Caderno III Etapa 2 Reflexão e Ação

Caderno III Etapa 2 Reflexão e Ação página 41

Plano de Aula
Tema: Cana-de-açúcar: da descoberta a efeitos nocivos à saúde.
Estudo da realidade: A cana-de-açúcar apresenta uma grande importância ao seu cultivo desde os tempos do Brasil Colônia se estendendo pelos temais anos até os tempos atuais. Pois a partir da cana podemos obter etanol (um tipo de álcool) na qual possui uma ampla aplicação como combustíveis, produtos de limpeza, bebidas alcóolicas, cosméticos, perfumes, etc. Um dos grandes problemas da atualidade em relação ao etanol é o abuso de bebidas alcóolicas na adolescência podendo resultar em doenças como dependência alcóolica, cirrose e ser uma porta de abertura para o uso de outros tipos de drogas.
Problematização inicial: Quais fatores podem influenciar no uso precoce de bebidas alcóolica e quais seus problemas causados e construção de um bafômetro.
Organização do conhecimento: Teoria: Cana-de-açúcar é uma gramínea com haste fibrosa espessa que cresce até 6 metros de altura. As variedades comerciais de cana são híbridos complexos de várias espécies dentro do gênero Saccharum. As plantas de cana-de-açúcar armazenam sacarose (um tipo de açúcar) na seiva da haste.
A extração do açúcar cristalino envolve a moagem da cana recém colhida para a produção de açúcar  e depois sua purificação em açúcar branco refinado, que possui 99% de sacarose.
Na moagem, a cana é lavada, picada e desfiada depois misturada com água e comprimida por rolos. O suco concentrado (garapa) contêm 15% de sacarose (o bagaço proveniente da cana é usada na fabricação de papel e na produção de papel). Depois é adicionada a cal para neutralizar o pH da garapa. O  xarope é concentrado a vácuo  e o açúcar cristaliza.
A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) é planta que são se sabe ao certo se a sua origem ocorreu na Ásia ou na Oceania, mas há relatos que o primeiro contato do homem com a cana-de-açúcar ocorreu na Nova-Guiné (Oceania) na Pré-História na qual houve sua domesticação, já que era considerada uma planta selvagem e ornamental. Em seguida a planta foi de disseminando pelas ilhas do sul do Oceano Pacífico seguindo para o sudeste asiático mais especificamente para a Índia. No livro “Atharvaveda”, livro dos Vedas, há o seguinte trecho se referindo a S. officinarum: “Esta planta brotou do mel; com mel a arrancamos; nasceu a doçura. Eu te enlaço com uma grinalda de cana-de-açúcar, para que me não seja esquiva, para que te enamores em mim, para que não me sejas infiel”. A palavra açúcar deriva de “shakkar” do sânscrito, língua antiga da Índia.
Os persas foram os primeiros pioneiros no desenvolvimento das técnicas de produção de açúcar na forma cristalizada, como conhecemos atualmente. Por muitos séculos eles obtiveram grandes cristais de açúcar. O segredo da produção do açúcar como cristal se espalhou aos poucos pelo Oriente Médio. Os árabes e os egípcios aprenderam a produzir açúcar sólido entre o século X e XI.
Nos séculos XII e XIII os chineses e os árabes foram os responsáveis pela expansão da indústria de açúcar ao redor do Mar Mediterrâneo e pelo Oceano Índico.
A cana foi introduzida na Grécia, França e Itália, mas o clima era impróprio para o cultivo, tornando assim uma tentativa frustrada nessa região. Com isso o açúcar que chegava a Europa era proveniente da Índia e era comercializado pelos mercadores venezianos.
Durante muitos séculos o açúcar foi considerado como uma especiaria rara e de alto valor. Apenas pessoas de alto poder aquisitivo consumiam açúcar. No início do século XIV, o valor do açúcar em valores de hoje chegava a R$ 200,00/kg. Por isso, quantidades de açúcar eram registradas em testamento por nobres e reis.
Com o descobrimento da América, o açúcar passou a ser produzido mais rapidamente, pois o clima era bastante favorável e passou a ser uma mercadoria mais acessível a todas as camadas sociais. 
A cana-de-açúcar chegou ao Brasil através dos portugueses por volta de 1515 com mudas vinda da Ilha da Madeira em Portugal. O primeiro engenho de açúcar foi produzido em 1532 na Capitania de São Vicente (Sudeste), mas foi no Nordeste, principalmente nas Capitanias de Pernambuco e da Bahia, que os engenhos de multiplicaram.
A descoberta de ouro no século XVII em Minas Gerais retirou o açúcar do primeiro lugar da geração de riquezas no Brasil.
A partir do século XVIII a produção de açúcar cresceu nas Ilhas do Caribe e nas Antilhas e o Brasil perdeu posições na produção mundial. O Haiti era o maior produtor mundial de açúcar.
Em 1857, Dom Pedro II elaborou um programa de modernização na produção de cana. Assim surgiram os primeiros Engenhos Centrais, na qual moía e processava o açúcar e o cultivo ficava por conta dos fornecedores. Nessa época Cuba liderava a produção mundial de açúcar da cana.
Em busca de novas fontes de energia na década de 1970, o governo brasileiro passou a investir em cultivo de cana-de-açúcar a fim de se obter etanol a partir da fermentação da sacarose. Com isso, a indústria açucareira se beneficiou por conta de investimentos na modernização dos engenhos.
A cana-de-açúcar sempre foi um dos principais produtos cultivados pelo Brasil e atualmente o país é o maior produtor mundial da cultura.
Para a implantação de um canavial deve-se fazer o planejamento da área através de um levantamento topográfico. Antes do plantio também deve haver um planejamento em relação ao próprio plantio ou buscar um fornecedor idôneo e escolher se o método de plantio será manual ou mecânico. O plantio da cana corresponde nas seguintes etapas:
corte de mudas;
distribuição no sulco;
corte dos gomos em pedaços menores, dentro do sulco;
cobertura.
Deve-se levar em consideração também a amostragem do solo para determinar a fertilidade através de análises físico-químicas do solo como pH, matéria orgânica, fósforo, cálcio, magnésio, potássio, zinco, cobre, boro, granulometria, umidade, densidade e etc.
Metade da colheita da cana de açúcar no Brasil ainda ocorre de forma manual, na qual consiste em atear fogo no canavial para queimar as folhas que são espinhosas, espantar cobras e evitar a proliferação de ervas daninhas.
O etanol ou álcool etílico é o álcool comum, pode ser obtido por hidratação do etileno que é obtido do petróleo (fora do Brasil é o principal processo de fabricação do etanol) e por fermentação de açúcares ou cereais.
No Brasil, o etanol é obtido através da fermentação do açúcar da cana. Em outros países a matéria prima para obtenção de etanol é a beterraba, o milho, arroz e etc.
A produção do etanol consiste em triturar a cana juntamente com água em moendas a fim de se obter a garapa, em seguida a garapa é concentrada e cristalizada obtendo assim o melaço. O melaço é então fermentado com leveduras (fungos) na qual se obtêm o mosto fermentado que passa pelo processo de destilação na qual produz etanol (produto principal), óleo fúsio e resíduos. A partir de uma tonelada de cana é possível produzir 70 litros de etanol.
Somente na fermentação do melaço é que ocorrem as reações químicas (podem ser consideradas como reações bioquímicas):
C12H22O11    +   H2O    □(→┴Enzima )    C6H12O6    +   C6H12O6
                                 Sacarose              Água                              Glicose                    Frutose
C6H12O6    □(→┴Enzima )   2 C2H5OH   +   CO2
                                  Glicose ou Frutose                              Etanol            Gás Carbônico
As enzimas envolvidas nas reações são produzidas pela Saccharomyces cerevisae encontrado no fermento ou levedura de cerveja.
Após a fermentação, o etanol é destilado e obtêm-se o etanol 96% (96% álcool etílico e 4% água).
Pesquisam indicam que a bebida alcoólica teve origem de forma acidental na pré-história, no período neolítico, através da fermentação natural como vinho. Na história antiga os efeitos do etanol tinham relação com religião, mística e medicinal. A primeira bebida foi produzida na China por volta de 8000, a análise de jarros mostrou que eles continham uma mistura de arroz, mel, uvas e um tipo de cerveja. Não se sabe ao certo o teor alcoólico dessa mistura mas fica entre 4 a 12%.
A civilização dos sumérios criou 19 tipos de bebidas alcoólicas, 16 delas a base de trigo e cevada, assim se produzia a cerveja.
A utilização de bebidas alcoólicas como forma de diversão e prazer é recente. A Revolução Industrial mudou a fabricação de bebidas: elas ficaram mais baratas e passaram a ser produzidas e consumidas em maiores quantidades. Em 1930, cada americano consumia equivalente a 10 litros de álcool puro por ano (os níveis atuais são de 8,5 litros) equivalente a 250 litros de cerveja ou 90 litros de vinho.
A partir dessa época do alcoolismo passou a ser visto como uma séria doença.  O álcool etílico é tóxico e age diretamente no sistema nervoso central como depressivo, 0,1% de álcool no sangue afeta a coordenação motora e 0,6% por causar a morte. A ressaca é causada pelo etanal, resultado da oxidação do etanol. Como metabolismo é realizado pelo fígado, o alcoolismo crônico acaba produzindo a cirrose hepática, que causam a destruição gradual das células com a formação de cicatrizes até que a estrutura do fígado seja deformada com a formação de nódulos.
Pesquisas atuais associam o excesso de consumo de bebidas alcoólica com problemas cardiovasculares também causar dependência e desencadear problemas emocionais, além de estar associado à maior parte dos acidentes de trânsito, homicídios, suicídios, faltas ao trabalho e atos de violência.
O consumo de bebidas alcoólicas concomitante com o uso de anticoncepcionais orais pode diminuir a sua efetividade, a bebida pode atuar como indutoras e essas enzimas podem aumentar o metabolismo dos anticoncepcionais reduzindo a sua efetividade e podendo ocasionar em gestação indesejadas.
O consumo de bebidas alcoólicas durante a gestação pode causar restrição no crescimento fetal, deficiências cognitivas, aumento da morbimortalidade e outros distúrbios mais leves chamados de efeitos do álcool sobre o feto, uma forma incompleta da síndrome alcoólica fetal.
A relação entre álcool e câncer tem sido avaliada no Brasil por meio de estudos de caso-controle, que estabeleceram a associação epidemiológica entre o consumo de álcool e cânceres da cavidade bucal e de esôfago.
Além de agente causador de cirrose, em interação com outros fatores de risco, como o vírus da hepatite B, o alcoolismo está relacionado a 2% a 4% das mortes de câncer, como de fígado, reto e mama.
Metodologia: A aula poderá ocorrer com uma introdução expositivo dialogada sobre o etanol, sua obtenção, descobrimento da cana-de-açúcar, utilização do etanol, tipos de bebidas alcóolicas e doenças associadas e acometidas devido ao alcoolismo. Após abrir um momento para questionamentos e debates. Em seguida mostrar imagens de doenças acometidas pelo alcoolismo e vídeo de acidentes de trânsitos acometidos pela combinação de bebida e direção e retomar o diálogo com outra concepção devido aos aspectos negativos das bebidas alcóolicas e pôr fim a construção de um bafômetro caseiro e responder o relatório.
Aula Prática:
Título: Construindo um bafômetro caseiro
Objetivo: Determinação qualitativa dos teores de álcool em soluções com diferentes concentrações.
Material e reagente:
– 3 balões de aniversário de cores diferentes
– 3 pedaços de tubo plástico transparente (1 cm de diâmetro por 10 cm de comprimento)
– 3 barras de giz escolar branco
– 3 rolhas ou massa de modelar
– 1 palito de churrasco
– Algodão
– Ácido sulfúrico
– Dicromato de potássio
– Água destilada
– 1 béquer ou copo plástico
– 1 baqueta ou palito de madeira
– 3 pipetas pasteur
– 1 copo graduado
– Álcool (em diferentes concentrações)

Montagem

– Quebrar o giz em pedaços pequenos (evite que o pó se misture aos fragmentos);
– Preparar a solução: Em 20 ml de água adicione lentamente a 5 ml de ácido sulfúrico (comercialmente concentrado) e 0,5 g de dicromato de potássio. Utilize as pipetas e o copo graduado para fazer esta solução;
– Agitar o sistema até que a solução fique homogênea;
– Colocar os fragmentos de giz em um béquer e a seguir molhe-os utilizando uma pipeta com a solução de dicromato de maneira que eles fiquem úmidos, mas não encharcados;
– Com o auxílio da baqueta ou palito, misturar os fragmentos de giz colorido pela solução de forma que o material fique com uma cor homogênea. Esse material (giz+ solução dicromato não pode ser armazenado, deve ser usado imediatamente após o preparado);
– Inserir um chumaço de algodão em cada um dos tubos (Figura abaixo) e depois coloque as rolhas ou massa de modelar na extremidade em que foi colocado o chumaço de algodão;
– Em seguida, colocar mais ou menos a mesma quantidade de fragmentos de giz nos dois tubos e empurrar os fragmentos com o auxílio de um palito de churrasco até que eles fiquem próximos do algodão;
– Colocar 0,5 ml de solução de bebida alcoólica em cada balão com exceção de apenas um, pois é o controle do experimento. Lembrar que cada balão deve receber uma solução em concentração alcoólica diferente para comparar resultados;
– Encher os balões com a mesma quantidade de ar;
– Colocar os balões previamente preparados;
– Começando com o balão nº 1, solte o ar vagarosamente, retirando a rolha;
– Repetir os procedimentos com as demais amostras de álcool em diferentes concentrações;
– Esperar o ar escoar dos balões e compare a alteração da cor nos tubos dos outros grupos;
– Ordenar os tubos em função da intensidade de mudança de cor (alaranjado para azulado);

Observações

– Como o ácido sulfúrico concentrado é ao mesmo tempo um ácido forte e um poderoso agente desidratante, ele deve ser manuseado com muito cuidado. A diluição do ácido sulfúrico concentrado é um processo altamente exotérmico e libera calor suficiente para causar queimaduras. Ao preparar soluções diluídas a partir do ácido concentrado, sempre adicione o ácido à água lentamente agitando continuamente a solução.
– Caso o giz esteja muito compactado dentro do tubo transparente, pode ser difícil a passagem do ar. Dessa forma, tome cuidado para não encharcar o giz com a solução de dicromato de potássio.
– A concentração de álcool nas soluções, bem como o número de balões utilizados, pode variar de acordo com a necessidade.
– Nunca reutilize uma pipeta para coletar uma solução diferente da que você coletou inicialmente. Isso pode contaminar a outra substância.

Resultados Esperados

O vapor de álcool contido no ar reage com o dicromato de potássio, provocando uma mudança de cor no giz. A intensidade da mudança na cor é proporcional ao teor de álcool exalado dos balões.
Equações da reação química do bafômetro:
Equação completa:
K2Cr2O7(aq) + 4H2SO4(aq) + 3CH3CH2OH(g) → Cr2(SO4)3(aq) + 7H2O(l) + 3CH3CHO(g) + K2SO4(aq)
Equação na forma iônica:
Cr2O72-(aq) + 8H+(aq) + 3CH3CH2OH(g) → 2Cr3+( aq) + 3CH3CHO(g) +7H2O(l)

Discussão dos Resultados

Quando uma pessoa ingere bebidas alcoólicas, o álcool passa rapidamente para a corrente sangüínea, pela qual é levado para todas as partes do corpo. Esse processo de passagem do álcool do sistema digestório para o sangue leva aproximadamente 20 a 30 minutos, dependendo de uma série de fatores, como peso corporal, capacidade de absorção e gradação alcoólica da bebida.
De acordo com a legislação brasileira em vigor, uma pessoa está incapacitada para dirigir com segurança se tiver uma concentração de álcool no sangue superior a 0,2 g/L. Isso significa que um homem de porte médio tem um volume sangüíneo de aproximadamente cinco litros. Então, esse teor de 0,2 g/L de sangue corresponde a cerca de 1,25 mL de álcool puro como limite máximo permitido. Isso corresponde a uma taça de vinho, uma lata de cerveja ou apenas dois bombons com recheio de licor.
Neste experimento, embora não seja possível determinar a quantidade absoluta de álcool presente nas amostras, é possível ao menos colocá-las em uma seqüência crescente de teor alcoólico. O bafômetro oficial, bem mais sofisticado, indica com maior precisão a quantidade de álcool no sangue, pois correlaciona a quantidade de álcool presente no ar exalado dos pulmões com o álcool contido no sangue da pessoa analisada. Observe que, neste experimento, o balão faz o papel do pulmão e o ar de dentro do balão, ao se equilibrar com o álcool contido na amostra, faz o papel do ar expelido pelos pulmões.
Este experimento pode ser interessante para explorar os assuntos relacionados com os efeitos nocivos do álcool no organismo, bem como os prejuízos da ingestão de álcool para a família e a sociedade.

Referência Bibliográficas

http://www.udop.com.br/index.php?item=noticias&cod=993
http://cib.org.br/biotec-de-a-a-z/publicacoes/guia-da-cana-de-acucar/ori...
http://acucarguarani.com.br/hp/consumidor/historia.php
http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/CONTAG...
http://www.epagri.sc.gov.br/?page_id=1088
http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/Manual+de+Metodos_000fz...
http://paraquat.com/portugues/banco-de-conhecimentos/produ%C3%A7%C3%A3o-...
http://blog.sc.senac.br/a-historia-da-bebida-alcoolica/
http://super.abril.com.br/ciencia/dez-mil-anos-de-pileque-a-historia-da-...
http://www.hepcentro.com.br/ch_-_faq.htm
http://www.scielo.br/pdf/rbgo/v23n9/11280.pdf
http://200.136.76.129/comunicacao/publicacoes/ics/edicoes/2009/04_out_de...