ANÁLISE E TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS RESULTADOS OBTIDOS PARA A HIDRÓLISE

OBTIDOS PARA A HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DO CAROÇO DE AÇAÍ PRÉ-

TRATADO APENAS COM H2SO4 DILUÍDO

Neste capítulo, as cargas de sólidos e agitação durante a hidrólise enzimática do caroço de açaí obtido nas melhores condições do pré-tratamento com H2SO4 diluído

(1% de ácido; 10% de sólidos a 121°C durante 60 minutos e 150 rpm) e que também foi sequencialmente deslignificado na melhor condição (1% de NaOH; 25% de sólidos a 75°C durante 60 minutos e 150rpm) foram submetidas a um estudo de variação das cargas de sólidos e influência da agitação.

Na Tabela 8.1, são mostrados os resultados obtidos para os valores de gramas de glicose liberados após a hidrólise enzimática do caroço de açaí que foi apenas pré- tratado com ácido diluído (g de glicose/ g de caroço “in natura”) e do caroço que foi pré-tratado e deslignificado (g de glicose/ g de caroço pré-tratado).

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Tabela 8-1 Resultados obtidos para o planejamento experimental utilizado para avaliar

o efeito da agitação e da concentração de sólidos na liberação de glicose após a hidrólise enzimática do caroço de açaí pré-tratado com H2SO4 diluído e/ou pré-tratado e

deslignificado. Ensaio Agitação (rpm) Concentração de sólidos (%) g glicose/g de caroço “in natura” g glicose/g caroço pré- tratado 1 100 5 0,21 0,34 2 150 5 0,21 0,33 3 200 5 0,23 0,35 4 100 10 0,18 0,33 5 150 10 0,19 0,34 6 200 10 0,20 0,34 7 100 15 0,16 0,26 8 150 15 0,19 0,28 9 200 15 0,19 0,29 10 150 10 0,19 0,33 11 150 10 0,19 0,33 12 150 10 0,18 0,34

De acordo com a Tabela 8.1, foi possível observar que os maiores valores obtidos para os teores de g de glicose / g de material foram observados para o ensaio 3 que corresponde as condições de 200 rpm de agitação e 5% de sólidos e os valores foram de 0,23g de glicose/ g de caroço “in natura”, para o material que foi pré-tratado com H2SO4 diluído e de 0,35 g de glicose/ g de caroço pré-tratado para o material que

foi pré-tratado com ácido e também deslignificado.

De maneira geral, os valores variaram entre 0,18 a 0,23 g de glicose/g de caroço “in natura” e de 0,26 a 0,35 g de glicose/ g de caroço pré-tratado. É possível verificar que a deslignificação proporcionou maiores valores de gramas de glicose quando comparados com os valores que foram obtidos para o material que foi apenas pré- tratado com H2SO4 diluído.

Com os valores obtidos e mostrados na Tabela 8.1, foi realizada uma análise estatística para verificar as variáveis de influência significativa no processo. Estes resultados são verificados na Tabela 8.2.

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Tabela 8-2 Análise dos efeitos principais das variáveis de hidrólise enzimática do

caroço pré-tratado com H2SO4 diluído (g de glicose/ g de caroço “in natura”) para um intervalo de 95% de confiança. Fatores Efeito estimado Erro puro t(2) Significância estatística (p) Média 0,194519 0,001416 137,3950 0,000001 (X1) Agitação (rpm) (L) 0,021700 0,003707 5,8534 0,009940 (X1) Agitação (rpm) (Q) 0,001674 0,002781 0,6021 0,589566 (X2) Concentração de sólidos (%)(L) -0,040070 0,003707 -10,8082 0,001694 (X2) Concentração de sólidos (%)(Q) -0,010455 0,002781 -3,7600 0,032891

É possível verificar que as variáveis consideradas significativas no valor de (g de glicose/ g de caroço “in natura”) após a hidrólise enzimática foram: Agitação (L), Concentração de sólidos (L) e Concentração de sólidos (Q). A variável que se mostrou mais significativa foi a concentração de sólidos (L) (-0,040070) a qual demonstrou valor negativo, o que teoricamente nos leva a afirmar que aumentos na concentração de sólidos promoveriam reduções nos valores da resposta analisada.

Sindihu et al., (2011) verificaram que o aumento na carga de sólidos até concentrações em torno de 11% promoveram aumentos nos valores de glicose produzida. Entretanto, o mesmo autor afirma que acima daquele valor, novos aumentos não foram significativos para a obtenção de maiores índices de glicose. Qi et al. (2009) afirmam que a carga de sólidos pode ser considerada como um dos fatores de maior impacto na conversão enzimática.

A segunda variável mais significativa foi a agitação (L) com valor positivo

(0,021700), o que significaria que aumentos nos valores de agitação promoveriam elevações nos valores de g de glicose/ g de caroço “in natura”. Este fato é confirmado por Palmqvist et al. (2011) que relata uma relação quase linear entre o aumento nos valores de agitação e os valores de conversão enzimática. Segundo os mesmos autores, este comportamento pode se reproduz para diferentes cargas enzimáticas e não se altera com o tempo. Todavia, deve-se também considerar que a agitação excessiva pode desativar as enzimas e reduzir a eficiência de conversão eficiência (INGESSON et al., 2001) o que não foi observado para o presente trabalho.

Com auxílio de programa estatístico foi realizada a análise de variância (ANOVA) para os valores de g de glicose/ g de caroço “in natura” obtidos para a hidrólise enzimática do caroço pré-tratado com H2SO4 diluído os quais são mostrados na

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Tabela 8-3 Análise de Variância (ANOVA) realizada para os valores de g de glicose/ g

de caroço “in natura” obtidos para a hidrólise enzimática do caroço pré-tratado com H2SO4 diluído para um intervalo de 95% de confiança.

Fonte de variação Soma

Quadrática Graus de Liberdade Média Quadrática F calculado F tabelado Regressão (R) 0,003409 3,000 0,001136 45,60 4,07 Resíduos (r) 0,000199 8,000 0,000025

Falta de ajuste (faj) 0,000137 5 0,000027 1,33 9,01

Erro puro (ep) 0,000062 3 0,000021

Total (T) 0,003608 11

% de variação explicada (R²) 94,48%

% máxima de variação explicável 98,29%

A análise da Tabela 8.3 permite verificar que o modelo obtido a partir dos dados analisados foi considerado significativo ao nível de 95% de confiança, visto que passou no teste F da regressão (F calculado > F tabelado). Além disso, o modelo e as superfícies de respostas puderam ser geradas visto que a análise revelou que o modelo também passou para o segundo teste F (F da falta de ajuste) o que revela que o modelo pode ser utilizado para predizer os valores para a faixa utilizada nos experimentos desse planejamento. O segundo teste F também atendeu a exigência de que o F calculado da falta de ajuste fosse de 4 a 5 vezes menor que o F tabelado da falta de ajuste. O R2 obtido foi de 0,9448 o que indica que o modelo explica 94,48% da variância dados analisados. Este valor é considerado muito bom para a obtenção de um modelo válido e útil para fins preditivos, segundo Box et al. (1978).

A Figura 8.1 mostra os valores observados vs. os valores preditos obtidos a partir do planejamento e revela um bom ajuste dos dados e a boa repetibilidade dos mesmos.

152 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 Valores observados 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 V a lo re s p re d it o s

Figura 8.1 Valores observados vs. valores preditos obtidos para os valores de g de

glicose/ g de caroço “in natura” a 95% de confiança

Na Figura 8.2 é possível ter uma melhor visualização dos efeitos considerados avaliados no planejamento experimental aplicado.

,6021093 -3,75996 5,853369 -10,8082 p=,05 Ef eitos Estimados Agitação (rpm)(Q) Carga de sólidos (%)(Q) (1)Agitação (rpm)(L) (2)Carga de sólidos (%)(L) ,6021093 -3,75996

Figura 8.2 Gráfico de Pareto obtido para os efeitos estimados dos valores de g de

glicose/ g de caroço “in natura” em um intervalo de 95% de confiança

De acordo com a Tabela 8.3, a análise de variância obtida para o planejamento realizado revelou a possibilidade de se gerar o modelo estatístico que foi considerado significativo e preditivo a 95% de nível de confiança para a variável resposta g de glicose/ g de caroço “in natura” (caroço de açaí pré-tratado com H2SO4 diluído). Este

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fato também permitiu que a superfície que descreve o comportamentos dos dados pudesse ser gerada e mostrada na Figura 8.3.

Figura 8.3 Superfície de resposta gerada para os valores de g de glicose / g de caroço

“in natura”.

De acordo com a Figura 8.3, é possível verificar dentro das condições experimentais estudadas as condições ótimas obtidas para os valores de g de glicose / g de caroço “in natura” foi a realizada a 200 rpm de agitação e 5% de com cargas de sólidos. Após a analise dos coeficientes de regressão e os fatores não significativos (p<0,05) serem ignorados, foi gerado o modelo com as variáveis codificadas o qual é mostrado na equação 8.1 .

g de glicose/ g de caroço in natura (Y) = 0,194+0,010X₁-0,020X₂ -0,004X₂2 (8.1)

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8.2. ANÁLISE E TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS RESULTADOS

OBTIDOS PARA A HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DO CAROÇO DE AÇAÍ PRÉ-

TRATADO COM H2SO4 DILUÍDO E SEQUENCIALMENTE

DESLIGNIFICADO

A análise estatística também foi realizada para os dados obtidos para os valores de g glicose/g caroço pré-tratado referente a hidrólise do material pré-tratado com ácido e sequencialmente deslignificado os quais estão apresentados na Tabela 8.1. Dessa os dados foram analisados para verificar as variáveis de influência significativa no processo. Estes resultados são apresentados na Tabela 8.4

Tabela 8-4 Análise dos efeitos principais das variáveis de hidrólise enzimática do

caroço pré-tratado com H2SO4 diluído e sequencialmente deslignificado (g de glicose/ g de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído) para um intervalo de 99% de confiança.

Fatores Efeito estimado Erro puro t(2) Significância estatística (p) Média 0,317086 0,000729 435,1889 0,000000 (X1) Agitação (rpm) (L) 0,018590 0,001908 9,7435 0,002297 (X1) Agitação (rpm) (Q) -0,000690 0,001431 -0,4822 0,662644 (X2) Concentração de sólidos (%)(L) -0,067242 0,001908 -35,2425 0,000050 (X2) Concentração de sólidos (%)(Q) 0,025549 0,001431 17,8543 0,000383

É possivel observar que as variáveis consideradas significativas ao nível de 99% de confiança para a variável resposta analisada (g de glicose/ g de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído) foram: concentração de sólidos (L); concentração de sólidos (Q) e

agitação (L). De acordo com a mesma tabela, a variável concentração de sólidos (L) foi aquela que se mostrou mais influente no processo com o valor de efeito de - 0,067242. O valor negativo desta variável indica que aumentos na concentração de sólidos levariam a redução nos valores da variável resposta analisada (g de glicose/ g de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído). A variável concentração de sólidos (Q) foi a segunda

mais significatica com o valor de 0,025549 seguida pela agitação (L) com o valor de 0,018590, o seu valor positivo demonstraria que aumentos na agitação proporcionariam aumentos nos valores da resposta analisada.

Na Tabela 8.5, é mostrada a análise de variância (ANOVA) obtida para os dados obtidos pelo planejamento experimental realizado.

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Tabela 8-5 Análise dos efeitos principais das variáveis de hidrólise enzimática do

caroço pré-tratado com H2SO4 diluído e sequencialmente deslignificado (g de glicose/ g

de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído) para um intervalo de 99% de confiança.

Fonte de variação Soma

Quadrática Graus de Liberdade Média Quadrática F calculado F tabelado Regressão (R) 0,009224 3,000 0,003075 90,41 7,59 Resíduos (r) 0,000272 8,000 0,000034

Falta de ajuste (faj) 0,000256 5 0,000051 9,36 28,23

Erro puro (ep) 0,000016 3 0,000005

Total (T) 0,009496 11

% de variação explicada (R²) 97,14%

% máxima de variação explicável 99,83%

De acordo com os resultados da Tabela 8.5, a análise de variância realizada para os dados mostrou que o modelo pode ser considerado significativo a um intervalo de significância de 99% , uma vez que o modelo cumpriu o requisito para o Teste F da regressão (Fcalculado>Ftabelado). Para este trabalho, foi encontrado que o Fcalculado foi 11,91 vezes maior que o F tabelado da regressão. Já para o segundo teste F, calculado para a Falta de ajuste mostrou mais um vez cumprir a condição no qual o Fcalculado deve ser menor que o Ftabelado. Diante das duas condições mencionadas, é possível afirmar que o modelo é significativo e preditivo para as condições experimentais estudadas.

O valor encontrado para o R2 foi de 0,9714, o que indica que o modelo consegue explicar em até 97,14% da variabilidade dos dados obtidos.

A Figura 8.4 mostra os valores observados vs. os valores preditos obtidos a partir do planejamento e revela um bom ajuste dos dados e a boa repetibilidade dos mesmo a 99% de significnância.

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0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 Valores observ ados

0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 V a lo re s p re d it o s

Figura 8.4 Valores observados vs. valores preditos obtidos para os valores de g de

glicose/ g de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído para um intervalo de 99% de

confiança (caroço pré-tratado e sequencialmente deslignificado)

Na figura 8.5 é possível ter uma melhor visualização dos efeitos considerados avaliados no planejamento experimental aplicado através do gráfico de Pareto.

-,482222 9,743537 17,85427 -35,2425 p=,01 Agitação (rpm)(Q) (1)Agitação (rpm)(L) Carga de sólidos (%)(Q) (2)Carga de sólidos (%)(L) -,482222

Figura 8.5 Gráfico de Pareto obtidos dos efeitos estimados para os valores de g de

glicose/ g de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído em intervalo de 99% de confiança.

De acordo com a Tabela 8.5, a análise de variância obtida para o planejamento realizado revelou a possibilidade de se gerar o modelo estatístico que foi considerado significativo e preditivo a um intervalo de 99% de confiança para a resposta g de glicose/ g de caroço pré-tratado (caroço pré-tratado com ácido e sequencialmente

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deslignificado). Este fato também permitiu que a superfície que descreve o comportamento dos dados pudesse ser gerada e mostrada na Figura 8.6.

Figura 8.6 Superfície de resposta obtida para os valores de g de glicose/ g de bagaço

pré-tratado com H2SO4 diluído

A análise da superfície de resposta obtida para os valores de g de glicose/ g de bagaço pré-tratado com H2SO4 diluído permite afirmar que valores de cargas de sólidos

reduzidos associados a uma ampla faixa de agitação permitiu a obtenção de elevados valores da resposta analisada. De acordo com a análise dos dados, a melhor condição para as condições estudadas foi de 10% de sólidos e 200 rpm de agitação. Após a análise dos coeficientes de regressão e os fatores não significativos (p<0,01) serem ignorados, foi gerado o modelo em variáveis codificadas, o qual é mostrado na Equação 8.2

g de glicose/ g de caroço pré-tratado (Y) = 0,317+0,009X₁-0,033X₂+0,012X₂2 (8.2),

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