EXTRAÇÃO E PREPARAÇÃO DE ETANOL 70% (v/v) A PARTIR DO ÁLCOOL OBTIDO DA BIOMASSA DE FRUTAS
ISBN 978-85-85905-25-5
Área
Química Orgânica
Autores
Oliveira, L.G.S. (CEULM/ULBRA) ; Santos, A.P. (CEULM/ULBRA) ; Dutra, M.J.M. (CEULM/ULBRA) ; Vasconcelos, E.B. (CEULM/ULBRA) ; Sales, L.S. (CEULM/ULBRA) ; Farias, R.T. (CEULM/ULBRA) ; Souza, M.R. (CEULM/ULBRA) ; Silva, M.N. (CEULM/ULBRA) ; Batista, J.A. (CEULM/ULBRA) ; Lima, E.H.F. (CEULM/ULBRA) ; Kramer, H.L.M. (CEULM/ULBRA)
Resumo
Foi realizado a preparação do etanol a 70%(v/v) a partir do álcool obtido da biomassa de banana e casca de abacaxi (C.Abacaxi), respectivamente. Inicialmente fez-se a higienização prévia da biomassa em água corrente, realizou-se a fermentação alcoólica com as matérias-prima (250g), com adição de levedura Saccharomyces cerevisia (10g) para 1litro de água destilada, deixando em repouso por 48 horas. Após, fez a destilação fracionada do etanol, seguida das análises físico-químicas (densidade, teor alcoólico e pH), e por último, por diluição aquosa o preparo do etanol a 70%(v/v), formando soluções com 70 a 72°GL, satisfatório para uso do álcool como antisséptico e germicida. O resultados mostraram, que essas biomassas empregadas nesta pesquisa são fontes viáveis para produção de etanol.
Palavras chaves
Etanol 70%(v/v); Biomassa de frutas; Destilação Fracionada
Introdução
Etanol ou álcool etílico é uma sustância orgânica da família dos álcoois, cuja fórmula molecular é CH3 – CH2 – OH, de forma líquida e incolor, se dissolve facilmente em água porque é uma molécula polar. Tem um cheiro muito peculiar e seu ponto de ebulição é atingido aos 78°C, enquanto seu ponto de fusão é atingido a -114°C. No Brasil, a maior parte de etanol é utilizada como combustível, tendo como principal matéria-prima a cana-de-açúcar, porém o mesmo pode ser obtido através da fermentação dos açúcares encontrados na beterraba, na cana de açúcar, mamona, materiais ricos em amido (milho, mandioca, soja, dentre outros), além de várias frutas (ANDRIETTA et al., 2006). O Brasil é um dos maiores produtores agrícolas do mundo e, consequentemente gera grandes quantidades de resíduos agroindustriais. A biomassa é toda matéria orgânica, de origem vegetal ou animal, utilizada na produção de energia, ela é obtida através da decomposição de uma variedade de recursos renováveis, como plantas, madeira, resíduos agrícolas, restos de alimentos e até do lixo. O fornecimento da energia sustentável é fundamental para o desenvolvimento econômico das nações e também para assegurar o bem-estar do cidadão (ANDRIETTA et al., 2006). A aplicação de biomassa de frutas para obtenção de etanol representa um bem ao meio ambiente, tendo como principais vantagens o baixo custo, além de permitir o aproveitamento dos resíduos, sendo menos poluente que outras opções energéticas (MOREIRA, 2005). Extrair e preparar o etanol a 70%(v/v) obtido da biomassa de frutas é uma forma de realizar a destinação adequada e agregar valor econômico às sobras destas, assim como padronizar uma possível nova fonte rentável de matéria prima para este produto de ação antisséptica e germicida.
Material e métodos
As bananas foram adquiridas em feira local da Cidade de Manaus (AM), impróprias para comercialização e as cascas de abacaxi doadas pelos alunos. Foram higienizadas em água corrente, cortadas em pedaços e pesadas 250g de biomassa (banana e casca de abacaxi), totalizando 7 porções de cada, respectivamente, acondicionadas em recipientes plásticos e armazenadas em refrigeração a -18°C, para uso quando necessário. Para o preparo do de cada mosto, usou-se 250 gramas de cada biomassa +1litro de água destilada + 10 gramas da levedura Saccharomyces cerevisiae, conforme metodologia adaptada de JONER et al., (2012). A mistura foi triturada em liquidificador durante 1 minuto e transferido para um recipiente plástico com tampa com capacidade para 2L, para fermentação, por 48h a temperatura ambiente. Foram preparados 14 mostos, 7 para cada biomassa. Após realizou-se a trasfega e filtração da amostra, seguida da destilação fracionada em escala de bancada. O teste qualitativo de inflamabilidade (> 68% álcool) com auxílio de fósforo aceso foi feito em cada destilado. O teor alcóolico- GL(Gay Lussac) e a densidade foram determinados pelo equipamento Alcolyzer Beer Me pelo método: etanol (%v/v OIML-ITS-90). O pH foi medido em pHâmetro digital. Para a preparação do etanol a 70%(v/v), utilizou-se a Equação 1- Ci x Vi = Cf x Vf, onde: Ci=concentração inicial do destilado; Vi = volume inicial do destilado; Cf = concentração final esperada para o destilado (70%); Vf = volume final do destilado, necessário para atingir a concentração final. O volume de água destilada adicionado ao álcool fez-se conforme Equação 2-VH2O = Vf – Vi, onde VH2O = volume de água destilada a ser adicionada para concentração 70% (v/v); Vf = Volume final do destilado; Vi = Volume inicial do destilado.
Resultado e discussão
O tempo médio de destilação para banana foi de 10-20 min. e para a casca de abacaxi foi de 60 min. Foram armazenados em tubos de ensaio rosqueados, Figura 1.Os volumes, densidade e pH, da banana e da casca de abacaxi, estão na Tabela 1. Os maiores volumes foram de banana (5,00 mL-13mL), para o de Abacaxi (4,00 mL-14 mL). O pH obtido está próximo ao de JONER et al., (2012). Alguns fatores como variação no pH e temperatura podem afetar o desempenho do processo fermentativo e consequentemente no rendimento do álcool etílico (Barbosa, 2014). As densidades da banana e casca de abacaxi, foram de 0,8645 g/cm3 e 0,8689 g/cm3, respectivamente, superiores ao especificado para o álcool etílico 96 GL com densidade relativa: 0,800 a 0,815 g/cm3 (20º C) (ANDRIETTA et al., 2008). A densidade nesta faixa é um indicativo que o destilado apresenta um teor de açúcar menor e maior concentração alcoólica (JONER et al., 2012). Logo, a medida que decresce o teor de açúcar no fermentado, sua densidade diminui, o valor abaixo de 1,0 indica a isenção de açucares, confirmando a redução de açucares ocorrida no processo de fermentação alcoólica, abaixo de 96 GL. No preparo do álcool a 70% (v/v) foram utilizados, o teor alcoólico dos destilados, conforme Tabela 1. Com a adição de água destilada, as duas soluções apresentaram teor alcoólico de 70 a 72°GL, satisfatório para uso do álcool como antisséptico e germicida, conforme (GRAZIANO, 2011). Apresentando coloração e odor característico de álcool, com a chama característica quando em contato com o fogo, verificado antes e após o preparo, Figura 1. O Álcool para desinfecção deverá conter não menos que 70,9ºGL correspondente a 70,9%v/v ou 70%p/p e não superior a 81,4ºGL correspondente a 81,4%v/v ou 75%p/p de Álcool Neutro a 15ºC (GRAZIANO, 2011).
A- Sistema de Destilação Fracionada; B – Destilados de Banana e C.de Abacaxi; C-Teste de Inflamabilidade dos álcoois.
Resultados das análises físico-químicas dos destilados das biomassas.
Conclusões
Esta experiência nos permitiu a produção do álcool a 70%(v/v) extraído da biomassa da banana e da casca de abacaxi através da metodologia empregada, e comprovada pelos valores das análises físico-químicas, que são próximos dos valores encontrados na literatura citada. A levedura utilizada mostrou-se eficaz na redução dos açúcares das frutas, tornando a viabilidade do processo de extração do etanol a partir da biomassa de frutas bem promissor, já que tudo que for produzido garante que as frutas utilizadas não sejam simplesmente descartadas, e sim aproveitadas.
Agradecimentos
Primeiramente a Deus, à parceria com a Empresa terceirizada pelas análises no "Alcolyzer Beer Me", ao Centro Universitário Luterano de Manaus (CEULM/ULBRA) pelo incentivo a pesquisa,e aos colegas pela dedicação.
Referências
ANDRIETTA, M. G. S.; STECKELBERG, C.; ANDRIETTA, S.R. Bioálcool- Brasil, 30 anos na vanguarda, Multiciência- construindo a história dos produtos naturais, 2006.
BARBOSA, C. D. Obtenção e caracterização de vinho e vinagre de manga (Mangifera indica L.): Parâmetros cinéticos das fermentações alcoólica e acética. Belo Horizonte, 2014.
CARVALHO, I - Antissépticos locais. Estudo crítico. Ars Curandi, 1978-jan.1979-fev:1-20.
CORTEZ, L.A.B; LORA, E.E.S.; AYARZA, J.A.C. Biomassa no Brasil e no mundo. In: CORTEZ, L.A.B; LORA, E.E.S.; GOMEZ, E.O. (org.). “Biomassa para energia”. Campinas, São Paulo. Editora da UNICAMP, 2008.
GRAZIANO, M. Comparação da eficácia antibactericida do álcool 70% (p/v) sobre a superfície de câmara escura portátil com e sem limpeza prévia: em estudo experimental laboratorial. São Paulo (Mestrado Ciências Odontológicas), Universidade de São Paulo, 2011.
JONER, G. BATTISTI, J. RICCI, M. Obtenção de etanol a partir da biomassa de frutas. XXXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Bento Gonçalves, 2012.
LALUCE, C.; SOUZA, C. S.; ABUD, C. L; GATTAS, E. A. L.; WALKER, G. M. Continuous ethanol production in a nonconventional five-stage system operating with yeast cell recycling at elevated temperatures. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., v. 29, p. 140-144, 2002.
MOREIRA, J.R. Obtenção de etanol a partir de material celulósico. In ROSILLOCALE, BAJAY E ROTHMAN (org) “Uso da Biomassa para Produção de Energia na Indústria Brasileira”. ISBN 85-268-0685-8. Campinas, São Paulo. Editora da UNICAMP, 2005.
