Estudo da Produção de Etanol pela Fermentação do Caldo de Mandiocaba (Manihot esculenta Crantz)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Freitas, T.H.A. (UFPA) ; Souza, M.C. (UFPA) ; Monteiro, S.F. (UFPA) ; França, L.F. (UFPA) ; Corrêa, N.C.F. (UFPA)

Resumo

A mandiocaba é uma variedade da mandioca (Manihot esculenta Crantz) que possui como característica na sua raiz maior quantidade de água e açúcares e baixo teor de amido. Os açúcares livres podem ser convertidos em etanol por meio de fermentação sem necessitar a etapa de hidrólise do amido. O trabalho visa estudar as características físico-químicas da raiz, bem como utilizar a sua parte líquida como matéria-prima para geração de etanol, por meio do processo fermentativo. O efeito do uso do caldo in natura (4,5 ºBrix) e concentrado (13 ºBrix) da mandiocaba sobre o rendimento em álcool são estudados.

Palavras chaves

mandiocaba; etanol; fermentação

Introdução

A Mandioca (Manihot esculenta) pertence à classe das dicotiledôneas, à ordem Euphorbiales, à família Euphorbiaceae. Seu gênero Manihot é composto por 98 espécies, porém a espécie Manihot esculenta é a mais cultivada comercialmente devido a sua elevada quantidade de amido. A mandioca é uma das bases alimentícias mais importantes no mundo, principalmente nos países em desenvolvimento devido à quantidade de calorias e carboidratos que servem tanto para a alimentação humana quanto animal. O Brasil é o quarto maior produtor mundial de mandioca com 7,8% de participação, com mais de 1,5 milhões de hectares e 21 milhões de toneladas produzidas em 2013 (FAO, 2013). No Brasil, a região norte continua sendo grande produtor de mandioca com 21,51% na participação no cultivo desse alimento produzindo mais de 4 milhões de toneladas (IBGE, 2013). A mandioca açucarada também chamada de “manipueira” ou “mandiocaba” é um variedade da mandioca que apresenta menor quantidade de amido e maior quantidade de açúcares livres e água (90%). Como a mandiocaba possui pouco amido é menos cultivada sendo mais utilizada para produção de melaço e etanol (CARVALHO et al, 2004). Atualmente, há grande procura de matérias-primas para produção de energia renovável como as biomassas açucaradas. A mandiocaba, diferente da mandioca, não precisa passar pelo processo de hidrólise do amido para produção de etanol, podendo servir como alternativa da cana-de-açúcar para a produção álcool combustível. Neste trabalho serão investigadas as características física, físico-química e química da mandiocaba e observar a influência da concentração do caldo de mandiocaba na eficiência do processo de fermentação e destilação do álcool.

Material e métodos

A raiz de mandiocaba, utilizada para análises foi oriunda de Cametá-PA em julho de 2016. Determinou-se o rendimento de suas frações casca, polpa, caldo, amido e torta. As análises feitas foram: teor de água método 984.25 AOAC (1997) utilizando estufa a vácuo a 105 ºC. O teor de cinzas método 923.03 da AOAC (1997) utilizando mufla a 550 °C. O teor de lipídeos segundo Adolfo Lutz (2008). O teor de proteínas foi determinado utilizando o método de Kjeldahl. O teor de amido foi determinado pelo método de Cereda (2004). O teor de fibras foi determinado pelo método de Van Soest (1963). O teor de açúcares redutores (AR) foi realizada pelo método Lane & Eynon. O valor de sólidos solúveis (ºBrix) foi determinado utilizando o refratômetro de bancada (QUIMIS, Brasil, modelo Q-767B). O processo de fermentação foi feito com base nos parâmetros de fermentação determinados pela SODRÉ no caldo concentrado e não concentrado. O caldo, obtido da prensagem da raiz, foi filtrado e depois submetido a decantação. O caldo foi concentrado num béquer em chapa de aquecimento até alcançar cerca de 13 ºBrix, valor aproximado ao da cana de açúcar. A fermentação ocorreu com 200 mL de caldo, pH 5, com levedura Saccharomyces cerevisiae numa concentração de 10 gramas por litro de caldo. As amostras foram cobertas com papel alumínio e colocadas em estufas numa temperatura de 28 ºC, sendo retirada uma alíquota a cada 1 hora para acompanhamento do processo por meio da análise do °Brix. As amostras após a fermentação foram centrifugadas para a retirada da levedura e levadas ao sistema de destilação utilizando temperatura de 78 ºC onde ocorreu a obtenção de etanol. O teor alcoólico foi medido por meio do densímetro digital (Anton Paar, Brasil, DMA-35).

Resultado e discussão

Os resultados dos balanços de massa feitos na raiz bruta e na polpa da mandiocaba estão apresentados nas tabelas figura 1. Nota-se que a raiz contém grande quantidade de caldo (42g caldo/100g raiz). A porcentagem da torta no balanço de massa indica que resta considerável quantidade de bagaço que pode ser utilizado para a geração de subprodutos. O baixo teor de amido é esperado como já foi demonstrado na literatura (CARDOSO et al, 2004; de SOUZA, 2013). Os resultados encontrados da caracterização (Figura 1) demonstram grande teor de água na raiz de mandiocaba (84%). O teor de fibras indica que a raiz possui uma alta quantidade de fibras se comparada a outras amostras da raiz em regiões diferentes (de SOUZA, 2013). A quantidade de cinzas e proteínas demonstram o pouco teor de resíduos minerais e proteínas na raiz (MAFFRA, 2008). O teor de lipídios (5,30%) não segue como demonstrado pela literatura (SODRÉ, 2011; AGUIAR, 2014) podendo ser resultado de um problema na extração. O teor de açúcares redutores (37,53g/ 100g mandiocaba) a define como grande fonte para a geração de etanol. A Figura 2 apresenta os resultados da fermentação do caldo concentrado e in natura da raiz. Devido ao baixo teor de sólidos solúveis do caldo in natura houve um menor consumo de açúcar das leveduras resultando em um menor tempo de fermentação. O caldo concentrado teve um maior tempo de fermentação devido a ter uma maior quantidade de açúcar como é demonstrado pelo alto valor dos sólidos solúveis (13ºBrix). Na destilação dos mostos (Figura 2), houve baixo volume alcoólico destilado e um menor teor alcoólico devido a menor quantidade de açúcar contida no caldo, diferente do caldo concentrado onde foi determinado um melhor teor alcoólico devido a maior quantidade de açúcar.

Resultados dos balanços de massa feitos na raiz inteira e polpa da mandiocaba; e caracterização da raiz.


Resultados da fermentação e destilação do mosto da mandiocaba in natura e concentrado.

Conclusões

Os resultados encontrados da mandiocaba determinam a grande potencialidade da mesma para a produção de etanol devido ao alto valor de açúcares livres em seu caldo não sendo necessário o processo de hidrólise para a fermentação tendo maiores resultados no caldo concentrado da mandiocaba. A produção de etanol com alto teor alcoólico pode ser utilizada como combustível, mas a utilização do caldo de mandiocaba também pode servir para a produção de bebidas destiladas, fermentadas e xarope de glicose sendo necessário serem feitos trabalhos nessa área.

Agradecimentos

FAPESPA (Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas), PROEX (UFPA).

Referências

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