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Universidade Federal de So Joo Del Rei

Departamento de Qumica, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos

Laboratrio de Engenharia de Bioprocessos II

Fermentao Alcolica

Denise Soares

Filipe de Oliveira

Renata Ribeiro

Thas Faria

Ouro Branco, Outubro de 2014

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SUMRIO

1. INTRODUO ....................................................................................................3

2. OBJETIVOS..........................................................................................................4

3. MATERIAIS E MTODOS .................................................................................4

4. RESULTADOS E DISCUSSO ..........................................................................6

5. CONCLUSO ......................................................................................................9

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................9

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1. INTRODUO

O Brasil emprega o etanol como biocombustvel desde o fim da dcada de 70,

aps os chamados choque do petrleo, mas o interesse mundial mais recente por esta

alternativa se deve principalmente comprovao do aquecimento global e

necessidade de reduzir-se a emisso de novas quantidades de carbono na atmosfera. O

maior benefcio do uso de biocombustveis recai na formao de um ciclo de carbono no

qual a mesma quantidade de carbono lanada na atmosfera aps a queima do

combustvel capturada pelas reas cultivadas e empregado pelas plantas para seu

prprio crescimento. No Brasil, o etanol obtido atravs do processo de fermentao da

cana-de-acar. Fermentao o nome dado ao processo de degradao anaerbica de

glicose ou outro acar para obteno de energia. Esse processo realizado por

organismos anaerbicos, que no utilizam oxignio molecular e podem crescer na

ausncia deste (como algumas bactrias e fungos), e tambm por certos tecidos animais

(como o msculo esqueltico).

O microorganismo do fermento, denominado Saccharomyces cerevisiae,

responsvel pela produo das enzimas fundamentais para o processo de fermentao

alcolica. A intensidade da reao de fermentao depende do tipo de glicdio utilizado,

o que faz com que bebidas diferentes, produzidas pela fermentao de matrias-primas

especficas, apresentam diferentes teores alcolicos, como por exemplo, a cerveja (3 a

5%) e o vinho (10 a 15%). A produo de alguns tipos de bebidas alcolicas envolve

um processo de destilao aps o de fermentao, resultando em um aumento no teor

alcolico. So exemplos de bebidas destiladas a cachaa (45%) e o usque (40 a 75%).

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O caldo da cana a matria-prima mais utilizada em escala industrial para a

produo do etanol no Brasil, apresenta rendimento perto de 80 litros de etanol por

tonelada de cana-de-acar.

Partindo-se da equao de Gay Lussac:

C6H12O6 2C2H50H + 2CO2

so produzidos a partir de 100 g de glicose, 51,11 g de lcool ou 64 mL. Mas nas

condies de trabalho, obtm-se a partir de 100 g de glicose em torno de 48,5 g de

etanol ou 61 mL de etanol, onde aproximadamente 5% do acar so destinados para o

crescimento celular e para a formao dos subprodutos do processo.

2. OBJETIVOS

O objetivo geral dessa prtica foi desenvolver experimentalmente e acompanhar

um processo de fermentao alcolica, utilizando uma soluo aucarada e uma

levedura comercial de S. cerevisiae, sendo o microrganismo fermentador.

Os objetivos secundrios foram determinar a concentrao de biomassa e o grau

Brix nos diferentes estgios da fermentao, e posteriormente plotou-se grfico do grau

Brix em funo do tempo e da concentrao de biomassa em funo do tempo.

3. MATERIAIS E MTODOS

Inicialmente, preparou-se 3,5 litros de soluo aucarada enriquecida com sais

minerais e levedura para ocorrer a fermentao no biorretor. As propores esto

descritas abaixo.

3,5 litros de gua;

105 gramas de sacarose;

5

30 gramas de fermento biolgico comercial (Saccharomyces cerevisae);

22,5 gramas de sulfato de amnia e fosfato de amnia;

18 gramas de sulfato de magnsio e cloreto de clcio;

15 gramas de extrato de levedura.

A figura abaixo mostra a soluo aucarada no inicio da fermentao.

Figura 1. Soluo aucarada.

Figura abaixo mostra o fermento.

Figura 2. Fermento.

Durante intervalos de 30 minutos, retiraram-se as amostras para determinar o

grau Brix e a concentrao microbiana, do incio da fermentao at atingir o tempo de

6

4 horas. Por ltimo, recolheram-se amostras de 10 mL com uma seringa e colocou-as

em Placas de Petri, a qual foram incubadas em estufa (100 C por 24h) at atingir uma

massa constante.

4. RESULTADOS E DISCUSSO

Ao realizar se o experimento mediu-se os valores do grau Brix de amostras

retiradas do mosto de fermentao, por meio do refratmetro. Os dados esto

representados na Tabela 1.

Tabela 1. Grau Brix.

Tempo (h) Brix

0 5,0

0,5 4,8

1,0 4,0

1,5 3,8

2,0 3,5

2,5 3,0

3,0 2,5

3,5 2,0

Assim, foi possvel plotar um grfico, que est representado na Figura 3.

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Figura 3. Grfico tempo versus grau Brix.

Para determinar a concentrao da biomassa, utilizou-se a seguinte expresso

matemtica:

Na Tabela 2 encontram-se os valores calculados para a concentrao de

biomassa no experimento.

Tabela 2. Concentrao de Biomassa.

Tempo (h) Concentrao de Biomassa (g/L)

0 48,71

0,5 38,58

1,0 39,07

1,5 37,35

2,0 33,92

2,5 30,06

3,0 22,59

3,5 19,69

0

1

2

3

4

5

6

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

B

rix

tempo (h)

8

De acordo com esses dados obtidos, plotou-se um grfico apresentado na Figura

4, o qual pode observar a concentrao durante o tempo de fermentao.

Figura 4.Grfico tempo versus concentrao de Biomassa.

Por meio dos valores de grau Brix foi possvel observar que houve um

decrescimento, no muito acentuado, indicando que nem toda sacarose foi consumida.

Dessa forma, sabe-se que mesmo se toda sacarose fosse consumida, ainda assim o grau

Brix no chegaria a zero, visto que este no mede especificamente a sacarose, mas sim a

quantidade de slidos em soluo. Portanto, anlise do grau Brix insatisfatrio,

fazendo com que seja necessrio buscar outros mtodos com maior preciso para

acompanhar o processo fermentativo.

J o crescimento da concentrao de biomassa no pode ser observado com os

dados obtidos, visto que a curva apresenta um decrscimo da mesma. Uma hiptese que

pode explicar esse fato da massa seca possuir sacarose, fazendo ento que sua massa

interfira na curva. Uma alternativa para contornar esse resultado seria a filtrao das

amostras que foram retiradas no experimento, evitando assim, sacarose presente na

0

10

20

30

40

50

60

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Co

nce

ntr

a

o d

e B

iom

assa

(g/L

)

tempo (h)

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massa seca. Portanto, sabemos tambm, que a taxa de crescimento exponencial

influenciada pelas condies do ambiente, como temperatura, composio do meio de

cultura bem como pelas caractersticas genticas do prprio organismo.

5. CONCLUSO

Como esperado o experimento reafirma a importncia de estudar os parmetros

analisados nessa prtica, visto que so fundamentais para o controle e desenvolvimento

dos processos fermentativos. Percebe-se tambm que uma rea extremamente

importante na indstria de Bioprocessos, sendo que o conhecimento fundamental para

um profissional dessa rea.

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1]

Acessado em 23 de outubro de 2014.

[2] Pacheco. T. F., Fermentao alcolica com leveduras de caractersticas

floculantes em reator tipo torre com escoamento ascendente. Tese de

mestrado. UFU. Uberlndia, 2010.