PRODUÇÃO DE ALCOOL -1

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PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS
Profa. Dra. Márcia Regina Baldissera Rodrigues
PRODUÇÃO DE ALCOOL
ETANOL
O álcool combustível é um
biocombustível produzido, geralmente,
a partir da cana-de-açúcar
A produção do etanol é uma das mais importantes atividades dentro
da agroindústria, não só pelo valor da sua produção e dos inúmeros
usos e aplicações do seu produto principal, como também dos
subprodutos provenientes e dos empreendimentos correlatos e
derivados dessa indústria.
O etanol pode ser obtido por processo químico e bioquímico. No
processo químico, a via de obtenção é sintética, enquanto que, no
processo bioquímico, a via é fermentativa. A adoção de um ou outro
processo está condicionada a uma série de fatores, dos quais
consideram-se como os mais importantes, o desenvolvimento técnico-
econômico e a disponibilidade de matéria-prima na região considerada.
No processo químico, as matérias-primas utilizadas na síntese são o
eteno, o anidrido carbônico, etileno e muitas outras de menor
Importância. A via sintética não é utilizada no Brasil
PRODUÇÃO DE ALCOOL
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PRODUÇÃO DE ALCOOL
A tecnologia do álcool abrange várias operações unitárias, todas com
o objetivo de transformar os açúcares em álcool. Essas operações,
distintas e dispostas em sequencia lógica, são de natureza química,
bioquímica e física.
A obtenção do álcool por via fermentativa envolve duas etapas
complexas:
Fermentação
Destilação,
cujo perfeito desempenho depende o êxito da qualidade e quantidade do
produto final.
O fluxograma da fabricação do álcool, é um dos exemplos clássicos que
se utiliza o melaço (subproduto da fabricação do açúcar), no
processo de condução de fermentação Melle-Boinot.
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PRODUÇÃO DE ALCOOL
Produção
do açúcar
açúcar
Fermentação
do açúcar
Destilação
álcool
Cana-
de-açúcar
Lavagem Extração
Tratamento
Do caldo
Tratamento
Do caldo
PRODUÇÃO DE ALCOOL
PRODUÇÃO DE ALCOOL
PREPARO DO MOSTO
A primeira operação de importância fundamental é a pesagem, que
fornece a quantidade de matéria prima processada, para fim de
controle do rendimento industrial. O melaço proveniente dos depósitos
externos é enviado para uma balança e depois ao depósito interno,
localizado na parte mais alta da destilaria.
O Preparo dos mostos nas destilarias constam de: 
• tanques de medição;
• balanças;
• diluidores mecânicos;
• depósitos de sais minerais;
• depósitos de antissépticos;
• aquecedores;
• medidores de ácido.
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PREPARO DO MOSTO
O preparo do mosto (líquido açucarado susceptível de sofrer 
fermentação). 
O melaço, sendo um líquido denso, não é um meio favorável ao
desenvolvimento da fermentação, por isso é necessário condiciona-lo às
exigências do fermento, com relação à concentração em açúcares,
acidez, nutrientes e antissépticos.
• Para a correção da concentração, o melaço é enviado a um diluidor,
onde o melaço e a água são misturados.
• Em seguida é enviado a um tanque de homogeneização, de onde o
mosto é transferido para as dornas
• Dornas (recipientes onde se processa a fermentação fechadas ou
abertas).
• A adição dos nutrientes e do antisséptico é feita diretamente nas
dornas.
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DORNAS DE FERMENTAÇÃO
FECHADAS
DORNAS DE FERMENTAÇÃO
FECHADAS
DORNAS DE FERMENTAÇÃO
ABERTAS
DORNAS DE FERMENTAÇÃO
ABERTAS
ETAPA DE FERMENTAÇÃO
Juntamente com o mosto, é introduzido nas dornas, o agente
responsável pela fermentação, na forma de uma suspensão de
células de leveduras, denominado: fermento, pé de cuba ou levedo
alcoólico.
Da ação fermentativa do levedo no mosto, resulta o: vinho (mosto
fermentado)
Vinho - contêm em suspensão as células de leveduras, devendo as
mesmas serem recuperadas para as próximas fermentações.
O vinho é conduzido ao decantador e, posteriormente, a uma centrifuga
onde obtêm-se:
- Vinho delevurado (produto isento de leveduras)
- Leite de levedura, (suspensão de alta concentração celular)
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LEITE DE LEVEDURA
O tratamento do leite de levedura é um processo seletivo, que
elimina as eventuais células de bactérias contaminantes e as
leveduras não mais ativas.
Nas cubas (tanques de tratamento), o leite é diluído com água
e tratado com ácido sulfúrico.
 Após o tratamento, o fermento é inoculado no mosto, para
novo ciclo de fermentação.
A quantidade de ácido adicionada é suficiente para fornecer
uma acidez desejada ao mosto.
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Reutilização das leveduras ainda ativas
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VINHO DELEVURADO
O vinho que é resultante da centrifugação é enviado para a
dorna volante ou reservatório de vinho.
Para separação do álcool dos demais componentes do vinho,
empregam-se várias destilações específicas, operações que se
baseiam na diferença entre os pontos de ebulição das
substâncias.
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O PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Processo Melle-Boinot
Introduzido no Brasil há mais de 35 anos para fermentar melaço, tem
sido modificado para operar em larga escala com mostos compostos
por misturas de caldo de cana, xaropes e melaços
 O processo pode ser conduzido em regime de batelada, com
reciclo de células.
 O fermento é recuperado, através do uso de centrífugas e
submetido a um tratamento ácido (diluição, adição de ácido sulfúrico
e agitação)
 Ocorre aeração no pré-fermentador para restabelecer a atividade
das células (do fermento).
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O PROCESSO MELLE-BOINOT
O PROCESSO MELLE-BOINOT
O PROCESSO MELLE-BOINOT
O PROCESSO MELLE-BOINOT
O PROCESSO MELLE-BOINOT
Processo Melle-Boinot
São utilizadas várias dornas de menor capacidade
São pequenas fermentações: as dornas são cheias, fermentadas e
processadas uma a uma.
Características do processo:
• Alto custo de instalação e automação
• Alto custo de manutenção
• Facilidade no controle microbiológico
• Limpeza das dorna com maior freqüênciaGabriela
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Batelada
Sistemas de fermentação
 O mais utilizado é o processo em cascata (três ou mais
fermentadores ligados em série).
 O mosto é alimentado no primeiro reator, passando continuamente
aos outros fermentadores.
 Em geral, mais de 60% da conversão ocorre no primeiro reator.
 O fermento é separado em centrífugas e tratado de uma forma
continua empregando metodologia semelhante à utilizada no processo
Melle-Boinot.
PROCESSO CONTÍNUO DE 
FERMENTAÇÃO
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Processo contínuo
 Utilizam-se dornas de grandes dimensões:
1. A levedura é inserida no mosto na primeira dorna
2. Passará para as demais dornas de forma contínua até chegar à
última dorna
3. A última dorna terá concentração de açúcares muito baixa,
considerando a dorna como morta
4. O vinho da última dorna é enviado para centrifugação
5. O vinho centrifugado é enviado para a destilação.
PROCESSO CONTÍNUO DE 
FERMENTAÇÃO
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Processo contínuo
 Características do processo:
• Facilidade e baixo custo de automação
• Baixo custo de instalação e manutenção (menor número de dornas)
• Difícil controle microbiológico
• Dificuldade de limpeza das dornas
PROCESSO CONTÍNUO DE 
FERMENTAÇÃO
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PROCESSO CONTINUO
Contínuo
Sistemas de fermentação
FERMENTAÇÃO
A fermentação consiste de uma sequencia de reações catalisadas
por enzimas específicas, localizadas nas células microbianas. No
caso da fermentação alcoólica, monossacarídeos são metabolizados
pela levedura, via glicolítica levando a formação de piruvato. Em
seguida o piruvato é descarboxilado a acetaldeído, sendo finalmente
reduzido a etanol e gás carbônico.
AGENTE DE FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Os microrganismos, geralmente, usados na produção de etanol
são as leveduras. As leveduras podem estar na forma de
culturas puras, ou podem estar na forma de fermento
prensado, que pode ser adquirido nas panificadoras ou
indústrias produtoras de fermento.
Entre as leveduras produtoras de álcool, as linhagens são
geralmente provenientes das espécies:. Saccharomyces
cerevisiae, S. uvarum, Schizosaccharomyces pombe e o
fermento Fleischmann.
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AGENTE DE FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Pé-de-cuba ou microrganismos seco.
Procedimento: Se pega o envelope contendo o microrganismo
coloca-se em contato com água morna estéril, para reidratar.
Após estar reidratado - coloca-se em uma pequena quantidade de
mosto estéril que fica em fermentação por 24 horas,
Após 24 horas acrescenta-se mais mosto por mais 24 horas, e
continua aumentando a quantidade de mosto até atingir o grau Brix
desejado (Mosto 14 e 18 de sólidos solúveis) e concentração celular
desejado.
FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO
•Agente de fermentação:
Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces sp
* O etanol é inibidor à altas concentrações, e a 
tolerância das leveduras é um ponto crítico para uma produção 
elevada deste metabólito primário.
* A tolerância ao etanol varia consideravelmente de 
acordo com as linhagens de leveduras.
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FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO
•Temperatura (26 a 35oC)
Alta temperatura favorece contaminação bacteriana
•pH do mosto- 4,0 a 5,0
•Preparo e correção do mosto
- melaço: diluição – 15 a 25°Brix
fosfato e sais de amônio
-cana-de-açúcar: bruta ou clarificada
fosfatos, sais de amônio, sais de Mg, Mn e Co
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FATORES QUE AUXILIAM na FERMENTAÇÃO
Antissépticos
• No Brasil, não é usual esterilizarem-se os mostos nas destilarias de
álcool e aguardente. Para controlar o problema das
contaminações, usam-se antissépticos para criar ambiente
favorável ao desenvolvimento das leveduras e desfavorável a outros
microrganismos.
• Obtém-se boas fermentações usando-se 4 mg de hexaclorofeno
por litro de mosto ou pentaclorofenol na proporção de 0,01 a
0,05 g/litro de substrato.
• O ácido sulfúrico utilizado na correção do pH, também age como
antisséptico.
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FATORES QUE AUXILIAM na FERMENTAÇÃO
Antibióticos
• Pela mesma razão por que se empregam os antissépticos, usam-se
os antibióticos na fermentações industriais para produção de etanol.
• Sua ação é de agente esterilizante, em virtude de suas
propriedades bacteriostáticas.
• Aplica-se a penicilina (500-1000 UI/L de mosto) que é
economicamente mais recomendável ou cloranfenicol, tetraciclina e
clorotetraciclina.
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FERMENTAÇÃO NA PRÁTICA
Fase preliminar
 Inicia no momento do contato do fermento com o mosto
 Verifica-se multiplicação celular intensa
 Pequena elevação de temperatura
 Pequeno desprendimento de CO2.
 Duração de 4 a 6h
Com a mistura do fermento com o mosto, inicia-se o processo de
fermentação alcóolica dos açúcares, apesar de não existir um
limite entre as fases, podemos distinguir 3 fases durante toda a
fermentação
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FERMENTAÇÃO NA PRÁTICA
Fase tumultuosa
Desprendimento abundante de CO2 
Temperatura se eleva rapidamente
Densidade do mosto diminui
Aumento do teor alcoólico
 Grande formação de espuma (necessidade de antiespumante)
Aparência semelhante a um líquido em ebulição
Ocorre: 12 a 16 h.
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Fase complementar
 Menos agitação no líquido
 Redução gradativa do desprendimento de CO2
 Diminuição da temperatura
 Açúcares fermentescíveis se esgotam até um nível praticamente zero
 Ocorre:4 a 6 h 
FERMENTAÇÃO NA PRÁTICA
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PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO 
 O vinho proveniente da fermentação contém –
produtos de natureza líquida, gasosa e sólida
 PRODUTO LÍQUIDO 
 85 a 95% de água
 4 a 12% de álcool etílico
 Ácidos orgânicos - especialmente o ácido acético, às vezes ácidos 
minerais, como: sulfúrico e sulfídrico
 Aldeídos
 Ésteres 
 Alcoóis superiores - amílicos, propílicos, butílicos e traços de 
minerais
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PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO 
 PRODUTO SÓLIDO: açúcares ou materiais nitrogenados
(proteínas, aminas), bagacilhos, células de levedura,
bactérias, sais minerais,etc.
 PRODUTO GASOSO: gás carbônico, que desprende para a
atmosfera ou é armazenado em tanques e vendido para as
industrias de refrigerantes.
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