como carmitiva, tônica, adstringente, antiespasmódica, antisséptica, aperiente, sedativa, estimulante, digestiva, antioxidante, hipertensora, aromática, vaso dilatadora e afrodisíaca, além da inibição do desenvolvimento micelial de fungos (CASTRO, 2010).
É uma especiaria de baixo custo, encontrada facilmente no mercado e que pode ser utilizada como ingrediente na elaboração de vários tipos de alimentos e receitas, agregando valor nutricional, bioativo e sensorial, podendo também atuar em função de suas propriedades como conservante e antioxidante natural, promovendo maior tempo de prateleira e vida útil ao produto elaborado.
3.5 Secagem e forneamento
O processo de secagem visa a redução do teor de água fazendo com que a atividade da água dos produtos in natura seja reduzida, aumentando o tempo de conservação e a vida útil do produto e facilitando seu transporte, manuseio e armazenamento (BRAGA, 2016).
Dentre os diversos secadores passíveis de utilização na indústria de alimentos que utilizam a técnica de secagem por ar quente destacam-se os secadores de caixas, de câmara, transportadores (de esteira), de leito fluidizado, pneumáticos, rotatórios, spray dry, secadores natural e secadores de forno (FELLOWS, 2006). Entre esses tipos de secadores, os de fornos, o calor é transferido para a camada superior do alimento através da radiação infravermelha gerada pelas paredes do forno, por convecção do ar que está presente no forno e por condução através da tela que está sendo usada para apoiar o produto, onde existe uma camada limite que proporciona resistência à transferência de calor para a parte interna do alimento. Para evitar esse problema muitos desses fornos possuem ventiladores para auxiliar as correntes convectivas e reduzir a espessura da camada limite. Assim os coeficientes de transferência de calor aumentam e melhora a eficiência da transferência de energia (FELLOWS, 2006.)
4. DESCRIÇÃO DO PROCESSO
4.1 FLUXOGRAMA
A figura 3 apresenta o fluxograma de elaboração da banana da terra, conforme proposto por Pontes (2009).
Figura 3: Fluxograma do processo produtivo de chips de banana da terra. Fonte: Adaptado de PONTES (2009).
RECEPÇÃO E SELEÇÃO DA BANANA LAVAGEM DESCASCAMENTO ADIÇÃO DO ÓLEO DE COCO E CANELA FORNEAMENTO ACONDICIONAMENTO EEMBALAGEM FATIAMENTO
5. DESCRIÇÃO DAS ETAPAS
5.1. Recepção e seleção
A recepção consiste na primeira etapa do processo e tem como objetivo receber as matérias primas utilizadas na produção dos chips de banana da terra. Todos os itens são conferidos e inspecionados. As bananas são avaliadas visualmente para certificar que estão dentro dos padrões mínimos exigidos pelo setor de qualidade da fábrica.
5.2. Lavagem
Os frutos foram lavados por imersão feita com água corrente visando a eliminação das partículas mais grosseiras, como terra e outros detritos aderidos na casca.
5.3. Descascamento
As frutas foram descascadas manualmente, e em seguidas submetidas ao fatiamento.
5.4. Fatiamento
O fatiamento foi realizado utilizando a cubetadeira radial de frutas e legumes, modelo Cr-315. As fatias foram feitas na espessura média de 2 mm com uma margem de qualidade entre 1,8 e 2,2 mm.
Figura 4 - Cubetadeira radial de frutas e legumes (modelo Cr-315). Fonte: Fornecedor nhsmaquinasr
5.5. Adição do óleo de coco e canela
A adição do óleo de coco ocorreu antes do forneamento, as bananas foram posicionadas em telas de aço que proporcionam o envolvimento do ar na maior parte possível da superfície das bananas, com o objetivo de uma cocção uniforme em todos os pontos. O óleo de coco é inserido em recipientes borrifadores, pesado e utilizado nas bananas. Logo em seguida a canela em pó é devidamente pesada foi pulverizada sobre as bananas manualmente.
5.6. Forneamento
O forneamento consiste na etapa mais importante do processo. É realizado em forno (modelo turbo elétrico FTE 10 telas), que permite uma temperatura uniforme no seu interior pela convecção forçada do ar, condução das telas metálicas, bem como a radiação proveniente das paredes do forno. A temperatura interna utilizada foi de 180 °C (NOGUEIRA-DE-ALMEIDA et al., 2015).
Figura 5 - Forno turbo elétrico FTE 10 telas.
5.7. Acondicionamento e embalagem
Após o forneamento, as bananas foram pesadas e acondicionadas em embalagem laminada stand up pouch (Figura 6). Vale ressaltar, que o contato do produto com a luz pode prejudicar a preservação dos nutrientes e também a vida de prateleira do produto. A stand up além de prevenir a penetração da luz, é uma ótima opção para facilitar o transporte e o seu formato permite diminuir a quebra das bananas nas entregas. As embalagens foram lacradas, etiquetadas com lote, data de fabricação e validade. Logo em seguida, destinadas para a área de expedição para o seu destino final.
Figura 6 - Embalagem do tipo stand up pouch. Fonte: Arquivo pessoal.
6. LAYOUT
O desenho industrial da produção de chips de banana da terra (Figura 7) foi baseado nos itens higiênico-sanitários exigidos pela portaria n° 326 (1997) da Agência Nacional de Vigilância sanitária (ANVISA), a fim de garantir as boas práticas de fabricação, padronização e qualidade do produto final (BRASIL, 1997).
Figura 7- Layout Simplificado
1-Portão de acesso;2-Guarita; 3-Cozinha, 4-Refeitório; 5-Vestiário masculino,6- Vestiário feminino;7- Estacionamento;8- Higienização pessoal;9-Recepção de matéria-prima;10- Laboratório;11- Câmara refrigerada;12- Estoque de matéria –prima;13- Laboratório;14- Fatiadora/Cubetadeira;15- Área para adição de óleo e canela;16– Forneamento;17- Acondicionamento e Embalagem;18- Área de estoque;19- Expedição do produto final;20- Recepção;21- Copa;22- Sala de vídeo,23-Sanitário masculino;24- Sanitário feminino.
7. BALANÇOS DE MASSA E DE ENERGIA
7.1. Balanço de massa
Balanço de massa consiste, basicamente, em uma descrição de fluxos de massa de entrada e saída de um processo, cujo o princípio se baseia na lei de conservação da massa.
As perdas eventuais como a de pedaços de banana presos na fatiadora foram desconsiderados. As etapas do processo avaliadas foram: Pesagem e tratamento final, fatiamento, adição do óleo de coco e canela e forneamento.
Os dados de rendimento utilizados foram obtidos através de experimentos de bancada e aplicados em uma escala industrial a fim de obter uma produção de 120 kg de chips de banana da terra diária (2400 pacotes de 50 gramas).
As siglas correspondentes às vazões estão apresentadas na Tabela 3.
Tabela 3 - significado das siglas das vazões mássicas.
Sigla Significados
MBN Vazão mássica de banana in natura
MD MCS
Vazão mássica da banana descascada Vazão mássica da casca da banana MBC
MF
Vazão mássica de banana cortada Vazão mássica do fatiamento MOC
MC
Vazão mássica de óleo de coco Vazão mássica da canela
MBT Vazão mássica de banana temperada
MAE Vazão mássica de água evaporada
A Tabela 4 mostra e compara os dados experimentais e os estipulados baseados em uma produção diária de 120 kg de chips de banana da terra.
Tabela 4 - Vazões mássicas experimentais e estipuladas
Siglas Dados Experimentais
(kg) Produção de 120 kg/dia MBN MD MCS 0,252 0,214 0,038 224,39 190,51 33,88 MBC MF 0,210 0,004 186,95 3,56 MOC MC 0,014 0,005 12,45 4,45 MBT 0,229 203,85 MAE 0,105 83,85 MCBT 0,124 120,00 7.1.1 Descascamento
A figura 8 descreve o balanço de massa para a etapa de descascamento.
Figura 8 - Balanço de massa para a etapa de descascamento.
MCS = MBN – MD (Equação 1) MCS = 224,39 Kg/dia – 190,51 Kg/dia MCS = 33,88 Kg/dia Rendimento = MBNMD x 100 % (Equação 2) Rendimento = 190,51224,39 x 100% Rendimento = 84,9%
7.1.2.Fatiamento
A figura 9 descreve o balanço de massa para a etapa de Fatiamento.
Figura 9 - Balanço de massa para a etapa de Fatiamento
MF = MD - MBC (Equação 3) MF = 190,51Kg/dia – 186,95 Kg/dia MF = 3,56 Kg/dia Rendimento = MBC MD x 100 % (Equação 4) Rendimento = 186,95 190,51 x 100% Rendimento = 98,13%
7.1.3. Adição do óleo de coco e canela
A figura 10 descreve o balanço de massa para a etapa de adição do óleo de coco e canela.
Figura 10 - Balanço de massa para a etapa de adição do óleo de coco e canela.
MBT = MOC + MC + MBC (Equação 5)
MBT = 12,45Kg/dia + 4,45Kg/dia + 186,95 Kg/dia MBT = 203,85 Kg/dia Rendimento = MBT MBC x 100 % (Equação 6) Rendimento = 203,85 186,95 x 100% Rendimento = 109%
7.1.4. Forneamento
A figura 11 descreve o balanço de massa para a etapa de forneamento.
Figura 11 - Balanço de massa para a etapa de forneamento.
MAE = MBT - MCBD (Equação 7) MAE = 203,85 Kg/dia – 120 Kg/dia
MAE = 83,85 Kg/dia Rendimento = MCBD MBT x 100 % (Equação 8) Rendimento = 120 203,85 x 100% Rendimento = 58%
A umidade final do chips de banana da terra é de 2%. Para a produção de 120 kg/dia de chips de banana da terra, são necessários 224,39 kg/dia de banana da terra, 4,45 kg/dia de canela, 12,45 kg/dia de óleo de coco.
7.2. Balanço de Energia
A primeira lei da termodinâmica mostra os princípios básicos de conservação da energia: esta não pode ser criada nem destruída. A energia acumulada é igual a entrada menos a saída (Sant’ana, 2013).
Para a realização dos cálculos foi considerado o modelo de balanço de energia conforme o estudo de Carzino (2006).
ACÚMULO = ENTRA – SAI ± (GERAÇÃO, CONSUMO OU TROCA) (Equação 9)
Para o cálculo do balanço de energia em um forno é considerado todo tipo de energia significante, o seja a que entra, sai e acumula. Assim reorganizando a Equação 9 temos:
QC + QBTc + QSi + QEXO = QBTa + QEMI + QAMB + QSf + QENDO (Equação 10) (Carzino, 2006)
Onde:
QC = Calor de combustão do gás natural.
QBTc = Calor da banana da terra temperada crua.
QSi = Calor suplementar fornecidos ao forno na entrada
QEXO = Calor fornecidos pelas reações exotérmicas durante o processo de cozimento.
QBTa = Calor da banana da terra temperada depois de assada. QEMI = Calor emitido pela banana da terra durante o processo. QAMB = Calor perdido para o ambiente.
QSf = Calor suplementar fornecidos ao forno na saída.
QENDO = Calor perdido pelas reações endotérmicas durante o processo de cozimento.
7.2.1. Cálculo do calor de combustão do gás natural (QC)
Para ocorrer a troca de calor com o alimento, uma fonte de energia primária é utilizada. No caso do forno, o gás natural é o combustível utilizado e sua energia de combustão dele é transmitida para o interior do forno com a finalidade de assar a banana temperada. Para o cálculo do calor de combustão utiliza-se a Equação 11.
QC = B * (PCI + qfg + qac) * τ (Equação 11) qfg = Cpgás * Tgás (Equação 12) qac = mac * Cpac * Tac (Equação 13)
Onde:
B = Consumo de combustível do forno industrial. PCI = Poder calorífico inferior.
qfg = Calor físico do gás natural. qac = Calor físico do ar da combustão. τ = Tempo de cozimento.
Cpgás = Calor específico do gás natural. Tgás = Temperatura de entrada do gás natural. mac = Massa do ar da combustão.
Cpac = Calor específico do ar da combustão. Tac = Temperatura do ar da combustão.
Substituindo as equações 12 e 13 na Equação 11, temos:
QC = B * [PCI + (Cpgás * Tgás) + (mac * Cpac * Tac)] * τ (Equação 14)
Segundo Carzino (2006), o Cpgás 1,655 kJ/m3 ºC, Cpac 1,005 kJ/kg°C, a massa do ar da combustão (mac) para esse tipo de forno é de 11,488 kg/Nm3 e a variável de consumo de combustível do forno industrial (B) é determinada de acordo com o tamanho do forno e com o modelo do combustor utilizado e varia de 0,000555 a 0,000111 Nm3 /s. Como o forno utilizado é de porte médio, considera-se um valor intermediário de 0,000833 para B. O PCI para o gás natural é de 35,564x103 kJ/Nm 3 (COPERGÁS, 2017). O tempo de cozimento (τ) é de 1800 segundos, obtido através de dados experimentais. As temperaturas de entrada do gás natural e do ar de combustão foram consideradas temperatura ambiente (25°C).
QC = 0,000833 𝑁𝑚3 𝑠 * [3,5664x10 4 𝑘𝐽 𝑁𝑚 3 + (1,655 𝑘𝐽 𝑚3 °C * 25°C) + (11,488 𝑘𝑔 𝑁𝑚3 * 1,005 𝑘𝐽 𝑘𝑔 °𝐶* 25°C)] * 1800s QC = 5,3969x104 kJ
7.2.2. Cálculo do calor da banana da terra temperada crua (QBTc)
Para o cálculo da quantidade de calor da massa da banana temperada antes do forneamento será utilizada a Equação 15.
QBTc = mBTc * CpBTc * TBTc (Equação 15) Onde:
mBTc = Massa da banana temperada crua.
CpBTc = Calor específico da banana temperada crua. TBTc = Temperatura da banana temperada crua.
O calor específico da banana temperada (CpBTc) é o somatório do produto entre o calor específico de cada ingrediente (tabela 5) e a sua fração mássica.
CpBTc = ∑𝑛𝑖=1Cpi ∗ Xi (Equação 16)
De acordo com Sucrana (2009), o calor específico do azeite de oliva é de 1,96 kJ/kg°C. Como critérios para os cálculos, foi considerado esse valor como aproximação para o óleo de coco, e segundo Sant’ana (2013), o calor específico da banana (CpB) foi calculado pela Equação 17, predefinida e depende de sua temperatura e fração mássica de água. Considerando que a temperatura da banana é ambiente (25°C) e a fração mássica de água é em média 0,70.
CpB = 0,13049 + 2,3004w + 2,4662x10-2 T (Equação 17)
Onde:
w = Fração mássica de água da banana da terra. T = Temperatura da banana da terra.
Tabela 5 - Calor específico e fração mássica dos ingredientes.
Ingrediente Calor Específico (kJ/kg °C) Fração Mássica
Banana da terra 2,36* 0,85**
Óleo de coco 1,96 0,08**
* Calculado a partir da equação 17. ** Obtido a partir de dados experimentais
Como a fração mássica da canela, é pequena, foi desconsiderada para efeitos de cálculo.
Substituindo os dados na Equação 16:
CpBTc = (2,36 𝑘𝐽 𝑘𝑔 °𝐶 * 0,85) + (1,96 𝑘𝐽 𝑘𝑔 °𝐶 * 0,08) CpBTc = 2,1628 𝑘𝐽 𝑘𝑔 °𝐶
Com o calor específico da banana temperada e crua (CpBTc) definido, pode-se substituir na Equação 15, já que sabe-se o valor da massa diária de banana temperada (203,85 kg/dia, calculada na Equação 5) que entra no forno e a temperatura em que ela se encontra (25°C).
QBTc = 203,85 kg * 2,1628 𝑘𝐽
𝑘𝑔 °𝐶 * 25 ºC QBTc = 1,1022x104 kJ
7.2.3. Cálculo do calor da banana da terra temperada depois de assada (QBTa)
A Equação 18 representa a quantidade de calor da massa da banana da terra temperada depois de assada.
QBTa = mBTa * CpBTa * TBTa (Equação 18)
Onde:
mBTa = Massa da banana temperada e assada.
CpBTa = Calor específico da banana temperada e assada. TBTa = Temperatura da banana temperada e assada.
Para determinar o calor específico da banana temperada (CpBTa), utilizou-se a Equação 17. Os valores de umidade e temperatura foram referentes aos do produto pronto para consumo. Os dados experimentais informam que a umidade dos chips de banana da terra é de 2% e temperatura de 180 ºC.
Assim:
CpBTa = 0,13049 + 2,3004*(0,02) + 2,4662x10-2 *(180 ºC) CpBTa = 4,6157 𝑘𝐽
𝑘𝑔°𝐶
Com o valor do calor específico da banana da terra temperada e assada, a vazão mássica da produção e a temperatura do produto na saída do forno, pode-se calcular a quantidade de calor transferido através da Equação 18.
QBTa = 120 kg * 4,6157 𝑘𝐽
𝑘𝑔 °𝐶 * 180 °C QBTa = 9,9699x104 kJ
7.2.4 Cálculo do calor perdido para o ambiente (QAMB)
Reorganizando a Equação 10 e isolando a variável de calor perdido para o ambiente (QAMB):
QAMB = QC + QBTc + QSi + QEXO - QBTa - QEMI - QSf - QENDO (Equação 19)
As trocas de calor das reações exotérmicas e endotérmicas podem ser desconsideradas para o processo avaliado (QEXO = QENDO = 0). A banana não emite calor, só recebe (QEMI = 0). O calor recebido e cedido pelas bandejas do forno pode ser desconsiderado também (QSi = QSf = 0), pelo fato da bandeja escolhida para este trabalho possuir uma massa bem inferior às bandejas convencionais avaliadas por Carzino (2006).
Assim:
QAMB = QC + QBTc - QBTa
QAMB = 5,3969x104 kJ + 1,1022x104 kJ - 9,9699x104 kJ QAMB = - 3,4708x104 kJ
8. ANÁLISE ECONÔMICA
O empreendedorismo dos pequenos negócios é quase unanimemente visto como benéfico para a vida econômica e social de países e regiões (BARROS et al., 2005).
O custo é o gasto econômico que representa a fabricação de algum serviço ou produto. Para a análise do valor unitário de um produto tem que ser levado em consideração alguns fatores, tais como: custo com matéria-prima, embalagem, gasto com energia elétrica e mão-de-obra.
8.1. Custo com matéria prima
O custo com matéria prima foi estipulado a partir de uma produção de 120 kg de chips de banana da terra. A Tabela 6 mostra o custo total baseado no valor atualizado de mercado para o mês de setembro de 2018 segundo o comércio local.
Tabela 6 - Custo com matéria prima
Insumo Banana da terra Óleo de coco Canela Fornecedor CEASA/RN MF Rural Eloi Chaves Preço/Peso (R$/Kg) 1,70 53,4 0,95 Quantidade (Kg) 224,39 12,45 4,45 Total Custo Total (R$) 381,46 664,83 4,2 1050,49
8.2. Custo com embalagem
Os custos com embalagem foram calculados com base na produção de 120 kg de chips de banana por dia, o que resulta em 2400 pacotes prontos para a comercialização e consumo.
A embalagem necessita de uma unidade de stand up pouch, dois adesivos para o rótulo e a cada 20 pacotes de chips de banana da terra é necessário uma embalagem secundária para transporte (caixa de papelão).
.
Tabela 7 - Custo com embalagem.
Item Fornecedor Valor unitário
(R$) Quantidade Custo (R$) Embalagem Stand up pouch (17 x 23 x 5) CBC Embalagens 1,50 2400 3600,00 Rótulo Printi’ 0,26 4800 1248,00 Caixa de papelão (50 x 34 x 23,5) NZB Embalagens 6,70 120 804,00 Total 5652,00
8.3. Custo com energia elétrica
Os custos com energia elétrica considerados foram apenas os diretamente ligados à produção. Os cálculos foram feitos com base no reajuste anual da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), em conjunto com a Companhia Energética do Rio Grande do Norte (COSERN) definido pela Resolução Homologatória nº 2.221, de 18 de abril de 2017, com o kW/h custando 0,418 reais.
Tabela 8 - Custos com energia elétrica. Equipamento Balança Industria Balança de Bancada Câmara Fria Lavadora Hidrodinâmica Cubetadeira Forno Turbo Seladora de Embalagens Fornecedor Ramuza Elgin Continental NHS NHS Brasimaq Input 3D Quantidade 1 3 1 1 1 2 6 Tempo de uso diário (h) 1 2 24 1 2 6 1 Consumo unitário (kW/h) 0,015 0,00004 1,15 1,5 2,2 7,9 0,1 Consum o Total (kW/h) 0,015 0,00013 1,15 1,5 2,2 15,8 0,6 TOTAL Consum o ao Dia (kW/h) 0,015 0,00026 27,6 1,5 4,4 94,8 0,6 128,91
O custo total diário em reais de energia elétrica é a multiplicação do total gasto ao dia (128,91 kW/horas ao dia) pelo valor do kW/h (0,418 Reais/hora). Assim o custo total será de 53,88 Reais por dia.
8.4. Custo com mão de obra
Os custos relacionados à mão de obra foram baseados nos pisos salariais dos respectivos funcionários. De acordo com o decreto de lei nº 4.950-A, de 22 de
abril de 1996, o salário base do engenheiro de alimentos é de 6 salários mínimos. Os demais salários foram baseados no decreto nº 8.948 de 29 de dezembro de 2016 do Poder Executivo, que exige o salário mínimo no valor de 937,00 reais.
Tabela 9 - Custos com mão de obra
Função Quantidade Salário base (R$) Salário com
encargos (R$) Engenheiro de Alimentos 1 5622,00 7196,16 Téc. De Laboratório 1 1874,00 2398,72 Téc. de Eletrônica 1 1874,00 2398,72 Auxiliar de Produção 4 954,00 3816,00 Auxiliar Administrativo 2 954,00 3781,68 Auxiliar de Entrega 1 954,00 1890,84
Auxiliar de Serviços Gerais 1 954,00 1890,84
Cozinheiro 1 954,00 1890,84 Porteiro 1 954,00 1890,84 Secretária 1 954,00 1890,84 Estagiário 1 954,00 TOTAL 1890,84 30936,32
O custo diário de mão de obra foi definido pela razão entre a folha salarial mensal (30936,32 reais) e a quantidade de dias trabalhados (24 dias). Assim o custo com mão de obra é de 1289,01 Reais por dia.
8.5. Custo unitário do produto
A estimativa do custo de um pacote de 50 gramas de chips de banana da terra pode ser observada na Tabela 10, a qual consiste na soma dos custos com matéria-prima, embalagem, energia elétrica e mão de obra.
Tabela 10 - Custo unitário do produto
Item Custo Diário (R$) Custo Unitário (R$)
Matéria-prima 1050,49 0,44 Embalagem 5652,00 2,35 Energia Elétrica 53,88 0,02 Mão de Obra 1289,01 TOTAL 0,53 3,34
Com base nos resultados final das análises dos custos, observa-se que o valor unitário do produto elaborado é totalmente acessível, em vista que o preço médio disponibilizado no mercado para esta linha de produtos é em torno de 7 reais a unidade de 45 gramas.
9. EMBALAGEM
A embalagem desempenha um papel fundamental na indústria alimentícia em detrimento às suas múltiplas funções, tais como a conservação do produto, mantendo qualidade e segurança, prolongando sua vida útil e minimizando as perdas do produto, uma vez que atuam como barreira contra fatores responsáveis pela deterioração química, física e microbiológica (JORGE,2013).
As embalagens vêm sendo consideradas como o maior veículo de venda e de construção da marca e da identidade de um produto, já que são o primeiro contato do consumidor com o produto, sendo fundamentais para a escolha e a compra (DELLA LUCIA et al., 2007).
Dentre as diversas embalagens, as do tipo stand up pouch é definida como embalagem plástica flexível, pois adéqua-se ao formato do produto, assim é ideal para alimentos que são frágeis e quebradiços. Seu corpo laminado permite a proteção contra a luz, elemento deteriorante e a sua capacidade de ficar “em pé” facilita a organização e distribuição do produto (BARÃO, 2011). Este tipo de
embalagem é prática, pois oferece a possibilidade do consumidor abri-la e fechá-la mesmo depois do lacre ter sido aberto. Em adição a forma de apresentação e a cor das embalagens, transmitem ao consumidor uma ideia do produto, e que muitas vezes se torna fator determinante de um compra.
Na busca de atender características ideais de qualidade e segurança, a escolha da embalagem para o produto elaborado foi a do tipo stand up pouch, com apresentação vertical (Figura 15) a qual representa a sensação de força, confiança e solenidade, na cor amarela a qual representa luminosidade e alegria, que são características boas para chamarem atenção do cliente para o produto na prateleira.
Figura 12 - Embalagem do produto finalizado e pronto para o consumo.
10. TRATAMENTO DE RESÍDUOS
O tratamento de resíduos visa reduzir a agressão ao meio ambiente, causada pela produção de resíduos indesejados na indústria que é um fator altamente relevante no mundo atual, uma vez que podem causar mudanças climáticas e gerar desastres naturais.
Os resíduos gerados e avaliados neste trabalho são divididos em sólidos e líquidos. Os sólidos são provenientes da etapa de tratamento final da banana, papéis descartáveis e embalagens descartadas. Já os líquidos referem-se a toda água utilizada na empresa, bem como a água de enxágue das placas metálicas utilizadas no forneamento.
10.1. Resíduos Sólidos
Os papéis descartáveis, embalagens descartadas e todos os outros resíduos da indústria são separados corretamente de acordo com a exigência da coleta seletiva.
Os resíduos de casca da banana gerados na produção são acondicionados e direcionados para a indústria de bioadsorventes, para serem utilizados na purificação de corpos aquáticos contaminados por derivados de petróleo, tais como óleo diesel e gasolina (Costa 2012).
10.2. Resíduos Líquidos
O sistema de resíduos líquidos é dividido na parte de gradeamento e no separador de óleos e graxas.
10.2.1.Gradeamento
O gradeamento consiste num sistema realizado em canal, onde são instaladas chapas perfuradas ou grades metálicas com espaçamento pequeno. Tem como objetivo separar resíduo sólido que passam pelos ralos. E, em seguida encaminha-los para o aterro.
10.2.2. Separador de óleos e graxas
O resíduo líquido é direcionado para a estação de separação, onde os óleos e gorduras são separados em uma caixa com chicanas internas. Essa caixa é desenhada com um tempo de retenção hidráulica (HRT%) adequado e suficiente para que a separação ocorra pela diferença de densidades. Como os óleos e gorduras possuem menor densidade ficam na superfície da mistura e são removidos mecanicamente (Soares, 2017).
Em seguida a água é despejada na rede de saneamento comum e os óleos e gorduras separados são encaminhados para a empresa INDAMA que é responsável por tratar de forma adequada resíduos oleosos (Soares,2017).
11. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nos dados estimados, é possível inferir que a produção de chips de banana sem adição de sódio para atender as expectativas dos consumidores veganos, vegetarianos, pessoas com restrição alimentar e consumidores mais exigentes é viável economicamente. O processo de forneamento utilizado foi efetivo mostrando que é possível produzir chips, sem a necessidade do emprego de frituras. Em relação a praticidade de consumo ficou evidenciada na embalagem do tipo stund up pouch, a qual possibilita o consumidor abrir e fechar a embalagem mesmo depois de romper o lacre.
A análise de custo unitário do produto foi satisfatória, comparada a análise de mercado, constatando-se que mesmo com uma lucratividade de 30% do valor unitário, o pacote de chips ficou bem abaixo do preço oferecido nas prateleiras da região.
De maneira geral, a produção de chips de banana sem adição de sódio possui viabilidade econômica, mercadológica, operacional e ambiental, sugerindo ser uma nova opção para um nicho de mercado consumidor que vem crescendo constantemente.
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