universidade federal do rio grande do norte...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
CANDICE RAQUEL DOS SANTOS BARRETO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PROCESSAMENTO DE SUCO CONCENTRADO DE LARANJA
ORIENTADORA: PROF.ª DRª. KÁTIA NICOLAU MATSUI
NATAL/RN
2013
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 2
2.1. A laranja ....................................................................................................................... 2
2.2. O setor citrícola no Brasil ............................................................................................ 3
2.3. Definição de suco ......................................................................................................... 5
2.4. Suco de laranja ............................................................................................................. 6
2.5. Qualidade do suco de laranja ....................................................................................... 8
2.5.1. Fatores microbiológicos ....................................................................................... 8
2.5.2. Fatores enzimáticos .............................................................................................. 8
2.5.3. Fatores físicos e químicos .................................................................................... 9
2.6. Embalagem .................................................................................................................. 9
3. PROCESSAMENTO .............................................................................................. 11
3.1. Fluxograma do processo ............................................................................................ 11
3.2. Descrição das etapas .................................................................................................. 12
3.2.1. Recepção, seleção e armazenamento .................................................................. 12
3.2.2. Lavagem ............................................................................................................. 13
3.2.3. Extração .............................................................................................................. 14
3.2.4. Pasteurização ...................................................................................................... 15
3.2.5. Concentração ...................................................................................................... 16
3.2.6. Lavagem das garrafas ......................................................................................... 18
3.2.7. Envase ................................................................................................................. 19
3.2.8. Rotulagem ........................................................................................................... 19
3.2.9. Embalagem ......................................................................................................... 21
3.2.10. Armazenamento .................................................................................................. 21
4. LAYOUT ................................................................................................................. 21
5. BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA ................................................................. 22
5.1. Extração ..................................................................................................................... 23
5.2. Concentração ............................................................................................................. 23
6. ANÁLISE DE CUSTOS ......................................................................................... 29
6.1. Custo de mão de obra ................................................................................................. 29
6.2. Custo de matéria-prima .............................................................................................. 30
6.3. Custo de embalagem .................................................................................................. 31
6.4. Custo de energia elétrica ............................................................................................ 32
6.5. Custo unitário de produção ........................................................................................ 33
7. TRATAMENTO DE RESÍDUOS .......................................................................... 33
7.1. Suco de polpa lavada (pulp wash) ............................................................................. 34
7.2. Óleo essencial ............................................................................................................ 35
7.3. D-limoneno ................................................................................................................ 35
7.4. Farelo de polpa cítrica ................................................................................................ 36
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 37
REFERÊNCIAS ............................................................................................................ 39
LISTA DE VARIÁVEIS
: vazão mássica de alimentação (kg/h);
: vazão mássica de produto (kg/h);
: vazão mássica de vapor saturado (kg/h);
: vazão mássica de vapor na saída do evaporador “n” (kg/h);
: vazão mássica de produto do evaporador 1 e de alimentação do evaporador 2 (kg/h);
: vazão mássica de produto do evaporador 2 e de alimentação do evaporador 3 (kg/h);
: vazão mássica de líquido saturado do evaporador 1 (kg/h);
: vazão mássica de líquido saturado do evaporador 2 (kg/h);
: vazão mássica de líquido saturado do evaporador 3 (kg/h);
xf: fração de sólidos inicial;
xp: fração de sólidos final;
Tn: variação de temperatura no evaporador “n” (ºC);
Tvs: temperatura do vapor saturado (ºC);
T3: temperatura do evaporador 3 (ºC);
Un: coeficiente global de transferência de calor do evaporador “n” (kJ/hm²ºC);
Cp: calor específico (kJ/kgºC);
: entalpia na corrente “i” (kJ/kg);
An: área do evaporador “n” (m²);
qn: taxa de transferência de calor no evaporador “n” (kW/h);
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1. INTRODUÇÃO
O Brasil é o maior produtor mundial de laranja, sendo responsável por 80% do comércio
mundial de suco de laranja concentrado congelado. A cadeia citrícola é uma das mais importantes
no setor do agronegócio brasileiro, gerando emprego e divisas para o país e produzindo diversos
produtos e subprodutos (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
O suco de laranja originário do Brasil é conhecido por sua elevada qualidade. Por ser o
maior produtor e exportador, detém 53% da produção mundial e exporta aproximadamente 98%
dessa produção (NEVES et al., 2011).
O país destina 70% de sua produção para processamento industrial, sendo que São Paulo e o
Triângulo Mineiro destinam 86% de suas produções para esse mercado. Para se ter ideia da
importância da indústria processadora para essas duas regiões brasileiras, basta observar que, no
Brasil, nenhuma outra fruta é produzida para fins industriais em volume semelhante à produção de
laranja (NEVES et al., 2011).
O suco produzido no Brasil é praticamente todo destinado à exportação. Assim, para reduzir
os custos de transporte e armazenamento, o suco é concentrado. Além das vantagens de ordem
econômica, a concentração aumenta a estabilidade microbiológica do suco (QUEIROZ; MENEZES,
2005).
O suco de laranja é a bebida à base de frutas mais consumida no mundo, com 35% de
participação entre os sucos. De cada cinco copos de suco de laranja consumidos no mundo, três são
produzidos nas fábricas brasileiras. Na safra 2009/2010, a produção brasileira foi de 397 milhões de
caixas de laranja de 40,8 kg (NEVES et al., 2011).
A citricultura gera, entre empregos diretos e indiretos, um contingente de 230 mil posições,
e uma massa salarial anual de R$ 676 milhões (NEVES et al., 2011).
Esse trabalho apresenta um panorama geral de uma unidade industrial para a produção de
suco concentrado de laranja, com capacidade de produção de 689 litros de suco concentrado por
hora. Teve como objetivo específico descrever todas as etapas de processamento do suco
concentrado de laranja e, através dos balanços de massa e energia, quantificar as correntes,
apresentando os equipamentos utilizados em cada etapa e o layout da indústria. Foi realizada uma
análise de custos levando-se em consideração os custos com mão de obra direta, matéria-prima,
embalagem e energia elétrica necessários para o processo, obtendo o custo unitário de produção. Do
tratamento dos resíduos gerados no processamento do suco de laranja, são obtidos subprodutos
2
como o suco de polpa lavada, os óleos essenciais, o d-limoneno e o farelo de polpa cítrica, também
mencionados no trabalho.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. A laranja
De todas as árvores frutíferas, uma das mais conhecidas, cultivadas e estudadas em todo o
mundo é a laranjeira. Como todas as plantas cítricas, a laranjeira é nativa da Ásia. Embora o local
de sua origem seja tema de controvérsias, a ideia popular de que a laranja é uma fruta chinesa,
comprovada por seu nome científico (Citrus sinensis), faz muito sentido, pois a primeira referência
escrita à laranja apareceu em caracteres chineses, por volta de 2.200 a.C. Esse primeiro registro
deve-se ao imperador Ta Yu, que preocupou-se em deixar uma memória de conhecimentos
agrícolas de seu tempo (DONADIO; MOURÃO FILHO; MOREIRA, 2005).
De maneira geral, diz-se que a partir da Ásia, a laranja foi levada para o Norte da África, e
daí, para o Sul da Europa, onde teria chegado na Idade Média. Na América, os frutos teriam
chegado com os descobrimentos, por volta de 1.500. Desde então, a laranja se espalhou pelo
mundo, sofrendo mutações e dando origem a novas variedades (DONADIO; MOURÃO FILHO;
MOREIRA, 2005).
A laranja (Citrus sinensis) é um fruto cítrico, composto por epicarpo, mesocarpo, endocarpo,
columela e sementes. No epicarpo ou flavedo, estão presentes os carotenóides que são responsáveis
pela coloração alaranjada do fruto maduro, além de limoneno e os óleos essenciais que
proporcionam aroma e sabor característicos da laranja. O mesocarpo ou albedo é caracterizado por
uma camada branca e esponjosa contendo flavanonas que são responsáveis pelo sabor amargo;
pectina que possui propriedade espessante no suco; e fibras à base de celulose. Imediatamente
abaixo do mesocarpo, são encontrados os gomos do fruto, contendo as vesículas de suco, separados
por um material membranoso, que constitui o endocarpo (QUEIROZ; MENEZES, 2005). A
columela é a porção central branca da laranja onde se encontram as sementes. As sementes possuem
limonina que, durante o processo de extração, é levado para o suco contribuindo para o amargor do
produto final (MACEDO, 2002). As membranas que recobrem os gomos e parte da columela e do
albedo fornecem as polpas adicionais que podem ser extraídas juntamente com o suco (BARBOSA,
2006). A Figura 1 mostra a estrutura interna da laranja.
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Figura 1. Estrutura interna da laranja (TETRA PAK, 1998).
No Brasil, o processamento de suco concentrado está restrito praticamente a quatro
variedades de laranja: a Hamlin por ser considerada como precoce, a Pera para a meia estação e a
Natal e Valência, que são tardias. Com essas quatro variedades, a indústria processa citrus de julho
a dezembro de cada ano com maiores índices de sazonalidade, e até fevereiro do ano seguinte com
menores índices, sendo março a maio o período de entre safra (SIEWERDT, 2011).
2.2. O setor citrícola no Brasil
Introduzida no Brasil logo no início da colonização, a laranja encontrou no país melhores
condições para vegetar e produzir do que nas próprias regiões de origem, expandindo-se por todo o
território nacional. A citricultura destacou-se em vários Estados, porém, foi a partir da década de
1920 que se criou o primeiro núcleo citrícola nacional nos arredores de Nova Iguaçu no Estado do
Rio de Janeiro (NEVES et al., 2011).
Desde a criação do núcleo citrícola em 1920 até 1940, quando teve início a Segunda Guerra
Mundial, a produção de laranjas no Brasil havia crescido mais de dez vezes. Apesar dos avanços, o
setor passou por um momento crítico durante a guerra, quando a demanda pelas exportações de
laranja caiu drasticamente (NEVES et al., 2011).
Em 1959, instalou-se a primeira fábrica de suco concentrado no Brasil, a Companhia
Mineira de Bebidas. Atualmente existem 1.178 máquinas extratoras instaladas no país, sendo que
1.061 estão localizadas no Estado de São Paulo, 72 estão no Sul e 45 no Nordeste (NEVES et al.,
2011).
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O grande propulsor do crescimento da indústria cítrica brasileira foi a geada que atingiu em
1962 os pomares da Flórida, nos Estados Unidos, que eram, até então os maiores produtores
mundiais de laranja e de suco. O Brasil, apostando na atividade, trabalhou para preencher esta
lacuna aberta no mercado. Em meados da década de 1960, o país fez as primeiras exportações
experimentais de suco concentrado de laranja (VIEIRA; CESTARI; ALVES, 2000).
A união de uma citricultura extremamente desenvolvida e uma indústria competitiva fez
com que o Brasil se tornasse o maior produtor mundial de laranjas na década de 1980, superando os
Estados Unidos não só em produção como também em tecnologia de citros. Nessa fase, com
significativa queda da produção da Flórida, os preços do suco e da fruta atingiram valores recorde,
fazendo com que a citricultura brasileira ganhasse mais força a cada safra. Foi um período marcado
pelo ritmo acelerado de implantação de novos pomares em São Paulo, com taxas de expansão da
área cultivada com citros de 12% a 18% ao ano, e pela entrada de milhares de novos produtores
(NEVES et al., 2011).
O sistema agroalimentar citrícola brasileiro gera faturamento em torno de US$ 1,0 bilhão
por ano, sendo que do total produzido, cerca de 70% destina-se à fabricação de suco de laranja
concentrado e congelado (SLCC) para a exportação, 25% à comercialização da fruta ou suco no
mercado doméstico e o restante à exportação da fruta in natura (ou fresca). O Brasil é o maior
produtor mundial de laranja, principalmente no Estado de São Paulo, que é responsável por 75% da
produção nacional, de acordo com o IBGE. Em seguida, vêm os EUA, onde a produção concentra-
se no Estado da Flórida. Os demais grandes países produtores são China, União Europeia e México
(CITRUSBR, 2013). A Figura 2 mostra a produção de laranjas frescas entre os anos de 2010 e
2011.
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Figura 2. Produção de laranjas frescas entre os anos de 2010 e 2011 (CITRUSBR, 2013).
2.3. Definição de suco
A legislação brasileira através do Decreto nº 6.871, de 4 de junho de 2009, regulamenta a
Lei Nº 8.918, de 14 de julho de 1994, que dispõe sobre a padronização, a classificação, o registro, a
inspeção, a produção e a fiscalização de bebidas, define suco como a bebida não fermentada, não
concentrada, ressalvados os casos especificados na legislação, e não diluída, destinada ao consumo,
obtida da fruta madura e sã, ou parte do vegetal de origem, por processamento tecnológico
adequado, submetida a tratamento que assegure a sua apresentação e conservação até o momento do
consumo (BRASIL, 2009).
De acordo com a legislação brasileira, para as bebidas não alcoólicas, são previstos os
seguintes tipos de suco:
Suco concentrado - suco parcialmente desidratado, podendo ser adicionado de açúcar na
quantidade máxima fixada para cada tipo de suco, através de ato administrativo, observado o
percentual máximo de 10% em peso, calculado em gramas de açúcar por cem gramas de
suco, e deve ser mencionado no rótulo;
Suco desidratado - o suco sob o estado sólido, obtido pela desidratação do suco integral,
devendo conter a expressão "suco desidratado";
Suco concentrado e desidratado - quando reconstituído, deverá conservar os teores de
sólidos solúveis originais do suco integral, ou o teor de sólidos solúveis mínimos
estabelecidos nos respectivos padrões de identidade e qualidade para cada tipo de suco;
6
Suco integral - sem adição de açúcar e em sua concentração natural, sendo proibido o uso da
designação para o suco reconstituído;
Suco misto - obtido pela mistura de duas ou mais frutas e das partes comestíveis de dois ou
mais vegetais, ou dos seus respectivos sucos, sendo a denominação constituída da palavra
suco, seguida da relação de frutas e vegetais utilizados, em ordem decrescente das
quantidades presentes na mistura;
Suco reconstituído - obtido pela diluição de suco concentrado ou desidratado, até a
concentração original do suco integral ou ao teor de sólidos solúveis mínimos estabelecidos
nos respectivos padrões de identidade e qualidade para cada tipo de suco integral, sendo
obrigatório constar de sua rotulagem a origem do suco utilizado para sua elaboração, se
concentrado ou desidratado, sendo opcional o uso da expressão "reconstituído";
Suco tropical - obtido pela dissolução, em água potável, da polpa de fruta polposa de origem
tropical, não fermentado, de cor, aroma e sabor característicos da fruta.
Amplamente distribuído no mercado, o néctar é a bebida obtida da diluição em água potável
da parte comestível do vegetal ou de seu extrato, não fermentada, adicionada de açúcares, destinada
ao consumo direto (BRASIL, 2009).
O refresco ou bebida de laranja é a bebida não fermentada, obtida pela diluição, em água
potável do suco de laranja, com ou sem adição de açúcares, devendo conter no mínimo 30% de suco
da fruta (BRASIL, 2009).
2.4. Suco de laranja
A Instrução Normativa n° 01, de 7 de janeiro de 2000, do Ministério da Agricultura,
Pecuária e Abastecimento, define suco de laranja como a “bebida não fermentada e não diluída,
obtida da parte comestível da laranja (Citrus sinensis) através de processo tecnológico adequado”.
O suco não poderá conter substâncias estranhas à fruta, sendo proibida a adição de aromas e
corantes artificiais (BRASIL, 2000).
De acordo com a legislação brasileira, o suco de laranja deverá obedecer à composição
apresentada na Tabela 1.
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Tabela 1. Composição de suco integral de laranja (Fonte: BRASIL, 2000).
Composição Mínimo Máximo
Sólidos solúveis em ºBrix a 20 ºC 10,5 -
Relação de sólidos solúveis em Brix/acidez em
g/100g de ácido cítrico anidro 7,0 -
Açúcares totais naturais da laranja (g/100g) - 13,0
Ácido ascórbico (mg/100g) 25,0 -
Óleo essencial de laranja % (v/v) - 0,035
O suco de laranja é composto por água, açúcares, ácidos orgânicos, pectina, minerais, óleos
essenciais, fibras, proteínas e lipídios, como mostra a Tabela 2.
Tabela 2. Composição química aproximada de suco de laranja.
(Fonte: QUEIROZ; MENEZES, 2005).
Constituintes Porcentagem (%)
Água 85-90
Açúcares 6-9
Ácidos 0,5-1,5
Pectina 0,5-1,5
Minerais 0,5-0,8
Óleos Essenciais 0,2-0,5
Fibra 0,5-1,0
Proteína 0,5-0,8
Lipídeos 0,1-0,2
De acordo com Queiroz e Menezes (2005), o suco de laranja, embora não possa ser
considerado como alimento básico, é um excelente complemento alimentar, pois possui nutrientes
como ácido ascórbico (vitamina C), ácido fólico, riboflavina, niacina, ferro e vitamina A.
A vitamina C aumenta a proteção contra infecções, tem propriedade cicatrizante e um alto
poder de proteção antioxidante (NEVES et al., 2011).
Considerando os minerais, este suco é rico em potássio, mas pobre em sódio, fazendo com
que ele seja recomendado para pessoas que estão em tratamento com diuréticos (QUEIROZ;
MENEZES, 2005).
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2.5. Qualidade do suco de laranja
A qualidade do suco de laranja é influenciada basicamente por fatores microbiológicos,
enzimáticos, químicos e físicos, que comprometem suas características organolépticas (aroma,
sabor, cor, consistência, turbidez e corpo) e nutricionais (vitaminas). Em conjunto, esses fatores e as
alterações durante o acondicionamento, distribuição e estocagem irão influenciar a vida de
prateleira do produto (CORRÊA NETO; FARIA, 1999).
2.5.1. Fatores microbiológicos
O suco de laranja é considerado um alimento ácido e, portanto, sua deterioração de natureza
microbiológica está associada à proliferação de bactérias lácticas, leveduras e fungos que lhe
conferem sabor e odor indesejáveis (SUGAI et al. 2002).
A degradação por leveduras é a causa mais comum da deterioração dos sucos de frutas,
devido à sua elevada tolerância aos ácidos e à particularidade de muitas delas se desenvolverem
anaerobicamente e apresentarem maior resistência térmica que as bactérias e a maioria dos fungos.
Sua multiplicação é acompanhada de produção de CO2 e etanol, mas também pode manifestar-se
pela formação de películas e floculação que diminuem a turvação dos sucos. Podem também
produzir acetaldeído, que contribui para o odor fermentado (CORRÊA NETO; FARIA, 1999).
Queiroz e Menezes (2005) citam em sua publicação que o controle desses micro-organismos
é realizado através de tratamento térmico (pasteurização). Porém, afirma que temperaturas de 90°C,
que normalmente são utilizadas no tratamento térmico podem não ser suficientes para a inativação
de micro-organismos termorresistentes e temperaturas mais elevadas afetam as características
físico-químicas do suco, portanto, o controle de deterioração por micro-organismos
termorresistentes deve ser associado à adoção de práticas higiênico-sanitárias adequadas, visando
diminuir a possibilidade de contaminação das matérias-primas.
2.5.2. Fatores enzimáticos
A turbidez natural que os sucos cítricos apresentam influencia a aceitação do produto pelos
consumidores. Essa turbidez é uma mistura de partículas em suspensão contendo lipídios, proteínas,
pectina, celulose e hemicelulose, que resultam da ruptura das células da laranja durante a extração. A
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pectina é normalmente referida como o componente que naturalmente estabiliza a turbidez dos sucos
cítricos, pois agindo como emulsificante, ajuda a manter a suspensão proporcionando a turbidez
(CORRÊA NETO; FARIA, 1999).
De acordo com Versteeg et al. (1980, apud BADOLATO, 2000), a pectinesterase do suco de
laranja é mais termorresistente do que os micro-organismos deterioradores existentes no suco e do
que a peroxidase que é responsável por alterações no sabor e aroma. Portanto, a sua inativação é
utilizada como parâmetro para se definir o tempo e a temperatura do processamento térmico ao qual
o suco de laranja deve ser submetido.
Segundo KIM et al. (1999, apud BADOLATO, 2000), a atividade pectinesterase foi 90%
reduzida quando o suco foi submetido a uma temperatura de 80 ºC por 33,27 segundos, ou 85 ºC
por 26,08 segundos, ou ainda à uma temperatura de 90 ºC por 17,85 segundos, em processo
contínuo de pasteurização utilizando trocador de calor de placas.
2.5.3. Fatores físicos e químicos
Os fatores químicos que influem na qualidade do suco de laranja normalmente são reações
de oxidação, responsáveis por perdas de vitamina C e dos compostos de aroma e sabor do suco,
alterando sensivelmente as características sensoriais e nutricionais do produto. Essas reações
oxidativas dependem das condições de processamento utilizadas, tratamento térmico, presença de
oxigênio, embalagem utilizada e relação de tempo e temperatura de estocagem (QUEIROZ;
MENEZES, 2005).
2.6. Embalagem
A embalagem influi na qualidade do suco de laranja, promovendo um ambiente adequado ao
seu armazenamento e manuseio, de maneira a beneficiar a vida de prateleira do produto. Para tanto,
faz-se necessário que não só o produto atenda aos padrões da legislação vigente, como também, que
o sistema de acondicionamento utilizado seja capaz de preservar a sua qualidade.
Assim, a embalagem para suco de laranja deve ser livre de micro-organismos deteriorantes
que possam se desenvolver nas condições de estocagem e comercialização e não deve apresentar
problemas de migração, nem permitir a permeação de odores estranhos que possam alterar as
características organolépticas do suco. Como para qualquer outro produto, deve apresentar formato
e resistência mecânica adequada para resistir às solicitações do sistema de distribuição (manuseio,
10
movimentação, transporte e estocagem), a fim de se apresentar íntegra ao consumidor final. A
embalagem também deve apresentar integridade do fechamento, evitando, assim, uma
recontaminação microbiológica e problemas de vazamento durante a distribuição e comercialização
do produto. Por fim, deve proteger o suco da exposição ao oxigênio, apresentando baixa
permeabilidade do gás através do material de embalagem e do sistema de fechamento (CORRÊA
NETO; FARIA, 1999).
Bisset & Berry (1975, apud CORRÊA NETO; FARIA, 1999) estudaram a influência da
embalagem e temperatura de estocagem do suco de laranja integral e concentrado na retenção do
ácido ascórbico (AA). As embalagens utilizadas para o suco integral foram: frascos de vidro,
frascos de polietileno rígidos e poliestireno de alto impacto e as cartonadas. Todas essas
embalagens foram empregadas considerando somente sua utilização às temperaturas de 4,4; 10,0;
15,6 e 26,7 °C. Concluíram que nas embalagens de vidro houve retenção do AA muito superior às
demais, vindo, a seguir, o polietileno, o poliestireno e a cartonada, que apresentaram menor
retenção, em função de uma maior permeabilidade ao oxigênio desses materiais em relação ao
vidro. Os autores verificaram, ainda, em relação à temperatura de estocagem, que o suco integral
em embalagens de vidro apresentava retenção de AA praticamente igual para temperaturas de 4,4 e
10 °C, sendo que, para 26,7 °C, a retenção foi bastante inferior. No entanto, quando comparada com
as demais embalagens, a de vidro foi superior, independente das temperaturas de estocagem. Assim,
por exemplo, para o vidro a 10 °C, após 100 dias, tinha-se 88% de retenção, ao passo que para o
polietileno tinha-se aproximadamente 30% e para as demais menos que 2 %.
Segundo Barão (2011), a garrafa de PET (polietileno tereftalato) apresenta muitas vantagens
em relação à garrafa de vidro e de PEAD (polietileno de alta densidade), como por exemplo: é inerte,
tem boa resistência aos impactos, tem flexibilidade no que diz respeito ao formato, tamanho e cor,
pode ser mantida fechada e possui excelentes propriedades ópticas como a transparência e o brilho.
Alves e Garcia (1993) apresentam as vantagens das embalagens metálicas em geral:
impermeáveis a gases e vapor, evitam a incidência da luz, resistem a tratamentos térmicos (quando
submetidos a estes) e são litografadas possibilitando excelente qualidade gráfica, que compensa a
não visualização do produto.
O suco de laranja armazenado em lata ainda é novidade no Brasil. Segundo o trabalho
realizado por Shigeoka (1999), atualmente existe um grande interesse na utilização de latas de
alumínio, já que esta apresenta uma série de vantagens como economia de espaço e de energia,
redução no custo do transporte, maior giro de estoque e maior proteção ao meio ambiente.
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Uma breve pesquisa de mercado permitiu identificar as embalagens mais comumente
utilizadas para comercialização de suco concentrado de laranja. A Figura 3 mostra algumas dessas
embalagens encontradas no mercado.
Figura 3. Embalagens disponíveis no mercado de suco concentrado de laranja.
3. PROCESSAMENTO
3.1. Fluxograma do processo
As etapas do processamento de suco concentrado de laranja são mostradas na Figura 4.
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Figura 4. Fluxograma do processamento de suco concentrado de laranja.
3.2. Descrição das etapas
A seguir será descrito o processamento previsto do suco concentrado de laranja.
3.2.1. Recepção, seleção e armazenamento
As laranjas utilizadas no processamento do suco concentrado são transportadas em caixas
plásticas com capacidade de 20 kg, que chegam à indústria através de caminhões. A fruta é
descarregada em esteira transportadora (Figura 5), onde passam por uma inspeção visual para a
remoção de laranjas podres ou danificadas.
Recepção, seleção e armazenamento
Lavagem
Extração
Pasteurização
Concentração
Envase
Rotulagem
Embalagem
Armazenamento
Lavagem das garrafas
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Figura 5. Esteira transportadora (CRIZAF DO BRASIL, 2013).
Em seguida, as laranjas são pesadas em uma balança de plataforma (Figura 6) e
armazenadas em caixas plásticas vazadas, em local próprio (estoque de matéria-prima), ventilado e
sem incidência de luz solar direta, por no máximo 48 horas, de onde seguem para linha de
produção.
Figura 6. Balança de plataforma com capacidade de 500 kg (URANO, 2013).
3.2.2. Lavagem
As frutas são lavadas para retirar as sujidades da casca. A lavagem é realizada com água e
solução desinfetante a base de cloro. Bicos pulverizadores aspergem água e solução sobre a fruta
transportada sobre rolos de esteira, fazendo com que toda a extensão da casca seja molhada
(QUEIROZ; MENEZES, 2005).
A máquina de lavagem do fornecedor JBT FoodTech (Figura 7), promove a limpeza das
frutas a partir da aspersão de detergente combinado com a ação de escovas rotativas para remover a
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sujeira e detritos. A escova de lavar é construída em aço inoxidável equipado com 27 pincéis, dois
rolos de admissão e um rolo de descarga (JBT FOODTECH, 2013).
Figura 7. Máquina de lavagem de frutas por aspersão (JBT FOODTECH, 2013).
3.2.3. Extração
O objetivo do processo de extração do suco é remover o máximo de suco da fruta sem
incluir matéria da casca, o que significa obter maior quantidade de suco com a qualidade desejada.
O máximo de suco obtido na extração é cerca de 40-60%, dependendo do peso da fruta, da
variedade e do clima (TETRA PAK, 1998).
As extratoras são ajustadas para receber diferentes tamanhos de laranjas. Assim, cada fruto
recebe pressão para que seja extraído o máximo de suco sem retirar componentes indesejados, que
não devem ser misturados. O restante, como o bagaço e as sementes, é encaminhado para a
fabricação de subproduto (NEVES et al., 2011).
Os principais extratores utilizados pela indústria brasileira são “FMC Citrus Juice
Extractors”. Eles possuem alto custo, apresentam elevado rendimento e produzem suco de excelente
qualidade (QUEIROZ; MENEZES, 2005). Utilizou-se o extrator modelo ESC-5, com 5 xícaras,
capacidade de produção de até 4.000 L/h, fornecido pela MMC Equipamentos Industriais (Figura
8). Sua tecnologia de extração é composta de descascadores que separam o suco do bagaço e da
casca. Possui filtro incorporado na extratora, com filtração em prensa finisher (prensa contínua do
tipo parafuso sem fim) embutido na própria máquina gerando suco já filtrado, dispensando a etapa
de refinamento.
Este tipo de extrator é constituído de dois copos ou canecas em forma de dedos que se
interpenetram comprimindo a laranja inteira. O copo inferior é dotado de um tubo, através do qual
15
escoa o suco. Este tubo é constituído de tela perfurada que retém parte da polpa e demais partes
sólidas, impedindo que estas venham a se incorporar ao suco. Um dispositivo comprime a parte da
laranja contida dentro do tubo para completar a extração do suco. A grande vantagem deste extrator
é que evita o contato do suco com outros componentes da fruta, que são extraídos simultaneamente
ao suco (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
Figura 8. Extrator modelo ESC-5 utilizado na indústria de laranja (MMC, 2013).
3.2.4. Pasteurização
A pasteurização é um processo térmico que tem a finalidade de inativar enzimas, destruir
parcialmente a flora microbiana e eliminar totalmente a flora microbiana patogênica. A temperatura
empregada não ultrapassa os 100 ºC e a relação tempo-temperatura irá depender da quantidade e
tipo de micro-organismos patogênicos presente no alimento (EVANGELISTA, 2001).
A principal enzima presente no suco de laranja é a pectinesterase, que acelera a hidrólise na
molécula de pectina formando ácido péctico e metanol, sendo motivo de especial atenção no
processamento de frutas cítricas, pois pode causar instabilidade no suco, como opacidade,
geleificação e formação de compostos insolúveis que sedimentam no fundo da embalagem
(QUEIROZ; MENEZES, 2005).
Estudos sobre a inativação da pectinesterase foram conduzidos por Badolato (2000) na
pasteurização do suco de laranja natural. O parâmetro encontrado mais apropriado com respeito à
inativação enzimática foi da temperatura de pasteurização de 87,0 ºC e tempo de retenção variando
conforme o pH do suco. Para pH 4,0 o tempo de retenção requerido foi maior que para valores de
16
pH 3,4 ou 4,5, caracterizando um valor de pH como ponto de maior resistência térmica da
pectinesterase.
O binômio tempo-temperatura para inativação enzimática, de acordo com Queiroz e
Menezes (2005), é de 90 ºC por 30 segundos. Para os autores Corrêa Neto e Faria (1999), o
tratamento térmico a temperatura, no mínimo, de 91 ºC durante 40 segundos seria suficiente para
inativação enzimática do suco de laranja.
O aquecimento é realizado em trocador de calor tubular de superfície raspada, pois são os
mais adequados para produtos de alta viscosidade e alto teor de sólidos. O alimento líquido passa
através de um tubo a outro, e água aquecida é recirculada através das paredes do tubo. O processo
de pasteurização não modifica em praticamente nada o sabor do suco e afeta pouquíssimo o valor
nutricional (CABRAL; FREIRE JUNIOR; MATTA, 2005; CORRÊA NETO; FARIA, 1999).
O equipamento utilizado na indústria foi o trocador de calor de superfície raspada fornecido
pela Wastec Máquinas Automáticas (Figura 9), com capacidade de produção de 60 a 10.000 kg/h.
Figura 9. Trocador de calor tubular de superfície raspada (WASTEC, 2013).
3.2.5. Concentração
Após a pasteurização, o suco passa à etapa de concentração (remoção de água) através de
aparelhos chamados de evaporadores. Estes funcionam sob vácuo e baixa temperatura, permitindo a
obtenção de um produto de alta qualidade com um mínimo consumo de energia.
Para manter o vácuo em um evaporador, é necessário remover contínua e rapidamente os
vapores condensáveis produzidos, bem como o ar ou outros gases, chamados incondensáveis,
dissolvidos no produto ou que entram no sistema devido a vazamentos (FOUST, 1982).
17
Os evaporadores mais usados na concentração do suco de laranja são o TASTE (Thermally
Accelerated Short Time Evaporator) e o Wiegant TVR (Thermal Vapor Recompression) (GAVA;
SILVA; FRIAS, 2008).
Na concentração é utilizado o evaporador tipo TASTE (Figura 10), com 3 efeitos, do
fabricante Etal Equipamentos e Tecnologia de Alimentos, Modelo 10K 4/5, com capacidade de
alimentação de até 5.874 kg/h.
O suco sofre um pré-aquecimento a cada estágio, antes de entrar no evaporador. Na saída de
cada evaporador, existe um equipamento com a função de separar a água na forma de vapor do suco
de laranja. A água evaporada do suco, depois de condensada, é utilizada na indústria para a lavagem
da fruta, visando economia de água (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
No processo de evaporação, o suco perde sua fração volátil em que estão as essências. Por
ser um produto de alto valor comercial, todos os evaporadores têm sistemas recuperadores de
essências. Elas podem ser reincorporadas ao suco ou serem armazenadas separadamente como
produto a ser vendido (CETESB, 2005).
O calor utilizado nas etapas de pasteurização e concentração tem como fonte a caldeira. A
caldeira utilizada foi o modelo G.V.E 2200, do fornecedor TECNIVAP, que produz até 3.000 kg/h
de vapor a partir de energia elétrica.
Durante o processo de concentração, o suco que apresenta aproximadamente 11 °Brix passa
para 65-66 °Brix. As determinações do grau de concentração são realizadas através do
monitoramento do Brix, assim se controla o fluxo do suco em função do Brix final desejado
(QUEIROZ; MENEZES, 2005).
O evaporador está localizado na parte externa do prédio por ser um equipamento de grandes
dimensões. O suco é levado por tubulações ao evaporador e retorna ao processo da mesma maneira.
18
Figura 10. Evaporador tipo TASTE (ETAL, 2013).
3.2.6. Lavagem das garrafas
A embalagem utilizada para o suco concentrado de laranja foi a garrafa de vidro, pois são
mais eficazes como barreira à entrada de ar e totalmente reciclável, sem nenhuma perda das suas
características originais (BARÃO, 2011).
Antes do envase, deve-se proceder a lavagem das garrafas de vidro com solução clorada e
posterior enxague com água. A operação é realizada na máquina de lavagem do fornecedor Sava
(Figura 11), com capacidade de lavar até 2.000 garrafas/h. Este equipamento é ligado de forma
contínua a máquina de envase.
Figura 11. Máquina enxaguadora (SAVA, 2013).
19
3.2.7. Envase
Dentre os vários sistemas de engarrafamento existentes, deve ser utilizado aquele que tiver
menor contato do suco com o ar, evitando-se as oxidações e eventuais contaminações. Deve
permitir, também, rapidez no enchimento e ausência de gotejamentos. Independentemente do
sistema de funcionamento, a enchedora deve ser construída de modo que permita ser lavada e
sanitizada de forma adequada (RIZZO; MENEGUZZO, 2007).
O envase asséptico é realizado pela máquina envasadora de suco automática MR 22 (Figura
12), do fabricante Mila Inox, com capacidade de produção de 3.000 unidades/hora, tamponamento
automático e revestida em aço inox AISI-304 escovado, utilizando garrafas de vidro transparente de
½ litro.
Figura 12. Máquina envasadora de suco automática MR 22 (MILA INOX, 2013).
3.2.8. Rotulagem
Os rótulos são colocados no suco manualmente, aplicando-se cola e afixando-os nas
garrafas.
De acordo com o Decreto nº 6.871, de 4 de junho de 2009, o rótulo da bebida deverá conter,
em cada unidade, sem prejuízo de outras disposições da lei, em caracteres visíveis e legíveis, os
seguintes dizeres (BRASIL, 2009):
20
Nome empresarial do produtor ou fabricante, do padronizador, do envasilhador ou
engarrafador ou do importador;
Endereço do produtor ou fabricante, do padronizador, do envasilhador ou engarrafador ou
do importador;
Número do registro do produto no Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento ou o
número do registro do estabelecimento importador, quando bebida importada;
Denominação do produto;
Marca comercial;
Ingredientes;
A expressão “Indústria Brasileira”, por extenso ou abreviada;
Conteúdo, expresso na unidade de medida correspondente, de acordo com normas
específicas;
Grau de concentração e forma de diluição, quando se tratar de produto concentrado;
Identificação do lote ou da partida;
Prazo de validade; e
Frase de advertência, conforme estabelecido em legislação específica.
Em relação à rotulagem nutricional, a Resolução RDC nº 40, de 21 de março de 2001, da
Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), estabelece que todas as indústrias fabricantes
de alimentos e bebidas embalados prontos para oferta ao consumidor se adaptem à referida
resolução que determina a declaração de informação nutricional obrigatória de valor calórico,
carboidratos, proteínas, gorduras totais, gorduras saturadas, colesterol, fibra alimentar, cálcio, ferro
e sódio, em todos os rótulos de alimentos e bebidas embalados. Essas informações nutricionais
referem-se ao produto na forma como está exposto à venda e devem ser apresentadas em porções
usuais de consumo, contendo ainda o percentual de valores diários para cada nutriente declarado
(BRASIL, 2001).
O rótulo possui recomendações de consumo do produto em até 7 dias após o rompimento do
lacre, além de instruções de como proceder a diluição, que, baseado em sucos concentrados de
laranja existentes no mercado, deve ser de 1 parte de suco para cada 2 partes de água, onde o
dosador recomendado é um copo americano.
21
Tendo como base os produtos semelhantes já existentes no mercado, o suco concentrado
sem adição de conservantes tem vida de prateleira de até 8 meses e pode ser mantido a temperatura
ambiente sem prejuízos à qualidade do produto.
3.2.9. Embalagem
As garrafas são acondicionadas manualmente em embalagens secundárias do tipo papelão,
contendo cada caixa, 20 unidades de suco concentrado de laranja.
3.2.10. Armazenamento
O armazenamento na indústria é realizado no setor de expedição, onde os produtos ficam
protegidos do calor, sem incidência de luz solar direta, boa ventilação e isento de odores
desagradáveis. As caixas são depositadas sobre pallets e afastadas das paredes para permitir a
correta limpeza do local.
4. LAYOUT
O layout da indústria de suco concentrado de laranja está apresentado na Figura 13. Neste
esquema estão representados as principais áreas da indústria e os equipamentos tratados no
fluxograma do processamento. As setas indicam a sequência do processo.
22
Figura 13. Layout da indústria de suco concentrado de laranja.
LEGENDA: (1) Estacionamento; (2) Esteira transportadora de fruto; (3) Balança de plataforma; (4)
Laboratório; (5) Estoque de matéria-prima; (6) Esteira de lavagem; (7) Extrator; (8) Pasteurizador;
(9) Evaporador triplo efeito; (10) Máquina de lavagem de garrafas; (11) Máquina de envase; (12)
Área de aplicação do rótulo e acondicionamento em embalagem secundária; (13) Estoque de
garrafas de vidro; (14) Armazenamento e Expedição; (15) Portaria; (16) Recepção; (17)
Administração; (18) Circulação; (19) Vestiário feminino; (20) Vestiário masculino; (21)
Almoxarifado central; (22) Refeitório; (23) Cozinha; (24) Coleta de lixo; (25) Caldeira.
5. BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA
O processamento do suco concentrado de laranja ocorre em batelada, processo em que as
funções de transferência de material ou processamento de material são cíclicas com resultados
repetíveis. Este processo faz um produto em quantidades finitas (RIBEIRO, 2001).
O balanço de massa do processo de produção de suco concentrado de laranja acontece nas
etapas em que são adicionados ou removidos componentes: extração e concentração. Nas demais
etapas do processo, não são consideradas alterações na massa.
23
Para a realização do balanço de energia, foi considerada apenas a etapa de concentração.
5.1. Extração
Para cada 100 kg de laranja utilizadas na fabricação de suco concentrado, são produzidos 55
kg de suco e os 45 kg restantes são os resíduos do processo (cascas, sementes e polpas) (CETESB,
2013).
Considerando que nesta etapa do processo entra por hora, 10.000 kg de fruta no extrator, e
sabendo-se que o rendimento é de 55,0%, tem-se uma vazão total de 5.500 kg/h de suco extraído. A
Figura 14 mostra o balanço de massa na etapa de extração.
Figura 14. Balanço de massa na etapa de extração
5.2. Concentração
Para a etapa de concentração são considerados os balanços de massa e energia. A
concentração ocorre em um evaporador a vácuo tipo TASTE, que utiliza baixas temperaturas, com
3 efeitos.
Inicialmente tem-se a vazão mássica de alimentação de 5.500 kg/h ( ), e segundo Queiroz
e Menezes (2005), o suco entra no evaporador com uma fração de sólidos inicial de 11% (xf = 0,11)
e deve sair com uma fração de sólidos final de 66% (xp = 0,66). A Figura 15 ilustra o esquema do
evaporador triplo efeito.
Extrator
24
Figura 15. Esquema do evaporador triplo efeito com as correntes de massa.
O primeiro efeito irá receber 5.500 kg/h de suco pasteurizado, a uma temperatura de 90 ºC
do trocador de calor.
A alimentação é concorrente, sendo que, o produto e o vapor movem-se na mesma direção
através de todos os efeitos, de forma que o vapor saturado entra a 1,5 bar absoluto de pressão no
primeiro efeito, para promover a concentração do suco (POLETTO, 2009).
No terceiro efeito, tem-se que a temperatura é de 65 ºC, de acordo com dados do fabricante
do evaporador (ETAL, 2013).
O balanço de massa global do sistema de evaporadores acima é dado pela Equação 01:
(Eq. 01)
Fazendo o balanço de massa global por componentes sólidos, obtém-se a seguinte equação:
(Eq. 02)
Como foi citado anteriormente, o suco entra no evaporador com a concentração de sólidos
de 11,0% e saí ao final do processo com 66,0% de sólidos. Sabendo-se a vazão inicial, substituindo
os dados na Eq.2, tem-se a vazão de 916,66 kg/h de suco concentrado de laranja ao final do
processo.
Considerando-se que as vazões de vapor nos três efeitos são iguais, então:
25
O balanço de massa no primeiro, segundo e terceiro estágio do evaporador, corresponde,
respectivamente, as seguintes equações:
Eq. 03)
(Eq. 04)
(Eq. 05)
As vazões mássicas calculadas foram:
.
Desprezou-se a elevação do ponto de ebulição do suco na concentração, uma vez que os
estudos publicados demonstram que a elevação é mínima, podendo ser considerada desprezível.
Para determinação das variações de temperatura utilizou-se as equações 06 e 07.
(Eq. 06)
(Eq. 07)
Onde: Tn: variação de temperatura no evaporador “n” (ºC);
Un: Coeficiente global de transferência de calor do evaporador “n” (
;
O valor do coeficiente de transferência de calor geralmente é fornecido pelos fabricantes ou
pode ser calculado baseado no conhecimento dos coeficientes do filme de vapor e do produto, da
condutividade térmica do metal e das incrustações, da espessura do metal e da incrustação
(GALINA, 2010).
Os dados dos coeficientes globais de transferência de calor fornecido pelo fabricante foram:
;
;
º , (ETAL, 2013).
Seguindo o modelo de VIEIRA (1996), o calor específico (Cp) do suco de laranja pode ser
calculado em função da concentração de sólidos solúveis pela seguinte equação:
para B < 80 ºBrix (Eq. 08)
Onde: B representa a concentração (ºBrix) do suco.
26
Cálculo dos Cp’s para as correntes mf, m1, m2 e mp:
As frações de sólidos das correntes m1 e m2 foram encontradas a partir do balanço de massa
das Eqs. 03 e 04 por componentes sólidos. Substituindo a fração de sólidos na Eq. 08, encontrou-se
o valor de Cp do suco para cada corrente.
As entalpias das correntes em cada efeito, considerando como referência água a 0 ºC e
utilizando a tabela de vapor saturado (SMITH; VAN NESS; ABBOTT, 2000), foi calculada pela
Equação 09.
(Eq. 09)
Onde: : entalpia (
Cp: calor específico (
T: variação de temperatura (ºC);
Os balanços de energia em cada estágio do evaporador são dados pelas equações de nº 10 a
12:
(Eq. 10)
(Eq. 11)
(Eq. 12)
27
A taxa de transferência de calor em cada estágio é calculada pela Equação 13.
(Eq. 13)
Onde: qn: taxa de transferência de calor no evaporador “n”(kW/h);
Un: Coeficiente global de transferência de calor do evaporador “n” (
;
An : área no evaporador “n” (m²);
Tn: variação de temperatura no evaporador “n” (ºC);
As áreas obtidas para os evaporadores foram: A1=30,32m²; A2=29,31m²; A3=30,00m²;
Amédia=29,88m².
Na Tabela 3 estão expressos os valores obtidos a partir dos balanços de massa e energia na
etapa de concentração do suco concentrado de laranja.
Tabela 3. Resultados obtidos a partir dos balanços de massa e energia na etapa de concentração.
1º Efeito 2º Efeito 3º Efeito
Vazão mássica de entrada (kg/h) 5.500 3.972,22 2.444,44
Fração de sólidos na entrada 0,11 0,15 0,25
Vazão mássica de saída (kg/h) 3.972,22 2.444,44 916,66
Fração de sólidos na saída 0,15 0,25 0,66
Vazão mássica de vapor na saída (kg/h) 1.527,78 1.527,78 1.527,78
Variação de temperatura (ºC) 11,85 14,80 19,75
Temperatura de ebulição (ºC) 99,55 84,75 65,0
Temperatura do vapor (ºC) 111,4 99,55 84,75
Entalpia do vapor da alimentação (kJ/kg) 2.693,4 2.675,32 2.650
Entalpia do vapor de exaustão (kJ/kg) 467,1 351,7 272,0
Taxa de transferência de calor (kW/h) 1.019,97 986,10 1.009,18
28
O balanço de massa global na etapa de concentração é ilustrado na Figura 16.
Figura 16. Balanço de massa global na etapa de concentração.
A economia (massa de água vaporizada por massa de vapor consumido) pode ser calculada
pela Equação 14.
(Eq. 14)
A economia do processo correspondeu a 2,8, isto significa que para esse sistema de triplo
efeito houve uma economia de vapor praticamente 3 vezes superior quando comparado com o
processo de um único efeito.
De acordo com Neves e Marino (2002), a densidade do suco de laranja concentrado a 20 ºC
corresponde a 1.330 kg/m³. Dessa forma, para cada batelada tem-se a produção de 689 litros de
suco concentrado de laranja, que corresponde a 1.378 unidades de suco de ½ litro.
O balanço de massa global do processo é ilustrado na Figura 17.
Figura 17. Balanço de massa global do processo de produção de
suco concentrado de laranja.
Evaporador
29
6. ANÁLISE DE CUSTOS
Para o cálculo dos gastos envolvidos na produção do suco concentrado de laranja, foram
considerados os custos de mão de obra direta, de matéria-prima, de embalagem e de energia elétrica
necessários para uma batelada. Não foram considerados os custos com equipamentos, instalações,
manutenção, móveis, veículos, água, atividades administrativas, laboratoriais e de higienização.
6.1. Custo de mão de obra
Tomando como base a linha de produção da indústria, foi desenvolvido o quadro de
funcionários do setor com os respectivos salários. Os salários foram atribuídos com base no salário
mínimo brasileiro vigente no ano de 2013, no valor de R$ 678,00 (BRASIL, 2012), variando
conforme função exercida. A jornada de trabalho é de 44 horas/semanais, com apenas 1 turno de
funcionamento.
A Tabela 4. mostra o custo mensal com os funcionários da linha de produção da indústria.
Tabela 4. Custos com mão de obra direta
Função Quantidade Salário sem
encargos (R$)
Salário com encargos
(FGTS¹ + INSS²)
Custo total por
função (R$)
Coordenador de
produção 1 4.068,00 4.840,92 4.840,92
Auxiliar de
produção 4 994,40 1.153,50 4.614,00
Operador de
máquina 5 1.135,00 1.316,60 6.583,00
Auxiliar de
almoxarifado 2 994,40 1.153,50 2.307,00
Total 12 7.191,80 8.464,52 18.344,92
¹Valor obtido no site do FGTS;
²Valor obtido com base na tabela de contribuição dos segurados empregado, empregado doméstico e trabalhador avulso,
para pagamento de remuneração a partir de 1º de Janeiro de 2013, disponível no site da PREVIDÊNCIA social.
30
A Figura 18 mostra o organograma simplificado da empresa, detalhando apenas o setor de
produção da indústria.
Figura 18. Organograma simplificado da empresa com ênfase no setor de produção.
O custo total com mão de obra direta corresponde a R$ 18.344,92 ao mês. Como uma
batelada é dada por hora, a proporção salarial por hora, para todos os funcionários da linha de
produção durante quatro semanas trabalhada ao mês no regime de 44h/semana, é de R$ 104,23/h.
Para uma batelada de suco concentrado de laranja tem-se a produção 1.378 unidades de suco
de ½ litro. Sendo assim, o custo unitário aproximado do suco concentrado de laranja, considerando
a mão de obra direta é de R$ 0,075.
6.2. Custo de matéria-prima
O suco concentrado de laranja não foi adicionado de conservantes em sua formulação sendo,
portanto, a laranja a única matéria-prima utilizada na obtenção do suco. Para uma batelada, foi
utilizado 10.000 kg de fruta.
Para fins de cálculo, foi utilizado o preço mínimo de venda da laranja em vigor até março do
presente ano. Trata-se de um acordo entre os ministérios da Agricultura e da Fazenda e os
citricultores, onde foi estabelecido o preço mínimo de R$ 10,10 para a caixa de 40,8 kg de laranja.
Espera-se que até dezembro de 2013 o preço mínimo da laranja seja fixado, segundo informações
da Associação Brasileira de Citricultores (ASSOCITRUS, 2013).
31
A Tabela 5. mostra o custo de matéria-prima para uma batelada de suco concentrado de
laranja.
Tabela 5. Custo de matéria-prima para uma batelada de suco concentrado de laranja.
Matéria-prima Quantidade (kg) Preço* (R$/ cx. de 40,8kg) Custo por batelada (R$)
Laranja 10.000 10,10 2.475,49
Total 2.475,49
*Não inclui o custo da colheita e do frete.
O custo de matéria-prima para uma batelada de suco concentrado de laranja (1.378
unidades) foi de R$ 2.475,49. Sendo assim, o custo unitário aproximado do suco concentrado,
considerando a matéria-prima é de R$ 1,80.
6.3. Custo de embalagem
Na Tabela 6. estão descritos os preços das embalagens primária, garrafa de vidro
transparente ½ litro, e secundária, caixa de papelão com capacidade para 20 unidades de garrafa.
Tabela 6. Custo de embalagem para uma batelada de suco concentrado de laranja.
Embalagem Quantidade
(unid.)
Preço*
(R$/unid)
Custo por batelada
(R$)
Caixa de papelão 69 0,45¹ 31,05
Garrafa de vidro transparente ½
litro 1.378 0,75² 1.033,50
Total 1.064,55
*Não inclui o valor de frete da embalagem.
¹Preço obtido no site da empresa SANTA caixa embalagens.
²Preço obtido no site da empresa VERALLIA.
Baseado nos custos apresentados na Tabela 6 verificou-se que o custo total com embalagem
foi de R$ 1.064,55 para cada batelada de suco concentrado de laranja (1.378 unidades). Sendo
assim, o custo unitário aproximado do suco concentrado, considerando a embalagem é de R$ 0,77.
32
6.4. Custo de energia elétrica
A tarifa de energia elétrica utilizada foi de R$ 0,16838 kWh/kW, em vigor desde o dia 24 de
janeiro de 2013, conforme Resolução homologatória ANEEL Nº1.413/2013, disponível no site da
Companhia Energética do Rio Grande do Norte (COSERN, 2013). Não foram considerados os
gastos com os impostos.
Os dados energéticos dos equipamentos foram retirados dos sites dos
fabricantes/fornecedores.
A Tabela 7 mostra o total dos custos com energia elétrica para uma batelada de suco
concentrado de laranja.
Tabela 7. Custo de energia elétrica para uma batelada de suco concentrado de laranja.
Equipamento Potencia (kW) Tempo de
utilização (h)
Consumo
(kWh)
Custo por
batelada (R$)
Balança 0,5 0,33 0,165 0,03
Esteira transportadora 3 0,83 2,49 0,42
Esteira de lavagem 7 0,33 2,31 0,39
Extrator 15 0,35 5,25 0,88
Pasteurizador 15 0,5 7,5 1,26
Evaporador 215 0,66 141,9 23,89
Máquina de enxague 6 0,41 2,46 0,41
Envazadora 1,7 0,41 0,69 0,12
Caldeira 220 1,16 255,2 42,97
Total 70,38
33
De acordo com os cálculos apresentados acima na Tabela 7, o custo de energia elétrica para
uma batelada de suco concentrado de laranja (1.378 unidades) foi de R$ 70,38. Sendo assim, o
custo unitário aproximado do suco, considerando a energia elétrica é de R$ 0,051.
6.5. Custo unitário de produção
O custo unitário de produção depende dos custos de mão de obra direta, matéria-prima,
embalagem, energia elétrica e do volume de produção.
Somando-se os custos de mão de obra direta, matéria-prima, embalagem e energia elétrica
obtêm o custo total de uma batelada de suco concentrado de laranja, como mostra a Tabela 8.
Tabela 8. Custo total de uma batelada de suco concentrado de laranja de ½ L.
Custos Valor por batelada (R$)
Mão de obra direta 104,23
Matéria-prima 2.475,49
Embalagem 1.064,55
Energia elétrica 70,38
Total 3.714,65
Sabendo-se que cada batelada custa R$ 3.714,65 e que produz 1.378 unidades de ½ L de
suco concentrado de laranja (volume de produção), logo, o custo unitário de produção do suco é de
R$ 2,70.
7. TRATAMENTO DE RESÍDUOS
Um dos principais problemas enfrentados pelas indústrias processadoras de suco de laranja é
o grande volume de resíduos sólidos e líquidos, produzidos diariamente.
A casca interna é usada para fabricação de produtos, como a marmelada, doces,
bioflavonóides e aromas da casca. Combinada com resíduos de polpa, pode ser convertida em ração
animal, melaço, xarope e álcool. Por ser rica em pectina, é utilizada como agente emulsificante em
geleias, sobremesas, doces e nas indústrias farmacêuticas. Já a casca externa, de coloração
amarelada, contém glândulas ou vesículas de óleo, que, ao sofrerem prensagem a frio, liberam óleo
34
e essências que são comercializados com indústrias de flavorizantes e aromas. Carotenóides
naturais podem ser extraídos e são utilizados na correção da coloração do suco concentrado e como
corante para outras bebidas (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
A polpa é originada da estrutura denominada de vesícula ou saco, que armazena o suco na
fruta. Durante o processamento industrial, haverá a formação do resíduo que serve de matéria-prima
para inúmeros subprodutos. Podendo destacar o melaço cítrico, polpa seca, ácido cítrico e lático,
vinhos cítricos, vinagre cítrico, xaropes e meio de cultura para leveduras. As sementes, depois de
separadas, podem produzir óleo, farinhas e fonte nitrogenada para ração animal (QUEIROZ;
MENEZES, 2005).
Vários subprodutos com valor comercial são obtidos a partir do tratamento dos resíduos
gerados no processamento do suco de laranja. Entre esses subprodutos estão o suco de polpa lavada,
os óleos essenciais, o d-limoneno e o farelo de polpa cítrica, que serão descritos nos tópicos a
seguir.
7.1. Suco de polpa lavada (pulp wash)
A polpa resultante do processo de extração do suco, proveniente principalmente das
operações de acabamento (finisher) e clarificação, contém uma quantidade apreciável de suco. As
indústrias lavam essa polpa para extrair o máximo de suco (sólidos solúveis), obtendo assim dois
subprodutos: a polpa lavada e o suco de polpa lavada (pulp wash) (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
Inicialmente, o suco passa por um tratamento térmico (pasteurização) de 90 a 95 ºC durante
30 segundos. Este tratamento tem por finalidade a inativação de enzimas pectinolíticas e de micro-
organismos. Em seguida, o suco será concentrado em evaporadores de múltiplos estágios. Durante o
processo de concentração, o suco passa aproximadamente de 6 para 55 ºBrix, podendo atingir até 66
ºBrix. Entretanto, a indústria prefere concentrar até 55 ºBrix, em virtude de uma maior tendência de
gelificação deste tipo de suco com o aumento da sua viscosidade (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
Esse tipo de suco possui valor comercial inferior ao suco de laranja da primeira extração,
porém em alguns países como os Estados Unidos, o suco de polpa lavada pode ser misturado ao
suco extraído da primeira extração (YAMANAKA, 2005).
35
7.2. Óleo essencial
A fabricação do óleo essencial ocorre paralelamente ao processamento de suco. Quando o
fruto é comprimido nos copos da extratora, as bolsas de óleo da casca se rompem. Anéis em volta
dos copos jogam jatos de água que removem o óleo que está na casca. Da mesma forma que o suco,
a emulsão água-óleo vai para o piso térreo da planta, onde estão posicionados os finishers, que
removem os sólidos da emulsão, e as centrífugas. No processo de extração do óleo há 3 etapas de
separação do óleo por centrifugação (YAMANAKA, 2005).
Na primeira etapa, a água separada é chamada de água amarela, que é encaminhada para a
fábrica de ração. As águas da segunda etapa de centrifugação (clarificação) são redirecionadas para
as extratoras (remoção do óleo essencial da casca) e para o processo de ração. O polimento é a etapa
final de centrifugação. A seguir, tem-se a winterização, que é a separação de ceras presentes no óleo
pelo resfriamento dele até que as ceras e ácidos nele presentes se cristalizem. As ceras são
responsáveis pela turbidez do óleo essencial, sendo que após a separação, as ceras vão para o
processo de fabricação da ração. Os óleos extraídos durante a extração do suco são chamados de
“cold-pressed oils”. A descarga das centrífugas passa por um evaporador destinado exclusivamente
a recuperação de óleos cítricos, o d´oiler (YAMANAKA, 2005).
Esses óleos têm maior aplicação nas indústrias alimentícia e farmacêutica. Podem ser usados
diretamente para dar o sabor em bebidas, sorvetes e outros alimentos, e na fabricação de
medicamentos e cosméticos, como sabonetes e perfumes. São usados ainda pelas indústrias
fabricantes de produtos de limpeza (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
7.3. D-limoneno
O d-limoneno é um líquido incolor, com leve odor cítrico, obtido da destilação do licor
cítrico. Este licor provém da prensagem do resíduo úmido da laranja (casca, bagaco, sementes) após
a extração do suco. O óleo no licor é removido durante a evaporação e condensado separadamente.
O d-limoneno é a fração oleosa e é considerada uma das mais puras fontes de terpeno monocíclico
(MATOS, 2007).
O líquido passa por uma bateria de peneiras para a remoção de sólidos e então é enviado
para o evaporador. Na etapa de concentração, o d-limoneno é extraído no 2º estágio do evaporador
36
de múltiplo efeito. O condensado recuperado no evaporador é composto de água e d-limoneno.
Deixado em repouso, ocorre a separação por decantação do d-limoneno (MATOS, 2007).
Há várias aplicações para esse produto, entre elas: solvente industrial, componente
aromático, matéria-prima para a fabricação de outros compostos químicos. Além disso, ele é usado
pelas indústrias farmacêutica e alimentícia como componente aromático e para dar sabor, sendo
usado, por exemplo, na obtenção de sabores artificiais de menta e hortelã na fabricação de doces,
balas e gomas de mascar (QUEIROZ; MENEZES, 2005).
7.4. Farelo de polpa cítrica
O farelo de polpa cítrica peletizado ou farelo de casca de laranja é obtido por meio do
tratamento de resíduos sólidos e líquidos remanescentes da extração do suco. Entre esses resíduos
estão cascas, sementes e polpas de laranjas. Este material equivale a 45% do peso de cada fruta e
tem uma umidade de aproximadamente 82%. Após passar pelo processo de industrialização onde a
polpa é triturada e seca até chegar a 12% de umidade, o produto é peletizado (YAMANAKA,
2005).
As cascas de laranja, sementes, polpas e demais resíduos são enviados para a fábrica de
ração. Cal é incorporada ao bagaço para liberação de água e acerto do pH. A umidade inicial é de
82%. Moinhos reduzem a pedaços os resíduos que são encaminhados para um tanque de reação cujo
transporte é efetuado por meio de calhas dotadas de roscas sem fim. Nesta operação ocorre a
mistura da cal com a massa, que é prensada para remover a umidade presente, gerando o
denominado “licor de prensagem” ou “licor prensado”. Este passa por peneiras estáticas e
vibratórias para separação de sólidos, que são adicionados à massa moída e passa posteriormente
por um evaporador de múltiplos efeitos, onde é concentrado e dá origem ao melaço cítrico
(MATOS, 2007).
A massa é então encaminhada para secadores rotativos, geralmente por gases aquecidos pela
queima de óleo, para a remoção da maior parte da umidade. O produto dos secadores é uma palha
com 7 a 8 % de umidade. Esta é processada nas peletizadoras para se obter pellets que são enviados
aos resfriadores (conjuntos de esteiras dotados de ventiladores para resfriar os pellets) antes de
serem armazenados em silos metálicos (MATOS, 2007).
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Tabela 9. Características do farelo de polpa cítrica (Fonte: MATOS, 2007).
Propriedades Valor
Umidade (máximo) 12,0%
Proteína bruta (mínimo) 5,0%
Extrato etéreo (mínimo) 1,5%
Fibra bruta (máximo) 14,0%
Matéria mineral (máximo) 8,0%
A água utilizada na empresa, captada em poços ou cursos d’água, em contato ou não com o
produto, é enviada para uma estação de tratamento. Neste sistema, a água passa por telas finas para
reter as partículas sólidas presentes. Após ter seu pH corrigido, são adicionados floculantes para
remover as partículas em suspensão. Os sólidos são separados em um decantador. A etapa de
polimento é feita com filtros de areia, que removem as partículas finas, restando à desinfecção,
realizada por ozonização, cloração com cloro ou dióxido de cloro, ultravioleta, etc (MATOS, 2007).
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Brasil é o maior produtor mundial de laranja, sendo o mercado de suco de laranja o
principal destino da fruta. A produção de suco concentrado de laranja não se trata de um produto
novo e, portanto, existem grandes marcas concorrentes no Brasil, o que torna indispensável à
produção de um suco com excelentes qualidades para ganhar a preferência do mercado consumidor.
A partir do estudo do processamento de suco concentrado de laranja, verificou-se que para
produção de um suco com qualidade e vida longa de prateleira, faz-se necessário um tratamento
rigoroso do mesmo, levando em conta todas as etapas envolvidas no processo. Trata-se de um
processo que requer elevado investimento, visto as características do produto, dos insumos e das
operações de transformação empregadas. Apesar deste custo de implantação, a produção de suco
concentrado de laranja é uma atividade rentável, dada a valorização deste no mercado nacional e
internacional.
Do processamento industrial de suco concentrado de laranja são gerados grandes volumes de
resíduos sólidos e líquidos que são utilizados para fabricação de subprodutos com valor comercial,
sendo comercializado no mercado interno e externo.
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Para o desenvolvimento deste projeto foi notável a importância das disciplinas cursadas
durante a graduação, como Princípios dos Processos Químicos, as Operações Unitárias, Processo na
Indústria de Alimentos, Higiene Industrial e Legislação, entre outras.
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