Perdas no Processo: Do Campo à Indústria Curso Teórico e Pratico da Fermentação Etanólica UNESP/UFSCar 20 a 24 de fevereiro de 2006 Prof. Dr. Octávio Antonio Valsechi DTAISER/CCA/UFSCar vico@power.ufscar.br
"Jamais considere seus estudos como uma obrigação, mas como uma oportunidade invejável para aprender a conhecer a influência libertadora da beleza do reino do espírito, para seu próprio prazer pessoal e para proveito da comunidade à qual seu futuro trabalho pertencer." Albert Einstein
Unidade Média Moagem 2.000.000 ton 1kg ATR = R$0.30 ART % Cana 16,0% ou 160 Kg/ton 100% - R$ 96.000.000,00 1,0 % - R$ 960.000,00 0,1 % - R$ 96.000,00
A QUALIDADE DA MATÉRIA- PRIMA É FUNDAMENTAL POR SER A PRINCIPAL P ENTRADA DE CONTAMINANTES NA INDÚSTRIA.
Fatores Relacionados com a Matéria-prima Tempo Queima Pragas (broca, cupim, etc.) Tipo de Colheita (%( % de Terra) Armazenamento Clima
HORAS APÓS QUEIMA OU CORTE Com temperatura elevada (800 a 1000ºC): Rachamento da casca; Exudação do caldo; Porta de entrada para microrganismos; Contaminação microbiana.
DETERIORAÇÃO DA CANA EM FUNÇÃO DO TEMPO APÓS A QUEIMA/CORTE A Não Queimada e Cortada B Queimada em Pé C Queimada e Cortada Fonte: Parazzi, et al, 1986
Infestação de Pragas Brocas, Cupins, Migdolus,, etc. Aumenta área de contato com meio externo; Podridão vermelha; Porta de entrada para microrganismos; Difícil visualização e detecção; Reflexo só será percebido após o processamento
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)
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
Clima TEMPERATURA AMBIENTE E UMIDADE RELATIVA DO AR TEMPERATURA E UMIDADE ELEVADAS ACELERAM A AÇÃO DOS MICRORGANISMOS FOTOPERIODISMO FLORESCIMENTO GEADA
Perdas na Indústria Descarregamento/Estoque Lavagem da Cana Preparo da Cana (esteirão) Extração Tratamento do Caldo (torta) Fermentação Destilação
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 (perdas por extração e por contaminação).
Água de Lavagem (% ART Cana) Média 1,04 Mínimo 0,10 Máximo 3,90
Perdas de Açúcar 16 % PERDAS DE AÇÚCAR (ART) 14 12 10 8 6 4 2 0 Cana Sadia Queimada e Inteira Amassamento Transversal Amassamento Longitudinal Fonte: FERMENTEC Perdas por amassamento Perdas por lavagem
Kg ART/h 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Preparo 0,57% DO ART ENTRADO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 265,1 231,4 209,2 112,4 90,4 58,6 30,8 9,4 Nº VÃO ACUM. Kg ART/h BICÃO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 DADOS DA ALCÍDIA - 1990 Fonte: FERMENTEC FACAS NIVELADOR DESFIBRADOR
Extração Condições Propícias para Crescimento de Microrganismos: Temperatura ph Açúcar Disponível Lay - Out da Moenda Dificuldade de Assepsia
Bagaço (% ART Cana) Perdas no Bagaço Extração Média 4,0 96,0 Máximo 6,7 93,3 Mínimo 2,6 97,4
Tratamento Térmico de Caldo IMPORTANTE ETAPA PARA A REDUÇÃO DE CONTAMINANTES (BACTÉRIAS E LEVEDURAS). Temperaturas: 110-112 o C, ou superiores Redução para níveis <10 1 bactérias/ml
Perdas na Torta (% ART Cana) Média 0,57 Mínimo 0,20 Máximo 1,42
Trocadores de Calor X Contaminação Recontaminação do caldo decantado em diferentes tipos de regeneradores (em bact./ml) REGENERADOR ENTRADA SAÍDA AUMENTO TUBULAR 0,9x10 1 2,1x10 3 233 x PLACAS 0 5,8x10 1 58 x VÁCUO 1,8x10 1 2,1x10 1 1,2 x
Trocadores de Calor Ponto crítico de recontaminação de caldo decantado À VÁCUO À PLACAS TUBULAR (THERMOL)
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
Assepsia dos Trocadores de Calor de Mosto (Placas) Recontaminação nos trocadores de calor com assepsia realizada utilizando flegmaça (em bactérias/ml) UNIDADE ENTRADA TROCADOR SAÍDA TROCADOR RECONTAM. A 3,0x10 2 3,3x10 2 1,1 x B 0,6x10 1 1,1x10 1 1,8 x
O PROCESSO DE FERMENTAÇÃO Fermentação alcoólica é um fenômeno através do qual os açúcares, são transformados em álcool, gás carbônico e energia, por ação de leveduras. C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + ε
O que se deseja de um processo fermentativo? Elevado Rendimento Uniformidade na produção de metabólitos pela levedura Qualidade do produto final (cervejarias, bebidas fermentadas e destiladas )
Rendimento da Fermentação % do teórico Média 89,86 Mínimo 86,56 Máximo 91,99
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
IMPACTO DA FLOCULAÇÃO NA FERMENTAÇÃO Diminuição da superfície de contato entre células 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
Bactérias Láticas Mais freqüentes na fermentação Mais prejudiciais Rápido desenvolvimento (10-30 minutos ) Tolerância a elevadas temperaturas (ótimo 45 o C ) Resistentes a baixo ph (Acidófilas/Acidúricas )
OBS: fermentação com reciclo de leveduras Rendimento da Fermentação x Contaminação Bacteriana Rendimento Fermentação 91-92% 90% 88% Níveis de contaminação Vinho 10 6 10 7 10 8
Destilação Perdas na Vinhaça e Flegmaça (% Álcool produzido) Média 0,34 Mínimo 0,05 Máximo 1,20
PROBLEMAS NA FERMENTAÇÃO: Como Identificar e Resolver
Limpeza Adequada das Dornas INCRUSTRAÇÃO CONTAMINAÇÃO ANTIBIÓTICOS e ÁCIDO EFICIÊNCIA FERMENTAÇÃO
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA: ASSEPSIA DAS DORNAS MANUAL: baixa eficiência (principalmente dornas com serpentinas) AUTOMÁTICA (Bicos de Alta Pressão): ideal, elevada eficiência, rapidez, não necessita de mão de obra
Limpeza das Dornas Fundamental para se ter uma baixa contaminação na fermentação Usar bicos de Limpeza de Alta Pressão: Melhor eficiência na limpeza Menos Tempo para Limpeza Menor custo com mão de Obra
Durante a Fermentação: Impurezas do mosto ( Terra + Bagacilho ) Produção de Espumas pelas Leveduras Uso de Antiespumantes / Dispersantes Incrustração nas Paredes e Teto das Dornas Favoresce Aumento da Contaminação
PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO BATELADA: limpeza a cada ciclo fermentativo. CONTÍNUA: o mais freqüente possível, porém é mais difícil (necessidade de se baixar o nível da dorna primária)
TRATAMENTO DO LEVEDO Creme Levedo Água Cuba Ácido / Antióticos
Água de Poço IDEAL, DESDE QUE APRESENTE: Volume Suficiente Boas características microbiológicas Baixa Dureza (Cálcio) Livre de resíduos (infiltrados pelo lençol freático) Baixa Temperatura
Tratamento da Água: Procedimento extremamente simples Rápido Baixo Custo Significativas melhorias para a fermentação
Caixa mel Água Contaminação do Mel e Água de Diluição de Fermento Rastreamento de Fábrica é Fundamental Bactérias do o mel são de difícil controle (esporuladas) Mel de boa qualidade microbiológica: < 10 2 bact./ml Água de boa qualidade microbiológica: < 10 2 bact./ml
Eliminação de Pontos Mortos Anéis de Distribuição
Eliminação de Pontos Mortos Anéis de Distribuição
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
Considerações AVALIAÇÂO DE TODAS AS ETAPAS DO PROCESSO: Monitoramento através do Controle Microbiológico: 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-prima, manutenção de baixos níveis de contaminação)
Rendimento geral da destilaria 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)
A OTIMIZAÇÃO DO LUCRO DEPENDE DA EFICIÊNCIA DOS PROCESSOS QUANDO NÃO SE AVALIA O RENDIMENTO GERAL DA INDÚSTRIA, FICA IMPOSSIVEL OTIMIZAR A LUCRATIVIDADE QUEM NÃO AVALIA, NÃO SABE O QUE E O QUANTO PERDE!
Para um bom gerenciamento,, é necessário ter informações confiáveis. Portanto,, é necessário ter um sistema adequado de amostragem, métodos analíticos, equipamentos e pessoal capacitado e treinado.
"A imaginação é mais importante do que o conhecimento." Albert Einstein
Muito obrigado!!! Prof. Dr. Octávio Antonio Valsechi DTAISER/CCA/UFSCar vico@power.ufscar.br