Pretreatment and acid hydrolysis study of cashew fruit pomace for the production of second generation hydrated bioethanol.

Atualmente, o caju (Anacardium occidentale, L.) é uma fruta muito cultivada no Brasil, principalmente nos Estados do Ceará, Piauí, Rio Grande do Norte, Maranhão, Bahia e Paraíba, sendo o Ceará responsável pela maior produção nacional. A cajucultura vem expandindo-se em todo território brasileiro e a região Nordeste é responsável por uma área plantada em torno de 1 milhão de hectares. Assim, a partir do pedúnculo de caju obtém-se a polpa, suco clarificado, cajuína, refrigerante, vinagre, fermentado (vinho), aguardente e álcool hidratado.O fermentado do caju pode ser convertido em álcool hidratado de boa qualidade, podendo ser um produto importante desta cultura. A fermentação foi conduzida em batelada simples por 24 horas entre 28 e 32 °C com leveduras S.cerevisiae. Os processos de fermentação foram acompanhados em intervalos de 2 horas, monitorando-se a acidez total, pH, concentrações de açúcar e biomassa e teor alcoólico. Os parâmetros fermentativos avaliados foram eficiência fermentativa (Ef), produtividade (Qp), rendimento em produto em relação ao substrato consumido (Yp/s) e à biomassa (Yx/s) e taxa específica de crescimento celular (JXx). Os componentes voláteis do fermentado e o álcool de caju (teor alcoólico real, álcoois superiores, ésteres totais, aldeídos totais e metanol) foram caracterizados por cromatografia gasosa. As análises avaliadas da composição química do bagaço de caju foram teor de celulose (22%), polioses (20%), lignina (38%), extrativos (12%), cinzas (1,0%) e umidade (8,0%). No processo de préhidrólise ácida, os resultados de rendimento, teor de lignina e holocelulose variaram de 87 a 52%, de 36 a 29% e de 28 a 34%, respectivamente. Os resultados de rendimento de polpa celulósica do processo de polpação (deslignificação) soda variaram de 42 a 16%. Na cinética de polpação soda, o teor de lignina residual variou de 35 a 8% e a lignina solubilizada atingiu uma extensão de deslignificação de 80% (considerando o bagaço préhidrolisado). Para o processo de hidrólise ácida foi executado um planejamento fatorial 23, as variáveis foram concentração de ácido sulfúrico diluído de 1,0, 1,5 e 2,0%;tempo variando de 10, 15 e 20 min e temperatura variando de 150, 170 e 190 °C, respectivamente. As variáveis de resposta: teores de glicose, xilose, arabinose, furfural, hidroximetilfurfural e ácido acético foram quantificadas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Após a escolha do melhor ponto de hidrólise do planejamento fatorial, o processo fermentativo do hidrolisado ocorreu satisfatoriamente.Currently, the cashew (Anacardium occidentale L.) is a fruit grown in Brazil, mainly in the States of Ceará, Piauí, Rio Grande do Norte, Maranhão, Bahia and Paraíba, but Ceará is the one responsible for greater domestic production. The cashew crop is expanding throughout Brazilian territory and the Northeast region is responsible for an area that plants around 1 million hectares. This way, from the stalk of cashews we get the pulp, juice clarified, cajuina, soda, vinegar, fermented wine, brandy and hydrated alcohol. The fermented cashew can be converted into hydrated alcohol of good quality, and may be an important product of this culture. The simple batch fermentation was conducted during 24 hours in a temperature between 28 and 32 °C with yeast S.cerevisiae. Fermentation processes were followed at intervals of 2 hours, monitoring the total acidity, pH, concentration of biomass and sugar and alcohol content. The fermentation parameters evaluated were fermentative efficiency (Ef), productivity (Qp), product yield in relation to substrate consumed (Yp/s) and biomass (Yx/s) and specific growth rate (|Ax). The volatile components of fermented and the alcohol of cashews (actual alcoholic strength, higher alcohols, esters, aldehydes and methanol) were characterized by gaseous chromatography. The analysis evaluated of the chemical composition of cashew bagasse were cellulose content (22%), polioses (20%), lignin (38%), extractives (12%), ashes (1.0%) and moisture (8.0%). In prehydrolysis acid process, the results of yield, lignin and holocellulose ranged from 87 to 52%, from 36 to 29% and from 28 to 34%, respectively. The results of cellulosic pulp yield of the pulping process (delignification) sodas ranged from 42 to 16%. In soda pulping kinetics, the residual lignin content ranged from 35 to 8% and the dissolved lignin reached an extension of delignification of 80% (considering pre-hidrolysed bagasse). For the acid hydrolysis process has run 23 factorial planning, the variables of dilute sulphuric acid concentration were of 1.0, 1.5 and 2.0%; of time ranging from 10, 15 and 20 min and temperature ranging from 150, 170 and 190°C, respectively. The response variables: levels of glucose, xylose, arabinose, furfural, HMF and acetic acid were quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). After choosing the best point of hydrolysis of factorial planning, the fermentation process of hydrolyzed occurred satisfactorily