Banco de microrganismos da Fermentec preserva a genética há mais de 30 anos

Um banco de microrganismos é uma coleção de culturas que tem como principal objetivo conhecer, preservar e proteger o patrimônio genético de leveduras e bactérias, além de fornecer material biológico de qualidade para atender as pesquisas e a demanda das indústrias nos mais diversos setores. Sem uma preservação adequada, muitos microrganismos poderiam simplesmente se perder com o tempo, além de haver o risco da contaminação cruzada por outros microrganismos ou de ter suas principais características modificadas tornando-os inadequados para algumas aplicações.

Os microrganismos estão sujeitos a cruzamentos espontâneos e troca de material genético, esporulações, recombinações mitóticas e mutações, que levam à perda das habilidades fermentativas e atributos importantes para a indústria se não forem preservados corretamente. Devido a importância de preservar os microrganismos para pesquisas e aplicações industriais, nos últimos anos, o número de coleções de culturas tem aumentado significativamente no Brasil e em outros países. De acordo com a Federação Mundial de Coleções de Culturas (WFCC) existem atualmente, 704 coleções de culturas registradas em 72 países que preservam 2.538.710 microrganismos, sendo 1.044.379 bactérias, 771.099 fungos e leveduras, 37.912 vírus e 31.829 linhagens celulares como demonstrado na Figura 1.

Distribuição dos microrganismos preservados em 704 coleções de culturas em todo mundoFigura 1. Distribuição dos microrganismos preservados em 704 coleções de culturas em todo mundo.

Ainda, segundo a WFCC, o Brasil é o país com o maior número de coleções registradas (65) e o terceiro colocado em número de culturas, como demonstrado na Tabela 1. Japão e Estados Unidos são os países com o maior número de culturas apesar de um menor número de coleções quando comparados a outros países como Brasil, Tailândia, Senegal, França, Austrália, China e Índia.

Tabela 1. Relação dos principais países e número de coleções e culturas (fungos e leveduras, bactérias, vírus, cultivo de células)

Relação dos principais países e número de coleções e culturas (fungos e leveduras, bactérias, vírus, cultivo de células)Na sua grande maioria, estas coleções de microrganismos são mantidas pelos governos e universidades. Somente uma pequena fração (9,90%) tem sido preservada exclusivamente pela iniciativa privada e indústrias, como demonstrado na Figura 2.

A manutenção destas coleções exige conhecimento especializado, rotinas bem estabelecidas de reativação e cultivo dos microrganismos, métodos de verificação e confirmação de identidade dos microrganismos, equipamentos especiais para liofilização e preservação em freezer a ultrabaixa temperatura (-80oC), domínio de aspectos regulatórios, práticas de biossegurança e manutenção de um banco de dados com informações atualizadas sobre cada microrganismo. Estas atividades requerem profissionais especializados e capacitados para trabalhar com microrganismos de diferentes gêneros e espécies. De acordo com a WFCC, um total de 5.430 pessoas trabalham diretamente nestas 704 coleções o que representa em média 1 profissional para cada 468 microrganismos.

Manutenção das coleções de culturas por diferentes instituições em 72 paísesFigura 2. Manutenção das coleções de culturas por diferentes instituições em 72 países.

Desde 1985, a Fermentec vem preservando leveduras e bactérias de fermentações industriais. Este trabalho se intensificou com o monitoramento das leveduras pela cariotipagem de amostras coletadas de diversos processos de fermentação no Brasil e exterior.  Em 2019, o Banco de Microrganismos da Fermentec conta com 2.737 leveduras e 3.468 amostras de levedo (totalizando 6.205 entradas), além de 730 bactérias. Cada microrganismo registrado no banco recebe um código FT seguido de um número e a letra “L” se for levedura ou a letra “B” se for bactéria. Este código permite rastrear a origem e demais informações associadas a cada microrganismo. Nos últimos cinco anos o número de leveduras depositadas no banco da Fermentec tem crescido fortemente (Figura 3).

Evolução do número de leveduras preservadas no Banco de Microrganismos da Fermentec desde o início da década de 1990Figura 3. Evolução do número de leveduras preservadas no Banco de Microrganismos da Fermentec desde o início da década de 1990.

Muitas destilarias passaram a fazer um monitoramento mais frequente da população de leveduras e conseguiram selecionar suas próprias Leveduras Personalizadas® que passaram a ser preservadas na Fermentec. Além disso, diversas linhagens contaminantes, mas com características de dominância e persistência, também têm sido preservadas visto o potencial de serem utilizadas para outras aplicações.

As leveduras e bactérias têm sido utilizadas para avaliação de novos produtos (antiespumantes, dispersantes, antibióticos, biocidas, nutrientes), assim como para pesquisa e desenvolvimento de novos processos industriais (fermentações com teores alcoólicos elevados, uso de leveduras imobilizadas, leveduras floculantes). A preservação das leveduras no Banco de Microrganismos também possibilitou a identificação das habilidades fermentativas de diferentes linhagens para maltose e maltotriose que ocorrem nos mostos de milho e outros substratos amiláceos (Figura 4), rafinose e melibiose (presentes na beterraba açucareira), estaquiose (melaço de soja), xilose e arabinose (açúcares originados da hidrólise da hemicelulose), celobiose (originada da hidrólise incompleta da celulose), leveduras frutofílicas (que fermentam mais rápido a frutose, principal açúcar dos mostos de agave para produção de tequila) e as leveduras capazes de transformar bagaço em proteína de alto valor nutricional (fábrica de leveduras).

Crescimento relativo de leveduras industriais (Saccharomyces) utilizando a maltose. O crescimento foi avaliado por leituras da densidade óptica a 600nm em relação a população inicial de célulasFigura 4. Crescimento relativo de leveduras industriais (Saccharomyces) utilizando a maltose. O crescimento foi avaliado por leituras da densidade óptica a 600nm em relação a população inicial de células.

Além das leveduras, o Banco de Microrganismos da Fermentec tem um papel fundamental na identificação e caracterização das bactérias Gram+ (homo e heterofermentativas) que afetam as fermentações industriais como é o caso das bactérias lácticas que transformam glicose e frutose em ácido láctico (isômero D, Isômero L, ou uma combinação racêmica dos dois isômeros), frutose em manitol (fermentação manítica), que são capazes de converter o ácido málico em láctico (bactérias malolácticas) e aquelas Gram- que metabolizam o glicerol em di-hidroxiacetona.

Para preservar estas leveduras e bactérias, a Fermentec tem adotado duas estratégias: a liofilização das células e a estocagem em freezer ultrafrio (-80oC). A liofilização em ampolas de vidro tem permitido preservar, transportar e utilizar microrganismos conservados a mais de 20 anos (Figura 5). A liofilização reduz a frequência de repicagens, a manipulação excessiva pelo microbiologista e os riscos de contaminação. Por outro lado, manutenção no freezer ultrafrio facilita o trabalho do analista, simplifica o procedimento de reativação e armazenamento e reduz as chances de perda da viabilidade do microrganismo caso venha ocorrer o rompimento da ampola de vidro.

Leveduras e bactérias são preservadas em ampolas de vidro liofilizadas. Viabilidade pode ser mantida por 20 anos. (A) ampola de vidro contendo células de levedura liofilizadas; (B) liofilizador carregado com ampolas de vidroFigura 5. Leveduras e bactérias são preservadas em ampolas de vidro liofilizadas. Viabilidade pode ser mantida por 20 anos. (A) ampola de vidro contendo células de levedura liofilizadas; (B) liofilizador carregado com ampolas de vidro.

Autores: Mario Lucio Lopes, Vanessa M Costa Diana e Henrique V. Amorim

Fonte: Portal FT fevereiro/2016

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Cariotipagem ainda é o método mais eficaz para selecionar e monitorar leveduras

Monitorar a entrada de leveduras selvagens e a permanência de variedades selecionadas na fermentação é fundamental para maximizar os ganhos financeiros das unidades. Formação excessiva de espuma e seus consequentes gastos com dispersantes e antiespumantes, floculação, aumento do tempo de fermentação e sobra de açúcar no vinho. Todos esses problemas provocam quedas no processo fermentativo que podem chegar a 10%, o que representa uma perda 64.000 a 80.000 L de etanol por dia, para uma destilaria que produz 800.000 L de álcool/dia. A estimativa é de um prejuízo diário de R$ 134.643,20 a R$ 168.304,00 considerando o preço do etanol anidro de R$ 2,1038 conforme indicador ESALQ/CEPEA (15-18/04/2019).

Portanto, metodologias capazes de identificar as leveduras selecionadas e distingui-las das selvagens contaminantes são as bases de um monitoramento eficaz. Atualmente, existem duas estratégias adotadas para monitorar a população de leveduras: a cariotipagem e a genotipagem. E agora, qual a estratégia será escolhida?

Cariotipagem de leveduras

Na cariotipagem é feita a análise das variações no número e tamanho de 16 cromossomos da levedura Saccharomyces cerevisiae. Por sua vez, a genotipagem adotada atualmente para o setor (existem outras variações do método) está baseada na amplificação de apenas quatro loci ou pequenas regiões do genoma da levedura. Ou seja, enquanto a cariotipagem analisa as mudanças e variações em todos os cromossomos da levedura, a genotipagem fica restrita a apenas quatro regiões (pequenos segmentos) do genoma da levedura. Isso torna a cariotipagem uma ferramenta de maior poder de resolução para distinguir diferentes cepas e avaliar suas modificações que ocorrem ao longo da safra.

Por exemplo, se uma levedura perder um pedaço do cromossomo a cariotipagem consegue identificar esta cepa como uma variante da original e diferenciá-la das selvagens, já que esta perda corresponde a 3% do material genético para as variedades diploides.

No caso da genotipagem, a mesma perda irá representar 25% do total dos loci analisados e comprometer o resultado da identificação da levedura. A dúvida poderá levar o analista a classificar a levedura como contaminante, quando na verdade ela pertence à mesma linhagem introduzida no processo, só que com uma alteração cromossômica.

Uma outra situação muito clara que demonstra as vantagens da cariotipagem sobre a genotipagem, da forma como tem sido feita atualmente, diz respeito a distinção entre leveduras Saccharomyces e não-Saccharomyces. Pela cariotipagem basta apenas um único gel e uma única analise para distinguir entre leveduras Sacharomyces e Não-Saccharomyces como mostra a Figura 1. Isso porque as leveduras do gênero Saccharomyces apresentam um número muito particular de cromossomos que as distingue das demais leveduras capazes de fermentar e tolerar teores alcoólicos acima de 8% no vinho.

Leveduras contaminantes como Dekkera bruxelensis, Schizosaccharomyces pombe, Candida krusei, Zygosaccharomyces, e outras apresentam um perfil de cromossomos extremamente diferente das Saccharomyces. Por outro lado, estas leveduras não podem ser identificadas na genotipagem porque pode ocorrer amplificação de genes semelhantes ou regiões conservadas no genoma das leveduras de gêneros tão diferentes quanto a Sacchromyces e a Candida. O analista ao observar os resultados pode interpretar a amplificação como uma linhagem de Saccharomyces, quando na verdade se trata de outro gênero completamente diferente. Da mesa forma, pode não haver amplificação do gene e levar a dúvidas sobre a identificação da levedura. Para distingui-las é necessário usar outro conjunto de primers ou recorrer a análises complementares, gerando mais custos e demandando mais tempo.

Também pesa a favor da cariotipagem o poder de resolução no que diz respeito ao número possível de combinações de cromossomos (16) contra os loci (4) usados na genotipagem. Se for considerado que cada cromossomo na levedura pode apresentar-se polimórfico, então as chances de se encontrar uma linhagem de levedura que “coincidentemente” tenha o mesmo número e tamanho de cromossomos, mas não se trata da linhagem selecionada, é da ordem de 1 em 1616  (ou 1 chance em 18.446.744.073.709.600.000). Por outro lado, se aplicarmos a mesma regra para os loci analisados pela genotipagem teríamos 1 chance em 256 de identificar uma levedura desconhecida e errar a sua identificação. Além disso, se diminuir um único locus (por não ser amplificado ou então por perda de qualidade na sua separação eletroforética) as chances caem ainda mais (1 chance em 9 apenas) o que é um risco muito grande principalmente quando há leveduras aparentadas na fermentação ou muito semelhantes entre si. Para solucionar este problema é simples. Basta aumentar o número de loci analisados na genotipagem até 16 (para se equivaler à cariotipagem). Porém, isso aumentaria o custo da genotipagem proporcionalmente ao número de loci analisados.

Finalmente, o que poderia pesar contra a cariotipagem é o fato de ser uma técnica antiga, ao contrário da genotipagem que é mais recente. Na verdade as duas técnicas nasceram na mesma época, mas a cariotipagem já tem uma longa história no monitoramento e seleção de leveduras no Brasil enquanto que a genotipagem passou a ser utilizada nos últimos quatro anos. A cariotipagem é uma técnica antiga (seus princípios foram estabelecidos em meados da década de 80), mas está em uso desde a década de 90 pela Fermentec e por outros laboratórios que trabalham com leveduras em todo mundo. Portanto, é uma técnica confiável e excelente para identificação, monitoramento e seleção de leveduras. Do contrário, teria sido abandonada ou substituída totalmente ao longo de todos estes anos.

Vantagens da cariotipagem de leveduras em relação à genotipagem:

- Maior confiabilidade nos resultados, menos chances de erros;
- Maior número de bandas polimórficas que facilitam a identificação das leveduras e o grau de parentesco com outras linhagens;
- Distinção de leveduras Saccharomyces e Não-Saccahromyces em uma única análise;
- Identificação de variantes das cepas selecionadas;
- Histórico de dados mais completo e preciso.

Fonte: www.portalft.com.br fevereiro/2015

Autores: Mario Lucio Lopes, Silene C. L. Paulillo e Henrique V. Amorim

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Recorde de público e lançamentos marcam Reunião Início de Safra da Fermentec

A Reunião Início de Safra de 2019 foi o evento dos recordes. 200 profissionais de 32 usinas de todo o Brasil, estiveram no Espaço Beira Rio, em Piracicaba, para conferir as novidades em pesquisas aplicadas pela Fermentec. Outro diferencial, segundo o presidente da Fermentec, Henrique Amorim Neto, foi a quantidade de inovações anunciadas durante o encontro “nunca tivemos uma reunião com tantas novidades. Lançamos duas ferramentas essenciais para a gestão da usina, o GAOA e o Benchmarking web, e apresentamos resultados de pesquisas muito interessantes, como a metagenômica de bactérias, um rastreio dos contaminantes que envolveu 22 usinas, análise de 28 bilhões de sequências de DNA e foi certamente um dos maiores estudos sobre contaminação do mundo”, explica Amorim.

Vídeo Henrique Amorim Neto

Henrique Amorim Neto na abertura da Reunião Início de Safra que registrou público recorde

No encerramento da reunião, o vice-presidente de transferência de tecnologia, Claudemir Bernardino, destacou o horizonte de oportunidades no setor com a previsão de produção de 49 bilhões de litros de etanol em 2030 e o apelo cada vez maior pela energia renovável “o Brasil está na vanguarda em biocombustíveis e as usinas devem estar preparadas para a diversificação da matéria-prima, como milho e soja e a Fermentec estará ao lado de seus clientes, fortalecendo cada vez mais as parcerias para antecipar as tomadas de decisão, diminuir os erros e perdas e potencializar serviços de pesquisas”, afirma Claudemir.

Vídeo Claudemir Bernardino

Claudemir Bernardino e Guilherme Nastari: cenário promissor exige adaptação das usinas

Lançamentos: inteligência artificial da Fermentec e Benchmarking web

Gestão Avançada e Operação Assistida. É o significado da sigla GAOA, uma nova dinâmica de trabalho da Fermentec com seus clientes baseada em inteligência artificial. As usinas geralmente trabalham com gestão reativa, ou seja, agem quando há um problema instalado. No entanto, oscilações de eficiência nem sempre se relacionam com as causas. Por não saberem a origem do problema, gestores acabam tomando decisões aleatórias em busca de solução. Fernando Henrique C. Giometti apresentou algumas funcionalidades deste método e mostrou um exemplo prático: uma análise que foi feita por um profissional experiente em seis horas foi executada pela plataforma em apenas 0,14 segundos.

Exemplo da visualização de dados no GAOA

O GAOA acompanha os processos em tempo real, tem precisão na análise de dados e informa ao gestor se os indicadores de momento se mantiverem, quais serão os resultados atingidos no final do dia. A imagem abaixo permite visualizar como funciona a plataforma e suas vantagens em diagnosticar o processo e tomar decisões rapidamente. O GAOA já está disponível no mercado.

Vídeo Fernando Henrique C. Giometti

Ainda falando sobre dados, João Gaya apresentou o Benchmarking web. A plataforma foi totalmente reformulada para oferecer aos clientes total liberdade para personalizar os filtros e obter os dados de acordo com o objetivo da unidade com gráficos apresentados em tempo real. O Benchmarking compara a média da usina com as da sua região e de todos os clientes, utiliza dados validados, padroniza a base de cálculo e possui o histórico das safras. Enfim, são diversas funcionalidades com impacto no trabalho nas usinas.

Funcionalidades do Benchmarking web foram apresentadas por João Gaya

Vídeo João Gaya

Guilherme Nastari e o horizonte do RenovaBio

O Brasil é o terceiro maior consumidor de combustíveis do mundo, mas é o país que mais utiliza energia renovável. Da matriz energética brasileira, 43% é renovável e o que estimula ainda mais esse setor internamente foi o desenvolvimento de um mercado consumidor, puxado sobretudo pelos veículos flex. Segundo Guilherme Nastari, da Datagro, o RenovaBio, um programa do Governo Federal de incentivo à indução de eficiência no setor, o país deve alcançar um novo patamar na produção de energia limpa “teremos um estímulo para a cogeração. As usinas vão oferecer uma diversificação de produtos além do etanol, como energia de biomassa e biogás. Portanto, a energia verde cada vez mais barata. O RenovaBio será um marco na eficiência energética em nível mundial”, conclui Nastari.

Vídeo Guilherme Nastari

Evolução computacional descomplica uso do NIR

O NIR já foi usado no passado, mas agora está voltando com uma nova filosofia de trabalho entre as fabricantes, de acordo com Eduardo Borges. A Fermentec foi pioneira no mundo na utilização do NIR nas usinas. Antigamente, o espectro do NIR era algo difícil de ser interpretado, por isso o equipamento deixou de ser usado. Agora, com os avanços na informática é possível aproveitar todo o potencial desta tecnologia muito versátil, capaz de analisar vários parâmetros em diversos tipos de amostras, de forma rápida e simples. Os dados são gerados por quimiometria, junção da matemática, estatística e química “o NIR está mais acessível, já é realidade em muitas usinas do Brasil e pode gerar análises em tempo real”, afirma Eduardo Borges.

NIR está voltando aos laboratórios graças às evoluções na informática

Vídeo Eduardo Borges

Metagenômica: o C.S.I. da contaminação bacteriana

Quem assiste às séries de investigação na televisão ou Netflix acompanha a saga da polícia para encontrar o suspeito de um crime. No caso das usinas, as bactérias são as criminosas a serem combatidas e seu processo de investigação é a metagenômica. Mário Lúcio Lopes conduziu uma pesquisa com amostras enviadas por mais de 22 usinas e a tornou um dos maiores estudos sobre bactérias do mundo. Para se ter uma ideia desta magnitude, foram analisadas mais de um bilhão de bases de DNA.

Metagenômica é uma metodologia que faz a identificação de bactérias sem a necessidade de cultivo e permite monitorar a ação da bactéria no processo, mapear os pontos de contaminação, avaliar prejuízos associados a elas, como doenças da cana, perdas de açúcar, corrosão, floculação, etc.

Na Reunião Início de Safra, Mário Lúcio apresentou dois cases que ilustram como a metagenômica é uma grande aliada para combater a contaminação, uma vilã inimiga do rendimento fermentativo. As duas bactérias a seguir foram identificar no estudo feito com a colaboração das usinas.

Leuconostoc mesenteroides

Bactéria que, quando consegue alcançar o mosto, produz dextrana ácido acético e láctico (inibidores da fermentação) e manitol. Essa bactéria pode causar sérios prejuízos ao rendimento da fermentação se não for controlada da forma adequada.

Pyrobaculum sp

Capaz de viver em uma temperatura entre 75 e 105 graus, a Pyrobaculum sp impacta diretamente a vida útil dos equipamentos da usina. Essa bactéria oxida o ferro e está relacionada à biocorrosão. Para se ter uma ideia do tamanho do prejuízo, 3% do valor dos equipamentos das empresas são perdidos por ano por causa da corrosão.

“A metagenômica abre uma nova fronteira de descobertas para controlar a contaminação bacteriana nas usinas”, afirmou Mário Lúcio Lopes.

Para Mário Lúcio, rastrear as bactérias é fundamental para tomar decisões

Vídeo Mário Lúcio Lopes

Elevação do teor alcoólico resolveu gargalo na produção

Os profissionais do setor já sabem que a fermentação com alto teor alcoólico reduz a produção de vinhaça e diminui a utilização de vapor e água. Mas o caso apresentado por Dinailson de Campos é incomum e revela o poder da tecnologia e de uma boa gestão dos processos na resolução dos gargalos da indústria. Uma usina estava recebendo uma cana com alta concentração de açúcar e para aproveitar a matéria-prima precisaria aumentar suas instalações com mais uma dorna. Esta unidade trabalhava com média de 8% de teor alcoólico e precisava reduzir o uso de água e de vapor. Para completar o cenário, sua produção de vinhaça era 100% escoada por caminhões.

Diante desta situação, a Fermentec fez ajustes no processo de fermentação e também propôs alterações na estrutura física das próprias dornas. Assim, a usina foi elevando seu teor alcoólico, que chegou a oscilar. Ao entrar na indústria uma cana com mais ATR o teor alcoólico se elevava “a estabilidade do processo e a sintonia com a agrícola foram fundamentais para o sucesso desta usina. A questão principal era saber quanto a agrícola conseguia entregar para fazer o ajuste na indústria”, afirmou Dinailson. O teor alcoólico desta unidade passou de 7,8% em 2017 para 8,5% em 2018.

Dinailson de Campos: gargalos fizeram a usina buscar uma nova forma de trabalhar

Além de resolver o gargalo, aumentar a produção de etanol sem precisar ampliar o número de dornas, o teor alcoólico mais alto promoveu maior concentração da vinhaça. Foi um caminhão a menos de vinhaça saindo da usina por hora, o que representou uma economia de mais de R$ 3 milhões.

Vídeo Dinailson de Campos

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Inteligência artificial no agronegócio

Inteligência artificial, ciência de dados e machine learning começam a revolucionar o tratamento dos dados no setor sucroenergético

Por João Vicente S. Gaya, Bruno Sattolo e Fernando Henrique C. Giometti

Em 1977, com a fundação da Fermentec, o engenheiro agrônomo Dr. Henrique Vianna de Amorim e sua equipe iniciaram, com muita determinação, uma transformação tecnológica no setor sucroalcooleiro. Foram capazes de otimizar os processos industriais e controlar as etapas de produção de açúcar e etanol por meio de soluções tecnológicas, dentre elas, uma nova maneira de gerenciamento de eficiências e perdas através da ciência dos dados.

Os primeiros serviços prestados pela Fermentec, tiveram origem na necessidade de aumento do rendimento fermentativo. A chave para todo esse sucesso se inicia com análises estatísticas (estudo dos boletins) dos primeiros clientes. A Fermentec, desde seu princípio, teve uma cultura proveniente da coleta de dados, interpretação e geração de respostas através dos números, como mostram as figuras 1 e 2, que fazem parte do acervo histórico das primeiras análises estatísticas realizadas pela empresa.

Figura 1 – Estudo estatístico de regressão linear

Figura 2 – Efeito sobre o rendimento da fermentação alcoólica, correlação realizada para um cliente na Safra 77/78.

Graças ao avanço tecnológico, computacional e matemático, a Fermentec aumentou seu acervo numérico, acumulando dados ano após ano e melhorando seu repertório estatístico. Com isso pudemos, por exemplo, identificar parâmetros associados ao campo que influenciam nas eficiências e perdas no processo, como é apresentado na Figura 3, em que, com o aumento do tempo de queima/corte, os açúcares da cana tendem a diminuir. Isto ocorreu na safra de 2001, antes da mecanização total das colheitas.

Figura 3 – Análises de Regressão Linear por computador, realizados na Safra 2001/02

Com as constantes mudanças climáticas e os avanços tecnológicos da produção de Açúcar e Etanol, essa essência no uso de dados continuou presente, porém com o passar do tempo, houve um aumento dos dados coletados, exigindo uma adaptação na rotina de análises matemáticas.

Hoje, o boletim semanal da Fermentec acumula, em média, 180 indicadores industriais e agrícolas, que são provenientes da qualidade da cana, processo de fabricação de açúcar, fermentação alcoólica, entre outros. Além disso, a Avaliação Mensal de Safra conta com um elevado número de clientes e mais de 60 indicadores. Somam-se a esses números, as análises químicas e microbiológicas, além dos resultados de cariotipagem e DNA mitocondrial.

Outra novidade apresentada nas últimas reuniões de início de safra e anual, é o uso da metagenômica para auxiliar na identificação de bactérias do processo industrial, o que dever gerar mais umas dezenas de milhões de dados.

A 4ª revolução industrial está cada vez mais próxima, por meio da utilização de um mega banco de dados (Big Data) para automação e ”robotização” dos processos.

Por ser uma empresa que gera e transfere tecnologia, a Fermentec já vem aplicando em seu banco de dados técnicas como o Machine Learning para adaptação nestas novas tecnologias que estão por surgir.


Aprendizado da máquina (Machine Learning) é um método para análise de dados que automatiza a construção de modelos analíticos. Esse ramo da inteligência artificial tem como base a ideia de que os sistemas podem aprender com os dados, identificar comportamentos e tomar decisões com o mínimo de intervenção humana. Modelos de Machine Learning são aplicados na indústria 4.0, como em carros autônomos e estudos de mercado.

A Fermentec já obteve resultados muito satisfatórios com esse método. Um exemplo foi a conclusão em apenas 0,14 segundos dos parâmetros que mais interferiram para a queda de extração em um dos clientes ao longo da safra 2018/19. Mostrado na Figura 4, esse resultado foi obtido através de uma modelagem matemática baseada em uma árvore de decisão.

Figura 4 – Gráfico de influência dos parâmetros

Como resposta, também foi possível obter um gráfico dos parâmetros que mais influenciaram na variável alvo e uma equação linear para possíveis simulações nos dados (Figura 5). Exemplo: variando a Impureza Vegetal em 20(kg/t), qual o impacto numérico na extração do cliente estudado.

Figura 5 – Mudança na extração, variando a impureza vegetal

Com este tipo de análise, a Fermentec está preparada e se aproxima cada vez mais da nova revolução industrial. Os dados acumulados desde 1977, atrelados à tecnologia, permitem ganhar tempo e assertividade no trabalho junto aos clientes. A tecnologia torna possível descobrir a “causa raiz” de um problema e empreender esforços para a sua resolução. Isso só é possível por causa da confiança dos clientes no trabalho da Fermentec. Sua usina vai entrar dessa Revolução 4.0?

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Pela quarta vez, Fermentec recebe prêmio Great Place to Work

Pela quarta vez seguida, a Fermentec fica nos primeiros lugares do ranking das melhores empresas para trabalhar no prêmio Great Place to Work de Piracicaba e região. A Great Place to Work faz uma pesquisa em 53 países da América Latina, Europa, África Oceania e Ásia, o que representa um universo de sete mil empresas e 12 milhões de funcionários. O presidente da Fermentec, Henrique Amorim Neto, representou a empresa recebendo o prêmio na solenidade, realizada no dia 21 de fevereiro, em Piracicaba, organizada pela revista Trifatto.

Para Henrique Amorim, o reconhecimento é um estímulo para o desenvolvimento de melhorias nos processos internos, o que tem impacto direto no atendimento aos clientes e na transferência de tecnologia, objetivo primordial das pesquisas e do trabalho da Fermentec “é importante destacar o trabalho de todos os colaboradores da Fermentec, que estão engajados na melhoria contínua e reconhecem o esforço e atitude da nossa empresa e a torna um dos melhores lugares para trabalhar na região. Essa premiação, por quatro anos seguidos, significa que a Fermentec está no caminho certo”, declarou

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Carboidratos de reserva e o aumento do teor proteico na levedura

Por Silene Cristina de Lima Paulillo

Portal FT julho/2018

O glicogênio e a trealose são considerados carboidratos de reserva para as leveduras e têm um papel muito importante na manutenção da viabilidade, no desenvolvimento de novas células e na proteção celular.

O glicogênio é a reserva de energia da levedura em condições de limitação de açúcar. Trata-se de um polissacarídeo constituído por glicoses em ligações α-1,4 e α-1,6 (figura 1). É uma cadeia altamente ramificada, contendo de oito a 12 moléculas de glicose a cada ramificação. Já a trealose é a responsável por manter a integridade das membranas e das proteínas da levedura, conferindo tolerância às condições adversas de temperatura, pH e teor alcoólico. A trealose é um dissacarídeo formado por duas moléculas de glicoses em ligação α-1,1, formando um açúcar não redutor, como a sacarose (Figura 2).

Figura 1. Molécula de glicogênio: polissacarídeo formado por glicoses em ligações α-1,4 e α-1,6, em cada ramificação há de oito a 12 moléculas de glicose.

Figura 2. Molécula de trealose: duas moléculas de glicose em ligação α -1, 1.

Funções do glicogênio e da trealose

O glicogênio e a trealose podem ser acumulados pelas células de leveduras em quantidades inferiores a 1% e superiores a 23% do peso da matéria seca, dependendo das condições de crescimento e da fase do ciclo de vida. As vias de acúmulo e mobilização desses dois carboidratos são diferentes. Segundo Panek & Bernardes (1983) o glicogênio e a trealose possuem papéis fisiológicos diferentes em Saccharomyces cerevisiae, sendo o glicogênio um pré-requisito para a esporulação, enquanto que a trealose seria requerida para a germinação e brotamento. A trealose também serve como fonte de carbono e energia em condições de prolongada inanição, como por exemplo, em paradas do processo fermentativo industrial. A trealose é considerada um protetor da membrana celular durante a dessecação da levedura e pode ser um termoprotetor durante fermentações com a elevação da temperatura, por exemplo de 30 para 35oC. Também é dada à trealose a função de crioproteção para as leveduras submetidas ao congelamento. Todas estas funções da trealose estão correlacionadas com a manutenção da viabilidade da levedura. A função de termoproteção atribuída à trealose é obtida pela ação de estabilizadora de proteínas (De Virgilio et al., 1994; Ling et al., 1995). Na figura 3 o esquema mostra a estabilidade da membrana plasmática com a presença de moléculas de trealose, que evitam a formação de poros na membrana, aumentando a tolerância da levedura à desidratação.

Figura 3. Esquema representando a membrana plasmática da levedura – camada de fosfolipídios -, quando hidratada e desidratada.

Quando as leveduras são cultivadas em meios desprovidos de nutrientes como o nitrogênio, enxofre ou fósforo, há diminuição da velocidade de crescimento e acúmulo tanto de glicogênio como de trealose. O glicogênio e trealose acumulam-se principalmente na fase final de crescimento da levedura, quando não há mais nitrogênio disponível e ainda há disponibilidade de glicose. E quando a levedura é submetida às fermentações com elevação das temperaturas, como por exemplo de 30, 33 e 35oC o teor de trealose também aumenta.

Basso & Amorim (1988) realizaram um estudo da mobilização e armazenamento dos carboidratos de reserva durante uma fermentação alcoólica com S. cerevisiae e observaram que estes carboidratos foram intensamente degradados durante os primeiros 30 minutos de fermentação, coincidindo com a produção de glicerol e ácidos orgânicos, sendo repostos durante a incubação posterior. No tempo inicial, a quantidade de glicogênio era de 11,8 g/100g de matéria seca e no final, após 8 horas, era de 15,9 g/100g de m.s. e a trealose também aumentou de 6,22 g/100g de m.s. para 9,08 g/100g de matéria seca. No tratamento ácido do fermento utilizando-se um pH de 2,5 e outro de 3,0, Gomes (1988) encontrou maior teor de glicogênio na levedura tratada em pH 2,5, observando que a elevação do pH da suspensão é acompanhada pela redução de glicogênio das células.

Em fermentações endógenas, quando se fermenta os carboidratos de reserva da levedura (glicogênio e trealose), há uma diminuição do teor de carboidratos da célula com produção adicional de etanol. Essa diminuição no teor de carboidratos permite aumento relativo no teor de proteína da levedura. Esse processo de fermentação endógena foi estudado por Amorim & Basso (1991) e o mesmo resultou em uma patente (P.I. 9.102.738) e essa fermentação é uma alternativa para se aumentar o teor proteico da levedura, sendo que este processo ocorre em condições de estresse da levedura, como a elevação da temperatura do meio. Quando o objetivo é a venda de leveduras como fonte de proteína, ingredientes na ração animal, por exemplo, é importante que a mesma possua maior porcentagens de compostos nitrogenados, proteínas e ácidos nucleicos, após a secagem, o que resulta em uma levedura de melhor qualidade. Esse processo ocorre em condições de estresse da levedura, como a elevação da temperatura do meio.

Terminado o processo de fermentação tradicional, o fermento pode produzir mais etanol às custas das reservas de trealose e glicogênio e de outros constituintes celulares. Tal produção pode atingir 128 litros de etanol por tonelada de fermento (massa seca). Simultaneamente com o consumo das reservas do fermento ocorre um incremento no teor de nitrogênio do mesmo de até 32%. Os picos de máxima produção de etanol e de maior teor de nitrogênio no fermento ocorrem concomitantemente, o que se reveste de grande importância prática quando da remoção de fermento do processo para a produção de ração (Basso et al., 1993).

A cinética de degradação do glicogênio e trealose endógenos, da levedura industrial PE-2, segue uma equação de primeira ordem, indicando que, à temperatura de 40oC, a sua velocidade é uma função exclusiva da concentração de carboidratos presentes. Nesta pesquisa também foi possível obter aumentos no teor de proteína com a degradação anaeróbica do glicogênio e trealose endógenos, sob temperaturas de incubação de 38 a 40oC (Paulillo et al, 2003). Quando pretende-se realizar o tratamento térmico da levedura, para que ocorra a fermentação endógena, com a meta de aumentar o teor proteico da levedura e produção de etanol, é necessário fazer o monitoramento da viabilidade celular, pois com células com baixa viabilidade ocorre diminuição da massa de fermento e pouco ou nenhum aumento de proteínas.

Referências

- AMORIM, H.V.; BASSO, L.C.. Processo para aumentar os teores alcoólicos do vinho e proteico da levedura após o término da fermentação. Pedido de patente P.I. 9.102.738, 28 jun. 1991. Instituto Nacional da Propriedade Industrial.
- BASSO, L.C.; AMORIM, H.V. Mobilização e armazenamento dos carboidratos de reserva durante a fermentação alcoólica. Relatório Anual de Pesquisas em Fermentação Alcoólica, Piracicaba, n.8, p.1-59, 1988.
- BASSO, L.C.; AMORIM, H.V.; BERNARDINO, C.D.. Fermentação da trealose e glicogênio endógenos. Relatório Anual de Pesquisas em Fermentação Alcoólica, Piracicaba, n.13, p. 1-16, 1993.
- De VIRGILIO , C.; HOTTIGER, T.; DOMINGUEZ, J.; BOLLER, T.; WIEMKEN, A.. The role of trahalose synthesis for the acquisition of thermotolerance in yeast I. Genetic evidence that trehalose is a thermoprotectant. European Journal pf Biochemistry, Berlin, v.219, p. 179-86, 1994.
- GOMES, E. Efeito do tratamento ácido da levedura Saccharomyces cerevisiae na fermentação alcoólica. Piracicaba, 1988. 206p. Dissertação (Mestrado) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo.
- LING, Z.Y.; MORIMURA, S.; KIDA, K.. Effect of fermentation temperature on relationship between cell viability and trehalose content of Saccharomyces cerevisiae KF-7 in repeated-batch fermentation. Journal of Fermentation and Bioengineering, Amsterdam, v.80, n.2, p. 204-207, 1995.
- PAULILLO, S.C.L.; YOKOYA, F.; BASSO, L.C.. Mobilization of endogenous glycogen and trehalose of industrial yeasts. Brazilian Journal of Microbiology, v.34, n.3, p. 249-254, 2003.
-PANEK, A.D.; BERNARDES, E.J.. Trehalose: Its role germination of Saccharomyces cerevisiae. Current Genetics, Berlin, v.7, p. 393-397, 1983.

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Fermentec na Estrada faz primeira parada em Itumbiara

A Fermentec chega a Itumbiara, GO, para apresentar as cinco técnicas essenciais para aumentar a produtividade em etanol.

Tópicos que serão abordados:

- Os preços favoráveis do etanol registrados no início desta safra mudaram o mix da indústria, direcionando a produção ao biocombustível. Essa alteração reduziu a ociosidade dos equipamentos e exigiu alterações operacionais;

- Tomar a decisão certa entre o envio de caldo decantado, pré-evaporado, xarope ou mel final para a fermentação é fundamental. As fermentações rápidas aumentam a produção diária e têm feito parte do planejamento das usinas mais eficientes;

- Das fermentações mais produtivas dos clientes Fermentec, 89% utilizam leveduras Personalizadas. Este número cai para 25% entre as unidades menos produtivas. Portanto, a escolha da linhagem de levedura é fator decisivo;

- O tempo de alimentação é a variável com maior impacto na velocidade de fermentação. Por isso, é importante implantar um diagrama de ocupação personalizado e flexível contemplando as variações de produção e teor alcoólico do vinho;

- Quanto mais elevado é o teor alcoólico, menos vinhaça será produzida e maior será a produtividade em etanol;

- Cuidados com a temperatura da fermentação quando se pretende aumentar a produtividade em etanol.

Inscreva-se já no Fermentec na Estrada e transforme a dinâmica da sua usina!

Ingressos a venda pelo site do Sympla.

Acompanhe as próximas cidades que farão parte do Fermentec na Estrada pelo Fermentec News, Facebook e LinkedIn.

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Novos paradigmas na produção de etanol

A introdução da técnica da cariotipagem das leveduras, a partir da década de 90, foi um marco para a evolução da tecnologia da fermentação alcoólica. Esta técnica permitiu identificar quais leveduras estavam no processo e ficou demonstrado que algumas linhagens desaparecem dos fermentadores enquanto outras leveduras dominam a fermentação. Complementar à cariotipagem, o DNA mitocondrial foi outro avanço importante para descobrir a origem das leveduras, seus parentescos, e verificar as mudanças que elas sofrem com o tempo

Em 2007, iniciou pela primeira vez o isolamento de leveduras da própria unidade industrial, chamadas de Leveduras Personalizadas. Em outras palavras, hoje é possível realizar a seleção de linhagens de Leveduras Personalizadas para cada destilaria, porque, conforme observado, uma levedura pode ser boa para uma unidade industrial, mas não necessariamente para outra.

Complementar à estas descobertas, era preciso saber qual era o peso da levedura Personalizada em relação a outros fatores da indústria que poderiam afetar o RTC (Rendimento Total Corrigido).  Baseada nos parâmetros obtidos do Benchmarking, foram selecionadas 18 unidades com Leveduras Personalizadas, 35 unidades sem as Personalizadas e avaliou-se os dados das últimas cinco safras. A tabela a seguir exibe os dados das médias dos parâmetros avaliados no estudo e que foram comparadas pelo teste de Tukey (5% de significância).


Estes resultados indicam que os valores de RGD (Rendimento Geral da Destilaria) das unidades com Personalizadas foram significativamente maiores que os das sem Personalizadas, mostrando que parte do elevado RTC nas unidades com Personalizadas, estava sendo afetado pelo RGD. As maiores médias de extração também estavam nas unidades com Personalizadas e foram significativamente diferentes. Portanto, entre os fatores que mais impactaram no RTC está o RGD que correspondeu a 46% do impacto.

No gráfico a seguir observamos os valores médios de RGD nas destilarias com e sem Leveduras Personalizadas  nas safras 2012/13 a 2016/17. A diferença de RGD em favor das destilarias que utilizaram as personalizadas chega a 1,4%. Saber quais leveduras estavam no processo e que se mantiveram dominantes em toda a safra facilitou a operação da fermentação, dando maior estabilidade ao processo fermentativo.


Para conseguir uma levedura personalizada, o trabalho deve ser continuo e, em alguns casos, de longo prazo. O monitoramento é feito através das análises de cariotipagem e/ou DNA mitocondrial durante toda a safra de produção de etanol. Na safra passada, 18 destilarias começaram seus processos fermentativos com linhagens de Leveduras Personalizadas, que foram responsáveis pela produção de 2,27 bilhões de litros de etanol, representando 8,10% da matriz deste combustível no Brasil (CONAB, 2017).

Dentro do cenário de uso de tecnologias para redução de custos e aumento de produtividade, a possibilidade de diminuir o volume de vinhaça e também reduzir o investimento no concentrador de vinhaça merece destaque. São vários os benefícios quando se reduz o volume de vinhaça. Em primeiro lugar está relacionado ao âmbito social já que as usinas estão cada vez mais próximas de cidades e vilarejos. Segundo está relacionado a área ambiental já que a aplicação da vinhaça em excesso no solo pode ocasionar contaminação de rios, lagos e córregos pelo escoamento superficial, de lençol freáticos pela lixiviação e pode também ocasionar a salinização ou saturação do solo. Terceiro é uma questão legal, pois a normativa da CETESB P 4231 de dezembro de 2006 estabeleceu, em resumo, que: “a aplicação de vinhaça no estado de São Paulo está limitada a no máximo 150 m3/ha sem exceder a concentração de potássio de 5% da CTC (capacidade de troca catiônica) do solo”. Em quarto lugar e último, é de ordem econômica pois quanto mais vinhaça maior o raio de distribuição.

Diante de todas estas dificuldades as usinas têm optado cada vez mais pela instalação dos sistemas de concentração de vinhaça (SCV), concentrando-a ao redor de 18 °brix. É lógico que esta solução é interessantíssima. Contudo, aqui cabe uma pergunta: é melhor atacarmos a causa ou o efeito? Essa pergunta é importante porque as usinas têm uma grande oportunidade de reduzir o volume de vinhaça antes mesmo de entrar no concentrador de vinhaça, reduzindo o investimento neste sistema, bem como no consumo de vapor.

Dessa forma, iremos elencar 2 pontos que podemos atuar para reduzir o volume de vinhaça antes mesmo de entrar no concentrador:

Aumento teor alcoólico vinho: a forma mais eficaz de reduzir o volume de vinhaça é subir o teor alcoólico do vinho. O gráfico abaixo mostra a relação do volume de vinhaça com o teor alcoólico do vinho. Para um teor de 8% (v/v) produz-se cerca de 10 l vinhaça/l etanol (aquecimento indireto) e 12 l vinhaça/l etanol (aquecimento direto), contudo se subir o teor alcoólico no vinho para 12% (v/v), podemos chegar a patamares de 6 a 7 l vinhaça/l etanol.

Instalação do refervedor na base da coluna a/a1: outra forma que vem na sequência antes de instalar o concentrador é colocar um refervedor também chamado de reboliler ou A2 na base da coluna de destilação. Este equipamento tem a função de prover o aquecimento da coluna de forma indireta, ou seja, o vapor injetado na coluna não entra em contato com produto de fundo da coluna, pois não faz sentido diluirmos a vinhaça para depois querer concentrá-la. Esta opção também promove a recuperação do condensado que pode voltar ao processo melhorando o balanço hídrico da unidade. Abaixo uma tabela que mostra a redução do volume de vinhaça com a introdução somente deste equipamento (teor alcoólico de 9% v/v considerado no balanço).

Podemos concluir que é possível otimizar ao máximo o sistema de produção de etanol visando entregar ao concentrador, se necessário, uma vinhaça num menor volume possível, lembrando que o manejo e destino da vinhaça deve ser visto sob a óptica agroindustrial, uma vez que os investimentos serão feitos na indústria, porém o maior beneficiário será o setor agrícola.

Henrique Berbert de Amorim Neto – Presidente da Fermentec

Co-autores: Marcel Salmeron Lorenzi, Silene Cristina de Lima Paulillo, Mário Lucio Lopes, Fernando Henrique Giometti e Guilherme Ferreira

Revista Opiniões setembro/2018

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Reunião Anual 4.0: poder da tecnologia e dos algoritmos

Reunião Anual completou 40 anos com 350 participantes e 22 expositores

Automação, robôs, ciência de dados e algoritmos que fazem análises complexas em poucos segundos. As pesquisas se desenvolvem de forma exponencial e coisas que antes eram consideradas inacreditáveis já são uma realidade. Carne sem abate do boi, ovo sem galinha, leite sem vaca. Uma empresa varejista é capaz de descobrir a gravidez de uma mulher antes de seu marido por meio dos algoritmos. Organizações de todos os segmentos terão que se adaptar a este cenário de forma rápida e definitiva para sobreviverem. E com o setor sucroenergético, responsável por suprir necessidades tão essenciais no dia a dia das pessoas, como energia e alimentação, não será diferente. Chegou a hora da usina 4.0, da indústria 4.0 e do laboratório 4.0.

O presidente da Fermentec, Henrique Amorim Neto, alertou sobre a disrupção que chega à indústria e a necessidade de adaptação

A Reunião Anual da Fermentec chegou em 2018 ao marco de 40 anos. Reuniu em Ribeirão Preto mais de 350 participantes e 22 expositores. Todos puderam conferir a vanguarda do desenvolvimento tecnológico e os caminhos para chegar ao nível 4.0, para ganhar competitividade e permanecer no mercado. “É um momento de disrupção, de transformação”, sentenciou o presidente da Fermentec, Henrique Amorim Neto, na abertura do evento. Para mostrar que a Fermentec já está alinhada com esta nova ordem, Amorim fez o anúncio do lançamento do GAOA, o sistema de Gestão Avançada de Operação Assistida. Esta plataforma processará dados dos clientes em tempo real por meio de inteligência artificial em que o próprio algoritmo vai transmitir as informações para os gestores tomarem decisões com muito mais rapidez. Henrique Neto lembrou como esses processos automatizados estão eliminando a ação humana em muitas atividades e, por isso, a qualificação profissional terá um papel cada vez maior.

"A forma de fazer negócios mudou e startups surgem a todo instante", afirmou José Tomé (dir.) da AgTech Garage

Seguindo a mesma linha, José Tomé, fundador da AgTech Garage, um hub de startups do agronegócio instalado em Piracicaba, mostrou como a forma de fazer negócios mudou em pouco tempo, de três anos para cá. Segundo ele, a automação de processos no campo e na indústria ligada ao agronegócio tem reduzido os custos. “Startups surgem no agronegócio a todo instante. A inovação acontece em diversos lugares e sua dinâmica agora é totalmente diferente. Velocidade, energia, engajamento, propensão ao risco e cultura de inovação são as novas ordens em um mundo com mudanças exponenciais”, afirmou Tomé.

A tecnologia no canavial

Ronan Campos, da empresa IDGeo, mostrou como funciona o programa Cana Viva, um sistema de mapeamento e diagnóstico das interferências produtivas no canavial. Todo o sensoriamento é feito por satélite e com ele é possível identificar todas as reações da cana. Assim, todo o canavial é transformado em dados, que são apresentados por meio de um dashboard com gráficos, mapas e todas as informações referentes às plantas “O Cana Viva busca antecipar diagnósticos para trazer maior agilidade e assertividade na gestão de manejos, proporcionando redução de custos e otimização da produção agrícola”, explicou Campos.

Ronan Campos: o Cana Viva antecipa diagnósticos e agiliza as decisões no campo

Outra solução que vem crescendo muito no Brasil e no mundo para melhorar a saúde da cana é o controle biológico. Combater as pragas da lavoura é um dos grandes desafios do agronegócio, incluindo neste quadro os canaviais. De acordo com Luciano Olmos Zappelini, da Koppert do Brasil, quatro milhões de hectares de cana no Brasil são tratados anualmente com controle biológico. Hoje, a participação do controle biológico é responsável por 2% do mercado de defensivos. Nos últimos cinco anos houve um aumento expressivo de registros deste tipo de produto no Ministério da Agricultura, o que mostra o grande potencial de crescimento na utilização destes defensivos. As soluções podem evitar a proliferação da cigarrinha, broca, sphenophorus, entre outros. Zappelini também apresentou um equipamento que mede a umidade e a temperatura do canavial, o que permite a aplicação dos produtos do momento certo para garantir a eficácia do tratamento “Se não houvesse a aplicação de nenhum defensivo, nós só consumiríamos 30% dos alimentos produzidos no mundo, segundo a FAO. Por isso, é tão importante fazer esse controle de pragas de maneira correta e assertiva”, concluiu Zappelini.

Zappelini, da Koppert do Brasil, falou sobre o potencial de crescimento do controle biológico de pragas

Lançamento do OleoLev®

Com o OleoLev® é possível produzir biodiesel e antiespumantes a partir da vinhaça. A pesquisadora da Fermentec, Silene Paulillo, trouxe 11 leveduras da Universidade do Minho, de Portugal. Todas foram avaliadas e a que mostrou melhor performance foi a FT2519L. Em oito horas, essa levedura neutralizou o pH da vinhaça, teve crescimento de 35%, reduziu a quantidade de ácidos orgânicos em 93%. A redução do potencial poluente foi de 80% da DBO da vinhaça. Mário Lúcio Lopes, que fez a apresentou do trabalho na Reunião, revelou o grande potencial financeiro desta nova tecnologia. Enquanto a vinhaça tradicional é capaz de produzir 4 milhões de litros de óleo, esse número passa para 14 milhões com a levedura. Os estudos foram feitos em parceria com a Universidade do Minho e a JW e a próxima etapa será o teste em escala piloto.

Mário Lúcio Lopes apresentou o lançamento da Fermentec, um óleo produzido a partir da vinhaça

Teste em planta de demonstração da tecnologia StarchCane®

A Fermentec tem clientes no Canadá e Estados Unidos que produzem etanol de milho e há alguns anos começou a desenvolver tecnologias para integrar esse tipo de produção em processo paralelo à utilização do caldo de cana. O resultado deste trabalho foi a tecnologia StarchCane, único processo no mundo que fermenta o milho com reciclo de leveduras. Este ano o projeto avançou com um teste em uma planta de demonstração na unidade do Senai, em Sertãozinho, SP. Foi feita a adaptação da planta de etanol de cana para o milho, superando as dificuldades que apareceram “Os resultados foram compatíveis com as expectativas. A fermentação foi mais rápida em relação ao etanol de cana (15-25 horas), as leveduras consumiram todo o açúcar, a contaminação foi facilmente controlada e o DDGS, subproduto utilizado como matéria-prima para ração animal, apresentou alto índice proteico”, afirmou Alexandre Godoy, que coordena o desenvolvimento do StarchCane®.

Profissionais envolvidos nos testes com o StarchCane na planta demonstração

Gestão das amostras

O investimento em tecnologia para fazer análises laboratoriais é importante, mas a gestão deste processo é fundamental. Qual é a real necessidade de uma determinada análise? Qual é a frequência ideal para a análise possibilitar uma tomada de decisão? Qual é o histórico do desempenho operacional de um determinado setor de produção? Qual será o mix de produção? De acordo com Claudemir Bernardino, responder a esses questionamentos é essencial para otimizar a frequência e os custos das análises. A implementação dos processos otimizados libera o colaborador para realizar outras atividades e aumenta a eficiência das análises.

Para Claudemir Bernardino as análises também devem ser bem gerenciadas para aumentar a produtividade do laboratório

Fermentação

Rudimar Cherubin fez um balanço de como está sendo a performance das leveduras personalizadas e termotolerantes na safra. É preciso criar estratégias para se adaptar à mudança de mix, que está cada vez mais alcooleiro e não contar com a sorte e torcer para que uma levedura boa entre no processo. Um terço dos clientes Fermentec trabalham com leveduras personalizadas e nesta safra já foram produzidos 2,3 bilhões de litros de etanol utilizando a levedura personalizada. Há 25 unidades usando leveduras personalizadas e termotolerantes. Cherubin apresentou o exemplo de uma usina que passou a usar leveduras termotolerantes. Nesta unidade, a produção de etanol passou de 35 milhões de metros cúbicos em 2017/18 para 53 milhões de metros cúbicos na atual. A fermentação melhorou e pegou outro ritmo. Cherubin aproveitou para anunciar que a empresa LNF está propagando leveduras personalizadas em maiores quantidades.

Performance das leveduras personalizadas e termotolerantes foi apresentada por Rudimar Cherubin

Para aumentar a produtividade de etanol diante de um mix mais alcooleiro, além da escolha das leveduras, Fernando Henrique Giometti destacou outros pontos para obter resultados desejados na indústria. Os preços do combustível são os mais sólidos dos últimos nove anos. A primeira medida importante é fazer o tratamento do caldo específico para etanol. Outro ponto associado ao aumento de produtividade é o teor alcoólico do vinho bruto. A escolha da levedura também é fundamental. A máxima velocidade de fermentação é possível com leveduras adaptadas ao ambiente fermentativo. Segundo Fernando Henrique, a diferença de produtividade entre o melhor cliente e a média dos clientes é de 30%, então há um grande potencial de crescimento.

Giometti alertou aos clientes sobre a adaptação a ser feita na indústria para atender a um mix mais alcooleiro

Encerramento: professor Gretz marca presença pela segunda vez na Reunião Anual

Entusiasmo e desafio são as chaves para o sucesso, afirmou Gretz em sua animada apresentação

O professor Gretz, um dos maiores palestrantes motivacionais do Brasil, esteve pela segunda vez na Reunião Anual. Sua primeira participação foi há dez anos, em 2008 “vejo que o recado que passei há dez anos está super atual. Por mais que a tecnologia tenha evoluído, por trás de tudo estão as pessoas. Ninguém motiva outra pessoa, é a pessoa que se motiva, mas para isso acontecer é preciso ter estímulos, como um elogio, o reconhecimento e, principalmente, o desafio”, afirmou o professor. Além disso, o entusiasmo é fundamental “o otimista acha que vai dar certo, o entusiasta tem certeza”, esclarece Gretz. Aqui neste encontro é possível ver a parceria entre a Fermentec, seus colaboradores e clientes. Por isso, é possível abrir as portas para a motivação.

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Conectividade na gestão das usinas

Por Bruno Luiz Belanda e Fernando Henrique C. Giometti

É notório que as tecnologias da informação disponíveis atualmente estão levando as empresas a um cenário de total conectividade. No setor industrial essa evolução ganha o nome de indústria 4.0. A denominação “4.0” foi precedida por outros marcos:

- Indústria 1.0 (1760 a 1840): automação baseada em vapor;
- Indústria 2.0 (1850 a 1945): uso em larga escala da eletricidade e linhas de produção;
- Indústria 3.0 (1950 a 2000): aplicação de computadores e automação industrial nas fábricas.

Tecnologias que habilitam a indústria 4.0

De acordo com consultorias como a Boston Consulting Group e agências governamentais como a Confederação Nacional da Indústria (CNI) e Agência Brasileira para Desenvolvimento Industrial (ABDI), são nove as tecnologias que fomentam a indústria 4.0.

Tecnologias que sustentam a indústria 4.0

Internet das Coisas ou IOT: consiste em sensores conectados que permitem acesso de grandezas do mundo físico a partir da internet em tempo real;
Computação em nuvem: utilização de servidores na internet para sistemas e aplicações, sem a necessidade de investimento em servidores locais para executar sistemas complexos;
Segurança da informação: toda a camada de segurança necessária para que não haja invasão em sistemas ou repositórios de dados;
Big Data: capacidade de armazenamento e análise de grandes volumes de dados de vários formatos e origens;
Sistemas Integrados: integração total entre sistemas, eliminando a necessidade de transferir manualmente dados de um sistema a outro;
Simulações: capacidade de criação de modelos matemáticos de processos físicos para executar simulações com finalidade de planejamento e acompanhamento em tempo real;
Realidade aumentada: tecnologia para interação com modelos 3d de máquinas e processos físicos através de dispositivos móveis ou óculos especiais;
Robôs autônomos: robôs programados para executarem tarefas repetitivas, que se comunicam entre si e que podem interagir com humanos sem exposição a riscos (“cobots”, ou robôs colaborativos);
Manufatura aditiva: capacidade de imprimir peças a partir de modelos virtuais em impressoras 3d.

A aplicação das tecnologias da indústria 4.0 dependem dos segmentos de atuação, sendo por exemplo a manufatura aditiva e robôs autônomos mais aplicáveis na manufatura discreta, porém também sendo aplicáveis em menor escala na indústria de processos.

Impactos Financeiros da indústria 4.0 no Brasil

De acordo com estudo da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial, a aplicação das tecnologias da indústria 4.0 no Brasil tem potencial para gerar ganhos de pelo menos R$73 bilhões/ano no segmento industrial no país.

Ganhos Financeiros do Setor Industrial Brasileiro com a indústria 4.0

A Realidade no segmento sucroenergético

As indústrias do segmento sucroenergético se encontram em sua maioria na era da indústria 3.0, em que já existe um bom nível de instrumentação, automação industrial e aplicação de sistemas de informação para gestão de qualidade e produções.

Cenário padrão nas usinas sucroenergéticas

Apesar de contarem com diversos sistemas, as usinas ainda carecem de aplicações das tecnologias bases da indústria 4.0 para alcançarem o estado da arte em termos de produtividade e gestão. Um exemplo da possibilidade de evolução no setor sucroenergético foi constatado em pesquisa realizada com uma amostra de 30 Usinas, nas quais 46% delas não tem sequer integração entre as redes de automação e a rede de TI. Essa falta de integração aumenta o trabalho manual de analistas e engenheiros, pois estes precisam coletar dados segregados em diversos sistemas para gerenciar a qualidade e os processos produtivos.

Os Benefícios da adoção da indústria 4.0 nas usinas – gestão conectada

Adotar tecnologias como integração entre sistemas, computação em nuvem, Big Data e segurança de dados, que são base para a indústria 4.0, traz benefícios muito visíveis mesmo com aplicações rápidas. Tome-se como exemplo uma aplicação realizada como piloto adotando os conceitos acima citados, com o objetivo de identificar automaticamente em um processo fermentativo quando não houve assepsia de dornas.

Arquitetura de uma Aplicação no conceito de indústria 4.0

No piloto foram coletados em tempo real dados da automação industrial (nível, temperatura) de um conjunto de dornas, esses dados foram enviados a uma aplicação em nuvem com um sistema de Big Data, que conseguiu por meio de algoritmos avançados identificar instantaneamente os momentos em que não foi realizada assepsia após um processo de fermentação (batelada).

Como principais benefícios se pode observar a diminuição no tempo de detecção da anomalia, que passou de um período de um dia para tempo real, além do aumento no nível de gestão sem aumentar o trabalho manual de um analista.

Conclusões

Existem grandes oportunidades de ganhos no segmento sucroenergético com a adoção de tecnologias da indústria 4.0, podendo diminuir custos relacionados a carga de trabalho para realizar análises de dados, assim como aumentar o nível e a velocidade de resposta da gestão de processos para tornar as usinas mais eficientes.

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