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Produção, caracterização e avaliação ecônomica de destilados de batata doce

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Produção, caracterização e avaliação ecônomica de destilados de batata doce

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Título Produção, caracterização e avaliação ecônomica de destilados de batata doce
Autor Weber, Caroline Trevisan
Orientador Trierweiler, Jorge Otávio
Co-orientador Trierweiler, Luciane Ferreira
Data 2017
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Assunto Batata doce
Bebidas alcoólicas
[en] Distilled beverage
[en] Ethanol
[en] Shochu
[en] Sweet potato
Resumo A batata-doce possui grande importância na alimentação humana e expressivo potencial para produção de etanol. A produção brasileira desta cultura é a 20ª no ranking mundial, com produção de 525.814 t em 2014, destacando-se o Rio Grande do Sul, responsável por 30,68% da produção do país. Shochu é a bebida alcoólica destilada mais consumida no Japão, produzida por destilação de fermentados de diversas fontes amiláceas, incluindo a batata-doce. Em sua fabricação é utilizado o koji, cultura sólida de fungos tradicional dos países asiáticos, mas que torna o processo produtivo lento e com alto risco de contaminação. Considerando a alta produtividade de batata-doce e a influência da cultura japonesa no Brasil, principalmente na culinária, percebe-se uma grande oportunidade de agregar valor a essa matéria-prima. Os objetivos deste trabalho são fazer o estudo de um processo alternativo - mais rápido e com menor risco de contaminação - para produção de destilado de batata-doce similar ao shochu, e a avaliação da viabilidade econômica para produção do mesmo. No processo alternativo proposto, o koji foi substituído pela enzima Stargen 002, mistura contendo alfa-amilase e glucoamilase, e utilizou-se uma pectinase para redução da viscosidade do meio. O tempo de processo reduziu de 14 dias para apenas 1 dia. As análises dos compostos de interesse foram realizadas por HPLC e GC. Quanto às matérias-primas, o teor de açúcares redutores totais foi maior na batata-doce de casca creme e polpa creme (30,42±1,54%), seguida pela batata-doce de casca púrpura e polpa creme (27,44±0,36%) e por último a batata-doce de casca rosada e polpa alaranjada (20,57±0,49%), e o teor de umidade seguiu a ordem inversa. Os resultados obtidos pelo processo padrão não foram satisfatórios em razão do baixo rendimento da fermentação alcoólica (40,59-42,51%) e da formação de compostos acima do limite da legislação, resultantes de fermentação acética. O rendimento experimental da fermentação alcoólica foi maior utilizando a levedura Angel Thermal Resistance Alcohol® (73,65%), seguida da Lalvin DV10® (70,39%) e por último a Lalvin EC1118® (67,31%), sendo maiores do que os obtidos com o uso das técnicas convencionais de produção de shochu, pois a não contaminação por bactérias acéticas no fermentado possibilitou maior rendimento em etanol. Por destilação em batelada, foram separadas frações de cabeça, coração e cauda, e em todas elas o componente álcool metílico mostrou-se acima dos limites da legislação. Realizou-se, então, experimento sem adição de pectinase, e o problema de formação de metanol foi eliminado. Entretanto, houve queda no rendimento da fermentação alcoólica (51,65-54,75%), indicando que a menor desintegração da batata-doce prejudica o andamento do processo fermentativo. Todos os compostos analisados mostraram-se dentro dos limites das normas vigentes. As frações cabeça e cauda foram descartadas e a fração coração foi diluída até teor alcoólico de 25% (v.v-1) e envasada. O destilado produzido, batizado de “Tchêchu”, e o shochu comercial apresentaram as mesmas bandas de adsorção em análise FTIR, identificando semelhança entre os mesmos. O custo de produção de uma garrafa (750 mL) de “Tchêchu” foi estimado em R$ 8,75. Com preço unitário de R$ 15,75 e utilizando-se a taxa SELIC (9,25% a.a.) como taxa mínima de atratividade, tem-se VPL de R$ 1.815.107,34, TIR de 26%, e payback descontado de 2,44 anos, o que mostra que a implantação de uma destilaria para produção de “Tchêchu” é economicamente viável.
Abstract Sweet potatoes have great importance in human food and have significant potential for ethanol production. The Brazilian production of this crop is the 20th in the world ranking, with production of 525,814 t in 2014, standing out Rio Grande do Sul, responsible for 30.68% of the country's production. Shochu is the most widely consumed spirit in Japan, produced by the distillation of fermented mash from a variety of starchy sources, including sweet potatoes. In its manufacture is used koji, a solid fungus culture traditional of the Asian countries, but that makes the productive process slow and at high risk of contamination. Considering the high productivity of sweet potatoes and the influence of Japanese culture in Brazil, a great opportunity to add value to this raw material is perceived. The objectives of this work are to study an alternative process - faster and with less risk of contamination - for the production of sweet potato distillate similar to shochu, and to study the economic viability analysis for its production. In the alternative process proposed, koji was replaced by the enzyme Stargen 002, a mixture containing alpha-amylase and glucoamylase, and a pectinase was used to reduce the viscosity of the medium. The process time reduced from 14 days to only 1 day. Analyzes of the compounds of interest were performed by HPLC and GC. Total reducing sugar content was higher in sweet potatoes with cream peel and cream pulp (30.42 ± 1.54%), followed by sweet potatoes with purple peel and cream pulp (27.44 ± 0.36%) and finally sweet potatoes with rose peel and orange pulp (20.57 ± 0.49%), and the moisture content followed the reverse order. The results obtained by the standard process were not satisfactory due to the low yield of alcoholic fermentation (40.59-42.51%) and the formation of compounds above the limit of the legislation, resulting from acetic fermentation. The experimental yield of alcoholic fermentation was higher using Angel Thermal Resistance Alcohol® (73.65%), followed by Lalvin DV10® (70.39%) and Lalvin EC1118® (67.31%), being higher than those obtained with the use of conventional methods of shochu production, since the non-contamination by acetic bacteria in the fermentation allowed a higher yield in ethanol. Fractions of head, heart and tail were separated by distillation, and in all of them the methyl alcohol component showed above the limits of the legislation. An experiment was performed without addition of pectinase, and the problem of methanol formation was eliminated. However, there was a decrease in the yield of alcoholic fermentation (51.65-54.75%), indicating that lower disintegration of sweet potatoes impairs the progress of the fermentation process. All compounds analyzed were within the limits of the current laws. Head and tail fractions were discarded and heart fraction was diluted up to 25% alcoholic strength (v.v-1) and bottled. The distillate produced, named "Tchêchu", and commercial shochu presented the same adsorption bands in FTIR analysis, identifying similarity between them. The cost of producing a bottle (750 mL) of "Tchêchu" was estimated at R $ 8.75. With a unit price of R$ 15.75 and using the SELIC rate (9.25%) as minimum acceptable rate of return there is a NPV of R$ 1,815,107.34, an IRR of 26%, and a discounted payback of 2.44 years, which shows that the implementation of a distillery to produce "Tchêchu" is economically viable.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/171392
Arquivos Descrição Formato
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