Metagenômica, bactérias resistentes e a nova classificação dos Lactobacillus

Publicado em 26 de maio de 2025 por Fermentec

Por Mário Lúcio Lopes, Marina T.F. Dellias e Vanessa M.C. Diana

Em 1989, a tese de doutorado do Professor Claudio R. Gallo revelou a diversidade de bactérias contaminantes de um processo industrial de fermentação alcoólica ao longo da safra. No total, 334 bactérias foram isoladas e exaustivamente avaliadas quanto às suas características bioquímicas e morfológicas. A maior parte destas bactérias se mostraram Gram positivas, morfologia de bastonetes e não esporuladas (Figura 1). Este trabalho serviu de base para muitos pesquisadores no Brasil e exterior sobre as principais bactérias que causam prejuízos na produção de etanol. Dentre as espécies mais frequentes identificadas deste estudo estavam os Lactobacillus fermentum e o L. helveticus. O primeiro ganhou notoriedade pela frequência com que tem sido isolado e identificado nas fermentações industriais, causando problemas de floculação do levedo, inibição da fermentação, produção de ácidos acético e láctico, manitol, entre outros. Já o L. helveticus já não teve a mesmo destaque. Trata-se de uma bactéria de metabolismo homofermentativo e produz essencialmente ácido láctico.

Figura 1. Diversidade de 334 bactérias isoladas de um processo industrial de produção de etanol e sua distribuição nos principais gêneros. Adaptado de Gallo (1989).

Mas, o que mudou desde aquela época? Será que as bactérias ainda são as mesmas? Ou novas espécies passaram a contaminar as fermentações? Muita coisa mudou desde o final da década de 80 até os dias atuais. A forma de colher a cana, a geometria e assepsia das dornas, novos produtos e princípios ativos foram desenvolvidos para combater a contaminação bacteriana, novas linhagens de leveduras foram selecionadas, assim como cepas mais adaptadas a cada processo. Todas estas mudanças certamente tiveram um impacto sobre o controle da contaminação bacteriana das fermentações.

Na safra 2022/23 nenhuma destilaria cliente Fermentec apresentou uma contaminação do vinho bruto acima de 108 bastonetes por mL na média de safra. De outro lado, 10% dos clientes trabalharam com uma média de safra abaixo de 106 bastonetes/mL de vinho bruto. Esse é resultado muito expressivo e importante (tabela 1). Estamos falando de diferenças da ordem de 100 vezes na população de bactérias contaminantes do vinho bruto. Além disso, podemos destacar que nas últimas três safras (2020 a 2022) tivemos uma frequência maior de destilarias trabalhando como contaminações entre 106 a 107 bastonetes/mL do que nas safras anteriores (2017 a 2019). Isso significa que as destilarias estão evoluindo na sua batalha contra as bactérias. É um passo de cada vez, mas na direção certa.

Tabela 1. Evolução do controle e redução da contaminação bacteriana no vinho bruto entre as usinas e destilarias clientes Fermentec nas últimas safras, agrupadas em quatro classes de acordo com as contagens de bastonetes no vinho bruto.

De qualquer forma, não podemos subestimar as bactérias. Ainda temos muito por fazer no sentido de conhecer a diversidade, prevenir e controlar estes contaminantes. Na falta de um bom controle, a contaminação bacteriana pode causar prejuízos consideráveis como demonstrado no estudo de caso da figura 2. Cada ponto em vermelho representa a média semanal da contaminação bacteriana do vinho bruto. O gráfico mostra uma correlação linear e negativa entre o aumento da contaminação e o rendimento da fermentação. Para cada ciclo log a mais na contaminação do vinho bruto há uma redução de 1,9% no rendimento da fermentação, o que equivale a uma perda de 19 mil litros de etanol por dia, para uma produção diária de 1.000 m3 de etanol.

Figura 2. Correlação negativa entre a contaminação bacteriana no vinho bruto e o rendimento da fermentação.

Mas como podemos avançar na prevenção e no controle da contaminação bacteriana? Uma das estratégias que existem atualmente é a tecnologia da metagenômica aplicada ao estudo da microbiota das fermentações.  A metagenômica baseia-se na análise do material genético obtido diretamente de amostras ambientais, sem a necessidade de cultivo de microrganismos. Análises de comunidades bacterianas podem fornecer informações sobre a diversidade, abundância e potencial funcional de bactérias em um determinado ambiente e se aquelas bactérias estão residentes no processo ou não.

Para avaliar a diversidade de bactérias nos processos industriais de produção de açúcar e etanol, a metagenômica envolve o sequenciamento do DNA bacteriano obtido diretamente de amostras de caldo, xarope, açúcar, melaço, mosto, águas e vinho, sem a necessidade de plaqueamento e cultivo dos microrganismos. Esse DNA pode ser extraído e o segmento 16S rDNA sequenciado em larga-escala usando diferentes tecnologias disponíveis atualmente. Por sua vez, os dados das sequências resultantes podem então ser analisados e comparados com banco de dados internacionais ​​para identificar as espécies bacterianas contaminantes, estimar sua abundância e avaliar seu potencial de causar prejuízos aos processos industriais, seja na produção de açúcar como de etanol. Um exemplo deste processo analítico é apresentado na figura 3.

Figura 3. Fluxo da análise de metagenômica aplicada para determinação da diversidade de bactérias contaminantes nas dornas de fermentação.

Além disso, a metagenômica pode nos ajudar a entender a composição das comunidades bacterianas “antes” e “após” a aplicação de antibióticos, biocidas ou tratamentos específicos para remoção de biofilmes, entre outros exemplos. Para cada amostra podemos analisar entre 5.000 e 50.000 fitas de DNA, o que é um número muito expressivo. Ao contrário das técnicas tradicionais de plaqueamento e cultivo de microrganismos, a metagenômica permite detectar e identificar microrganismos que não são cultiváveis ou que exigem condições especiais para cultivo, como por exemplo, temperaturas muito elevadas (acima de 50oC) e exigências nutricionais muito específicas. Os resultados da metagenômica também permite comparações baseadas na mesma sequência do DNA das bactérias entre laboratórios de diferentes países.

Nos últimos anos, os avanços na Biologia Molecular têm facilitado a descrição de novas espécies de bactérias e o número de registros tem subido exponencialmente, com destaque para os Lactobacillus. Recentemente, o gênero Lactobacillus foi reclassificado e dividido em 25 gêneros além da junção das famílias Lactobacillaceae e Leuconostocaceae. Esta divisão em um número maior de gêneros se fez necessária devido ao crescimento exponencial de novas espécies de Lactobacillus identificadas e descritas a cada ano, como mostra a Figura 4.

Novas espécies de bactérias têm sido identificadas cada vez mais rápido em comparação com as técnicas tradicionais baseadas no isolamento das colônias, caracterização dos perfis bioquímicos e morfológicos de cada microrganismo. Uma verdadeira revolução tem aberto as portas do conhecimento para compreendermos como a diversidade de bactérias se instala, sobrevive, compete e causa prejuízos na indústria, assim como, quais são os pontos fracos que podemos atacar para evitar tais contaminações.

Figura 4. Evolução do número de espécies de Lactobacillus descritas a cada ano.

Devido a este crescimento no número de espécies dentro do gênero Lactobacillus se fez necessário reorganizar a classificação taxonômica destas bactérias como demonstrado na tabela 2. O gênero Lactobacillus foi mantido, mas outros gêneros foram criados. Agora são 25 gêneros para agrupar 261 espécies de bactérias, lembrando que esse número continua subindo de forma exponencial.

A primeira espécie de Lactobacillus foi formalmente descrita em 1901, a partir das suas características morfológicas (células e colônias), cor ou reações bioquímicas. Até 1980, época em que foi realizado o trabalho do professor Gallo, tínhamos conhecimento de apenas 36 espécies de Lactobacillus, mas muita coisa mudou desde então. Pesquisas realizadas em diversos laboratórios utilizando técnicas de biologia molecular permitiram conhecer melhor a diversidade e a filogenia das bactérias lácticas e outras espécies. Os resultados destas pesquisas mostraram que os Lactobacillus, como eram classificados até então, se mostravam extremamente diversos em relação às suas características fenotípicas, ecológicas e genotípicas. Em resumo, as espécies historicamente classificadas e agrupadas como Lactobacillus diferiam muito umas das outras. A partir destas observações, especialistas decidiram modificar o gênero Lactobacillus e criar um grupo mais preciso e organizado. Apenas 35 espécies de bactérias continuaram classificadas como Lactobacillus. As demais deveriam ser reclassificadas e foram divididas em outros 23 novos gêneros. Felizmente, a maior parte dos nomes atuais se assemelham bastante à nomenclatura anterior e suas formas abreviadas permaneceram as mesmas.

Tabela 2. Nova classificação dos Lactobacillus em 25 gêneros. O nome do gênero original e alguns dos seus representantes foram mantidos.

Fonte: Zheng et al. 2020

Mas, o que aconteceu com a diversidade das bactérias contaminantes das fermentações sob a nova classificação taxonômica? Utilizando técnicas de metagenômica, temos observado a predominância de espécies de bactérias que até então eram pouco expressivas na fermentação alcoólica, como é o caso do Lactobacillus helveticus, L. amylovorus, L. acidophilus, L.delbrueckii e as bactérias do gênero Limosilactobacillus, dentre elas o L. panis e L. mucosae. Apesar de algumas diferenças, estas espécies apresentam características em comum como: habilidade para formar biofilmes, preferem temperaturas mais elevadas (37 – 45oC) para crescimento, tolerância a acidez e baixos pHs (Tabela 3).

Tabela 3. Espécies de Lactobacillus e Limosilactobacillus encontradas com mais frequência na safra 2022/23 pela técnica de metagenômica e suas principais características.

Dentre as características especificas, destacam-se a tolerância ao estresse oxidativo (L. panis), produção de exopolissacarideos (L. panis, L. mucosae e L. delbrueckii). A produção de exopolissacarideos protege as bactérias da ação de antibióticos, tolerância a desidratação e demais fatores abióticos de estresse.

Dentre as espécies de Lactobacillus detectadas pela metagenômica, destaca-se o L. delbrueckii. Esta é uma espécie conhecida, mas destaca-se pela sua ampla tolerância a temperaturas elevadas, com crescimento ótimo entre 40-44oC (cresce até 52oC).

O L. delbrueckii também tem sido relacionado com a produção de acetaldeído, o que pode levar a formação de ácido acético e acidificação do etanol.

O L. helveticus é outra bactéria tolerante a temperaturas elevadas, podendo crescer até 55oC.

O L. amylovorus cresce a 45oC e tem sido comum nas destilarias americanas cujo processo de produção de etanol está baseado no milho.

E o L. acidophilus que possui um crescimento ótimo em temperaturas de 37 a 45oC.

Todas estas bactérias tiveram em comum uma tolerância a temperaturas mais elevadas e produção de biofilmes. Em levantamento de literatura realizado por Dellias (2016) durante seu trabalho de avaliação de biofilmes na fermentação, foi destacado que as bactérias protegidas por biofilmes podem apresentar uma resistência de 100 a 1.000 vezes maior em comparação com as bactérias fora dos biofilmes como ilustrado na figura 5. Por essa razão, a remoção dos biofilmes e assepsia das dornas e tubulações traz tantos resultados positivos, seja na redução da contagem de bactérias no vinho bruto como na redução do consumo de antibacterianos e biocidas. Também é importante destacar que algumas espécies podem se adaptar melhor numa destilaria e trazer sérios problemas para a fermentação enquanto outras espécies se adaptam melhor em outros processos industriais. Controlar estes contaminantes e reduzir seu impacto na indústria está entre os nossos desafios. E a metagenômica está ao nosso alcance para identificar e monitorar estas bactérias.  

Figura 5. Ilustração sobre o efeito protetor dos biofilmes contra a ação de antibióticos em comparação com as bactérias de vida livre.

Dentre as principais ações para prevenir e controlar a contaminação bacteriana nas fermentações industriais podemos citar:

  • Monitorar a população de bactérias e produtos do seu metabolismo (ácido láctico, acético, manitol, dextrana);
  • Conhecer a diversidade de bactérias e como ela afeta o processo (que tipo bactéria está instalada na fermentação e o que favorece a persistência destas bactérias);
  • Identificar e remover pontos mortos e biofilmes (fontes de contaminação contínua);
  • Assepsia das dornas e tubulações (para redução da carga de contaminantes);
  • Ajustes de processo (temperatura, tratamento do levedo, mosto que possam favorecer a multiplicação das bactérias, sua entrada e instalação na fermentação);
  • Efetividade na aplicação dos produtos antibacterianos (usar o produto certo e aplicado da forma correta);
  • E, finalmente, usar leveduras industriais robustas como as cepas selecionadas (PE2, CAT1, FT858L e Fermel) e as personalizadas, que são mais competitivas e resistentes a contaminação bacteriana do que as leveduras de panificação.

Referências

Dellias MTF. Comunidade bacteriana dos biofilmes da fermentação alcoólica: estrutura, composição, suscetibilidade aos antimicrobianos e formação de biofilme em culturas puras. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo, Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Piracicaba, 97 p. 2016.

Gallo CR. Determinação da microbiota bacteriana de mosto e de dornas na fermentação alcoólica. Tese de Doutorado. Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, 388 p. 1989.

Zheng J, Wittouck S, Salvetti E, Franz CMAP, Harris HMB, Mattarelli P, O’Toole PW, Pot B, Vandamme P, Walter J, Watanabe K, Wuyts S, Felis GE, Gänzle MG, Lebeer S. A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae. Int J Syst Evol Microbiol. v. 70, n. 4, p.:2782-2858, 2020. doi: 10.1099/ijsem.0.004107.

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Novos projetos: muito além do açúcar e etanol

Publicado em 21 de abril de 2025 por Fermentec

Por Mário Lúcio Lopes

Desde a sua fundação, a Fermentec tem se destacado pela inovação em pesquisa e transferência de tecnologia no setor sucroenergético. Ao longo de seus 47 anos de história, diversas ideias saíram do papel e se concretizaram, graças à sólida parceria com as usinas. Essa colaboração formou elos que resistiram aos desafios do tempo e impulsionaram ganhos em eficiência industrial, produtividade, qualidade e sustentabilidade.

Hoje, iniciativas e projetos que vão além da produção de açúcar e etanol estão em andamento impulsionando a diversificação do setor. Entre os estes produtos estão a levedura seca como fonte proteica, o biogás gerado a partir da vinhaça e o etanol de segunda geração (2G) produzido do bagaço da cana. Ao diversificar seus negócios e explorar novas fontes de receita, as usinas têm a oportunidade de mitigar as incertezas provocadas pelas oscilações de mercado e promover a sustentabilidade econômica para as futuras gerações. Para isso se faz necessário o desenvolvimento de novos projetos, novos produtos e processos que tenham por finalidade melhorar o desempenho econômico da indústria, a sustentabilidade ambiental e gerar novas oportunidades de trabalho.

Entre esses novos projetos estão o Cellev, o Bioplástico, Óleolev, o Medfloc e a levedura PE2-Plus que estão classificados dentro de uma escala de maturidade tecnológica que vai de 1 a 9 (figura 1).

Figura 1. Classificação dos projetos Cellev, Bioplástico, Óleolev, Medfloc e PE2 Plus na escala TRL, de acordo com sua maturidade tecnológica.

Ao classificar as tecnologias em níveis de maturidade, é possível identificar quais soluções estão próximas de entrar no mercado e quais ainda precisam ser desenvolvidas. A escala de Maturidade Tecnológica (Technology Readiness Level – TRL) é uma metodologia usada para avaliar o nível de desenvolvimento e prontidão de uma tecnologia. Criada originalmente pela NASA nos anos 1970 para acompanhar o progresso de suas inovações, a escala TRL foi amplamente adotada por diversas indústrias e setores, incluindo o setor sucroenergético, para medir a evolução de projetos tecnológicos desde a fase de pesquisa inicial até a implementação comercial e sua consolidação como uma inovação para o setor.

A escala TRL está dividida em nove níveis, cada um representando um estágio específico do ciclo de desenvolvimento da tecnologia:

TRL 1 (Princípios básicos): a pesquisa básica é realizada para identificar princípios fundamentais, sem aplicação imediata. É a fase mais teórica e exploratória, com experimentos iniciais;
TRL 2 (Formulação do conceito): os princípios identificados são usados para formular uma aplicação específica. Ideias e conceitos começam a ser desenvolvidos, mas não foram testados na prática;
TRL 3 (Prova de conceito experimental): começam os experimentos laboratoriais para validar o conceito proposto, em condições controladas, mas ainda de forma preliminar;
TRL 4 (Validação de componentes e/ou sistemas em ambiente laboratorial): a tecnologia é testada em laboratório de forma mais integrada, formando um sistema funcional em ambiente controlado;
TRL 5 (Validação em ambiente relevante): o sistema é testado em condições que simulam o ambiente real de operação para provar sua funcionalidade, mas ainda em escala reduzida;
TRL 6 (Demonstração em ambiente relevante): um protótipo é demonstrado em ambiente realista e mais próximo da aplicação final, geralmente em uma escala piloto;
TRL 7 (Demonstração em ambiente operacional): o protótipo passa a ser testado no ambiente de operação, em escala quase completa e de forma mais ampla;
TRL 8 (Sistema completo e qualificado): o sistema está totalmente desenvolvido, testado e qualificado para uso final, validado em seu ambiente real e pronto para ser comercializado.
TRL 9 (Sistema aprovado e em operação comercial): a tecnologia está em pleno uso operacional e comercial. O produto ou processo foi completamente validado em condições reais de mercado.

Cellev

Dentro desta escala procuramos classificar os projetos da Fermentec como descrito a seguir. O Cellev é um projeto promissor, ainda em fase de bancada, o qual a Fermentec busca investidores e usinas parceiras para o desenvolvimento da planta piloto. O objetivo do Cellev é converter o carbono da fibra do bagaço da cana em proteína e etanol 2G, sem a utilização de leveduras transgênicas. Nesse processo, a hemicelulose é hidrolisada e as pentoses são assimiladas pela levedura Torula, que as transforma em aminoácidos e proteínas de alto valor biológico. Com uma tonelada de bagaço (50% umidade), é possível produzir 62 kg de levedura seca, com teor proteico de 50 a 52%, utilizando a levedura Torula, que é conhecida pelo seu sabor “umami”. Por sua vez, a fração de celulose pode ser convertida em hexoses por hidrólise enzimática e, posteriormente, em etanol (110 L), empregando as mesmas cepas industriais de Saccharomyces cerevisiae utilizadas no etanol 1G, sem a necessidade de cepas transgênicas. Outra possibilidade é converter as hexoses em biomassa celular e proteína, da mesma forma que as pentoses.

Bioplástico

O segundo projeto na escala TRL está focado na produção de ácido láctico e bioplástico a partir do poli-L-lactato (Figura 2). Anualmente, mais de 360 milhões de toneladas de plásticos de origem fóssil são produzidas no mundo. A Fermentec está desenvolvendo o processo de produção do isômero L do ácido láctico utilizando duas cepas de Lactobacillus descobertas em fermentações industriais. Em testes com reatores de 40 L, essas bactérias foram capazes de produzir 630 g de L-lactato por kg de açúcar, com concentrações no meio fermentado variando entre 40 e 52 g/L. O ácido L-láctico serve como base para a produção do polímero poli-L-lactato, um bioplástico mais sustentável. Para esse projeto, a Fermentec busca parcerias para implementar uma planta piloto.

Óleolev

O projeto Óleolev, que começou há algum tempo, obteve em 2022 a patente do INPI e também recebeu apoio da FINEP. O objetivo do Óleolev é transformar compostos orgânicos da vinhaça em óleo por meio de leveduras que o acumulam em vesículas lipídicas no interior das suas células (Figura 2). Esse óleo pode ser utilizado como antiespumante na fermentação e como matéria-prima para a produção de biodiesel, diminuindo os custos com insumos e diesel fóssil. Além disso, o processo permite a neutralização do pH da vinhaça, reduzindo em até 80% seu potencial poluente. A vinhaça mais limpa pode ser utilizada em reatores de biogás e na fertirrigação. Em testes com reatores de pequeno porte (40 L), foi possível obter aproximadamente 3 litros de óleo para cada m³ de vinhaça em 12 horas, com um teor de óleo de 18% na levedura, em base seca.

Figura 2. Projetos em desenvolvimento pela Fermentec para produção de levedura seca a partir do excedente de bagaço da cana (Cellev), produção do isômero L-lactato a partir do açúcar para síntese do poli-L-lactato (Bioplástico) e a transformação de compostos orgânicos da vinhaça em antiespumantes e biodiesel por leveduras oleaginosas (Óleolev).

Medfloc

Outro projeto desenvolvido recentemente é o Medfloc. Está é uma tecnologia voltada para o monitoramento da floculação das leveduras ao longo da fermentação, detectando precocemente os primeiros sinais nas fermentações industriais. Além de monitorar a floculação, o Medfloc também mede a velocidade de fermentação e indica o término do processo através da redução do desprendimento de CO2 (Figura 3). O projeto foi desenvolvido em parceria com a SPTech e a Anderson-Negele, fornecedora do turbidímetro ITM51.

Figura 3. Sistema Medfloc para determinações online da floculação do levedo direto na dorna.

PE2 Plus

Por fim, selecionamos a levedura PE2 Plus, modificada por técnicas de edição genética, mas que não é transgênica. Essa levedura foi desenvolvida para evitar contaminações por leveduras selvagens durante a fermentação, que podem causar problemas como floculação, espuma em excesso e sobra de açúcares residuais no vinho. A PE2 Plus é resistente a um inibidor vegetal para o qual as cepas contaminantes de S. cerevisiae são sensíveis, permitindo a redução dessas contaminações nos processos industriais de produção de etanol pela aplicação do inibidor (Figura 4). Este projeto foi desenvolvido em parceria com a LNF para seleção da levedura e produção do inibidor vegetal.

Figura 4. Levedura PE2 Plus é resistente ao inibidor vegetal para o qual as leveduras contaminantes são sensíveis.

Com o avanço contínuo desses projetos, a Fermentec segue contribuindo para a evolução do setor sucroenergético. Pesquisa e desenvolvimento são desafiadores, mas com parcerias e colaboração, seguimos avançando, sempre em busca de soluções que aprimorem os processos industriais, resolvendo desafios comuns enfrentados pelas usinas, muito além da produção de açúcar e álcool.

Agradecimentos

FINEP e Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação com recursos do FNDCT
http://www.finep.gov.br/

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Passo a passo das leveduras personalizadas

Publicado em 10 de abril de 2025 por Fermentec

Por Silene de Lima Paulillo

No final dos anos de 1920 (100 anos atrás) começou a se falar no Brasil da substituição da “fermentação espontânea” pela cultura pura de levedo, já utilizada nos países desenvolvidos. Em 1926, já se importava fermento puro (fermento Fleischmann) dos Estados Unidos e esta adesão elevou o rendimento da produção de etanol de 65,14% para 78%. Posteriormente, outras marcas como Itaiquara, Estrela e Mauri, passaram a ser comercializadas no país.

Os incentivos do Proálcool, programa do governo para estimular a produção de etanol no Brasil, fizeram decolar as pesquisas para melhorar a qualidade da fermentação. Em 1977, a Fermentec inicia suas atividades com análises estatísticas dos processos das usinas e nas décadas seguintes a cariotipagem permitiu a seleção de leveduras com boas características para a indústria. As quatro leveduras mais utilizadas no país atualmente para se produzir etanol são a PE-2, a CAT-1, a FT858L e a Fermel, todas selecionadas pela Fermentec.

Encontrar uma levedura que seja ótima em todos os quesitos para obter um maior rendimento em etanol e que tenha sucesso em todas as destilarias é um evento raro, pois cada unidade industrial tem a sua peculiaridade, como matéria-prima, características do mosto, contaminação, condução do processo, entre outros fatores. Porém, o aumento da frequência do monitoramento das leveduras nos últimos 13 anos permitiu que a Fermentec, em parceria com as destilarias clientes, selecionasse as leveduras Personalizadas, que apresentam elevadas taxas de dominância e persistência durante a safra.

As leveduras Personalizadas se distinguem das selecionadas por serem únicas para determinada fermentação. A seleção de linhagens de leveduras específica para uma destilaria vem crescendo a cada ano e será o futuro das fermentações.

Além de dominarem por completo as dornas e persistirem durante a safra quais são as outras vantagens proporcionadas pelas leveduras Personalizadas?

Por serem selecionadas na própria destilaria, estas leveduras estão adaptadas às condições industriais (seleção dirigida pelo processo) e são mais robustas por apresentarem elevado índice de implantação. A figura 1 apresenta as taxas de permanência das Leveduras Personalizadas ao final da safra, que comprovam a robustez, pois enfrentam aproximadamente 400 reciclos fermentativos sem perderem dominância e persistência (na média dos clientes que as utilizam). Estas leveduras proporcionam uma maior estabilidade no processo e tolerância aos estresses da fermentação.

Figura 1. Taxa de Permanência média (%) ao final da safra, das leveduras selecionadas e Personalizadas no processo industrial durante 17 safras. Fonte: clientes Fermentec que realizaram análises de cariotipagem e/ou DNA mitocondrial de 2008 a 2024.

Portanto, a evolução do uso e entendimento das linhagens de leveduras industriais passaram pelas leveduras de panificação, contaminantes (selvagens), selecionadas, Personalizadas e, em breve, será a vez das leveduras geneticamente modificadas.

Passo a passo para conseguir uma levedura Personalizada

Monitore as leveduras

Realizado pelos métodos de identificação moleculares cariotipagem e/ou DNA mitocondrial. 

Até recentemente, o conhecimento sobre a diversidade genética das linhagens de leveduras industriais e contaminantes era baseado em perfis de cromossomos resultantes da técnica de cariotipagem, metodologia que trouxe um grande avanço para o monitoramento e seleção de leveduras (BASSO et al., 1994). Pela cariotipagem foi feita a seleção das quatros linhagens que são mais utilizadas pelas destilarias nacionais e estrangeiras e que atualmente respondem por 70% da produção de etanol no Brasil. 

A introdução das análises de DNA mitocondrial permitiu o uso de outra ferramenta biomolecular para avaliação da diversidade de levedura, bem como a distinção entre linhagens que acumulam rearranjos cromossômicos e as linhagens selvagens sem nenhum parentesco. 

Quando uma nova linhagem ocorre e domina a população de leveduras em fermentadores industriais, ela tem o potencial para se tornar uma linhagem de levedura Personalizada.  

– Cariotipagem: análise está baseada no número, tamanho e intensidade do DNA cromossômico (nuclear); 
– DNA mitocondrial: restrito ao material genético das mitocôndrias. 

Figura 2. Fotografia do gel de cariotipagem e do gel de DNA Mitocondrial.

Preserve as leveduras dominantes em um banco de microrganismos 

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 micro-organismos poderiam simplesmente se perder com o tempo ou passarem por uma contaminação cruzada, o que modifica suas características tornando-os inadequados para algumas aplicações.  

A manutenção destas coleções exige conhecimento especializado. As rotinas de reativação e cultivo dos micro-organismos devem ser bem estabelecidas. Deve haver métodos de verificação e confirmação de identidade dos micro-organismos, equipamentos especiais para liofilização e preservação em freezer a ultrabaixa temperatura (-80 ºC), domínio de aspectos regulatórios, práticas de biossegurança e manutenção de um banco de dados com informações atualizadas sobre cada integrante do banco. Estas atividades requerem profissionais especializados e capacitados para trabalhar com micro-organismos de diferentes gêneros e espécies.

– Liofilização: método de preservação de células por longo prazo por meio de remoção da água intracelular de materiais biológicos por sublimação;
– Ultrafreezer: método que compreende a manutenção de materiais em freezers a baixas temperaturas, – 20ºC a -80ºC.

Figura 3. 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.

Conheça o potencial fermentativo das leveduras

Testes de fermentação separam as leveduras de baixo e alto desempenho para a indústria. As leveduras já isoladas e purificadas são avaliadas individualmente em testes de potencial fermentativo imitando condições de fermentação da unidade industrial onde foram isoladas.

Todos estes testes servem para orientar na decisão de recomendar ou não uma levedura para ser introduzida em um processo industrial de produção de etanol. Isso permite separar o joio do trigo, ou seja, o teste de potencial fermentativo permite avaliar e separar as linhagens ruins daquelas de melhor desempenho. 

 – Teste rápido: realizado em ciclo único de fermentação em batelada, em escala de laboratório, utilizando mosto da própria usina. São avaliadas a formação de espuma, a floculação, a velocidade de fermentação e produção de etanol.


– Teste completo: avaliação em fermentações de bancada com reciclo de células, utilizando mosto da própria destilaria de origem, sob condições que imitam a fermentação industrial. As leveduras são comparadas em relação à cepa padrão quanto ao desempenho fermentativo. Dentre os indicadores que são avaliados estão: o rendimento da fermentação, floculação, sobra de açúcares residuais no vinho por HPAEC, teor alcoólico, glicerol, produção de biomassa celular, viabilidade, contaminação bacteriana, consumo de ácido no tratamento do levedo, pH do vinho e velocidade de fermentação pelo desprendimento de CO2.

Melhore suas leveduras 

Nos últimos dez anos, a Fermentec testou mais de 100 leveduras industriais. Estes testes permitiram identificar leveduras com excelentes habilidades fermentativas e outras que, apesar da persistência e dominância, carregam uma ou poucas características indesejadas (espuma e/ou floculação). Nesse caso, diferentes métodos podem ser aplicados visando melhorar ou lapidar uma linhagem com potencial de uso industrial. 

  • Seleção massal: técnica que permite selecionar leveduras com fenótipos não floculantes ou não espumantes sem manipulação genética (não são OGM).
  • Modificações genéticas tradicionais:  pode ser por mutagênese, quando se utiliza algum tipo de tratamento físico ou químico ou por hibridação, quando há conjugação entre as células. 
  • Modificações genéticas avançadas: engenharia genética para introdução de um novo gene ou modificação.

Fabrique as leveduras Personalizadas

Após a decisão de introduzir uma levedura Personalizada, chegou o momento de fabricar a biomassa inicial. As leveduras Personalizadas selecionadas nas etapas anteriores devem ser multiplicadas em um bioreator, transformadas em pó e embaladas à vácuo em pacote para serem armazenadas até seu uso. Deve existir um controle severo de qualidade em todas as etapas de fabricação visando evitar contaminação cruzada ou recombinação genética, garantindo a manutenção do padrão genético da levedura em questão.

– Bioreator: dotado de controle de todos os parâmetros de processo (temperatura, oxigênio dissolvido, agitação);  
– Formulação: o creme de levedura é transformado em pó para facilitar a manipulação durante a preservação e uso;
– Embalagens: as leveduras em pó são distribuídas em sacos plásticos e embaladas a vácuo. Na sequência são colocadas em sacos laminados com a identificação da levedura e suas especificações (data de fabricação, validade, etc.).

Ao final, monitorar a multiplicação pela cariotipagem e/ou DNA mitocondrial.

Propague o fermento no início da safra

Etapa que exige planejamento e controle operacional para atingir o ótimo desenvolvimento da biomassa viva que será responsável pela transformação do mosto em etanol durante os sucessivos reciclos que ocorre ao longo da safra.

As leveduras Personalizadas já iniciaram sua propagação na etapa anterior (fabricação) e devem ser adicionadas ao inóculo de leveduras selecionada no pós-hidratação junto com a alimentação de mosto.

Cuidados com as leveduras Personalizadas

  • O transporte e o armazenamento da levedura Personalizada devem ser feitos à temperatura de refrigeração, ou seja, abaixo de 10 ºC, mas sem congelar;
  • Usar a levedura dentro do prazo de validade;
  • Abrir o pacote somente no momento em que for usar a levedura;
  • Uma vez aberto o pacote, usar toda a levedura;
  • A levedura Personalizada deve ser propagada junto com as leveduras selecionadas, as quais têm efeito protetor, até que a levedura personalizada domine a população na dorna;
  • Deve ser evitada a propagação da levedura Personalizada isoladamente em frascos, tambores, tanques ou similares não assépticos.

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Reunião Início da Safra da Fermentec de 2025 teve casa nova e recorde de participantes

Publicado em 27 de março de 2025 por Fermentec
Reunião Início de Safra bateu recorde de público com mais de 240 participantes

Evento contou com 18 patrocinadores / expositores

O ano de 2025 marca a mudança dos principais eventos da Fermentec para Ribeirão Preto. Agora o Multiplan Hall do Ribeirão Shopping também é a nova casa da Reunião Início de Safra, a exemplo da Reunião Anual que foi realizada no ano passado no mesmo local. A estreia teve recorde de público e de usinas participantes. No total, foram 246 profissionais do setor, 25 usinas representadas no evento e 18 expositores/patrocinadores. Com uma estrutura moderna e a comodidade de um centro de convenções dentro de um shopping com acesso a diversos serviços, os participantes puderam avaliar a safra 2024/25, uma das mais desafiadoras em termos de matéria-prima dos últimos tempos, e direcionar as ações para mais um ano de trabalho liderando a produção de etanol e açúcar no Brasil.

O fundador da Fermentec, Henrique Vianna de Amorim, sempre dividindo experiências com os clientes

Confira um resumo das palestras da Reunião Início de Safra de 2025 da Fermentec:

O presidente da Fermentec, Henrique Berbert de Amorim Neto

Durante a abertura, o presidente da Fermentec, Henrique Berbert de Amorim Neto, destacou que o mercado de etanol vive um momento especial. A porcentagem de etanol na gasolina é cada vez maior em diversos países para reduzir os efeitos dos gases de efeito estufa. A Índia hoje mistura 12,5% de etanol na gasolina com o objetivo de chegar a 25%. No Brasil, essa proporção é de 27,5%, mas a Câmara dos Deputados aprovou projeto de lei que permite a adição de até 35%. Portanto, o Brasil terá que dar conta não só do mercado interno, mas externo também. A tecnologia e a inovação estão no centro para aumentar a eficiência das usinas. Em 2019, três usinas utilizavam o GAOA (inteligência artificial da Fermentec) nas análises da produção de etanol. Em 2025, já são 20 que utilizam para etanol e 13 para açúcar. A busca pelo conhecimento é o grande diferencial para a eficiência. A inovação não vem de um só lugar. É na colaboração e no compartilhamento de saberes que encontramos as soluções mais impactantes. Por isso esse encontro no início do ano é tão importante.

Claudemir Bernardino

As queimadas desafiaram o ritmo, a estiagem desafinou a matéria-prima e as perdas foram notas dissonantes, mas as usinas que ajustaram sua regência e coordenaram cada seção com precisão conseguiram transformar o caos em um espetáculo de resiliência e aprendizado. Este foi o recado de Claudemir Bernardino em sua apresentação sobre a avaliação de safra de 2024. A safra foi marcada por condições climáticas adversas e as queimadas que impactaram a produção de açúcar de etanol. Mais de 70% das usinas apresentaram queda no RTC, 63% registraram aumento das perdas indeterminadas e 68% tiveram queda na extração. Como passar por essas dificuldades na próxima safra? O setor aposta em uma transformação digital robusta para 2025 para aprimorar a eficiência dos processos industriais. Entre os recursos estão o monitoramento em tempo real com equipamentos analíticos para ajustes precisos e imediatos, biotecnologia aplicada com desenvolvimento de leveduras selecionadas e personalizadas e avanços em metagenômica e a capacitação técnica dos profissionais do setor.

Silene de Lima Paulillo

Silene de Lima Paulillo abordou em sua palestra a importância das leveduras persistentes no processo e apresentou cases de monitoramento de fermentações mais estáveis. As quatro leveduras mais utilizadas pelas usinas no Brasil foram selecionadas pela Fermentec, sendo que 92 delas utilizam a PE-2, 75 a CAT-1, 67 usam a FT858L e 53 usinas têm a Fermel em seu processo. Silene apresentou cases de usinas em que a matéria-prima não era a ideal, como a cana de incêndio, mas ter uma levedura robusta e adaptada ao processo garante uma fermentação eficiente e estável. Silene passou um roteiro para uma fermentação com eficiência para a safra 2025/26: iniciar a safra com leveduras selecionadas e personalizadas, avaliar as leveduras dominantes com potencial fermentativo, monitorar as leveduras com cariotipagem mensal e realizar as correlações entre as leveduras e os indicadores do processo.

Eder Silvestrini

Eder Silvestrini destacou o papel do NIR (Near Infrared) como tecnologia-chave na Indústria 4.0, com grande potencial para reduzir perdas e garantir a qualidade na produção de açúcar e etanol por meio do monitoramento online. Silvestrini apresentou casos práticos, como a avaliação da cana na moenda – destaque na Alta Mogiana – e o monitoramento da cor do açúcar em tempo real. Em sua palestra também foram abordados projetos em parceria com a FINEP e a UFSCar, concluídos em laboratório e planta piloto e que serão avaliados em escala industrial em 2025, além do uso do NIR na unidade Ipê, do Grupo Pedra, para monitorar e detectar o final da fermentação. Ao final, reforçou que a capacitação dos colaboradores é essencial para transformar inovação em resultados concretos.

Paulo Vilela

Na Reunião Anual de 2024, o público já conseguiu ter uma amostra do que seria a IA generativa da Fermentec, mas agora os participantes foram devidamente apresentados à IRIS, que integra os recursos da Fermentec para dar respostas inteligentes a questionamentos disponíveis na base de conhecimento. O nome é a sigla de Integrated Resource for Intelligent Systems. A ferramenta está disponível a todos os clientes Fermentec e conta com uma assistente virtual, que não pode ser confundida com um chatbot. Na Reunião Início de Safra, Paulo Vilela explicou ao público como funciona a IRIS e as boas práticas para extrair o melhor desta poderosa ferramenta que abrange agrícola, açúcar, etanol, controle laboratorial e novas tecnologias. Uma versão virtual do fundador da Fermentec, Henrique Vianna de Amorim, apresentou um breve tutorial. A IRIS utiliza protocolos avançados de proteção de dados para garantir que todas as interações entre o cliente e a assistente virtual sejam seguras e confidenciais.

Carlos Alexandre Costa Crusciol

A Reunião Início de Safra contou com a participação do professor da Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp de Botucatu, Carlos Alexandre Costa Crusciol, que trouxe informações sobre o impacto do estresse hídrico e das altas temperaturas na qualidade da matéria-prima. Explicando os detalhes das células das plantas, o professor afirma que as temperaturas extremas são mais prejudiciais ao desenvolvimento da cana do que a falta de água. Uma das funções da água na planta é justamente atuar na regulação térmica dos tecidos. Uma cana sob estresse aprofunda a raiz para buscar água, aumenta a espessura da parede celular, muda o ângulo da folha para gerar sombra e elimina folhas para não perder mais água. Para se defender, a cana começa a consumir açúcar, reduzindo o ATR. Temperaturas extremas podem ser mais danosas para as plantas do que pragas e doenças.

Thiago Mesquita

Cana estressada, indústria preparada. Esse foi o alerta de Thiago Mesquita diante de uma safra desafiadora com estiagem prolongada, cana bisada e incêndios. Thiago fez uma analogia com uma equipe de Fórmula 1: em alguns momentos os carros enfrentam uma pista molhada e imprevisível, mas com resiliência e antecipação é possível garantir que a usina se mantenha competitiva mesmo em condições adversas. Uma cana queimada causa impacto na extração, por isso é preciso calibrar a moagem e monitorar constantemente a acidez, o brix e a dextrana. No decorrer do processo, essa matéria-prima também vai provocar outros impactos na indústria afetando a eficiência. Portanto, a gestão deve andar ao lado da parte técnica e das ferramentas tecnológicas. Um bom planejamento e o monitoramento constante de parâmetros são pontos cruciais para a usina atuar de forma preventiva e fazer adaptações rápidas para corrigir os desvios.

Osmar Parazzi

Osmar Parazzi abordou as dificuldades na produção de açúcar com cana de baixa pureza. Os motivos da redução de pureza da cana podem ter origem na fisiologia da planta (ciclo da cana, tipo de solo, regionalidade, variedade e florescimento) ou em danos físicos (queima acidental, geada, praga, estresse hídrico intenso). As usinas possuem perfis diferentes de pureza que se alteram a depender da região onde as unidades estão. A maior preocupação na última safra foi a pureza afetada por danos físicos que causam aumento de dextrana, compostos fenólicos, viscosidade, açúcares redutores e ácidos orgânicos. Osmar destacou pontos importantes a serem trabalhados em relação à pureza: manejo, direcionamento da matéria-prima, tratamento de caldo intensivo, uso de insumos específicos e adequações operacionais. No entanto, essa não é uma regra geral, já que as ações variam de acordo com as dificuldades de cada unidade.

Guilherme Marengo

O destaque de Guilherme Marengo foi a gestão da água na indústria. Há empreendimentos que estão enfrentando dificuldades para conseguir licença para captação de água, além da própria escassez de chuvas. Diante destas dificuldades, é importante adotar estratégias para reduzir a captação na indústria, o que demanda pensar em processos e equipamentos, como condensadores evaporativos que reduzem o consumo de água. Uma medição de todos os consumos na usina é fundamental para conseguir gerenciar os recursos hídricos. A vinhaça é um exemplo. Cada litro de etanol produzido gera 12 litros de vinhaça. Ao aumentar o teor alcoólico da fermentação, a vinhaça fica mais concentrada, reduzindo o consumo de água. A criação de um comitê de gestão de água é uma alternativa para controlar a utilização do recurso na usina e propor medidas de redução do consumo.

No encerramento, Claudemir Bernardino voltou ao palco do Multiplan Hall para destacar quatro pontos importantes que deveriam ser transmitidos aos clientes durante o encontro:

Inovação, por meio de pesquisas, novas tecnologias e aprimoramento dos processos industriais;
Soluções personalizadas para otimizar a eficiência, reduzir custos e aumentar a produtividade dos clientes;
Capacitação contínua, qualificação é fundamental para o diferencial competitivo;
Parcerias que fortalecem o ecossistema de inovação.

A tecnologia vai reinventar os negócios, mas as relações humanas continuarão sendo a chave para o sucesso. O equilíbrio entre habilidades técnicas e comportamentais é o pilar para o desenvolvimento sustentável. Também é importante integrar os profissionais mais experientes com a nova geração. Então, um ponto determinante são as pessoas. Quem quer dar um passo a frente é quem está disposto a mudar.

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Cinzas no açúcar, da teoria à prática

Publicado em 25 de março de 2025 por Fermentec

O teor de cinzas no açúcar branco é um dos parâmetros fundamentais para avaliar a qualidade do produto. As cinzas correspondem aos materiais inorgânicos que permanecem após a incineração da matéria orgânica do açúcar, sendo formadas, principalmente, por sais minerais. Tradicionalmente, as cinzas eram quantificadas pelo método que envolve a incineração do açúcar a 525°C após a adição de ácido sulfúrico, resultando nas chamadas cinzas sulfatadas. No entanto, esse método é complexo, demorado e requer cuidados específicos devido ao manuseio de reagentes químicos.

Como alternativa, é amplamente utilizada para a determinação de cinzas é o método baseado na condutividade elétrica de uma solução de açúcar. Esse procedimento, também recomendado pela ICUMSA, é mais rápido, seguro e ambientalmente amigável, proporcionando uma estimativa confiável do teor de cinzas por meio da condutividade elétrica da solução, que é influenciada pela presença de íons presentes no açúcar.

A medição do teor de cinzas no açúcar é essencial porque a presença excessiva de sais pode causar problemas na utilização do produto. Em aplicações como adoçantes líquidos e bebidas, os sais em excesso podem precipitar ou favorecer a precipitação de outros íons, prejudicando as características visuais do produto. Além disso, a sobrecarga de sais pode impactar o desempenho de resinas de troca iônica em processos de refino.

Com o objetivo de investigar o problema de maneira mais detalhada e propor estratégias de controle, este estudo buscou identificar os principais componentes responsáveis pelo teor de cinzas no açúcar branco. Para isso, foram analisadas 52 amostras de açúcar provenientes de diferentes regiões do Brasil, abrangendo uma ampla variação nos teores de cinzas.

Além da quantificação do teor de cinzas, outros 20 parâmetros relacionados à qualidade do açúcar foram determinados, permitindo uma análise mais completa dos fatores que influenciam o problema. As análises estatísticas incluíram regressão linear simples e múltipla, além da separação das amostras em grupos com baixos e altos teores de cinzas, para identificar as principais diferenças entre eles utilizando o teste t com 95% de confiança.

Resultados

Os resultados mostraram que o potássio é o cátion com maior influência sobre o teor de cinzas, explicando 78% da variação observada (Figura. 1). Isso se deve ao fato de o potássio ser o cátion mais abundante na cana-de-açúcar, não sendo eliminado durante o processo de fabricação. Esse íon também exerce forte impacto na condutividade elétrica, aumentando a concentração de cinzas.

Figura 1. Relação entre concentração de potássio e cinzas condutimétricas no açúcar.

Além do potássio, outros íons, como cloreto e sulfato, também apresentaram alta correlação com as cinzas (Figuras 2 e 3). O cloreto, juntamente com o aconitato, atua como contra-íon do potássio. No entanto, o aconitato pode ser destruído ou precipitado durante o processo de fabricação, enquanto o cloreto permanece, justificando sua maior correlação com o teor de cinzas. O sulfato, por sua vez, pode ser introduzido no processo tanto pela cana quanto por insumos utilizados durante a produção do açúcar. A presença de cálcio e magnésio, frequentemente adicionados na etapa de clarificação, também contribui para a formação de cinzas, como podem ser observadas nas Figuras 4 e 5.

Na regressão linear simples, analisamos cada variável isoladamente, sem considerar a influência de outras. Para entender o impacto conjunto das variáveis, usamos a regressão linear múltipla. Esse modelo, que incluiu apenas as variáveis que explicam melhor o teor de cinzas, conseguiu explicar 93,2% da variação, mostrando-se bastante eficaz. O sulfato foi o componente mais importante. Substâncias como sulfito e aconitato, que não se destacaram individualmente, mostraram-se importantes em combinação com sulfato e cloreto. Em relação as análises de agrupamento além das substâncias identificadas nas análises de regressão linear, o fosfato surgiu como um diferencial importante diferenças entre os grupos de baixo e alto teor de cinzas.

Figura 2. Relação entre concentração de cloreto e cinzas condutimétricas no açúcar

Figura 3. Relação entre concentração de sulfato e cinzas condutimétrica no açúcar.

Figura 4. Relação entre concentração de Cálcio e cinzas condutimétricas no açúcar.

Figura 5. Relação entre concentração de magnésio e cinzas condutimétrica no açúcar.

Como controlar estas substâncias no produto final?

O cloreto e o potássio são componentes naturais do caldo de cana-de-açúcar e não são significativamente removidos durante o processo de clarificação, acumulando-se no xarope durante a evaporação. É citado pela literatura que, em maior frequência, os componentes das cinzas se encontram aderidos na parede dos cristais de açúcar. Outra possibilidade, citada com menor frequência, é a presença destes componentes inclusos no interior dos cristais. Portanto, para reduzir esses íons no processo e no produto final, é essencial minimizar a camada de mel no exterior dos cristais de açúcar. Para isso é necessário ajustar o tempo de lavagem do açúcar nas centrífugas de massa A.

A lavagem do açúcar deve começar imediatamente após a retirada do mel, com baixa rotação. Se a lavagem for iniciada antes do escoamento total do mel, ocorre uma mistura de água e mel, elevando o teor de cinzas. No entanto, um início tardio da lavagem pode permitir que o mel seque sobre os cristais devido à passagem de ar, aumentando as cinzas. O aumento do tempo de lavagem de açúcar afeta a recuperação de fábrica e a produção de açúcar, pois parte do cristal será dissolvido pela água e incorporado ao mel final.

Outra estratégia importante é diminuir a proporção de cana-de-açúcar proveniente de áreas irrigadas com vinhaça, especialmente aquelas com saturação de potássio. No passado essa era a ação mais efetiva pois não alterava a recuperação de fábrica ou a produção. Atualmente a vinhaça está sendo melhor distribuída tornando difícil a colheita de cana em áreas sem a aplicação de vinhaça.

Também é importante monitorar rigorosamente as etapas de cristalização e os tempos de cozimento. Cristais mais uniforme, com menor CV, possibilitam uma lavagem mais efetiva dos cristais facilitando a remoção da camada de mel. Ainda nesse sentido, cristalizações realizadas com curto tempo de cozimento podem propiciar a formação de cristais com mel ocluso e/ou em conglomerados que dificultam a lavagem dos cristais após a centrifugação. O sulfato e o fosfato, embora presentes na cana, também são adicionados durante o processamento, seja pela queima de enxofre ou pela adição de fosfato na flotação. A otimização dos processos de sulfitação e fosfatação pode reduzir esses compostos.

Durante a evaporação, a concentração de sulfato aumenta e parte dele se acumula como incrustações, principalmente no último estágio, na forma de CaSO₄. O excesso de fosfato pode minimizar essas incrustações. Entretanto, tratamentos com pH elevado (acima de 7,4) removem fosfatos e favorecem a formação de incrustações, devendo ser evitados.

Os teores de sulfato após a clarificação dependem da concentração adequada de fósforo. O uso de ácido fosfórico, que adiciona fósforo, deve ser limitado ao mínimo necessário. A sulfitação, conduzida em temperaturas adequadas, também é fundamental para evitar a formação excessiva de sulfato. Há no mercado insumos que podem auxiliar na redução da cinza no açúcar. Além dos polímeros, há produtos que agem com quelantes, sequestrando alguns componentes específicos. Estes produtos não removem os componentes do meio, mas reduzem a sua disponibilidade.

Por fim, cálcio e magnésio, presentes na cana e introduzidos durante a clarificação e flotação, aumentam à medida que o pH do caldo clarificado sobe. A concentração de cálcio aumenta significativamente entre pH 7,0 e 7,4, enquanto o magnésio aumenta de forma proporcional. Otimizar esses processos pode ajudar a reduzir o teor de cinzas no açúcar, embora mais estudos sejam necessários para entender melhor essas influências.

Conclusões

Resumindo os resultados das análises estatísticas, os principais componentes identificados como influentes no teor de cinzas no açúcar foram o sulfato, cloreto, potássio, fosfato, aconitato, sulfito, cálcio e magnésio. Esses elementos mostraram uma relação significativa com a variação do teor de cinzas, com destaque para o sulfato, potássio e cloreto, que apresentaram as correlações mais fortes. Substâncias como o aconitato e o sulfito, embora menos expressivas individualmente, mostraram-se relevantes quando combinadas com outros íons, reforçando a importância de considerar múltiplos fatores no controle das cinzas.

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Avaliação de safra 2024: um ano de desafios e superação

Publicado em 20 de março de 2025 por Fermentec

O ano de 2024 apresentou-se como um dos mais desafiadores para o setor sucroalcooleiro, principalmente devido às condições climáticas severas. O excesso de seca, combinado com a ocorrência frequente de incêndios, comprometeu significativamente a qualidade da matéria-prima. Essas adversidades climáticas apresentaram um cenário árduo para a indústria, que enfrentou enormes desafios na busca de elevados rendimentos e eficiência produtiva.

Diante desse cenário de adversidade, o setor precisou ser resiliente buscando soluções para mitigar os impactos causados pela perda de produtividade e garantir, tanto quanto possível, a disponibilidade de açúcar e etanol para os mercados interno e externo. A safra de 2024 será lembrada como um período de teste para a capacidade do setor em se adaptar e encontrar oportunidades nos momentos desafio.

Desempenho da Safra

Os dados a seguir refletem uma análise precisa da safra 2024 em comparação a 2023:

Principais fatores que afetaram a produção

  • Seca e altas temperaturas: a seca prolongada e temperaturas elevadas comprometeram o desenvolvimento dos canaviais, reduzindo a produtividade agrícola (TCH) em 8,1% e aumentando o AR da cana em 17,3%;
  • Queimadas: as queimadas afetaram diversas regiões produtoras, reduzindo a disponibilidade de cana para processamento e impactando o RTC em 0,51% em comparação com a safra passada;
  • Redução na produção de açúcar: a produção de açúcar caiu 5,53% influenciada pela menor moagem de cana e pelo impacto das queimadas sobre a qualidade da matéria-prima;
  • Estabilidade na Produção de Etanol: a produção de etanol permaneceu estável, com crescimento leve de 0,5%, apesar do maior direcionamento da cana para a produção de açúcar;
  • Maior disponibilidade de tempo: o tempo de aproveitamento das unidades industriais apresentou um aumento de 1,12 pontos percentuais, refletindo a seca durante o período da colheita.

Indústria

Um ano de ajustes e impactos operacionais

O ano de 2024 apresentou uma série de desafios para o setor sucroenergético, afetando diretamente o RTC médio, que registrou uma queda de 0,47 pontos percentuais em comparação a 2023. No entanto, as ações estratégicas implementadas foram fundamentais para minimizar o impacto, permitindo que esse indicador se mantivesse dentro da média histórica dos últimos seis anos, sinalizando a resiliência do setor diante das adversidades.

Mais de 70% das usinas reportaram uma diminuição no RTC com a maior redução, atingindo expressivos 2,7 pontos percentuais. Por outro lado, 27% das unidades conseguiram reverter a situação e melhorar seus resultados, com destaque para uma usina que registrou um aumento de 1,14 pontos percentuais. Essas unidades demonstraram melhorias importantes, apresentando ganhos médios na extração (+0,11 p.p.), no RGD (+0,08 p.p.) e no SJM (+0,62 p.p.), além de uma significativa redução de 0,4 p.p. nas Perdas Indeterminadas.

Um aspecto relevante a ser destacado é que essas usinas apresentaram um aumento menor no AR da cana em comparação àquelas que enfrentaram queda no RTC. Isso sugere que o impacto adverso do clima e das queimadas foi menos severo nessas unidades localizadas em áreas onde a seca e as queimadas foram menos rigorosas.

Queda na extração: fator importante para explicar o baixo RTC

A extração de açúcar foi um dos principais fatores responsável pela queda do RTC em 2024, com uma redução de 0,14 p.p.. Essa tendência foi observada ao longo de todo o ano com 68% das usinas reportando desempenho inferior ao de 2023. Em setembro, um desvio significativo na queda da extração foi identificado possivelmente relacionado aos impactos das queimadas.

Além disso, as perdas em águas residuais cresceram 0,1 p.p., um aumento expressivo de 45,69%, com pico em novembro, quando o volume perdido foi três vezes maior do que no mesmo mês de 2023. Esse aumento está associado ao menor tempo de aproveitamento industrial neste período causado por chuvas mais intensas.

Indicadores do RTC em 2024

As perdas indeterminadas se tornam o maior fator de perda

As perdas indeterminadas cresceram 0,19 p.p., tornando-se a principal fonte de impacto negativo no RTC em 2024. Cerca de 63% das usinas apresentaram aumento nesse indicador, com uma unidade registrando um aumento recorde de 1,62 p.p.


Esse crescimento pode ser explicado pelo aumento das dificuldades operacionais ocasionados pela queda da qualidade da matéria-prima. Análise de regressão multivariada mostrou que cada incremento de 0,1 p.p. no AR da cana resultou em uma redução de 0,14 p.p. no RTC.

A relação entre SJM e RTC: um reflexo da pureza da cana

O SJM apresentou uma redução de 1 ponto percentual, o que afetou diretamente a recuperação de açúcar na fábrica. Embora parte do açúcar não recuperado tenha sido parcialmente aproveitado pela fermentação, o aumento das perdas no processo de fabricação do açúcar influenciou negativamente as perdas indeterminadas. Esse fenômeno foi particularmente mais pronunciado entre agosto e outubro, quando o impacto das queimadas foi mais significativo.

RTC digestor x RTC prensa: diferenças e ajustes

Em 2024, a diferença entre os métodos de medição do RTC (digestor e prensa) se acentuou devido ao aumento da diferença do ART da cana medido pelo método do digestor e método da prensa. A cada 0,1 p.p. de diferença entre o ART digestor e ART prensa, o RTC da prensa apresentou um aumento médio de 0,6 p.p. em relação ao RTC digestor. Essa disparidade reforça que a qualidade da matéria-prima distorce os resultados entre as metodologias
 
Agrícola

Impactos climáticos e produtividade

Cerca de 73% das unidades produtoras registraram uma redução no TCH, refletindo os desafios enfrentados na safra de 2024. A combinação de estiagem, altas temperaturas e queimadas resultou em uma diminuição de produtividade da cana de açúcar (TCH) de 8,1%, passando de 88,74 t/ha para 81,56 t/ha.

Concentração de açúcares e impacto na produção

O clima seco contribuiu para um aumento na concentração de AT_ART, resultando em uma elevação de 2% no digestor e 1,25% na prensa. A diferença entre os métodos de análise foi ampliado especialmente em razão do aumento nos teores de açúcares redutores. Em média, a diferença entre os resultados obtidos pelos dois métodos cresceu de 0,03 p.p. em 2023 para 0,13 p.p. em 2024, refletindo uma elevação de 0,1 p.p. ao longo desses dois anos, principalmente como consequência da diferença dos valores de AR entre digestor e prensa. A diferença de AR mensurado pelas duas metodologias aumentou de 0,3 p.p. em 2023 para 0,42 p.p. em 2024, um incremento de 0,12 p.p. Essa variação se deve, em parte, ao fato de que no método da prensa, o AR é estimado por fórmulas matemáticas que frequentemente subestimam os teores reais, especialmente durante períodos de elevada concentração de glicose e frutose.

Na Figura 1, estão apresentadas as médias de AR%CANA ao longo dos meses de 2024, onde é possível observar as variações nos resultados obtidos por meio das duas metodologias. Além disso, as queimadas prolongaram a entrega da cana em 84%, o que favoreceu sua deterioração. Como resultado, a maioria dos meses de 2024 registrou um AR%CANA superior ao de 2023, com destaque para os meses de agosto, setembro e outubro (conforme demonstrado na Figura 2).


No acumulado de 2024, 77% das unidades observaram um aumento no AR, com 71% delas registrando valores superiores a 1 p.p., destacando-se o desafio adicional imposto pelas condições climáticas adversas.


Desafios para a produção de açúcar

O aumento do AR% CANA comprometeu a eficiência industrial, reduzindo o mix de produção de açúcar. As regiões de Ribeirão Preto e São José do Rio Preto foram as mais afetadas, sendo que esta última teve um aumento de 48% no AR% CANA e reduziu o mix para açúcar em 4,86 pontos percentuais.

Figura 1. Comparação da média do AR%CANA dos clientes Fermentec analisados pelos métodos do digestor e da prensa em 2024. Faixa mais clara no gráfico indica o intervalo com 95% de confiança.

Figura 2. Comparação do Teor de AR da cana analisado pelo método do digestor médio ao longo dos meses de 2023 em comparação com 2024.

Desenvolvimento de um índice de qualidade da cana-de-açúcar com aprendizado de máquina não supervisionado

Para facilitar o monitoramento da qualidade da matéria-prima e a comparação entre usinas nesta safra, foi desenvolvido um indicador único que resume diversos aspectos da qualidade da cana. Esse indicador foi criado usando a Análise Fatorial por Componentes Principais (PCA), uma técnica de aprendizado de máquina que organiza dados complexos ao identificar padrões e reduzir a dimensionalidade. No contexto das usinas, a PCA destacou quatro fatores que explicam 77% da variância nos dados da qualidade da cana: fator 1 relacionado quantidade de açúcar totais (ART e ATR); fator 2, relacionado a sacarose e presença de açúcares redutores; fatores 3 e 4 que refletem características indesejáveis como fibra, impureza vegetal e mineral, além da presença de broca e dextrana. Esses fatores foram combinados para criar um índice prático, permitindo comparações diretas da qualidade da matéria-prima entre usinas, facilitando assim a tomada de decisões.

De posse desse índice, as usinas foram separadas em três grupos: Grupo A (25% das usinas com as melhores pontuações), Grupo B (50% intermediárias) e Grupo C (25% com as menores pontuações). No quadro 3, são apresentadas as características que mais distinguem esses grupos.

Quadro 1. Principais características dos grupos formados de acordo com o Índice de Qualidade de Cana Fermentec.

Agrupamento de acordo com o RTC

As usinas foram classificadas em quatro grupos com base no RTC, de acordo com percentis: Grupo A (≥94,65%), Grupo B (93,28% – 94,65%), Grupo C (91,31% – 93,28%), e Grupo D (≤91,31%). A análise focou em unidades produtoras de açúcar e álcool. No quadro 5, foram destacados os principais fatores que diferenciam esses grupos.

Conclusão

O que aprendemos em 2024?

A safra de 2024 destacou-se como uma das mais desafiadoras da história recente, em grande parte devido ao impacto do clima extremo e das queimadas. Embora a remuneração do açúcar estivesse melhor do que a do etanol, as adversidades enfrentadas comprometeram a qualidade da cana, limitando a capacidade de diversificar a produção. Reduções na extração, aumento das perdas em águas residuais e crescimento das perdas indeterminadas contribuíram significativamente para a queda no indicador RTC.

Entretanto, a superação desses desafios passa por um comprometimento com a inovação e aprimoramento tecnológico. Para 2025, o foco está voltado para o aprimoramento do monitoramento da qualidade da cana, utilizando equipamentos analíticos de processos em tempo real. Isso permitirá não só quantificações mais precisas na entrada das matérias-primas, mas também ajustes operacionais rápidos e automáticos, essenciais para otimizar a produção industrial.

A biotecnologia ocupa um lugar de destaque nesse cenário de transformação. O desenvolvimento de novas leveduras personalizadas, especialmente adaptadas para resistir aos estresses da fermentação, promete melhorar significativamente a eficiência dos processos. Paralelamente, avanços em metagenômica bacteriana permitem uma identificação precisa de contaminantes para otimizar as fermentações e também para produção de açúcar, orientando práticas operacionais mais assépticas e eficientes.

Entretanto, sem profissionais capacitados, o investimento em tecnologia perde seu potencial. É importante capacitar os profissionais para o uso das novas tecnologias, assegurando que a expertise humana caminhe lado a lado com os avanços tecnológicos.

Tecnologia de ponta e soluções em biotecnologia trazem uma vantagem estratégica: quanto mais informações e tecnologias avançadas uma indústria possui, mais rápida é a sua capacidade de responder e solucionar problemas, resultando em maior eficiência operacional. Assim, aqueles que estão na vanguarda da inovação colhem vantagens consideráveis frente a ambientes adversos.

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Levedura PE-2 mantém liderança como a mais utilizada para iniciar a safra

Publicado em 16 de março de 2025 por Fermentec

Por Silene C. L. Paulillo, Ariane M. Ferreira, Leila Lopes, Maria Livia Srair, Vanessa C. Diana, Felipe Amaro, Milene Bianchini e Crisla S. Souza.

Mais uma vez, a PE-2 mantém-se como a 1ª colocada entre todas as leveduras utilizadas para iniciar a safra nas destilarias brasileiras, seguida pela CAT-1, FT858L e Fermel®. Portanto, as quatro leveduras mais utilizadas para se produzir etanol no Brasil são as selecionadas pela Fermentec.

Quanto ao desempenho, considerando a permanência e dominância, a PE-2, CAT-1, FT858L e Fermel® mostraram superioridade no transcorrer da Safra. No Quadro 1 temos um resumo das habilidades fermentativas das leveduras selecionadas que, juntas, mantêm superioridade nas fermentações. Em 2024, a Fermentec recebeu 634 amostras de cremes de leveduras e vinhos brutos de 121 destilarias, analisadas por cariotipagem (DNA nuclear) e DNA mitocondrial. Essas análises permitiram rastrear leveduras selecionadas e personalizadas introduzidas nas destilarias brasileiras, além de identificar aquelas com potencial fermentativo.

A Tabela 1 mostra o resumo da dinâmica com as taxas de dominância e persistência das leveduras introduzidas, para três períodos durante a safra (0 a 10 semanas; 11 a 20 semanas e 21 a 40 ou mais semanas). A taxa de permanência representa a porcentagem das destilarias que apresentaram a levedura que foi utilizada no início da safra (Selecionada/Personalizada). Já a taxa de dominância representa a proporção (%) da levedura, em biomassa nas dornas, presente na destilaria onde foi introduzida.

A Figura 1 apresenta o número de destilarias que utilizaram as leveduras selecionadas PE-2, CAT-1, FT858L, Fermel®, Personalizadas, BG-1 e de panificação para iniciarem a Safra 2024/2025, e observarmos que as leveduras selecionadas pela Fermentec continuam sendo as mais utilizadas pelas destilarias. Além disso, as leveduras Personalizadas estão a cada safra aumentando a participação nas fermentações somando 35 destilarias que as utilizaram em 2024.

Na Tabela 2 estão os índices de implantação (permanência x dominância) de cada levedura. O índice de implantação é o produto da multiplicação das taxas de permanência pela dominância. Quanto maior o índice de implantação, maior será a eficácia de atuação da levedura, pois além de estar presente nas dornas, a levedura deve apresentar dominância. É importante enfatizar que as leveduras personalizadas muitas vezes apresentam baixa dominância no início da safra, por serem misturadas com maiores volumes das selecionadas (PE-2, CAT-1, FT858L, Fermel®). As leveduras selecionadas têm um papel importante na proteção das Personalizadas, bem como na sua permanência, o que também contribui para evitar a entrada de leveduras contaminantes.

Quadro 1. Habilidades fermentativas das leveduras selecionadas, PE-2, CAT-1, FT858L e Fermel®

Tabela 1. Leveduras introduzidas na safra 2024/2025 e o número de destilarias nas quais foram introduzidas; média de permanência (%) e dominância (%), em 121 destilarias.

*Perm = taxa de permanência (%), porcentagem das destilarias nas quais a levedura em questão foi introduzida e encontrada.
**Dom = taxa de dominância (%); proporção da levedura em unidades formadoras de colônias presente na destilaria onde a levedura foi introduzida.

Leveduras Personalizadas

Ainda em relação às leveduras Personalizadas, que foram utilizadas em 35 destilarias clientes Fermentec nesta safra (Tabela 1), destacamos a superioridade que possuem quanto ao índice de implantação, pois continuam persistindo e dominando nas dornas de fermentação durante toda a Safra (Figura 2 e Tabela 2).

Em 2024, o estudo do monitoramento das leveduras, Dinâmica Populacional, possibilitou identificar 81 novas leveduras com potencial para serem avaliadas com relação às habilidades fermentativas e podendo ser utilizadas como Personalizadas em suas respectivas unidades de origem, visto a elevada persistência e dominância que obtiveram nesta Safra. As leveduras Personalizadas devem apresentar potencial fermentativo desejável, que justifique a sua introdução na unidade de origem. Portanto, o monitoramento populacional (cariotipagem/DNA mitocondrial) durante a safra passa a ser um dos passos da seleção de leveduras, sendo fundamental para se encontrar uma Personalizada, realizando a avaliação do potencial fermentativo. Na Safra 2024/2025, a Fermentec recomendou, juntamente com as selecionadas, sessenta e sete leveduras personalizadas, que foram utilizadas por 35 destilarias (Figura 3).

As leveduras Personalizadas obtiveram superioridade em relação às selecionadas, quanto dominância (51,6%) e persistência (81,8%), o que proporcionou serem mais eficazes devido aos maiores índices de implantação nas dornas (4.224) ao final da safra.

As leveduras personalizadas têm se mostrado eficazes, contribuindo significativamente para a produção de etanol no Brasil. O sucesso na introdução de leveduras personalizadas requer um processo contínuo de seleção e monitoramento, garantindo que estas linhagens robustas e adaptadas forneçam estabilidade ao processo fermentativo.

Figura 1. Número de destilarias que utilizaram as leveduras selecionadas PE-2, CAT-1, FT858L, Fermel®, Personalizadas, BG-1 e Panificação para iniciarem a safra 2024/2025. Fonte: Destilarias que realizaram análises de cariotipagem e/ou DNA mitocondrial com a Fermentec, durante a Safras 2024/2025.

Figura 2. Rastreamento das leveduras selecionadas (PE-2, CAT-1, FT858L, Fermel®) e Personalizadas, durante a safra 2024/2025, com suas taxas de permanência (%) e dominância (%) no início, meio e final da Safra (semanas).

Tabela 2. Rastreamento das leveduras selecionadas e Personalizadas (safra 2024/2025), com os índices de implantação (permanência x dominância). Os números entre parênteses, na legenda, representam a quantidade de Usinas que utilizou a levedura para iniciar a safra (fonte: clientes Fermentec – 2024).

Figura 3. Número de destilarias que utilizam leveduras Personalizadas e o número de leveduras Personalizadas utilizadas durante 17 Safras (2008 a 2024).

Nas destilarias que iniciaram a safra 2024/2025 com leveduras de panificação, todas foram substituídas pelas leveduras selecionadas, personalizadas, ou pelas contaminantes já no início da safra, corroborando dados anteriores. O fato de as leveduras de panificação não persistirem no processo faz com que não recomendemos o seu uso para a produção de etanol, já que elas não resistem às condições estressantes das dornas de fermentação e aos reciclos de células.

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Aumento da Eficiência no Processo de Destilação Alcoólica

Publicado em 27 de fevereiro de 2025 por Fermentec

Condição ideal do processo

Após o término do processo de fermentação alcoólica, o vinho bruto (vinho levurado) é centrifugado e bombeado a partir da dorna volante para alimentar a coluna de destilação alcoólica. As principais características deste líquido são: teor alcoólico 10,0%v/v (8,06%m) e temperatura de 34ºC, fermentado a partir de mosto com 100% de mel final esgotado (alto teor de sais), com 0,50% de fermento. É de fundamental importância para o processo de destilação alcoólica que o vinho a ser destilado alimente a coluna de destilação próxima a sua temperatura de ebulição (~93,5ºC). Para conseguirmos o aquecimento deste vinho próximo a esta temperatura, ele é primeiramente aquecido através de condensadores tipo casco-tubos (“E”), também denominado “esquenta-vinho”, onde ele entra como líquido refrigerante dos vapores alcoólicos gerados na coluna Retificadora (“B1”). Nesta ocasião a temperatura esperada de saída do vinho do condensador “E” é em torno de 70ºC. Posteriormente o vinho pré-aquecido passa pelo trocador de calor multitubular (“K”), onde recebe o calor da vinhaça produzida na base da coluna de destilação alcoólica. A temperatura do vinho na saída do trocador de calor “K”, em seu aquecimento final, deve ser superior a 90ºC.

Análise da situação

Quando as temperaturas das correntes de vinho, na saída do condensador “E” e do trocador de calor “K” se apresentam abaixo do ideal recomendado para o processo, as consequências são: necessidade de mais vapor para realizar o aquecimento do vinho até sua temperatura de ebulição, e, em função da alimentação do vinho com baixa temperatura, há o aumento significativo das incrustações nas bandejas da coluna de destilação.

Consequências ao processo

O aumento do consumo de vapor representa não somente um gasto adicional de energia (bagaço que poderia ser utilizado para a produção de energia elétrica), mas como o aumento da quantidade de vinhaça produzida na coluna de destilação, já que este vapor é incorporado no produto de fundo da coluna (para colunas com aquecimento direto, sem “A2”), o que acarreta maior consumo de combustíveis fósseis no manuseio desta vinhaça no campo.

Ou seja, para cada 5ºC na temperatura do vinho na entrada da coluna de destilação, representa aumento de 0,1 kg de vapor/L de etanol.

Soluções químicas

Através do uso de inibidores de incrustações no vinho centrifugado é possível conduzir o processo de destilação alcoólica, fazendo com que o vinho aquecido em cada etapa do processo atinja sua temperatura ideal e, desta forma, evitar o consumo adicional de vapor. Os inibidores de incrustações preservam os condensadores “E”, os trocadores de calor “K” e a base da coluna de destilação.

Para garantir a limpeza eficiente dos equipamentos após a campanha de operação, a Solenis projeta a estação C.I.P. automatizada, de forma a garantir que estes equipamentos possam estar sempre em excelentes condições operacionais.

Soluções digitais

A Solenis desenvolveu seu programa de monitoramento de desempenho dos condensadores “E” e trocadores de calor “K” para solucionar esse problema – O Programa de Monitoramento de Desempenho HexEvalTM. Utilizando recursos avançados de monitoramento preditivo e modelagem de trocadores de calor, essa tecnologia inovadora permite que os tomadores de decisão identifiquem com confiança quais trocadores de calor representam a maior ameaça à operação confiável devido as incrustações. Uma solução avançada para a predição da performance de trocadores de calor críticos ao processo de destilação, é possível: aumentar o tempo de campanha destes equipamentos; otimizar o uso de recursos; garantir a produtividade da planta industrial e, aumentar consideravelmente a sustentabilidade do setor.

Resultados esperados

Através do uso adequado dos Inibidores de Incrustações Solenis, do uso da estação de limpeza C.I.P. automática, e do monitoramento on-line dos condensadores “E” e trocadores de calor “K” é possível conduzir o processo de destilação alcoólica, com o mínimo de incrustações, mantendo o aquecimento do vinho na entrada coluna próximo ao seu ponto de ebulição, garantindo, assim, a máxima eficiência da destilação, bem como o mínimo consumo de vapor para o seu aquecimento, o que garante uma quantidade de vinhaça a ser gerenciada pela agrícola de forma econômica e sustentável. Desta forma é possível garantir não somente a utilização de soluções químicas adequadas, mas a preservação do ativo de modo seguro e confiável.

Referências

  1. Destilação do etanol – Florenal Zapelon – STAB
  2. Calculadora da Sustentabilidade – Glauco Mello – Solenis
  3. Soluções Digitais – Solenis

A Solenis é empresa Expositora e Patrocinadora na Reunião Início de Safra Fermentec 2025.
 

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Benefícios da aplicação contínua de monensina em emulsão (Biocyd SQ-55)

Publicado em 26 de fevereiro de 2025 por Fermentec

A monensina sódica cristalina é um antibiótico sintético amplamente utilizado nas destilarias no Brasil. Sua ação se dá pela facilitação do transporte de íons, especialmente sódio e potássio, através da membrana da bactéria. Isso leva a um desequilíbrio iônico, causando a morte celular. É extremamente eficaz contra bactérias Gram positivas.

As bactérias com maior predominância nas fermentações alcoólicas são do tipo Gram+, principalmente as dos gêneros Lactobacillus, Bacillus e Stroptococcus, representando cerca de 70 a 90% da população total.

Implicações

A presença de uma população elevada de bactérias na fermentação pode ocasionar diversos prejuízos para a fermentação, dentre as principais podemos citar as perdas de açúcares e nutrientes. As bactérias competem pelo substrato (açúcares), reduzindo a produção do produto de interesse, o Etanol.

Além disso, o consumo desses açucares pelas bactérias resultam na produção de ácidos orgânicos, indesejáveis à fermentação e prejudicial às leveduras.A presença elevada dessas bactérias na fermentação pode ocasionar um aumento na floculação, dificultando a separação vinho/fermento (centrifugação), além de ocasionar perdas durante o processo fermentativo.
Dentre os principais ácidos orgânicos formados podemos citar o Ácido Lático, que são produzidas por essas bactérias presentes na fermentação.

De acordo com a reação estequiométrica acima, podemos observar que a cada 1 grama de ácido lático produzido temos 1 grama de glicose (ART) consumido. Com essa informação, podemos estimar a quantidade de ART perdida pela produção de Ácido Lático, e consequentemente a perda de eficiência fermentativa em decorrência dessa conversão.

*Obs: O ART (Açúcares Residuais Totais) é composto por glicose + frutose + sacarose. A sacarose é hidrolisada pela enzima invertase presente nas leveduras em glicose e frutose.

Uso contínuo do Biocyd SQ-55

Pensando nisso, a Serquímica vem desenvolvendo ao longo dos anos um trabalho nas destilarias com a aplicação contínua do Biocyd SQ-55, um antibiótico em emulsão a base de monensina sódica. O produto em emulsão facilita a aplicação e melhora a área de contato do princípio ativo com o meio.

O objetivo com essa aplicação é manter a população de bactérias em níveis controlados, reduzindo a produção de Ácido lático e disponibilizando mais ART para a produção de Etanol. Para isso, se faz necessário acompanhar o balanço de ácido lático produzido na fermentação.

Abaixo apresentamos os dados de um estudo de caso realizado em uma usina do estado do Paraná, com aplicação contínua de Biocyd SQ-55:

Gráfico 1: Análises de Infecção vs Viabilidade na Dorna

Gráfico 2: Balanço de Ácido Lático

Tabela 1: Média de Ácido Lático e ART convertido por período.

Conclusão

Os dados foram obtidos durante um período de teste em uma fermentação contínua, com um problema crônico de alta contaminação bacteriana. Comparamos 8 dias de teste aplicando antibiótico sintético em pó (5 a 10 ppm), sendo necessária a aplicação a cada dois dias, devido à elevada contaminação. No dia 26/08 iniciamos a dosagem contínua do Biocyd SQ-55, inicialmente com uma dosagem em choque e depois reduzimos para uma dosagem de manutenção, após constatarmos que o produto obteve um controle efetivo da contaminação bacteriana.

A aplicação contínua do Biocyd SQ-55 garantiu um controle eficiente das bactérias, ficando na maior parte do período na casa 10ˆ5 a 10ˆ6 UFC/mL. Com esse controle, conseguimos notar uma queda na produção de Ácido Lático e uma melhoria na viabilidade celular, devido à redução da produção desses ácidos orgânicos.

Realizando o balanço de ácido lático, notamos que nessa fermentação em específico quase 1,0% de todos os açúcares do mosto eram convertidos para Ácido Lático, o que implica em uma perda enorme na produção de Etanol, impactando a rentabilidade da usina. A dosagem continua garantiu ganhos significativos de performance e calculamos um ganho financeiro de R$192.400,00 por mês, já descontando o custo com aplicação do produto.
Seguindo a teoria de que não se gerencia o que não se mede, os gestores precisam estarem atentos a essas perdas, que podem significar grandes prejuízos ao longo da safra. Para isso, se faz necessário o controle desses parâmetros e o uso de tecnologias que auxiliam na rentabilidade da empresa.

Autor: Leonardo Verissimo Vieira
Empresa: Grupo Serquímica
Telefone: (16) 99319-8045 • (16) 2105 8222
E-mail: leonardo.engenharia@serquimica.com.br

A Serquímica é empresa Expositora e Patrocinadora na Reunião Início de Safra Fermentec 2025.
 

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Vedação em cozedores a vácuo: vantagens do selo mecânico sobre o sistema de gaxeta

Publicado em 25 de fevereiro de 2025 por Fermentec

Introdução

A vedação em cozedor a vácuo é um elemento crítico na eficiência operacional da indústria sucroenergética. Historicamente, sistemas de vedação por cordões de gaxeta foram amplamente utilizados. No entanto, com os avanços tecnológicos, o selo mecânico se tornou a opção mais eficiente e confiável. A I9TECH é pioneira na utilização de selos mecânicos em cozedores de açúcar tipo Batch, oferecendo soluções inovadoras que garantem maior segurança e desempenho operacional. Este artigo apresenta as vantagens da vedação por selo mecânico em comparação ao sistema obsoleto de gaxeta, destacando seus benefícios operacionais, de manutenção e economia.

Principais Vantagens do Selo Mecânico
 

  1. Maior Durabilidade e Menor Necessidade de Manutenção

O selo mecânico possui uma vida útil significativamente maior do que os cordões de gaxeta. Enquanto a vedação por gaxeta requer substituição a cada 60 dias, o selo mecânico pode operar por até duas safras (11.500 horas) sem necessidade de intervenção. Isso reduz a frequência de paradas para manutenção, aumentando a eficiência da planta industrial.
 

  1. Eliminação de Vazamentos e Maior Eficiência Operacional

Os sistemas de vedação por gaxeta, devido ao seu princípio de funcionamento, são mais propensos a vazamentos, o que pode resultar em perdas de vácuo e, consequentemente, no aumento do consumo de vapor e temperatura. O selo mecânico, por outro lado, proporciona uma vedação mais eficiente, reduzindo desperdícios e garantindo maior controle sobre o processo produtivo.
 

  1. Menor Tempo de Parada para Manutenção

A manutenção do sistema de gaxeta requer paradas operacionais frequentes, o que impacta a produtividade da fábrica. Enquanto a substituição dos cordões gera interrupções a cada 60 dias, além de exigir intervenções constantes para o reaperto das gaxetas, o selo mecânico pode operar por períodos prolongados, reduzindo drasticamente o tempo de máquina parada e otimizando a produção. Essa característica não apenas diminui os custos operacionais, mas também minimiza o risco de falhas decorrentes da falta de manutenção adequada.
 

  1. Maior Segurança e Conformidade com Normas Industriais

Os selos mecânicos atendem aos mais altos padrões de segurança e regulamentações do setor. Eles evitam vazamentos de vácuo e reduzem os riscos de contaminação do produto final, garantindo conformidade com normas sanitárias e ambientais. Além disso, como dispensam lubrificação constante, evitam a presença de resíduos que podem comprometer a qualidade do produto processado.
 
Considerações Finais

A substituição do sistema de gaxeta por selos mecânicos representa uma evolução significativa na vedação de cozedor a vácuo. Com maior durabilidade, eficiência operacional e segurança, o selo mecânico se destaca como a solução ideal para a indústria sucroenergética. A I9TECH oferece esta e outras tecnologias de ponta para garantir ganhos em confiabilidade, economia e sustentabilidade para os processos industriais.

A i9tech é empresa Expositora e Patrocinadora na Reunião Início de Safra Fermentec 2025.
 

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