Perdas no Processo: II CURSO DE MONITORAMENTO TEÓRICO E PRÁTICO DA LICA. 11 de fevereiro de 2008

Transcrição

1 Perdas no Processo: Do Campo à Indústria II CURSO DE MONITORAMENTO TEÓRICO E PRÁTICO DA FERMENTAÇÃO ETANÓLICA. LICA. 11 de fevereiro de 2008 Prof. Dr. Octávio Antonio Valsechi DTAISER/CCA/UFSCar vico@ufscar.br

2 "Jamais considere seus estudos como uma obrigação, mas como uma oportunidade invejável vel para aprender a conhecer a influência libertadora da beleza do reino do espírito, para seu próprio prio prazer pessoal e para proveito da comunidade à qual seu futuro trabalho pertencer." TÄuxÜà X Çáàx Ç

3 Unidade Industrial Moagem ton/ano 1kg ATR = R$0.30 ART % Cana 16,0% ou 160 Kg/ton 100% - R$ ,00 1,0 % - R$ ,00 0,1 % - R$ ,00

4 A QUALIDADE DA MATÉRIA RIA-PRIMA É DE FUNDAMENTAL IMPORTÂNCIA POR SER A PRINCIPAL P ENTRADA DE CONTAMINANTES NA INDÚSTRIA STRIA.

5 Fatores Relacionados com a Matéria ria-prima Tempo Queima e Corte Tipo de Colheita (manual X mecânica) Pragas (broca, cupim, cigarrinha, etc.) Clima Armazenamento

6 TEMPO DE QUEIMA OU CORTE Temperatura de queima elevada (800 a 1000ºC): Rachamento da casca; Exudação do caldo; Agrega terra; Porta de entrada para microrganismos; Contaminação microbiana.

7 DETERIORAÇÃO DA CANA APÓS S A QUEIMA/CORTE exsudação

8 DETERIORAÇÃO DA CANA APÓS S A QUEIMA/CORTE -Tempo de Armazenamento - O h 48 h 240 h QP1 QC2 QP1 QC2 QP1 QC2 Perda do peso (%) Caldo extraído (%) Brix do caldo (%) Pol do caldo (%) Pol da Cana (%) Fibra da Cana (%) Pureza (%) AR do caldo (%) AR da cana (%) ART (s/100 m1) : Acidez (ml NaOH 0,1 N/100 ml) ph QP1 = cana queimada, mantida em pé QC2 = cana queimada e cortada Fonte: IAA/PLANALSUCAR

9 DETERIORAÇÃO DA CANA EM FUNÇÃO DO TEMPO APÓS S A QUEIMA/CORTE A C B A Queimada e Cortada B Queimada em PéP C Não Queimada e Cortada Fonte: Parazzi, et al, 1986

10 Tipo de Colheita Corte manual e colheita mecânica Fazer montes para facilitar o carregamento Menor quantidade de terra Corte e colheita mecânica Cana inteira Cana picada (regulagem do corte das extremidades)

11 Mineral % de Impurezas Terra ( 1,2m maior concentração de microrganismos) Vegetal Folhas (bainhas por ter maior umidade propício para microrganismos) Palha (aumento da fibra processada) Outros

12 MATÉRIA ESTRANHA (corte/carregamento) IMPUREZAS (trash) - 5 a 14% Orgânico (vegetal) - 3 a 7% Pontas, Folhas e Chupões Raízes (arrancadas) Pedaços de madeira Minerais - 5 a 8% Solo (aderido às s raízes/solto) Pedras/ areia/ poeira pedaços de metal FATORES (principais) Chuvas Umidade e textura do solo Tipo de colheita e queima Equipamentos/carregamento/ colhedora Declividade do terreno

13 MATÉRIA ESTRANHA VEGETAL

14 MÁTERIA ESTRANHA MINERAL

15 Infestação de Pragas Brocas, Migdolus,, Cupins, Cigarrinhas, etc. Aumenta área de contato com meio externo; Podridão vermelha; Porta de entrada para microrganismos; Produção de biomoléculas Difícil visualização e detecção; Reflexo sós será percebido após s o processamento

16 Broca da cana-de de-açúcar e Cotesia flavipes

17

18 COMPLEXO BROCA - PODRIDÃO

19 Danos provocados pelo complexo broca-podridão

20 COMPLEXO BROCA-PODRIDÃO Porcentagem de internódios perfurados (desconsidera as podridões causadas por fungos) Porcentagem de volume do internódio que está afetada (estima o volume de tecido internodal afetado pelos fungos Fusarium subglutinans e/ou Colletotrichum falcatum). Fonte: Matsuoka - PGMG (2000)

21 Cigarrinha da Raiz

22 Cigarrinhas

23 Danos

24 Fungo entomopatogênico:metarhizium anisopliae Ninfas parasitadas

25 Níveis de danos Cigarrinha X Viabilidade Celular (%) GONÇALVES et al. 2003

26 Clima TEMPERATURA AMBIENTE UMIDADE RELATIVA DO AR TEMPERATURA E UMIDADE ELEVADAS ACELERAM A AÇÃO A DOS MICRORGANISMOS GEADA

27 GEADA Ocorre pela dilatação da água componente dos tecidos celulares que, ao se congelar, rompe os tecidos, mata a gema apical. Os danos da geada é função do clima: antes, durante e depois Canavial em formação afetada pela geada Fonte: Boletim Copersucar,1982. Morte dos tecidos da gema apical, devido a presença a de água em partes da planta com baixo teor de sólidos s (ponto de congelamento).

28 GEADA (CONSEQÜENCIAS) ENCIAS) Formação de brotos laterais Acúmulo de frutanas no vacúolo Área afetada pela geada e queimada # Incidência de temperatura Morte de gema apical Morte de gema lateral

29 DETERIORAÇÃO TECNOLÓGICA causadas durante o manejo da cana favorece a deterioração microbiológicas principal fator matéria estranha Condições climáticas - geada, seca, etc associadas à Operações unitárias - queima, sistema de corte, altura do desponte, carregamento, adubação, etc). Conseqüências teor de fibra desgaste dos equipamentos problemas na condução do processo de fabricação

30 DETERIORAÇÃO MICROBIOLÓGICA Crescimento e atividade de microrganismos Produtos resultantes ácidos e gomas Caldo de cana ótimo substrato para os microrganismos DEVIDO Presença a de nutrientes (carboidratos,sais minerais,etc.) Atividade de água (aw( aw) Condições ótimas de ph Temperatura adequada

31 PRINCIPAIS CONTAMINAÇÕES MICROBIOLÓGICAS Leuconostoc mesenteroides produz substâncias (goma) dextrana aglutina focos extração (moagem) fermentação Problemas no processo: açúcar ph t ºC canjica recuperação do açúa çúcar Inversão/oxidação velocidade de cristalização e processo de purificação afeta a granulometria dos cristais contaminação do processo de fermentação glumos espumas mais persistentes Perdas 3Kg de açúa çúcar /t. cana aumento de viscosidade rendimento de fermentação 15% rend

32 PRINCIPAIS CONTAMINAÇÕES MICROBIOLÓGICAS BACTÉRIAS gêneros Bacillus Achromobacter Flavobacterium Micrococcus Escherichia coli Leuconostoc mesenteroids e dextranium Aerobacter Cana saudável bact./grama fungos até ± 4 dias cresce (ph limite 4,8)

33 CONTAMINAÇÕES MICROBIOLÓGICAS - IMPACTOS Produção de Álcool (metabólicos produzidos) Perdas de rendimento e inibição da levedura; Reduz a viabilidade do fermento (diminui a % fermento no vinho); Floculação do fermento relação cél.. levedura/célula lula de bactérias Produção de AçúA çúcar velocidade de cristalização; qualidade do açúa çúcar; granulometria do açúa çúcar (agulha); maiores perdas de açúa çúcar; incrustações de elementos de aquecimento. clarificação do caldo (temp. 100 a 105 C) elimina células c vegetativas, esporuladas e bactérias formadoras de dextrana (50% remoção).

34 Perdas na Indústria Descarregamento/Estoque Lavagem da Cana Preparo da Cana (esteirão) Extração Tratamento do Caldo (torta) Fermentação Destilação

35 Descarregamento / Estoque Pátio ou Barracão? Nenhum dos dois Esmagamento da cana por peso da coluna de cana; Primeira a ser armazenada será a última a ser processada; Amassamento da cana pelas máquinas m (perdas por extração e por contaminação).

36 Extração Condições Propícias para Crescimento de Microrganismos: Temperatura ph Açúcar Disponível Lay - Out da Moenda Dificuldade de Assepsia

37 Tratamento Térmico de Caldo IMPORTANTE ETAPA PARA A REDUÇÃO DE CONTAMINANTES (BACTÉRIAS E LEVEDURAS). Temperaturas: o C, ou superiores Redução para níveis < bactérias/ml

38 Trocadores de Calor Ponto crítico de recontaminação de caldo decantado À VÁCUO À PLACAS TUBULAR (THERMOL)

39 Assepsia dos Trocadores de Calor de Mosto (Placas) Trocadores de calor: ponto crítico de recontamina contaminação do mosto USO DE FLEGMAÇA Redução da a contaminação no o mosto para 10 2 bact./ml Níveis estes que nunca haviam sido obtidos até então Redução de mão-de de-obra e insumos

40 Principais impactos da Contaminação na Fermentação Floculação Consumo de açúcares Excreção de compostos tóxicos (ácidos orgânicos) Aumento da produção de glicerol Aumento do tempo de fermentação Redução da viabilidade Aumento do açúcar fermentação residual ao Redução do rendimento da fermentação final da

41 IMPACTO DA FLOCULAÇÃO NA FERMENTAÇÃO Diminuição da superfície de contato entre células c de leveduras e meio fermentativo Aumento do tempo de fermentação Diminuição da concentração de levedo nas centrífugas Aumenta poder tamponante vinho Maior uso de ácido Morte leveduras / Inibição da fermentação Menor rendimento fermentação

42 Bactérias LáticasL Mais freqüentes entes na fermentação Mais prejudiciais Rápido desenvolvimento (10-30 minutos ) Tolerância elevadas temperaturas (ótimo 45 o C ) Resistentes a baixo ph (Acidófilas/ filas/acidúricas )

43 Rendimento da Fermentação x Contaminação Bacteriana Níveis de contaminação Vinho Rendimento Fermentação % 90% 88% OBS: fermentação com reciclo de leveduras

44 FERMENTAÇÃO: Problemas e Soluções

45 Limpeza Adequada das Dornas INCRUSTRAÇÃO CONTAMINAÇÃO ANTIBIÓTICOS TICOS e ÁCIDO EFICIÊNCIA FERMENTAÇÃO

46 SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA: ASSEPSIA DAS DORNAS MANUAL: baixa eficiência (principalmente dornas com serpentinas) AUTOMÁTICA TICA (Bicos de Alta Pressão): ideal, elevada eficiência, rapidez, não necessita de mão de obra

47 Durante a Fermentação: Impurezas do mosto ( Terra + Bagacilho ) Produção de Espumas pelas Leveduras Uso de Antiespumantes / Dispersantes Incrustação nas Paredes e Teto das Dornas Favorece Aumento da Contaminação

48 PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO BATELADA: limpeza a cada ciclo fermentativo. CONTÍNUA: NUA: o mais freqüente ente possível, porém é mais difícil (necessidade de se baixar o nível n da dorna primária) ria)

49 Água de Poço IDEAL, DESDE QUE APRESENTE: Volume Suficiente Isenta de flora microbiológica Baixa Dureza ( Cálcio) C Livre de resíduos (infiltrados pelo lençol freático) Baixa Temperatura

50 Tratamento da Água: Procedimento extremamente simples Rápido Baixo Custo Significativas melhorias para a fermentação

51 Problema: Recontaminação Solução ão: Eliminação de Pontos Mortos

52 TEMPERATURA DA FERMENTAÇÃO Influência Direta sobre a Fermentação Favorece Multiplicação Bacteriana Intensifica Floculação Acima 35 o C: afeta desempenho da levedura Redução da Viabilidade Leveduras Diminui Rendimento da Fermentação

53 Considerações AVALIAÇÂO DE TODAS AS ETAPAS DO PROCESSO: Monitoramento através do Controle Microbiológico gico: Metodologias, Amostradores e Amostragens Treinamento, Conscientização e Valorização da Equipe de Trabalho Identificação das Possíveis Causas dos Problemas Atuação Rápida e Eficiente Sobre as Causas dos Problemas Identificados Ação Preventiva (assepsia, qualidade da matéria ria-prima, manutenção de baixos níveis de contaminação ão)

54 Parâmetros de Avaliação Viabilidade e Vitalidade celular Nível de contaminação Floculação do fermento Concentração de fermento na centrífuga Temperatura da dorna Tempo de fermentação Produção de ácido (acidez produzida) Rendimento geral da destilaria

55 Para um bom gerenciamento, é necessário ter informações confiáveis veis. É necessário ter um sistema adequado de amostragem, métodos analíticos e equipamentos adequados e pessoal capacitado e treinado.

56 "A imaginação é mais importante do que o conhecimento." Albert Einstein

57 Muito obrigado!!! Prof. Dr. Octávio Antonio Valsechi DTAISER/CCA/UFSCar