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AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE HIDRÓLISE ÁCIDA DA
FÉCULA DE MADIOCA 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: [email protected]
(2) Universidade Federal do Maranhão, [email protected]
(3)Universidade de Federal do Maranhão, [email protected]
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 H2SO4, 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 (H2SO4), 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
(H2SO4) 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.
Babaçu
Fécula
Baruque Filho
Comercial
Fécula
Mandioca
Comercial
et al
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%
Mesocarpo
de Babaçu
Umidade
Parâmetro
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.
Fécula Mandioca
Mesocarpo de
Babaçu
Concentração (m/v)
(°Brix)
(°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
Fécula de mandioca
Amido de Babaçu
Tempo (min.)
(°Brix)
(°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.
COCLUSÕES
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.
REFERÊCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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