Curso: Engenharia Qumica

Disciplina: Processos Industriais Bioqumicos

Professor: Luiz AugustusAlunos: Paola SantAnna matricula: , Suelen Pinheiro matricula: 5900003 , Vivian Salles matricula:

OBTENO DE ETANOL A PARTIR DO CALDO DE CANA

Introduo

O etanol, composto orgnico de frmula molecular C2H5OH, pertence classe dos lcoois. Ele no encontrado espontaneamente na natureza, podendo ser obtido por diferentes processos a partir de diversas fontes. No Brasil, a biomassa a fonte de maior significncia, onde se destaca a cana-de-acar (sacarose) como matria-prima. Nesse procedimento, utiliza-se a fermentao alcolica como base na produo de etanol.Depois da formulao da estequiometria da fermentao por Gay-Lussac (1815), Pauster (1863) demonstrou a fermentao alcolica como um processo anaerbio. A partir da, e principalmente durante as primeiras dcadas de 1900, as pesquisas culminaram com a elucidao das reaes enzimticas responsveis pela transformao qumica do acar em etanol e gs carbnico no interior da levedura.

A fermentao alcolica pode ser considerada como a oxidao anaerbica parcial da glicose, por ao de leveduras, com a produo final de lcool etlico e gs carbnico, alm de outros produtos secundrios. processo de grande importncia, atravs do qual so obtidos todo o lcool industrial, e todas as bebidas alcolicas, destiladas e no destiladas e, como produto secundrio, o gs carbnico. ainda utilizado na panificao e na obteno de leveduras prensadas.Em aerobiose, h oxidao total da glicose:

C6H12O6(s)+ 6O2(g)-> 6CO2 + 6H2O(l)Neste caso, na prtica, diminui o rendimento em etanol, ao mesmo tempo em que, pelo maior aproveitamento da energia proveniente da oxidao da glicose, h maior produo de clulas de leveduras.

Nesses processos utiliza-se com maior freqncia as levedurasSaccharomyces cerevisiae, que um aerbio facultativo. Assim, os produtos finais de metabolizao iro depender das condies ambientais em que a levedura se encontra. Deste modo, enquanto uma poro de acar transformada em biomassa em aerobiose (CO2e H2O), a maior parte convertida em etanol e CO2em anaerobiose.

Aps a fermentao o lcool destilado, processo fsico que consiste em desdobrar misturas homogneas, como as solues de slidos em lquidos ou as solues de dois ou mais lquidos. Compreende o aquecimento de uma mistura de mais de dois lquidos que possuem pontos de ebulio no muito prximos. Assim, a soluo aquecida e se separa, inicialmente, o lquido com o menor ponto de ebulio. Em seguida, a soluo aquecida at se separar o lquido com ponto de ebulio acima do primeiro lquido separado, e assim sucessivamente at a separao do lquido com maior ponto de ebulio. No caso do lcool, apesar das diversas destilaes realizadas, precisa-se tambm realizar adesidratao, pois no se pode obter, apenas por destilao, lcool etlico com concentrao superior a 97,2% em volume (95,6% em peso). Isso porque nessa concentrao a mistura de gua e etanol azeotrpica (mistura lquida de duas ou mais substncias que se comporta como uma substncia nica, quando o vapor produzido pela evaporao parcial do lquido tem a mesma composio que o lquido. A mistura em ebulio constante apresenta um ponto mximo ou mnimo de ebulio, comparado com o de outras misturas das mesmas substncias).

O lcool comum usado como:

-Solventepara tintas, vernizes, perfumes etc.-Combustvelparacarros a lcool(usam etanol a 95%) ecarros a gasolina; no ltimo caso, adicionam-se at 22% deetanol anidro gasolina, o que vantajoso porque o lcool polui menos a atmosfera do que a gasolina; melhora o desempenho do motor, j que o ndice de octanos do etanol 105; e, no caso brasileiro, economiza divisas, diminuindo a importao de petrleo.-Naobteno de vrios compostos orgnicoscomo, por exemplo, oacetaldedo,ocido actico, oter comum;e embebidas alcolicas.

Objetivo da prticaObter etanol atravs da fermentao do caldo de cana e preparao de um derivado.Materiais e Equipamentos

Erlenmeyer de 250mLCaldo de cana

Bcker de 250mLFermento de po

KitassatoHidrxido de brio [Ba(OH)2]

Rolha de borrachaleo

Funil de Bchnergua destilada (H2O)

Papel de filtroBico de Bunsen

Bagueta

Pipeta Pauster

Balao de destilao

Mangueira de ltex

Balana analtica

Papel laminado

Vidro de relgio

Experimental Parte 1

Colocou-se 200mL de caldo de cana (200g/L de sacarose) em um Becker de 250mL. Enquanto isso foram pesados 30g de fermento de po desmanchado (comportados em um vidro de relgio) na balana analtica e misturou-se o mesmo em 100mL de gua (que estava contida num Becker de 250mL).

Adicionou-se essa mistura ao caldo de cana, colocando-a num kitassato e vedou-se o mesmo com uma rolha de borracha conectada a uma mangueira de ltex (que tinha na sua ponta uma pipeta Pauster), com a outra extremidade mergulhada em uma soluo de hidrxido de brio [Ba(OH)2], contida num erlenmeyer de 250mL conforme mostra afigura 1:

Figura 1: Kitassato com caldo de cana e fermento de po conectado a erlenmeyer com Ba(OH)2

Protegeu-se a soluo de hidrxido de brio do contato com o a atmosfrico por se adicionar uma camada de aproximadamente 0,5cm de leo acima da fase aquosa. Deixou-se o sistema em repouso para que a fermentao se completasse.Figura 2: Aparelhagem de filtrao a vcuo

Experimental Parte 2Desconectou-se a mangueira de ltex do erlenmeyer contendo hidrxido de brio, e realizou-se uma filtrao a vcuo, utilizando o funil de Bchner, a fim de separar a soluo da borra do fermento, de acordo com afigura 2:

Montou a aparelhagem de destilao simples, conforme descrito nafigura 3:

Figura 3: Aparelhagem de destilao simples

Colocou-se a substncia adquirida no balo de destilao conforme descrito nafigura 2. Ligou-se o bico de bunsen e esperou-se que o termmetro marcasse entre 70-90C. Resultados e Discusso

Na primeira etapa do experimento, ficou ntida a formao de gs carbnico no kitassato, porque se pde observar um precipitado, que no caso era o carbonato de brio (BaCO3). Isso aconteceu por causa da reao do hidrxido de brio [Ba(OH)2] com o gs carbnico (CO2) produzido:

Ba(OH)2(aq)+ CO2(g)-> BaCO3 + H2O(l)A formao de gs carbnico foi uma indicao de que a fermentao fora iniciada, visto sua formao acontecer simultaneamente do etanol (CH3CH2OH). Somente nesse processo que ocorrem reaes qumicas, ou bioqumicas, como por exemplo:

C12H22O11+ H2O -> C6H12O6+ C6H12O6sacarose (acar de cana), glicose, frutoseC6H12O6-> 2CH3CH2OH + 2 CO2 + 26kcal

glicose ou frutose, etanol, gs carbnicoH cerca de 12 reaes na fermentao, cada qual catalisada por uma enzima produzida pela prpria levedura (Saccharomyces cerevisiae). So no total 15 enzimas e 3 co-enzimas. No caso das suas principais citadas acima, que so as que interessam ao experimento realizado, em (1) a enzima responsvel pela catlise da reao ainvertase; em (2), azimase.Aps a filtrao a vcuo tornou-se necessria a destilao, pois a fermentao no leva a lquidos com teor de etanol maior do que 12-15%. Isso porque ao se prosseguir a fermentao a temperatura aumenta e as enzimas do fermento so desativadas em concentraes mais elevadas. Assim, realizou-se a destilao simples.

A destilao adequada nesse caso, deveria ser a fracionada, devido a quantidade de impurezas solveis no mosto. Tal tcnica consiste no aquecimento de uma mistura de mais de dois lquidos que possuem pontos de ebulio diferentes. Assim, a soluo aquecida e separa-se inicialmente o lquido com menor ponto de ebulio e, em seguida, o lquido com o ponto de ebulio maior.

Com isso obteve-se cachaa, que uma bebida com maior teor de etanol (cerca de 38 a 45GL) interessante ressaltar que NO se conseguiu cachaa com essa quantidade de etanol, e sim com quantidade inferior. Soube-se que etanol havia sido produzido porque ao se acender um fsforo prximo ao liquido, este se inflamou.

Embora fosse necessrio, no foi realizada uma segunda destilao. O etanol obtido seria mais puro, percebendo-se a diferena inclusive pelo odor, que no caso da cachaa era bem desagradvel. Entretanto no chegaria a 96GL, apesar do cheiro caracterstico. Quanto maior o nmero de destilaes realizadas, seria possvel um etanol ainda mais puro, at chegar a 96GL (de acordo com a teoria), que corresponde mistura de 96% de etanol e 4% de gua, em volume.

Concluso

Concluiu-se, experimentalmente, que a produo de etanol a partir do caldo de cana vivel, inclusive economicamente, no Brasil, onde h boa quantidade de cana-de-acar disponvel. Apesar do pas produzir petrleo, de onde tambm se pode conseguir lcool etlico (por meio da hidratao do acetileno), a via fermentativa ainda de grande importncia para a sua produo, devido simplicidade e economia do processo.

tambm interessante notar o modo como o experimento provou que possvel o homem produzir em seu beneficio sem agredir a natureza. Isso porque o objetivo da levedura ao realizar a fermentao alimentar-se em ausncia de oxignio e justamente nesse processo que ela elimina o etanol. Explorando a capacidade de adaptao das leveduras, podem-se alterar as condies fsico-qumicas do meio do meio para, em beneficio do homem, favorecer a converso do acar em etanol sem negligenciar as necessidades metablicas mnimas das leveduras.

Referncias Bibliogrficas

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http://www.infoescola.com/quimica/destilacao-fracionada/

http://www.monografiasbrasil.com.br/biologia/processo-separacao-misturas