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Objetivou-se acompanhar o processo de beneficiamento do arroz realizado na Cooperativa Tritícola Sepeense Ltda (COTRISEL), unidade de Restinga Seca – RS, caracterizando a empresa quanto às operações unitárias utilizadas; caracterizando o fluxo e os equipamentos utilizados no beneficiamento do arroz.
Tipologia: Notas de estudo
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Diego Bolzan
BENEFICIAMENTO DO ARROZ ( Oryza sativa )
Relatório de Estágio apresentado à disciplina de Estágio Supervisionado em Engenharia Agrícola do Curso de Engenharia Agrícola da Universidade de Santa Cruz do Sul - UNISC.
Orientadores: Prof.ª Débora Chapon Galli Eng. Agríc. Adroaldo de Oliveira
Santa Cruz do Sul 2012
Agradeço aos meus familiares pelo apoio incondicional na minha formação acadêmica e em todos os momentos de minha vida. Graças a vocês sempre tive forças para alcançar meus objetivos. A Cooperativa Tritícola Sepeense Ltda – COTRISEL, unidade de Restinga Seca - RS, pela oportunidade de estágio. Este período na unidade me proporcionou grande aprendizado. Aos funcionários do laboratório de controle da qualidade da COTRISEL, Valquirio Rosa e Roger Freitas, pelo companheirismo e aprendizado durante o período de realização do estágio. Aos orientadores Débora Chapon Galli e Adroaldo de Oliveira, por terem compartilhado seus conhecimentos comigo e pela dedicação para que eu realizasse este trabalho. A professora Liliane Marquardt pelo auxílio na execução deste trabalho. A todos os colegas e professores do curso de Engenharia Agrícola da UNISC, pela amizade, convívio e conhecimento adquirido durante minha caminhada acadêmica.
O arroz é um dos cereais mais produzidos no mundo, sendo que nos últimos anos o uso de cultivares melhoradas geneticamente e a adoção de novas técnicas de cultivo representaram incrementos de produção e produtividade, facilidades de colheita, menor degrana, maior rendimento de engenho, características sensoriais e de cocção adequadas aos diferentes segmentos consumidores, entre outras. Além de ser muito produzido, o cereal é responsável pela base alimentar de grandes contingentes humanos, nas diferentes classes sociais, devido ao mesmo ser saudável e não possuir um elevado custo de aquisição. A maior parte do arroz mundial é produzido e consumido por países asiáticos, que têm o cereal como a base de sua sobrevivência. Este cereal apresenta um alto valor para a economia brasileira e gaúcha. As atividades relacionadas à orizicultura ocupam lugar de destaque na matriz produtiva do agronegócio (LUDWIG, 2004). A produção nacional de arroz fica na média de 11 milhões de toneladas/ano, podendo este valor sofrer modificações em relação à área plantada e clima. Desse montante, o Rio Grande do Sul é responsável pela produção de 64,8% (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE, 2012). O arroz é um dos poucos cereais que é consumido na forma de grãos inteiros, apesar de sofrer também processos que o transformam em outros produtos. Na indústria, onde é realizado o beneficiamento do grão para o consumo, o arroz recebe operações que retiram sua casca, fazem o seu polimento e sua classificação por tamanho e defeitos, antes de ir para o pacote e servir ao consumidor. As etapas do beneficiamento evoluíram com o passar dos anos, pois antigamente se buscava quantidade de produtos nas prateleiras e não a qualidade dos mesmos. Hoje, o consumidor está mais exigente e a própria legislação de comercialização também fazendo com que as indústrias invistam em máquinas mais modernas e eficientes que produzam com mais qualidade, além de realizarem um maior controle das operações internas. O controle nas etapas do beneficiamento é de fundamental importância para garantir qualidade e segurança ao consumidor como também para proporcionar uma melhor rentabilidade à indústria, pois equipamentos em condições precárias ou mal
2.1 Produção, consumo e qualidade de arroz
O arroz está entre os cereais mais consumidos do mundo. O Brasil é o nono maior produtor mundial e colheu 11,26 milhões de toneladas na safra 2009/2010. A produção está distribuída principalmente nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Mato Grosso. As projeções de produção e consumo de arroz mostram que o Brasil vai colher 14,12 milhões de toneladas de arroz na safra 2019/2020, equivalente ao aumento anual da produção de 1,15% e o consumo deverá crescer a uma taxa média anual de 0,86%, alcançando 14,37 milhões de toneladas (MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO - MAPA, 2012). O consumo médio mundial de arroz é de 60 kg/pessoa/ano, sendo que nos países asiáticos, onde são produzidos 90% desse cereal, as médias são mais elevadas, situadas entre 100 e 150 kg/pessoa/ano. O Brasil apresenta um consumo médio de 45 kg/pessoa/ano (SOCIEDADE SUL-BRASILEIRA DE ARROZ IRRIGADO - SOSBAI, 2010). Nas condições brasileiras, o arroz é consumido, principalmente, na forma de grãos inteiros, em três subgrupos: integral; beneficiado polido (popularmente denominado arroz branco) e parboilizado (integral ou polido) (CASTRO et al., 1999). O arroz branco, que passa por um processo de beneficiamento para a retirada da casca e de proporções variáveis de suas camadas mais externas (brunimento e polimento), ainda é o principal produto consumido pela população, relativamente à produção do cereal no Brasil. O arroz integral é o menos consumido pela população brasileira devido ao seu alto preço relativo, reduzida vida de prateleira e sabor diferenciado, apesar de ser mais rico em nutrientes. Em relação ao tipo de grão preferido no Brasil, o mercado aponta uma migração de consumo do arroz tipo 2 para o tipo 1, como também para o subgrupo parboilizado. O arroz tipo 1 representa 70 a 80% do mercado de arroz polido branco (CAVALHEIRO, SILVA e GULARTE, 2007). Os aspectos vinculados à qualidade do arroz consideram, além daqueles determinantes da qualidade de consumo, como a aparência do produto após
cozimento, o odor, a consistência e o sabor, fatores relacionados à aparência dos grãos antes do cozimento. A qualidade dos grãos de uma cultivar de arroz é determinada pela perfeita interação entre os vários componentes da cadeia produtiva orizícola, dentre os quais se destacam a pesquisa, a produção, o processamento/beneficiamento industrial, a distribuição e o consumo (CASTRO et al., 1999). A cadeia produtiva do arroz convive, na última década, com profundas mudanças no conceito de qualidade. O consumidor demanda melhor qualidade, a indústria precisa se adequar e, consequentemente, exigir uma matéria-prima diferenciada do produtor (ELIAS, FAGUNDES e DIAS, 2004; PLANETA ARROZ, 2006).
2.2 Operações tecnológicas de processamento do arroz
2.2.1 Colheita
Conforme a SOSBAI (2010), o arroz deve ser colhido com umidade entre 18 e 24%, não devendo permanecer pronto para colher na lavoura por muito tempo. O atraso da colheita eleva a ocorrência de grãos quebrados no beneficiamento, além da intensificação dos defeitos nos mesmos. É importante regular corretamente as máquinas para danificar o mínimo possível os grãos e, preferencialmente, não misturar cultivares, pois isso prejudica a industrialização e a qualidade do arroz. Elias et al. (2005), ressaltam que condições de clima seco, com alternância de temperaturas muito altas durante o dia e baixas durante a noite, deixam os grãos mais sensíveis às quebras na secagem e no beneficiamento industrial. Nessas condições, é bastante prejudicial deixar o arroz secando na lavoura, pois quanto mais tempo se passa depois que os grãos atingem 25% de umidade, mais ocorrem trincamentos e mais se intensifica a incidência de defeitos de origem biológica, como grãos manchados, picados e ardidos, que depreciam a tipificação do produto e podem estar associados ao desenvolvimento de substâncias prejudiciais à saúde do consumidor, como as micotoxinas. É importante não submeter o arroz recém colhido à exposição prolongada ao sol e não mantê-lo abafado sob a lona do caminhão ou outro transportador antes de ser submetido à secagem, evitando longo período de espera (SOSBAI, 2010).
Para Elias et al. (2005), é importante também no processo de limpeza, a captação de poeira e do resíduo para a redução das contaminações industriais e para evitar riscos de incêndio. Essa operação pode ser feita com dispositivos especiais que incluem sucção ou insuflação, ciclones e outros.
2.2.3 Secagem
No período de safra, a parte do arroz que chega sujo e úmido nas unidades de armazenamento e conservação de grãos é submetida à secagem após passagem pela pré-limpeza (ELIAS et al., 2005). Quando se tem um fluxo muito intenso de arroz para ser descarregado, seca-se até 13-14% de umidade, sendo este posteriormente repassado, voltando ao secador (Figura 1b) para baixar a sua umidade até 11% (BELLADONA, 2008). Isso ocorre, pois se demora mais tempo para baixar a umidade a 11% do que a 13-14%, logo, com a diminuição do tempo de secagem, aumenta a capacidade da unidade de secar maior quantidade de grãos. Esse tempo é muito variável em função da umidade de entrada do arroz, porém em média, o tempo para baixar a umidade para13-14% é de 3 horas, enquanto que para baixar até 11% de umidade é de 8 horas (BELLADONA, 2008). Para Weber (1998), são considerados secos grãos com umidade de 13%, e adequados ou aceitáveis para a armazenagem, grãos com 13% até 14,5% de umidade, em silos equipados com termometria e sistemas de aeração. A umidade abaixo de 13% é denominada de umidade de constituição, onde essas moléculas estão fortemente ligadas a massa dos grãos, dificultando o desenvolvimento de insetos e, principalmente, de fungos.
Figura 1 - a) Máquina de pré-limpeza; b) Secador intermitente
Fonte: Horbach, 2012.
Para Lorini, Miike e Scussel (2002), a secagem tem por objetivos principais a conservação e a preservação, por longos períodos, das qualidades nutricionais e sensoriais desenvolvidas durante a fase de campo. A secagem é uma operação crítica dentro da sequência de processamento de grãos, pois quando inadequada, é a maior causa de deterioração dos grãos, além de ocorrer uma maior suscetibilidade a quebras nos mesmos. Elias et al. (2005), relatam que na quase totalidade das plantas industriais de arroz é utilizado o método de secagem intermitente, cuja operação apresenta boa uniformidade, é rápida e não se caracteriza por causar excessivos danos ou choques térmicos, ainda que provoque danos mecânicos. A secagem contínua é mais rápida e produz menos danos mecânicos do que a intermitente, mas produz mais choques e danos térmicos. O arroz apresenta certa resistência a dano mecânico, mas é muito sensível a choque e a dano térmico. A temperatura do ar é o parâmetro de maior flexibilidade num sistema de secagem em altas temperaturas. A temperatura do ar conjugada com o fluxo do ar são fatores responsáveis pela quantidade de água removida no processo de secagem e na qualidade do produto final. O aumento da temperatura implica em
reações puramente químicas, os grãos de arroz sofrem alterações, geralmente indesejáveis, durante o armazenamento. Os fatores de perdas em grãos armazenados podem ser agrupados em autodecomposição, ataque microbiano, ação de pragas e danos físicos. Embora existam estreitas correlações entre eles, é possível se estabelecer predominância de características diferenciadas para cada origem (ELIAS et al., 2005). São dois os principais sistemas de armazenamento: em condições ambientais sem alteração do ar e com fluxo de ar. Para o primeiro sistema, é preferível que o arroz seja armazenado já seco (umidade entre 12 e 13%), enquanto que no segundo pode haver o armazenamento de grãos parcialmente secos, durante o período de colheita, havendo a secagem posterior em caso de comercialização ou industrialização pelo processo convencional (arroz branco ou integral, sem tratamento hidrotérmico) (SOSBAI, 2010). Por melhor que seja o armazém e mais sofisticada a estrutura de conservação, no armazenamento a qualidade não pode ser melhorada; pode ser apenas relativamente preservada. Durante a estocagem dos grãos podem ocorrer alterações físicas, químicas, enzimáticas e microbiológicas, as quais são ativadas pelo calor e pela umidade, intensificando-se com o decorrer do tempo de armazenamento (ELIAS et al., 2005). Os mesmos autores ressaltam que de todos os cuidados que devem ser tomados, as medidas preventivas são as mais importantes, as mais simples de executar e as de menor custo, mas geralmente são as menos praticadas dentro das unidades armazenadoras. Trata-se da eliminação de todos os resíduos das instalações, onde esses locais devem ser varridos, e os resíduos queimados para se evitar a proliferação de insetos e de fungos que reinfestarão as unidades armazenadoras. Após a limpeza, esses locais devem ser pulverizados com inseticidas para eliminar possíveis insetos presentes. Na armazenagem a granel, o arroz deve ser mantido nos silos ou graneleiros com as temperaturas mais baixas possíveis, por aeração, a fim de dispersar, remover ou distribuir a umidade e o calor acumulados (ELIAS, FAGUNDES e DIAS, 2004).
2.3 Operações tecnológicas de beneficiamento ou industrialização do arroz
Para fins de esclarecimento, neste trabalho os termos “beneficiamento” e “industrialização” são sinônimos do processo que o cereal recebe na beneficiadora ou indústria. Essas etapas consistem em preparar os grãos para serem consumidos como arroz beneficiado polido (branco), onde os mesmos são limpos, descascados, brunidos, polidos, classificados, selecionados e empacotados, estando assim disponíveis para o mercado consumidor.
2.3.1 Limpeza
Weber (1998), ressalta que a operação de limpeza dos grãos é semelhante a da pré-limpeza, com a diferença de que as máquinas de limpeza executam um nível melhor de serviço, tanto através da aspiração, quanto pelas peneiras que são em maior número. Para se realizar limpeza (mais seletiva) numa máquina de pré-limpeza, deve- se alterar o fluxo de ar, substituir os jogos de peneiras e reduzir o fluxo de grãos para 1/3 a 1/4 em relação ao que é processado na pré-limpeza. Tanto uma operação quanto a outra são executadas sob os mesmos princípios: a separação com base na velocidade final dos materiais, determinada pelo peso e relação superfície/volume, é feita pela corrente de ar, enquanto a separação pelas dimensões e forma é feita pelas perfurações das peneiras, que são dotadas de movimentos vibratórios e oscilatórios (ELIAS et al., 2005). Os mesmos autores colocam que nas indústrias que utilizam processo convencional de beneficiamento industrial, a captação de poeira é importantíssima e tem papel fundamental na redução das contaminações industriais e nos riscos de incêndio. Pode ser feita com dispositivos especiais que incluem sucção ou insuflação, ciclones e outros. O princípio da limpeza é garantir um produto limpo que resultará uma melhor qualidade no produto final, além de proteger seus equipamentos de corpos estranhos que podem prejudicar o funcionamento dos equipamentos seguintes (ZACCARIA, 2012).
O arroz esbramado ou integral deve sofrer uma seleção, com a finalidade de separar os grãos que continuam com casca após este processo, também conhecidos como "marinheiros", onde os mesmos devem retornar para o descascador. Completado o processo de descascamento, tem-se o grão esbramado, que pode ser comercializado na forma de arroz integral, ou ser submetido à operação de brunimento e polimento (ELIAS et al., 2005).
2.3.3 Separação de “marinheiros”
Após o descasque, o arroz passa para o separador de marinheiros (Figura 3), que consiste em uma máquina que separa o grão que descascou (integral) do que não descascou (“marinheiro”), voltando este último para o descascador (BELLADONA, 2008).
Figura 3 - Separador de “marinheiros”
Fonte: Zaccaria, 2012.
A separação dos "marinheiros", normalmente é feita em separadores cujo princípio de funcionamento seja a diferença de densidade (ELIAS et al., 2005). O somatório das características do movimento e da inclinação das bandejas resulta na separação onde, os grãos esbramados, mais lisos, tendem a descer enquanto que os marinheiros, com maior coeficiente de atrito, tendem a subir (GALLI, 2012).
2.3.4 Separação de pedras e de arroz vermelho
O grão integral, após passar pelo separador de marinheiro, vai para o separador densimétrico (saca-pedras ou separador de pedras) (Figura 4a) que separa todas as partículas sólidas maiores que o grão de arroz (BELLADONA, 2008). Conforme Galli (2012), o arroz descascado segue para separação de pedras em tela inclinada vibratória oscilante. A matéria-prima, quando recebida esbramada ou quebrada, normalmente inicia o fluxo por este equipamento. Em algumas indústrias está instalado antes do descasque. Para a separação do arroz vermelho, os grãos passam por uma classificação e separação por perfil (GALLI, 2012). O classificador cilíndrico rotativo (Figura 4b) foi desenvolvido para classificar o arroz, levando-se em consideração a sua espessura. É indicado para separar arroz gessado, vermelho, quirera e impurezas maiores que as aberturas das telas (ZACCARIA, 2012).
Figura 4 - a) Separador densimétrico (saca-pedra), b) Separador cilíndrico rotativo
Fonte: Zaccaria, 2012.
