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.