Brazilian journal 14-B.p65 - Brazilian Journal of Food Technology

Transcrição

Melhoria do Rendimento de Hidrólise
Enzimática para Produção de Etanol a
Partir de Farelo de Mandioca
Improvement of the Yield in the Enzymatic
Hydrolysis of Fibrous Cassava Waste for
the Production of Ethanol
AUTORES
AUTHORS
Magali LEONEL
RESUMO
Pesquisadora Doutora - Centro de Raízes Tropicais/UNESP
Caixa Postal 237 - Botucatu-SP - Fone/Fax: (014) 8219050
Marney Pascoli CEREDA
Professora Titular - Diretora Centro Raízes
Tropicais/UNESP - Botucatu-SP
Neste trabalho buscou-se a melhoria do rendimento de hidrólise enzimática para a
produção de etanol a partir do resíduo sólido da extração da fécula de mandioca (farelo), por
meio da avaliação da concentração de amido na suspensão inicial, do uso de enzimas
complementares no processo de hidrólise enzimática do amido, e da lavagem com água, como
método de recuperação dos açúcares retidos no resíduo fibroso. Os resultados obtidos
demonstraram que o tratamento que combinou concentração de 6% de amido e enzimas
complementares proporcionou o melhor rendimento na hidrólise (96,2%). Entretanto, no
tratamento com concentração de 12% e enzimas complementares obteve-se um rendimento de
84,3%, sendo gerado um hidrolisado com 13ºBrix. Visto que o objetivo é a fermentação, este foi
o melhor tratamento, pois não haveria necessidade de concentração do mosto para fermentação.
A lavagem dos resíduos promoveu diluição acentuada do hidrolisado obtido em todos os
tratamentos, inviabilizando este procedimento para a retirada dos açúcares retidos. Portanto,
pode-se concluir que o uso das enzimas pectinase e celulase permitiu utilizar maior concentração
de amido e facilitou a ação das amilases, proporcionando melhores rendimentos quando
comparados com os tratamentos onde estas não foram utilizadas.
SUMMARY
This work aimed at improving the hydrolysis process for the production of alcohol from
fibrous cassava waste. The initial starch concentration in the suspension, the use of complementary
enzymes in the hydrolysis process, and the washing process for sugar recuperation were all
evaluated. The results indicated the best yield in the hydrolysis process using 6% starch and
complementary enzymes (96.2%). The treatment using 12% starch and complementary enzymes
was the best with respect to alcohol production giving a yield of 84.3% and a hydrolyzate of
13ºBrix, it not being necessary to concentrate for fermentation. Washing to recuperate sugar
is not viable due to the great dilution of the hydrolyzate. The use of complementary enzymes
facilitated the action of amylase and gave a better process yield.
PALAVRAS-CHAVE
KEY WORDS
Fermentação; Amido; Mandioca;
Resíduo; Celulase; Pectinase / Fermentation; Starch;
Cassava; Residue; Cellulase; Pectinase.
Braz. J. Food Technol., 2(1,2):111-118, 1999
111
Recebido / Received: 06/07/1998. Aprovado / Approved: 05/07/1999.
M. LEONEL
M. P. CEREDA
1. INTRODUÇÃO
No processo de extração da fécula de mandioca é gerado
o farelo, resíduo fibroso que contém em média 75% de amido
expresso em base seca. Em conseqüência da elevada capacidade
de embebição, muitas vezes a quantidade gerada desse resíduo
supera a quantidade de matéria-prima processada, sendo seu
descarte um grande problema para os industriais. Nas unidades
industriais menores, são produzidos cerca de 930kg de farelo
com mais de 85% de umidade para cada tonelada de raiz
processada. As fecularias brasileiras processam 200 a 600
toneladas de mandioca por dia (CEREDA, 1996b).
Diante do elevado teor de amido e da considerável
quantidade gerada, várias pesquisas estão sendo realizadas com
o objetivo de melhor utilizar o farelo. Entre as linhas de pesquisa
cita-se a obtenção de etanol (KUNHI et al., 1981, SRIKANTA et
al., 1987, JALEEL et al., 1988, LEONEL, 1998).
A produção de etanol a partir do farelo tem por objetivo
a obtenção de álcool fino, que é o etanol que passou por uma
nova retificação e possui maior valor agregado, sendo utilizado
principalmente nas indústrias de bebidas, perfumaria e
farmacêutica (LEONEL, CEREDA, 1996).
Na obtenção de etanol a partir de amido há necessidade
de hidrólise prévia para produzir os açúcares que serão
fermentados. Vários são os problemas enfrentados no que se
refere à viabilização do uso do farelo para a produção de etanol.
A seleção da concentração ideal de sólidos aparece como uma
das principais dificuldades, visto que uma elevada concentração
de matéria seca apresenta problemas de transferência de calor e
sacarificação desuniforme. Além disso, ao redor de 60 - 65 oC a
suspensão é viscosa, o que exige agitação enérgica. Outra
dificuldade apresentada deve-se à parte dos açúcares obtidos
no processo de hidrólise que ficam retidos no resíduo fibroso
levando à diminuição do rendimento (SRIKANTA et al., 1987).
O uso de enzimas complementares no processo de
hidrólise do farelo de mandioca é uma alternativa para melhoria
do rendimento da hidrólise. KOBAYASHI et al. (1994) estudaram
a ação de várias enzimas na sacarificação de polpa de beterraba
e verificaram um aumento na porcentagem de hidrólise com a
combinação de celulase e pectinase como auxiliares no processo
enzima-enzima .
Frente a estas dificuldades referidas, este trabalho teve
por objetivos: a avaliação de duas concentrações de amido na
suspensão inicial; a utilização de enzimas complementares no
processo enzimático de hidrólise; e a lavagem do resíduo fibroso
final como método de extração dos açúcares, visando desta
forma a melhoria no rendimento de hidrólise do amido para
obtenção de etanol a partir de farelo de mandioca.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
O farelo de mandioca foi obtido da cultivar Branca de
Santa Catarina, processada comercialmente para extração da fécula
de mandioca pela Júpiter Alimentos S/A, fecularia com capacidade
instalada de 200t de raízes/dia, situada em Conchal-SP.
Enzimática para Produção de Etanol
a Partir de Farelo de Mandioca
O farelo utilizado como matéria-prima foi caracterizado
quanto às suas características físico-químicas (AOAC, 1980,
RICKARD, BEHN, 1987, SOMOGY, 1945).
Para a hidrólise e sacarificação do amido foram utilizadas
enzimas comerciais concedidas pela NOVO NORDISK S/A,
Araucária-PR. Os produtos utilizados e as condições de uso
estão apresentados na Tabela 1.
TABELA 1. Condições de uso das enzimas.
Enzimas
Temperatura /
Concentração
pH
Termamyl 120 L
0,5 kg/t amido
5,6
AMG 200 L
1,13 L/t amido
4,5
60oC / 24 horas
1% MS fibras
5,6
45oC / 1 hora
0,02% MS do substrato
5,6
45oC / 1 hora
Celluclast 1.5 L
Pectinex Ultra SP-L
Tempo de reação
90 95oC / 1 hora
(15)
NOVO (1995)
Compararam-se duas concentrações de substrato em
água (500g p/p), que proporcionaram concentrações de 6 e
12% de amido e dois processos enzimáticos de hidrólise e
sacarificação. No Tratamento 1, utilizaram-se a aa-amilase e a
amiloglucosidase comerciais (PARK, PAPINI, 1970) e a
concentração de 6% de amido. No Tratamento 2, foram
utilizadas as mesmas enzimas de T1 e a concentração de 12%
de amido (LEONEL, CEREDA, 1995). Já no Tratamento 3,
utilizaram-se a pectinase e a celulase como enzimas
complementares à T1 e a concentração de 6% de amido. No
Tratamento 4, utilizaram-se as mesmas enzimas de T3 e a
concentração de 12% (KOBAYASHI et al., 1994).
Diante da constatação de que parte dos açúcares totais
fica retida no resíduo final (SRIKANTA et al., 1987, LEONEL,
CEREDA, 1995), analisou-se também a lavagem sucessiva do
resíduo, após filtração, para obtenção do hidrolisado. Foram
feitas três lavagens (L1, L2 e L3) com 200mL de água destilada,
a 80°°C, em cada lavagem (VENTURINI FILHO ,1993).
Após as lavagens, os resíduos da prensagem, bem como
os hidrolisados obtidos antes e depois das lavagens foram
caracterizados quanto à composição centesimal, a fim de se
estabelecer o balanço de massa do processo.
Os hidrolisados foram caracterizados quanto ao peso
(g), teor de extrato (ºBrix) (densímetro digital Mettler-DA 3010),
açúcares totais (g) (SOMOGY, 1945) e perfil de açúcares em
HPLC, com coluna BIORAD (70°C, fluxo de 0,6 mL/min e água
destilada e filtrada como fase móvel) (ALVAREZ, 1995, KANEKO
et al., 1990).
A comparação dos diferentes tratamentos
submetidos a consecutivas lavagens foi realizada por meio
de análise de variância multivariada considerando o
procedimento de medidas repetidas complementado com a
constr ução dos inter valos de confiança simultâneos
(MORRISON, 1976).
A Figura 1 mostra o fluxograma dos processos de hidrólise
e sacarificação do amido nos diferentes tratamentos.
112
M. LEONEL
M. P. CEREDA
Suspensão farelo + água
(6 e 12% de amido)
↓ ← α- amilase
Aquecimento gradual até 45°C
↓
Celulase e Pectinase
1 hora com agitação
↓
Aquecimento gradual até 90°C
↓
Para as demais variáveis analisadas observou-se que os
resultados obtidos estão um pouco abaixo dos valores médios
da caracterização de farelos que são: 85% umidade, 1,65%
cinzas, 16,08% fibras, 0,85% proteínas e 0,94% açúcares
redutores totais (BERTOLINE, 1995, CERED, 1996b).
Entretanto, esta pequena variação pode ser devida ao cultivar
utilizado, época de colheita e processamento.
1 hora com agitação
↓
Resfriamento a 60°C
3.2. Análises dos hidrolisados
↓
Ajuste de pH a 4,5
O teste estatístico multivariado, usado para comparação
dos pesos médios obtidos, comprovou que os perfis médios
dos pesos dos hidrolisados originários dos tratamentos
estudados diferiram com os tratamentos (Tabela 3 e Figura 2).
↓ ← Amiloglucosidase
24 horas/60°C c/ agitação
↓
Filtração
↓
Resíduo final
↓
Hidrolisado (L0)
Lavagens
↓
L1, L2 e L3
Tratamentos 3 e 4
FIGURA 1. Fluxograma dos processos de hidrólise-sacarificação.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Análises do farelo de mandioca
Os resultados obtidos na caracterização do farelo estão
apresentados na Tabela 2. O farelo apresentou um elevado teor
de amido, valor este superior ao 62% encontrado por KUNHI et
al. (1981), em farelo proveniente de indústrias de processamento
de mandioca da Índia e ao 73,78% citado por CEREDA (1996a),
como média dos teores encontrados em farelos de fecularias do
sudeste brasileiro. Os teores de amido variam com a tecnologia
empregada e valores elevados podem refletir ineficiência no
processo de extração.
TABELA 2. Valores médios da caracterização do farelo.
Variáveis
Analisando o efeito da lavagem dentro do tratamento
observou-se que no Tratamento 1 a quantidade de hidrolisado
obtido por drenagem (L0) não diferiu da quantidade obtida
com as lavagens, já no Tratamento 2 o peso do hidrolisado
inicial (L0) foi inferior ao das lavagens. Nos Tratamentos 3 e 4,
a quantidade inicial (L0) foi superior à obtida nas lavagens
subseqüentes (L1, L2 e L3). Estes resultados demonstraram
que, fixada a concentração de amido, ou seja de sólidos na
suspensão, os tratamentos com enzimas complementares (T3
e T4) apresentaram melhor rendimento em volume quando
comparados com T1 e T2, gerando uma maior quantidade de
hidrolisado inicial (L0), o que salienta o efeito das enzimas
auxiliares na diminuição da viscosidade da pasta favorecendo
a extração.
TABELA 3. Teste estatístico multivariado aplicado para a
comparação dos pesos médios expressos em gramas.
Hipótese
Resultados do teste estatístico (nível
Os perfis médios
θ = 0,98 (p< 0,01)
tratamentos
são semelhantes
estudados não são
Média
% Matéria seca
Amido
Açúcares totais
Cinzas
Fibras
Proteína
pH
*Acidez titulável
68,69
6,21
80,00
0,45
1,14
11,50
0,85
5,80
5,30
semelhantes
Efeito da lavagem
T1
F = 3,91 (p>0,05)
L0=L1=L2=L3
dentro do
T2
F = 33,15 (p< 0,01)
L0< (L1=L2=L3)
tratamento
T3
F = 78,44 (p< 0,01)
L0> (L1=L2=L3)
T4
F = 21,28 (p< 0,05)
L0> (L1=L2=L3)
Efeito do
L0
F = 140,06 (p< 0,01)
T2<T1<T4<T1
tratamento na
L1
F = 77,41 (p< 0,01)
T2<T1< (T4=T3)
L2
F = 25,72 (p< 0,01)
T2<T1< (T4=T3)
L3
F = 4,85 (p< 0,05)
(T2=T1) < (T4=T3)
lavagem
* mL NaOH N/ 100 g produto.
Os perfis médios dos
dos tratamentos
Umidade %
Inicial
Farelo seco
Conclusão
descritivo)
113
350
300
250
200
T1
150
100
50
0
Quanto ao efeito do tratamento na lavagem, observouse que no hidrolisado inicial (L0) os tratamentos que
empregaram enzimas complementares (T3 e T4) apresentaram
um Brix mais elevado em relação àqueles que não receberam
essas enzimas, nas concentrações de amido correspondentes.
T2
15
T3
L0
L1
L2
L3
T1
T4
LAVAGENS
ºBRIX
PESO MÉDIO (g)
M. LEONEL
M. P. CEREDA
Com relação ao efeito dos tratamentos nas lavagens, foi
possível observar que a extração inicial (L0) foi mais eficiente
nos tratamentos com menor quantidade de sólidos (T1 e T3).
Entretanto, o uso de enzimas complementares mostrou-se
favorável, visto que observou-se um aumento acentuado da
quantidade de hidrolisado inicial nos tratamentos onde se
utilizaram estas enzimas.
Com relação ao teor de extrato (Brix), os resultados
obtidos demonstraram que os perfis médios do Brix dos
hidrolisados originários dos tratamentos estudados diferiram
estatisticamente, mostrando que o Brix médio foi superior nos
hidrolisados obtidos por drenagem (L0) para todos os
tratamentos. Nos Tratamentos 1 e 3, ocorreu uma redução
gradativa do Brix. Já no Tratamento 2, observou-se a ocorrência
de maior retenção dos açúcares, não sendo observada diferença
significativa entre os hidrolisados obtidos nas lavagens, L1 e L2
e entre L2 e L3, demonstrando desta forma a necessidade de
uma maior quantidade de água para a extração dos açúcares
retidos no resíduo, quando a concentração de sólidos iniciais
foi mais elevada (Tabela 4 e Figura 3).
TABELA 4. Teste estatístico multivariado aplicado
paracomparação dos Brix médios.
Hipótese
descritivo)
Conclusão
Os perfis médios
dos tratamentos
são semelhantes
θ = 0,99 (p< 0,01)
tratamentos estudados
não são semelhantes
Efeito da lavagem
dentro do
tratamento
T1
T2
F = 20,42(p>0,05)
F = 35,26 (p< 0,01)
T3
T4
F = 1169,58 (p< 0,01)
F = 1323,61 (p< 0,05)
Efeito do
tratamento na
lavagem
L0
F = 1586,50(p< 0,01)
T4> T2> T3> T1
L1
F = 194,17 (p< 0,01)
T2> T4> T1> T3
L2
F = 270,45 (p< 0,01)
T2> T4 >T1> T3
L3
F = 576,10 (p< 0,05)
T2> T3> T4> T1
L0> (L1, L2, L3)
L1=L2, L1≠L3, L2=L3
L0> (L1=L2) >L3
L0> (L3=L1) >L2
L0>L1> (L2=L3)
T2
T3
5
T4
0
T1: 6% amido e amilases; T2: 12% amido e amilases; T3: 6% amido e
amilases , celulase e pectinase; T4: 12% amido e amilases, celulase e
pectinase
FIGURA 2. Pesos médios dos hidrolisados nos diferentes
tratamentos e diversas lavagens.
10
L0
L1
L2
L3
LAVAGENS
pectinase
FIGURA 3. Teores de extrato dos hidrolisados nos diferentes
tratamentos e diversas lavagens.
Nas lavagens subseqüentes, obser vou-se que no
Tratamento 2 ocorreu uma extração pouco eficiente com as
lavagens sucessivas, demonstrando que o aumento da
concentração de amido levou a um aumento da dificuldade de
extração.
Pela análise estatística dos dados de açúcares totais
concluiu-se que os perfis médios dos tratamentos estudados
não são semelhantes. Com relação ao efeito das lavagens nos
diferentes tratamentos observou-se que do total de açúcares
obtidos, 28,7% no T1, 19,4% no T2, 66,84% no T3 e 57,0% no
T4, foram extraídos com a lavagem. Nos tratamentos 3 e 4
praticamente todo o açúcar obtido foi retirado com as duas
primeiras lavagens, demonstrando uma melhor eficiência das
lavagens nos tratamentos com quatro enzimas (T3 e T4) e uma
retenção de açúcares mais acentuada nos tratamentos onde
não foram utilizadas estas enzimas (Tabela 5 e Figura 4).
comparação dos açúcares totais médios expressos em gramas.
Hipótese
descritivo)
Conclusão
Os perfis médios
dos tratamentos
são semelhantes
θ = 0,99 (p< 0,01)
Efeito da lavagem
dentro do
tratamento
T1
T2
T3
T4
F = 20,46 (p<0,05)
F = 35,46 (p< 0,05)
F = 1180,38 (p< 0,01)
F = 1337,49 (p< 0,01)
L1< (L0=L2=L3)
(L0=L1) < (L2=L3)
L0>L1> (L2=L3)
L0> L1> L2> L3
Efeito do
tratamento na
lavagem
L0
F = 1586,50 (p< 0,01)
T1<T2<T3<T4
L1
F = 194,17 (p< 0,01)
T1<T3<T4<T2
L2
F = 270,45 (p< 0,01)
T3< (T1=T4) <T2
L3
F = 590,96 (p< 0,01)
T3<T4<T1<T2
114
30
25
20
15
T1
10
obtiveram 96% de glicose em relação ao total de açúcares
quando se utilizou o método enzima-enzima. WALISZWESKI et
al. (1992) também obtiveram um hidrolisado a partir de farinha
de mandioca com 90 - 93% de glicose, utilizando α-amilase e
amiloglucosidase comerciais.
T2
5
T3
0
L0
L1
L2
L3
LAVAGENS
pectinase
FIGURA 4. Teores médios de açúcares totais nos hidrolisados
nos diferentes tratamentos e diversas lavagens.
A análise do efeito das lavagens sobre a extração da
glicose demonstrou que nos Tratamentos 1 e 2 praticamente
não ocorreu diferença na extração desse açúcar com o decorrer
das lavagens, já nos Tratamentos 3 e 4 a extração foi bastante
acentuada com a drenagem, o que ressalta a eficiência do uso
das enzimas auxiliares (Tabela 6 e Figura 5).
comparação dos teores médios de glicoses expressos em gramas.
Hipótese
descritivo)
Os perfis médios
dos tratamentos
são semelhantes
θ = 0,99 (p< 0,01)
Conclusão
tratamento estudados
Efeito da lavagem
dentro do
tratamento
T1
T2
T3
T4
F
F
F
F
= 11,37 (p>0,05)
= 17,90 (p> 0,05)
= 405,86 (p< 0,01)
= 350,74 (p< 0,05)
(L0=L2=L3)> L1
L0=L1=L2=L3
L0>L1> (L2=L3)
L0>L1>L2>L3
Efeito do
tratamento na
lavagem
L0
F = 426,22 (p< 0,01)
T4>T3> (T2=T1)
L1
F = 38,77 (p< 0,01)
(T2=T3=T4) > T1
L2
F = 234,65 (p< 0,01)
T2>T4>T1>T3
L3
F = 84,42 (p< 0,01)
T2>T1>T4>T3
25
T4
Observou-se também que 97% e 95% dos açúcares
presentes nos hidrolisados iniciais (L0) foi glicose em T1 e
T3, respectivamente. Nos tratamentos T2 e T4, a
porcentagem de glicose nos hidrolisados iniciais foi 87% e
89%, respectivamente. A menor porcentagem encontrada
nos hidrolisados dos Tratamentos 3 e 4 manteve-se nas
lavagens subseqüentes.
A maior concentração de glicose nos hidrolisados
também foi observada por ABRAHAM et al. (1987), que
estudando o perfil de açúcares em hidrolisados de mandioca,
GLICOSE (G)
AÇÚCARES TOTAIS (g)
M. LEONEL
M. P. CEREDA
20
15
T1
10
T2
5
T3
0
L0
L1
L2
L3
T4
LAVAGENS
pectinase
FIGURA 5. Teores médios de glicose nos hidrolisados nos
diferentes tratamentos e diversas lavagens.
Para os valores médios de maltose o teste estatístico
demonstrou que os perfis médios dos tratamentos estudados
diferiram estatisticamente. No Tratamento 3 não foi necessária
a comparação das médias do efeito da lavagem dentro do
tratamento porque toda a maltose foi retirada com a primeira
lavagem do resíduo (Tabela 7 e Figura 6).
Obser vou-se que no Tratamento 2, onde foi
utilizada a maior concentração de amido e duas enzimas,
o teor de maltose foi superior aos demais tratamentos
demonstrando uma hidrólise mais eficiente nos
tratamentos com menor concentração e uso de enzimas
complementares, provavelmente devido à menor
viscosidade do substrato.
comparação dos teores médios de maltose expressos em
gramas.
Hipótese
Resultados do teste estatístico
(nível descritivo)
Conclusão
Os perfis médios
dos tratamentos
são semelhantes
θ = 0,97 (p< 0,01)
Efeito da lavagem
dentro do
tratamento
T1
T2
T4
F = 9,94 (p>0,05)
F = 6,29 (p> 0,05)
F = 72,87 (p< 0,01)
(L0=L1)<(L2=L3)
L0=L1=L2=L3
L0< (L1=L2) >L3
Efeito do
tratamento na
lavagem
L0
F = 53,89 (p< 0,01)
T1<T4<T2
L1
F = 118,75 (p< 0,01)
T1< (T2=T4)
L2
F = 2,11 (p>0,05)
T1=T2=T4
L3
F = 25,39 (p< 0,01)
T4 < (T1=T2)
115
M. LEONEL
M. P. CEREDA
MALTOSE (g)
2
1,5
1
T1
T3
0
T4
L0
L1
L2
L3
LAV AGENS
pectinase
FIGURA 6. Teores médios de maltose no hidrolisados nos
diferentes tratamentos e diversas lavagens.
3.3 Caracterização dos resíduos finais
A análise dos resultados para os resíduos finais
demonstrou não haver diferença significativa entre os
tratamentos quanto ao teor de umidade inicial. Para os teores
de matéria seca, cinzas e fibras todos os tratamentos diferiram
entre si, sendo que nos tratamentos com duas enzimas os
teores foram superiores aos tratamentos com quatro enzimas
(Tabela 8).
TABELA 8. Composição média dos resíduos finais obtidos nos
diferentes tratamentos.
Tratamentos
T1
T2
T3
T4
DMS(5%)
CV (%)
Umid. inic.(%)
92,63 a
93,67 a
93,14 a
91,19 a
2,92
1,75
Mat. seca (g)
18,15 b
37,21 d
3,29 a
24,38 c
2,16
5,04
0,30 b
0,84 d
0,10 a
0,56 c
0,09
11,76
Cinzas (g)
Analisando-se os teores de açúcares nos hidrolisados
(Figura 4) e resíduos finais (Tabela 8), verificou-se que a
porcentagem de açúcares retidos, em relação ao rendimento
total, foi de 7,8% no Tratamento 1; 13,1% no T2; 1,0% no T3
e 12,9% no T4.
T2
0,5
Variável
Fibras (g)
4,24 b
7,38 d
1,40 a
6,14 c
0,70
4,87
Amido (g)
9,46 b
22,58 c
1,14 a
9,92 b
1,48
8,19
Proteina (g)
0,20 a
0,51 b
0,16 a
0,75 c
0,09
12,66
Aç. totais (g)
1,70 b
5,74 c
0,35 a
7,39 d
0,39
5,44
Glicose (g)
1,47 b
4,88 c
0,33 a
6,05 d
0,39
6,48
Maltose (g)
0,10 a
0,42 b
0,01 a
0,82 c
0,16
27,29
Dextrinas (g)
0,13 a
0,43 b
0,01 a
0,57 c
0,13
25,35
Médias seguidas de uma mesma letra não diferem pelo teste de Tukey (p>0,05).
Quanto ao teor de amido residual não houve diferença
entre os Tratamentos 1 e 4, entretanto, no Tratamento 4 a
concentração inicial de amido foi o dobro do Tratamento 1,
portanto, a hidrólise da fécula foi mais eficiente no T4. Para os
açúcares totais observou-se uma diminuição do teor de açúcares
retidos no resíduo, do Tratamento 1 para o Tratamento 3, e um
aumento do Tratamento 2 para o 4, o que demonstra que com
aumento da concentração de amido o efeito das enzimas
complementares foi inferior ao obser vado na mesma
concentração de amido na suspensão inicial.
Com relação ao perfil de açúcares retidos no resíduo
observou-se que as dextrinas ficaram retidas mesmo após
as lavagens e que a glicose representou 84,67% do total
de açúcares no Tratamento 1, 85,0% no T2, 94,3% no T3 e
84,0% no T4, demonstrando uma eficiência acentuada do
processo de hidrólise no tratamento com menor
concentração de amido e utilizando enzimas
complementares.
3.4. Rendimento do processo
A análise do balanço de massa dos diferentes
tratamentos mostra que fixada a concentração de amido na
suspensão inicial, a porcentagem de amido hidrolisado foi
bastante superior nos tratamentos em que se utilizaram a
celulase e a pectinase como enzimas complementares às
amilases (T3 e T4). Outra observação importante é que nestes
tratamentos uma elevada porcentagem das fibras presentes
na suspensão inicial também foi hidrolisada,
evidenciando a ação das enzimas complementares
(Figura 7).
Com relação ao rendimento em açúcares, verificouse que o melhor Tratamento foi o T3 (97%), onde se
utilizaram a concentração de 6% de amido e enzimas
complementares, entretanto, o Tratamento 4 apresentou
um bom rendimento em relação ao teórico (86%), visto que
foi utilizado o dobro da concentração de amido do
Tratamento 3, o que é mais interessante pois o hidrolisado
obtido pode ser fermentado diretamente sem necessidade
de concentração. Além disso, os tanques teriam uma maior
utilização.
O melhor rendimento da hidrólise nos Tratamentos em
que foram utilizadas celulase e pectinase foi também obtido
por KOBAYASHI et al. (1994), com polpa de beterraba utilizando
as mesmas enzimas como auxiliares no processo enzimaenzima.
Quanto às lavagens verificou-se que nos Tratamentos
em que se adicionaram celulase e pectinase, observou-se
melhor extração dos açúcares antes das lavagens (L0)
(Figura 4), o que demonstra a eficiência destas enzimas
como redutoras de viscosidade. Ocorreu, entretanto, em todos
os tratamentos uma diluição elevada do hidrolisado, o que
torna inviável este tipo de extração, pois seria necessária a
concentração do hidrolisado para posterior fermentação ou
uso de maior volume de tanques.
116
M. LEONEL
M. P. CEREDA
SUSPENSÃO INICIAL
FARELO + ÁGUA (500g p/p)
6% amido (T1 e T3)
12% amido (T2 e T4)
Matéria seca inicial
37,5 g
Matéria seca inicial
75,0 g
30 g amido 4,31 g fibras
0,17 g açúcares totais
60 g amido
8,62 g fibras
0,34 g açúcares totais
PROCESSO DE HIDRÓLISE - SACARIFICAÇÃO
Total
Lavagens
LO
L1
L2
L3
HIDROLISADO
RESÍDUO FINAL
Matéria seca
Matéria seca
T1
20,21g
T2
38,18g
T3
34,16g
T4
50,06g
7,55g
6,06g
4,26g
2,34g
8,07g
12,05g
10,33g
7,73g
21,26g
4,77g
1,33g
6,80g
29,61g
10,73g
5,90g
3,82g
Total
amido
açúcares totais
fibras
T1
18,15g
T2
37,21g
T3
3,29
T4
24,38g
9,46g
1,70g
4,24g
22,58g
5,74g
7,38g
1,14g
0,35g
1,40g
9,92g
7,39g
6,14g
FIGURA
7. Balanço de massa dos diferentes tratamentos.
FIGURA 7. Balanço de massa dos diferentes tratamentos.
SRIKANTA et al. (1987) observaram que a lavagem do
resíduo com água na proporção 1:1 de solvente (água)
proporcionou uma recuperação de 51,81%, entretanto, o
hidrolisado ficou muito diluído para ser misturado ao hidrolisado
inicial.
proporcionaram melhor eficiência no processo de
sacarificação para obtenção de álcool de farelo de mandioca;
- a lavagem do resíduo não foi viável para a recuperação dos
açúcares presos às fibras;
- a produção teórica de etanol a partir do farelo para cada
tonelada de mandioca processada seria de 45,9 litros.
3.5. Estimativa da produção de etanol
Considerando-se que no processamento de uma
tonelada de mandioca para a extração de fécula são gerados
930kg de farelo com 85% de umidade, a quantidade de matéria
seca no resíduo é de 139,5kg (CEREDA, 1996b).
De acordo com a composição do farelo (Tabela 2),
111,6kg de amido não são extraídos no processamento ficando
retidos no farelo. Com base nestes dados e nos resultados obtidos
no tratamento 4 (83,5% do amido hidrolisado e 12,9% dos
açúcares obtidos retidos no resíduo) é possível inferir que para
cada tonelada de raiz de mandioca processada teoricamente
poderiam ser produzidos 45,9 litros de etanol a partir de 72kg
de glicose (88,6% dos açúcares no hidrolisado).
4. CONCLUSÕES
A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que:
- a concentração de 12% de amido na suspensão inicial
juntamente com a adição das enzimas complementares
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118

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