AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE HIDRÓLISE ÁCIDA DA FÉCULA DE MA DIOCA E MESOCARPO DE BABAÇU.

AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE HIDRÓLISE ÁCIDA DA FÉCULA DE MA DIOCA E MESOCARPO DE BABAÇU. Manoel CAMPELO (1); Henrique CARDIAS (2); Marynalldo COSTA (3) (1) Universidade Federal do Maranhão- UFMA, Av. dos Portugueses, Campus Bacanga, São Luis- MA, e-email: manoel.hfc@hotmail.com (2) Universidade Federal do Maranhão, hcardias@ufma.com (3)Universidade de Federal do Maranhão, marynalldo_costa@hotmail.com RESUMO O presente trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento do teor de sólidos ( Brix) no processo de hidrolise dos amidos de mandioca e babaçu via catálise ácida. Foi avaliado os processos de hidrolise, a relação entre o Brix e a quantidade de material amilaceo assim como a relação entre Brix e o tempo de hidrolise. Os testes foram realizados deixando-se fixas a quantidade de ácido (1,5 ml de H 2 SO 4, concentrado); a temperatura de 150 C e quantidade água destilada, 100 ml. E fazendo-se variar a quantidade de material amilaceo a ser hidrolisado de 5 a 30 gramas e também o tempo de hidrolise de 30 a 180 minutos. Os resultados finais revelam que o Brix é uma função direta com ao aumento da concentração de amido na suspensão. A velocidade de hidrólise do mesocarpo de babaçu é maior que o da fécula de mandioca e que as concentrações finais de açúcares atingem um patamar entre 60 e 90 minutos. Estes resultados indicam a possibilidade de se usar esta matéria-prima na produção de bioetanol com menor gasto energético, e os resultados obtidos forneceram informações básicas do comportamento do processo de hidrolise em relação à quantidade de açucares total final. Palavras-chave: amido, mandioca, babaçu, hidrólise, Brix. INTRODUÇÃO O amido é um polímero muito grande de um monossacarídeo, glicose, e precisa ser submetido ao processo de hidrolise para quebra das ligações glicídicas. A hidrolise pode ocorrer basicamente de duas formas: ácida ou enzimática. Tanto a hidrolise ácida quanto a enzimática possuem a finalidade de reduzir o amido em monossacarídeos. No caso de conversão total mássica do amido em glicose tem-se um rendimento 110%, esse aumento no rendimento acima de 100% ocorre devido ao acréscimo da porcentagem mássica de moléculas de água que entram nas cadeias de amido (SURMELY, 2003). Neste trabalho foram utilizadas duas fontes riquíssimas em amido: fécula de mandioca e mesocarpo de babaçu. A mandioca (Manihot spp) é importante vegetal

acumula amido, que constitui cerca de 30 % em peso de suas raízes. Sua elevada resistência à secas e doenças, bem como uma produtividade de cerca de 20 ton/ha (MENEZES, 1980), tornam-na uma excelente fonte de amido. O mesocarpo do babaçu representa cerca de 20% a 22% do fruto e é composto de até 60% de amido, cerca de 20% de fibras, 8 15% de umidade e de 4 5% de substâncias diversas, incluindo sais minerais, taninos e uma pequena quantidade de proteínas (Porto, 2004). O mesocarpo contém amido em suficiente proporção para justificar os esforços em sua separação através do refino industrial ou como matéria-prima para fermentação para produção de etanol. O processo de hidrolise ácida realizado por Saito (2006) aponta o tratamento hidrotérmico, sob condições de catalise ácida (H 2 SO 4 ), do amido residual do farelo de mandioca para produção de hidrolisado rico em glicose com a finalidade de posterior fermentação do mesmo e, obteve uma recuperação do amido residual de 102,9%. Este trabalho teve por objetivo a avaliação do processo de hidrolise via ácida (H 2 SO 4 ) das frações amiláceas de mandioca e babaçu. Analise do comportamento do teor de sólidos solúveis em relação à quantidade material amiláceos hidrolisado assim como do tempo de hidrolise. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Análises Físico-químicas do material amiláceo. Foram analisadas as amostras de mesocarpo de babaçu e fécula comercial de mandioca seguindo as normas do Instituto Adolfo Lutz para determinação de cinzas e umidade. A determinação de fibra bruta foi feita seguindo AACC (1975). O teor de açucares totais foi determinado seguindo o método descrito por Carvalho et al. Teste de hidrólise dos amidos de mandioca e babaçu Inicialmente, avaliaram-se os teores de sólidos solúveis (açucares) final após hidrólise ácida das suspensões de fécula de mandioca e do mesocarpo de babaçu. Os experimentos foram realizados, variando a concentração da suspensão de amido (babaçu e mandioca) e mantendo fixa a quantidade de ácido e o tempo de reação. As hidrólises eram realizadas da seguinte forma: as amostras eram preparadas em porcentagem massa de amostra por volume de água, na faixa de 5% a 30% (m/v) com incrementos de 5%. Em um reator de aço inox, figura 1, eram adicionadas 100 ml de água destilada, a massa da amostra e 1,5 ml de ácido sulfúrico concentrado. A hidrólise era realizada à temperatura de 150 C por um período de 90 minutos. O teor de sólidos solúveis finais era avaliado através de um refratômetro portátil.

Figura 1: Reator de aço inox utilizado nos testes de hidrólise da fécula de mandioca e do mesocarpo de babaçu. Um segundo teste foi realizado para avaliar o teor de sólidos solúveis em função do tempo de hidrólise. Seguiu-se o mesmo procedimento experimental anteriormente descrito mantendo fixa a quantidade de amostra em 15 g e variando o tempo de hidrólise na faixa de 30 a 180 minutos em incrementos de 30 minutos. RESULTADOS E DISCUSSÃO As análises físico-químicas do mesocarpo de babaçu e da fécula de mandioca são apresentadas na Tabela 1. Tabela 1: Analises físico-químicas do mesocarpo de babaçu e da fécula de mandioca. Parâmetro Mesocarpo de Babaçu Babaçu Comercial Fécula Mandioca Fécula Comercial Baruque Filho et al Umidade 15,8% nd 13,31% nd 14,0 % Cinzas 1,0% nd nd nd 1,3% Fibras 1,7% 0,74 % nd 5,0% 10,0% Carboidratos totais 67,8% 70,1% 83,84% 80,0% 50,0% Proteínas Nd 1,65 nd nd 2,3% Lipídios Nd 0,2% nd nd 2,8% Outros 13,7% Nd nd nd 19,6%

Os resultados de alguns dos parâmetros analisados ficaram bem próximos dos obtidos na literatura como, por exemplo, o teor de umidade que ficou em torno de 16 % e o teor de cinzas em torno de 1,0%. Entretanto ocorreram algumas discrepâncias entre os resultados obtidos neste trabalho com os dados do trabalho de Baruque Filho et ali e os dados do rótulo da embalagem do mesocarpo de babaçu comercial obtido no comércio local. Por exemplo, teor de fibras encontrado foi de 1,7% foi quase seis vezes menor que os de Baruque Filho e 2,3 vezes maior que o resultado do babaçu comercial. Quanto ao principal parâmetro analisado, teor de amido, o resultado deste trabalho ficou muito próximo do babaçu comercial que por sua vez foi 1,3 vezes maior que o de Baruque Filho. Estas discrepâncias podem ser explicadas devido a dois fatores principais: método de obtenção do mesocarpo e diferenças dos frutos. O babaçu vendido no comercio de São Luis é proveniente de cooperativas de quebradeiras de coco babaçu constituídas de famílias rurais de baixa renda que encontram nessa atividade um complemento à renda familiar. O machado e a colher comum de cozinha são utilizados como instrumentos de trabalho, o primeiro na quebra do coco para extração das amêndoas e o segundo na raspagem manual do mesocarpo para a obtenção da farinha (amido). No trabalho de Baruque o coco babaçu foi processado em máquinas industriais específicas para a quebra, pelagem e separação das frações do fruto. O outro fator que explica as discrepâncias dos resultados é a diferença nos frutos devido às variedades de palmeiras encontradas e coletadas em diferentes regiões do estado. Estas diferenças são marcantes em termos de densidade, quantidade de amêndoas, e percentuais das frações (endocarpo, epicarpo, mesocarpo e amêndoa) em cada fruto (Porto, 2000). O teor de amido encontrado nas amostras analisadas da fécula de mandioca ficou muito próximo do obtido comercialmente, 83,8 % e 80,0 % respectivamente. Hidrolise dos amidos de Babaçu e de Mandioca. Os resultados das hidrólises estão são apresentadas na tabela 2 e traçados no gráfico 1. O aumento dos sólidos solúveis ( Brix) com aumento da concentração das amostras foi muito bem identificado como mostra o gráfico 1. As curvas de hidrólise praticamente se sobrepuseram. Isto é uma indicação da semelhança estrutural dos amidos do babaçu e da mandioca. Podendo-se inclusive ajustar uma reta utilizando regressão linear. Obteve-se uma relação direta entre o Brix e a concentração inicial de amido no meio. Outro fato interessante a ser explicitado é que um fator de aumento na concentração inicial de amido de 5% acarreta em um aumento de 3 Brix no teor de sólidos solúveis final.

Tabela 2: Resultados da hidrólise ácida da Fécula de Mandioca e do mesocarpo de babaçu. Concentração (m/v) Fécula Mandioca ( Brix) Mesocarpo de Babaçu ( Brix) 5% 6,2 6 10% 9,0 9,4 15% 13,2 12,6 20% 16,6 14,4 25% 19,6 18,0 30% 22,2 20,4 Gráfico 1 - Hidrólise ácida dos materiais amiláceas (mandioca e babaçu). Apesar de se ter obtido uma correlação linear direta entre o teor de sólidos final e a concentração inicial de amido, pode-se aprimorar algumas características no processo de hidrólise utilizado neste trabalho. Por exemplo, os reatores usados eram desprovidos de agitação mecânica o que pode ter acarretado uma queda no rendimento da hidrólise devido a limitações devido a transferência de massa. Ademais a agitação mecânica poderá diminuir o tempo reacional além de evitar a sedimentação do material no fundo do reator como observado, principalmente, com o amido de babaçu. Avaliação do Brix em relação ao tempo de Hidrolise.

São apresentadas na tabela 2 as cinéticas de hidrólise ácida da fécula de mandioca e do amido de babaçu, respectivamente. Tabela 2 Hidrólise ácida da Fécula de Mandioca e do mesocarpo Babaçu Tempo (min.) Fécula de mandioca ( Brix) Amido de Babaçu ( Brix) 30 2,0 2,0 60 10,0 11,4 90 13,2 12,4 120 14,0 12,0 150 13,6 12,2 180 14,0 11,8 No gráfico 2 são traçados os dados da relação entre o Brix e o tempo de reação tanto para a fécula de mandioca quanto para o amido de babaçu. Gráfico 2 Cinética de hidrólise da fécula de mandioca e da farinha de babaçu. A avaliação do Brix ao final de cada experimento trouxe informações importantes sobre comportamento da hidrolise via catálise ácida. O aumento do teor de sólidos solúveis com o passar do tempo era um resultado já esperado, pois o tempo ação catalítica também é maior. Como se pode observar, a velocidade de hidrólise é máxima entre 30 e 60 minutos de reação. Após este período o Brix final atinge seu patamar final. Outra observação importante é que a velocidade inicial de hidrólise da farinha de babaçu foi maior que a da fécula de mandioca, entretanto o patamar final ficou abaixo

do patamar atingido quando se utilizou esta última: 12 Brix e 14 Brix, respectivamente. Tomando como base os dois primeiros pontos da curva de hidrólise, a velocidade inicial para a fécula de mandioca foi de 16 Brix/h e da farinha de babaçu foi de 18,8 Brix/h. Após o período inicial, o teor de sólidos solúveis se estagna ou mantém pequenas variações: a partir de 90 minutos de reação para fécula de mandioca e 60 minutos no caso do mesocarpo de babaçu. Este fato é importante, pois a diminuição do tempo reflete num menor do gasto energético com aquecimento, sendo um dos fatores que pode tornar o processo técnica e economicamente viável. Como esperado, o maior teor de amido na fécula de mandioca acarretou numa maior quantidade de açucares dissolvida após o processo de hidrolise. Há certa imprecisão dos resultados quando se leva em conta quais os açucares estão sendo formados, pois o Brix mensura a quantidade sólida solúveis, que pode ser outros carboidratos (açúcares)menores e não a glicose. CO CLUSÕES As análises físico-químicas das matérias-primas demonstraram que estas possuem um grande potencial para produção de açucares fermentescíveis, devido principalmente ao elevado teor de amido, e que sob hidrolise ácida podem ser convertido em frações menores (glicose). O mesocarpo de babaçu, uma das principais matérias-primas de interesse nesse trabalho, apresenta boas expectativas para produção de etanol como, por exemplo: elevado teor de açucares, propriedades parecidas com as de outros amidos (mandioca e milho). A sobreposição das curvas de hidrólise tanto da fécula de mandioca quanto do mesocarpo de babaçu é uma forte indicação da semelhança estrutural das duas matérias primas. Observou-se um fator de aumento de 3% no Brix do mosto para um aumento de 5% na concentração da suspensão inicial de amido. A velocidade inicial de hidrólise é maior para o mesocarpo de babaçu do que para a fécula de mandioca. Ademais e após este período inicial o teor de sólidos solúveis a suspensão do primeiro entra em seu patamar cerca de 60 minutos mais rápido que o do segundo. REFERÊ CIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN ASSOCIATION OF CEREAL CHEMISTS. Approved Methods. AACC: Minnessotta, 1975. SURMELY, Rodolphe; ALVAREZ, Hugo; CEREDA, M. P.; VILPOUX, Olivier Fraçois. Cap.- 15. Hidrólise do amido. Tecnologia, usos e potencialidades de tuberosas amiláceas Latino Americanas. 1 ed. São Paulo: Fundação Cargill, 2003, v. 3, p. 377-448.

INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analiticas do Intituto Adolfo Lutz. V.1: Métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 4 Ed. São Paulo: IMEsP,1895.p.99-100, 105-106. SAITO, I.M.; CABELLO, C.. Produção de etanol a partir de hidrolisado obtido por tratamento hidrotérmico de farelo de mandioca. Revista Energ. Agric. Botucatu, vol. 21, n.1, 2006, pag. 34-44. Porto, M. J. F., Estudo Preliminar de Dispositivo de Quebra e Caracterização dos Parâmetros Físicos do Coco Babaçu Dissertação Mestrado, Campinas, Unicamp, 2004. CARVALHO, G.G.P.; FERNANDES, F.E.P.; PIRES, A.J.V. Métodos de determinação dos teores de amido e pectina em alimentos para animais. Revista Eletrônica de Veterinária REDVET. Vol. VIII. N 01. Enero 2006. MENEZES, T. J. B. Etanol, o Combustível do Brasil. São Paulo: Ed. Agronômica Ceres Ltda., 1980. Baruque Filho; Ethanol from Babassu Coconut Starch Technical and Economical Aspects. Applied Biochemitry and Biotechnology.Vol 70-72. 1998. Pag. 877-886.