A influência da matéria prima sobre o desempenho da levedura (a ...
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Seminário STAB – Regional Sul A vinhaça na Agroindistria da Cana
de Açúcar – “Nadir Almeida da Gloria”
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O efeito da cana de vinhaça na fermentação alcoólica
Silvio Roberto Andrietta
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Introdução
• Para determinar se algum fator interfere no desempenho da levedura é necessário: – Isolar o fator que se quer avaliar
– Realizar testes fermentativos em condições controladas variando somente o fator que se deseja avaliar
• Nós fazemos Isto com relação a cana com vinhaça?
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Introdução
• Como sabemos que a cana com vinhaça afeta a fermentação? – Por observação do comportamento dos processos
fermentativos industriais.
• Os problemas observados são sempre os mesmos em todas as unidades? – Não, o efeito depende de inúmeras variáveis e nem
sempre todo o problema observado é devido a um só fator.
• O que fazer para tornar mais claro estes efeitos? – Avaliar o que muda na cana e o que pode ocorrer no
microrganismo agente.
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Cana com vinhaça
• O que muda?
– A cana de área irrigada com vinhaça tem sua maturação atrasada em relação às demais por ter mais água disponível.
– Quando tem-se silício e potássio abundante a cana absorve-os sem necessidade (consumo de luxo).
– Maior concentração de potássio, maior quantidade de ácido trans aconítico.
– Possível ocorrência de substâncias no caldo que não estão presente na cana sem vinhaça.
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Cana com vinhaça
• Quais os problemas que podem causar? – Cana menos madura
• tem menor pureza (problema na fábrica de açúcar gerando melaço de menor qualidade)
• maior teor de AR (maior probabilidade de ocorrência de reações de decomposição térmica destes açúcares com geração de compostos secundário tanto na fábrica de açúcar como no tratamento de caldo)
• Presença de maior quantidade de substâncias potencialmente inibidora das células de levedura (ácidos orgânicos e outras)
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Cana com vinhaça
• Quais os problemas que podem causar?
– Cana com maior teor de cinzas
• A presença de altas concentrações de sais prejudica a cristalização da sacarose na fábrica de açúcar, aumentando o tempo de processamento do melaço, aumentando a quantidade de substâncias secundárias no mesmo (aumento da inibição das células de levedura)
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Cana com vinhaça
• Quais os problemas que podem causar?
– Maior concentração de ácido trans aconítico
• Maior consumo de hidróxido de cálcio no tratamento do caldo
• Maior concentração de cálcio, maior probabilidade de ocorrência de floculação de grande intensidade
• A floculação do fermento leva a problemas operacionais.
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Cana com vinhaça
• Quais os problemas que podem causar?
– Presença de substâncias inibidoras
• Estas substâncias podem afetar o desempenho da levedura, inibindo a ação de uma ou mais enzimas que participam do processo de bioconversão, afetando o funcionamento da membrana celular ou outros.
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Melaço de cana com vinhaça
• Durante o processo de produção de açúcar um grande número de reações ocorre gerando compostos secundários
• Não se pode esquecer, melaço de cana ruim é muito pior do que caldo de cana ruim
• Tudo que foi falado para caldo de cana de vinhaça se agrava quando se fala de melaço de cana de vinhaça
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Diferenças entre mel e caldo
Caldo
Insumos
Aquecimento MEL
Sacarose
Impurezas
Açúcares
Impurezas
Açúcares
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Decomposição de glicose e frutose
Produtos formados durante a fabricação de açúcar
Melaninas Melanoidinas Caramelo alcalino Caramelos
T = -18 a 55o C pH = 4,5 a 7,5
T = 4 a 100o C pH = Básico (8,0)
T = 185o C pH = ácido
T = Ambiente pH = Básico (11)
Fenol Quinona Cetonas + aminoacidos
Melaninas
Proteínas reticulares Coloridas
polímeros Melanoidinas
Compostos Voláteis
Sacarose ou açúcares Invertidos
HDF HAF HMF
Caramelos Ac Carboxílicos Baixa massa molar
Sacarose ou açúcares Invertidos
Ácidos Carboxílicos
Caramelo alcalino
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RESUMO
• Cana de vinhaça pode causar:
– Inibição das células de levedura
– Problemas operacionais
• Melaço de cana de vinhaça pode causar:
– Tudo que o caldo de cana com vinhaça pode causar multiplicado por X, onde X € R e X ≥ 1
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Tipos de inibição das células de levedura
• Problemas na assimilação dos açúcares
– Inibição da invertase
– Baixa eficiência dos transportadores de hexoses
• Problemas de desvio metabólico
– Inibição de enzimas envolvidas na produção de etanol com formações de compostos secundários
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Exemplo de efeito de cana de vinhaça sobre assimilação de substrato
• Inicio de safra, primeira cana a ser colhida é geralmente aquelas em áreas de aplicação de vinhaça. É necessário abrir frente para consumir a vinhaça gerada
• Todos os anos a unidade avaliada apresenta perda de velocidade de fermentação entre a terceira e quarta semana de safra.
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Problema de assimilação dos açúcares
Perfil de açúcares com tratamento ácido a pH = 2,2
Perfil de açúcares sem adição de ácido no tratamento
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Exemplo de desvio de rota metabólica
• Fermentação com baixo nível de contaminação, apresenta aumento contínuo de acidez no vinho, passando do valor máximo recomendado de 4,0 g/L
• Aplicação de antibiótico não é capaz de reduzir a produção de ácidos.
• A presença de ácido neste caso está relacionada ao desvio metabólico.
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Inibição de rota metabólica (exemplo –produção de acetato e lactato)
?
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Rotas metabólicas das células de levedura
Desvios metabólicos
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Problemas operacionais
• Floculação – Centrífugas com baixo desempenho
• Baixa concentração de fermento no creme
• Perdas excessivas de fermento pelo vinho
– Causas • Formação de gradiente de concentração na linha de
alimentação das centrífugas
• Baixa capacidade de compactação do material floculado
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Problemas operacionais
• Efeito
– Maior recirculação de vinho para o processo
– Aumento de consumo de ácido
– Aumento de acidez do fermento tratado
– Aumento da contaminação
– Aumento da concentração de etanol na cuba
– Falta de fermento para a condução do processo de forma normal
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FIM
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