Relatório Produção de Etanol

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MANAUS 
2017 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA 
ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
DANIELLA SARANNE BENTES CARDOSO 
MARESSA MARTINS DE PINHO 
THATIERLEN DA COSTA REIS 
 
 
 
PRODUÇÃO DE ETANOL 
 
 
Relatório solicitado para obtenção de 
nota parcial referente à 7ª aula 
prática da disciplina de Química 
Orgânica e Bioquímica Experimental. 
 
 
Prof. Responsável: Dr. Geverson Façanha da Silva. 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Produção do etanol ................................................................. 8 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 Peso do mosto de cana .......................................................... 10 
Tabela 2 Valores obtidos do refratômetro .............................................. 11 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
LISTA DE FIGURAS ............................................................................... 2 
LISTA DE TABELAS............................................................................... 3 
SUMÁRIO ................................................................................................ 4 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................... 5 
1.1 EXTRAÇÃO ................................................................................. 6 
1.2 FERMENTAÇÃO ......................................................................... 7 
1.3 DESTILAÇÃO DO ETANOL ........................................................ 7 
1.4 DESIDRATAÇÃO ........................................................................ 7 
1.5 ARMAZENAMENTO .................................................................... 7 
2 METODOLOGIA ................................................................................ 9 
2.1 MATERIAIS E REAGENTES ....................................................... 9 
2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................... 9 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................... 10 
4 CONCLUSÕES ................................................................................ 13 
REFERÊNCIAS ..................................................................................... 14 
ANEXOS ................................................................................................ 16 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
O petróleo é a principal fonte de energia atualmente, a sua origem vem 
de uma fonte não renovável, desta forma o seu esgotamento é inevitável, além 
dos impactos ambientais produzidos por esta fonte de energia. Assim, faz-se 
necessário o uso de outros tipos de fontes energéticas (SANTOS, 2012). 
 
Dentre os combustíveis mais utilizados que partem de fontes 
renováveis se encontra o etanol, também conhecido com álcool etílico, que já 
vem sendo usado a bastante tempo a partir da fermentação de açúcares 
presentes em vegetais. O interesse pelos biocombustíveis vem crescendo, 
devido ao aumento dos preços e aos danos que os combustíveis fósseis 
causam (SANTOS, 2011). 
O Brasil é o maior produtor de etanol produzido a partir da cana-de-
açúcar. A cana-de-açúcar é cultivada em regiões de clima tropical e 
subtropical. É uma planta que apresenta alta eficiência energética ao capturar e 
armazenar energia solar, pois uma tonelada desta planta equivale a 1,2 barris 
de petróleo. A partir dela podem-se produzir diversos produtos e subprodutos 
de grande utilidade, como (SANTOS,2011): 
• Açúcar e álcool; 
• Do bagaço: etanol, ração animal, papel, celulose e combustível; 
• Da vinhaça: fertilizante, ração de alto valor protéico, biodigestão; 
• Da palha: combustível que gera eletricidade e calor. 
 
Quanto maior for à quantidade se sacarose contida na cana maior é 
sua qualidade, e os açúcares redutores como a glicose e a frutose são muito 
importantes na recuperação da sacarose, pois diminuem a solubilidade. O ciclo 
da cana consiste em duas etapas o crescimento vegetativo e o armazenamento 
da sacarose. O clima e o solo são alguns fatores que influenciam na maturação 
da cana (RODRIGUES, 2008). 
 
 
O etanol pode ser produzido através de três formas por degradação, 
fermentação e sintética. O processo mais utilizado é o de fermentação, pois é o 
mais econômico (BETANCUR, 2010) 
A produção do etanol é constituída pelos seguintes processos: 
 
• Extração; 
• Tratamento do caldo para açúcar e etanol; 
• Evaporação; 
• Cozimento e secagem de açúcar; 
• Fermentação; 
• Destilação; 
• Turbogeração; 
• Geração de vapor. 
A reação de produção do etanol se encontra na equação a segui: 
C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH 
Através dela é possível realizar o cálculo para o rendimento 
estequiométrico da conversão de açúcares. Por haver crescimento celular e as 
situações de estresse, uma determinada parte do açúcar é transformada em 
biomassa e outras substâncias como, por exemplo, o glicerol (MASIERA,2012). 
 
1.1 EXTRAÇÃO 
 
O processo de extração envolve a lavagem, preparo e a moagem. As 
impurezas que a cana pode conter varia, pois depende da colheita, do período 
da colheita e do tipo de solo, desta forma é necessário que essas impurezas 
sejam removidas, para isso pode ser utilizado dois métodos, a de lavagem e a 
limpeza a seco. A cana-de-açúcar é preparada para a extração do caldo, onde 
ocorre a desintegração do colmo e rompimento das células, com a finalidade 
de aumentar a extração das moendas, para tornar o processo de extração mais 
eficiente. O caldo pode ser extraído através da moagem ou da difusão, no 
Brasil a difusão é mais utilizada pois consome menos vapor no processo 
(RODRIGUES, 2008). 
levedura 
 
1.2 FERMENTAÇÃO 
 
A fermentação alcoólica utiliza a biotecnologia, pois através da ação de 
leveduras sobre os açúcares fermentativos presente na solução produz o 
etanol. A escolha da levedura para produzir o etanol é de acordo com o 
controle tecnológico, para que haja maior rendimento. Deve haver controle da 
concentração do açúcar para que a levedura não se desenvolva para que a 
produtividade não seja reduzida. O oxigênio em excesso atrapalha a produção 
do etanol, pois o álcool é produto das reações anaeróbicas. As leveduras são 
fungos unicelulares e se dividem em duas espécies: Saccharomyces cerevisae 
e Saccharomyces pombe. Elas podem ser obtidas comercialmente ou através 
da centrifugação do vinho (RODRIGUES,2008). 
1.3 DESTILAÇÃO DO ETANOL 
 
O processo de destilação tem como objetivo separar através do calor 
os componentes voláteis de uma mistura líquida. Este processo é feito em três 
etapas: a separação inicial, a retificação e a desidratação. Na indústria são 
utilizadas colunas de pratos e borbulhadores. Os condensadores são 
adicionados no topo da coluna para condensar os vapores leves que atingem o 
topo da coluna (MASIERA, 2012). 
1.4 DESIDRATAÇÃO 
 
O etanol hidratado é composto por água e etanol, seu teor alcoólico 
corresponde a cerca de 96%GL, ao desidratar o teor passa ser a 99,7 GL. 
Geralmente se utiliza a desidratação azeotrópica com benzeno. Mas há outras 
técnicas recentes que consiste em utilizar peneiras moleculares que não usa 
aditivo químico, além de gastar menos energia (SANTOS,2011). 
1.5 ARMAZENAMENTO 
Devido ao fato de ser um produto inflamável os tanques onde o etanol 
é armazenado deve seguir os padrões de segurança. Geralmente é utilizado 
tanques metálicos cilíndricos revestidos por pintura anticorrosiva. Mesmo o 
 
melhor tanque projetado apresenta perdas por evaporação que pode ser 
reduzido utilizando um sistema de resfriamento (SANTOS,2012). 
 
Figura 1 - Produção do etanol 
 
 
 
 
2 METODOLOGIA 
2.1 MATERIAIS E REAGENTES 
• Caldo de cana-de-açúcar; 
• Fermento biológico; 
• 2 béqueres 500 ml; 
• Vidro de relógio; 
• Espátula; 
• Balança analítica; 
• Balão de fundo redondo 150mL; 
• Erlenmeyer 150mL; 
• Manta de aquecimento; 
• 2 Elevadores; 
• 2 Suportes Universais; 
• Condensador; 
• Termômetro;• 2 Mangueiras; 
• Garras e suporte para condensador. 
2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Em um béquer adicionou-se 50 mL de caldo de cana e acrescentou-se 
6g de fermento biológico, após a dissolução do fermento a solução foi 
transferida para uma garrafa com uma pequena abertura na tampa e foi 
reservado. 
Em seguida, foi realizado medições de índice de refração e grau brix no 
refratômetro. Colocou-se uma pequena quantidade de caldo de cana no 
compartimento de amostra e anotou-se os dados obtidos. 
A mistura reacional foi destilada após uma semana de fermentação. 
Montou- se o aparelho para a destilação, colocou- se a solução dentro do balão 
de fundo redondo e iniciou a destilação do etanol produzido. 
 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
A cana-de-açúcar apresenta na sua composição a sacarose, um 
dissacarídeo que sofre hidrolização e produz dois monossacarídeos: a frutose 
e a glicose (RODRIGUES et al, 2000). Para obtenção do etanol usualmente 
emprega-se a fermentação alcoólica, um processo exotérmico realizado por 
ação de leveduras, onde a matéria-prima comumente empregada é a cana-de-
açúcar; após esta fermentação emprega-se a destilação, uma operação que 
consiste na separação de líquido de suas eventuais misturas. (GISIELLY et al, 
2017) 
No preparo do mosto, definem-se as condições gerais de trabalho para a 
condução da fermentação como regulagem da vazão, teor de açúcares e 
temperatura. Densímetros, medidores de vazão e controlador de Brix 
automático monitoram esse processo. 
Durante a fermentação, o açúcar do mosto é transformado em álcool e 
dióxido de carbono (CO2). Com a saída de gás do fermentador, produz-se uma 
diminuição de massa do mosto que somente cessa quando todo o açúcar é 
consumido, (MALAJOVICH, 2009) que pode ser observada segundo a tabela 
abaixo: 
Tabela 1 Peso do mosto de cana 
Dia Hora Amostra 
17/05 16:26 223,05 g 
18/05 08:04 225,196 g 
19/05 13:56 224,078 g 
22/05 15:34 222,752 g 
23/05 14:00 222,831 g 
 
O rendimento da fermentação teve muitas denominações e 
procedimentos para seu cálculo, mas atualmente as unidades produtoras têm 
adotado o rendimento teórico de Gay Lussac ou estequiométrico, que 
corresponde à relação entre o álcool efetivamente produzido na fermentação e 
aquele que teoricamente poderia ser gerado segundo a reação química de 
transformação de açúcar em álcool: 
 
Rendimento
=
Álcool etílico gerado na fermentação
Álcool teórico possível de ser gerado pela equação estequimétrica
x 100 
A relação que expressa o rendimento da fermentação pode ser expressa 
algebricamente da seguinte maneira: 
Rendimento =
78
100
x 100 = 78 % 
A concentração ideal de sólidos no mosto varia para cada matéria-prima 
sendo, geralmente de 14 a 28° brix apresentando-as seguintes relações com 
as porcentagens de açúcares: 
• mosto de melaço - 20 a 28° brix - 12 a 18% açúcares 
• mosto de caldo - 14 a 18° brix – 12 a 18% açúcares 
Antes da fermentação, o grau Brix correspondeu a 14. A partir dos dados 
obtidos, podemos observar o desenvolvimento do processo fermentativo no 
decorrer do tempo. Claramente, o valor do Brix, que representa a quantidade 
de açúcares solúveis diminui porque esses açúcares estão sendo consumidos 
no processo. 
 
Tabela 2 Valores obtidos do refratômetro 
Material Índice de Refração Brix Temperatura 
Amostra após a 
fermentação 
1,351 
 
10,1 25,3ºC 
Amostra das 
primeiras gotas 
1,335 1,4 25,5ºC 
Bioetanol 1,3345 1 25,9ºC 
 
Para que o mosto fosse destilado e gerasse álcool 94 °GL, seu Brix 
deveria estar próximo a 12 segundo Pacheco (2014), de acordo a tabela acima 
a amostra apresentava Brix 10,1, mesmo estando com o teor baixo não foi 
menor que o limite de 10, pois se assim acontecer à destilação será 
prejudicada, tornando-se mais lenta, com produção de maior quantidade de 
vinhaça, elevando o consumo de energia e aumentando os custos de 
produção. (CHAVES, 2012) 
 
Como no caldo há dois tipos de açúcares que são fermentados para 
produzir álcool. O primeiro é constituído pelos chamados açúcares simples, 
glicose e frutose, que são utilizados diretamente pela levedura para produzir 
álcool. O segundo, cerca de 90% é a sacarose. Antes de produzir álcool este 
açúcar, este açúcar é quebrado nos seus componentes mais simples, a glicose 
e frutose. É durante a fermentação que ocorre a transformação dos açúcares 
fermentescíveis do caldo em álcool, pela ação das leveduras. (CHAVES, 2012) 
Segundo STUPIELLO et al. (1973), no processo de destilação, consiste 
em separar o etanol do substrato fermentado, ou seja, ocorre a diminuição do 
teor de açúcar e a elevação do teor alcoólico, por isso o Brix diminui. 
 
 
 
4 CONCLUSÕES 
Pode-se conhecer o processo de obtenção do álcool, produto principal 
da fermentação da cana de açúcar, através da revisão bibliográfica. Pois, neste 
experimento, foi utilizado o caldo da cana de açúcar pronto para dar início ao 
processo de fermentação com fermento biológico. Após uma semana de 
reação a mistura foi destilada para a separar o etanol dos resíduos presentes 
na mistura. 
A cana de açúcar passa por diversos processos até chegar na 
fermentação que vai desde a colheita até a eliminação de impurezas do caldo. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
BETANCUR, G. J. V. Otimização do pré-tratamento ácido de bagaço 
de cana-de-açúcar e avaliação da fermentação da fermentabilidade do 
hidrolisado hemicelulósico para produção de etanol de segunda geração. 
Dissertação (Doutorado em Ciências). Escola de Química, Universidade 
Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. 
CHAVES, J.B.P Cachaça: Produção Artesanal de Qualidade. Viçosa, 
MG; CPT, Manual 2. Edição. 2002. 
MALAJOVICH, M.A. Vinhos. Biotecnologia na vida cotidiana: manual de 
atividades práticas de Biotecnologia. Rio de Janeiro, Edições da Biblioteca Max 
Feffer do Instituto de Tecnologia ORT, 2009. Disponível em 
<http://www.bteduc.bio.br> 
MASIERA, S. S. Microusinas de etanol de batata-doce: viabilidade 
econômica e técnica. Dissertação (Mestrado em Engenharia). Escola de 
Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre. Rio 
Grande do Sul. 2012. 
Pacheco, T. F. Fermentação alcoólica com leveduras de 
características floculantes em reator tipo torre com escoamento 
ascendente. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química). Universidade 
Federal de Uberlândia. 2010. 
RODRIGUES, A. H. Três patamares tecnológicos na produção de 
etanol: a usina do Proálcool, a usina atual e a usina do futuro. Dissertação 
(Doutorado em Ciências Sociais). Instituto de Ciências Humanas e Sociais, 
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. 
RODRIGUES, J. da R.; AGUIAR, M. R. M. P. de; SANTA MARIA, L. C. 
de; SANTOS, Z. A. M. 2000. Química nova na escola o ensino da função 
álcool. Uma abordagem alternativa para o ensino da função álcool. n. 12, p. 20-
23, . 
 
S. GISIELLY; B.A. LINARA; L.H. MAICON; S. SHARLENE. Destilação 
fracionada. 2003. Disponível em <http://home.furb.br.> Acesso: 28 de maio de 
2017. 
SANTOS, D.S. Produção de etanol de segunda geração por 
Zymomonas mobilis naturalmente ocorrente e recombinante, empregando 
biomassa lignocelulósica. Dissertação (Doutorado em Tecnologia de 
Processos Químicos e Bioquímicos). Escola de Química, Universidade Federal 
do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012. 
SANTOS, R. E. R. Análise da viabilidade energética e econômica da 
produção de etanol em microdestilarias. Dissertação (Mestrado em 
Engenharia de Energia). Universidade Federal de Itajubá. Itajubá. Minas 
Gerais. 2011. 
STUPIELLO, J. P.; SALGADO, J. M.; SARRUGE, J. R.; WILSON, E. 
D.Teor de ácido oxálico em feijão. Revista Brasileira de Tecnologia, v. 4, p. 
231-234, set.-dez. 1973. 
 
 
ANEXOS 
ANEXO 1 – QUESTIONÁRIO 
1. Qual a fórmula do álcool presente na mistura, isto é, do etanol? 
C2H6O, 
 
2. Qual a semelhança dessa preparação do etanolcom a sua fabricação 
industrial? 
O processo, em geral, é o mesmo mudando apenas a quantidade de 
produção que no caso da indústria é feita em larga escala e utiliza-se um 
tipo de levedura específica para o processo de fermentação. 
3. Qual é o principal açúcar ou dissacarídeo presente no caldo de cana? 
A sacarose. 
4. Qual é sua fórmula molecular desse açúcar? 
C12H22O11, 
 
5. Qual a finalidade do fermento? 
Catalisar o açúcar presente no caldo da cana de açúcar. O fermento 
biológico possui duas classes de enzimas, a invertase e a zimase. A 
invertase catalisa a sacarose em glicose e frutose e a zimase catalisa 
esses produtos em etanol e gás carbônico. 
6. Qual é o nome do processo de separação utilizado para a extração do 
álcool? 
Destilação. 
 
7. Qual é o nome da mudança de estado que ocorre dentro da mangueira? 
Condensação. 
 
8. Equacione as reações que transformam a cana-de-açúcar em álcool. 
 
 
 
	LISTA DE FIGURAS
	LISTA DE TABELAS
	SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO
	1.1 EXTRAÇÃO
	1.2 FERMENTAÇÃO
	1.3 DESTILAÇÃO DO ETANOL
	1.4 DESIDRATAÇÃO
	1.5 ARMAZENAMENTO
	2 METODOLOGIA
	2.1 MATERIAIS E REAGENTES
	2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
	4 CONCLUSÕES
	REFERÊNCIAS
	ANEXOS