PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA RAIZ DE MANDIOCABA

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1 RESUMO PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA RAIZ DE MANDIOCABA Autores: Souza, Milena C.; França, Luiz F.; Corrêa, Nádia C. F.; Gomes, Lúcia F. A.; Universidade Federal do Pará. Energia e biocombustível. O presente trabalho teve como objetivo principal a produção de Etanol a partir da mandioca doce (Manihot esculenta Crantz) ou simplesmente mandiocaba, espécie que vem recebendo destaque entre pesquisadores e produtores de mandioca do Brasil pois armazena açúcares livres em suas raízes de reserva e não somente amido, como a grande maioria cultivada comercialmente. O acúmulo de grande quantidade de glicose devido a adaptação das células do parênquima de reserva que antes acumulavam amido é a maior diferença entre a mandioca doce e as outras espécies de mandioca. Análises físico-químicas como: umidade, cinzas, lipídeos, proteínas, fibras, açúcares redutores e totais foram realizadas na raiz de mandiocaba. O caldo foi extraído e então caracterizado com as seguintes análises: ph, sólidos solúveis totais, concentração de glicose e acidez titulável. A fermentação ocorreu em estufa DBO à temperatura de 28 C, na faixa de ph aproximadamente 5, concentração natural de substrato e concentração de inóculo de 10g/L, sendo a levedura Saccharomyces cerevisiae atuante no processo fermentativo. O acompanhamento do tempo de fermentação foi feito a partir do Brix, sendo esse tempo de aproximadamente 10h e 30 min. Após a fermentação o mosto foi destilado e determinou-se o teor alcóolico através do densímetro digital. Palavras-chave: mandioca; fermentação; etanol. 1. Introdução O homem vem se utilizando da fermentação alcoólica desde a mais remota antiguidade; há mais de 4000 anos os egípcios fabricavam o pão e produziam bebidas alcoólicas a partir de cereais e frutas. Entretanto, apenas recentemente é que se pôde relacionar a fermentação com a levedura, fungo amplamente distribuído na natureza e com capacidade de sobrevivência tanto em condições aeróbicas como anaeróbicas. Assim, a humanidade por longo período se beneficiou desse organismo, mesmo sem saber de sua existência, notada pela primeira vez por Antonie van Leewenhoek ( ), ao observar amostra de cerveja em fermentação com seu microscópio rudimentar. 148

2 Depois da formulação da estequiometria da fermentação por Gay-Lussac (1863) demonstrou a natureza microbiológica da fermentação alcoólica como um processo anaeróbico, ou seja, a vida se manifestando na ausência de ar (oxigênio). A partir daí, e principalmente durante as primeiras décadas de 1900, as pesquisas culminaram com a elucidação das reações enzimáticas responsáveis pela transformação química do açúcar em etanol e gás carbônico no interior da levedura. (BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL VOL. 3 PROCESSOS FERMENTATIVOS E ENZIMÁTICOS). Um dos mais importantes pesquisadores da Embrapa em biotecnologia, Luiz Joaquim Carvalho, apresentou ao governo do Pará sua pesquisa sobre o valor da mandioca açucarada - a mandiocaba - na produção de etanol. Com resultados relevantes em seu projeto de estudo, o pesquisador destaca que a mandiocaba esbanja glicose e sacarose, fato que faz com que sirva de importante matéria-prima que pode ser convertida em etanol com menos desperdício do que a cana-de-açúcar. A pesquisa revela que, diferentemente da mandioca tradicional, na mandioca açucarada é possível encontrar 35% de glicose, 10% de sacarose e apenas 2% de amido na raiz, enquanto na cana apenas 12% é açúcar, comparou Carvalho. (Revista Globo Rural) 2.2. Objetivos específicos: Investigar as características física, físico-química e química da mandiocaba; Estabelecer os parâmetros de processo para a transformação da biomassa da mandiocaba em etanol por vias biotecnológicas; 3. Materiais e Métodos: Na prensagem foi utilizado SIWA FMB modelo prensa hidráulica capacidade para 1L e 15 toneladas. Foram realizadas análises físico-quimicas na raiz e no caldo de mandiocaba tendo como base os métodos físico-quimicos para análise de alimentos ed. IV- Instituto Adolfo Lutz Para a fermentação: Três erlenmeyers de 500 ml Três erlenmeyers de 50 ml Estufa à 28 C ± 1 149

3 Densímetro digital Refratômetro Balança analítica Levedura Saccharomyces cerevisiae H2SO4 concentrado Três funis Três pipetas volumétricas de 10 ml Termômetro 4. Procedimentos Experimentais: 4.1 Fluxograma processo de extração do caldo Pesagem da matéria prima (20 kg) Descascamento e retirada de danos físicos (1,38 Kg) Lavagem e pesagem (18,62 Kg) Corte das raízes em cubos Extração do caldo na prensa hidráulica à 4 toneladas (8,076 L) Torta(5,63Kg) 150

4 Após a prensagem o caldo passou por filtração em seguida por pasteurização rápida a 72 C por 15 segundos. Todas as vidrarias usadas na fermentação foram devidamente esterilizadas. 4.2 Preparação do mosto: O ph do caldo foi corrigido com ácido sulfúrico concentrado. A fermentação foi feita em triplicata à temperatura de 28 C em estufa, caldo com ph ±5, concentração de inóculo 10 g/l, e concentração natural do substrato. (Leiliane, 2013) A fermentação ocorreu em erlemeyers de 500 ml cada, fechados com papel alumínio. O acompanhamento da fermentação foi feito a partir do Brix e do ph do mosto que foram medidos a cada 1 hora, até a estabilidade dos mesmos demostrando o final da fermentação. 4.3 Tabela 1 - Dados iniciais: Fermentação 1 Fermentação 2 Fermentação 3 Brix 7,5 8,2 6,8 ph ±5 ± 4,8 ± 5,0 Volume (ml) 170 ml 200 ml 200 ml [ ] levedura 1,7 g 2,0 g 2 g Após a fermentação foi feita a destilação simples dos mostos para determinação do teor alcóolico. O controle da destilação foi feito com um termômetro levando-se em consideração a temperatura de ebulição do álcool etílico 78 C. (como ilustrado na figura abaixo): 151

5 Fonte: quiprocura.net 152

6 5. Resultados e discussões: MÉDIA Tabela 2. Caracterização físico-química mandiocaba (base seca): Umidade(%) Lipídeo(%) 73,17 1,74 Cinzas(%) Proteínas Áçucar total(%) Áçucar Red.(%) 1,29 1,25g/100mL 7,9 4,3 D.P ± 0,83 0,5 0,15 0,03 0,32 0,4 Fibra(%) 12,43 1,6 Tabela 3. Caracterização do caldo: Sólidos totais solúveis ( Brix) Potencial hidrogeniônico Acidez 6,6 7 0,25% v/m ± 0,02 Tabela 4. Tempo de fermentação: Fermentação 1 Fermentação 2 Fermentação 3 Tempo de fermentação 10 h e 27 min 9 h e 18 min 10 h e 12 min Brix final 0,5 0,6 0,5 ph final 1,0 3,4 0,98 Tabela 5. Dados da Destilação: Fermentação 1 Fermentação 2 Fermentação 3 Tempo de Destilação 26 min 22 min 10 min Volume do destilado 11 ml 4 ml 2,4 ml Teor Alcóolico %(v/v) 32,7 % 50,9 % 57,3 % A Tabela 4 apresenta os valores do tempo das fermentações bem como os valores de Brix e ph ao final da fermentação. De acordo com esses valores a fermentação 1 foi a que mostrou melhor desempenho uma vez que apresentou o menor valor de Brix final, ou seja, quase todo açúcar foi transformado em etanol e CO2. Na Tabela 5 temos os dados do tempo, volume de destilado e teor alcóolico das fermentações. 153

7 6. Conclusão Pode-se concluir o bom pontencial que a mandiocaba tem para a produção de etanol haja vista que por sua considerável concentração de açúcar ela dispensa o processo de hidrólise de amido, diminuindo assim o gasto de energia do processo. A raiz está sendo muito estudada e cada vez mais cresce o conhecimento sobre sua aplicação na área como fonte energética. 154

8 7. Referências: BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL VOL. 3 PROCESSOS FERMENTATIVOS E ENZIMÁTICOS Dissertação: Avaliação do processo de produção de etanol pela fermentação do caldo de mandiocaba( Manihot esculenta Crantz), Leilane,

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