OPERAÇÕES UNITÁRIAS NA FABRICAÇÃO DE AMENDOIM JAPONÊS

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS NA FABRICAÇÃO DO AMENDOIM JAPONÊS
Glyllff Kennya Canutho da Silva
Jusmar Alves de Carvalho
Renan Aureliano de Castro
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS – CCT
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
DISCIPLINA: OPERAÇÕES UNITÁRIAS I
PROFESSOR: THÁSSIO NÓBREGA
CURSO: QUÍMICA INDUSTRIAL
GLYLLFF KENNYA CANUTHO DA SILVA
JUSMAR ALVES DE CARVALHO
RENAN AURELIANO DE CASTRO
OPERAÇÃO UNITÁRIA NAFABRICAÇÃO DO AMENDOIM JAPONÊS
CAMPINA GRANDE
AGOSTO 2017
Índice
Introdução
4
Etapas do processo de fabricação
5
Recebimento
6
Armazenamento
7
Descascamento
8
Peneiramento
9
Torrefaçãoemistura
26
Embalagem
29
Introdução
 O amendoim japonês é um lanche produzido com amendoim revestidos em uma massa de farinha de trigo e depois fritos. Possue uma variedade de sabores diferentes.
 Teve origem no México na década de 1940, inventado pelo imigrante japonês Yoshigei Nakatani. É curioso saber que não havia esses "amendoins japoneses" no Japão nessa época. 
 O processamento industrial do amendoim bruto segue uma série de etapas que começam no recebimento, passando por processos de limpeza, descascamento, armazenamento, peneiramento, torrefação, mistura e por fim embalagem até chegar a forma que conhecemos como “amendoim japonês”.
 Cada etapa individual que constitui todo o processo de transformação do amendoim bruto até o seu produto final, é uma operação unitária. Neste trabalho iremos focar no processo de separação (peneiramento) dos grãos.
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Etapas do processo de fabricação
 
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Recebimento
Limpeza
Descascadora
Armazenagem
Peneiramento
Torrefação
Mistura
Embalagem
Recebimento
 Os amendoim são recebidos nas instalações de processamento em estado bruto após a colheita. Os lotes de amendoins colhidos irão conter amendoim inteiro na casca, alguns amendoim descascados e objetos estranhos (folhas, nódulos, semente de plantas daninhas, etc.). Os amendoins são então limpos em máquinas que possuem telas e jato de ar para remover qualquer lixo. 
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Amendoim bruto
Separadora
Amendoim bruto x limpo
Armazenamento
 Após a limpeza, os amendoim são armazenados em um local arejado com monitoramento da temperatura entre 20 a 30 °C e umidade abaixo de 7% para preservar as características dos grãos. O controle da temperatura e umidade é criticamente importante para evitar o surgimento de fungos como o Aspergillus flavus, que produzem aflatoxinas (toxina com alto pode cancerígeno), e que se desenvolve com teor de umidade acima de 13%. 
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Sacos
Sacos
Silos
Descascamento
 Após a limpeza, os amendoim são descascados e depois aquecidos a 88 °C com calor seco. O processo de aquecimento incha a noz, queima a pele e permite uma fácil remoção da pele. Os subprodutos do processo de descascamento conterão amendoim (ou pedaços de amendoins), peles e farinha de amendoim. Nesta fase, os amendoins e subprodutos já não são considerados cru, mas cozidos. 
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Descascadora
Descascadora
Amendoim descascado
Peneiramento
 Como vimos anteriormente, após a descascagem podem ocorrer a quebra dos grãos de amendoins, o que para a produção de amendoins japoneses não é interessante. A forma de selecionar e separa os amendoins inteiros dos quebrados é através da operação de peneiramento. 
DEFINIÇÃO:
 O peneiramento é a separação de uma mistura de materiais sólidos granulados de diversos tamanhos em duas ou mais porções (no nosso caso, separar amendoins inteiros dos quebrados), cada uma delas mais uniformes em tamanho que a mistura original. É uma operação mecânica que ocorre por separação através de uma superfície perfurada. 
 OBJETIVO:
 O objetivo dessa operação é bastante específico: 
Separar os grãos em partículas homogêneas.
Obter grãos do mesmo tamanho.
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Peneiramento
 MECANISMO:
 O mecanismo utilizado para o peneiramento é a uma malha fina, de acordo com o tamanho do grão que se quer obter, junto com a ação da gravidade.
Em um processo ideal existe um diâmetro de corte (Dc) que limita o tamanho máximo das partículas da fração fina e o mínimo da fração grossa. Geralmente Dc é escolhido em função do fim desejado na separação.
Amendoins quebrados
Alimentação
Dc: Diâmetro de corte
Amendoins inteiros
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Peneiramento
 QUANTO AO NÚMERO DE PENEIRAS:
 Uma Peneira: Separa apenas duas frações que são denominadas não classificadas, porque só uma das medidas extremas de cada fração é conhecida (a da maior partícula da fração fina que é o amendoim quebrado, e a menor da fração grossa correspondente ao amendoim inteiro).
 Várias Peneiras: Com mais peneiras é possível obter frações classificadas, como por exemplo: grão de amendoim inteiros mas com diâmetros diferentes, cada uma das quais satisfazendo as especificações de tamanho máximo e mínimo das partículas.
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Uma peneira
Várias peneiras
Peneiramento
 A operação de peneiramento pode ser efetuada com o material em dois estados distintos: 
 Seco: material que contém no máximo 5% de umidade.
 Úmido: material que contém umidade superior a 5% ou processo onde a água é adicionada para elevar o rendimento.
 Os peneiramentos industriais a seco são realizados, normalmente, em frações granulométricas de até 6 mm. A úmido, o peneiramento industrial é normalmente aplicado para até 0,4 mm.
 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA:
 A análise granulométrica é realizada com peneiras padronizadas quanto à abertura das malhas e à espessura dos fios de que são feitas. As aberturas das peneiras são quadradas e cada uma é identificada em mesh/in. 
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Peneiramento
 Mesh – É o número de aberturas por polegada linear, que representa o número de aberturas de uma mesma dimensão contido num comprimento de 25,4 mm.
ESCALAS GRANULOMÉTRICAS: 
A determinação das faixas de tamanho das partículas é feita por meio de uma série de aberturas de peneiras que mantém entre si uma relação constante. A Série Tyler é a mais comumente utilizada no Brasil. É constituída de quatorze peneiras e tem como base uma peneira de 200 malhas por polegada (200 mesh), feita com fios de 0,053 mm de espessura, com uma abertura livre de 0,074 mm. Quando se passa de uma peneira para a imediatamente superior (ex 200 mesh para a de 150 mesh), a área da abertura é multiplicada por dois e, portanto, o lado da malha é multiplicado por raiz quadrada de dois. 
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Separação (Peneiramento)
Malha
Abertura livre (mm)
Diâmetro do fio (mm)
Malha
Abertura livre (mm)
Diâmetro do fio (mm)
3
6,680
1,78
65
0,208
0,183
4
4,699
1,65
100
0,147
0,107
6
3,327
0,914
150
0,104
0,066
8
2,362
0,813
200
0,074
0,053
10
1,651
0,899
Panela
< 0,074
<0,053
14
1,168
0,635
20
0,833
0,437
28
0,589
0,318
35
0,417
0,310
48
0,295
0,234
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Peneiramento
 TAMISAÇÃO – É o peneiramento laboratorial onde as peneiras são padronizadas para encaixarem umas nas outras, formando uma coluna de peneiração. Na base encaixa-se uma peneira "cega", denominada "panela", destinada a receber as partículas menores que atravessaram toda a coluna sem serem retidos em nenhuma das peneiras. A tamisação faz-se por meio de tamises, agitados manual ou mecanicamente (15 a 20 minutos), sem compressão. As partículas retidas em cada peneira são removidas e pesadas. Massa das partículas em cada peneira são convertidas em frações mássicas ou em % mássica da amostra total.
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Peneiras
Tamise eletromecânica
Tamise manual
Peneiramento
 FRAÇÕES RETIDAS NAS PENEIRAS 
 As quantidades retidas nas peneiras e na panela podem ser calculadas dividindo-se as diversas massas retidas pela massa total da amostra.
Fração retida na peneira
xi = mi/M
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Peneiramento
 TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
 Os equipamentos utilizados no peneiramento podem ser divididos em três tipos: 
 Grelhas - constituídas por barras metálicas dispostas paralelamente, mantendo um espaçamento regular entre
si, podem ser fixas ou vibratórias.
 Grelhas fixas - a única força atuante é a força de gravidade e por isso esses equipamentos possuem superfície inclinada. Estas consistem de um conjunto de barras paralelas espaçadas por um valor pré-determinado, e inclinadas na direção do fluxo da ordem de 35° a 45°. Sua eficiência é normalmente baixa (60%), porque não havendo movimento da superfície não ocorre a estratificação, que facilita a separação.
 Grelhas vibratórias - são semelhantes às grelhas fixas, mas sua superfície está sujeita a vibração. 
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Peneiramento
 TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
 Crivos - formados por chapas metálicas planas ou curvas, perfuradas por um sistema de furos de várias formas e dimensão determinada.
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Grela
Grelha fixa
Grelha vibratória
Peneiramento
 TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
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Furo redondo
Furo oblongo
Peneiramento
 TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
 Telas - constituídas por fios metálicos trançados geralmente em duas direções ortogonais, de forma a deixarem entre si "malhas" ou "aberturas" de dimensões determinadas, podendo estas serem quadradas ou retangulares.
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Tela quadrada
Tela retangular
Peneiramento
 TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
 Peneiras fixas - As peneiras fixas DSM (Dutch State Mines), possue uma base curva formada por fios paralelos entre si, formando um ângulo de 90° com a alimentação, que é feita por bombeamento na parte superior da peneira sendo distribuída ao longo de toda a extensão da peneira.
Peneiras rotativas (trommel) – De forma cilíndrica ou ligeiramente cônica, que gira em torno do eixo longitudinal. O eixo possui uma inclinação que varia entre 4° e 10° , dependendo da aplicação e do material nele utilizado. Podem ser operadas a úmido ou a seco. As principais vantagens dos trommels são sua simplicidade de construção e de operação, seu baixo custo de aquisição e durabilidade.
 Peneiras vibratórias - o movimento vibratório é caracterizado por impulsos rápidos de pequena amplitude (1,5 a 25 mm) e de alta frequência (600 a 3.600 movimentos por minuto). As peneiras vibratórias podem ser divididas em duas categorias: com movimento retilíneo, (peneiras vibratórias horizontais); e aquelas em que o movimento circular ou elíptico neste mesmo plano (peneiras vibratórias inclinadas).
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Peneiramento
 TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
Peneira fixa DSM
Peneiras rotativas (trommel)
Peneiras vibratória
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Alimentação
Peneiramento
 CÁLCULO DE EFICIÊNCIA DE PENEIRAMENTO:
 A eficiência de peneiramento é a qualidade de separação que a peneira nos fornece. Esta eficiência pode ser expressa em termos de: 
 a) Eficiência de remoção dos passantes (escolha do amendoim inteiro). 
 O produto considerado válido é o material retido na tela. Neste caso, a intenção é recuperar o máximo do amendoim inteiro existente na alimentação. 
 b) Eficiência de recuperação dos passantes (escolha do amendoim quebrado). 
 O produto considerado é o material passante na tela. Neste caso, deseja-se recuperar o máximo possível do amendoim quebrado existente na alimentação.
 c) Eficiência de peneira (processo).
 Os produtos considerados são o material passante e não passante. O cálculo é realizado segundo a fórmula: 
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Peneiramento
 CÁLCULO DE EFICIÊNCIA DE PENEIRAMENTO:
 Eficiência de Peneira (E): 
 Onde: 
 P = Massa do produto obtido no peneiramento. 
 F = Massa de alimentação. 
 XD,P = Fração desejada no produto. 
 XD,F = Fração desejada na alimentação.
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Peneiramento
 EXEMPLO DO CÁLCULO DA EFICIENCIA DE UMA PENEIRA:
 Uma peneira é alimentada com 500 kg de amendoim que apresenta 30% da fração desejada (amendoins quebrados menores que a abertura da peneira em análise). Após o processo de peneiramento verifica-se que o produto apresenta uma massa de 170 kg com uma quantidade de amendoins quebrados de 140 kg. Calcular a eficiência da peneira. 
 Solução:
F = 500 kg e XD,F = 0,3
 
P = 170 kg 
MD = 140 kg
Cálculo do XD,P:
XD,P = 82% ou 0,82
Eficiência:
E = 0,847 ou 85%
 
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Torrefação e mistura
 Com os amendoins descascados, vem a etapa de torrefação (assar), onde os amendoins são colocados em um forno com tempo e temperatura definidas. Após a torrefação final, os amendoim são misturados com uma massa de farinha de trigo, molho de soja, água, açúcar, corantes, etc, dando a cobertura final e a característica do amendoim japonês. Depois dessa etapa segue para embalagem.
Forno elétrico
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Torrefação e mistura (continuação)
Panelão de mistura
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Embalagem
 Por fim, o amendoim japonês já finalizado é embalado em sacos plásticos protegendo o alimento contra uma série de perigos que pode comprometer a sua qualidade durante a distribuição e armazenamento. Uma das principais funções da embalagem é entregar ao consumidor um alimento com o mesmo nível de qualidade dos produtos frescos ou recém preparados, ela atua como uma barreira física de proteção para o produto contra o contato direto com o meio ambiente, evitando contaminações, manuseio inadequado, falta de higiene e perda das características próprias do produto.
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Embalagem
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Referências
 TRAJANO, R. Princípios de tratamento de minérios (1a parte). (s.n.t.).
 WILHELM, L.R., SUTER, D.A., BRUSEWITZ, G.H., Food & Process Engineering Technology, St.Joseph, Michigan, ASAE, 2005.
 IBARZ, A., BARBOSA-CANOVAS, G., Unit Operations in Food Engineering, CRC Press, Boca Raton, New York, USA, 2003
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Obrigado
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