Fermentação. Profa. Dra. Enny Fernandes Silva
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1 Fermentação Profa. Dra. Enny Fernandes Silva
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3 Fluxograma Meio de cultura (fonte de N2, C, PO4) Natural: caldo de cana, melaço, água de maceração de milho Artificial Esterilização ph Diluição Com ou sem oxigênio Curva de crescimento (log de cels. X tempo): peso seco ou úmido, dosagem de compostos, turbidimetria, plaqueamento em placa de petri ou em câmara de newbauer Sólidos, líquidos e gasosos
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5 bioquímica
6 fermentação 1. Iogurte, produzido pela fermentação láctica, onde as bactérias, denominadas de lactobacilos, produzem ácido lático; 2. Pão e cerveja, produzidos pela fermentação alcoólica, onde a fermentação é realizada por fungos (anaeróbicos facultativos), que produzem no final álcool; 3. Vinagre, produzido pela fermentação acética, (acetobactérias)
7 Fermentador ou biorreator
8 (fase log) + empregada: inóculo + meio=produto. Nada é adicionado Volume cte Mantém a assepsia Será base para modificações meio + inóculo retira uma quantidade de vinho + meio = ao retirado processo lento Alimentação: (forma contínua ou intermitente) massa no enchimento da dorna evita repressão catabólica adequado para processos extensos matéria prima é adicionada com vazão cte e o mosto fermentado é retirado com a mesma vazão pode ser considerada sistema aberto geralmente retirada por transordamento tempos mortos mão de obra possibilidade de contaminação e mutações
9 PADRÕES DE FLUXO a) Escoamento axial - São aqueles cujas pás fazem um ângulo menor que 90º com o plano de rotação do impulsor. Ex: hélices, turbinas de pás inclinadas. b) Escoamento radial. - Tem suas pás paralelas ao eixo de rotação. Este fluxo é perpendicular a parede do tanque. Ex: turbina,pás,âncora, grade. c) Escoamento tangencial - Este fluxo atua na direção tangente, o que proporciona um movimento circular ao redor do rotor. Em alguns casos a componente tangencial é desvantajosa, pois tem uma trajetória circular e cria um vórtex na superfície, não possibilitando a mistura longitudinal entre os níveis.
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11 álcool
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13 iogurte
14 Definição O iogurte é um produto lácteo fresco, obtido pela fermentação do leite com cultivos pró-simbióticos, ou seja, a partir da ação microbiana de bactérias como Streptococcus thermophillus e Lactobacillus bulgaricus. Lactobacillus bulgaricus Streptococcus thermophillus
15 Operações envolvidas na fabricação Iogurte tradicional Iogurte batido Leite selecionado Adição de leite desnatado e em pó Adição de açúcar Pré-aquecimento Homogeneização Pasteurização Resfriamento Inoculação
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17 Operações envolvidas na fabricação Pré-aquecimento: O leite é aquecido de 50 C a 60 C com a finalidade de facilitar a homogeneização. Homogeneização: Melhora a qualidade do produto final, evitando a separação da gordura, além de melhorar consistência, cremosidade, sabor e digestibilidade do iogurte. Pressão utilizada: Variável entre 150 e 200 atmosferas. Pasteurização: Visa a destruição dos germes patogênicos e a eliminação de grande parte da flora microbiana normal do leite, o que favorecerá o crescimento dos microorganismos posteriormente inoculados. Resfriamento: Diminuição rápida da temperatura do leite até um valor conveniente para a inoculação do microrganismo, geralmente entre 42 C e 43 C. Inoculação: Após o tratamento térmico o leite é transferido para tanques de aço inoxidável, providos de agitador onde é feita a semeadura com 2 a 3% em peso, da cultura láctea selecionada. Normalmente as culturas são obtidas em laboratórios comerciais especializados e sob diversas formas (líquida, concentrada, etc.)
18 Operações envolvidas na fabricação Fermentação: Durante a fermentação, as bactérias do iogurte, S. thermophilus e L. bulgaricus, crescem simbioticamente, produzindo ácido láctico e compostos aromáticos, formando coágulo. No início da fermentação, a acidez do leite, maior que 20 D favorece o crescimento de S. thermophilus, estimulado também por alguns aminoácidos livres, principalmente a valina, produzidos pelo L. bulgaricus, o que provoca aumento da acidez. Nesta fase, o S. thermophilus libera ácido fórmico, um estimulante do desenvolvimento do L. bulgaricus. Ao se atingir 46 D, o meio se torna pouco propício ao S. thermophilus, favorecendo o rápido desenvolvimento do L. bulgaricus, com produção de acetaldeído, o principal responsável pelo aroma característico do iogurte. Com o aumento da acidez, o ph aproxima-se à 4,6, que é o ponto isoelétrico da caseína, que coagula. A fermentação prossegue até que a acidez atinja 85 a 90 D Nesta fase, se faz a diversificação na técnica de fabricação conforme se queira obter iogurte natural ou batido.
19 cerveja
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21 Malte O malte de cevada é a principal fonte de extrato e enzimas para a obtenção de açucares fermentescíveis usados na produção de cerveja. É fonte de nutrientes para o crescimento da levedura, a origem da cor da cerveja e proteínas para a formação da espuma. Diferentes tipos de malte conferem diferentes cores e características aromáticas à cerveja.
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23 Água A maior parte das cervejas contêm 90-95% de água. Magnésio, Sódio, Cloretos e Sulfatos influenciam diretamente o gosto da cerveja. Para cada litro de cerveja produzida são necessários 5-7 litros de água.
24 Levedura Saccharomyces cerevisae É capaz de utilizar a energia proveniente dos açucares, em condições anaeróbias para produzir etanol e dióxido de carbono. As leveduras para a produção de cerveja podem ser de fermentação alta (cerevisae) ou fermentação baixa (uvarum).
25 FABRICAÇÃO DE CERVEJA
26 Produção - Mosto Ebulição Clarificação A ebulição garante a esterilização do mosto, promove a coagulação de proteínas e polifenóis, possibilita extração e isomerização dos alfa-ácidos do lúpulo e garante a eliminação de substâncias voláteis indesejáveis. Separação dos resíduos do lúpulo e das proteínas coaguladas. Arrefecimento O mosto é arrefecido à temperatura de inicio de fermentação e arejado para satisfazer as necessidades da levedura em oxigênio, nutriente fundamental para a reconstituição da parede da célula e seu crescimento.
27 Processo da Produção - Cerveja Fermentação Com a adição de uma levedura selecionada com a temperatura controlada, os açúcares do mosto são transformados em etanol e dióxido de carbono. Durante a fermentação são produzidos outros metabólitos, tais como aldeídos, álcoois superiores e ésteres. Maturação Período de estacionamento da cerveja a temperaturas adequadas para liberação dos componentes voláteis indesejáveis ao aroma e gosto.
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29 Produção da Cerveja Filtração Após a estabilização ao frio da cerveja, esta está pronta para a filtração, processo mecânico de retenção de sólidos, deixado-a clara e brilhante. Enchimento A cerveja pode ser acondicionada: - em barril ; - em garrafa / lata por enchimento asséptico; - pasteurização ou filtração estéril prévia
30 FABRICAÇÃO DE CERVEJA
31 vinho
32 Fermentação 1. Fermentação Tumultuosa: Esta etapa dura poucos dias, e se manifesta por um grande desprendimento de gás carbônico e pela elevação da temperatura do meio. O desdobramento do açúcar inicia-se mais ou menos lentamente, vai pouco a pouco aumentando de intensidade. C6H12O6 2CH3 ¾ CH2OH + 2CO2 + calorias Outros compostos formados durante a fermentação: Etanal ou aldeído acético ( descarboxilação do ácido pirúvico) Ácido acético (constituinte essencial da acidez volátil) Ácido succinico Ácido lático
33 Fermentação 2.Fermentação lenta: Após a descuba, a fermentação tumultuosa ainda persiste por alguns dias, apesar de diminuir a intensidade gradativamente devido a falta de açúcar consumido na fase anterior. A fermentação lenta inicia-se quando o líquido já esta separado do bagaço, nesta etapa os últimos traços de glicose são transformados em álcool e demais componentes da fermentação. Os açucares que ainda restam são normalmente pentoses, as quais são mais fermentecíveis. Neste momento o mosto é definitivamente transformado em vinho.
34 Fermentação 3.Fermentação malotática: Os agentes desta fermentação são as bactéria lácticas (cocos e lactobacilos), que transformam o ácido málico em ácido lático, com liberação de gás carbônico. Esta fermentação pode ocorrer tanto em aerobiose como anaerobiose, embora a anaerobiose absoluta seja desfavorável. As bactérias láticas do vinho, os cocos,atacam o ácido málico quando o ph do vinho está em torno de 3,23; e quando está em torno de 3,51 atacam os açúcares, produzindo elevada acidez volátil; e os lactobacilos atacam o ácido málico quando o ph está em 3,38 e quando é de 3,32 atacam os açúcares. Processo: COOH ¾ CH2¾ CHOH ¾ COOH = CH3 ¾ CHOH ¾ COOH + CO2 ácido málico, um diácido, tranformando-se em ácido lático, um monoácido e em gás carbônico que se desprende.
35 Afinamento Envolve processos como: filtração, centrifugação, refrigeração, troca iônica e aquecimento. Nesta etapa, o vinho é clarificado, grande parte dos produtos precipitáveis é extraída, e muitos íons metálicos, que tornam o vinho turvo, são retirados. A estabilização química de antocianinas e taninos, resultando na estabilização da cor e sabor, diminuição da adstringência e aquisição de uma maior complexidade aromática. O carvalho novo é o ideal para obter a máxima qualidade: permite o melhor afinamento do vinho graças a fenômenos de óxidoredução controlados e a máxima extração de compostos aromáticos da madeira.
36 Afinamento Finalmente, a pasteurização (80ºC), acaba com as bactérias restantes, o método auxilia na precipitação das proteínas que por ventura estiverem no vinho. técnica para clarificação dos vinhos usando bentonita, gelatina ou clara de ovos (pectinase), agentes que aglutinam as partículas em suspensão, sedimentando-as
37 Envelhecimento Muitos vinhos tem o sabor melhorado se armazenados por alguns anos. Durante este tempo, a acidez diminui, varias substâncias pouco solúveis acabam precipitando e varios componentes formam complexos afetando o sabor e odor. Uma das formas de envelhecimento mais clássica é a feita em barris de carvalho. Estes barris são porosos, e permitem a entrada de oxigênio e a saída de água e álcool. O vinho também extrai componentes da madeira, que influenciam no aroma final. (90% do vinho consumido no mundo sofre apenas 2 anos de envelhecimento).
38 Engarrafamento Antes de ser engarrafado, o vinho ainda passa por algumas etapas, que visam corrigir o ph, a cor ou concentração de O2 dissolvido. Muitas vezes, as garrafas são saturadas com CO2 antes de receberem o vinho. Na França, as garrafas sempre são novas e nunca reutilizadas, para evitar a contaminação do vinho por microorganismos estranhos. A garrafa é, em geral, escura, para evitar a fotoindução da oxidação do vinho. A rolha é muito importante: precisa ser de boa qualidade, senão pode alterar drasticamente o sabor do vinho.
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