ÁREA: TCC - Trabalho de Conclusão de Curso
TÍTULO: ESTUDO DA CINÉTICA EM PROCESSOS FERMENTATIVOS ATRAVÉS DA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
AUTORES: SCHEIDT, W. F. (UTFPR) ; BOMBARDELLI, C. (UTFPR)
RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo realizar o estudo da cinética em processos fermentativos utilizando a condutividade elétrica. Para a realização da fermentação fez-se o uso de uma vinagreira, utilizando-se assim o processo denominado rápido. Para a realização do estudo cinético, foi necessário realizar três processos fermentativos, com duração de dez dias cada. As mesmas foram analisadas por titulometria e monitoradas diariamente a condutividade elétrica do mosto. Com os resultados obteve-se gráficos contendo curvas de acidez vs condutividade elétrica. A acidez e condutividade final foram respectivamente de 4,91%, 4,17%, 4,22% e 4,12 mS/cm, 3,81 mS/cm e 3,30 mS/cm, à temperatura ambiente. Esse é um resultado satisfatório, dando base para uma metodologia de monitoramente do processo fermentativo através da condutividade elétrica.
PALAVRAS CHAVES: fermentação acética. condutividade elétrica. processo rápido.
INTRODUÇÃO: O vinagre de vinho é obtido a partir da fermentação acética de vinhos. Deve conter uma acidez acética mínima de 4%, conforme consta na legislação brasileira. Na fermentação acética, o etanol presente no vinho é oxidado pelas bactérias acéticas do gênero Acetobacter, em meio aeróbio (AQUARONE, 1983).
O processo utilizado nos experimentos deste trabalho foi o método rápido, denominado Alemão, que consiste na passagem da mistura vinho/vinagre através de um material com grande área superficial, contendo as bactérias acéticas aderidas a ela, expostas a um fluxo de ar atmosférico. Esse processo leva em geral 10 dias para que se possa retirar 10% do volume colocado inicialmente para avinagramento (MONTES, 1999).
As concentrações necessárias para a construção das curvas cinéticas foram obtidas por análises químicas, envolvendo um monitoramento diário da condutividade elétrica. A condutividade em soluções é uma propriedade aditiva em função da concentração dos contribuintes (no caso, os íons) numa relação linear (HILL, 1987).
Durante a fermentação acética, vão existir duas contribuições importantes: a contribuição da concentração salina (sais minerais) e a contribuição da concentração do ácido acético desenvolvida pela fermentação. A concentração salina é incerta, pois varia de lote para lote. Entretanto, pode ser admitida constante, durante o período de uma fermentação, pois o teor salino é adicionado apenas no início da fermentação. Assim, qualquer variação da condutividade elétrica pode ser atribuída ao aumento da acidez. Esse fator torna a condutividade elétrica bastante útil para determinar o término do processo fermentativo (HILL, 1987).
O objetivo desse trabalho consiste em realizar o estudo cinético dos processos fermentativos através do emprego da condutividade elétrica.
MATERIAL E MÉTODOS: As bactérias acéticas do gênero Acetobacter foram adquiridas através da Fundação Oswaldo Cruz- Rio de Janeiro. A construção da vinagreira utilizada no processo de fermentação acética foi executada no Laboratório de Processos Químicos da UTFPR – Campus Toledo.
Após a reidratação das bactérias acéticas, estas foram introduzidas na vinagreira, para servirem de inoculante. Após esse processo o vinho também foi adicionado a vinagreira. Esse foi o ponto inicial da fermentação acética.
Durante o processo de avinagramento, diariamente foram recolhidas amostras para as seguintes análises:
Condutividade Elétrica: uma amostra do vinagre é retirada através de uma torneira que está localizada na parte inferior da vinagreira, onde se encontra o depósito de vinagre. Com o auxílio do condutivímetro (CD-820 INSTRUTHERM) previamente calibrado com solução padrão é obtido os valores em mS/cm das soluções de vinagres.
Acidez expressa em porcentagem de ácido acético: uma amostra de 10 mL de vinagre é adicionada a um erlenmeyer contendo aproximadamente 50 mL de água destilada e após adiciona-se 3 gotas de indicador (fenolftaleína). Essa amostra será neutralizada com uma solução de NaOH 0,5 molar. A quantidade de NaOH utilizada para a titulação é proporcional à acidez.
O processo de fermentação acética foi realizado em dez dias para cada estudo. Esse processo ocorreu em sequência, esperava-se 10 dias para que se possa retirar 10% do volume colocado inicialmente para avinagramento e adicionava-se mais ¼ da capacidade da vinagreira. Durante este processo diariamente foram recolhidas amostras para as análises de acidez expressa em porcentagem de ácido acético e leitura da condutividade elétrica.
Foram realizados três ensaios, que ocorreram à temperatura ambiente variando de 22,2°C a 26,4°C.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados obtidos nos testes de fermentação, no qual foi avaliada a variação da concentração de ácido acético em função do tempo (dias) estão apresentadas nas figura 1:
No primeiro ensaio, a concentração de ácido acético atingiu um valor de 4,9 %, após o período de 10 dias, houve a retirada do vinagre e a adição de um novo vinho, mostrando então a queda da acidez. O mesmo comportamento ocorreu para os ensaios seguintes. Nota-se que os três ensaios tiveram o valor desejado de ácido acético, este tendo que ficar com a concentração mínima de 4%.
COMPARAÇÃO DA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA COM A ACIDEZ DA CURVA TEÓRICA COM A EXPERIMENTAL
Na fermentação acética, a condutividade elétrica pode sofrer alterações de uma solução para outra. Esse fator acontece devido à influência dos sais minerais que existem nos mostos que não estão presentes na solução padrão de ácido acético. A presença desses sais no mosto aumenta a condutibilidade elétrica em relação à apresentada pela solução padrão. Entretanto, a participação deles é tida como constante e isto implica em adotar uma constante para “alinhar” a curva padrão à curva obtida no experimento.
Na figura 2, apresenta-se a sobreposição da curva teórica com a curva experimental. Para isso adicionou-se uma constante da condutividade da ordem de 1000, 1050 e 1100 mS/cm respectivamente.
Pela análise das curvas observou-se uma boa concordância de comportamento para o ensaio 2, indicando que é viável o emprego da condutividade como controle do término do processo fermentativo. Podendo-se utilizar esta como um parâmetro que indica o ponto onde a condutividade elétrica se estabiliza, significando que a fermentação acética cessou, pois todo o álcool já foi transformado em ácido acético pela ação das bactérias acéticas.
CONCLUSÕES: A acidez em porcentagem de ácido acético foi satisfatória para todos os estudos. Concluindo-se que a vanagreira juntamente com as bactérias acéticas Acetobacter Pasteurianus e Acetobacter Aceti são capazes de produzir vinagre a 4% de ácido acético, conforme o esperado.
A condutividade elétrica realizou um acompanhamento satisfatório no aumento da acidez do mosto. Acredita-se que é possível aproveita-la para determinar o término do processo fermentativo, pois trata-se de uma técnica de baixo custo e simples manuseio. Podendo-se numa etapa futura realizar a automatização do processo, implantando o eletrodo diretamente na própria vinagreira, evitando-se então desperdícios, tempo em análises e custos com titulações.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:
AQUARONE, Eugênio; ZANCANARO, Júnior. Vinagres: Alimentos e bebidas produzidas por fermentação. São Paulo: Edgar Blücher Ltda, 1983.
HILL, Charles, Júnior. Na introduction to chemical engineering kinetics & reactor desing, New York: John Wiley & Sons, 1977.
MONTES, Ronaldo; FERREIRA, Edilene Cristina. A química na produção de bebidas alcoólicas: produção de bebidas alcoólicas. Química nova na escola, 1999.
