apostila de fermentação GI

apostila de fermentação GI

(Parte 6 de 8)

No cap. 2 já havíamos listado as funções do tratamento ácido. O ácido sulfúrico é o principal agente deste tratamento e serve para:

- Desflocular e soltar substâncias carregadas da parede do fermento.

- Matar bactérias.

- Matar fermentos mais fracos.

- Acertar o pH inicial da fermentação.

- Condicionar o fermento para o próximo ciclo (descanso, desintoxicação do fermento).

É evidente que fermentações menos infeccionadas irão gastar menos ácido o mesmo se dando em fermentações onde a centrifuga funciona bem.

  • antiespumantes

Também no cap.2, ao descrever os principais equipamentos da fermentação, discutimos o que as dornas de fermentação tem para combater este problema. Naquela ocasião verificamos que as dornas tem sistemas (automáticos) de injeção de antiespumantes.

O que são antiespumantes?

São agentes tensoativos, ou seja, agem na interface líquido - gasosa.

Há dois tipos de produtos, um oleoso, que fica boiando na dorna, que age destruindo a espuma já formada e outro base água, em geral um detergente, que age prevenindo a espuma ou melhor condicionando a espuma para que ela fique sempre frágil, fácil de combater.

No Brasil, o primeiro produto é chamado de antiespumante e o segundo é chamado de dispersante.

Já existe no mercado produtos que associam ambas as funções e por isso são chamados de dupla ação.

O uso dos dois produtos tem de ser regulado pela característica de espuma. Em geral o dispersante custa mais caro que o antiespumante e a mistura de ambos resulta em custo muito menor do que usar apenas um.

Espumas mais resistentes, estáveis, como as formadas em mosto de maior viscosidade e densidade necessitam maior proporção e dispersante e mostos a base de caldo maior proporção de antiespumante.

Em geral fermentações continuas, menos infeccionadas, de alimentação mais estável, ou bateladas sem trocadores de calor externos, gastam menos antiespumantes.

No entanto há outros fatores interferem no gasto:

 Característica do fermento (se ele flota ou decanta por exemplo).

 Velocidade de fermentação (altas liberações de gás fazem muito mais espuma).

 Forma da alimentação do mosto.

 Sistema de circulação do vinho pela dorna (liberação de gás devido à despressurização do vinho na saída do trocador, ou excesso de agitação mecânica no retorno do vinho, com aprisionamento de gás, ou ainda regime pulsante de funcionamento da bomba de circulação do vinho).

 Característica do mosto (mosto com sólidos insolúveis estabilizam a espuma e força o uso de mais produtos, já citado mostos mais viscosos e mais densos resultam em espumas mais estáveis).

 Características dos produtos antiespumantes (principalmente para o produto oleoso, as propriedades de impacto e de se dispersar rápido pela superfície total da dorna são muito importantes).

  • antibióticos e biocidas

São produtos usados para matar ou inibir os contaminantes da fermentação.

A diferença entre os dois tipos de produtos é que o primeiro é usado em baixas dosagens (menores que 5 ppm) e é muito eficiente contra um (ou poucos) contaminante.

Em geral são moléculas complexas e a maioria é produzida por microrganismos.

Os biocidas em geral são usados em doses de dezenas de ppms e são pouco específicos (às vezes agem também contra o fermento e exatamente por isso seu uso está declinante, além de, por serem produzidos por síntese química em geral estão associados a processo poluentes.

Alguns biocidas têm grande persistência no ambiente e, por isso seu uso tem sido restrito.

  • nutrientes

Hoje em dia os nutrientes (nitrogênio, fósforo e magnésio) só são essências na partida da fermentação, embora dependendo da composição do mosto e do teor alcoólico que se deseja atingir, pode ser necessário adicioná-los durante a fermentação. Em certas ocasiões, que onde se precisa recuperar o fermento após uma parada prolongada ou quando se precisa uma retomada mais rápida da força fermentativa pode ser útil adicionar nutrientes, pois eles serão, em geral, mais facilmente assimilados dos que existem no mosto, permitindo um aumento na velocidade de fermentação e eventualmente um aumento na viabilidade.

Os principais nutrientes comerciais são:

- nitrogênio: disponíveis no mercado insumos industriais, agrícolas e veterinários, por exemplo uréia ( 42% nitrogênio), fosfatos de amônia (DAP= diamônio fosfato, MAP= monoamonio fosfato), sulfato de amônia. A uréia ao ser assimilada tem pouco efeito sobre o pH do meio, com ligeira tendência a fazê-lo subir. Os fosfatos de amônia tem ligeira tendência a fazer o pH cair e o sulfato tem forte tendência a fazer o pH cair. As doses recomendadas dependem da utilização (se na propagação de fermento ou na recuperação da capacidade fermentativa) porém sempre se situam acima de 0,3 gramas / litro de mosto. As diferenças entre os produtos industriais, agrícolas e veterinários é o grau de pureza (e o preço). A uréia não veterinária, em particular pode conter produtos tóxicos para a fermentação (biuretos) não sendo portanto recomendável o seu uso.

- fósforo: há disponível no mercado vários produtos os fosfatos de amônia (ver acima), o ácido fosfórico e misturas (Fosfatec, por exemplo ). O produto mais puro e com maior teor de P2O5 é o ácido fosfórico, que inclusive é usado na fabricação de açúcar para facilitar a decantação. Em geral seu custo é muito alto e portanto dá-se preferência para produtos mais baratos (por unidade de P2O5).

- magnésio: não muitos os produtos disponíveis. Em geral o mais comum é o sulfato de magnésio heptahidratado.

Existem outros nutrientes, inclusive usados na indústria do vinho, que fontes de nitrogênio orgânico (aminio-ácidos), vitaminas, metais e precursores metabólicos. Os produtos mais famosos deste tipo são os chamados extratos ( de carne, de milho e de levedura), sendo porém caros demais para uso na fabricação de álcool.

  • fermento para partida (ou repartidas)

Apesar de barato este insumo hoje cresce de importância , com o conhecimento que na maioria das Usinas o fermento de panificação não consegue se estabelecer, sendo substituído por outro (habitante normal do processo ou do mosto), mais adaptado.

Fermentações que não têm defeitos graves de operação ou de construção, em geral, podem ser partidas com fermentos selecionados, com grandes chances de permanecer até o fim da safra.

Os fermentos do inóculo Copersucar, também ocorriam em várias usinas, mesmo sem nunca terem sido inoculados lá. Estes fermentos entraram ou pelo mosto ou como contaminantes dos fermentos prensados utilizados e se estabeleceram nos processos por terem características importantes como:

- Resistência à “alta” temperatura.

- Resistência ao tratamento ácido.

- Exigências nutricionais compatíveis com os nutrientes existentes no mosto.

- Compatibilidade com os açúcares do mosto (sacarose, principalmente).

- Compartilhado com os inibidores existentes no mosto.

- Compatibilidade com pressão osmótica do mosto (teor de substâncias dissolvidas).

- Resistência ao teor alcoólico.

- Resistência à infecção.

- Resistência ao cisalhamento (centrifugação).

- Agressividade em relação a outros fermentos da mesma espécie.

Muitas destas características são comuns a muitos tipos de fermento, tanto assim que grande maioria dos fermentos isolados na fermentação alcoólica das Usinas são todos classificados dentro do mesmo gênero e mesma espécie (Saccharomyces cerivisiae). Estas classificações de microorganismo se baseiam em teste bioquímicos (metabolismo) e no formato de colônias e de células isoladas.

Apesar de pertencerem ao mesmo gênero a mesma espécie se verifica que têm habilidades especificas, que estão codificadas na sua informação genética, ou seja, no DNA existente no seu núcleo.

Esta diversidade genética (que é refletida nas habilidades individuais) é a base da técnica de DNA Fingerprinting, descrita no capítulo 3.4 núcleo.

Os fermentos para partidas e repartidas podem ser adquiridos de diversas formas, com custos e conveniências muito diferentes. Nesta análise está descartado o uso de fermento de panificação, que reconhecidamente não se adapta à maioria das fermentações industriais.

- Fermento “Instantâneo” Selecionado Seco (FISS): o inoculo Copersucar é produzido por uma firma multinacional em convênio com o CTC. Trata-se de um produto de baixa umidade contendo separadamente cada tipo de fermento. Se armazenado corretamente (baixa temperatura e baixa umidade) pode ser mantido por meses (até anos) sem grandes perdas. As principais vantagens deste tipo de produto são:

- Conveniência no acerto da data de partida: podem haver atrasos em relação ao previsto, praticamente sem prejuízo para a Partida;

- A quantidade de fermento pode ser tão grande quanto se queria: isto significa que a propagação do fermento pode ser feita muito mais rapidamente, sem a necessidade de uso de mão-de-obra especializada (microbiologista para propagação em escala de laboratório, que exige esterilidade quase total), sem usar equipamentos especiais (a dissolução do fermento pode ser feita na cuba e alimentação logo pode ser feita nas dornas, com resfriamento). Ainda, o fato de se poder ganhar eventualmente até alguns dias (em relação à partida com o tubo de cultura, ver abaixo), representa um ganho uma vez que nestes dias a pol da cana estará aumentando, podendo-se atrasar o início da moagem.

- A repartida, ou reforço com fermento em ótimo estado, pode ser feito a qualquer momento e sem a necessidade de equipamentos ou pessoal específicos.

No uso deste tipo de fermento, porém é necessário ponderar que:

- O custo é de aproximadamente R$ 20,00 /Kg

- Apesar de muito mais simples do que propagar em condições estéreis a rehidratação de uma massa razoável de fermento (1000 kg por exemplo) exige cuidados como controle da temperatura, observação cuidadosa do tempo de rehidratação, uso de água (morna) de boa qualidade (água limpa), cuidados com a contaminação bacteriana pois alguns lotes do produto podem fazer alguma infecção.

- Fermento de outra Usina: tem praticamente as mesmas vantagens do FISS a um custo menor, porém com sérias desvantagens principalmente referentes à introdução de infecção e eventualmente um condicionamento a outro tipo de ambiente. Não é possível exigir ma determinada qualidade para este tipo de produto.

- Tubo de cultura pura: conforme já comentado acima esta opção exige pessoas e materiais especiais, em vista da necessidade de trabalhar em assepsia completa por alguns estágios (com esterilização de mosto implementos). Como parte de uma quantidade muito pequena de inoculo (miligramas) são necessários dias para que a alimentação de mosto atinja valores compatíveis com a moagem inicial. Outra dificuldade se relaciona com a possibilidade de infecção e inibições sérias na reprodução (por falta de alimentação, por exemplo). A única vantagem desta opção é o custo mais baixo (caso a equipe de propagação esteja bem treinada e o equipamento necessário já tenha sido amortizado).

- Semente Copersucar: O CTC pode propagar os fermentos e produzir 20 litros de leite de leveduras com alta viabilidade e baixa contagem de bactérias (em geral 0), que permite à Usina não utilizar a fase de laboratório, embora ainda precise de um equipamento específico chamado propagador de custo relativamente baixo. Em vista do convênio com a firma que vende o FISS este serviço só realizado sob pedido.

O gasto em fermento, como já foi dito é pequeno embora tendo em vista que o período inicial é sempre de baixo rendimento, talvez fosse interessante gastar mais para partir com uma massa maior, atingindo a operação normal (de alto rendimento) mais rapidamente.

3.4 Saúde do fermento: tipo viabilidade, velocidade, infecção e floculação.

Um importante índice de comparação entre diferentes fermentações em diferentes Usinas é a “saúde” do fermento.

Este fator é avaliado através de análises laboratoriais e determinações feita no processo.

É evidente que em qualquer Usina este fator deve ser maximizado, não só para atingir um alto rendimento como mantê-lo alto por períodos prolongados, mesmo frente a imprevistos como paradas, matérias-primas de qualidade pior, mudanças na proporção dos produtos (mais açúcar, por exemplo). Há um custo em manter grandes quantidades de fermento em bom estado, porém o benefício se mede na manutenção de um alto rendimento.

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