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25 e 26 de setembro de 2014

GRÃOS CULTIVADOS NO INVERNO VISANDO A PRODUÇÃO DE BIODIESEL

F. CAJAMARCA S1*, A. LANCHEROS S1. F. BENATTI2, C. B. GUEDES3 e M.

GUIMARÃES4

1 Universidade Estadual do Londrina, Estudante Mestrado em Bioenergia2 Universidade Estadual de Londrina, Estudante Bacharelado em Química

3 Universidade Estadual de Londrina, Professora Departamento de Química.4 Universidade Estadual de Londrina, Professora Departamento de Agronomia.

* E-mail para contato: [email protected]

RESUMO: O objetivo deste trabalho é caracterizar e avaliar o potencial de grãos de Crambe (Crambe abyssinica) e Linhaça (Linum usitatissimum) na época de outono / inverno no visando a produção de Biodiesel no Estado do Paraná, em quatro locais com diferentes condições agroclimáticas: Cambará, Londrina, Guarapuava e Santa Tereza do Oeste. Os parâmetros analisados correspondem à classificação granulométrica, peso de 1000 grãos, umidade e extração de lipídios. Os resultados evidenciaram a Linhaça como uma boa cultura alternativa de inverno, nos locais de Guarapuava e Santa Tereza do Oeste.

PALAVRAS-CHAVE: extrato etéreo, Crambe, Linhaça, culturas alternativas de inverno

ABSTRACT: This principal aim is to characterize and evaluate the energy potential of grains of Crambe (Crambe abyssinica) and flaxseed (Linum usitatissimum) during autumn/ winter by projecting production Biodiesel in the State of Paraná, in four locations with different agroclimatic conditions: Cambará, Londrina, Guarapuava and Santa Tereza do Oeste. Granulometric classification, 1000 grain weight, moisture and ether extract are the parameters analyzed. The results of this study showed the Flaxseed as an alternative winter crop in local Guarapuava and Santa Tereza do Oeste.

KEYWORDS: ether extract, Crambe, Flaxseed, alternative crops for winter

1. INTRODUÇÃO

O estudo de óleos vegetais no Brasil para fins energéticos iniciou em 1920. Algumas pesquisas foram desenvolvidas pelo Instituto Nacional de Tecnologia, Instituto de Agricultura, Ministério do Petróleo e o Instituto de Tecnologia Industrial de Minas Gerais. Este último em 1950 centrou a sua investigação sobre o uso de óleo puro Ouricuri, Mamona e Algodão em motores a diesel (BIODIESELBR, 2013).

Na década de 70 e 80 devido à crise energética global, foi necessário reduzir a dependência do petróleo importado, incentivando a produção e uso de óleos vegetais, como uma alternativa energética em diferentes regiões. Desta maneira o Governo Federal Brasileiro


criou através da Comissão Nacional de Energia - Resolução n º 007, de 22 de outubro de 1980, o Plano de Produção de Óleos Vegetais para Fins energéticos (PRO-ÓLEO), tentando substituir total ou parcialmente o óleo diesel por óleo vegetal (BIODIESELBR, 2013).

De tal modo os óleos vegetais e a gordura animal da agricultura brasileira, foram transformados em uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, que é conhecida atualmente como Biodiesel. Este processo de conversão corresponde a uma reação de transterificação, e foi patenteado no Brasil pelos professores Expedited Parente e Ulf Schuchard da UFC e da Unicamp, com o apoio da Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais (CETEC) e do Ministério da Indústria e comércio (SUAREZ; MENEGHETTI, 2007).

A primeira oleaginosa utilizada no Brasil como matéria-prima para a produção de Biodiesel foi a soja, devido a sua capacidade de adaptação e produção no país. Ao longo do tempo, vários estudos têm destacado os potenciais de outras espécies oleaginosas, como o milho, a Mamona, o Girassol, o Amendoim, o Algodão e a Palma, para a produção de Biodiesel. No entanto, na atualidade cerca de 11,2 milhões de toneladas de soja são transformadas em óleo, que correspondem a 75% da composição do biocombustível. A outra porcentagem vem do óleo de Mamona, Canola, Dendê e Sebo (BIODIESELBR, 2014).

Considerando que o óleo de soja é usado para a produção de Biodiesel no Brasil, e que no Estado do Paraná (segundo maior produtor) esta oleaginosa é semeada no período de outubro a dezembro e colhida de fevereiro a março, este trabalho pretende caracterizar e avaliar o potencial de grãos de Crambe e Linhaça na época de outono e inverno (junho a setembro) no Estado do Paraná, tendo em vista a produção de Biodiesel.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Foram utilizados grãos de duas espécies de oleaginosas: Crambe, da variedade FMS Brilhante (Crambe abyssinica), e Linhaça (Linum usitatissimuem).

Estes grãos fazem parte do projeto “Viabilização de matérias primas vegetais para produção e uso de biodiesel no Paraná”, desenvolvido pelo Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR). O desenvolvimento do cultivo e colheita foram feitos pelo IAPAR no ano 2012, em quatro locais do Paraná: Londrina, Cambará, Guarapuava e Santa Tereza do Oeste. O delineamento experimental da semeadura realizou-se em blocos, com duas repetições de cada oleaginosa por local (identificado como Exp. 1 e Exp. 2, na tabela 1), para um total de 16 amostras cujos parâmetros de umidade e extrato etéreo, foram analisados no laboratório por triplicata.

O trabalho desenvolveu-se na Universidade Estadual de Londrina (UEL), especificamente no Laboratório de Análises de Alimentos e Nutrição Animal (LANA) e no Laboratório de Fitotecnia, que ficam no Centro de Ciências Agrarias (CCA).


Os grãos colhidos foram limpos utilizando um agitador eletromagnético, com peneiras para remover as impurezas associadas com material inerte (talos, folhas, vagens, entre outros), sementes de outras espécies, insetos, grãos mal formados e fora do padrão, além de pó e torrões de terra. As impurezas que ficaram com os grãos depois do processo de peneiração foram removidas manualmente usando pinça metálica.

Depois do processo de limpeza, os grãos foram embalados em sacos de polietileno transparente com auto adesivo (espessura: 0,08mm, dimensão: 8,5 x 14 cm) para impedir sua atividade respiratória e reduzir sua deterioração. Por outro lado, foram armazenados na câmara fria a uma temperatura de 11°C e 46% de Umidade Relativa, até seu respectivo analise.

2.1. Granulometria

A classificação granulométrica dos grãos foi realizada utilizando um agitador eletromagnético e peneiras redondas, com o objetivo de separá-los de acordo com seu tamanho (SILVA, 2014) e utilizar a maior fração como amostra homogênea e representativa de cada local que foi coletado (MAPA, 2009, p. 23). As peneiras utilizadas foram de 5, 10, 18, 30, 50 y 100 mesh da série Tyler (CORREIRA, 2010, p. 257, 276), que correspondem a 4; 2; 1; 0,6; 0,3 e 0,15 mm, respectivamente.

2.2. Peso de 1000 grãos

Para este teste foram contados e pesados 100 grãos da amostra uniforme, empregando oito repetições, seguindo a metodologia proposta pelo MAPA (2009, p. 345). A contagem foi feita no contador eletrônico de grãos e sementes ESC 2008 SANICK, que apresenta as seguintes características técnicas: operada em 220V (50/60Hz); utiliza um feixe infravermelho para contagem; possui uma contagem de até 8 grãos por segundo em modo contínuo com boa precisão (a velocidade depende do tamanho do grão); tem um alimentador contínuo e vibratório helicoidal de alta rigidez e fácil limpeza; possui um sistema de controle inteligente com auto-calibração (melhor performance); oferece uma interface fácil de utilizar através de teclas no painel e display LCD gráfico (SANICK, 2014).

2.3. Umidade

O método utilizado para determinar a umidade presente nos grãos oleaginosos foi o da estufa a 105ºC (MAPA, 2009, p. 308). Este valor é expresso como uma percentagem, determinada por diferença de peso.

2.4 Extrato Etéreo (lipídios)


Para quantificar a fração de lipídios presente no grão empregou-se o extrator Soxhlet e éter de petróleo como solvente, seguindo a metodologia da AOCS, método Ac.3-44 (AOCS,1995; CAVALCANTE et al., 2011).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os parâmetros de caracterização dos grãos de Crambe FMS Brilhante e Linhaça, correspondentes à classificação granulométrica, peso de 1000 grãos, umidade e extrato etéreo, encontram-se na Tabela 1.

Tabela 1 - Parâmetros de caracterização dos grãos de Crambe e Linhaça

Peso 1000 Grãos (g)

% Umidade

% Extrato Etereo


% Umidade

% Extrato Etereo


% Umidade

% Extrato Etereo


% Umidade

% Extrato Etereo

Exp. 1 5,51 6,45 22,7 7,19 6,65 24,5 6,03 4,16 22,7 6,74 4,35 26,8

Exp. 2 6,19 7,13 21,8 6,70 5,66 24,8 5,71 5,05 24,9 6,76 4,40 26,8

Exp. 1 5,05 6,70 32,4 4,70 6,98 27,8 5,29 6,40 32,7 4,54 5,75 33,3

Exp. 2 4,76 7,45 30,3 4,87 7,60 28,4 4,45 6,02 33,3 4,37 5,91 27,6

% Extrato EtereoMedia

6,35

4,75

5,48

6,6

24,37

30,74

Crambe FMS Brilhante

Linhaça

Peso 1000 Grãos (g) % Umidade

Locais

Cambará Londrina Guarapuava Santa Tereza do O este

Crambre FMS Brilhante

Linhaça

O leaginosa Repetições em Campo

3.1. Granulometria

A classificação granulométrica é considerada um parâmetro importante na determinação da amostra representativa de um lote, já que uma grande diferença de tamanho entre os grãos pode causar instabilidade na uniformidade da amostra (MAPA, 2009 p. 23).

Após da classificação granulométrica, a maior parte das amostras utilizadas para as respectivas análises ficaram retidas entre as peneiras de 10 mesh para o grão de Crambe FMS Brilhante e 18 mesh para a Linhaça, que correspondem a um diâmetro entre 4 mm e 2 mm para o Crambe, e entre 2 e 1 mm para Linhaça.

3.2. Peso de 1000 grãos

Com os resultados observados na Tabela 1, a média do peso de 1000 grãos para Crambe FMS Brilhante é de 6,35 gramas, enquanto para a Linhaça é de 4,75 gramas.

Os grãos de Crambe FMS Brilhante têm maior massa que os grãos da Linhaça, devido ao diâmetro observado na classificação granulométrica. Porém, os grãos da mesma oleaginosa,


segundo o gráfico 1, apresentam pouca diferença de massa nos quatro locais, ou seja, as condições agroclimáticas dos locais não interferem no tamanho do grão.

Gráfico 1 – Peso (gramas) de 1000 grãos de Crambe FMS Brilhante e Linhaça, nos quatro locais

Crambre FMS Brilhante - Exp.

1

Crambre FMS Brilhante - Exp.

2

Linhaça - Exp. 1 Linhaça - Exp. 20.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

Cambará Londrina Guarapuava Sta Tereza

Peso

(g)

3.3. Umidade

Os grãos estão constituídos de uma parte sólida (matéria seca) e liquida (água). A matéria seca consiste em proteínas, carboidratos, gorduras, vitaminas e cinzas. A água existente na estrutura orgânica dos grãos está presente em muitas formas, mas para efeitos práticos, consideram-se dois tipos de água: água livre é facilmente removida pelo calor; e a água que é retida pela matéria sólida. Esta última é libertada pela ação de temperaturas elevadas, o que pode levar a volatilização e a decomposição de compostos orgânicos, portanto, a destruição do grão (FARONI, 1993).

Os grãos como todos os organismos vivos respiram, e é através do processo respiratório que eles estão sujeitos a transformações contínuas. Sob condições aeróbias (presença de oxigênio) ocorre uma oxidação completa dos carboidratos e lipídios, produzindo dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e energia em forma de calor. Ao mesmo tempo, na ausência de oxigênio (anaeróbica) a glicose é completamente decomposta formando dióxido de carbono, álcool etílico e energia (FARONI, 1993)

Ao aumentar o teor de umidade dos grãos, os microrganismos (especialmente fungos) presentes nos grãos armazenados, utilizam água para manter seus processos vitais (metabolismo), o que facilita o crescimento e a proliferação em que os grãos úmidos deixam de ser organismos vivos, e tornam-se um substrato de alimento para os fungos, e estes continuam com o processo de respiração, tornando a matéria seca de grãos em dióxido de


carbono, água e calor, o que leva à perda de matéria seca, possível produção de toxinas (micotoxinas) e deterioração dos grãos (FARONI, 1993)

Por esta razão, o teor de umidade é o principal fator que influência a qualidade dos grãos armazenados. Para um armazenamento eficiente, os grãos devem ter um baixo teor de umidade, prevenindo o crescimento de microrganismos, insetos e ácaros.

Neste trabalho, os grãos de Crambe e Linhaça, em geral apresentam uma baixa porcentagem de umidade, que correspondem entre o 4 e 7%. De acordo com a tabela 1, a amostra com menor porcentagem é Crambre FMS Brilhante (Exp 1) com um valor de 4,16% na localidade de Guarapuava, enquanto a amostra com o maior percentual é a Linhaça (Exp 2) com um valor de 7,60% em Londrina.

De acordo com o gráfico 2, nos locais de Cambará e Londrina os grãos apresentam maior porcentagem de umidade, comparado com os grãos coletados em Guarapuava e Santa Tereza do Oeste.

Gráfico 2 - Variação da percentagem de umidade dos grãos de Crambe e Linhaça em os quatro locais

Crambre FMS Brilhante - Exp 1

Crambre FMS Brilhante - Exp 2

Linhaça - Exp 1 Linhaça - Exp 20.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

Cambará LondrinaGuarapuava Santa Tereza do Oeste

% d

e U

mid

ade

Em geral, poderia dizer que, em invernos considerados suaves (baixas altitudes) como se apresenta nos locais de Cambará (430 m. a) e Londrina (550 m. a.) a percentagem de umidade é alta; enquanto em invernos rigorosos (elevadas altitudes) a percentagem de umidade é baixa, como ocorre em Guarapuava (1.111 m. a) e Santa Tereza do Oeste (747 m. a).


3.4 Extrato Etéreo (lipídios)

Os lipídios (substâncias graxas) estão armazenados em diversos tecidos do grão, por isso não existe um processo único (método) para a extração desta fração. Porém, é possível identificar algumas operações unitárias básicas envolvidas na extração: prensagem mecânica, extração à solvente ou autolavagem (RAMALHO; SUAREZ, 2012). Na maioria dos casos, a fração de lipídios, é extraída pelo método Soxhlet, utilizando solventes como éter de petróleo (CAVALCANTE et al., 2011) o hexano (VIANNA et al., 1999; BENÍCIO et al., 2010) possibilitando uma quantidade maior de óleo em relação a outros métodos (BRUM et al., 2009). Para a seleção do solvente deve-se considerar as vantagens e desvantagens de cada um, entretanto o éter de petróleo é mais barato e não absorve umidade durante a extração (MIZUBUTI et al., 2009, pág 69).

A extração de óleo com solvente é um processo meramente físico, em que o óleo é solubilizado pelo solvente e retirado da amostra. Depois o solvente é recuperado, sem acontecer nenhuma reação química (BRUM et al., 2009)

O resíduo obtido pela extração com solvente não é constituído unicamente por lipídios (glicerídeos, fosfolipídeos, cerebrosídeos, entre outros), mas por todas as substâncias que possam ser arrastadas pelo solvente. Estas incluem os ácidos graxos livres, ésteres de ácidos graxos, as lecitinas, as ceras, os carotenoides, a clorofila e outros pigmentos, além dos esteróis, fosfatídios, vitaminas A e D, óleos essenciais, resinas e outros (ZENEBON et al., 2008; MIZUBUTI et al., 2009).

Neste trabalho a extração e quantificação do óleo foi realizada empregando o extrator Soxhlet, já que segundo BRUM et al (2009) uma maior quantidade de óleo é obtido em relação a outros métodos.

Gráfico 3 – Percentagem de óleo dos grãos de Crambe e Linhaça em os quatro locais

Crambr

e FMS B

rilha

nte - E

xp. 1

Crambr

e FMS B

rilha

nte - E

xp. 2

Linhaç

a - Exp

. 1

Linhaç

a - Exp

. 20

102030

Cambará Londrina Guarapuava Sta Tereza

% d

e O

leo


Com base nos resultados observados na Tabela 1, a média do extrato etéreo para Crambe FMS Brilhante é de 24,37%, enquanto para a Linhaça é de 30,74%. De acordo com o gráfico 3, a maior percentagem de óleo esta apresentada pela oleaginosa Linhaça nos locais de Guarapuava (Exp. 1) e Santa Tereza do Oeste (Exp. 2) com um valor de 33,3% nos dois locais. O Crambre FMS Brilhante apresenta um baixo em Cambará (Exp 2) correspondente a 21,8%.

CONCLUSÕES

Com base nos parâmetros analisados e os resultados obtidos neste trabalho, destaca-se o potencial que tem a Linhaça como cultura alternativa de inverno, ao comparar-se com o Crambé FMS Brilhante, para a produção de biodiesel no Estado de Paraná, pois as condições agroclimáticas dos locais de Guarapuava e Santa Tereza do Oeste, favorecem um bom desenvolvimento dos grãos respeito a: conteúdo de óleo (33,3%); uma umidade relativamente baixa (4,37 – 5,29%), que beneficia o armazenamento dos grãos; e a produção de massa, em que 1000 grãos de Linhaça têm uma massa média de 4,66 gramas.

AGRADECIMENTOS

Aos professores Lúcia Sadayo Assari Takahashi (Fitotecnia/Tecnologia de Sementes), Claudemir Zucareli (Fitotecnia/Agricultura), Elza Iouko Ida (Tecnologia de Alimentos), pelas orientações em alguns processos laboratoriais; aos técnicos Tania Mara Sedemaka Milani, Fernando Luiz Massaro Junior, Geraldo Lopes da Silva; ao estagiário Felipe Bosqui (Agronomia), pela ajuda nos procedimentos feitos no laboratório.

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