TFF Producao de etanol converted

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TECNOLOGIA DAS FERMENTAÇÕES
PRODUÇÃO DE ETANOL
FONTES DE OBTENÇÃO
VIA FERMENTATIVA
preparo	do	substrato:
matéria-prima	para
tratamento		da extração	dos
açucares fermentáveis;
fermentação:	transformação	do	açúcar em etanol	e CO2;
destilação:	separação	do	etanol	-	2 operações:
1ª - mistura hidroalcoólica
2ª - impurezas do etanol
MATÉRIAS-PRIMAS
1º requisito: produto que contenha açúcar ou outro carboidrato
economicamente viável: volume de produção, rendimento industrial e custo de fabricação
Classificação:
matérias
açucaradas:
cana-de-açúcar,
beterraba, sorgo, sacarino, melaços, frutas
matérias	amiláceas	e	feculentas:	grãos amiláceos, raízes e tubérculos;
matérias	celulósicas:	palhas,	madeiras, resíduos agrícolas, resíduos sulfíticos.
MATÉRIAS-PRIMAS
Matérias açucaradas
fermentescíveis: contém monossacarídeos
– fermentação direta – sucos de frutas;
não	fermentescíveis:	contém dissacarídeos – hidrólise – inversão – sacarose
MATÉRIAS-PRIMAS
MATÉRIAS-PRIMAS
Matérias amiláceas e feculentas
fermentam após hidrólise - sacarificação
amido infermentescível -	açúcar fermentescível
Matérias celulósicas
Material vultuoso – difícil utilização – pouco viável
Terminologia
Mosto
Toda mistura açucarada ( caldo - mel - água )
destinada a	fermentação alcoólica.
Brix
Porcentagem de sólidos solúveis contidos em uma
solução. Exemplos de sólidos sóluveis: sal, açúcar
Acidez
Utilizada para quantificar	o índice de infecção
Açúcares Totais ( ART )
Porcentagem em peso de açúcares contido no caldo da
cana	compreendendo sacarose, glicose, frutose .
- mosto é uma mistura de mel, xarope e caldo clarificado. Sua concentração é definida conforme a produção pretendida e a viabilidade da levedura.
O mosto deve ter as seguintes características:
Isenção de sólidos (bagacilho, areia, terra);
Temperatura máxima de 32ºC;
Contaminação < 10² (ideal).
Preparo do Mosto
OBJETIVO: Realizar a introdução necessária de água ou caldo açucarado para obter a concentração adequada de açúcar na alimentação das dornas.
Diluição/concentração do Mosto
Resfriamento do Mosto
OBJETIVO:	Reduzir	a	temperatura	em	média	de	65ºC
para 28°C a 32ºC.
DE
TEMPERATURAS
CONSEQUÊNCIAS ELEVADAS:
Aumento da proliferação bacteriana;
Redução da viabilidade celular;
Queda no rendimento fermentativo;
Probabilidade maior de floculação.
Resfriamento do Mosto
Y = Z x 92 / 180
Y = 1000 x 92 / 180
Y = 92.000 / 180
Y = 511,11
R = m x 100 / Y
R = 450 x 100 / Y R = 45.000 / 511,11
R = 88,04%
180 g (glicose) ----------------- 92g (etanol)
1.000 g (glicose) -------------- X
X = 92.000/180 X = 511,11
R =	quantidade real
--------------------------- x 100
quantidade teórica
R =	450
----------	x 100
511, 11
R = 88,04%
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Importante subclasse dos fungos;
-Os fungos estão espalhados pela natureza: normalmente no solo e em regiões de umidade relativamente mais alta que as bactérias;
leveduras são unicelulares; se reproduzem normalmente por gemação ou brotamento;
dimensões maiores que as bactérias e propriedades morfológicas diferenciadas.
Leveduras
- leveduras são esféricas, elípticas ou cilíndricas, variando grandemente em suas dimensões (Sacharomyces cerevisiae) 2 a 8 micrômetros de diâmetro e 3 a 15 micrômetros de comprimento).
Leveduras
encontrados
-	leveduras	-	primeiros	microrganismos capazes de crescer na ausência de oxigênio;
em anaerobiose (ausência de oxigênio) o açúcar é convertido principalmente em álcool e dióxido de carbono (CO2);
em aerobiose (presença O2) os produtos formados são o dióxido de carbono e água, sendo sua multiplicação mais rápida e produz mais células.
Leveduras
Necessidades Nutricionais
As leveduras necessitam dos mesmos elementos químicos que as outras formas de vida: fonte de C, N e fatores de cescimento.
Fatores de Crescimento
As	leveduras	necessitam	de	determinados	fatores	de crescimento tais como vitaminas, sais etc.
Temperatura
Temperatura ideal de 20 a 30ºC.
pH
Aceita-se em geral que as leveduras crescem melhor em meios ácidos pH entre 4,5 e 5,0.
Multiplicação das leveduras
multiplicação do fermento – realizada no inicio da safra até que se atinja a população ideal para a condução do processo.
o decorrer da safra – acompanhamento para verificação de mortes por envelhecimento ou condições adversas e perdas de levedura no processo (centrifugas e fundo de dorna);
Multiplicação das leveduras
Cuidados especiais na condução do processo, tais como:
teor alcoólico;
tempo de tratamento;
adição de bactericidas e adição de antibióticos.
Oxigenação do meio:
Esta etapa é de extrema importância para o sucesso da multiplicação da levedura em função da aerobiose.
Ocorre	através	da	utilização	de	ar	comprimido	e	por agitação mecânica.
Aquecimento da água e mosto:
Garante		uma	maior	 velocidade	na levedura	e	provoca	inibição	de
multiplicação	da
leveduras	não
interessantes ao processo.
Temperatura em torno de 28 a 37° C.
Princípios Fundamentais: Multiplicação
Utilização de antibióticos:
Necessário para inibir o crescimento de bactérias.
Brix de alimentação:
Faixa ideal de operação: de 6° a 10° Brix.
Para Brix maiores que 10° a velocidade de multiplicação da levedura é menor.
Princípios Fundamentais: Multiplicação
Utilização de nutrientes:
São	importantes
também	para	favorecer	a
multiplicação rápida da levedura.
Os mais utilizados são:
fontes de nitrogênio (sulfato de amônio);
fontes de magnésio (sulfato de magnésio);
fontes de potássio .
e outros (zinco, fósforo, cálcio etc.)
A	aplicação	é	necessária	até	atingir	5%	de	fermento
dentro das dornas.
Princípios Fundamentais: Multiplicação
Exemplos
Multiplicação das Leveduras
Fatores que influenciam a Fermentação
Nesta temperatura a levedura se multiplica menos, e
aumenta o rendimento.
se conseguir manter a
contaminação sob controle.
Temperatura Ideal
de 33º a 34ºC,
sendo a máxima 37ºC
isto é...
Temperatura de Fermentação
Velocidade de Alimentação
Quanto	menor	a	velocidade	menor	estresse,
Ideal	:
menor	produção
de	produtos	secundários	e	maior
rendimento.
Crítico : Quanto maior a velocidade:
Maior a produção de glicerol;
Maior a infecção;
Maior estresse da levedura;
Alto custo da refrigeração;
Alto custo de antibiótico.
Principais subprodutos
Glicerol:
Protetor estresse osmótico ( Quando há uma	grande
concentração de sais no meio ).
Ácido Orgânicos : Ácido Acético e Ácido Succínico:
Ácido Succínico ► Agente antibacteriano natural;
Ácido Acético ►Surge na fermentação em função da ação de bactérias.
Biomassa :
Crescimento da massa celular.
BATELADA COM CENTRIFUGAÇÃO
(MELLE BOINOT)
ÁCIDO
DORNA
ÁGUA
TROCADOR DE CALOR
TANQUE PULMÃO
VINHO BRUTO
VOLANTE DE VINHO TURBINADO
CENTRÍFUGA
CUBA
FERMENTO	ÁGUA TRATADO
MOSTO
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
DESTILAÇÃO
+ LEVEDURAS (FERMENTO)
Fatores que causam perdas
Espumas
Floculação
Espumas:	bolhas	de	gás	aprisionadas	por película líquida
Floculação
Ocorre	pela	presença	de	leveduras	floculantes:	Em produção de aguardente é comum a aplicação. .
A	melhor	medida	é	a	preventiva,	ou	seja,	evitar	que	a levedura flocule.
Floculação
Causas da floculação:
Resposta da levedura às mudanças do meio ambiente que podem ser provocados, por exemplo, por bactérias e também representa um mecanismo de defesa da levedura em condições desfavoráveis a sua sobrevivência, ou seja, uma estratégia de sobrevivência.
Floculação
IDEAL: CÉLULAS ISOLADAS
FLOCULAÇÃO CAUSADA POR BACTÉRIAS
São tanques construídos geralmente em aço carbono com capacidade variável de acordo com a capacidade do processo.
Podem ser fechadas ou abertas:
Abertas: apresentam perda acentuada pois, com a eliminação do CO2 da fermentação, haverá um arraste de álcool.
Dornas de Fermentação
Pode- se encontrar 3 tipos de processos de fermentação: sendo:
Fermentação Contínua;
Fermentação Descontínua;Fermentação Conbat.
Tipos de Processo de Fermentação
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Fermentação Contínua:
Neste processo utiliza-se dorna de grandes dimensões, sendo que o processo é ininterrupto:
1º -	O mosto é misturado a levedura na primeira dorna;
2º - Passará para as demais num processo contínuo até chegar a ultima dorna onde a concentração de açúcares estará menor possível podendo assim considerar a dorna como morta;
3º -	O vinho bruto desta última dorna é enviado para centrifugação;
4º - O	vinho centrifugado é enviado para o aparelho de destilação.
CENTRÍFUGA
DESTILAÇÃO
ÁGUA
ÁCIDO
TRATAMENTO DO FERMENTO
MOSTO
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Fermentação Contínua
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Características deste processo :
Facilidade e custo baixo de automação;
Custo baixo de instalação de equipamentos ( menor n° de dornas );
Difícil controle microbiológico;
Dificuldade de limpeza das dornas.
Fermentação	Contínua
Fermentação Descontínua ou Batelada :
Neste processo utilizam-se várias dornas geralmente com capacidade menor que as do processo contínuo.
Pode-se dizer que neste tipo de processo trabalha- se fazendo várias pequenas fermentações, pois as dornas são cheias, fermentadas e processadas uma a uma.
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Fermentação Descontínua
Características deste processo :
Alto custo de instalação e automação;
Alto custo de manutenção;
Facilidade no controle microbiológico; Limpeza das dornas com maior frequência .
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Fermentação Descontínua
Fermentação Conbat :
Neste tipo de processo tem-se uma mescla dos dois processos, sendo que tem-se 1 dorna “mãe” por onde se começa o processo de alimentação e dela distribui-se para as demais dornas para o término da fermentação.
TIPOS DE PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Fermentação Conbat