Estudo dirigio Quimica das Transformações

Estudo dirigio Quimica das Transformações

Universidade Federal de São Paulo – Campus Diadema

Química de Transformações II – 2º semestre de 2007

ESTUDO DIRIGIDO

Com base no texto abaixo, e no roteiro anexo, elabore um relatório destacando as seguintes partes: (a) CAPA; (b) RESUMO; (c) INTRODUÇÃO; (d) MATERIAIS E MÉTODOS; (e) RESULTADOS E DISCUSSÃO; (f) CONCLUSÃO e (g) RFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Em seguida, monte um glossário com os termos (nomes e/ou unidades), que tiveram dificuldades para entender, e retirem do texto as palavras-chaves.

Os autores, CARMO1, S. K. S.; SÁ2, S. K. C. V. de L. e; ALMEIDA3, M. M. de; SILVA4,F. L. H. da ; SWARNAKAR5,R,( 1,2,3,4,5 UFCG/CCT/UAEQ, Av. Aprígio Veloso, 882. 58109-970 – Campina Grande – PB) realizaram um projeto de pesquisa intitulado “estudo de produção e caracterização de fermentado de umbu a partir de sua polpa comercial”. A elaboração desse projeto teve o seguinte suporte bibliográfico:-ARAÚJO, J. P. P. de; Silva, V. V. Cajucultura: modernas técnicas de produção. Fortaleza: EMBRAPA-CNPAT, 1995. p.23-41. - BORZANI, W.; Aquaroni, E.; Lima, U.A. Engenharia Bioquímica, v.3 São Paulo. 1983. - BRASIL, Decreto nº 2314. Dispõe sobre a padronização, a classificação, o registro, a inspeção, a produção e a fiscalização de bebidas. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, 1997.- CORAZZA, M.L.; Rodrigues, D.G.; Nozaki, J. Preparação e caracterização do vinho de laranja. Química Nova,São Paulo, v.24, n.4, p.449-452, 2001. - GARRUTI, D.S. Compostos voláteis e qualidade de aroma do vinho de caju. Campinas: UNICAMP/FEA, 2001. (Tese de Doutorado). - INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas: Métodos químicoas e físicos para análise de alimentos. São Paulo-SP, v. 1, 3ªed. 1985, 317p. - LOPES, R.V.V.; Rocha, A.S.; Silva, F.L.H.; Gouveia, J. P. G. Aplicação do planejamento fatorial para otimização do estudo da produção de fermentado do fruto da palma forrageira. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais. Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, v.7, n.1, p.25-32, 2005. - SILVA, M.E. Estudos cinéticos da fermentação alcoólica da produção de vinho e da fermentação acética de produção de vinagre de vinho de caju. Campina Grande: UFCG/CCT, 2004. 137p. (Dissertação de Mestrado). - TORRES Neto, A. B.; Silva, M. E.; Silva, W. B.; Swarnakar, R.; Silva; F. L. H. Cinética e caracterização físico-química do fermentado do psudofruto do caju (Anarcadium occidentale L.). Química Nova. v.29

Este trabalho teve o objetivo de realizar a produção e caracterização físico-química do fermentado da polpa de Umbu.

Visando verificar se as características do fermentado de umbu produzido estão dentro das normas da legislação brasileira(Garruti, 2001), as análises como: pH, Acidez, Etanol, ºBrix, ART(açucares redutores totais), Biomassa foram realizadas.

Umbu – (Spondias tuberosa, Anacardiaceae), é uma fruta nativa, originária dos chapadões semi-áridos do Nordeste brasileiro. Dezembro a Março é o período de frutificação de Umbu. A fruta é do tipo drupa, de formato variável, com 2 a 4 centímetros de comprimento, casca coriácea e de cor amarelo-esverdeada quando maduro. A sua polpa é branca ou esverdeada, mole, suculenta e de sabor agridoce (parte comestível). Ela contém carboidrato, proteína, cálcio, ferro, fósforo, vitamina A, B1, B2 e C, e niacina.

Entretanto, ocorre um grande desperdício dos mesmos em sua safra. Araújo & Silva (1995) comentam que os índices de perdas pós-colheita são preocupantes e refletem negativamente na economia de algumas regiões do Brasil. Com isso, a aplicação de processos biotecnológicos na produção de fermentados de frutos, é uma forma alternativa de minimizar essas perdas. De acordo com a legislação brasileira (Brasil, 1997; Torres Neto et al., 2006), o fermentado de fruta é uma bebida com graduação alcoólica de 4 a 14% em volume, a 20ºC, obtida da fermentação alcoólica do mosto de fruta sã, fresca e madura. Tendo em vista que o umbu apresenta características químicas adequadas para a produção de etanol, planejou se fazer um estudo cinético da fermentação alcoólica da polpa de umbu, utilizando como inóculo a levedura Saccharomyces cerevisiae.

A obtenção do fermentado (vinho de fruta) se dá pela fermentação alcoólica (Corazza et al., 2001), que é o tipo de fermentação em que se obtêm essencialmente etanol, mas que compreende um grupo de reações onde são produzidos também outros álcoois, como o metanol, propanol, butanol, nos quais são produtos indesejados.

Para a produção do fermentado de umbu, utilizou-se a polpa de umbu industrialmente comercializada. Para a caracterização e preparo do mosto, a polpa foi descongelada e caracterizada, segundo as metodologias descritas pelas Normas do Instituto Adolfo Lutz (1985).

As Etapas da produção do fermentado da polpa de Umbu são: (a) Clarificação e filtração do suco: A polpa de Umbu foi então submetida à clarificação, utilizando como clarificante, uma solução de gelatina a 10% (comercial, incolor e inodora), numa proporção de 3ml/litro de suco, adicionando-a ao suco e homogeneizando. Deixando por 36 horas em geladeira. Após esse tempo, fez-se uma filtração através de tecidos de algodão, obtendo-se um mosto clarificado e com um aspecto mais límpido, fazendo com que pectina contida no suco, que durante o processo fermentativo pode dar origem ao metanol que é uma substância altamente tóxica, fosse retirada na filtração, pela floculação com a gelatina. (b) Correção do pH: A partir do pH do suco de umbu, fez-se a correção para facilitar a ação da levedura utilizada no processo fermentativo deste trabalho. O agente responsável pela desacidificação do suco foi a solução de Hidróxido de Sódio(NaOH) a 0,5 N. Onde a mesma foi adicionada minuciosamente, até que o pH apresentasse na faixa de 4,5 0,5. Faixa ideal para este tipo de fermentação. (c) Sulfitação e Adição de Nutrientes: A sulfitação foi realizado com o objetivo de desinfectar o suco, utilizando o Metabissulfito de Potássio, tendo a finalidade de eliminar fenômenos indesejáveis durante a fermentação, como o escurecimento e a proliferação de microrganismos. Foi adicionado ao mosto numa concentração de 3 gramas para cada 10 litros de suco clarificado. A adição dos nutrientes, fósforo e nitrogênio, foi realizada visando suplementar, satisfatoriamente, as necessidades do microrganismo. Esses dois nutrientes foram adicionados ao suco nas formas de fosfato de potássio e sulfato de amônio, nas concentrações de 0,6 e 0,2 gramas para cada litro de suco, respectivamente. (d) Chaptalização: A chaptalização é a etapa do processo caracterizada pela adição do substrato (sacarose), ao mosto. Para se obter um produto com graduação alcoólica dentro da legislação brasileira, que prediz a graduação de vinhos, devendo estar no intervalo de 4 a 14% em volume (Brasil, 1997) Primeiramente foi verificado o valor do ºBrix do mosto, para em seguida, acrescentar a quantidade de sacarose, necessária para correção. (e) Microrganismo utilizado (Levedura): Omicrorganismo utilizado foi Saccharomyces cerevisiae, fermento utilizado na panificação, este utilizado por ser mais acessível e de fácil manipulação, uma vez que tentamos simplificar o máximo o processo. (f) Fermentação Alcoólica: Após a preparação do mosto, a fermentação foi iniciada em reator batelada, a temperatura ambiente, realizou-se medição das seguintes variáveis: concentração de açúcares redutores totais (ART) pelo método de DNS (ácido 3,5-dinitro salicílico), sólidos solúveis totais (ºBrix) por refratometria, temperatura; pH, por potenciometria; teor alcoólico por ebuliometria, e acidez total, por titulometria com NaOH 0,1N. (g) Filtração à Vácuo, engarrafamento e pasteurização: A filtração a vácuo foi realizada com a finalidade de retirar os resíduos do agente fermentativo. Foi utilizado um kitassato de 1.000 mL, um filtro de porcelana, papeis de filtro “azul”, um compressor e mangueira para conexão. Após a filtração, engarrafou-se o fermentado em garrafa apropriada para vinhos, de vidro verde escuro e rolha de cortiça e em seguida pasteurizaram-se as garrafas. A pasteurização foi realizada em água previamente aquecida a uma temperatura de 65ºC durante 30 minutos. Seguido de choque térmico, em água corrente. Terminado o processo de pasteurização, as garrafas foram armazenadas em ambiente fresco.

Os Cálculos do rendimento (%), produtividade da fermentação alcoólica (g/L.h) foram realizados pelas seguintes equações 1 e 2:

(1)

(2)

Onde:

t = Tempo de fermentação (h);

A polpa industrialmente comercializada do umbu, teve em sua composição, uma concentração de sólidos solúveis totais de 6,5º Brix, correspondendo a 40,15 g/L de açúcares redutores totais. No entanto, foi necessário adicionar sacarose ao mosto para que a bebida fermentada obtida apresentasse uma graduação alcoólica mais elevada. Visto que o pH para a fermentação alcoólica, deve estar na faixa de 4 a 5, pH considerado ótimo para conduzir uma boa fermentação (Lopes et al., 2005). Fez-se necessário à correção da polpa, que apresentou um pH de 2,3.

No processo fermentativo, foi observado o comportamento cinético da concentração de açúcar(S) – ART, concentração de etanol(P) e concentração de levedura (X) – Biomassa (expressas em g/L), em função do tempo de fermentação (Figura 1). Analisando os resultados obtidos, verifica-se que durante o processo de fermentação houve o decaimento da concentração de sacarose, até o seu ponto de estabilização, onde então foi considerado o final do processo fermentativo. Observou-se também o crescimento do produto etanol, pelo fato da levedura consumir o substrato (açúcar), contido no suco, produzindo etanol. Percebe-se que, até as duas primeiras horas, o crescimento do microrganismo se manteve constante (fase de adaptação), mas que a partir disso, pode-se visualizar um crescimento mais acentuado que os iniciais (fase de crescimento exponencial). Observa-se, portanto, que a partir das 25 horas deu inicio ao decaimento na concentração de biomassa, devido à presença de compostos orgânicos que tornaram o meio impróprio a levedura, causando a morte das mesmas.

Portanto, com os dados da Tabela 1, mostrada abaixo, pode-se construir o gráfico para que o verdadeiro comportamento do processo fosse analisado.

Tabela 1 – Resultados das determinações analíticas realizadas durante o processo fermentativo

Figura 1 – Cinética Fermentativa da produção de vinho de umbu: concentração de açúcar(S), concentração de etanol(P) e concentração de levedura (X), (expressas em g/L), versus o tempo(hr)

A variação de acidez total (expressa em g/100mL de ácido acético) e pH durante o processo de produção de fermentado de umbu, são demonstrados na (Figura 2). Como se pode observar, o pH apresentou um pequeno decaimento durante as primeiras 7 horas, própria de produção de ácidos durante o processo fermentativo, reduzindo os seus valor inicial de pH= 4,06 para uma faixa de pH = 3,56, fato já esperado. O aumento da acidez total e conseqüentemente a redução no pH ao longo do processo fermentativo, são decorrentes da produção de ácidos orgânicos, como ácidos láticos, acéticos e succínico, de acordo com Borzani et al. (1983).

Figura 2 – Variação da concentração de acidez total expressa em g/100mL de acido acético e pH durante o tempo de produção de fermentado de umbu

Os resultados do rendimento e produtividade da bebida fermentada da polpa de umbu podem ser observados na Tabela 2, mostrada abaixo. Analisando estes dados, pode-se constatar que o rendimento (49,77%) e a produtividade (1,55 g/L.h) apresentaram valores próximos a Silva (2004), que verificou rendimento e produtividade de 55,67% e 0,78g/L.h, respectivamente, quando produziram fermentado de caju.

Tabela 2 - Valores experimentais da produção da bebida fermentada (vinho) da polpa de umbu

A composição química da bebida fermentada da polpa de umbu pode ser verificada na Tabela 3.

A graduação alcoólica final para a bebida fermentada foi de 46,6/L (5,9ºGL) classificando-se assim, a bebida como vinho seco. O teor alcoólico da bebida fermentada da polpa de Umbu está de acordo com as especificações exigidas pela legislação brasileira de bebidas (Brasil, 1997).

Tabela 3 – Resultados das análises físico-químicas da bebida fermentada

A polpa de umbu pode ser processada de modo artesanal ou industrialmente, na produção de fermentados. As leveduras (Saccharomyces cerevisiae), utilizadas como inoculo no processo fermentativo, foram muito eficientes na conversão do mosto em fermentado de Umbu.

O estudo cinético de produção de fermentado de polpa de Umbu e sua caracterização físico-química mostraram que o processo fermentativo pode ser concluído em 30 horas de duração num reator batelada e a temperatura ambiente.

O fermentado de Umbu produzido apresentou teor alcoólico de acordo com os padrões estabelecidos pela legislação brasileira.

A produção de fermentado de Umbu, principalmente na Região Nordeste, constitui-se numa alternativa tecnicamente viável minimizando o desperdício do fruto.

Umbu (Spondias tuberosa, Anacardiaceae) é uma fruta nativa, originária dos chapadões semi-áridos do Nordeste brasileiro. A produção de fermentado (vinho) de umbu se apresenta como uma forma alternativa de minimizar as perdas pós-colheita desses frutos. Isto proporcionará maiores ganhos econômicos para o pequeno e médio produtor desta cultura, uma vez que o desperdício da fruta será menor, e ele poderá produzir um produto com valor agregado e tempo de prateleira. Tendo em vista isto, planejou-se fazer um estudo para obtenção de fermentado de umbu na escala de laboratório. O fermentado (vinho) de polpa comercial de umbu foi produzido usando-se a levedura Saccharomyces cerevisiae, como inóculo em reator batelada, na temperatura ambiente. O estudo cinético do processo fermentativo e a caracterização físico-química do produto mostraram que a fermentação pode ser concluída em 30 horas de duração. O teor alcoólico final do fermentado de umbu foi de 46,6 g/L, o qual está dentro dos padrões estabelecidos pela legislação brasileira. O rendimento e a produtividade do processo, foram de 49,77% e 1,55 g/L.h, respectivamente.

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