TREINAMENTO PARA OPERADORES DE FERMENTAÇÃO

MARCOS ABREU/FÁBIO TURRA

Esse Trabalho tem por objetivo mostrar os impáctos causados pelo processo de Fermentação na Eficiência Global, suas possíveis causas e medidas a serem tomadas.

Como é a Fermentação Alcoólica ? Principais Fornecedores (matérias-primas) Rendimento Fermentativo Como Calcular o Rendimento Fermentativo Otimização do Rendimento Fermentativo Otimização dos Subprodutos Operações Padronizadas Principais Insumos

O processo de fermentação é a forma de “enganar” a levedura levando-a a produzir o máximo de etanol e o mínimo de outros produtos.

Trata-se de formas praticas de regular a alimentação de uma certa qualidade de mostos, o tempo em que a célula passa em contato com o meio, bem como de regular outros aspectos como a temperatura e o pH do meio.

Caldo Clarificado Caldo Filtrado Méis Xarope

O mosto é formulado pela mistura destas matérias-primas eventualmente com água para acertar o teor de açúcar e a vazão.

Composição da cana A cana ideal para a fermentação tem que ser madura, limpa e fresca.

O rendimento é o fator que melhor caracteriza a operação e mede a relação entre a quantidade de álcool que se consegui produzir e quantidade de açúcar que se colocou a disposição (que foi fornecido) do processo.

Ele pode ser medido em kg álcool / kg de açúcar ou pode ser medido como uma porcentagem em relação ao máximo que teoricamente se poderia obter (em qualquer processo e em qualquer parte do mundo, com a melhor tecnologia).

RESUMINDO : MELHOR ÍNDICE PARA AVALIAR A FERMENTAÇÃO É O RENDIMENTO FERMENTATIVO.

RENDIMENTO FERMENTATIVO POR SUBPRODUTOS.

RENDIMENTO FERMENTATIVO POR MEDIÇÃO.

Nas condições da maioria das usinas, diversos balanços realizados mostraram que os principais subprodutos são:Fermento, Glicerol, Ácidos, Açúcar não convertido. Através de análises laboratoriais, pode-se obter os valores desses subprodutos e calcular o Rendimento pela fórmula:

100R= ---------------------------------------------------------- 1 + 1,19 KL + 0,50 KG + 0,511 (KAC + KART)

Os Ks da fórmula acima são as produções relativas de cada subproduto, ou seja: KL = massa de levedura produzida / álcool produzido (g lev. seca / g etanol)KG = massa de glicerol produzido / álcool produzido ( g glicerol / g etanol)KAC = massa de ácido produzido / álcool produzido ( g ac. láctico / g etanol ) KART = massa de açúcar residual / álcool produzido (g ART res. / g etanol)

Nesse cálculo de Rendimento Fermentativo, é fundamental para que o resultado seja correto, que os dados colhidos tanto nas análises de laboratório quanto nas medições de processo sejam corretos, pois 1cm de erro em medição ou 0,1 ponto de erro em análise, causa grandes distorções no resultado. Com todos os dados necessários, mede-se a (%) do Rendimento com a relação entre o álcool produzido no processo de fermentação e o álcool que teoricamente haveria de ser produzido com o açúcar que entrou junto com o mosto nesse processo.

R= Álcool Prod. na Fermentação x 100 Álcool Teórico Mosto

O rendimento real é dado pelo Rendimento por sub-produtos e este índice é estimado pelos Ks, os fatores que medem a produção relativa de levedura, glicerol, ácidos e as perdas de açúcar. De forma simplificada os Ks medem a proporção da perda em relação ao produto principal que é o álcool.Ou seja, quanto maior for o valor dos subprodutos, menor o Rendimento Fermentativo. Quanto menor o valor dos subprodutos maior o Rendimento Fermentativo.Portanto para obtermos um bom Rendimento Fermentativo, devemos otimizar a produção de subprodutos.

Para otimizar a produção de Subprodutos é necessário controlar os seguintes fatores principais:

Matéria-prima (cana), madura, limpa e fresca; Mosto de boa qualidade, (limpo e com o mínimo de

contaminação); Controle da alimentação de mosto (contínua e

intermitente sem grandes variações de brix); Controle do tempo e temperatura de alimentação; Controle da temperatura da Fermentação; Controle do teor alcoólico do vinho; Controle da porcentagem de fermento no vinho; Controle da infecção bacteriana e floculação; Tempo de retenção do fermento no meio, após a

fermentação; Controle da Viabilidade celular; Controle da centrifugação; Controle do ph no tratamento do fermento; Operações Padronizadas.

Não deve ser necessário haver alguma reclamação para iniciar algum procedimento de solução, ao contrário, deve-se ter um Plano de Ação que PREVINA os problemas.

Para que isso seja viável é necessário conhecer com profundidade que problemas ocorrem, procurando-se as causas, sendo que OPERAÇÕES PRADONIZADAS devem atacar as causas e não os efeitos.

Exemplos de OPERAÇÕES PADRONIZADAS: procedimentos de manutenção e preparação dos equipamentos; procedimentos de assepsia de instalações; procedimentos de partida de equipamentos (no início da safra

ou após paradas); procedimentos de parada e esgotamento de equipamentos; procedimentos de fornecimentos à fermentação em caso de

redução de moagem; procedimento de retomada da fermentação; procedimento de alimentação da fermentação com diferentes

matérias primas; procedimentos de reposição de estoque de produtos químicos

(insumos); procedimento de combate á infecção; procedimento de resfriamento de dornas; procedimento de combate á espuma; procedimento de propagação de fermento.

Ácido Sulfúrico:-Desflocular e soltar substâncias carregadas daparede do fermento.-Matar bactérias. -Matar fermentos mais fracos.-Acertar o pH inicial da fermentação. -Condicionar o fermento para o próximo ciclo(descanso, desintoxicação do fermento).- Antiespumantes: Combater as espumas causadas

pelo processo de Fermentação. Antibióticos e Biocidas: São produtos usados para

matar ou inibir os contaminantes da fermentação. Nutrientes: Hoje em dia os nutrientes (nitrogênio,

fósforo e magnésio) só são essências na partida da fermentação, embora dependendo da composição do mosto e do teor alcoólico que se deseja atingir, pode ser necessário adicioná-los durante a fermentação.

fermento para partida (ou repartidas)

. COMO O SETOR DE FERMENTAÇÃO IRÁ CONTRIBUIR PARA AS METAS

INDUSTRIAS?

. RENDIMENTO FERMENTATIVO

.GASTOS COM INSUMOS FERMENTAÇ.

. COMO EU “FUNCIONÁRIO” PARTICIPO DE TUDO ISSO?

. PLANOS DE AÇÃO

Ações para bloquear as causas dos problemas.

. INSTRUÇÕES DE TRABALHO

Processo repetitivo e pouco variável

. COM AUTORIDADE E RESPONSABILIDADE NOS RESULTADOS

OBTIDOS ATRAVEZ DO PPR

META – AUMENTAR O RENDIMENTO FERMENTATIVO PARA ........

PRINCIPAIS CAUSAS QUE PODEM IMPEDIR O ALCANCE DA META:

RENDIMENTO FERMENTATIV

O

QUANTIDADE DE BACTÉRIAS

PRODUÇÃO EXCESSIVA DE GLICEROL

MULTIPLICAÇÃO DE FERMENTO

TIPO DE FERMENTO

PERDA DE AÇÚCAR NO VINHO BRUTO

MORTE EXCESSIVA DE FERMENTO (VIABILIDADE)

PERDA EXCESSIVA DE FERMENTO

PARÂMETRO PADRÃO – VIABILIDADE DO FERMENTO MAIOR QUE .....

PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA QUE A VIABILIDADE SEJA REDUZIDA ABAIXO DE .....

VIABILIDADE

MORTE DE FERMENTO NA FERMENTAÇÃO

MORTE DE FERMENTO NAS PARADAS

MORTE DE FERMENTO NO TRAT. ÁCIDO

Inibidores do Caldo

Teor de Álcool no Vinho Bruto

ART do Mosto Temperatura

Temp.

Mosto

Temp.

da Água

Tempo de “espera” para centrifugação

Nutrientes do Caldo Paradas

Excesso de Dornas

Temperatura

pH

Teor de Álcool

Tempo sem açúcar

Fim Reservas Internas

Teor de Álcool do Leite Diluído

Tempo de Tratamento

Método de Adição de Ácido

Conc. Separadoras

pH Trabalho

Temp. Processo

Temp. Água Tratamento

Temp. do Leite

PARÂMETRO PADRÃO – PERDA DE FERMENTO – FERMENTO NAS DORNAS: 10 A 12%

PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA PERDA DE FERMENTO:

PERDA DE FERMENTO

DESCARTES CENTRIFUGAÇÃO

RUPTURA DA CÉLULA

Fundo de Dorna

Separadoras Sujas

Floculação

Bicos

Trat. Ácido

Temp. de Processo

Tempo de Espera

Y = - 0,3521X + 92,6596 R = - 0,68**

1 2 3 4 5 60

1

2

3

4

5

0,40 1,46 2,52 3,57 4,63 5,69

92,8

92,4

91,9

91,5

91,0

90,5

PARÂMETRO PADRÃO – QUANT. DE BACTÉRIAS MENOR QUE 1,0 X 107

PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA QUE A QUANTIDADE DE BACTÉRIAS ULTRAPASSEM O VALOR PADRÃO:

QUANTIDADE DE BACTÉRIA

MULTIPLICAÇÃO DAS BACTÉRIAS

ENTRADA DE BACTÉRIAS PELA ÁGUA

ENTRADA DE BACTÉRIAS PELO MOSTO < 1,5 X 101

REJEIÇÃO DE BACTÉRIAS MORTE DE BACTÉRIAS NO TRAT. FERMENTO

Limpeza Dornas

Temp. Fermentação

Pontos Mortos

Impurezas no Mosto

Pontos Mortos Baixa taxa de redução bacteriana no Trat. Caldo

Limpeza Troc. Calor

Ø dos Bicos

Impurezas no Mosto

Tipo de Separadora

Concentração do Leite

Espaçamento Pratos

% Fermento no vinho Bruto

Tempo Tratamento

pH Trabalho

Floculação

Polimento dos Pratos

Dextrana no Mosto (Viscosidade)

Bactérias

Tipo de Fermento

Qualidade da Cana

Células de levedura Bactérias

Lactobacillus

LEVEDURA LEVEDURA

FLOCULAÇÃO

ÍNDICE DE CONTAMINAÇÃO

O Índice de Contaminação Bacteriana é medido pelo número de célula por ml, por esse número ser estremamente alto, são utilizadas potências para descrevar esses números.

Ex:

Quando se diz que o número de bactéria está em 2,5 X 106 cel/ml isto significa que:

A população de bactéria existente no meio é de

2,5 X (10X10X10X10X10X10) cel/ml ou

2.500.000 cel/ml.

PARÂMETRO PADRÃO – MULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO MENOR 10%.

PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA MULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO:

MULTIPLICAÇÃO DO

FERMENTO

EXCESSO DE NITROGENIO NO MOSTO

MAIOR 200 ppm

CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL NA DORNA 8,5

A 9,5%

TEMPO DE ALIMENTAÇÃO DA DORNA MÍN. 4h

PERDA DE FERMENTOMORTE DO FERMENTO (VIABILIDADE) MÍN. 80%

Açúcar no Mosto

Descartes

Centrifugação

Vazão de Caldo

N˚ de Dornas Disponíveis

Pontos Mortos

Morte no Trat. Ácido

Morte na FermentaçãoMorte nas

Paradas

PARÂMETRO PADRÃO – ART DO VINHO BRUTO MENOR QUE 0,10%

PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA SOBRA DE AÇÚCAR NA VINHO BRUTO:

PERDA DE AÇÚCAR NO

VINHO BRUTO

BAIXA FORÇA FERMENTATIVA VAZAMENTOS

TEMPO DISPONÍVEL PARA FERMENTAÇÃO BAIXO

Concent. Fermento na Dorna

Temperatura

Viabilidade

Nutrientes do Mosto

Inibição

Concent. De Álcool

Açúcar do Mosto

Volume de Dornas

Vazão de Mosto

PRODUÇÃO DE GLICEROL

PARÂMETRO PADRÃO – PRODUÇÃO DE GLICEROL MENOR QUE 0,05 g/

PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA A PRODUÇÃO EM EXCESSO DE GLICEROL:

STRESS

TIPO DE FERMENTOMULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO

Inibidores

Tempo sem Açúcar

Tempo de Alimentação de Dornas

Tempo de Alimentação de Dornas

Morte de Fermento

Conc. Álcool na Dorna

Perda de Fermento

Tempo de espera para centrifugação

Paradas

Tratamento Ácido

Contaminação Início de Safra

Contaminação do Mosto

Fermento do Início de Safra

ÁGUA ÁCIDO

DORNA

ÁGUA

TROCADOR DE CALOR

VOLANTE VINHO BRUTO

DESTILAÇÃO

VOLANTE DE VINHO

CENTRÍFUGA

CUBA

FERMENTO TRATADO

MOSTO

(MELLE BOINOT)

 

CONTROLE OPERACIONAL PROCESSO FERMENTAÇÃO II

Data:

____/____/____

 

  ITENS A SEREM VERIFICADOS

  CENTRIFUGAÇÃO E TRATAMENTO FERMENTO CANALETA ÁGUA COLUNA RECUP. OBSERVAÇÃO

H Ferm Ferm Álcool Rejeição PH Tempo Ferm. Álcool Ferm. Arrt Temp. Álcool Vazão

 

O LeiteB Leite Trat. Leite Trat.     Trat. Vinho C.       Resf. Dorna   Água

R (%) (%) (%) (%) Leite T (h) (%) (%) (%) (%) (ºC) (%) (m3/h)

A PADRÃO OPERACIONAL

  Maior 3/8 5/8 Mínimo 2,2 0,2 Conf. Menor Conf. Menor Menor 0,5 8

    do do   a a % Ferm.   Vinho     a a

  70 Leite Bruto Vinho Bruto 30% 2,8 1,0 Dornas 0,05 Cent. 0,1 30 1,0 13

07:00                          

08:00                          

09:00                          

10:00                          

11:00                          

12:00                          

13:00                          

14:00                          

15:00                          

16:00                          

17:00                          

18:00                          

19:00                          

20:00                          

21:00                          

22:00                          

23:00                          

                         

01:00                          

02:00                          

03:00                          

04:00                          

05:00                          

06:00                          

  CONTROLE OPERACIONAL PROCESSO FERMENTAÇÃO IIIData:

___/___/___

ITENS A SEREM VERIFICADOS

Dornas

Ítem

Horas - MFerm.

Alim. (h)

Cent. (h)

Cubas

Dornas

Data

6 7 8 910

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

1 2 3 4 5 (h)Iníc.

Fim

Iníc.

Fim

(cm) (cm)  

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

 

Brix (%)

                                                               

Temp. (ºC)

                                                               

CARIOTIPAGEM METODOLOGIA

RESULTADO

LEVEDURA EXTRAÇÃO DNA

ELETROFORESE

RESULTADOS CARIOTIPAGEMLEVEDURAS OBSERVADASPROPORÇÃO NA AMOSTRA (%)BG-10PE-252Outras Saccharomyces48Mediante plaqueamento a amostra apresentou 52% de colônias normais, de cor creme, cremosas, brilhantes, elevadas e de bordos regulares (perfis 1 a 7), juntamente com 48% de colônias rugosas, opacas e de bordos irregulares (perfis 8 a 11). A cariotipagem revelou a presença da linhagem PE-2 (52% da população – perfis 1 a 7), na forma de colônias normais. Observou-se também que cerca de 29% da população estava na forma de rearranjos cromossômicos desta linhagem (perfis 1, 3, 4 e 6). Não foi encontrada a levedura BG-1. A destilaria havia, em 27/06, substituído o fermento por outro oriundo da Sta. Helena/MS.