CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA MECÂNICO PARA REMOÇÃO DA CASCA DE ... · mandioca. Também é abordado...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA MECÂNICO PARA REMOÇÃO DA CASCA DE MANDIOCA ANTÔNIO JUSTINO DANTAS BISNETO NATAL- RN, 2018
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA MECÂNICO PARA
REMOÇÃO DA CASCA DE MANDIOCA
ANTÔNIO JUSTINO DANTAS BISNETO
NATAL- RN, 2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA MECÂNICO PARA
REMOÇÃO DA CASCA DE MANDIOCA
ANTÔNIO JUSTINO DANTAS BISNETO
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao curso de Engenharia
Mecânica da Universidade Federal do
Rio Grande do Norte como parte dos
requisitos para a obtenção do título de
Engenheiro Mecânico, orientado pelo
Prof. Dr. William Fernandes Queiroz.
NATAL - RN
2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA MECÂNICO PARA
REMOÇÃO DA CASCA DE MANDIOCA
ANTÔNIO JUSTINO DANTAS BISNETO
Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso
Prof. Dr. William Fernandes de Queiroz ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Orientador
Prof. Dr. Carlos Magno de Lima ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno
Prof. Dr. Evans Paiva da Costa Ferreira ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno
NATAL, 6 de julho de 2018.
i
Dedicatória
Dedico este trabalho aos meus pais Marcos e Vilma, que sempre fizeram de
tudo para proporcionar o melhor a mim meus irmãos Elita Desidéria, Barbara, João
Marcos, Lucas e Mateus, dedico também a minha namorada Tamirys e toda a minha
família por todo amor, companheirismo e amizade durante o período do curso e em
toda a minha vida.
ii
Agradecimentos
Ao meu professor orientador, Dr. William Fernandes de Queiros, não só pela
oportunidade, mas sobretudo pela sua amizade, paciência e compreensão durante o
período do trabalho de conclusão. Além de todo o conhecimento compartilhado.
À minha avó Desinha, por todo o suporte necessário e estrutura para que eu
pudesse ter um local onde morar durante o curso.
Aos meus tios Marçal e Vera, por disponibilizarem sua casa e me acolherem
tão bem quando necessário.
Aos meus amigos de turma, que estiveram juntos comigo desde a época do
IFRN até a Engenharia Mecânica, trazendo alegrias e compartilhando conhecimento,
além dos novos colegas durante o curso.
iii
DANTAS BISNETO, A. J. Concepção de um sistema mecânico para remoção
da casca de mandioca. 2018. 54 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação
em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-
RN, 2018.
Resumo
O objetivo principal desse trabalho é desenvolver e criar um sistema
mecânico para remoção da casca de mandioca. Inicialmente é feita uma introdução
sobre a história da mandioca, as características e os produtos derivado da
mandioca. Também é abordado as casas de farinha, sua história e seu
funcionamento, o processamento e beneficiamento da mandioca até o produto final
(no caso desse trabalho, a farinha de mandioca). Posteriormente é descrito todas
as etapas da produção da farinha, em uma casa de farinha as máquinas usadas
no processo. Portanto, foi analisado o funcionamento de uma casa de farinha, e foi
detectado que um dos maiores problemas enfrentado pelas casas, é o processo
de descascamento da mandioca. Em função desse problema, foi sugerido e
desenvolvido um projeto para concepção de um sistema mecânico para remoção
da casca da mandioca, o sistema mecânica foi desenvolvido e desenhado em 3D
no SolidWorks 2017, então, por fim foi realizado a concepção do sistema e
desenhado no software, simulando também o seu funcionamento.
Palavras-chave: concepção, sistema mecânico, mandioca, descascamento,
SolidWorks
iv
DANTAS BISNETO, Antônio Justino. Concepção de um sistema mecânico para
remoção da casca de mandioca. 2018. 54 p. Trabalho de Conclusão de Curso
(Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, Natal-RN, 2018.
Abstract
The main objective of this work is to develop and create a mechanical
system for removal of manioc bark. Initially an introduction is made on the history
of manioc, characteristics and products derived from manioc. It is also addressed
the flour houses, their history, how is the operatio and the processing and
improvements of manioc to the final product (manioc flour in this case).
Subsequently is described about all stages of flour production, in a flour house and
the methods and machines used in the process. Therefore, it was analyzed the
functioning of a flour house, and it was detected that one of the biggest problems
faced by the flour houses in general, is the manioc debarking process. Due to this
problem, it was suggested and developed a project to conception a mechanical
system for removal of the manioc bark. The mechanical system was developed and
designed in 3D in the SolidWorks 2017, finally, the conception of the system was
carried out and designed in the software used, simulating its functioning.
Keywords: conception, mechanical system, manioc, stripping, SolidWorks
v
Lista de Ilustrações
Figura 1 - Mandioca _________________________________________________ 8
Figura 2 - Mulheres e crianças descascando mandioca _____________________ 11
Figura 3 - Lavador e descascador de mandioca, Casa de Farinha do Babá _____ 15
Figura 4 – Pessoal descascando a mandioca manualmente, Casa de Farinha do Babá
________________________________________________________________ 16
Figura 5 – Triturador / Ralador, Casa de Farinha do Babá ___________________ 17
Figura 6 – Ralador de mandioca, Casa de Farinha Sitio Novo ________________ 17
Figura 7 – Prensa hidráulica automatizada, Casa de Farinha do Babá _________ 18
Figura 8 – Prensa manual de parafuso, Casa de Farinha Sitio Novo ___________ 19
Figura 9 – Quebra e peneiramento manual da massa prensada, Casa de Farinha Sitio
Novo ____________________________________________________________ 20
Figura 10 – Ralador e peneira, Casa de Farinha do Babá ___________________ 20
Figura 11 – Forno com mexedores elétricos, Casa de Farinha do Babá ________ 22
Figura 12 – Máquina de descascar mandioca, AGROVEC___________________ 24
Figura 13 – Descascador de Mandioca MP1200, Paranavaí _________________ 24
Figura 14 – Lavador descascador para grandes quantidades, Paranavaí _______ 25
Figura 15 – Descascador de Mandioca, Fankorte Indústria de Máquinas _______ 25
Figura 16 – Mesa ou base ___________________________________________ 28
Figura 17 – Mesa, Suporte do eixo motriz, caixa coletora ___________________ 28
Figura 18 – Eixo com flange __________________________________________ 29
Figura 19 – Acoplamento da polia 1 com o eixo com flange. Engrenagem/cremalheira
fixa no suporte do eixo motriz _________________________________________ 29
Figura 20 – Base do Sistema de descascamento __________________________ 30
vi
Figura 21 – Sistema mecânico sem o bocal alimentador ____________________ 30
Figura 22 – Engrenagem / eixo do braço articulado / polia 140mm ____________ 31
Figura 23 – Sistema de transmissão de rotação da engrenagem 2 até a ferramenta de
corte ____________________________________________________________ 32
Figura 24 – Nome de alguns components do Sistema ______________________ 32
Figura 25 – Sistema mecânico sem alimentador __________________________ 33
Figura 26 – Projeto da Máquina de descascar Mandioca ____________________ 33
Figura 27 – Esquema de transmissão __________________________________ 35
Figura 28 – Engrenagens ____________________________________________ 36
Figura 29 – Esquema de transmissão __________________________________ 37
vii
Lista de abreviaturas e siglas
Dpr Diâmetro da polia do rotor
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.
FAO Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a
Agricultura
MAPA Ministério da Agricultura, Pecuário e Abastecimento
nef Rotação do eixo com flange
PRF Policia Rodoviária Federal
SEBRAE Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas
Empresas
SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
viii
Sumário
Dedicatória ................................................................................................................... i
Agradecimentos ......................................................................................................... ii
Resumo ...................................................................................................................... iii
Abstract ...................................................................................................................... iv
Lista de Ilustrações.................................................................................................... v
Lista de abreviaturas e siglas ................................................................................ vii
Sumário .................................................................................................................... viii
1 Introdução ................................................................................................................1
2 Revisão Bibliográfica .............................................................................................5
2.1 Mandioca ..........................................................................................................5
2.2 História das casas de farinha ........................................................................9
2.3 Processamento da mandioca e produção da farinha............................. 12
Lavagem / Descascamento.................................................................... 14
Trituração ou Ralação ............................................................................. 16
Prensagem................................................................................................ 17
Esfarelamento .......................................................................................... 19
Peneiramento ........................................................................................... 21
Torração .................................................................................................... 21
Peneiramento e Classificação ............................................................... 22
Embalagem ............................................................................................... 22
2.4 Máquinas de descascar mandioca existentes no mercado .................. 23
3 Metodologia .......................................................................................................... 26
4 Resultados e Discussões ................................................................................... 27
4.1 Situação problema ....................................................................................... 27
4.2 Concepção do sistema mecânico para retirada da casca da mandioca
............................................................................................................................................. 27
ix
4.3 Transferência de rotações .......................................................................... 33
5 Conclusões ........................................................................................................... 39
6 Referências .......................................................................................................... 40
1
1 Introdução
Quando os portugueses chegaram em terras brasileiras, uma das principais
fontes alimentícias dos indígenas, era uma planta que brotava da terra. Em uma carta
enviada para o rei de Portugal, em 1500, Pero Vaz de Caminha deixou registrado,
sobre os hábitos naquela localidade recém descoberta: “Nem comem senão desse
inhame, que aqui há muito […]”. Tal “inhame” era a mandioca, que já era o principal
produto agrícola da população indígena. Nessa época, os índios já produziam alguns
derivados da mandioca, dentre eles, a farinha de mandioca, o beiju, tapioca dentre
outros subprodutos, dependendo da região. Segundo Raimundo Nonato Brabo Alves,
pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental, a mandioca é uma cultura pré-
colombiana, porque os portugueses quando chegaram em terras brasileiras já
encontraram os índios consumindo a mandioca e confundiram com o inhame, que já
era conhecido no continente europeu.
Na época do descobrimento, a mandioca também se tornou base alimentícia
dos portugueses e dos imigrantes que acabara de chegar ao Brasil.
“Mas a mandioca foi tão importante para a colonização do pais que sem ela estariam inviabilizadas as grandes navegações, considerando que a
farinha de mandioca passou a ser fonte alimentar de carboidratos nas caravelas. Nas estradas e bandeiras rumo à conquista do sertão brasileiro, juntamente com a carne de boi, viabilizou a dieta dos exploradores com a
dupla ‘carne seca e farinha’, tanto que ficou conhecida como ‘farinha velha de guerra’ (ALVES, Raimundo Nonato).”
Com a grande capacidade de adaptação a vários tipos de solos e região, os
portugueses levaram a mandioca para plantar na África, e posteriormente devido a
capacidade de adaptação, se expandiu para todo o planeta. Hoje é plantada em mais
de 80 países. Embora ela seja originária da América do Sul, as regiões que mais
produzem a mandioca são a África e a Ásia. Até 2014, segundo dados da Organização
das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO), o país que mais produz
a mandioca é a Nigéria, com 54.831.600 toneladas de mandioca por ano, e o Brasil é
o quarto maior produtor de mandioca do mundo, com 23.253.514 toneladas.
Existem vários produtos derivados da mandioca (cientificamente chamada de
manihot esculenta Crantz), um exemplo bem conhecido e presente no dia a dia da
população é a macaxeira de mesa ou aipim, que é um tipo de mandioca colhido e
levado diretamente para o consumo, sem necessidade de processamento, podendo
2
ser cozida, frita ou da forma que se deseja consumi-la, apenas necessitando a retirada
da casca. Ainda podemos encontrar alguns derivados em produtos farmacêuticos que
são produzidos usando a fécula da mandioca, que também é um produto derivado da
mandioca dentre outros, além da farinha de mandioca.
De acordo com a Instrução Normativa 52, de 07 de novembro de 2011, do
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), considera-se farinha de
mandioca, o produto obtido de raízes provenientes de plantas da família Euforbiácea,
gênero Manihot, submetidas à processo tecnológico adequado de fabricação e
beneficiamento.
“A farinha de mandioca hoje é um símbolo da cultura popular
brasileira, principalmente nos estados do Norte e Nordeste do Brasil. Há várias décadas o brasileiro consome esse produto, seja com açaí no Norte do País, ou com peixe no Nordeste, ou nas refeições diárias em ambas as
regiões. Quando artesanal, o modo de fabricação da farinha é considerado um bem imaterial da humanidade, sendo a ela associadas as características de qualidade, o saber-fazer e toda a cultura dos povos relacionados.
(Álvares aput Amaral, p. 6)”
A mandioca é muito famosa e muito utilizada na culinária brasileiro, em todas
as classes sociais e em todos os lugares do Brasil, de Norte a Sul do país. No Nordeste
ou no Rio Grande do Norte é produzida, principalmente, por produtores de pequeno
porte, em sistemas de produção complexos, com pouco ou nenhum uso de tecnologia
moderna, especialmente agroquímicos (CARDOSO, 2003).
“No nordeste do Brasil, a mandioca é processada em pequenas unidades fabris, as chamadas “casas de farinha”, situada nas próprias fazendas, comunidades, associações ou até no quintal de casa. Seu uso por
parte dos lavradores se faz mediante os mais variados sistemas de parceria, pois quase sempre são de propriedade do fazendeiro. Os equipamentos são primitivos e, em sua maioria, fabricados à mão, no próprio meio rural. Todos
os membros da família trabalham na “desmancha” e a força humana ainda é largamente utilizada, embora já existam muitas unidades que dispõem de motores a explosão. A energia elétrica ainda está pouco difundida no campo
(SCHOLZ, 1971).”
A cultura das casas de farinha é antiga, desde o período dos índios, e até hoje
ainda se mantem viva, nas comunidades rurais menos favorecidas e cidades onde o
cultivo da mandioca é constante e favorável, possibilitando matéria-prima para que as
casas de farinha possam trabalhar. Segundo Vasques (2012), a casa de Farinha era
o lugar onde, no Brasil Colonial, a mandioca era transformada em farinha. Em muitos
locais, a transformação da raiz da mandioca ainda é processada por métodos
3
primitivos, herdados tradicionalmente dos índios, primeiros cultivadores dessa espécie
(BEZERRA, 2006)
As farinhas de mandioca são produzidas seja para subsistência das famílias
rurais através do consumo próprio, ou para fonte de renda das pessoas, desde o
proprietário das casas de farinha até os trabalhadores. Mesmo com o
desenvolvimento e modernização na atividade mandioqueira, ainda existem várias
casas de farinha bem rusticas espalhadas pelas comunidades rurais, no Brasil todo,
e principalmente no Norte e Nordeste. Onde algumas etapas do processamento ainda
são manuais.
Existem vários problemas no processamento da mandioca, desde seu plantio,
colheita, até a fabricação. E na fabricação, nas casas de farinha, um dos principais
problemas encontrados é em uma das etapas do processo de fabricação da farinha,
mais especificamente no descascamento da mandioca. Uma das principais tarefas,
porque se a mandioca não for descascada corretamente, pode estragar a farinha,
prejudicando a qualidade final, demanda uma alta produtividade para as pessoas que
trabalham nessa atividade. Geralmente é realizado por mulheres, e até por crianças
(filhos das mulheres que também estão no processo), quando o processo é realizado
manualmente. Muitos produtores não conseguem mão de obra suficiente para
descascar o número de mandiocas desejados, e assim não conseguem uma produção
esperada, pois não tem a matéria prima suficiente.
Segundo reportagem da TV Gazeta Alagoas, afiliada da Rede Globo de
Televisão, junto com o portal G1 de Alagoas (2018), uma fiscalização realizada pelo
Ministério do Trabalho (MT), com apoio da Policia Rodoviária Federal (PRF) interditou
casas de farinha em Feira Grande-AL, por condições precárias de trabalho. A
reportagem traz vários relatos de trabalhadores em situações de trabalho escravo,
principalmente no processo de descascamento da mandioca. Ou seja, alguns
estabelecimentos com produções mais elevadas estão submetendo trabalhadores a
cargas exorbitantes de trabalho, com jornadas de trabalho também acima do normal,
e na maioria das vezes, a remuneração dos trabalhadores que descascam a
mandioca, é em cima do número de mandiocas descascadas durante o dia, por isso,
os trabalhadores se submetem a tais jornadas. O que torna a tarefa de descascamento
da mandioca um grande gargalo para a produção de farinha.
4
Hoje existem algumas máquinas automatizadas para executar esse processo
de descascamento da mandioca, porém, essas máquinas tem um custo alto e poucas
casas de farinha tem condições de adquirir esse equipamento. Já, as indústrias de
farinha que tem uma alta produção, utilizam esses descascadores com mais
frequência, sabendo-se que a produção é em grande escala. Um dos motivos que
dificultam o descasque da mandioca, tanto manualmente, e principalmente por
máquinas, é que a mandioca é uma raiz que não é uniforme, ela tem várias formas e
dimensões, então fica mais complicado para que uma máquina consiga cumprir todo
o descascamento em mandiocas de tamanhos e formas diferentes.
O objetivo principal desse trabalho, é entender o processo de fabricação da
farinha, em casas de farinha e indústrias de farinha, e desenvolver um sistema
mecânico para remoção da casca da mandioca, que auxilie no processo de fabricação
da farinha. Visto que um dos principais gargalos no processamento da farinha é o
descascamento da mandioca, esse sistema visa otimizar esse processo. O sistema
mecânico tem que ser desenvolvido e criado visando o aperfeiçoamento do processo
de remoção da casca da mandioca, diferente dos sistemas e máquinas já existentes
no mercado e pensando desde os pequenos produtores rurais, comunidades e
associações de pequeno porte que processam a mandioca, até grande indústrias de
farinha, por isso o sistema mecânico tem que ser relativamente de baixo custo.
5
2 Revisão Bibliográfica
2.1 Mandioca
A mandioca (macaxeira ou aipim) é uma planta tolerante à seca e a solos de
baixa fertilidade, de origem brasileira e tradicionalmente cultivada em todo país. A
composição química média da raiz da mandioca é: 65% água, 25% amido, 3%
proteína, 2% celulose e 5% outros. O Brasil já foi o primeiro produtor mundial desta
raiz, alcançando produções de até 30 milhões de toneladas/ano no início da década
de 70 (SEBRAE, 2009).
A mandioca pertence à ordem Malpighiales, família Euphorbiacea, gênero
Manihot e especificamente a mandioca para produção de farinha é da espécie Manihot
esculenta Crantz.
O cultivo da mandioca é feito na faixa compreendida entre as latitudes 30ºN e
30ºS, embora concentração de plantio esteja entre as latitudes 20ºN e 20ºS. A
mandioca suporta altitudes que vão do nível do mar até cerca de 2.300 m, sendo as
altitudes de 600 m a 800 m as mais favoráveis. E a faixa de temperatura ideal para o
cultivo da mandioca situa-se entre os limites de 20ºC e 27ºC (média anual), enquanto
está temperatura ótima está em torno de 24ºC e 25ºC (MATTOS et al, 2006). Por todos
essas características, que a mandioca consegue se adequar a vários lugares
diferentes, e por isso ela é cultivada em diferentes localidades. Por que além dessas
características, ela também se desenvolve bem entre temperaturas entre 16ºC e 38ºC,
ou seja, se desenvolve tanto em locais com temperaturas amenas como em locais
onde as temperaturas são elevadas.
Segundo Mattos et al (2006), até o momento da publicação do material (2006),
já tinham sido catalogadas mais de 4 mil variedades, mantidas em coleções e bancos
de germoplasma de vários instituições de pesquisa. Grande parte dessas variedades
é fruto do trabalho junto com os agricultores, em suas lavouras durante anos seguidos.
Essas variedades surgem em decorrências das diferentes regiões que são cultivadas,
da diferença de solos, no manejo e cultivos das plantas, condições climáticas dentre
outros motivos. Por ser uma planta com alta capacidade de adaptação as condições
de mais variados climas e solo, ela é plantada em cultivada em várias regiões, mesmo
que seja de variedades diferentes. Como no Brasil, existem várias regiões com clima
6
e solo diferentes, o que vai dizer qual a variedade cultivada em determinada região,
vai ser as características necessárias para determinado tipo de cultivo e qual vai ser
a atividade fim daquele cultivo.
Por exemplo, para indústria da farinha, conforme Mattos et sl (2006), as
variedades devem apresentar altos teores de amido nas raízes, polpa branca, córtex
e película clara, ausência de cintas nas raízes, destaque fácil da película (casca),
raízes grossas e bem conformadas.
“A variedade melhorada de mandioca é um dos componentes
tecnológicos do sistema de produção porque contribui com incremento significativos de produtividade, sem implicar custos adicionais, o que facilita sua adoção, especialmente por parte dos produtores de baixa renda. A
escolha da variedade deve ser feita com antecedência, de acordo com a finalidade da exploração, com o ciclo e local de plantio (MATTOS et al, 2006).”
Ainda conforme Mattos et al (2006), as algumas principais variedades de
mandiocas recomendadas para a Região Nordeste são:
Rosa
Formosa
Mani Branca
BRS Dourada
BRS Gema de Ovo
Crioula
Conforme Bezerra (2006) relata, a mandioca está inserida no contexto social
e cultural dos agricultores brasileiros, em todo o território nacional. A mandioca por ter
uma grande variedade de produtos e subprodutos, além da potencialidade de ser
transformada em outros itens alimentares, industriais e outros, faz com que o interesse
pela cultura da mandioca aumente em todos os aspectos.
“Os múltiplos e variados aspectos que envolvem o seu cultivo e transformação em alimento conferem-lhe considerável importância histórica, econômica e social. Da produção ao consumo final, um conjunto de práticas,
relações social, cosmologia e representações simbólicas expressam significados cujos conteúdos revelam elevado valor cultural. (PINTO, 2002).”
Apesar de apresentar um baixo rendimento por hectare, em torno de 6.200 a
9.800 Kg/Há, está entre as 5 principais culturas do Estado, sendo sua participação no
valor de produção agrícola do Estado em torno de 7,44% (EMATER-RN, 1980). Esse
7
relato de um livro datado em 1981 demonstrando que o cultivo da mandioca no estado
do RN sempre foi uma atividade muito importante.
Diferentes espécies de mandioca se dividem principalmente em dois grupos:
Mandioca mansa ou de mesa (macaxeira/aipim)
Mandioca brava ou tóxica
Também podem ser conhecidas como mandioca doce e mandioca amarga,
respectivamente.
A mandioca mansa ou de mesa, que é conhecida no nordeste do Brasil por
macaxeira e no sudeste do país por aipim, pode ser consumida de diversas formas:
em chips, pura, frita, em bolos, cozida, em caldos, purês e etc. Conforme Mattos et al
(2006), a variedade da mandioca de mesa para consumo humano, tem que ter um
baixo teor de ácido cianídrico nas raízes, tornando assim um produto não toxico e que
pode ser consumida, e não precisa ser processada para o consumo, como outras
variedades.
Já a mandioca brava ou tóxica, como o próprio nome já diz, tem um teor de
ácido cianídrico muito alto, tornando ela um produto extremamente tóxico para o
consumo humano ou animal. Sendo assim, se faz necessário o processamento da
mandioca para torna-la apta para o consumo humano e animal. A mandioca passa
por um processo de detoxificação (secagem) para retirada do teor de ácido cianídrico,
para ser consumida. Desse processo vai surgir a manipueira, que é um líquido
altamente ácido, pois ele tem um alto teor de ácido cianídrico em sua composição,
esse líquido vai sair no processo de fabricação da farinha, esse líquido pode ser
utilizado como adubo e alimento para o gabo (pra isso, a dosagem da manipueira tem
que ser controlada), por exemplo. Além da manipueira, são derivados do
processamento da mandioca, a farinha e a fécula.
Segundo o SEBRAE-RN, alguns produtos derivados da mandioca são: farinha
de mandioca (diversos tipos), amido/fécula, tapioca, beiju, manipueira, maniçoba
(folhas), tacacá dentre outros subprodutos que para serem fabricados utilizam o
amido. A mandioca pode proporcionar cerca de 200 subprodutos com valor agregado
se produzidos com qualidade.
8
Conforme Mattos et al. (2006), o amido é o produto amiláceo extraído de
partes aéreas comestíveis de vegetais (sementes, grãos). E a fécula é o produto
amiláceo extraído das partes subterrâneas comestíveis de vegetais (raízes e
tubérculos). Por isso, muitas vezes o amido e a fécula são confundidos, porque são
produtos bem semelhantes.
Para extrair a fécula da mandioca, o processo é bem parecido com o
processamento da farinha de mandioca, pelo menos as primeiras etapas são iguais.
Lavagem e descascamento das raízes, ralação, separação da fécula, secagem e
acondicionamento são as etapas para extração da fécula, conforme Mattos et al.
(2006).
Muitas casas de farinha fazem o processamento da mandioca, para produção
da farinha e também da fécula para produção da goma de tapioca. A manipueira
resultando do processo de prensagem é usada para a produção da fécula e
posteriormente da goma de tapioca.
A figura 1, mostra a planta da mandioca. Composta pelas folhas (ricas em
proteínas), na parte superior da imagem e da planta. O caule (material do plantio). E
as raízes (ricas em carboidrato) na parte de baixo.
Figura 1 - Mandioca
Fonte: EMBRAPA, 2006
9
2.2 História das casas de farinha
Como já foi relatado no trabalho, quando os portugueses descobriram o Brasil,
os índios já processavam a mandioca, transformando em farinha de mandioca e beiju
para consumo. Inclusive, a farinha de mandioca se tornou um dos principais alimentos,
junto com a própria mandioca, para os navegantes da época, que estavam
desembarcando na nova colônia.
Dentre os subprodutos da mandioca, o mais importante e também o mais
comercializado e consumido, é a farinha de mandioca. Que é produzida através do
processamento da mandioca. Um processo simples, executado desde o período pré-
colonial, na época dos índios, e que até hoje segue basicamente o mesmo
procedimento, porém com a evolução global, da tecnologia, das pessoas e dos
processos e de todos os aspectos, hoje é utilizado alguns sistemas e métodos
aprimorados para o processamento da mandioca, com auxílio de máquinas, motores
e métodos atualizados, porém, o procedimento é basicamente o mesmo desde o
plantio da mandioca até o produto final, a farinha de mandioca.
“A farinha é um dos principais produtos da mandioca e um dos
componentes essenciais da dieta da população brasileira, notadamente entre os habitantes das regiões Norte e Nordeste. Em muitos locais, a transformação da raiz da mandioca ainda é processada por métodos
primitivos, herdados tradicionalmente dos índios, primeiros cultivadores dessa espécie. (BEZERRA, 2006, p.10).”
Os locais onde a mandioca é processada e transformada em farinha, é
comumente chamado de casa de farinha ou indústria de farinha, dependendo do
tamanho, dos equipamentos e métodos usados. Segundo Salomão (2010), casas de
farinha usam sistemas híbridos, onde utilizam força humana e máquinas elétricas e
as indústrias de farinha são onde predominam as máquinas elétricas.
“É valido diferenciar casas e industrias de farinha. Em ambos os tipos de estabelecimento, faz-se a transformação da mandioca em farinha e
em outros derivados, como a goma. No entanto, essa transformação apresenta diferenças nesses estabelecimentos, quanto as técnicas utilizadas e quanto à organização de seu funcionamento. (Diogo Salomão, 2010)”
Técnicas de processamento de mandioca são bem rudimentares e antigas.
Até hoje, muitas casas de farinha usam a maior dessas técnicas que já eram usadas
pelos índios. Uma das tarefas que ainda é bem parecida com as primeiras técnicas, é
a etapa do descascamento da mandioca, mesmo que já existam algumas máquinas e
sistemas que consigam fazer o descascamento mecanicamente, mesmo que a
10
eficiência não seja tão boa, elas ainda não são muito acessíveis para casas de farinha
de pequeno porte e até médio porte, portanto, essas casas de farinha ainda usam a
mão-de-obra humana para fazer o descascamento. E essa etapa do processo,
justamente por falta de evolução no sentido de modernização é um dos grandes
gargalos do processamento da mandioca, porque cada dia a mão-de-obra para essa
tarefa, está mais complicada de se encontrar, por causa da jornada de trabalho e da
recompensa, que não é das melhores. Já que nessa etapa da produção, raramente
as pessoas são funcionários regulares. Geralmente, as casas contratam pessoas no
regime de produção, ou seja, tem uma meta diária para descascar uma quantidade
especifica de mandioca, e o trabalhador só recebe pela produção diária. Então, pode
ser que a “equipe” do descascamento, mude diariamente.
Antigamente, em comunidades rurais, muitas famílias e a comunidade no
geral, que trabalhava nas grandes fazendas, nas plantações, casas e o pessoal mais
pobre da comunidade, se programavam para se reunir um dia para produzir a farinha
de mandioca para o consumo próprio das famílias, ou até para comercialização. Essa
prática muito comum nas comunidades e associações, era conhecida como “as
farinhadas”, e nelas as famílias se juntavam, levavam a matéria-prima (a mandioca) e
utilizavam casas de farinha comunitária (das associações ou do estado) ou as casas
de farinha de fazendeiros, nesse caso, eles cobravam um “aluguel” pela utilização do
espaço, geralmente esse aluguel era em sacos de farinha. Nas famosas farinhadas,
toda a família se envolvia no processo, desde o pai e a mãe, até os filhos. As mulheres,
geralmente ficavam com a tarefa de descascar e lavar a mandioca, tarefa essa que
muitas vezes os filhos auxiliavam. Podemos ver um exemplo na figura 2, a foto é atual,
mas a prática é antiga e resiste até hoje. Os homens eram encarregados de realizar
as outras etapas do processo, até torrar a farinha. Geralmente as famílias produziam
uma quantidade de farinha suficiente para muitos dias, assim eles passavam um
tempo sem precisar ter todo o trabalho de produção. E liberava a casa de farinha para
que outras pessoas pudessem utilizá-la.
11
Figura 2 - Mulheres e crianças descascando mandioca
Fonte: TIAGO QUEIROZ / ESTADÃO (2017)
Casas de farinhas usavam e usam mão de obra humana desde os primórdios
até os dias atuais, mesmo com a modernização de algumas atividades o modo
artesanal, ainda é muito utilizado. Mesmo usando algumas máquinas elétricas,
algumas atividades ainda são desenvolvidas de modo artesanal, em grande parte das
casas de farinha. Diferente das indústrias de farinha, onde as atividades são
realizadas por máquinas em sua grande maioria. Em algumas épocas a força animal
também era fonte de trabalho nas casas de farinha, para desenvolver algumas
atividades que exigiam uma força maior, que se fosse realizada por pessoas,
demandava muitos homens. Por isso, usava a força animal, mais especificamente, o
gado para realizar a tarefa.
As casas de farinha foram se modernizando com o tempo, devido a
necessidade de modernizar algumas atividades, a escassez de mão de obra humana
para realizar as tarefas.
“Sabemos que a mandiocultura é uma das principais atividades econômicas da região Nordeste. E para se manter sustentável, precisa ser rentável. É preciso encará-la com uma visão empresarial, pois, hoje, com a
economia globalizada, não há mais espaço para o amadorismo. É preciso de profissionalizar para poder ser competitivo. (SEBRAE, 2009)”
Dentro dessa lógica, o cultivo da mandioca passa a ser feito com o uso de
máquinas e de adubos químicos; a transformação dela em farinha é atualmente
12
realizadas em casas e indústrias de farinha, que vêm sendo, cada vez mais, marcadas
por instrumentos técnicos movidos a eletricidade, diminuindo a necessidade de mão-
de-obra; e a mandioca não é mais cultivada pelos produtores como escopo primordial
de garantir sua subsistência, mas sim com a de atender à demanda por matéria-prima
das casas e das indústrias de farinha (SALOMÃO, 2010).
2.3 Processamento da mandioca e produção da farinha
De acordo com uma cartilha do SEBRAE para “Ideias de negócio” em relação
a uma Fábrica de farinha de mandioca. “A produção de farinha de mandioca é
bastante simples utilizando-se máquinas de fácil manejo e não requer mão-de-obra
altamente especializada. Nas casas de farinha, a força de trabalho utilizada conta com
grande participação feminina: são as mulheres que geralmente cuidam do
descascamento da mandioca. A ralação, prensagem e torração, por serem atividades
que requerem maior força física, ficam ao encargo dos homens. Para contratar
colaboradores, o empreendedor deve considerar a adequação do perfil pessoal às
técnicas de manejo e produção. É necessário manter a equipe atualizada, por meio
da participação em cursos, ou treinamentos oferecidos pelo próprio proprietário.”
Para processar a mandioca, basicamente o processo de fabricação segue as
seguintes etapas: colheita da mandioca, lavagem e descascamento das raízes,
ralação, prensagem e torração.
Todos esses processos eram realizados manualmente, usando métodos e
ferramentas movidos a força humana e em alguns casos, também existia a força
animal no processo. Alguns engenhos, utilizavam bois como força motriz para
algumas tarefas. Hoje as indústrias de farinha e casas de farinha já conseguem
desempenhar a maioria dessas atividades em máquinas, um dos grandes problemas
ainda existentes é o descascamento da mandioca, que mesmo utilizando algumas
máquinas já existentes, o processo não consegue ter uma eficiência muito alta,
principalmente considerando as casas de farinha de pequeno ou médio porte. Que
não tem condições de ter um descascador elétrico, e precisam de mão de obra
humana, para poder desempenhar essa tarefa. E como já foi dito no trabalho, essa
mão-de-obra é desempenhada por mulheres, na grande maioria das vezes. Portanto,
esse é um dos grandes gargalos e problemas das casas de farinha, porque está mais
difícil de conseguir a mão-de-obra para desempenhar essa tarefa, por não pagar um
13
salário muito bom, acaba não sendo atrativo. Geralmente as casas de farinha pagam
pôr produção (os descascadores de mandioca), e o trabalho é muito puxado, requer
um esforço alto do descascador, em uma atividade continua e que não é das mais
simples de executar, por que necessita de um bom traquejo com os elementos usados
para descascar. Enfim, é um dos grandes problemas, e o intuito desse trabalho é
justamente se debruçar sobre como solucionar esse problema.
Por isso foi pensado em desenvolver um sistema mecânica para retirar a
casca da mandioca, esse sistema necessita ter uma boa eficiência, para que o
processo do descascamento seja completo, preferencialmente que seja de baixo
custo, possibilitando que os pequenos e médios produtores de farinha e da fécula
também tenham condições de adquirir a máquina e que auxilie no processo de
produção de farinha de mandioca, e outras atividades que necessitem que a mandioca
seja descascada. Para aumentar e modernizar a produção nas casas de farinha.
Então, em resumo o processamento da mandioca acontece da seguinte
forma: a ralação transforma as raízes em massa, a prensagem elimina o suco tóxico
(ácido cianídrico) e a torração seca a farinha, conferindo-lhe sabor e aroma
característicos. Embora as mulheres tenham grande participação no trabalho de
produção da farinha, as atividades mais pesadas são realizadas por homens.
Na próxima etapa do trabalho, vai ser descrito como é o passa a passo da
produção da farinha de mandioca. Pra isso foi realizado algumas visitas em casas de
farinha, e vai se destacar duas casas de farinha situadas na comunidade de Sitio Novo
e Laranjeiras, zona rural da cidade de São José de Mipibu. Primeiro foi feito a visita
na casa de farinha de Sitio Novo, cujo o nome não foi revelado, portanto vai ser
chamada de Casa de Farinha Sitio Novo, e nela boa parte do processo é manual, o
que pode ser visto nos figuras que vem a seguir, descrevendo o processo. Na segunda
casa de farinha, que produz a Farinha do Babá, então, Casa de Farinha do Babá,
situada na comunidade Laranjeiras, o processo já é quase todo feito por máquinas.
Desde o descascamento até a embalagem. A casa de farinha possui um rolo
descascador/lavador, porém, só utiliza o rolo em situações especificas, portanto,
mesmo com o rolo descascador, o descascamento manual ainda é realizado
diariamente na Casa de Farinha do Babá.
14
Lavagem / Descascamento
A mandioca chega da colheita, inicialmente é lavada e descascada para retirar
impurezas do plantio, como areia, barro, pedras ou algo que esteja presente em sua
casca. Quando o processo é manual, a mandioca é previamente lavada e depois
distribuída em “motins” para que o pessoal descasque as mandioca. Após o
descascamento, a mandioca é novamente lavada para dar prosseguimento ao
processamento. Geralmente, essa segunda lavagem, é realizada em tanques.
Já quando o processo utiliza alguma máquina, como o rolo lavador e
descascador, que a Casa de Farinha do Babá possui um (figura 3). A lavagem e o
descascamento é feita ao mesmo tempo, a mandioca é colocada dentro do rolo, e ele
começa a girar em torno do seu eixo, e a água é jorrada sobre o rolo, lavando as
mandiocas. O descascamento é realizado através do atrito entre as próprias
mandiocas, e o atrito das mandiocas com as paredes do rolo. O problema desse
processo de descascamento, é que as mandiocas não são descascadas totalmente,
em alguns casos. A mandioca não é uma planta uniforme, ela tem vários tamanhos e
formas, por isso que esse processo se torna ainda mais complicado. Por exemplo, na
Casa de Farinho do Babá, o proprietário relatou que eles só utilizam o rolo, quando as
mandiocas tem espessuras pequenas, quando as mandiocas são um pouco maiores,
a eficiência do rolo cai muito, e acaba não valendo a pena utiliza-lo. Fazendo com
que, o trabalho de descascamento, seja manual (figura 4). O rolo até consegue retirar
boa parte das cascas da mandioca, porém é necessário um retrabalho manual para
retirar as cascas que ainda restam na mandioca e ela fique conforme o processo
necessita, totalmente descascada.
O processo de descascamento é crucial, porque a mandioca precisa sair
desse processo totalmente limpa, para que quando chegue em outras etapas do
processamento, alguns vestígios de casca não atrapalhe a qualidade da farinha.
Então, por esse motivo que a Casa de Farinha do Babá, utiliza um misto de manual
com automático, quando as mandiocas menores chegam, elas são descascadas no
rolo, e se juntam as mandiocas maiores descascadas manualmente. O proprietário de
casa, relatou que quando a mandioca é descascada no rolo, ela não retira a
“entrecasca” que é uma camada que fica entre o núcleo da mandioca e a casca, então,
essa “entrecasca”, altera a qualidade da farinha, pois ela acaba deixando a massa
15
que vai ser torrada, um pouco mais grossa que a ideal. Por isso, quando faz o
descascamento no rolo, eles utilizam a mandioca descascada no rolo, junto com a
manual, para que não seja necessário um retrabalho as mandiocas descascadas no
rolo, e a qualidade final do produto seja igual ou bem próxima da esperada.
Conseguindo manter um excelente padrão de farinha.
Na Casa de Farinha Sitio Novo, o processo de descascamento é totalmente
manual, e grande partes das pessoas que descascam são mulheres.
Figura 3 - Lavador e descascador de mandioca, Casa de Farinha do Babá
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
16
Figura 4 – Pessoal descascando a mandioca manualmente, Casa de Farinha do Babá
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
Trituração ou Ralação
Após ser lavada e descascada, as mandiocas, são colocadas em um ralador
(Figura 5), para ser triturada e transformada em uma massa. Preparando a massa
para a prensagem. “A trituração é feita para que as células das raízes sejam rompidas,
liberando os grânulos do amido e permitindo a homogeneização da farinha.
(ENGTECNO)”
Na figura 5, a máquina da Casa de Farinha do Babá, recebe a mandioca
descascada, inicialmente é lavada, isso ocorre quando o descasque é manual, quando
é utilizado o rolo lavador/descascador não necessita dessa lavagem. Enquanto está
sendo lavada, a mandioca é transportada através de uma rosca/fuso, levando até o
ralador.
17
Figura 5 – Triturador / Ralador, Casa de Farinha do Babá
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
Já na outra casa de farinha visitada, o ralador é mais simples, porém, já
funciona com um motor acionando o processo, portanto é automático. Como mostra
a figura 6.
Figura 6 – Ralador de mandioca, Casa de Farinha Sitio Novo
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
Prensagem
Depois de ralada a massa deve ser prensada para diminuir a umidade
proveniente da manipueira que ainda restou (Figura 7). Além disso, a massa em
blocos evita maior exposição ao ar, diminuindo a ocorrência da fermentação e, por
18
este motivo, deve-se ajustar um menor intervalo entre esta etapa e a próxima.
(SEBRAE, 2006)
Esse processo ocorre em prensas manuais de parafuso (Figura 8) ou em
prensas automáticas (figura 7). A manipueira, que é a água resultante do processo, é
um líquido altamente tóxico, por isso precisa de um cuidado especifico no seu descarte
ao meio ambiente. Também pode ser utilizada para alimentação animal, desde que
seja dosada, ou como fertilizantes. Como é o caso da Farinha do Babá, onde eles
reutilizam a manipueira para o consumo animal e para a fertilização do solo, nas
plantações.
Figura 7 – Prensa hidráulica automatizada, Casa de Farinha do Babá
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
No processo de prensagem, a massa é embalada em sacos de ráfia,
possibilitando que a umidade escorra nos espaços vazios dos sacos quando a massa
for prensada, diminuindo a umidade da massa e eliminando a manipueira. Exemplos
disso pode ser visto na figura 8.
19
Figura 8 – Prensa manual de parafuso, Casa de Farinha Sitio Novo
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
Esfarelamento
“Ao sair da prensa, a massa ralada está compactada, havendo necessidade
de ser esfarelada para permitir a peneiragem. Esse esfarelamento pode ser feito
manualmente ou através do esfarelador ou ralador. (ENGETECNO)”
Quando a massa sair da prensagem, já com uma umidade mais baixa, e
retirada a manipueira, a massa da mandioca vai estar bem compactada por causa da
pressão na prensa. Em função disso, é necessário esfarelar a massa para dar
prosseguimento ao processo. Para realizar o esfarelamento, é utilizado um ralador
que pode ser manual ou automático. Ou o processo do esfarelamento pode ser feito
manualmente, quebrando a massa sem utilização de nenhuma máquina, que é o casa
da Casa de Farinha Sitio Novo. Na figura 9, a massa que sai da prensagem é colocada
diretamente na peneira, onde ela vai ser quebrada manualmente e posteriormente
peneirada também manualmente.
20
Figura 9 – Quebra e peneiramento manual da massa prensada, Casa de Farinha Sitio Novo
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
Na figura 10, o ralador automático, já com a peneira também elétrica e
automática para realizar o próximo processo, acoplada a máquina.
Figura 10 – Ralador e peneira, Casa de Farinha do Babá
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
21
Peneiramento
Com a massa da mandioca esfarelarada, ela é peneirada para poder retirar
os fragmentos mais grosseiro da massa, chamados crueira, que inclusive pode ser
utilizadas para alimentação animal. Esse processo visa deixar a massa mais uniforme
para a torração. “O crivo ou malha da peneira vai determinar a granulometria da
farinha. (ENGETECNO)”
Essa tarefa pode ser mecânica ou manual. No caso da figura 9, o processo é
totalmente manual, tanto para esfarelar e quebrar a massa proveniente da prensagem,
como para peneirar a massa. Já no Casa de Farinha do Babá, o processo de
peneiramento é realizado mecanicamente, a massa sai do ralador direto para a
peneira. Como está explícito na figura 10.
Torração
Depois de todo o processamento da massa da mandioca. A massa é colocada
no forno, para que a massa seja torrada e retirada toda a umidade ainda presente na
farinha crua. Esse forno antigamente era operado por um forneiro, que ficava
mexendo a massa em sobre o forno com o auxílio de um rodo de madeira. “Após o
esfarelamento/peneiragem, a massa é colocada, em bateladas, no forno para
eliminação do excesso de agua e gelatinizar parcialmente o amido, por um período
aproximado de 20 minutos, com o forneiro mexendo a massa com o auxílio de um
rodo de madeira, de cabo longo e liso. (ENGETECNO)”. Hoje muitos fornos já tem um
sistema mecânico, com mexedores elétricos, onde umas pás ficam sobre o forno
mexendo a massa e torrando até se tornar farinha de mandioca. Um exemplo de
fornos com sistema de mexedores elétricos, pode ser visto na figura 11. Na Casa de
Farinha do Babá.
22
Figura 11 – Forno com mexedores elétricos, Casa de Farinha do Babá
Fonte: DANTAS BISNETO, 2018
O forneiro fica encarregado de acompanhar e colocar a massa e retirar a
farinha. Além é claro, de ser o responsável pelo combustível do forno, o trabalho de
deixar o forno sempre aquecido. Preparando e abastecendo o forno sempre que
necessário, para manter o forno aquecido.
Peneiramento e Classificação
Essa etapa do processo é realizada para separar e classificar a farinha,
obtendo-se assim dois subgrupos na classificação para venda: a farinha fina e a
farinha grossa. Elas são separadas dependendo do tamanho de cada peneira usada.
A classificação é feita com peneiras padronizadas.
Embalagem
Dependendo do tamanho das casas de farinha, a embalagem e
empacotamento é feita na própria casa. Por exemplo, na casa de Farinha do Babá,
eles realizam o empacotamento e embalagem da farinha, tanto em sacos de 50 kg,
para venda no atacado, geralmente em feiras livres a farinha é encontrada nesses
sacos maiores, e pesada no momento da compra, como também em pacotes de 0,5
kg e 1,0 kg já padronizados, que são colocados em fardos para distribuição.
Na casa de Farinha de Sitio Novo, eles só empacotavam a farinha em sacos
de maiores. Não tem o equipamento de embalagem. Por isso, existem empresas
especializadas em empacotamento e embalagem, essas empresas compram ou
23
fazem parceria com as casas de farinha, recebem a farinha e fazem o
empacotamento.
2.4 Máquinas de descascar mandioca existentes no mercado
Já existem alguns tipos de máquinas para desenvolver essa tarefa, e algumas
dessas máquinas vão ser mostradas. O grande problema, é que ainda não se
desenvolveu uma máquina com eficiência suficiente para realizar todo o processo de
descascamento, e o um dos principais fatores para não ter uma máquina nesse
sentido, é as variadas geometrias e dimensões das raízes, por isso as máquinas tem
enorme dificuldade para suprir esse problema.
Por exemplo, na Casa de Farinha do Babá tem a questão já comentada no
trabalho, das restrições que o rolo lavador/descascador tem com mandiocas de
espessuras maiores e com geométricas muito distintas. Além disso, ainda tem o
problema da qualidade da farinha, quando é feita com a mandioca descascada no
rolo, que segundo o proprietário da casa, acaba sendo modificada. Como o rolo
lavador/descascador tem várias espessuras e especificações diferentes, como
tamanho, capacidade de descascamento quilograma por hora, por exemplo. Então,
muitas casas trabalham somente com o rolo, adequado para cada situação,
dependendo das necessidades de cada casa de farinha.
Indústrias de farinha e da fécula, que trabalham com produções altíssimas,
funcionam com o rolo
Máquina para descascar mandioca AGROVEC
Uma das máquinas já existente no mercado, é o modelo desenvolvido pela
AGROVEC (figura 12), lançado na 37ª Expointer/2014, conforme informa o site da
própria empresa. O funcionamento da máquina é similar ao funcionamento de um
torno mecânico. A mandioca vai ser colocada na posição de descascamento, e vai ser
colocada em movimento de rotação, e a ferramenta de corte vai passar
longitudalmente retirando a casca. Um dos problemas notórios dessa máquina
especifica, é que a mandioca necessita de um trabalho para colocá-la na máquina,
não pode ter grandes espessuras e tem que ser “uniforme”.
24
Figura 12 – Máquina de descascar mandioca, AGROVEC
Fonte: AGROVEC, 2018
Descascador de Mandioca – Paranavaí Máquinas
A empresa Paranavaí Máquinas, tem produtos específicos na sua linha de
vendas, tanto para casas de farinha, como para farinheiras e fecularias de grande
porte. Na figura 13, tem um modelo para casas de farinha e na figura 14 tem um
modelo para farinheiras e fecularias de grande porte, segundo o próprio site da
empresa.
Figura 13 – Descascador de Mandioca MP1200, Paranavaí
Fonte: Paranavaí Máquinas, 2018
25
Figura 14 – Lavador descascador para grandes quantidades, Paranavaí
Fonte: Paranavaí Máquinas, 2018
Descascador de mandiocas – Fankorte
O descascador de mandiocas modelo mdm 1000 série 21012 (figura 15), da
empresa Fankorte Indústria de Máquinas. Tem como principais características: bocal
com diâmetro para descascamento mínimo de 2cm; descasque máximo de 10 cm,
com auto regulagem no formato das raízes; capacidade de descasque de 700 a 1000
raízes/hora por bocal; motor-redutor 1 cv monofásico com chave de emergência;
esteira plástica tipo frigorífico. Segundo informações do site da empresa, Fankorte
(2018).
Figura 15 – Descascador de Mandioca, Fankorte Indústria de Máquinas
Fonte: FANKORTE, 2018
26
3 Metodologia
O presente trabalho acadêmico foi dividido em cinco etapas. Na primeira fase
foi realizada pesquisas sobre a história da mandioca, da produção de farinha de
mandioca e sobre as casas de farinha. Na segunda etapa foi realizada uma pesquisa
bibliográfica, fundamentada em levantamento teórico e prático, em livros e artigos
científicos sobre o processamento da mandioca e a produção da farinha de mandioca
e quais os principais problemas do processo. Na terceira etapa, foi realizada visitas
em duas casas de farinha, para que o processo de fabricação de farinha fosse
acompanhado in loco, e registrado fotograficamente todas as etapas do processo,
além de conversar com o proprietário ou gestor da casa e identificado quais os
principais problemas e dificuldades da produção. A quarta etapa foi identificar um
problema na linha de produção da farinha.
Então, por fim, depois de realizado todo o estudo sobre a mandioca e a
produção de farinha de mandioca, e ter conhecido algumas casas de farinha e de
identificar o problema do descascamento da mandioca, então foi desenvolvido um
projeto para concepção de um sistema mecânico para remoção da casca da
mandioca. Inicialmente esse projeto é um protótipo feito no programa utilizado. Com
os princípios básicos necessários, para o funcionamento mecânico do sistema e
visando um melhoramento na produção da farinha e da fécula, principalmente na
etapa de descascamento da mandioca. O conceito utilizado para criação do sistema
de remoção da casca da mandioca, até certo ponto, independe das características
geométricas (formato da mandioca).
27
4 Resultados e Discussões
4.1 Situação problema
A situação problema que gerou todo esse trabalho, foi identificado em um dos
processos de fabricação da farinha, que dependem muito da mão de obra manual, e
as máquinas existentes, são inacessíveis para pequenos produtores, além de não
conseguirem uma alta eficiência no processo do descasque da mandioca. Portanto,
em cima desse problema, foi concebido um sistema mecânico para remoção da casca
da mandioca. Um sistema inovador, diferente dos modelos existentes no mercado, e
inicialmente desenvolvido em uma ferramenta, com o auxílio e orientação do professor
orientar em todo o processo de criação e desenvolvimento.
4.2 Concepção do sistema mecânico para retirada da casca da mandioca
Nessa etapa do trabalho, vai ser detalhado o projeto do sistema mecânico
para remoção da casca da mandioca. Então, vai ser mostrado as peças e como
funciona o sistema, desde o motor, que aciona todo o sistema até a ferramenta de
corte.
Na figura 17, está representada a mesa ou base de todo o sistema. Ela vai
servir como base para grande parte dos componentes do sistema. Na figura 18,
percebe-se que tem dois furos na mesa, o que implica dizer, e vai ficar claro no
desenvolvimento do projeto, que o sistema vai ter dois cabeçotes, ou duas estações
de alimentação e descascamento.
Como os dois cabeçotes do sistema são análogos, então mesmo que nos
desenhos apareça as peças nos dois sistemas, para exemplificar o funcionamento do
sistema vai ser usado só um dos dois cabeçotes. Portanto, mesmo que seja
adicionado duas engrenagens, por exemplo, vai ser exemplificada o funcionamento
apenas de uma das duas, que pôr o sistema ser análogos, automaticamente é a
explicação do outro sistema também.
Todas as figuras apresentadas no desenvolvimento do sistema, foram
retiradas do software utilizado na montagem.
28
Figura 16 – Mesa ou base
Fonte: Elaborada pelo autor
Na figura 18, foram adicionados ao sistema o suporte do eixo motriz, que é
fixado na mesa/base através de parafusos. Também foi adicionado ao projeto, as
caixas coletoras, que vão ficar responsáveis por receber a mandioca descascada, e
as sobras (cascas) retiradas no processo. Também foram adicionados quatro
rolamentos de esfera do tipo DIN 625 – 6012 (dois em cada suporte), nas
extremidades do furo circular central do suporte do eixo motriz.
Figura 17 – Mesa, Suporte do eixo motriz, caixa coletora
Fonte: Elaborada pelo autor
O suporte do eixo motriz, vai servir como mancal de rolamento do Eixo com
flange (Figura 19), através dos rolamentos que foram adicionados na figura 19. Vai
ser acoplado ao eixo com flange, na extremidade com a flange, a base do sistema de
descascamento (Figura 21), e na outra extremidade vai ser acoplado a polia 2.
A polia 1 (figura 20), vai receber a rotação do motor através da correia 1 ligada
a polia do rotor do motor. Portanto a primeira redução do sistema, é entre a polia 1
29
(eixo do rotor) e a polia 2. A polia 1 repassa essa rotação para o outro cabeçote,
acionando a polia 4 (as duas tem o mesmo diâmetro, portanto a mesma rotação)
ligadas por uma correia, e também, para o eixo com flange, e consequentemente a
base do sistema de descascamento também vai receber a rotação, já que está
acoplada ao eixo com flange.
Figura 18 – Eixo com flange
Fonte: Elaborada pelo autor
Na figura 20, o sistema já vai estar com a polia 2 do eixo motor, além da polia
do rotor, essas polias, ligadas por correias, são responsáveis por repassar a rotação
vinda do motor para o eixo com flange. Também já vai estar na imagem a engrenagem
1, que vão funcionar como uma cremalheira, pois ela é fixada no suporte do eixo
motriz. Engrenagem 1 (150 dentes). O motor que já foi definido no projeto, também já
vai ser visto no desenho.
Figura 19 – Acoplamento da polia 1 com o eixo com flange. Engrenagem/cremalheira fixa no
suporte do eixo motriz
Fonte: Elaborada pelo autor
Continuando o projeto de construção e montagem da máquina, o próximo
passo é acoplar a base do sistema de descascamento ao eixo com flange, é nessa
base que vai acontecer todo o processo de descascamento da mandioca. O
30
acoplamento entre o eixo com flange e a base é fixado por parafusos e porcas
sextavadas. Ela é a base para o sistema da ferramenta de corte, e é por ela que passa
o sistema de transmissão de movimento, desde o eixo com flange até chegar a
ferramenta de corte. Na figura 24, a engrenagem (DIN 20M 50T 20PA 16FW), o eixo
de transmissão para o braço articulado (elemento que contem a ferramenta de corte)
e a polia que transmite o movimento do eixo até a polia de corte, já estão presente no
desenho. Na figura 23, tem a representação só da engrenagem, o eixo de transmissão
para o braço articulado e a polia (140 mm).
Figura 20 – Base do Sistema de descascamento
Fonte: Elaborada pelo autor
Figura 21 – Sistema mecânico sem o bocal alimentador
Fonte: Elaborada pelo autor
31
Figura 22 – Engrenagem / eixo do braço articulado / polia 140mm
Fonte: Elaborada pelo autor
Na figura 24 e figura 25, está demonstrando como chega o movimento de
rotação na ferramenta de corte. A partir da engrenagem 2 que recebe o movimento
de rotação da base do sistema de descascamento e gira em torno da engrenagem
cremalheira. Transfere o movimento para o eixo do braço articulado, que aciona a
polia 2, através de estrias acoplada a polia 2. Então a polia 2 é ligada com a polia 3
através da correia 2 (essa correia pode ser visualizada na figura 24), transmitindo a
rotação até a polia 3. Daí finalmente, através do eixo da ferramenta de corte, fixada
por chavetas, transmite o movimento de rotação para a ferramenta de corte, para ela
finalmente girar e estar apta para a atividade de descascamento da mandioca. O
movimento de rotação da ferramenta de corte, junto com o movimento de rotação da
base do sistema de descascamento, é o responsável pelo descascamento completo
em torno da mandioca. Para que ela seja descascada totalmente. É necessário algum
mecanismo para introduzir a mandioca no sistema, seja manual (caso do sistema visto
neste trabalho), ou por outro método que pode ser estudado e implementado após a
criação do sistema. Unindo o movimento de rotação do sistema com o movimento de
entrada da mandioca, causando o descascamento completo.
O eixo do braço articulado é apoiado por dois rolamentos, do tipo SKF – NA
4902, que estão na carcaça do braço articulado. Além do eixo do braço articulado
rotacionar O eixo da ferramenta de corte, é apoiado por dois rolamentos retirado da
biblioteca do SolidWorks 2017, DIN 625 – 6002, que estão localizados na carcaça do
braço articulado.
32
Figura 23 – Sistema de transmissão de rotação da engrenagem 2 até a ferramenta de corte
Fonte: Elaborada pelo autor
Figura 24 – Nome de alguns components do Sistema
Fonte: Elaborada pelo autor
Agora a figura 26 contém a montagem quase finalizada, faltando apenas o
alimentador do sistema, que é por onde a mandioca vai ser introduzida para o
processo de descascamento.
33
Figura 25 – Sistema mecânico sem alimentador
Fonte: Elaborada pelo autor
E por fim, a figura 26 com a montagem finalizada e a representação do
sistema mecânico para remoção da casca da mandioca completo.
Figura 26 – Projeto da Máquina de descascar Mandioca
Fonte: Elaborada pelo autor
Próxima etapa.
4.3 Transferência de rotações
Após ser explicado no tópico 4.2, sobre o funcionamento do sistema mecânico
para retirada da casca da mandioca. Agora, será realizado os cálculos de rotação para
34
todo o sistema. Para realizar os cálculos, é importante frisar que foram desprezadas
as forças de atrito de todos os acoplamentos e movimentos que sofrem atrito. Além
de considerar condições ideais de funcionamento. Portanto, os cálculos vão ser na
verdade uma estimativa, baseado na potência e rotação do motor, e nas dimensões e
relações de transmissões das peças.
Portanto, para o sistema mecânico, foi escolhido um motor com potência de
0,5 CV e uma rotação de 1750 RPM (rotação por minuto).
Então, começando as relações de transmissão e partindo da rotação
conhecida em todo o sistema, a rotação do motor. A primeira relação que pode ser
feita, é entre a polia do rotor, com a polia 1.
Sabendo-se que a relação de transmissão de movimento entre correias é
dado por:
𝑛𝑥
𝑛𝑦
= 𝐷𝑦
𝐷𝑥
(1)
Onde:
𝑛𝑥 − 𝑟𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑥
𝐷𝑥 − 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒ç𝑎 𝑥
𝑛𝑦 − 𝑟𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑦
𝐷𝑦 − 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒ç𝑎 𝑦
E a relação de transmissão entre engrenagens é dado por:
𝑛𝑥
𝑛𝑦
= 𝑍𝑦
𝑍𝑥
(2)
Em que o Zx e Zy são, respectivamente, o número de dentes da engrenagem
x e engrenagem y do acoplamento analisado.
Então, com essas equações de relação de transmissão por correia e
engrenagem, agora vai ser realizado as contas para as ligações do sistema mecânico
desenvolvido no trabalho.
35
Polia do rotor com a polia 1
A primeira relação de transmissão do sistema, vai acontecer com a polia na
saída do rotor do motor, e a polia 1, que aciona todo o sistema. Como mostra a figura
28.
Figura 27 – Esquema de transmissão
Fonte: Elaborada pelo autor
Usando a equação 2, a rotação definida para o rotor do motor (n do rotor =
1750 RPM) e os dados contidos na figura 28, tem-se:
𝑛1
𝑛𝑝𝑟
= 𝐷𝑝𝑟
𝐷1
→ 𝑛1 = 𝑛𝑝𝑟 𝑥 𝐷𝑝𝑟
𝐷1
Substituindo os valores 𝑛1 = 1750 𝑥 44
206
Resolvendo a equação, o valor obtido para a rotação da polia 1 é n1 = 373,786
RPM.
Polia 1 com o eixo com flange
A polia 1 está acoplada ao eixo com flange, fixada através de uma chaveta,
portanto, a rotação da polia é a mesma rotação do eixo com flange. Então n1 = nef.
Eixo com flange com a base do sistema de descascamento
O eixo com flange está acoplado a base do sistema de descascamento, fixado
através de parafusos e porcas, fazendo a junção dos dois elementos, entre o flange
do eixo e a base do sistema. Então, conclui-se que a rotação da base do sistema de
descascamento é igual a rotação do eixo com flange, que por sua vez, é igual a
rotação da polia 1, portanto; nbasedosistema = nef = n1. O que implica dizer, que a rotação
da base do sistema de descascamento é 373,768 RPM.
Engrenagem 2 com a engrenagem fixa/cremalheira
36
Para entender as transferências de rotação dessa etapa do sistema, tem que
ser feita a analisa de duas situações na engrenagem 2, pois ela tem a rotação em
torno do eixo principal da base do sistema de descascamento, e essa rotação é a
mesma que a da base, e através do contato e da relação de transmissão entre a
engrenagem 2 e a engrenagem cremalheira, a engrenagem 2 vai gerar uma nova
rotação que vai ser repassada para o eixo do braço articulado. O eixo do braço
articulado é acoplado com em dois rolamentos, que estão fixados na carcaça da base
do sistema.
Então, já é conhecida a rotação da base do sistema de descascamento, e
consequentemente, a rotação da engrenagem 2 em relação ao eixo do centro da base
do sistema. Para descobrir qual vai ser a rotação da engrenagem 2 em torno de seu
próprio eixo, e consequentemente a rotação do eixo do braço articulado, primeiro faz
a relação de engrenagens, utilizando a equação 2, entre a engrenagem 2 e a
engrenagem cremalheira (figura 29).
Figura 28 – Engrenagens
Fonte: Elaborada pelo autor
Com o número de dentes de cada engrenagem demonstrados na figura 29
(considerando engrenagem cremalheira como 1), e relação de transmissão (i)
baseada na equação 3, tem-se:
𝑖 = 𝑍𝑥
𝑍𝑦
(3)
𝑖 = 𝑍1
𝑍2
→ 𝑖 = 150
50 → 𝑖 = 3
37
Ou seja, para cada volta completa em torno do eixo da engrenagem
cremalheira, a engrenagem 2 completa 3 voltas em torno do seu eixo. Sabendo disso,
e analisando o sistema da figura 29 e todo o sistema mecânico envolvido do projeto.
Onde diz que a engrenagem cremalheira é fixa e não sei movimenta em nenhum
sentido, servindo para que através do contato entre os dentes da engrenagem
cremalheira e engrenagem 2, gere uma nova rotação no sistema, que vai ser
transmitido pelo acoplamento da engrenagem 2 com o eixo do braço articulado.
Como a engrenagem cremalheira é fixa, a engrenagem 2 fica girando em torno
da engrenagem cremalheira, com uma rotação de 373,786 RPM (rotação da base do
sistema). Então a rotação de engrenagem 2 em torno do seu próprio eixo vai ser igual:
𝑛𝑒𝑛𝑔𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚2 = 3 𝑥 𝑛𝑏𝑎𝑠𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
→ 𝑛𝑒𝑛𝑔𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚2 = 3 𝑥 373,786
→ 𝑛𝑒𝑛𝑔𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚2 = 1121,358 𝑅𝑃𝑀
Polia 2 com a polia 3 e repasse para ferramenta de corte
Já sabendo a rotação da engrenagem 2, o eixo do braço articulado transfere
esse movimento até a polia 2. Portanto, a polia 2 tem a mesma rotação da
engrenagem 2.
Para transmitir a rotação até a polia 3, é utilizado a correia 2.
Figura 29 – Esquema de transmissão
Fonte: Elaborada pelo autor
Usando a equação 1 para relação de transmissão entre polias, as dimensões
das polias 2 e 3, e a rotação da polia 2 (n2 = nengrenagem2), tem-se:
38
𝑛2
𝑛3
= 𝐷3
𝐷2
→ 𝑛3 = 𝑛2 𝑥 𝐷2
𝐷3 → 𝑛3 = 1121,358 𝑥
130
50
𝑛3 = 2915,601 𝑅𝑃𝑀
Então, como a polia 3 está acoplada com o eixo da ferramenta de corte, que
por sua vez está acoplado com a ferramenta de corte, a rotação da ferramenta de
corte vai ser igual à 2915,601 RPM. Lembrando que essa é a rotação da ferramenta
de corte em torno do seu eixo, esse movimento junto com o movimento de rotação da
base do sistema de descascamento, é o que vai fazer com que a mandioca introduzida
no alimentar seja totalmente descascada. Pois a mandioca é introduzida em um
movimento retilíneo, e a ferramenta de corte junto com a base do sistema vão girando
em torno da mandioca, retirando a casca da mandioca.
Capacidade de descascamento
Conhecidas as rotações de todo o sistema, já pode ser feito uma estimativa
de qual será a velocidade corte. Visto que nas equações de relação de transmissão
entre polias, engrenagens e eixos, foram desconsiderados os atritos e eventuais
perdas no sistema. Portanto, as contas são considerando um sistema ideal.
Para chegar em um valor final, tem que ser feitas algumas estimativas. Em
relação as dimensões da mandioca e a velocidade de entrada (velocidade com que a
mandioca vai ser introduzida no bocal alimentador). Visto que a mandioca não tem um
tamanho padrão, e o trabalho visa um sistema em que independe do formato
geométrico de cada mandioca, então a conta para a capacidade de descascamento
vai ser feita considerando um tamanho médio da mandioca. E estimando um valor da
velocidade de entrada da mandioca, sabendo que esse processo é manual, portanto,
é difícil de conseguir um valor constante, por ser uma tarefa manual, então a pessoa
responsável por estar alimentando o sistema pode ficar variando esse velocidade.
39
5 Conclusões
Ao termino desse trabalho foi possível ter um conhecimento sobre a mandioca
e os seus derivados, planta que faz parte da história do pais e tem sua importância na
base alimentícia dos índios. E conhecer quais os subprodutos da planta. Entre os
derivados da mandioca, o produto que mais se destaca é a farinha de mandioca. No
desenvolvimento do trabalho, através de pesquisas e visita técnica, foi possível
conhecer as etapas do processamento da mandioca, e fabricação da farinha, além de
ver a realidade de duas casas de farinha, conhecendo sua produção e dificuldades no
processo.
Então, foi identificado um problema em uma da etapas da produção, no
descasque da mandioca. No desenvolvimento do trabalho, foi percebido que algumas
casas de farinha tinham dificuldade para conseguir mão de obra, e das casas terem
máquinas para realizar esse processo, visto que as máquinas disponíveis no mercado
não tem uma eficiência boa e não são tem preços acessíveis para casas de farinha
de pequeno e até médio porte.
E baseado nesse problema foi realizado a concepção de um sistema
mecânico para remoção da casca da mandioca. Esse sistema foi todo desenvolvido
no software de CA. O sistema mecânico para remoção da casca da mandioca foi
desenvolvido e concluído, usando alguns princípios da mecânica, usando combinação
de movimento de rotação dos elementos flexíveis que irão remover a casca, utilizando
relação de polias e engrenagens. No protótipo criado, o sistema funciona como
esperado, porém, só com esse protótipo não pode-se concluir que o sistema consiga
ter um funcionamento adequado, para isso o sistema precisa ser fabricado e com isso,
seja colocado em prática seu funcionamento para que seja realizado os testes em
uma mandioca. Por falta de recursos financeiros, essa etapa do projeto não será
realizada.
40
6 Referências
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25 jun. 2018.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTECENTRO DE TECNOLOGIA
COORDENAÇÃO DO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Natal, 06 de julho de 2018.
Ao(s) seis dia(s) do mês de julho do ano de dois mil e dezoito, às onze horas, na
SALA 403 - CTEC, neste Campus Universitário, instalou-se a banca examinadora do
Trabalho de Conclusão de Curso do(a) aluno(a) ANTONIO JUSTINO DANTAS
BISNETO, matrícula 20150145575, do curso de Engenharia Mecânica. A banca
examinadora foi composta pelos seguintes membros: WILLIAM FERNANDES DE
QUEIROZ, orientador, CARLOS MAGNO DE LIMA, examinador interno; EVANS
PAIVA DA COSTA FERREIRA, examinador interno. Deu-se início à abertura dos
trabalhos pelo WILLIAM FERNANDES DE QUEIROZ, que após apresentar os
membros da banca examinadora, solicitou a (o) candidato (a) que iniciasse a
apresentação do trabalho de conclusão de curso, intitulado "CONSEPÇAO DE UM
SISTEMA MECANICO PARA REMOÇAO DA CASCA DE MANDIOCA", marcando
um tempo de trinta minutos para a apresentação. Concluída a exposição, WILLIAM
FERNANDES DE QUEIROZ, orientador, passou a palavra aos examinadores para
arguirem o(a) candidato(a); ós o que fez suas considerações sobre o trabalho em
julgamento; tendo sido Z? {Q , o(a) candidato(a), conforme
as normas vigentes na Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A versão final
do trabalho deverá ser entregue à Coordenação do Curso de Engenharia Mecânica,
no prazo de dias; contendo as modificações sugeridas pela banca examinadora
e constante na folha de correção anexa. Confgrme-o-que rege o Projeto Político
Pedagógico do Curso de Engenharia Mecânica da UFRN, o(a) candidato(a) não será
o aprovado(a) se não cumprir as exigências acima.
I / ân¿zc mWILLIAM F NDESD QUEIROZ
-eri ador
AGNO DE LIMAExaminador interno
EVA S PAIV DACOSTA FERREIRAExaminador interno
