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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,
CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DE ALAGOAS
FABRICAÇÃO DE ÁLCOOL
CONTAMINAÇÃO DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
AULA 4
Felipe Thiago C. de Souza
Disciplina: Fabricação de Etanol
As bactérias contaminantes na fermentação
alcoólica são causadoras de vários problemas
tais como:
Consumo de açúcar;
Queda da viabilidade do fermento;
Floculação da leveduras;
Formação de subprodutos;
Problemas operacionais
Queda no rendimento alcoólico.
Disciplina: Fabricação de Etanol
A contaminação bacteriana ocorre porque as usinas
podem ser ambientes propícios para seu
desenvolvimento, tais como:
Tratamento térmico ineficiente;
Pontos mortos no processo;
Contaminação pelos trocadores de calor;
Água utilizada na diluição do fermento;
Tubulações e caixa de caldo sujas;
Assepsia das dornas;
Paradas na indústria;
Terra aderida às raízes, caule e folhas.
Tipo de transporte, armazenamento, tempo de corte e
processamento
Disciplina: Fabricação de Etanol
Disciplina: Fabricação de Etanol
Disciplina: Fabricação de Etanol
Disciplina: Fabricação de Etanol
Composição de sais minerais e carboidratos;
Atividade de água;
pH;
Temperatura.
Microrganismo que chegam à indústria vão encontrar
condições ideais ao seu desenvolvimento.
Disciplina: Fabricação de Etanol
Os prejuízos provocados pelas bactérias!!!
São capazes de dobrar a contaminação em apenas 28 minutos!!!! Níveis superiores de 105 células/mL, preocupação!!!
Além de prejudicar a produção de etanol, exige a
aplicação exagerada de antibióticos
Cerca de 10 quilos podem ser usados por dia, ao custo de US$ 200 por
quilo. Além, pode-se desenvolver linhagens resistentes.
Disciplina: Fabricação de Etanol
As bactérias mais atuantes na fermentação alcoólica são:
Acetobacter;
Lactobacillus (maior ocorrência);
Bacillus (maior ocorrência);
Clostridium;
Enterobacter;
Leuconostoc (maior ocorrência);
Streptococcus.
FERMENTAÇÃO ACÉTICA;
FERMENTAÇÃO LÁCTICA;
FERMENTAÇÃO BUTÍRICA;
FERMENTAÇÃO DEXTRÂNICA
Disciplina: Fabricação de Etanol
Numa amostragem de um processo fermentativo os gêneros
que predominaram no processo foram:
Acetobacter 7,2%
Lactobacillus 45%
Bacillus 9,4%
Clostridium;
Enterobacter 6,75%
Leuconostoc 14,4%
Streptococcus
Segundo Rosales (1989), apud Angelis (2010), em
seu estudo identificou 222 linhagens que foram
isoladas na fermentação alcoólica, assim
distribuídas: Gram-positivas (75,68%) e Gram-
negativas (24,32%). Entre as Gram-positivas
estão bastonetes (76,78%):; e cocos (23,21%):
GRAM (+) E GRAM (-)
TESTE DE COLORAÇÃO
Disciplina: Fabricação de Etanol
Morfologia das bactérias contaminantes
Disciplina: Fabricação de Etanol
Disciplina: Fabricação de Etanol
FERMENTAÇÃO ACÉTICA
Esta fermentação ocorre pela atuação da bactéria
ACETOBACTER que oxida etanol transformando-o em ácido
acético.
São bactérias aeróbicas, GRAM ( -) de
bastonetes curtos, que desenvolveu-se
entre 15 a 45ºC.
Presença de drosophilas.
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FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Esta fermentação ocorre pela atuação da bactéria
LACTOBACILLUS (maior predominância) E STREPTOCOCCUS
transformando o açúcar em ácido láctico.
São bactérias aeróbicas, GRAM ( +) de bastonetes curtos, que
desenvolveu-se em temperaturas elevadas até 45ºC.
Podem ser homofermentativas ou heterofermentativas.
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FERMENTAÇÃO LÁCTICA
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FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Disciplina: Fabricação de Etanol
ESPÉCIES DE LACTOBACILLUS
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FERMENTAÇÃO DEXTRÂNICA
Esta fermentação ocorre pela atuação da bactéria LEUCONOSTOC
MESENTERÓIDES gerando uma goma chamada
canjica(semelhante a nata de leite) e como subprodutos ácido
acético e láctico.
Pode provocar perdas de 15% no rendimento fermentativo.
São bactérias cocos Gram (+), vivem isoladas, em pares ou cadeias.
Temperatura ótima de desenvolvimento 36ºC é heterofermentativa
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FERMENTAÇÃO BUTÍRICA
Geralmente esta associada ou ocorre depois da fermentação
láctica;
Esta fermentação ocorre pela atuação da bactéria
CLOSTRIDIUM;
Além do ácido butírico há produção, no mesmo processo, de
certa quantidade de ácido acético, ácido fórmico, CO2, alcoóis;
A presença de ácido butírico no mosto confere a este odor
prenetrante, característico de ranço
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FERMENTAÇÃO LEVÂNICA A fermentação do levânio, um polissacarídeo semelhante ao dextrânio e
sintetizado também a partir da sacarose, conforme a equação abaixo.
A síntese do levânio é promovida por várias bactérias do gênero
Bacillus (+), Aerobacter (-) e Streptococcus (+)
C12H22O11 → (C6H12O6)n + C6H12O6
Sacarose levânio glicose
Mostos sujeitos a esse tipo de fermentação apresentam-se muito
viscoso
Cabrini; Gallo (1999) apud Camolez; Mutton (2005),
definiram levedura contaminante como qualquer levedura
presente no processo fermentativo que não seja aquela
selecionada para a condução da produção de álcool, que
atuam prejudicando a fermentação, causando problemas
operacionais e aumentando o tempo de fermentação.
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LEVEDURAS SELVAGENS
A cana-de-açúcar utilizada como matéria- prima nas usinas
sucroalcooleiras, segundo estudos, contem inicialmente níveis de 103
a 104 de fungos por grama de planta.
Embora essas leveduras sejam habitantes naturais do caldo, entre elas
estão leveduras que não apresentam características favoráveis a sua
permanência no ambiente hostil das dornas. Elas são eliminadas
naturalmente e na maioria das vezes não acarretam danos ao
processo.
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LEVEDURAS SELVAGENS
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LEVEDURAS SELVAGENS
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LEVEDURAS SELVAGENS
LEVEDURAS “GABRIELAS”
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LEVEDURAS SELVAGENS
LEVEDURAS SELVAGENS ATUANDO NA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Candida
Pichia
Dekkera
Brettanomyces
Trichosporon
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LEVEDURAS SELVAGENS
A presença destas leveduras selvagens trazem sérios prejuízos
como a queda no rendimento, maior tempo de fermentação no
processo, problemas operacionais, formação de espumas.
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LEVEDURAS SELVAGENS
Contudo, alguns contaminantes podem apresentar efeito
contrario, com bom desempenho fermentativo, podendo ser
selecionados para atuarem como as leveduras do processo numa
safra posterior.
Disciplina: Fabricação de Etanol
FLOCULAÇÃO A floculação é um fenômeno apresentado por leveduras, as quais
se unem em agregados denominados flocos constituídos por
várias células.
IDEAL
CAUSADO PELA BACTÉRIA LACTOBACILLUS FERMENTUM
Isso acontece provavelmente devido a presença de uma capa proteica
de natureza gelatinosa sobre as bactérias, que possibilitam sua fixação
nas células de leveduras
Para maximizar o rendimento, a produtividade e a flexibilidade do
processo de fermentação, é necessário manter o equilíbrio entre as
populações microbianas em meio favorável às leveduras. Neste sentido,
o controle microbiológico é considerado um instrumento de extrema
importância.
ANTIBIÓTICOS
ÁCIDO SULFÚRICO
COMPOSTOS FENÓLICOS
COMPOSTOS CLORADOS
QUARTENÁRIO DE AMÔNIO
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES
MÉTODOS TRADICIONAIS DE CONTROLE
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES
ÁCIDO SULFÚRICO
é um ácido forte de fórmula H2SO4, possui alto poder corrosivo, sendo de
uso sistemático no processo de fermentação Melle-Boinot.
Utilizado na etapa de tratamento do fermento, mantendo o pH do meio
na faixa de 2 – 3, inibindo o desenvolvimento dos contaminates.
Tratamento por duas horas provoca redução
de 44,58% da microbiota bacteriana!!!!
A utilização de agentes antimicrobianos reduz os danos causados
pelos contaminantes, além de medidas como limpeza das
moendas, tubulações, instalações da fermentação e vários outros
procedimentos, tais como descarte de fundo de dorna,
returbinação do fermento e tratamento ácido.
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES
Os antibióticos são microbiocidas específicos, com
ação seletiva sobre as principais bactérias
contaminantes da fermentação.
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES ANTIBIÓTICO
O uso contínuo de antibióticos na indústria acaba
provocando a seletividade das bactérias, sendo uma de
suas sérias limitações. Com isso, as bactérias se tornam
cada vez resistentes.
menos sensíveis à ação dos antibióticos
Podem ser bactericidas ou bacteriostáticos
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES
ANTIBIÓTICO (OS MAIS UTILIZADOS NO TRATAMENTO)
ANTIBIÓTICO
KAMORAN
CORSTAN
PENICILINA
TETRACICLINA
CLORANFENICOL
VIRGINIAMICINA
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES
ANTIBIÓTICO (OS MAIS UTILIZADOS NO TRATAMENTO)
KAMORAN (controla cerca de 80%)
É um antibacteriano utilizado no controle das principais espécies
GRAM (+) contaminantes da fermentação alcoólica.
Princípio ativo: Monoensina Sódica Cristalina
Tem efeito bactericida e bacteriostática contra Lactobacillus, Bacillus, Streptococcus
e Leuconostoc.
Dose mínima recomendada, 3,0 ppm, em relação al volume total de vinho
bruto.
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE DOS CONTAMINANTES ANTIBIÓTICO (OS MAIS UTILIZADOS NO TRATAMENTO)
CORSTAN
É um antibacteriano utilizado no controle das principais espécies
GRAM (+) e GRAM (-) contaminantes da fermentação alcoólica.
Apresenta como características a ação eficaz no combate de
bactérias presentes no mel final com índice superiores a 102
bactérias/mL.
Dose mínima recomendada, 3,0 ppm, em relação ao volume total de vinho
bruto – 5,0 ppm em relação a vazão de mel – 10 ppm sobre o volume de mel
estocado.
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE MICROBIOLÓGICOS
COM ESSES PARÂMETROS PODEMOS MONITORAR A PARTE
MICROBIOLOGIA DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA.
Disciplina: Fabricação de Etanol
CONTROLE MICROBIOLÓGICOS
CORSTAN VIVAS
BROTAMENTO
MORTAS
Disciplina: Fabricação de Etanol
RELAÇÃO: REDIMENTO- CONTAMINAÇÃO
Disciplina: Fabricação de Etanol
RELAÇÃO: REDIMENTO - ACIDEZ
Disciplina: Fabricação de Etanol
RELAÇÃO: REDIMENTO – ACIDEZ - CONTAMINAÇÃO
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
A PREVENÇÃO É A MELHOR FORMA DE COMBATE A CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
PROMOVERÁ A REDUÇÃO DE CUSTOS E ELEVADOS RENDIMENTOS INDUSTRIAIS
RASTREAR OS PONTOS
DE CONTAMINAÇÃO
RASTREAR OS PONTOS
DE CONTAMINAÇÃO
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
QUALIDADE DA MATÉRIA-PRIMA ( MOER SEMPRE QUE POSSÍVEL
CANAS SADIAS)
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
ALTA QUANTIDADE DE IMPUREZAS MINERAIS(TRAZENDO
BACTÉRIAS NO TANQUE DE CALDO
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
UTILIZAR ÁGUA DE BOA QUALIDADE DURANTE LAVAGEM DA
CANA E DILUIÇÃO DO FERMENTO
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
FALTA DE ASSEPSIA DAS ESTERIAS DE CANA
CONTAMINAÇÃO !!!!!!!!!!
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
ASSEPSIA DAS ESTERIAS DE CANA
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
LIMPEZA DIÁRIA DAS MOENDAS, TANQUES DE CALDO, TANQUES
DE MEL, FILTROS.
TANQUES DE
CALDO
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
LIMPEZA DIÁRIA DAS MOENDAS, TANQUES DE CALDO, PAROL E
CHUMACEIRAS
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
ASSEPSIA NO SETOR DE MOAGEM
Disciplina: Fabricação de Etanol
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
DIMINUIÇÃO DE PONTOS MORTOS NO PROCESSO
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
TRATAMENTO DO CALDO
Tratamento do caldo
Peneiramento
(peneira rotativa)
Aquecimento
Decantador
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
LIMPEZA DE DORNA
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
LIMPEZA PERIÓDICA DOS TROCADORES DE CALOR TIPO PLACAS
Disciplina: Fabricação de Etanol
FORMAS DE PREVENÇÃO DE
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
A Fermentec calcula que uma usina com capacidade de
produção de 500 mil/ m3/dia economiza aproximadamente
R$ 1 milhão por safra – a estimativa considera o preço do
litro de álcool a R$ 1. “Mas só vai conseguir atingir estes
números quem investir e monitorar adequadamente o
processo de fermentação, o que exige muito esforço”,
frisa Godoy.