Publicação: Avaliação e caracterização agroindustrial do sorgo sacarino visando a produção de etanol
Carregando...
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Coleções
Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Autores
Orientador
Coorientador
Parrella, Rafael Augusto da Costa
Resumo
Dentre as diversas matérias-primas renováveis disponíveis para produção de etanol, especial
destaque vem sendo dado ao sorgo sacarino, pois o caldo extraído de seus colmos é composto
por sacarose, glicose, frutose e podem, portanto, ser facilmente fermentados para produção de
etanol. Neste trabalho avaliou-se o comportamento das concentrações de açúcares (sacarose,
glicose e frutose), nutrientes (N, Ca, Mg, P) e amido no caldo do sorgo sacarino de 4
cultivares desenvolvidas pela Embrapa Milho e Sorgo (BRS 506, BRS 507, BRS 509, BRS
511) durante o seu período de maturação. Foi determinado também o período de utilização
industrial, a produtividade dos colmos e a produção de etanol utilizando o caldo de sorgo
sacarino em diferentes épocas de plantio. As cultivares apresentaram diferentes concentrações
de açúcares, período útil industrial e produtividades entre si e entre as épocas de plantios,
evidenciando influência das condições climáticas e das características de cada cultivar. Todas
as cultivares apresentaram comportamentos similares com relação aos teores de nutrientes que
foram caracterizados pela diminuição da concentração de nutrientes ao longo do período
analisado e aumento na concentração de amido. Após 8 horas de fermentação alcoólica do
caldo das cultivares, verificou-se que a cultivar BR 508 apresentou o melhor desempenho em
termos de produtividade (9,0g/L.h) e rendimento (YP/ART = 90,5%). Também verificou-se a
viabilidade do congelamento do caldo do sorgo sacarino e foi observado que após 30 dias, os
teores de açúcar total sofreram redução em suas concentrações. Foram feitas caracterizações
dos teores de açúcares em diferentes partes dos colmos para as quatro cultivares e constatouse
que maiores concentrações de açúcar total encontram-se na base dos colmos. Foram
realizadas fermentações alcoólicas a fim de avaliar o efeito da adição de nutrientes e de
agitação durante a fermentação e verificou-se que estes dois parâmetros não acrescentavam
ganhos durante a fermentação. Fermentaram-se caldos de sorgo sacarino com diferentes
concentrações de açúcares, de forma comparativa com o caldo de açúcar, afim de avaliar o
efeito de diferentes concentrações de açúcar total (160, 180, 220, 260 e 300 g/L) no
rendimento da fermentação. Foi verificado que com o aumento da concentração de açúcar não
houve aumento na produção de etanol para as concentrações de 160, 180, 220 e 260 g/L e
houve redução para a concentração de 300 g/L, mostrando inibição na produção de etanol
quando utilizou-se caldo com maior concentração inicial de açúcar e verificou-se que o
rendimento e a produtividade em 8 h de fermentação para o caldo de sorgo foi de 0,8 a 4,8 %
e de 2 a 3,7 % superior as fermentações do caldo de cana nas mesmas condições. Foram
feitas avaliações da utilização da enzima a-amilase e amiloglicosidase na hidrólise enzimática
do amido presente no caldo do sorgo sacarino. Verificou-se que a ação conjunta da adição das
duas enzimas no caldo proporcionou uma maior hidrólise do amido presente no caldo do
sorgo sacarino, com aumento de 1,67 litros de etanol para cada tonelada de sorgo processada.
Abstract
Among the various renewable feedstocks available for ethanol fuel production, special
emphasis has been given to sweet sorghum because the extracted juice of its stalk is
composed of sucrose, glucose, fructose and can therefore be easily fermented to produce
ethanol. In this paper we evaluate the behavior of the concentrations of sugars (sucrose,
glucose, and fructose), nutrients (N, Ca, Mg, P) and starch in the juice from four sweet
sorghum cultivars developed by Embrapa Maize and Sorghum (BRS 506, BRS 507, BRS 509,
BRS 511) during time of maturation. The industrial use period was also determining the yield
of cane and ethanol production using sweet sorghum juice in different planting dates. The
cultivars showed different concentrations of sugars, industrial use period, and productivity
between them as well as between the ages of plantings, showing influence of climatic
conditions and the characteristics of each cultivar. All cultivars showed similar behavior with
regard to nutrient content which were characterized by decreased concentration of nutrients
throughout the analysis and increase in starch period. After fermenting both cultivars for 8
hours, it was found that cultivar BR 508 showed the best performance in terms of productivity
(9.0 g/Lh) and yield (YP/ART = 90.5 %). Also, the feasibility of freezing the juice of sweet
sorghum was verified and it was observed that after 30 days the levels of total sugars were
reduced in their concentrations. Characterizations of sugar content were made in different
parts of the stalk for the four cultivars and found that higher concentrations of total sugars are
at the base of the stalk. Fermentations of the sorghum cultivars was carried out in order to
evaluate the effectiveness of nutrient addition and stirring during fermentation process, which
found that these two parameters did not add gains during fermentation. The fermented broths
with different concentrations of sorghum sugar , in comparison with the juice of sugar, in
order to evaluate the effect of different concentrations of total sugar (160, 180, 220, 260, and
300 g/L) yield the fermentation. It was found that with increasing sugar concentration, it did
not increase the production of ethanol to concentrations of 160, 180, 220, and 260 g/L and the
concentration was reduced to 300 g/L, showing inhibition on ethanol production when using
sorghum broth with increased initial concentration of sugar and it has been found that yield
and productivity in 8 hours of fermentation broth for the sorghum was from 0.8 to 4.8% and
from 2 to 3.7% higher fermentations sugarcane juice under the same conditions. Reviews the
use of enzyme a-amylase and amyloglucosidase the enzymatic hydrolysis of the juice in the
juice of this sweet sorghum starch were made. It was noticed that the joint action of the
addition of the two enzymes in the broth provided greater hydrolysis of starch present in the
juice of sweet sorghum, an increase of 1.67 gallons of ethanol per ton of processed sweet
sorghum .
Palavras-chave
Sorgo sacarino, Etanol, Curva de maturação, Cultivar BRS 506, Cultivar BRS 508, Cultivar BRS 509, Cultivar BR 511, Fermentação alcoólica, Sweet sorghum, Maturation curve, Alcoholic fermentation, Álcool, Fermentação
Citação
FERNANDES, Gislaine. Avaliação e caracterização agroindustrial do sorgo sacarino visando a produção de etanol. 2014. 199 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.58