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BIOETANOL
Joel Gustavo Teleken
Palotina (PR), Maio de 2017.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR PALOTINA
MESTRADO - BIOENERGIA
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BIOETANOL
1) MATÉRIAS PRIMAS
2) BIORREATORES
3) PRODUÇÃO DE ETANOL
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MATÉRIAS PRIMAS
As matérias-primas de bio-conversão provenientes das
agroindústrias são muito variadas, e podem ser
classificadas segundo sua natureza físico-química!!!!
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MATÉRIAS PRIMAS
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Substratos solúveis: sacarose, glicose, frutose e
lactose podem ser facilmente extraídos e convertidos
em produtos. Exemplos:
Cana-de-açúcar;
Beterraba;
Melaço;
Soro de leite.
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CANA DE AÇÚCAR
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CANA DE AÇÚCAR
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Componentes Químicos e Tecnológicos da Cana de Açúcar
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CANA DE AÇÚCAR
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Produção de etanol por unidade de área plantada
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MATÉRIAS PRIMAS
Polissacarídeos insaturados de material amiláceo:
onde há necessidade de pré-tratamento para
solubilização e hidrolise, exemplos:
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Milho;
Mandioca;
Trigo;
Cevada;
Batata.
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MATÉRIAS PRIMAS
Polissacarídeos insolúveis, material de origem
celulósica, hemicelulósica e lignocelulósica são
oriundos de vegetais que necessitam de tratamentos
químicos e físicos vigorosos.
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OPERAÇÃO DE BIORREATORES
DESCONTÍNUO;
CONTÍNUO;
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PROCESSO DESCONTÍNUO
Carrega o reator fermenta
descarrega esteriliza recomeça
nova fermentação;
Volume no decorrer da fermentação
permanece constante;
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PROCESSO DESCONTÍNUO
Pode apresentar baixos rendimentos;
Substrato adicionado de uma única vez
no início da fermentação exerce efeitos
de:
Inibição;
Repressão;
Ou desvia o metabolismo celular a
produtos que não interessam.
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PROCESSO DESCONTÍNUO
Apresenta tempo morto (carga, descarga, lavagem,
esterilização);
Apresenta menores riscos de contaminação;
Grande flexibilidade de operação;
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FERMENTAÇÃO - DORNAS
BATELADA COM CENTRIFUGAÇÃO
ÁGUA ÁCIDO
DORNA
ÁGUA
TROCADOR DE CALORTANQUE PULMÃO
VINHO BRUTO
VOLANTE
DE VINHO
TURBINADO
CENTRÍFUGA
CUBA
FERMENTO
TRATADO
MOSTO
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO Fermentação Batelada
DESTILAÇÃO
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PROCESSO CONTÍNUO
Alimentação contínua do meio de cultura a uma
determinada vazão constante;
Volume de reação mantido constante através da retirada
contínua de caldo fermentado;
V=cte é necessário para obtenção do SS;
SS: condição na qual as variáveis de estado:
concentração de células, de substrato, de produto,
permanecem constantes ao longo do tempo de operação do
sistema.
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PROCESSO CONTÍNUO
Principais vantagens da fermentação contínua:
Aumento de produtividade: menores tempos mortos;
Obtenção de caldo fermentado uniforme, facilitando o projeto
de operações de recuperação do produto desejado;
Manutenção de células em mesmo estado fisiológico;
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PROCESSO CONTÍNUO
Principais vantagens da fermentação contínua:
Possibilidade de associação com outras operações contínuas
na linha de produção;
Maior facilidade no emprego de controles avançados;
Menor necessidade de mão-de-obra;
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PROCESSO CONTÍNUO
Principais desvantagens da fermentação contínua:
Maior investimento inicial na planta;
Possibilidade de ocorrências de mutações genéticas
espontâneas, resultando na seleção de mutantes menos
produtivas;
Maior possiblidade de ocorrências de contaminações:
Sistema aberto;
Necessita de assepsia nos sistemas de alimentação e
retirada do meio;
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PROCESSO CONTÍNUO
Principais desvantagens da fermentação contínua:
Dificuldade de manutenção de homogeneidade no reator:
Quando se trabalha com baixas vazões;
Quando o caldo adquire comportamento pseudo-plástico
(fungo filamentoso).
Dificuldade de operação em SS em situações como:
Formação de espuma;
Crescimento de microrganismo nas paredes do reator.
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FERMENTAÇÃO - DORNAS
CENTRÍFUGA
DESTILAÇÃO
ÁGUAÁCIDO
TRATAMENTO DO FERMENTO
MOSTO
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO Fermentação Contínua
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FABRICAÇÃO DE ÁLCOOL
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FABRICAÇÃO DE ÁLCOOL
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FABRICAÇÃO DE ÁLCOOL
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TERMINOLOGIA
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✓Mosto
Toda mistura açucarada ( caldo - mel - água ) destinada a
fermentação alcoólica.
✓Brix
Porcentagem de sólidos solúveis contidos em uma solução.
Exemplos de sólidos solúveis: sal, açúcar
✓Acidez
Utilizada para quantificar o índice de infecção
✓Açúcares Totais ( ART )
Porcentagem em peso de açúcares contido no caldo da
cana , compreendendo sacarose, glicose, frutose .
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Produção de etanol
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Produção de etanol
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Produção de etanol
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PREPARO DO MOSTO
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Mosto é uma mistura de mel, xarope e caldo clarificado.
Sua concentração é definida conforme a produção
pretendida.
O mosto deve ter as seguintes características:
➢ Isenção de Sólidos (bagacilho, areia, terra);
➢ Temperatura de 32ºC;
➢ Contaminação < 10² (ideal).
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Produção de etanol
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Produção de etanol
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Produção de etanol
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FERMENTAÇÃO
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O objetivo primordial da levedura, (ao metabolizar
anaerobicamente o açúcar) é gerar uma forma de
energia (ATP).
Empregada na realização de trabalhos
fisiológicos e biossínteses.
Necessário a manutenção da vida, crescimento
e multiplicação para perpetuar a espécie.
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FERMENTAÇÃO
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Temperatura
pH do mosto
Concentração da matéria-prima
Teor alcoólico do produto
Concentração de inóculo
Contaminação bacteriana
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FERMENTAÇÃO
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Em aerobiose, ocorre a oxidação total da glicose:
Diminui o rendimento em álcool mas pelo aproveitamento
de energia há maior produção de células de leveduras.
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FERMENTAÇÃO
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FERMENTAÇÃO
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FERMENTAÇÃO
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FERMENTAÇÃO
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Produção de etanol
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DESTILAÇÃO
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Processo de destilação: é aquele a que o VINHO é submetido visando a sua separação emsubstâncias voláteis e condensáveis.
Assim, temos de acordo com o grau de volatilidade, as seguintes frações:
Cabeça – são os componentes mais voláteis, recolhidos na primeira fraçãodo condensado;
• Coração – fração intermediária, constituída basicamente de etanol;
• Cauda – constituída de compostos menos voláteis.
Vinhaça – parte não volátil do vinho. O teor alcoólico nesse produto é virtualmente nulo, masalguns componentes voláteis podem estar presentes.
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DESTILAÇÃO
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Produção de etanol
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Produção de etanol
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