Fermentação Alcóolica

Fermentação Alcóolica

FACULDADES INTEGRADAS DO VALE DO RIBEIRA

UNISEP-UNIÃO DAS INSTITUIÇÕES DE SERVIÇO, ENSINO E PESQUISA LTDA

CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS-HABILITAÇÃO EM QUÍMICA

5° SEMESTRE

EXPERIMENTO 2:

Fermentação Alcoólica

Físico-Química Experimental I

Profº Dr. Rogério Haruo Watanabe

GRUPO:

ANDERSON FABIANI BETTIM

CÉSAR MANOEL RELVA DIAS

ELIZEU BATISTA JUNIOR

ROSINARA CORANDIM MUNIZ

THIAGO NAKASHIMA

REGISTRO

MARÇO/2011

  • INTRODUÇÃO

  • FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA.

Os processos de fermentação já eram utilizados pelo homem há cerca de dez mil anos. Muitas bebidas eram fabricadas pelos antigos egípcios, germanos e israelitas. Embora as bebidas alcoólicas sejam diferenciadas por suas propriedades, tais como suas matérias primas e diferentes teores alcoólicos, todas elas têm uma origem básica comum, isto é, todas derivam de um processo bioquímico denominado fermentação alcoólica. A fermentação alcoólica é um tipo de reação química realizada pela ação de microorganismos (leveduras) sobre os açúcares, produzindo etanol e gás carbônico.

Neste experimento será demonstrado, de maneira simples, o processo de fermentação alcoólica, que é a base para a produção de bebidas diversas, embora a produção industrial exija tecnologia mais elaborada.

O microorganismo do fermento, denominado Saccharomyces cerevisiae, é responsável pela produção das enzimas fundamentais para o processo de fermentação alcoólica. A intensidade da reação de fermentação depende do tipo de glicídio utilizado, o que faz com que bebidas diferentes, produzidas pela fermentação de matérias-primas específicas, apresentam diferentes teores alcoólicos, como por exemplo, a cerveja (3 a 5%) e o vinho (10 a 15%). A produção de alguns tipos de bebidas alcoólicas envolve um processo de destilação após o de fermentação, resultando em um aumento no teor alcoólico. São exemplos de bebidas destiladas a cachaça (45%) e o uísque (40 a 75%).

Praticamente todos os organismos vivos podem utilizar a glicose para produção da energia necessária para seus processos metabólicos. Neste processo, chamado glicólise, a glicose e alguns outros açúcares são transformados em outras substâncias, com liberação de energia. O que determina quais substâncias serão produzidas depende do tipo de microorganismos e o meio onde vivem.

As leveduras de cervejaria e padaria e em todos os outros organismos que promovem a fermentação alcoólica, incluindo algumas plantas, fermentam a glicose em etanol e CO2, de forma que, neste processo, toda massa de glicose está contida nos produtos e NÃO é utilizada outra substância como "matéria prima" (como oxigênionitratoíons férricos, etc).

O processo de glicólise, comum as fermentações, produz ácido pirúvico, que no meio celular encontra-se ionizado na forma de piruvato e um intermediário reduzido, o NADH.

Como a quantidade de NADH é limitada e ele é necessário na sua forma oxidada (NAD+) na glicólise e, consequentemente, na continuação do processo de produção de energia, o NADH tem que ser oxidado. A forma como ele será oxidado caracteriza o tipo de fermentação, e quase sempre utiliza o outro subproduto da glicólise: o piruvato ou seus derivados.

Na fermentação alcoólica, o piruvato sofre descarboxilação (perda de um átomo de carbono, na forma de CO2), pela ação de uma enzima (piruvato descarboxilase), formando aldeído acético. Este aldeído sofre redução, oxidando o NADH para NAD+ e formando o etanol, processos intermediados pela enzima álcool desidrogenase.

O CO2 produzido na descarboxilação do piruvato pelas leveduras é o responsável pela carbonatação característica do champagne (vinho) e da cerveja, assim como pelo crescimento da massa do pão e do bolo.

O álcool desidrogenase está presente em muitos organismos que metabolizam o álcool, incluindo o homem. No fígado humano ela catalisa a oxidação do etanol, quer ele seja ingerido quer ele seja produzido por microorganismos intestinais, com a concomitante redução do NAD+ para NADH.

O álcool produzido pelas picadas é também um meio de defesa contra outros microorganismos. Mesmo a própria levedura não consegue sobreviver em um meio com mais de 25% álcool (a maioria das cepas naturais interrompe o crescimento a 12% etanol em solução). Esta propriedade de eliminar microorganismos indesejáveis foi muito usada na antiguidade: na Europa, muitas fontes de água eram contaminadas, e o vinho e cerveja não possuíam os microorganismos patogênicos.

Ocorre produção de etanol, e durante o processo há liberação de CO2. Essa liberação é responsável pelo crescimento de massas de bolo e de pão que possuem fermento (organismos fermentadores).

A obtenção de açúcares simples pode ser feita por enzimas da própria levedura ou ainda pelo tratamento térmico do material acidificado. No caso da cana de açúcar, que apresenta alto conteúdo do açúcar sacarose, este é hidrolisado produzindo glicose e frutose pela enzima invertase (também chamada de sacarase) sintetizada pela S. cerevisae, como mostrado na seguinte equação química:

Observação: As moléculas de glicose e frutose apresentam a mesma fórmula molecular, porém elas possuem estruturas químicas diferentes (são isômeros).

Em uma etapa seguinte, a zimase, outra enzima sintetizada pela S. cerevisae, catalisa a reação de transformação da glicose e frutose (C6H12O6) em etanol (C2H5OH) e gás carbônico (CO2), como representada na equação química:

A sacarose é dextrogira e a resultante de glicose e a frutose são levogira.

A destilação do líquido é o resultado da fermentação, denominado mosto ou vinho, obtendo assim o álcool bruto com em média de 90% de álcool e também um resíduo que recebe o nome de vinhaça, que serve de alimento para o gado. 

O gás carbônico obtido no processo indica o início da reação de fermentação e expulsa o oxigênio do ar presente, inicialmente, no interior do sistema, evitando dessa maneira a formação de ácido acético, o que daria à bebida um gosto ruim. O borbulhamento do gás na solução de Ca(OH)2 provoca a formação de um precipitado branco de carbonato de cálcio, CaCO3.

                                 CO2(g)  +  Ca(OH)2(aq)  →  CaCO3(s)  +  H2O(l)

O Brasil emprega o etanol como biocombustível desde o fim da década de 70, após os chamados “choque do petróleo”, mas o interesse mundial mais recente por esta alternativa se deve principalmente à comprovação do aquecimento global e à necessidade de reduzir-se a emissão de novas quantidades de carbono na atmosfera. O maior benefício do uso de biocombustíveis recai na formação de um ciclo de carbono no qual a mesma quantidade de carbono lançada na atmosfera após a queima do combustível é capturada pelas áreas cultivadas e empregado pelas plantas para seu próprio crescimento. No Brasil, o etanol é obtido através do processo de fermentação da cana-de-açúcar. Fermentação é o nome dado ao processo de degradação anaeróbica de glicose ou outro açúcar para obtenção de energia. Esse processo é realizado por organismos anaeróbicos, que não utilizam oxigênio molecular e podem crescer na ausência deste (como algumas bactérias e fungos), e também por certos tecidos animais (como o músculo esquelético). Dependendo das reações químicas envolvidas no processo e dos produtos obtidos a fermentação pode ser classificada em láctica, acética e alcoólica e o processo tem sido utilizado para produção de pães, iogurtes, bebidas e biocombustível (etanol). A obtenção de álcool a partir de cana-de-açúcar é um exemplo da aplicação de fermentação alcoólica. Neste processo, o micro organismo geralmente utilizado é a levedura Saccharomyces cerevisae, que produz enzimas necessárias para que o processo de fermentação ocorra. As enzimas são moléculas que aumentam a velocidade das reações químicas, por este motivo, as enzimas são denominadas catalisadores biológicos

  • OBJETIVO

Demonstrar o processo de fermentação alcoólica, que é a base para a produção de bebidas diversas.

  • PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Materiais

Reagentes

Kitassato

Fermento Biológico

Tubo de Vidro

Solução aquosa de Açúcar

Garra

Nitrato de Cálcio Ca(No3)2

Mangueira

Rolha

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

  1. Procedeu-se à montagem do sistema

  2. No frasco kitassato foi colocado aproximadamente 100 mL de solução aquosa de açúcar, quatro colheres aproximada de fermento.

  3. No tubo de ensaio foi colocado aproximadamente 2/3 de seu volume preenchido com a porção límpida de uma solução saturada de Nitrato de cálcio, Ca(No3)2.

  4. No frasco kitassato foi tampado com rolha, e a mistura foi levemente agitada.

  5. A extremidade oposta do tubo de vidro, que se liga à saída lateral do frasco kitassato por meio de uma mangueira, foi imersa na solução de Ca(No3)2, de modo que o gás proveniente da fermentação foi borbulhado através dela.

  6. O sistema permaneceu em repouso por no mínimo quatro horas.

  • RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após 20 minutos com o sistema montado, as primeiras bolhas começaram a aparecer no tubo de ensaio. Quando agitávamos o frasco kitassato, a quantidade de bolhas formadas no tubo de ensaio aumentava. As bolhas formadas no tubo de ensaio eram provenientes do frasco kitassato, que desenvolvia a reação abaixo:

C6H12O6  ------------ 2C2H5OH +2CO2

Conforme a reação acima, podemos perceber que o liquido que fica no frasco kitassato é o etanol e o gás formado é o gás carbônico.

Observamos que após 2h e 50 min após o inicio do borbulhamento a solução no interior do tubo de ensaio começou a ficar turva, devido à formação de carbonato de cálcio, conforme abaixo:

CO2 (g) + Ca(NO3)2 (aq) ----- CaCO3 (s)

O nitrato de cálcio presente no tubo de ensaio serve como um indicador da presença de gás carbônico como produto na reação no frasco de kitassato,pois se for realmente este gás que esta sendo formado no kitassato,teremos a turvação e precipitação de um solido branco no tubo de ensaio, o carbonato de cálcio.

  • CONCLUSÃO

Através dos dados obtidos, podemos concluir que o processo de fermentação alcoólica apresentou resultados satisfatórios. Podemos perceber a formação de gases da reação do frasco kitassato, e confirmamos a presença de gás carbônico com a turvação da solução no interior do tubo de ensaio que estava ligado ao sistema.

  • FLUXOGRAMA

  • REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc10/exper1.pdf

http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/vinho/processos.html

http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Vinho/SistemaProducaoVinhoTinto/fermentacao.htm

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=20851

http://www.colegioweb.com.br/quimica/fermentacao-alcoolica-a-partir-do-melaco.html

http://serv-bib.fcfar.unesp.br/seer/index.php/alimentos/article/viewFile/1003/796

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