Slide 8 - Fermentação Alcoólica Fundamentos

Prévia do material em texto

Prof. Edmar das Mercês Penha
� Combustível verde ⇒ potencialmente global.
� Utilizado em indústrias de alimentos, perfumes,
cosméticos e como insumo da industria química;
� Em 2005, o Brasil movimentou 6 bilhões de
dólares com a produção de etanol.dólares com a produção de etanol.
Industrial
Bebidas
Combustível
� O álcool é obtido principalmente por fermentação
do caldo de cana ou melaço (resíduo da
fabricação do açúcar) ⇒⇒⇒⇒ através de um processo
bioquímico.
� Pode ser produzido a partir de qq carboidrato.
Produção do Álcool
� Pode ser produzido a partir de qq carboidrato.
Ex: sucos de frutas, milho, beterraba, batata,
malte, cevada, aveia, centeio, arroz, sorgo etc, ⇒ é
necessária a hidrólise dos carboidratos complexos.
Agente da fermentação: Leveduras
1ª ETAPA: Hidrólise da sacarose 
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
sacarose Invertase Glicose Frutose
Bioquímica
2ª ETAPA: Fermentação alcoólica
C6H12O6 → 2 H3C- CH2-OH + 2 CO2+ Energia
Monossacarídeo Etanol Gás carbônico
Na fermentação alcoólica são empregadas
linhagens selecionadas da levedura
Saccharomyces cerevisae.
Agente da fermentação
A cultura deve possuir:
� -crescimento vigoroso
� -elevada tolerância ao etanol
A tolerância ao etanol varia
de acordo com as linhagens
O etanol é inibidor a altas concentrações, e
a tolerância das leveduras é um ponto
crítico para uma produção elevada.
de acordo com as linhagens
de leveduras.
O crescimento cessa quando a produção
atinge 5% de etanol (v/v),
A taxa de produção é reduzida a zero, na
concentração de 6 a 10% de etanol (v/v).
PARÂMETROS*
LEVEDURAS
PE-2 VR-1 CAT-1 PAN**
Rendimento (%) 91,0 90,5 91,2 88,1Rendimento (%) 91,0 90,5 91,2 88,1
Glicerol (%) 3,38 3,20 3,54 4,70
Trealose (%) 9,5 10,6 10,3 6,0
Viabilidade final(%) 94 95 97 61
*média de 6 ciclos fermentativos;
** levedura de panificação.
1. Preparo do substrato;
2. Preparo do mosto;
3. Preparo do inóculo;
Etapas da Fermentação
3. Preparo do inóculo;
4. Fermentação;
5. Destilação .
Moagem da cana ⇒ arraste de impurezas: bagacilho
e terra. Separação através de peneiras fixas,
rotativas ou vibratórias;
Decantação ⇒ separação das impurezas menores.
Etapas da Fermentação
1. Preparo do substrato
Um tratamento mais completo do caldo implica
adição de cal, aquecimento e posterior
decantação, tratamento semelhante àquele
utilizado na fabricação de açúcar.
Mosto ≡ Meio reacional ou meio de cultivo. A concentração
de açúcar é definida conforme a produção pretendida e a
viabilidade da levedura.
O mosto deve ter as seguintes características:
� Isenção de sólidos (bagacilho, areia, terra);
Etapas da Fermentação
2. Preparo do mosto
� Isenção de sólidos (bagacilho, areia, terra);
� 10 a 20% de açúcares totais (densímetro-oBRIX);
� [nutrientes minerais]-Tabela
� pH - 4,5 a 5,5.
� Temperatura – 26 a 35ºC;
� Contaminação por bactérias < 10² (ideal) ⇒ agentes
antissépticos e antibióticos.
� [açúcar] - 5° a 13°Brix (máximo).
� Utilização de nutrientes ⇒ favorecer a
multiplicação rápida da levedura. Os mais
utilizados são:N, Mg, K e outros (zinco, fósforo,
cálcio etc.)
Etapas da Fermentação
3. Preparo do inóculo
cálcio etc.)
� Aeração ⇒ ar comprimido e por
agitação mecânica.
� Temperatura ideal - 35° a 37° C.
� Utilização de antibióticos ⇒ inibir o
crescimento de bactérias.
Etapas da Fermentação
4. Fermentação
� É realizada em dorna ou fermentador (Reator)
- tanques construídos geral/ em aço carbono.
Podem ser fechadas ou abertas.
� Pode ser realizada de forma contínua ou� Pode ser realizada de forma contínua ou
descontínua.
4.1 - Fermentação Descontínua ou 
Batelada
Neste processo são utilizadas várias dornas,
que são cheias, fermentadas e processadas
uma a uma.
� Convencional – com um inóculo (cultura pura obtida 
a partir de um tubo de cultura) para cada dorna.
� Com Cortes- Divide-se o mosto da 1ª fermentação 
em dois, completa-se o volume e deixa-se novamente 
fermentar. 
4.2 – Tipos de processos em batelada
fermentar. 
� Com Reaproveitamento do inóculo (ou de pé de 
cuba) - deixa-se o mosto decantar e recupera-se o 
precipitado (pé de cuba≡inóculo).
� Recuperação de leveduras- através da 
centrifugação recupera-se as leveduras (creme ou leite 
de leveduras).
BATELADA COM CENTRIFUGAÇÃO (MELLE BOINOT)
ÁGUA ÁCIDOFERMENTO 
TRATADO
MOSTO
DORNA
ÁGUA
TROCADOR DE CALOR
TANQUE PULMÃO 
VINHO BRUTO
VOLANTE 
DE VINHO 
TURBINADO 
CENTRÍFUGA
CUBA
DESTILAÇÃO
�Alto custo de instalação e automação;
� Alto custo de manutenção;
� Facilidade no controle microbiológico;
4.3 – Características do processo em 
batelada
� Facilidade no controle microbiológico;
� Limpeza das dornas com maior freqüência.
Neste processo utiliza-se dornas de grandes
dimensões, operando da seguinte forma:
1.O mosto é misturado ao inóculo na 1ª dorna;
2.Passará para as demais num processo contínuo
4.4 - Fermentação contínua
2.Passará para as demais num processo contínuo
até chegar a última dorna onde a concentração de
açúcares é a menor possível;
3.O vinho bruto desta última dorna é enviado para
centrifugação;
4.O vinho centrifugado é enviado para destilação.
MOSTO
CENTRÍFUGA
DESTILAÇÃO
ÁGUAÁCIDO
TRATAMENTO DO FERMENTO
�Facilidade e custo baixo de automação;
� Custo baixo de instalação de equipamentos
(menor n° de dornas);
4.5 – Características da fermentação 
contínua
� Difícil controle microbiológico;
� Dificuldade de limpeza das dornas.
vinho água
A- coluna de destilação
Etapas da Fermentação
5.Destilação
B
A
V
E
A- coluna de destilação
B- registro de vapor
E- prova de esgotamento
V- vinhaça
Produto final dos processos de destilação: álcool
hidratado ⇒ mistura binária álcool-água (mistura
azeotrópica) que atinge um teor da ordem de 96°GL.
Etapas da Fermentação
5. Destilação
COLUNA DE DESIDRATAÇÃO
� Benzeno é adicionado no topo da coluna ⇒ formação
do benzol - mistura azeotrópica ternária (benzeno-água-
álcool) com ponto de ebulição inferior ao do álcool
anidro.
� Álcool é retirado no fundo da coluna com
aproximadamente 99,7°GL.
Rendimento da fermentação 75 - 80% 90 - 92%
1977 2005Parâmetros
Rendimento da destilação 95% >99%
EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO
Nível de bactérias no vinho 108-109/mL
Tempo de fermentação 18 - 22 h 6 - 10 h
Recirculação de fermento ~70% >90%
105-106/mL
Teor de fermento no vinho 4-6% 8-17%
Substrato ⇒⇒⇒⇒ melaço (cana ou beterraba), c/ tratamento
prévio de diluição e clarificação.
Microrganismo ⇒⇒⇒⇒ linhagens de Saccharomyces cerevisiae
com as seguintes características:
� Estabilidade durante a conservação da cultura;
Produção de levedura de panificação
� Estabilidade durante a conservação da cultura;
� Capacidade de crescimento sob condições de elevada
aeração;
� Elevada capacidade de propagação em substrato à
base de melaço (rendimento ≅ 50 g levedura seca/100g
de sacarose);
� Ativa capacidade fermentativa de massas;
� Resistência à autólise.
ETAPAS
� Propagação das culturas: a partir de
subcultivos da levedura → preparação do inóculo
-fase inicial do processo industrial de
propagação.
Produção de levedura de panificação
propagação.
� Propagação final das leveduras de panificação.
� Recuperação das leveduras: levedura
prensada; levedura ativa seca.
Produção de levedura de panificação