INDÚSTRIA DE SUCO DE LARANJA INTEGRAL, Esquemas de Energia

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ISABELLA BORDINHÃO TORRES PEREIRA

JÉSSICA RESENDE BUSSULO

JOÃO MARCOS GUERRA CARPI

KARIYN YAMAMOTO

PATRICIA FLORÊNCIO DE ANDRADE

INDÚSTRIA DE SUCO DE LARANJA INTEGRAL

APUCARANA

ISABELLA BORDINHÃO TORRES PEREIRA

JÉSSICA RESENDE BUSSULO

JOÃO MARCOS GUERRA CARPI

KARIYN YAMAMOTO

PATRICIA FLORÊNCIO DE ANDRADE

INDÚSTRIA DE SUCO DE LARANJA INTEGRAL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Química da Universidade Tecnológica Federal do Paraná como requisito à obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Química. Orientadora: Prof. Dra. Ana Maria Ferrari Lima Coorientadora: Prof. Dra. Andrea Sartori Jabur

APUCARANA

Dedico este trabalho à minha mãe Leiko Kawasaki e aos meus irmãos Kyohei e Emily por estarem ao meu lado em todas as decisões tomadas durante a caminhada. E também aos meus amigos que foram cruciais para que continuasse no curso de Engenharia Química, dando apoio perante os desafios que surgiram durante a graduação.

Dedico este trabalho primeiramente a Deus e a Nossa Senhora Aparecida, por toda sabedoria e força que me proporcionaram neste período. Aos meus pais Centirlei Nespole de Andrade e Marinalva Florêncio de Andrade, por serem os meus maiores exemplo de luta e humildade. E também, ao meu irmão Vinícius, ao Gabriel Zina, meus avós, amigos, tios, primos por acreditarem e apoiarem os meus sonhos.

Dedico este trabalho de forma especial a Deus por ser centro de todas as coisas e permitir mais essa vitória em minha vida, aos meus pais João e Luciane por não pouparem esforços para que chegasse até aqui, às minhas irmãs Isadora e Iasmin por sempre estarem me apoiando, ao Geraldo Imbriani Jr. por sempre estar presente e aos meus amigos que sempre acreditaram e mim.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos às nossas orientadoras Profª Dra. Ana Maria Ferrari Lima e

Profª Dra. Andrea Sartori Jabur por nos aceitar e desenvolver o nosso trabalho ao

longo do ano. Expressamos imensa gratidão à nossa banca composta pelas

professoras Dra. Juliana Guerra Sgorlon e Dra. Ana Cláudia Ueda por implementar

melhorias no projeto. Agradecemos, também, ao professor Dr. Fernando Alves da

Silva por sanar nossas dúvidas e auxiliar no que fosse necessário.

Concedemos os nossos agradecimentos aos amigos e aos professores que

acompanharam esse trajeto por meio de convivência e ensinamento transmitido

durante a graduação.

A todos aqueles que, direta ou indiretamente, colaboraram no nosso

desenvolvimento e conclusão deste trabalho, nosso sincero: Obrigado!

RESUMO

ANDRADE, Patrícia F.; BUSSULO, Jéssica R.; CARPI, João M. G.; PEREIRA, Isabella B. T.; YAMAMOTO, Kariyn. CITRINO – Indústria de suco de laranja integral. 2018. 149 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Engenharia Química. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Apucarana, 2018.

A busca por hábitos mais saudáveis levou o ser humano a consumir mais alimentos sem conservantes e aditivos químicos. Essa demanda fez com que a indústria de sucos, principalmente a integral, recebesse destaque. O Brasil, como grande produtor e exportador de laranja, tem em seu mercado interno inúmeras marcas de suco. No entanto, no nicho dos integrais, poucas indústrias apostam, devido ao seu menor prazo de validade. O Estado de São Paulo é responsável por cerca de 70% da safra nacional de laranjas, com o Cinturão Citrícola em seu território, o que favorece a implantação de uma indústria de suco de laranja. A Citrino, empresa proposta neste trabalho, estará localizada em Franca - SP, por possuir o melhor tratamento de água do Brasil, fornecedores de matéria-prima em um raio máximo de 380 km e proximidade ao porto de Santos, para futuramente entrar no mercado de exportação de concentrado de suco de laranja congelado. A partir dos balanços de massa e energia foi possível dimensionar os equipamentos utilizados na planta operacional da Citrino, como também realizar a integração energética a fim de diminuir o material combustível utilizado na caldeira. O investimento necessário para que este projeto se torne possível será retornado após 3 anos de operação da fábrica. Preocupada com o meio ambiente a Citrino se propõem a realizar atividades que impactem de forma mínima no mesmo, como captar água da chuva para posterior uso não potável em suas instalações, realizar um eficiente tratamento de efluentes e realizar a doação das cascas e bagaço da laranja para produtores de ração.

Palavras-chave: Cítricos. Laranja. Suco Integral. Sustentável.

ABSTRACT

ANDRADE, Patrícia F.; BUSSULO, Jéssica R.; CARPI, João M. G.; PEREIRA, Isabella B. T.; YAMAMOTO, Kariyn. CITRINO – Whole Orange Juice Industry. 2018. 149 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Engenharia Química. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Apucarana, 2018.

The search for healthier habits has driven the human being to consume more food without preservatives and chemical additives. This demand has made the juice industry, especially integral ones, received prominence. Brazil, as a major producer and exporter of oranges, has in its intern market countless brands of juice. However, in the niche of the integrals, few industries bet, due to their shorter expiration date. The State of São Paulo is responsible for about 70% of the national orange harvest, with the Citrus Belt in its territory, which favors the implementation of an orange juice industry. Citrino, the company proposed in this work will be located in Franca - SP, due to owning the best water treatment in Brazil, providers around it within a maximum radius of 380 km and proximity to Santos’ port, in order to enter on the export market of frozen orange juice concentrate in the future. From the mass and energy balances it was possible to size the equipment used in the operational plant of Citrino, as well as to realize the energy integration in order to reduce the combustible material used in the boiler. The investment required to make this project possible will be returned after 3 years of factory operation. Concerned about the environment, Citrino proposes to carry out activities that have a minimal impact on the environment, such as collecting rainwater for later non-potable use in its facilities, efficiently treating effluents, and donating orange peel and bagasse for feed producers.

Keywords: Citrus. Orange. Integral Juice. Sustainable.

FIGURA 52 - DIAGRAMA DE BLOCOS PARA O PROCESSO DE RESFRIAMENTO

LISTA DE TABELAS

TABELA 16 - INVESTIMENTO FIXO EM MÓVEIS, UTENSÍLIOS E TRANSPORTE

• FIGURA 1 – LOGOTIPO DA EMPRESA
• FIGURA 2 – RÓTULO ELABORADO PARA O SUCO CITRINO
• FIGURA 3 – LARANJAS UTILIZADAS PARA O PROCESSO DE SUCO
• FIGURA 4 – VETOR TRANSMISSOR PSILÍDEO DIAPHONA CITRI
• FIGURA 5 – SINTOMAS DE UMA LARANJEIRA INFECTADA EM GREENING
  • TONELADA POR ANO........................................................................................ FIGURA 6 – CRESCENTE EXPORTAÇÃO DE SUCO DE LARANJA INTEGRAL DE
• FIGURA 7 – EXPORTAÇÃO DO ÓLEO ESSENCIAL EM TONELADAS POR ANO
  • DE LITRO FIGURA 8 – CONSUMO DE SUCO 100% INTEGRAL DE LARANJA, EM MILHÕES
  • (1000 T) FIGURA 9 – PRODUÇÃO DE PAÍSES SELECIONADOS – LARANJA FRESCA
  • IN NATURA NA SAFRA DE FIGURA 10 – PARTICIPAÇÃO DOS ESTADOS (%) NA PRODUÇÃO DE LARANJA
  • DE SÃO PAULO FIGURA 11 – DIVISÃO DAS REGIÕES DO CINTURÃO CITRÍCOLA NO ESTADO
  • SÃO PAULO FIGURA 12 – MÉDIA ANUAL DE INCIDÊNCIA SOLAR GLOBAL NO ESTADO DE
  • FRANCA.............................................................................................................. FIGURA 13 – MAPA DAS CIDADES FORNECEDORAS DE LARANJA E DE
• FIGURA 14 – CIDADES PRÓXIMAS À FRANCA- SP
  • LARANJA INTEGRAL FIGURA 15 – FLUXOGRAMA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO SUCO DE
• FIGURA 16 – SILO BIN PARA ARMAZENAMENTO DE LARANJA
• FIGURA 17 – LAVADORA POR ASPERSÃO
• FIGURA 18 – TRANSPORTADORA DE ROLETES
• FIGURA 19 – EXTRATORA TIPO ESPREMEDOR
• FIGURA 20 – EXTRATORA TIPO MANDRIL............................................................
• FIGURA 21 – OPERAÇÃO DE UMA EXTRATORA TIPO ESPREMEDOR
• FIGURA 22 – FINISHER TIPO PARAFUSO
• FIGURA 23 – FINISHER TIPO PÁ
• FIGURA 24 – CENTRÍFUGA CLARIFICADORA.......................................................
• FIGURA 25 – ESQUEMA DE UMA UNIDADE DE PASTEURIZAÇÃO HSTS
• FIGURA 26 – ENVASADORA DE LÍQUIDOS DMOM
• FIGURA 27 – ENVASADORA DMOM
• FIGURA 28 – FLUXOGRAMA DO TRATAMENTO DE EFLUENTE
• FIGURA 29 – FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO DO PROCESSO
• FIGURA 30 – VOLUME DE CONTROLE NA EXTRATORA
• FIGURA 31 – BALANÇO DE MASSA DA EXTRATORA
• FIGURA 32 – VOLUME DE CONTROLE NO FINISHER
• FIGURA 33 – BALANÇO DE MASSA NO FINISHER
• FIGURA 34 – VOLUME DE CONTROLE NA CENTRÍFUGA CLARIFICADORA
• FIGURA 35 – BALANÇO DE MASSA NA CENTRÍFUGA CLARIFICADORA
• FIGURA 36 – BALANÇO DE MASSA NO PASTEURIZADOR..................................
• FIGURA 37 – BALANÇO GLOBAL DO PROCESSO
• FIGURA 38 - BALANÇO DE MASSA NA LAVADORA
• FIGURA 39 - BALANÇO DE MASSA DA SOLUÇÃO ALCALINA CIP
• FIGURA 40 - BALANÇO DE MASSA DA SOLUÇÃO ÁCIDA CPI
  • CIP FIGURA 41 - BALANÇO DE MASSA DA PRÉ-LAVAGEM, ETAPA DE ENXÁGUE
• FIGURA 42 - BALANÇO DE MASSA DA SOLUÇÃO ALCALINA CIP
• FIGURA 43 - BALANÇO DE MASSA DA SOLUÇÃO ÁCIDA CIP
  • CIP FIGURA 44 - BALANÇO DE MASSA DA PRÉ-LAVAGEM, ETAPA DE ENXÁGUE
• FIGURA 45 - BALANÇO DE MASSA DA SOLUÇÃO ALCALINA CIP
• FIGURA 46 - BALANÇO DE MASSA DA SOLUÇÃO ÁCIDA CIP
  • CIP FIGURA 47 - BALANÇO DE MASSA DA PRÉ-LAVAGEM, ETAPA DE ENXÁGUE
  • CORRENTE FRIA FIGURA 48 - VARIAÇÃO DE TEMPERATURA VERSUS ENTALPIA PARA A
  • CORRENTE QUENTE FIGURA 49 - VARIAÇÃO DE TEMPERATURA VERSUS ENTALPIA PARA A
  • CORRENTE QUENTE E FRIA COM 〖ΔT〗MIN=10ºC........................................ FIGURA 50 - VARIAÇÃO DE TEMPERATURA VERSUS ENTALPIA PARA A
  • PASTEURIZAÇÃO FIGURA 51 - DIAGRAMA DE BLOCOS PARA O PROCESSO DE
• FIGURA 53 - VÁLVULA BORBOLETA TIPO INOX...................................................
• FIGURA 54 - VÁLVULA DE RETENÇÃO DO TIPO DISCO
• FIGURA 55 - ESQUEMA DE UMA GRADE
  • HORIZONTAL FIGURA 56 - ESQUEMA DE UM DESARENADOR RETANGULAR DE FLUXO
• FIGURA 57 - MEDIDOR DE VAZÃO TIPO CALHA PARSHALL
• FIGURA 58 - TANQUE DE EQUALIZAÇÃO COM MISTURADOR HIPERBÓLICO
• FIGURA 59 - VISTA LATERAL DA LAGOA ANAERÓBIA
• FIGURA 60 - VISTA SUPERIOR DA LAGOA ANAERÓBIA....................................
• FIGURA 61 - SISTEMA DE APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS
• FIGURA 62 - FILTRO RETENÇÃO DE MATERIAIS GROSSEIROS
• FIGURA 63 - DISPOSITIVOS DE DESCARTE DA PRIMEIRA CHUVA
• FIGURA 64 - CISTERNA VERTICAL 5000 L
• FIGURA 65 - LAYOUT CITRINO.............................................................................
• FIGURA 66 - PLANTA BAIXA ÁREA INDUSTRIAL
• FIGURA 67 - PLANTA PRÉDIO INDUSTRIAL
• FIGURA 68 - PLANTA 3D GERAL
• FIGURA 69 - PLANTA 3D PRÉDIO INDUSTRIAL
• FIGURA 70 - VISTA 3D SILO..................................................................................
• FIGURA 71 - VISTA 3D AUDITÓRIO
• FIGURA 72 - VISTA RECEPÇÃO 3D
• FIGURA 73 - VISTA 3D REFEITÓRIO
• FIGURA 74 - ÁREA PARA AS INTALAÇÕES FABRIS DA CITRINO
• FIGURA 75 - PARCELAS DE AMORTIZAÇÃO E DE PRESTAÇÃO DURANTE
  • ANOS
• FIGURA 76 - ORGANOGRAMA CITRINO
• FIGURA 77 - FLUXO DE CAIXA
• FIGURA 78 - GRÁFICO PAYBACK
• FIGURA 79 - PONTO DE EQUILÍBRIO
  • LEGISLAÇÃO TABELA 1 – COMPOSIÇÃO DO SUCO DE LARANJA EXIGIDO PELA
  • DE LARANJA TABELA 2 – TEORES DE % DE SUCO, ºBRIX E RATIO PARA CADA VARIEDADE
• TABELA 3 – COMPOSIÇÃO APROXIMADA DE SUCO DE LARANJA
  • NO BRASIL NA SAFRA DE TABELA 4 – ÁREA, PRODUTIVIDADE E PRODUÇÃO DE LARANJA IN NATURA
• TABELA 5 – PREÇO DE PRATELEIRA DOS PRINCIPAIS CONCORRENTES
• TABELA 6 – ESTIMATIVA POPULACIONAL DAS CIDADES PAULISTAS
• TABELA 7 - COMPOSIÇÃO APROXIMADA DA LARANJA IN NATURA
• TABELA 8 - DADOS E VALORES OBTIDOS DAS CORRENTES
  • RESFRIAMENTO TABELA 9 - DADOS E VALORES OBTIDOS DAS CORRENTES NA ETAPA DO
• TABELA 10 - SISTEMA DE PASTEURIZAÇÃO........................................................
  • PASTEURIZADOR TABELA 11- ÁREAS DE TROCA TÉRMICA PARA CADA ETAPA DO
• TABELA 12 - DIMENSÕES DA LAGOA ANAERÓBIA
• TABELA 13 - DIMENSÕES DA LAGOA FACULTATIVA
  • ÁGUAS PLUVIAIS TABELA 14 - PARÂMETRO DE QUALIDADE ESTABELECIDO PARA USO DE
• TABELA 15 - INVESTIMENTO FIXO EM EQUIPAMENTOS
• TABELA 17 - MATÉRIA PRIMA
• TABELA 18 - POTÊNCIA DOS EQUIPAMENTOS..................................................
• TABELA 19 - CUSTO MENSAL
• TABELA 20 - INVESTIMENTO PRÉ-OPERACIONAL
• TABELA 21 - INVESTIMENTO TOTAL
• TABELA 22 - FINANCIAMENTO DO INVESTIMENTO TOTAL
• TABELA 23 - TARIFA DO INVESTIMENTO TLP
• TABELA 24 - CAPITAL DEPRECIÁVEL
• TABELA 25 - CAPITAL DEPRECIÁVEL DE CADA EQUIPAMENTO
• TABELA 26 - CARGA TRIBUTÁRIA DE PRODUÇÃO EM CADA MODALIDADE
• TABELA 27 - ALÍQUOTAS IPVA 2019 ESTADO DE SÃO PAULO
• TABELA 28 - DIVISÃO DA JORNADA DE TRABALHO
• TABELA 29 - SISTEMA DE RODÍZIO DE FUNCIONÁRIOS DO GRUPO
• TABELA 30 - SISTEMA DE RODÍZIO DE FUNCIONÁRIOS DO GRUPO
• TABELA 31 - CARGOS E SALÁRIOS DO GRUPO
• TABELA 32 - CARGOS E SALÁRIOS DO GRUPO
• TABELA 33 - CARGOS E SALÁRIOS DO GRUPO
• TABELA 34 - CARGOS E SALÁRIOS DO GRUPO

TABELA 35 - GASTOS ANUAIS ............................................................................. 146

TABELA 36 - CUSTOS DIRETO DO PRODUÇÃO DO SUCO DE LARANJA

INTEGRAL ........................................................................................................ 147

TABELA 37 - PAYBACK DESCONTADO ............................................................... 149

LISTA DE SIGLAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

BNDES – Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social

CAGED – Cadastro de empregados e desempregados

CEPEA – Centro de estudos avançados em economia aplicada

CIP – Clean in place

COFINS – Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social

CONAB – Companhia nacional de abastecimento

CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente

CSLL – Contribuição Social sobre Lucro Líquido

DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio

ETE - Estação de tratamento de esgoto

FCOJ - Frozen concentrated orange juice

FUNDECITRUS - Fundo de defesa da citricultura

HLB - Huanglongbing

HTST - High Temperature and Short Time

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

ICMS – Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços

INMET – Instituto Nacional de Meteorologia

IPCA – Índice de Preços ao Consumidor

IPI – Imposto sobre Produtos Industrializados

IPTU – Imposto sobre a propriedade predial e territorial urbano

IPTU – Imposto sobre a Propriedade Predial e Territorial Urbano

IPVA – Imposto sobre a Propriedade de Veículos Automotores

IRPJ – Imposto de Renda Pessoa Jurídica

ISS – Imposto sobre Serviços de Qualquer Natureza

JBT- John Bean Technologies

MAPA - Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

NBR – Norma Brasileira

NFC - Not from concentrate

NTS – Norma Técnica da Sabesp

PEAD – Polietileno de Alta Densidade

PET – Poli (tereftalato) de etileno

PIS/PASEP – Programa de Integração Social e Formação do Patrimônio do Servidor

SEBRAE – Serviços Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas

SEBRAE- Serviço brasileiro de apoio às micro e pequenas empresas

SECEX - Secretaria de Comércio Exterior

SNA - Sociedade Nacional de Agricultura

TDH – Tempo de detenção hidráulica

TLP – Taxa de Longo Prazo

TMA - Taxa Mínima de Atratividade

UNEP – United Nations Enviroment Programme

USDA - United States Department of Agriculture

VPL – Valor Presente Líquido

𝑚̇𝐻 2 𝑂 - Vazão mássica de água

𝑚̇𝑁𝑎𝑂𝐻 – Vazão mássica do hidróxido de sódio

𝑚̇𝐻𝑁𝑂 3 – Vazão mássica do ácido nítrico

𝑚̇𝐶𝐼𝑃1 – Vazão mássica do CIP 1

𝑚̇𝐶𝐼𝑃2 – Vazão mássica do CIP 2

𝑚̇𝐶𝐼𝑃3 – Vazão mássica do CIP 3

𝑀𝑀𝑁𝑎𝑂𝐻 – Massa molar de hidróxido de sódio

𝑀𝑀𝐻𝑁𝑂 3 - Massa molar de ácido acético

𝜂 – Eficiência da remoção do tratamento

𝑄̇𝑙𝑎𝑣𝑎𝑔𝑒𝑚 – Vazão volumétrica da lavadora

𝑄̇𝐶𝐼𝑃1 – Vazão volumétrica CIP 1

𝑄̇𝐶𝐼𝑃2 – Vazão volumétrica CIP 2

𝑄̇𝐶𝐼𝑃3 – Vazão volumétrica CIP 3

𝑄7,10 – Vazão mínima de 7 dias consecutivos em com período de retorno de 10 anos

𝑄̇𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 – Vazão volumétrica diária de suco

𝑇𝐹 – Temperatura média do ar no mês mais frio

𝑉𝐶𝑙 – Volume do cloro líquido

𝑉𝐻 2 𝑂 – Volume de água

𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 – Volume do tanque asséptico refrigerado

𝑉𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 – Volume do reservatório no setor administrativo

𝑉𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜 – Volume diário de suco produzido

𝑉𝑖𝑛𝑑𝑢𝑠𝑡𝑟𝑖𝑎𝑙 – Volume do reservatório no setor industrial

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 – Volume total

𝑥𝐻 2 𝑂 – Fração mássica da água

𝑥𝐻𝑁𝑂 3 – Fração mássica do ácido nítrico

𝑥𝑁𝑎𝑂𝐻 – Fração mássica do hidróxido de sódio

𝑥 2 – Fração de extrato da laranja (suco + polpa)

𝑥𝑏𝑎𝑔𝑎ç𝑜,1 – Fração de bagaço da laranja na fruta

𝑥𝑏𝑎𝑔𝑎ç𝑜 – Fração de bagaço da laranja

𝑥𝐶𝑙 – Fração mássica de cloro líquido

𝑥𝑝𝑜𝑙𝑝𝑎 𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑎𝑛𝑗𝑎,1 – Fração de polpa da laranja na fruta

𝑥𝑝𝑜𝑙𝑝𝑎,2 – Fração de polpa no extrato proveniente da extratora

𝑥𝑠𝑢𝑐𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑎𝑛𝑗𝑎,1 – Fração de suco de laranja na fruta

𝑥𝑠𝑢𝑐𝑜,2 – Fração de suco no extrato proveniente da extratora

°C: Grau Celsius

% - Porcentagem

% V/V - Porcentagem em volume

𝜌𝑠𝑢𝑐𝑜 - Massa específica do suco de laranja

𝜌𝐶𝑙 - Massa específica do cloro líquido

𝜌𝐻 2 𝑂 - Massa específica da água

𝑐𝑝𝑠𝑢𝑐𝑜 – Calor específico do suco de laranja

Q – Calor trocado

ΔH- Variação de entalpia

ΔT- Variação de temperatura