Controle bacteriano na fermentação alcoólica influência diretamente na redução dos custos operacionais e perdas dos açucares*

1 – Introdução

Contaminação bacteriana e seus efeitos negativos no processo.

Segundo Narendranath et al. (1997), mesmo contaminações bacterianas ao nível 105 UFC/mL nos reatores de fermentação [considerado ótimo na maioria das destilarias brasileiras], a contaminação interfere no crescimento da levedura e na produção de álcool.

Ceballos-Schiavone (2009) relata que a presença de contaminantes na fermentação resulta em sério prejuízo para as leveduras, refletindo diretamente na produtividade e no rendimento final. Sendo que, os maiores prejuízos causados por essa contaminação é a degradação da sacarose e a produção de ácidos orgânicos, que ocasionam perda de açúcar e intoxicação das leveduras.

Com estas afirmações citadas acima, fica evidente a importância do monitoramento da população bacteriana e a avaliação dos danos causados pela mesma.

2 – Programa de tratamento eficaz

Programa de tratamento com HJ Emulsão

Preocupada com o controle da população bacteriana na fermentação alcoólica, de forma segura e eficaz, a Química Real fornece a seus clientes uma equipe treinada, que contribui na criação de programas de tratamento, visando a melhoria do processo fermentativo e equilíbrio financeiro nos custos operacionais.

Conforme apresentado na introdução, quanto maior a população bacteriana presente no meio fermentativo, maior será a perda de produtividade, reduzindo consideravelmente o volume de etanol obtido no final da fermentação e elevando os custos operacionais.

Neste case, o tratamento com HJ Emulsão, objetivou manter a população bacteriana abaixo de 10^7 bastonetes/mL, e assim, reduzir as perdas de produtividade, devido ao desvio dos açúcares em ácidos orgânicos, e biomassa de bactérias, além de favorecer um ambiente favorável para a levedura, mantendo alta vitalidade das células, melhorando a taxa de conversão em etanol.

Durante o tratamento foi possível observar melhora significativa em vários parâmetros do processo, que serão discutidos a seguir.

Controle na população bacteriana da fermentação.

Para o tratamento realizado, foi feito um acompanhamento do processo fermentativo, onde se estudou as possíveis causas da alta contaminação e a forma de tratamento que atendesse as necessidades para tal controle.

Após o inicio do tratamento, observou a redução da população bacteriana em 97%, saindo de uma média na população de 5,49×10^7 para 1,25×10^6 bastonetes/mL.

Monitoramento do ácido láctico e perdas em ART

A produção de ácido lático segue a mesma tendência da contaminação bacteriana na fermentação alcoólica, e seu monitoramento serve como um parâmetro preciso para detectar a extensão desta contaminação, pois expressa a atividade metabólica desses microrganismos.

Durante a fermentação alcoólica a bactéria consome os açúcares do meio fermentativo, para produzir o ácido láctico. Este é um dos desvios de açúcares, que compõe a perda do rendimento fermentativo devido o aumento da população bacteriana.

A rota metabólica utilizada pela bactéria, para produzir o ácido láctico, é semelhante a rota metabólica utilizada pelas leveduras para produção de etanol, em anaerobiose (Figura 01).

Figura 01 – Rotas metabólicas para produção de etanol e ácido láctico, pelas leveduras e bactérias, respectivamente.

Tomando como base este conhecimento, e a partir da análise do balanço de ácido láctico, podemos mensurar quanto de Etanol possível, deixou de ser produzido pelo desvio de açúcares, realizado pelas bactérias, para a produção de ácido láctico, e o quanto em ART foi desviado para obtenção deste ácido orgânico.

No monitoramento do programa de tratamento realizado, dividimos esta produção de ácido láctico e perdas em ART em três faixas, como demonstrado na tabela 01.

Tabela 01 – Média das perdas em Kg de ART, de acordo com as médias do balanço de ácido láctico diária.

Os resultados acima apresentados corroboram com a informação de que o controle efetivo da população bacteriana na fermentação, reduz significativamente o desvio de açucares para produção de outros metabólitos, e não o Etanol desejado.

Custo específico (R$/m³ de etanol produzido)

Para avaliação do custo específico do tratamento da fermentação, foi levantado o custo médio de cada produto utilizado na fermentação, como: ácido sulfúrico, antiespumante e dispersante, biocidas e antibacterianos, e, de acordo com o consumo, chegou-se a um valor anual de investimento no tratamento da fermentação alcoólica.

Este valor foi denominado R$/m³, ou seja, quanto se investiu nos insumos de tratamento para se produzir 1 m³ de etanol a cada safra.

Na safra 2018/19, a unidade produziu 163.500.000 Litros de Etanol, com um custo específico de R$27,30.

Para a safra 2019/20, a unidade produziu 189.000.000 Litros de Etanol, para um custo específico de R$23,44.

Houve, com isto, uma redução de 14% no investimento para tratamento da fermentação entre a safra anterior ao tratamento proposto (2018/19), para a safra em que se empregou o tratamento (2019/20).

Gerando uma economia de R$730.258,00, caso a unidade mantivesse o mesmo custo específico anterior, para produzir a mesma quantidade produzida na safra 2019/20.

Conclusão

Realizando um estudo do tipo de tratamento ideal para o processo fermentativo, conhecendo as características de cada insumo utilizado, é possível atingir as metas de produção estabelecidas, reduzindo consideravelmente o custo operacional.

Referência Bibliográfica:

- CEBALLOS SCHIAVONE, C. A. D. M. – Tratamento térmico do caldo de cana-de-açúcar visando a redução de contaminantes bacterianos – Lactobacillus – na produção de etanol e eficiência de tratamento do fermento por etanol. 2009. 177 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 2009.

- NARENDRANATH, N. V.; HYNES, S. H.; THOMAS, K. C.; INLGLEDEW, W. M. – Effects of lactobacilli on yeast-catalyzes fermentations. – Applied and Environmental Microbiology, Washington, v. 63, p. 4158-4163, 1997.

- VENTURA, R. – Quantificação do ácido láctico na fermentação etanólica como parâmetro de monitoramento do processo – Instituto de Biociência da UNESP, Rio Claro, 2007.

*Conteúdo patrocinado pela empresa Química Real

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