Aula 4 Contaminação Da Fermentação Alcoólica

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.


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


Composição de sais minerais e carboidratos;

Atividade de água;

pH;

Temperatura.

Microrganismo que chegam à indústria vão encontrar

condições ideais ao seu desenvolvimento.


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.


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


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


Morfologia das bactérias contaminantes


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.

Disciplina: Fabricação de Etanol Disciplina: Fabricação de Etanol

FERMENTAÇÃO LÁCTICA


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.


FERMENTAÇÃO LÁCTICA


ESPÉCIES DE LACTOBACILLUS


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


FERMENTAÇÃO BUTÍRICA

Geralmente esta associada ou ocorre depois da fermentação

láctica;


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


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.


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.


LEVEDURAS SELVAGENS


LEVEDURAS SELVAGENS


LEVEDURAS SELVAGENS

LEVEDURAS “GABRIELAS”


LEVEDURAS SELVAGENS

LEVEDURAS SELVAGENS ATUANDO NA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA

Candida

Pichia

Dekkera

Brettanomyces

Trichosporon


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.


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.


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


CONTROLE DOS CONTAMINANTES

MÉTODOS TRADICIONAIS DE CONTROLE



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.



Os antibióticos são microbiocidas específicos, com

ação seletiva sobre as principais bactérias

contaminantes da fermentação.


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



ANTIBIÓTICO (OS MAIS UTILIZADOS NO TRATAMENTO)

ANTIBIÓTICO

KAMORAN

CORSTAN

PENICILINA

TETRACICLINA

CLORANFENICOL

VIRGINIAMICINA



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.


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.


CONTROLE MICROBIOLÓGICOS

COM ESSES PARÂMETROS PODEMOS MONITORAR A PARTE

MICROBIOLOGIA DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA.


CONTROLE MICROBIOLÓGICOS

CORSTAN VIVAS

BROTAMENTO

MORTAS


RELAÇÃO: REDIMENTO- CONTAMINAÇÃO


RELAÇÃO: REDIMENTO - ACIDEZ


RELAÇÃO: REDIMENTO – ACIDEZ - CONTAMINAÇÃO


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




QUALIDADE DA MATÉRIA-PRIMA ( MOER SEMPRE QUE POSSÍVEL

CANAS SADIAS)




ALTA QUANTIDADE DE IMPUREZAS MINERAIS(TRAZENDO

BACTÉRIAS NO TANQUE DE CALDO




UTILIZAR ÁGUA DE BOA QUALIDADE DURANTE LAVAGEM DA

CANA E DILUIÇÃO DO FERMENTO




FALTA DE ASSEPSIA DAS ESTERIAS DE CANA

CONTAMINAÇÃO !!!!!!!!!!




ASSEPSIA DAS ESTERIAS DE CANA




LIMPEZA DIÁRIA DAS MOENDAS, TANQUES DE CALDO, TANQUES

DE MEL, FILTROS.

TANQUES DE

CALDO




LIMPEZA DIÁRIA DAS MOENDAS, TANQUES DE CALDO, PAROL E

CHUMACEIRAS



ASSEPSIA NO SETOR DE MOAGEM





DIMINUIÇÃO DE PONTOS MORTOS NO PROCESSO




TRATAMENTO DO CALDO

Tratamento do caldo

Peneiramento

(peneira rotativa)

Aquecimento

Decantador




LIMPEZA DE DORNA




LIMPEZA PERIÓDICA DOS TROCADORES DE CALOR TIPO PLACAS




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.

Aula 4 Contaminação Da Fermentação Alcoólica

Documents

Transcript of Aula 4 Contaminação Da Fermentação Alcoólica