ESTUDO DA SECAGEM NA QUANTIFICAÇÃO DE ART APÓS HIDRÓLISE ÁCIDA DO RESÍDUO ÚMIDO DE MALTE DE CEVADA DAS INDÚSTRIAS CERVEJEIRAS R. S. FONTOURA 1, M. M. P. FERREIRA 1, F. F. FREITAS 1, C. A. G. SUAREZ 1 e I. D.C. MONTANO 1 1 Universidade Federal de Goiás, Instituto de Química, Departamento de Engenharia Química E-mail para contato: rodrigosilva@ufg.br RESUMO Ensaios de hidrólise ácida do resíduo úmido de malte de cevada (RUMC) de cervejarias foram feitos com o ácido sulfúrico diluído na concentração de 100 mg de ácido por grama de sólido seco, mantendo-se a relação de matéria seca e solução ácida de 1:10 (g/g), com tempo de reação de 17 minutos em autoclave a 121 ºC. Esse processo foi feito com o bagaço em diferentes condições, como in natura, lavado e seco a 60, 80 e 105 ºC em estufa com circulação forçada de ar a fim de encontrar uma possível influência da secagem na obtenção dos açúcares redutores totais (ART) a partir do hidrolisado. Baseado em análises estatísticas, as melhores condições para a quantificação dos ART pela hidrólise ácida do RUMC foi obtida a partir do bagaço in natura em que a concentração de ART foi de 1,39 mg/ml. A menor concentração de glicose foi obtida na condição do bagaço lavado, cujo valor de ART foi de 1,20 mg/ml. Para os bagaços secos houve uma variação da concentração de ART de 1,33 a 1,24 mg/ml para as condições de 60 e 105 ºC respectivamente. 1. INTRODUÇÃO O desenvolvimento tecnológico relacionado com o crescimento da população mundial gerou o aumento do consumo dos recursos globais, trazendo a tona questões da disponibilidade de material e sustentabilidade ambiental (FARUKA et al., 2012; NETO et al., 2013). Resíduos agroindustriais como bagaços, cascas e sementes, representam cerca de 50% das frutas processadas em estado natural. Esses materiais não têm recebido tanta importância comercial e normalmente são eliminados em aterros municipais (OBEROI et al., 2010). As vantagens do uso do bagaço são inúmeras, como: recebe o processamento nas indústrias; está disponível em grandes quantidades; tem custo mínimo ou zero durante todo ano (OLIVÉRIO e HILST, 2005; MUSSATO et al., 2008). O grande problema de muitos desses resíduos se deve a grande umidade em que estes são
disponibilizados pelas indústrias. O resíduo úmido de malte de cevada (RUMC) é constituído basicamente de água, malte de cevada, gritz de arroz e coadjuvantes tecnológicos. Durante o preparo do mosto cervejeiro, este material e separado na etapa de filtação/peneiramento e é disponibilizado com aproximadamente 80% de umidade o que leva a uma rápida degradação e a uma vida útil, em condições ambientes, de aproximadamente 7 (sete) dias (SANTOS e RIBEIRO, 2005). Uma alternativa para aumentar o tempo de vida útil do RUMC conservando suas propriedades, é realizar a desidratação e/ou secagem desta matéria-prima. Segundo Sousa et al. (2006) o processo de secagem é importante, pois visa preparar o produto para a armazenagem, entretanto, se mal conduzida, poderá prejudicar a qualidade comercial do produto por causar a degradação de componentes. Este trabalho tem como objetivo principal estudar a influência da secagem em diferentes condições na hidrólise com ácido diluído a fim de diagnosticar em qual condição o hidrolisado do RUMC apresenta melhor resultado, ou seja, maior concentração de açúcares redutores totais (ART). 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Preparo do Bagaço de Malte de Cevada O bagaço úmido de malte de cevada foi fornecido pela Indústria e Comércio de Bebidas Imperial SA, localizada na cidade de Trindade, Goiás. O RUMC foi obtido durante a etapa de preparo do mosto cervejeiro, composto basicamente de malte claro de cevada, água e cereais não maltados (gritz de quirera de arroz). Este material é disponibilizado pela empresa com alto teor de umidade (aproximadamente 80% em base seca), o que limita seu tempo de consumo em até uma semana (SANTOS e RIBEIRO, 2005). Para evitar a degradação deste, parte do RUMC in natura foi homogeneizado e separado em porções de aproximadamente 400 gramas e armazenado em freezer a temperatura de -18ºC. A outra parte foi dividida em três e cada uma delas foi seca em temperaturas diferentes: 60, 80 e 105ºC em estufa de secagem modelo 400-5ND da marca Nova Ética, até umidade de 5% b.s. Parte das amostras secas foram trituradas e parte foram utilizadas nos experimentos sem sofrerem modificação na sua granulometria. Em cada hidrólise, além dos bagaços in natura (descongelado) e secos a 60, 80 e 105ºC, parte do in natura foi lavado, totalizando cinco condições do material para o bagaço triturado e cinco para o não triturado. Em cada experimento, foram realizadas a determinação da umidade através de infravermelho para que o volume de água da solução ácida fosse corrigido. O fluxograma dos experimentos está representado na Figura 1. 2.2. Preparo da hidrólise Os RUMC nas cinco condições já citadas no item anterior foram submetidos a um processo de hidrólise com ácido sulfúrico em erlenmeyers de 125 ml, sob condições previamente otimizadas por
Mussato e Roberto (2005). Foram utilizados 100 mg de H 2 SO 4 (95% p/p) por grama de matéria seca (MS) mantendo-se a relação entre MS : solução ácida de 1:10 (g/g). A hidrólise foi conduzida à temperatura de 121ºC por 17 minutos em autoclave modelo AB12 da marca Phoenix. Foi adotado para estes experimentos cinco gramas de bagaço seco. Os frascos erlenmeyers foram fechados com folha de alumínio antes de serem autoclavados. Ao final da reação as vidrarias contendo o produto da reação foram resfriadas a temperatura ambiente, sendo que o hidrolisado hemicelulósico do RUMC foi separado do resíduo sólido contendo celulose e lignina por filtração em papel de filtro qualitativo sob filtração utilizando a bomba a vácuo modelo ECO-740 da marca BMC. Todas as amostras foram neutralizadas com solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 20 molar. Figura 1 Fluxograma da metodologia do procedimento da hidrólise ácida. 2.3. Quantificação dos açúcares redutores totais (ART) O método do ácido dinitro-3,5-salicílico (DNS) descrito por Miller (1959) foi utilizado para a quantificação dos ARTs. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Tabela 1 apresenta as respostas de quantidade de açúcares redutores totais para a hidrólise ácida do RUMC não triturado.
Tabela 1 Respostas das quantidades de açúcares redutores totais para a hidrólise ácida nas condições fixadas para o RUMC não triturado Condição do Bagaço Concentração ART(mg/mL) Diluído 24 vezes Absorbância (nm) In Nat 1,39 0,339 Lavado 1,20 0,289 Seco 60 1,33 0,323 Seco 80 1,28 0,310 Seco 105 1,24 0,298 A partir dos resultados obtidos, constatou-se que para a hidrólise ácida do RUMC, as maiores concentrações de ARTs foi obtida para a condição do bagaço in natura, ou seja, da maneira com que este é disponibilizado pela indústria, e a pior condição, para o bagaço lavado. Isso pode ser explicado pelo fato de que o caldo que é retirado junto ao bagaço ser rico em açúcares resultado do processo de quebra do amido por enzimas durante o preparo do mosto. Alguns desses açúcares são total ou parcialmente fermentescíveis outros não (MADRID, A., et. al., 1996). Quando se lava o RUMC grande parte desses açúcares que vem junto ao caldo do mosto de cerveja são arrastados e por isso não são contabilizados, fazendo com que a concentração dos ARTs para a condição do bagaço lavado seja menor do que os demais. A Tabela 2 apresenta as respostas de quantidade de açúcares redutores totais para a hidrólise ácida do RUMC triturado. Tabela 2 Respostas das quantidades de açúcares redutores totais para a hidrólise ácida nas condições fixadas para o RUMC triturado Condição do Bagaço Concent. ART(mg/mL) Diluido 24 vezes Absorbância (nm) In Nat 1,28 0,309 Lavado 1,08 0,255 Seco 60 1,23 0,295 Seco 80 1,16 0,277 Seco 105 1,12 0,268 O estudo da hidrólise do RUMC triturado não apresentou resultados satisfatórios. Entretanto, observa-se pela Tabela 2, que a quantidade de ART fornecida por esse planejamento é muito baixa, quando comparada com o outro estudado. Por isso, entende-se que essa metodologia não é
interessante para este estudo. 4. CONCLUSÃO O estudo da hidrólise do RUMC com ácido sulfúrico diluído a partir de diferentes condições do bagaço nos permitiu identificar que existem diferenças significativas nos resultados obtidos dos valores das concentrações dos ARTs, ultrapassando a casa dos 22%. Obteve-se maiores valores de ART para o bagaço in natura não triturado e o pior para o bagaço triturado lavado dentre as duas metodologias estudadas. Para a determinação dos ARTs, utilizar o bagaço in natura não triturado se mostrou mais vantajoso, visto que foi o que proporcionou as maiores quantidades de ART. 5. REFERÊNCIAS COSTA, A. D.; MATTOS, E. S.; LIMA, C. A. R.; VIEIRA, A.A.; MATTOS, M. A.; FERREIRA, R. A. D.; SARINHO, V. C.; RAMALHO, H. F. Composição química e energia digestível do bagaço de malte em suínos machos nas fases de crescimento e terminação. Anais: XVI Jornada de Iniciação Científica da UFRRJ, Seropédica, RJ, 2006. FARUKA, O., BLEDZKIA, A. K., FINKB, HANS-PETER, SAIND, M. Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000 2010, Progress in Polymer Science, v. 37, 2012. MADRID, A., et. al. Manual de Indústrias de alimentos. 1.ed. São Paulo : Varela, 1996. 599p. MILLER, G. L. Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugar. Analytical Chemistry, 31(3):426-428, 1959. MUSSATTO, S.I.; DRAGONE, G.; ROBERTO, I.C. Kinetic Behavior of Candida guilloermondii Yeast during Xylitol Production from Brewer s Spent Grain Hemicellulosic Hydrolysate. Biotechnology Progress, v.21, p. 1352-1356, 2005. MUSSATO, S. I.; DRAGONE, G.; TEIXEIRA, J. A.; ROBERTO, I. C. Total reuse of brewer s spent grain in chemical and biotechnological processes for the production of added-value compounds. Bioenergy: Challenges and Opportunities International Conference and Exhibition on Bioenergy Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, April 6th 9th, 2008. NETO, A. R. S., ARAUJO, M. A. M., SOUZA, F. V. D., MATTOSO, L. H. C., MARCONCINI J. M.. Characterization and comparative evaluation of thermal, structural, chemical, mechanical and morphological properties of six pineapple leaf fiber varieties for use in composites, Industrial Crops and Products, Vol. 43, 2013.
OBEROI, H. S., VADLANI, P. V., MADL, R. L., SAIDA, L., ABEYKON, J.P. Ethanol production from orange peels: Two-stage hydrolysis and fermentation studies used optimized parameters though experimental desing. Journal Agricultural and Food Chemist, 58(6), 3422-3429, 2010. OLIVÉRIO, J. L.; HILST, A. G. P. DHR - Dedini Hidrólise Rápida Revolutionary process for producing alcohol from sugar cane bagasse. XXV International Society of Sugar Cane Technologists Congress, Guatemala, 2005. SANTOS, M. S. dos; RIBEIRO, F. de M. Cervejas e Refrigerantes. São Paulo: CETESB, 2005. SOUSA, M. de B.; PEDROZA, J.P.; BELTRÃO, N.E. de M.; SEVERINO, L.S.; DANTAS, F.P. Cinética de secagem do farelo de mamona. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, v.8, n.2, p.139-146, 2006.