Título: Avaliação das condições de secagem da batata-doce na hidrólise enzimática
Título alternativo: Evaluation of sweet potato drying conditions on enzymatic hydrolysis
Autoria de: Barbara Saar Martins Oliveira
Orientação de: Irineu Petri Junior
Coorientação de: Rafael Peron Castro
Presidente da banca: Irineu Petri Júnior
Primeiro membro da banca: Rafael Peron Castro
Segundo membro da banca: Luciano Jacob Correa
Terceiro membro da banca: Nayra Maria de Abreu Piva
Palavras-chaves: Bioetanol, Bioenergia, Fontes amiláceas, Pré-tratamento, Concentração de açúcares redutores.
Data da defesa: 29/11/2023
Semestre letivo da defesa: 2023-2
Data da versão final: 19/12/2023
Data da publicação: 19/12/2023
Referência: Oliveira, B. S. M. Avaliação das condições de secagem da batata-doce na hidrólise enzimática. 2023. 65 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.
Resumo: A busca por combustíveis alternativos àqueles não renováveis é uma pauta mundialmente debatida, visando a diminuição de impactos ambientais negativos atrelados à sua queima. O bioetanol representa uma opção mais sustentável, podendo ser obtido de biomassas como a cana-de-açúcar, no caso do Brasil, em um processo no qual uma levedura consome os açúcares presentes, produzindo etanol. Existem outras matérias-primas potenciais para a produção de bioetanol, sendo uma delas a batata-doce, uma cultura de fácil plantio e que resulta em um bom rendimento de etanol. No entanto, por ser uma fonte amilácea, a batata-doce necessita de uma etapa adicional no processo, chamada de hidrólise, que consiste na quebra do amido em monossacarídeos. Para realizar a hidrólise, existem diferentes forma de pré-processamento da matéria-prima, sendo uma delas a secagem, podendo interferir na quantidade de açúcar obtida ao final dessa etapa. A secagem consiste na retirada de água do material e pode ser realizada de diversas formas. Com isso, o presente trabalho consiste em um estudo acerca das condições de secagem da batata-doce, variando parâmetros e observando sua influência na concentração final de açúcares da hidrólise enzimática, sendo estes temperatura, tipo de secador e espessura. Foram testados dois tipos de secadores, sendo a estufa com circulação forçada de ar, na qual as secagens foram feitas nas temperaturas de 100ºC, 75ºC e 50ºC e nas espessuras de 1,5 mm e 3,0 mm e o secador de micro-ondas com sistema onoff e controle de temperatura, nas temperaturas de 75ºC e 50ºC e 3,0 mm de espessura. Para melhor avaliação, foram construídas as curvas cinéticas das secagens e foi feito o ajuste dos dados experimentais com modelos semi empíricos. Por meio dos experimentos, foi possível constatar que o aumento da temperatura causa a diminuição do tempo de secagem, bem como o aumento das taxas de secagem, além de que o aumento da espessura resulta em maiores tempos de secagem e menores valores de taxas. O secador micro-ondas apresentou taxas de secagem consideravelmente mais elevadas do que a estufa ao início do processo e menores ao final. Os modelos que se mostraram mais adequados para realizar o ajuste dos dados experimentais foi o de Page e Page Modificado. Em relação ao rendimento de açúcares redutores, todas as hidrólises realizadas com a farinha resultaram em maiores concentrações do que a realizada com a batata-doce in natura. A espessura de 3,0 mm se mostrou mais eficiente e, no caso da estufa, a melhor temperatura foi a de 50ºC. Para o micro-ondas, a melhor temperatura foi a de 75ºC, mostrando uma tendência diferente da estufa. No panorama geral, a condição que demonstrou o melhor rendimento foi a secagem em estufa à 50ºC e 3,0 mm de espessura. Na análise energética, concluiu-se que o gasto é maior do que o ganho, não sendo vantajosa a secagem.
Abstract: The search for alternative fuels to non-renewable ones is a globally debated issue, aimed at reducing the negative environmental impacts linked to their burning. Bioethanol represents a more sustainable option and can be obtained from biomass such as sugar cane, in the case of Brazil, in a process in which a yeast consumes the sugars present, producing ethanol. There are other potential raw materials for the production of bioethanol, one of which is sweet potatoes, a crop that is easy to grow and produces a good yield of ethanol. However, because it is a starchy source, sweet potatoes require an additional step in the process, called hydrolysis, which consists of breaking down the starch into monosaccharides. To carry out hydrolysis, there are different ways of pre-processing the raw material, one of which is drying, which can affect the amount of sugar obtained at the end of this stage. Drying consists of removing water from the material and can be carried out in various ways. With this in mind, the present work consists of a study of the drying conditions of sweet potatoes, varying parameters and observing their influence on the final concentration of sugars from enzymatic hydrolysis temperature, type of dryer and thickness. Two types of dryer were tested the oven with forced air circulation, in which drying was carried out at temperatures of 100ºC, 75ºC and 50ºC and thicknesses of 1.5 mm and 3.0 mm and the microwave dryer with an onoff system and temperature control, at temperatures of 75ºC and 50ºC and a thickness of 3.0 mm. For a better evaluation, the drying kinetic curves were constructed and the experimental data was adjusted using semi-empirical models. The experiments showed that increasing the temperature caused a reduction in drying time and an increase in drying rates, while increasing the thickness resulted in longer drying times and lower drying rates. The microwave dryer showed considerably higher drying rates than the oven at the start of the process and lower rates at the end. The models that proved most suitable for adjusting the experimental data were the Page and Modified Page models. With regard to the yield of reducing sugars, all the hydrolysis processes carried out with the flour resulted in higher concentrations than those carried out with the fresh sweet potato. The thickness of 3.0 mm proved to be more efficient and, in the case of the oven, the best temperature was 50ºC. For the microwave, the best temperature was 75ºC, showing a different trend to the oven. Overall, the condition that showed the best performance was oven drying at 50ºC and 3.0 mm thickness. At the energy analysis, it was concluded that the expense is greater than the gain and that drying is not advantageous.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Barbara Saar Martins Oliveira e Universidade Federal de Lavras
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