FERMENTAÇÃO DE MOSTO SUBMETIDO À TRÊS MÉTODOS DE PASTEURIZAÇÃO FERMENTATION OF MASH SUBMITTED TO THREE PASTERURIZATION METHODS

Transcrição

1 FERMENTAÇÃO DE MOSTO SUBMETIDO À TRÊS MÉTODOS DE PASTEURIZAÇÃO FERMENTATION OF MASH SUBMITTED TO THREE PASTERURIZATION METHODS Arthur Zaupa Montini (1) Josiene Rocha Teixeira (1) Patrick Allan dos Santos Faustino (1) Márcio Roberto de Carvalho (1) Leonardo Lucas Madaleno (1) Mariana Carina Frigieri (1) Resumo O controle de contaminantes é desafio para o setor sucroenergético e a busca de métodos de controle alternativo ao uso de antibióticos tem sido essencial. Neste contexto, foi estudada a temperatura como barreira física visando à redução máxima da população microbiana sem, no entanto, alterar o rendimento do processo fermentativo. Para esse estudo foi desenvolvido um protótipo capaz de aumentar e reduzir rapidamente a temperatura. Foram realizados três métodos de pasteurização no mosto de melaço. Os tratamentos empregados, com três repetições, foram: sem pasteurização, 63 o C por 30 min., 75 o C por 15 segundos, e ponto de ebulição por dois segundos. De forma instantânea a temperatura foi reduzida para 20 o C e foi realizado o processo fermentativo. O emprego da temperatura foi capaz de diminuir significativamente a contaminação do mosto. No entanto, a produção de etanol foi menor nos tratamentos com pasteurização em relação à testemunha. Palavras-chave: Contaminantes. Tratamento térmico. Processo fermentativo. Abstract The control of contaminants is a challenge for the sugarcane industry and research of alternative control methods to the use of antibiotics has been essential. In this context, the temperature was studied as a physical barrier for ultimate reduction of the microbial population without, however, altering the yield of the fermentation process. For this study we developed a prototype capable of increase and reduce quickly temperature. Three methods of pasteurization of molasses mash were made. The treatments, with three replications, were: without pasteurization, 63 o C for 30 min., 75 o C for 15 sec., and boiling point in two seconds. Immediately temperature was decreased to 20 o C for fermentation process. The use of temperature has been able to significantly reduce contamination of mash. However, ethanol production was minor in pasteurization treatments compared with control (without pasteurization). Keywords: Contaminants. Heat treatment. Fermentation process 1 Faculdade de Tecnologia Nilo de Stéfani, Jaboticabal (Fatec-JB) SP; contato: marifrigieri@fatecjaboticabal.edu.br Ciência & Tecnologia: Fatec-JB, Jaboticabal, v. 7, Suplemento. 7

2 1 Introdução O controle de contaminantes na fermentação é essencial e desafio para o setor sucroenergético, que utiliza antibióticos para a redução da contaminação. Atualmente, a busca por métodos de controle alternativos e ambientalmente compatíveis tem motivado diversas pesquisas (CAETANO & MADALENO, 2011; OLIVEIRA, et al., 2013). Neste sentido, foi desenvolvido um protótipo para o estudo da temperatura como barreira física aplicada diretamente no mosto, visando a redução máxima da população microbiana para uso em processo fermentativo.. 2 Material e Métodos O experimento foi realizado nos laboratórios da Faculdade de Tecnologia Nilo de Stéfani de Jaboticabal/ FATEC. Inicialmente o mosto foi padronizado e submetido a três temperaturas para verificar a ação do calor na contaminação. As temperaturas e o tempo de exposição foram escolhidos para simular o processo de pasteurização que ocorre com o leite. Foi utilizada a temperatura de 63ºC por 30 minutos para simular a pasteurização lenta LTLT (Low Temperature and Long Time), 73ºC por 15 segundos para simular a pasteurização rápida HTST (High Temperature and Short Time) e 100ºC (máxima temperatura conseguida) por 2 segundos para simular a ultra-pasteurização UHT (Ultra High Temperature). Após a passagem pela temperatura o mosto feito de melaço foi imediatamente resfriado em protótipo desenvolvido na unidade composto por um barril plástico contendo uma serpentina de cobre envolvida por gelo (Figura 1). Após o aquecimento o mosto percorre a serpentina para garantir o resfriamento adequado. As amostras foram coletadas em frascos estéreis de 1L, e identificados com letras de A, B e C para as temperaturas de 63, 73 e 100ºC, respectivamente. Como contraprova foi utilizado o mosto sem aplicação da temperatura. Os mostos coletados foram submetidos ao ensaio de contaminação pela contagem em placas de PCA (RAVANELI et al., 2011) e ao processo de fermentação. Para a realização da fermentação o mosto foi ajustado para 14º Brix e o ph foi corrigido para 4,5 com a adição de ácido sulfúrico (5 N). Em seguida, foram realizadas as análises de qualidade através da determinação da acidez total (CTC, 2005) e ART (açúcares redutores totais), de acordo com Lane & Eynon (1934). No processo foi utilizada levedura prensada (Saccharomyces cerevisiae) na proporção de 30g L -1. A fermentação foi considerada finalizada quando a concentração de sólidos solúveis foi menor do que 4 o Brix. A análise de viabilidade foi Ciência & Tecnologia: Fatec-JB, Jaboticabal, v. 7, Suplemento. 8

3 realizada conforme Lee et al., (1981). A acidez sulfúrica, os açúcares redutores residuais totais (ARRT) e o teor etanólico do vinho foram realizados conforme CTC (2005). A quantidade de etanol produzido e a eficiência fermentativa foram calculadas conforme descrito em Fernandes (2006). Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância pelo teste F e comparação entre médias realizadas pelo teste de Tukey, segundo Banzatto e Kronka, (2006). Figura 1 Protótipo utilizado no resfriamento do mosto após o aquecimento; A. Serpentina de cobre envolvida com gelo; B. Coleta do mosto resfriado. A B 3 Resultados e Discussão O mosto de melaço foi submetido às diferentes temperaturas, imediatamente resfriadas e amostras de 1L foram coletadas. Na Tabela 1 é possível verificar as temperaturas em que as amostras foram submetidas, o tempo e a contaminação média apresentada. Houve queda significativa na contaminação nas amostras submetidas à temperatura, mostrando a eficiência do processo na eliminação da contaminação. Tabela 1 Temperatura, tempo de exposição e contaminação média apresentada Amostra Temperatura Tempo de exposição Contaminação (ºC) (UFC/mL) Testemunha (T) Ambiente 0 1,1x10 8 A 63ºC 30 minutos 3,9x10 3 B 73ºC 15 segundos 1,4x10 3 C 100ºC 2 segundos 1,3x10 3 Nos mostos resultantes, foram analisados os parâmetros tecnológicos (Tabela 2). É possível observar que as amostras apresentaram menores valores de acidez em relação à testemunha. Ciência & Tecnologia: Fatec-JB, Jaboticabal, v. 7, Suplemento. 9

4 Tabela 2 Características tecnológicas do mosto Amostra ºBrix Acidez (gh2so4/l) ART Testemunha (T) 17,8 4,50 13,00 A 19,0 3,98 13,96 B 19,2 4,27 12,60 C 17,4 3,89 12,62 Após o tempo de fermentação foi possível observar que a viabilidade celular da levedura nas amostras teve queda durante o processo fermentativo. Esse fato pode indicar que a temperatura deve estar alterando a composição do meio, inativando algumas vitaminas importantes para o processo e para a sobrevivência da levedura, por exemplo. A contaminação inicial e final diminuiu de forma discreta nas amostras em relação à testemunha (Tabela 3). Tabela 3 Viabilidade inicial e final no processo de fermentação etanólica Amostra Viabilidade Inicial Viabilidade Final Contaminação Inicial (UFC/mL) Contaminação Final (UFC/mL) Testemunha (T) 95,24 95,41 3,8x10 8 7,3x10 8 A 96,35 75,83 1,3x10 8 2,1x10 8 B 96,22 81,69 0,9x10 8 2,5x10 8 C 92,66 80,61 1,1x10 8 0,6x10 8 As análises tecnológicas do vinho resultante podem ser verificadas na Tabela 4. É possível observar que as amostras não apresentaram o processo satisfatório em relação à testemunha, apresentando menor teor alcoólico, sendo, portanto o processo menos eficiente. Tabela 4 - Análises tecnológicas do vinho. Teor Amostra ARRT Acidez (gh2so4/l) etanólico (%V/V) Eficiência Testemunha 0,45 4,70 4,13 50 A 1,14 3,81 2,60 30 Ciência & Tecnologia: Fatec-JB, Jaboticabal, v. 7, Suplemento. 10

5 B 2,01 3,70 3,21 40 C 3,56 3,60 1, Conclusão O emprego da temperatura foi capaz de diminuir significativamente a contaminação do mosto, mas não foi eficiente nos atributos avaliadores do processo fermentativo. Referências BANZATTO, D. A.; KRONKA, S. N. Experimentação Agrícola. 3. Ed. Jaboticabal: FUNEP, 2006, 237p. CAETANO, A. C. G.; MADALENO, L. L. Controle de contaminantes bacterianos na fermentação alcoólica com a aplicação de biocidas naturais. Ciência & Tecnologia: Fatec- JB, v.2, n.1, p.27-37, CTC. Manual de métodos de análises para açúcar. 1th ed., CTC: Piracicaba, FERNANDES, A.C. Cálculos na agroindústria da cana-de-açúcar, 2ª Edição. Piracicaba, 2006, 240p. LANE, J.H.; EYNON, L. Determination of reducing sugars by Fehling solution with methylene blue indicator. Norman Rodger, London, 8p. (1934). LEE, S.S.; ROBINSON, F.M.; WONG, H.Y. Rapid determination of yeast viability. Biotechnology Bioengineering Symposium, n.11 (1981). RAVANELI, G. C.; GARCIA, D.B.; MADALENO, L. L.; MUTTON, M. A.; STUPIELLO, J.P ; MUTTON, M. J. R.. Spitlebug impacts on sugarcane quality and ethanol production. Pesquisa Agropecuária Brasileira (Online), v. 46, p , OLIVEIRA, J. A.; GARBIN, J. R.; CÂMARA, C.; FRIGIERI, M. C.; MADALENO, L. L. Radiação Ultravioleta no controle dos micro-organismos na água de diluição e no mosto de melaço. STAB: açúcar, álcool e subprodutos, Piracicaba, v. 32, n. 1, p , 2013 Ciência & Tecnologia: Fatec-JB, Jaboticabal, v. 7, Suplemento. 11