aula unilins 27 05 06 - debiq.eel.usp.brjoaobatista/aula7fermentacaodescont_nua.pdf · membranas...

FERMENTAÇÃO

DESCONTÍNUA

BIORREATORES BIORREATORES

BIORREATORES OU REATORES BIOQUÍMICOS OU REATORES BIOLÓGICOS:

GRUPO 1. RETORES ENZIMÁTICOS: ONDE AS REAÇÕES OCORREM NA AUSÊNCIA DE CÉLULAS (REATORES BIOQUÍMICOS)

GRUPO 2: BIORREATORES ONDE AS REAÇÕES OCORREM NA PRESENÇA DE CÉLULAS (REATORES BIOLÓGICOS)

BIORREATORES BIORREATORES

TIPOS DE BIORREATORES:

1. QUANTO AO TIPO DE BIOCATALISADOR (Células ou Enzimas)

2. QUANTO A CONFIGURAÇÃO (Células/ Enzimas Livres, Enzimas ou Células Imobilizadas)

3. QUANTO À FORMA DE AGITAÇÃO DO MEIO

BIORREATORES BIORREATORES TIPOS DE BIORREATORES:

1. CÉLULAS OU ENZIMAS LIVRES:Reatores agitados mecanicamente (STR, Stirred tank

reactor; (também conhecidos como reatores de mistura e são utilizado em 90% dos casos);

Tamanho varia entre: 1 à 2 m3 (microrganismos patogênicos); 100 à 200 m3 (enzimas, antibióticos, vitaminas);Milhares de m3 (fermentação alcoólica).Configuração: tanque cilindrico cônico, relação

altura:diâmetro=2, equipados com chicanas para evitar vortices, e turbinas.

Reatores agitados pneumaticamente (Colunas de Bolhas-bubble column, Reatores Air- Lift);

Reatores de f luxo pistonado (plug- f low)

BIORREATORES BIORREATORES

TIPOS DE BIORREATORES:

1. CÉLULAS OU ENZIMAS LIVRES:Reatores agitados pneumaticamente (Colunas de

Bolhas- bubble column, Reatores Air- Lift);Geralmente não possuem agitador mecânico,

geralmente agitados por borbulhamento de ar, menores tensões de cisalhamento (utilizados para cultivos de células animais e vegetais;

Reatores de f luxo pistonado (plug- f low)Inóculo e meio são misturados na entrada do

sistema.

BIORREATORES BIORREATORES TIPOS DE BIORREATORES:

2. CÉLULAS OU ENZIMAS IMOBILIZADASReatores com Leito Fixo;Possuí elevada concentração celular, com muito pouca ou

nenhuma movimentação celular e isto aumenta a produtividade;

Reatores com Leito Fluidizado; intensa mobilidade celular devido a injeção de ar, gas inerte, ou recirculação do meio.

3. CELULAS OU ENZIMAS CONFINADAS EM MEMBRANAS

Reatores com membranas planas;Reatores de f ibra oca (hollow- fiber)

BIORREATORES BIORREATORES

TIPOS DE BIORREATORES:

3. CELULAS OU ENZIMAS CONFINADAS EM MEMBRANAS

Reatores com membranas planas;Reatores de f ibra oca (hollow- fiber)Reatores em que as celulas f icam confinadas em

membranas semipermeáveis, que permite o f luxo de líquido, mas não de células.

BIORREATORES BIORREATORES

TIPOS DE BIORREATORES:

4. REATORES EM FASE NÃO AQUOSA (Fermentação Semi- Sólida)

Ausência de “água livre”, umidade varia entre 30 e 80%

Reatores Estáticos (reatores com bandeja);

Reatores com agitação (tambores rotativos);

Reatores com leito f ixo;

Reatores com leito f luidizado gás- sólido.

FORMAS DE CONDUÇÃO FORMAS DE CONDUÇÃO

DO PROCESSO FERMENTATIVO DO PROCESSO FERMENTATIVO 1. DESCONTÍNUO:Com um inóculo por tanque;Com recirculação de células.2. SEMICONTÍNUO:Sem recirculação de células;Com recirculação de céluas.3. Descontínuo Alimentado:Sem recirculação de células;Com recirculação de células.4. ContínuoExecutado em um reator (com ou sem

recirculação de células;Executados em vários reatores (com ou sem

recirculação de células.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUATambém conhecida como fermentação em batelada ou por carga é utilizada desde antiguidade, e ainda hoje são as mais empregadas para obtenção de vários produtos;

Operação: Carrega-se a dorna, com o mosto e os microrganismos, de modo a permitir que a fermentação ocorra em condições ótimas

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

Terminada a fermentação, descarrega-se a dorna, Terminada a fermentação, descarrega-se a dorna, e o meio fermentado enviado para a recuperação e o meio fermentado enviado para a recuperação do produto, e novamente a dorna é utilizada para do produto, e novamente a dorna é utilizada para outra fermentação;outra fermentação;

Se não houver adição de soluções para controle Se não houver adição de soluções para controle do processo e nem perda de líquido por do processo e nem perda de líquido por evaporação, o volume no decorrer da evaporação, o volume no decorrer da fermentação, permanece constante.fermentação, permanece constante.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

A fermentação descontínua pode levar a baixos A fermentação descontínua pode levar a baixos rendimentos e produtividade, quando o substrato rendimentos e produtividade, quando o substrato é adicionado de uma só vez, podendo exercer é adicionado de uma só vez, podendo exercer inibição;inibição;

Apresenta “tempos mortos” tempos em que a Apresenta “tempos mortos” tempos em que a fermentação não esta ocorrendo, como tempo de fermentação não esta ocorrendo, como tempo de carga e de descarga, lavagens e esterilização dos carga e de descarga, lavagens e esterilização dos equipamentos.equipamentos.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

Grande flexibilidade de operação;Grande flexibilidade de operação; Possibilidade de realizar fases sucessivas Possibilidade de realizar fases sucessivas

no mesmo recipiente;no mesmo recipiente; Condições de controle mais simples;Condições de controle mais simples; Capacidade de identificar todos os Capacidade de identificar todos os

materiais relacionados ao processo;materiais relacionados ao processo; Apresenta menores riscos de contaminação Apresenta menores riscos de contaminação

se comparada a fermentação contínua;se comparada a fermentação contínua; É o processo mais utilizado na indústria de É o processo mais utilizado na indústria de

alimentos (iogurte, cerveja, vinho, etc.alimentos (iogurte, cerveja, vinho, etc.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA INÓCULOINÓCULO

Inóculo, pé-de-cuba ou pé-de-fermentação é Inóculo, pé-de-cuba ou pé-de-fermentação é o quantidade adequada de microrganismo o quantidade adequada de microrganismo para garantir em condições econômicas a para garantir em condições econômicas a fermentação do volume do mosto;fermentação do volume do mosto;

Cepas: manutenção do microrganismos Cepas: manutenção do microrganismos selecionado em condições que possibilitem selecionado em condições que possibilitem manter sua viabilidade e capacidade manter sua viabilidade e capacidade reprodutiva;reprodutiva;

Condições de manutenção: secagem, em Condições de manutenção: secagem, em agar inclinado, congelados;agar inclinado, congelados;

Recuperação do microrganismo: depende Recuperação do microrganismo: depende da técnica que utilizou para sua da técnica que utilizou para sua preservaçãopreservação

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA MOSTOMOSTO

O microrganismo necessita de condições O microrganismo necessita de condições ótimas de crescimento (pH, temperatura, Oótimas de crescimento (pH, temperatura, O2 2 dissolvido, etc)dissolvido, etc)

O meio de cultura, mosto ou meio de O meio de cultura, mosto ou meio de fermentação tem influência marcante no fermentação tem influência marcante no processo;processo;

Deve possuir nutrientes requeridos para o Deve possuir nutrientes requeridos para o crescimento celularcrescimento celular

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA MOSTOMOSTO

Elementos principais: (C, H, O, N);Elementos principais: (C, H, O, N); Elementos secundários: (P, K, S, Mg);Elementos secundários: (P, K, S, Mg); Vitaminas e hormônios;Vitaminas e hormônios; Traços de elmentos (Ca, Mn, Fe, Co, Traços de elmentos (Ca, Mn, Fe, Co,

Cu, Zn)Cu, Zn) Na formulação de um meio de cultivo, Na formulação de um meio de cultivo,

deve-se levar em conta as deve-se levar em conta as necessidades desses nutrientes para a necessidades desses nutrientes para a formação dos produtos.formação dos produtos.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA Composição Elementar Típica de um Composição Elementar Típica de um

MicrorganismoMicrorganismo

ElementoElemento Porcentual no MOPorcentual no MOCarbonoCarbonoNitrogênioNitrogênioFósforoFósforoEnxofreEnxofreMagnésioMagnésio

50507-127-12

1-31-30.5-1,00.5-1,0

0,50,5

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUAMostoMosto

Um meio de cultura deve no mínimo Um meio de cultura deve no mínimo conter os elementos da célula na conter os elementos da célula na proporção correta;proporção correta;

Exceto para carbono, oxigênio e Exceto para carbono, oxigênio e hidrogênio, a formulação dos hidrogênio, a formulação dos nutrientes é baseada na Tabela nutrientes é baseada na Tabela anterior;anterior;

Os microrganismos coordenam Os microrganismos coordenam eficiente o seu catabolismo e eficiente o seu catabolismo e anabolismo;anabolismo;

O substrato limitante são as fontes de O substrato limitante são as fontes de energia para este metabolismoenergia para este metabolismo

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

Tipos de MostoTipos de Mosto Meios naturais: (sucos de uvas, leite, Meios naturais: (sucos de uvas, leite,

caldo de cana, milhocina, etc);caldo de cana, milhocina, etc); Meios sintéticos: (meios quimicamente Meios sintéticos: (meios quimicamente

definidos);definidos); Alguns substratos (açúcares, melaços, Alguns substratos (açúcares, melaços,

soro de leite, celulose, amido, soro de leite, celulose, amido, resíduos, como água de maceração de resíduos, como água de maceração de milho, metanol, etanol, óleos e milho, metanol, etanol, óleos e gorduras, etc.gorduras, etc.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DESCONTÍNUOSDESCONTÍNUOS

1. Cada dorna recebe um inóculo;1. Cada dorna recebe um inóculo; 2. Processo com recirculação do 2. Processo com recirculação do

microrganismo;microrganismo; 3. Processo de cortes3. Processo de cortes

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA1. CADA DORNA RECEBE UM INÓCULO1. CADA DORNA RECEBE UM INÓCULO

Cada dorna recebe um microrganismo Cada dorna recebe um microrganismo propagada a partir de uma cultura propagada a partir de uma cultura pura;pura;

Pouco riscos de contaminação;Pouco riscos de contaminação; Fermentações com meios ricos e Fermentações com meios ricos e

passíveis de contaminação este tipo é passíveis de contaminação este tipo é indicado;indicado;

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA2. COM RECIRCULAÇÃO DE 2. COM RECIRCULAÇÃO DE

MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

Reaproveitamento do inóculo da cultura Reaproveitamento do inóculo da cultura anterior;anterior;

Espera-se que o microrganismo flocule Espera-se que o microrganismo flocule (cerveja), ou centrifuga-se o meio (cerveja), ou centrifuga-se o meio fermentado (álcool);fermentado (álcool);

Aumenta-se o risco de contaminação em Aumenta-se o risco de contaminação em cada nova batelada;cada nova batelada;

Necessidade de tratamento da suspensão Necessidade de tratamento da suspensão de células, com água e ácido sulfúrico, de células, com água e ácido sulfúrico, eliminando contaminantes e leveduras em eliminando contaminantes e leveduras em degeneração.degeneração.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA São utilizadas desde antiguidade e ainda hoje

são as mais utilizadas;No inicio da operação, a solução de nutrientes é

esterilizada dentro do femrmentado e então adicionado o inóculo de modo a permitir que o processo ocorra em condições ótimas;

No decorrer do processo, pode ser adicionado ar, antiespumante, ácido ou base, mas não mais o meio.

Terminada a operação descarrega- se a dorna, envia- se o fermentado para separação do produto, e a dorna é lavada e iniciado um novo processo.

Os processos com recirculação de células, Os processos com recirculação de células, reaproveitam como inóculo os microrganismo de reaproveitam como inóculo os microrganismo de uma fermentação anterior;uma fermentação anterior;

Para tanto, espera a sedimentação do Para tanto, espera a sedimentação do microrganismo no fermentador (cervejarias), ou microrganismo no fermentador (cervejarias), ou centrifugação (etanol);centrifugação (etanol);

Porém para eliminar possíveis contaminação e Porém para eliminar possíveis contaminação e leveduras em degeneração, mantém-se o leveduras em degeneração, mantém-se o lêvedo, em água/ácido por 2 a 3 horas em pH lêvedo, em água/ácido por 2 a 3 horas em pH em torno de 2, em torno de 2,

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

RECIRCULAÇÃO DE CÉLULAS

•Decantação: No final da fermentação, as levedurass vão para o fundo do fermentador;

• Separa-se o vino para a destilação por um tubo lateral;• Recupera-se as leveduras do fundo do tanque e reinicia nova fermentação• Em intervalos regulares, realiza-se o tratamento das leveduras com ácidos e e adição de farinhas.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA RECIRCULAÇÃO DE CÉLULAS

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA RECIRCULAÇÃO DE CÉLULAS

•Melle-Boinot• No final de la fermentação as células de leveduras são separadas do vinho por centrifugação;

• As leveduras são tratadas com H2SO4 (pH 2.5-3.0) por 3 h em tanques

menores conhecidos como cubas de tratamento onde recebem também nutrientes e oxigêno.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA RECIRCULAÇÃO DE CÉLULAS

• Melle-Boinot-Almeida: •No final da fermentação, o vinho sobrenadante é retirado da dorna por um tubo lateral, e enviado para centrífugação;• As células obtidas da centrifugação tem tratamentos conforme descrito anteriormente;•As leveduras então ativadas iniciam uma nova etapa de produção de álcohol.

+

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA3. PROCESSO DE CORTES3. PROCESSO DE CORTES

Inicia-se o processo normalmente em uma Inicia-se o processo normalmente em uma Dorna A;Dorna A;

Quando a fermentação atingir a fase adequada, Quando a fermentação atingir a fase adequada, passe a metade do volume da Dorna A, para passe a metade do volume da Dorna A, para uma Dorna B, até então vazia;uma Dorna B, até então vazia;

Em seguida completa-se o volume das duas Em seguida completa-se o volume das duas dornas;dornas;

Os cortes podem ser feitos na fase de Os cortes podem ser feitos na fase de crescimento mais ativa, ou no final da crescimento mais ativa, ou no final da fermentação;fermentação;

Estes cortes podem ser feitos sucessivamente, Estes cortes podem ser feitos sucessivamente, mas podem sofrer sérias quedas no mas podem sofrer sérias quedas no rendimento do processo. rendimento do processo.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA SISTEMA DE CORTES

+

• • Corte: Quando o processo estiver em plena atividade, isto cuando o Brix do mosto baixar a metade do valor de início da fermentação divide-se e volume pela metade colocando parte do mosto em outra dorna;• Completa-se o volume das duas dornas com o mosto de alimentação;• Uma delas deixe fermentar até o final e o vinho é enviado para a destilação;• Em outro fermentador, quando el Brix baixar a metade, realiza-se outro corte.

Inóculo

Atenuação (50 %)

Mosto

+

Corte (50 %)

Fermenador1 Fermentador 2

Atenuación (100 %) Atenuación (50 %)

mosto mosto

cortedestilação

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA SISTEMA DE CORTES

A sucessão de cortes, pode proporcionar serias A sucessão de cortes, pode proporcionar serias quedas no rendimento do processo, quando o quedas no rendimento do processo, quando o meio não é esterilizado;meio não é esterilizado;

O número de cortes não pode ser previsto, O número de cortes não pode ser previsto, depende da situação em que se encontra o depende da situação em que se encontra o processo;processo;

As particularidades e experiência adquirida no As particularidades e experiência adquirida no dia a dia, é que vai propor modificações no dia a dia, é que vai propor modificações no processo visando aumentar o rendimento e processo visando aumentar o rendimento e produtividade.produtividade.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

NÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

Tendo em vista, o alto custo de um Tendo em vista, o alto custo de um fermentador, bem como otimizar o espaço fermentador, bem como otimizar o espaço que ocupa, é necessário definir o número que ocupa, é necessário definir o número de dornas para uma empresa produzir o de dornas para uma empresa produzir o que deseja;que deseja;

BORZANI, sugeriu uma metodologia para BORZANI, sugeriu uma metodologia para calcular o número de fermentadores para calcular o número de fermentadores para um processo descontínuo. um processo descontínuo.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUANÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

Considere, uma instalação funcionando Considere, uma instalação funcionando por processo descontínuo, onde o líquido por processo descontínuo, onde o líquido fermentado deva abastecer de maneira fermentado deva abastecer de maneira inenterrupta, o setor de separação dos inenterrupta, o setor de separação dos produtosprodutos

BORZANI, sugeriu uma metodologia para BORZANI, sugeriu uma metodologia para calcular o número de fermentadores para calcular o número de fermentadores para um processo descontínuo. um processo descontínuo.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUANÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

F: vazão média de liquido fermentado;F: vazão média de liquido fermentado; ttff: tempo necessário para que o conteúdo : tempo necessário para que o conteúdo

da dorna fermente completamente;da dorna fermente completamente; V: capacidade útil da dorna;V: capacidade útil da dorna; D: número de dornas;D: número de dornas; ttdd: tempo necessário para se descarregar : tempo necessário para se descarregar

uma dorna;uma dorna; ttcc: tempo necessário para se limpara e : tempo necessário para se limpara e

carregar uma dorna;carregar uma dorna;

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

NÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

O valor da vaza F, depende dos seguintes O valor da vaza F, depende dos seguintes fatores:fatores:

i. da quantidade de produto final que se i. da quantidade de produto final que se deseja obter na unidade de tempo;deseja obter na unidade de tempo;

ii. do rendimento dos tratamentos finais, ii. do rendimento dos tratamentos finais, que devem conduzir ao produto desejado;que devem conduzir ao produto desejado;

iii. da concentração do produto final no iii. da concentração do produto final no líquido fermentado, que sua vez é função líquido fermentado, que sua vez é função do processo de fermentação;do processo de fermentação;

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

NÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

Se Se MM, é a massa de produto final que interessa , é a massa de produto final que interessa produzir em um tempo produzir em um tempo tt, sendo , sendo rr o rendimento o rendimento dos tratamento finais e com dos tratamento finais e com CC a concentração do a concentração do produto final no líquido fermentado, então tem-produto final no líquido fermentado, então tem-se que: se que:

rtCMF

..=

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

NÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

O valor médio de tO valor médio de tff, por sua vez, depende do , por sua vez, depende do processo de feermentação enquanto que o processo de feermentação enquanto que o tempo de descarga pode ser calculado por: tempo de descarga pode ser calculado por:

FVtd =

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

NÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

A capacidade útil de cada dorna depende do A capacidade útil de cada dorna depende do fabricante;fabricante;

Dorna com centenas de metros cúbicos, são de Dorna com centenas de metros cúbicos, são de dificeis controle, principalmente de agitação e de dificeis controle, principalmente de agitação e de aeração:aeração:

Para o dimensionamento da dorna, propõe-se Para o dimensionamento da dorna, propõe-se que:que:

Essa igualdade, facilita a avaliação de DEssa igualdade, facilita a avaliação de D

dc tt =

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUANÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

Consideremos uma dorna que será identificada com Consideremos uma dorna que será identificada com Dorna 1, em início de trabalho, no intervalo de Dorna 1, em início de trabalho, no intervalo de tempo , e ela será limpa e carregada; tempo , e ela será limpa e carregada; decorrido um intervalo de temp tdecorrido um intervalo de temp tff, o líquido nela , o líquido nela contido estará completamente fermentado e após, contido estará completamente fermentado e após, outro intervalo de tempo toutro intervalo de tempo tdd, ele se estará vazia e em , ele se estará vazia e em condições de reinciar o ciclo de trabalho; condições de reinciar o ciclo de trabalho;

Para que não ocorra interrupção de fornecimento de Para que não ocorra interrupção de fornecimento de material fermentado, quando terminar a descaraga material fermentado, quando terminar a descaraga da Dorna 1, deverá existir outra Dorna 2, pronta para da Dorna 1, deverá existir outra Dorna 2, pronta para ser descarregada. Quando a terminar a descarga da ser descarregada. Quando a terminar a descarga da Dorna 2, outra Dorna deverá está pronta para Dorna 2, outra Dorna deverá está pronta para descarga. Esta sequencia pode ser visualizadada na descarga. Esta sequencia pode ser visualizadada na Figura a seguir:Figura a seguir:

dc tt =

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUANÚMERO DE DORNASNÚMERO DE DORNAS

td tf

td td

D1 Dn D1

Inicio do preparo da dorna

Fim da Carga

Fim da fermentação

Tempo

Fim da descarga

Cronograma de funcionamento de dornas de um sistema descontínuo

NÚMERO DE DORNAS

VtF

D

tt

D

tttD

f

d

f

fdd

).(2

2

).1(

+=

+=

+=−

F, V e tf, devem ser conhecidos

EXEMPLO DE FERMENTAÇÃO CONTÍNUA:

PRODUÇÃO DE ETANOL

MATÉRIA PRIMACANA DE AÇÚCAR

MOAGEM DA CANA:

OBJETIVO: AUMENTAR A EXTRAÇÃO DE SACAROSE DA CANA, MELHORANDO A EFICIÊNCIA DA MOENDA.

TRATAMENTO DO CALDO:

OBJETIVO: RETIRAR DO CALDO AS IMPUREZAS MENORES QUE NÃO FORAM RETIDAS NO PENEIRAMENTO, ESTAS IMPUREZAS SÃO BASICAMENTE DO TIPO: SOLÚVEIS, COLOIDAIS E INSOLÚVEIS.

FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA

O PROCESSO DE FERMENTAÇÃO MAIS

COMUMENTE UTILIZADO NAS

DESTILARIAS DO BRASIL É O MELLE-

BOINOT, CUJA CARACTERÍSTICA

PRINCIPAL É A RECUPERAÇÃO DE

LEVEDURAS ATRAVÉS DA CENTRIFU-

GAÇÃO DO VINHO.

O PROCESSO CONSISTE BASICAMENTE

NO USO DE SOLUÇÃO DE AÇÚCAR

PRONTA PARA FERMENTAÇÃO DO

MOSTO, FORMADO POR CALDO

TRATADO E MELAÇO, COM

CONCENTRAÇÃO FINAL DE APROX. 18º

BRIX.

INICIALMENTE A DORNA DE FERMENTAÇÃO

É ALIMENTADA COM A LEVEDURA

PREVIAMENTE TRATADA E PREPARADA EM

CERCA DE 1/3 DO SEU VOLUME, ESTE É O

CHAMADO PÉ-DE-CUBA, SENDO O MOSTO

ALIMENTADO EM SEGUIDA DE MANEIRA

GRADUAL, POIS A RÁPIDA FORMAÇÃO DE

CO2, PODERÁ CAUSAR DANOS À DORNA POR

EXPANSÃO DO DIÓXIDO DE CARBONO.

OS AÇÚCARES SÃO TRANSFORMADOS

EM ÁLCOOL, SEGUNDO A REAÇÃO

SIMPLIFICADA DE GAY LUSSAC:

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 + 23,5 KCAL

COMO PODEMOS VERIFICAR NA

EXPRESSÃO ANTERIOR, O PROCESSO

DE FERMENTAÇÃO GERA CALOR QUE

DEVE SER RETIRADO PARA QUE AS

LEVEDURAS MANTENHAM AS

CONDIÇÕES IDEAIS REQUERIDAS.

O RESFRIAMENTO DE DORNA NO

BRASIL E NOS DEMAIS PAÍSES

TROPICAIS PODE SER FEITO DE DUAS

FORMAS:

• SERPENTINA

• TROCADOR DE CALOR A PLACAS

EXTERNO

A SEGUNDA OPÇÃO É A MAIS

MODERNA E MAIS EFICIENTE, JÁ QUE

O TROCADOR PROPORCIONA UMA

MELHOR HOMOGENEIDADE DA

TEMPERATURA NO INTERIOR DA

DORNA COM A SANITARIEDADE QUE

NA SERPENTINA ACABA FICANDO

COMPROMETIDA.

O TEMPO DE FERMENTAÇÃO VARIA EM

FUNÇÃO DO TIPO DE LEVEDURA

EMPREGADA, GRAU BRIX DO MOSTO E

DE OUTROS FATORES MENORES.

ATUALMENTE O TEMPO VARIA ENTRE 6

E 8 HORAS COM UM TEOR ALCOÓLICO

DE ATÉ 10ºGL (10% EM VOLUME) NO

FINAL DO PROCESSO.

O PRODUTO FORMADO NO FINAL

PASSA A SE CHAMAR VINHO QUE APÓS

A CENTRIFUGAÇÃO PARA SEPARAÇÃO

DAS LEVEDURAS, ESTE PASSA A SE

CHAMAR VINHO DELEVEDURADO E

ENTÃO É ENCAMINHADO PARA A

DESTILARIA PARA A OBTENÇÃO DO

ÁLCOOL HIDRATADO E ANIDRO.

A TEMPERATURA RECOMENDADA PARA

SE MANTER AS DORNAS É DE 32ºC,

SENDO ESTE PATAMAR EXTREMA-

MENTE INFLUENCIADO PELA

TEMPERATURA AMBIENTE, JÁ QUE É

UTILIZADA ÁGUA DE TORRE DE

RESFRIAMENTO COMO FONTE FRIA.

EXISTEM ESTUDOS DE SE MANTER A DORNA COM

TEMPERATURAS INFERIORES A 32ºC, MAS NESTE

PATAMAR SERÁ NECESSÁRIO UM RESFRIAMENTO

COMPLEMENTAR ATRAVÉS DE REFRIGERAÇÃO

MECÂNICA (COMPRESSOR FRIGORÍFICO,

EVAPORADOR, CONDENSADOR, ETC.) OU ATRAVÉS

DE EJETOR UTILIZANDO VAPOR D´ÁGUA COMO

MOTOR TÉRMICO, PORÉM ATÉ O MOMENTO NÃO FOI

ATINGIDO O EQUILÍBRIO TÉCNICO-ECONÔMICO.

OS PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO DIVIDEM-SE

BASICAMENTE EM DOIS TIPOS: TIPO BATELADA E

DO TIPO CONTÍNUA, SENDO O PRIMEIRO O MAIS

COMUM E COM MENORES PROBLEMAS DE

CONTAMINAÇÃO, NO SEGUNDO REDUZ-SE O TEMPO

MORTO ENTRE CICLOS, PORÉM FICA MAIS EXPOSTO

AO RISCO DE SE PERDER TODO O MOSTO DAS

DORNAS POR CONTAMINAÇÃO, EXIGINDO DESTA

FORMA UM CONTROLE MICROBIOLÓGICO MAIS

RIGOROSO.

UMA OUTRA TENDÊNCIA PARA MELHORAR A

FERMENTAÇÃO, É O USO DE AGITADOR

MECÂNICO NO INTERIOR DA DORNA PARA

HOMOGENEIZAR A TEMPERATURA INTERNA,

ESTE DISPOSITIVO PERMITE UMA

ATUALIZAÇÃO DAS DORNAS MAIS ANTIGAS

ONDE A CIRCULAÇÃO DO MOSTO COM AS

LEVEDURAS, PODE SER INTENSIFICADA.

CONTAMINANTES NA FERMENTAÇÃO

EM VIRTUDE DA MATÉRIA-PRIMA (CANA DE

AÇÚCAR) ESTAR EXPOSTA A VÁRIOS

MICROORGANISMOS NO CAMPO, A

PRESENÇA DE LEVEDURAS SELVAGENS E

BACTÉRIAS NO CALDO É INEVITÁVEL.

EM ESCALA INDUSTRIAL TORNA-SE

IMPRATICÁVEL E TAMBÉM ANTI-ECONÔMICA

A ESTERILIZAÇÃO DOS MEIOS DE

FERMENTAÇÃO, RESTANDO AO USUÁRIO O

CONTROLE DO NÍVEL DE CONTAMINAÇÃO

NAS FASES DO PROCESSO ATRAVÉS DE

ESTERILIZAÇÃO DOS PONTOS CRÍTICOS E

DO USO DE ANTIBIÓTICOS NOS CASOS DE

ALTO GRAU.

OS AGENTES CONTAMINANTES DO MOSTO ACABAM

POR REDUZIR O RENDIMENTO DA FERMENTAÇÃO

POR DUAS RAZÕES:

• ALGUMAS BACTÉRIAS HOMOFERMENTATIVAS TÊM

COMO RESÍDUOS DO SEU METABOLISMO VÁRIOS

ÁCIDOS, TAIS COMO: LÁTICO, BUTÍRICO, ACÉTICO,

FÓRMICO, ETC.; QUE SÃO TÓXICOS PARA AS

LEVEDURAS ALCOÓLICAS REDUZINDO ASSIM SEU

METABOLISMO, E CONSEQÜENTEMENTE A

QUANTIDADE DE ÁLCOOL PRODUZIDA;

• COMO SE TRATA DA ATIVIDADE

METABÓLICA DAS LEVEDURAS ALCOÓLICAS,

O ALIMENTO DISPONÍVEL PARA ESTAS

(AÇÚCAR PRESENTE NO MOSTO), É

REDUZIDO EM FUNÇÃO DA CONCORRÊNCIA

COM OS DEMAIS MICROORGANISMOS, A

QUANTIDADE DE ÁLCOOL PRODUZIDA

TAMBÉM É MENOR MEDIANTE A PRESENÇA

DESTES CONTAMINANTES.

AS DESTILARIAS MAIS MODERNAS JÁ ESTÃO

UTILIZANDO TROCADORES DE CALOR A PLACAS

SANITÁRIOS NO LUGAR DOS DO TIPO CASCO E

TUBOS, QUE ALÉM DE NÃO TEREM PONTOS DE

ACÚMULO DE MATERIAL QUE PODEM GERAR

FOCOS DE CONTAMINAÇÃO, SÃO FÁCEIS DE

LIMPAR QUIMICAMENTE SEM DESMONTAGEM,

OU QUANDO REQUER DESMONTAGEM, A

SANITIZAÇÃO É RÁPIDA.

ESTE CUIDADO COM EQUIPAMENTOS

SANITÁRIOS INICIA DESDE OS

REGENERADORES DE CALDO MISTO COM

CALDO DECANTADO/CLARIFICADO,

PASSANDO PELAS TUBULAÇÕES, CONEXÕES,

VÁLVULAS, FLANGES E TERMINA DAS

DORNAS E SEUS PERIFÉRICOS

(RESFRIADORES, SPRAY-BALLS, BOMBAS DE

MOSTO, ETC.)

UMA BOA PRÁTICA PARA AS USINAS QUE NÃO

DISPÕEM DE DECANTADOR/ CLARIFICADOR DE

CALDO É A PASTEURIZAÇÃO DO CALDO BRUTO COM

O USO DE TROCADORES TIPO FREE-FLOW, QUE

PERMITEM A PASSAGEM DE CALDO COM

BAGACILHO E REDUZEM O GRAU DE

CONTAMINAÇÃO DENTRO DE NÍVEIS ACEITÁVEIS

PELO PROCESSO FERMENTATIVO.

OUTROS CUIDADOS:

O VINHO DELEVEDURADO COM UM TEOR

ALCOÓLICO DE 7 A 10º GL, É ENCAMINHADO À

DESTILARIA PARA PROCESSAMENTO.

INICIALMENTE O VINHO PASSA PELO

CONDENSADOR CHAMADO “E” NO TOPO DA COLUNA

B TAMBÉM CHAMADA DE RETIFICADORA, É ENTÃO

PRÉ-AQUECIDO NO TROCADOR “K” SITUADO NO “PÉ”

DA COLUNA A TAMBÉM CHAMADA DE

ESGOTAMENTO, ATRAVÉS DA VINHAÇA QUE SAI,

ENTRANDO NA PARTE SUPERIOR CHAMADA DE A1.

O VINHO VAI DESCENDO E ESGOTANDO-SE

DE ÁLCOOL ATÉ CERCA DE 40/50ºGL

QUANDO É CHAMADO DE FLEGMA,

DEIXANDO ESTA COLUNA PARA SER

ENCAMINHADO À COLUNA B. O

ESGOTAMENTO CONTINUA ATÉ QUE O

PRODUTO DE FUNDO DE COLUNA CHAMADO

VINHAÇA É RETIRADO COM UM TEOR

ALCOÓLICO MÁXIMO DE 0,03ºGL.

A FLEGMA AO ENTRAR NA COLUNA B VAI

DESALCOOLIZANDO-SE ATÉ A SAÍDA DO

PRODUTO DE FUNDO CHAMADO FLEGMAÇA, O

ÁLCOOL HIDRATADO COM UM TEOR MÁXIMO

DE 97,2% É RETIRADO NO TOPO DESTA COLUNA

E TEM DOIS ENCAMINHAMENTOS, SENDO UM

PARA RESFRIAMENTO E POSTERIOR

ESTOCAGEM E O SEGUNDO PARA A COLUNA DE

DESIDRATAÇÃO, TAMBÉM CHAMADA C.

A INTERLIGAÇÃO DESTAS DUAS COLUNAS (B

E C) MODERNAMENTE É FEITA ATRAVÉS DE

UM TANQUE, PULMÃO CONTENDO ÁLCOOL

QUENTE, ESTE RECURSO É EMPREGADO

PARA SE CONSEGUIR UM FUNCIONAMENTO

MAIS REGULAR DA COLUNA DE

DESIDRATAÇÃO, MELHORANDO ASSIM O

RENDIMENTO DESTA.

EM FUNÇÃO DA MISTURA BINÁRIA ÁLCOOL-

ÁGUA SE TORNAR AZEOTRÓPICA NA

CONCENTRAÇÃO DE 97,2%, O PONTO DE

EBULIÇÃO DOS COMPONENTES ACONTECE

NA MESMA TEMPERATURA,

IMPOSSIBILITANDO A SEPARAÇÃO POR

DESTILAÇÃO, PARA SE OBTER O ÁLCOOL

ANIDRO (99,6ºGL).TEMOS QUE FAZER O USO

DE ARTIFÍCIOS ESPECIAIS PARA

DESIDRATAÇÃO.

O BRASIL DISPÕEM DE VÁRIAS

TECNOLOGIAS DE DESIDRATAÇÃO DE

ÁLCOOL, QUE A SEGUIR RELACIONAMOS:

• CICLO BENZENO (ATUALMENTE PROIBIDO

EM FUNÇÃO DE SER CANCERÍGENO, PORÉM

FOI MUITO UTILIZADO NO PASSADO);

• CICLO HEXANO O MAIS UTILIZADO

ATUALMENTE EM FUNÇÃO DA MIGRAÇÃO DO

CICLO BENZENO PARA ESTE;

• PENEIRA MOLECULAR;

• MEG (MONO ETILENO GLICOL).

A ESCOLHA DE UMA DAS TECNOLOGIA

DISPONÍVEIS É FEITA EM FUNÇÃO DA

LEGISLAÇÃO, CUSTOS INDUSTRIAIS E DE

INVESTIMENTOS. AS DUAS ÚLTIMAS

TECNOLOGIAS PERMITEM UM CONSUMO DE

VAPOR NA DESTILAÇÃO BASTANTE REDUZIDO,

COMPARANDO-SE COM AS ANTERIORES,

DESTACA-SE A ÚLTIMA QUE FOI

DESENVOLVIDA NO BRASIL E JÁ ENCONTRA-

SE EM CERCA DE 10% DAS DESTILARIAS

BRASILEIRAS POIS PERMITE A MIGRAÇÃO

SIMPLES, DO CICLO HEXANO PARA O MEG

SEM MODIFICAÇÕES RADICAIS NO

PROCESSO.

O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO POR

HEXANO OU MEG CONSISTE BASICAMENTE

EM SE ADICIONAR UM DESTES “TRATORES”

QUE ALTERA A TEMPERATURA DE EBULIÇÃO

DA MISTURA, FORMANDO UM TERNÁRIO

(ÁLCOOL-ÁGUA-AGENTE) E FAZ COM QUE O

ÁLCOOL FIQUE COM UM PONTO DE

EBULIÇÃO SUPERIOR AO DA MISTURA ÁGUA-

AGENTE, SENDO ESTE RETIRADO NO PÉ DA

COLUNA C, E OS VAPORES DE ÁGUA-

AGENTE SÃO CONDENSADOS NO TOPO

DA COLUNA, SEPARADOS NA COLUNA P

E O AGENTE RECUPERADO PARA UM

NOVO CICLO.