Tecnologia Industrial – Qual o melhor índice de contaminação para a fermentação de uma unidade e como tratá-la

Estudo mostra até onde é permissível chegar a contaminação por bactérias sem afetar o processo de fermentação e como decidir pelo momento certo de aplicação de antibactericidas

* Andresa Menezes

* Higor Santos

O setor sucroenergético está sempre questionando sobre qual o melhor índice de contaminação para a unidade, e qual seria o melhor momento para se dosar um antibacteriano. Pensando neste assunto, e utilizando nosso banco de dados dos trabalhos técnicos, realizamos uma análise das informações de uma unidade produtora em um período onde houve variação do índice de contaminação bacteriana, e consequentemente ocorreu variações em outros parâmetros, principalmente no teor alcoólico. Para este estudo utilizamos os seguintes parâmetros:

• Bastonete/mL;

• Bastonete/mL (Log10): Este parâmetro foi utilizado para melhor visualização nos gráficos;

• Balanço de ácido láctico (L-lactato em ppm);

• % de teor alcoólico;

• % de ART do mosto;

• Taxa de conversão: valor obtido pela divisão do teor alcoólico pelo %ART mosto, ou seja, um valor que indica o quanto de ART se transformou em etanol (Veja os dados obtidos na Tabela 1).

Tabela 1 – Dados de uma unidade produtora durante período em que houve variação no índice de contaminação bacteriana

ÁCIDO LÁCTICO

As bactérias láticas são as principais contaminantes da fermentação alcoólica, sendo o ácido lático o principal produto do seu metabolismo. Portanto, a quantificação do balanço de ácido lático durante a fermentação é diretamente proporcional a população bacteriana efetivamente ativa no processo. Considerando que o ácido lático é formado a partir da glicose consumida pelas bactérias, pela via glicolítica, a cada duas moléculas encontradas corresponde a uma molécula de glicose que deixou de ser convertida em etanol.

Além das perdas que representa, a liberação desse ácido no sistema é prejudicial para a fermentação alcoólica, uma vez que é toxico para as leveduras, comprometendo a viabilidade e vitalidade das células e, em última análise, o rendimento fermentativo.

Neste estudo (Gráfico 1) podemos verificar nitidamente o quanto a contaminação bacteriana interfere na concentração de ácido láctico obtido durante a fermentação.

Com este trabalho a unidade pode estimar qual será a produção de ácido lático durante a fermentação em um determinado índice de contaminação. Por exemplo, se a unidade quer saber qual será a produção de ácido láctico para uma contaminação em 5×107, basta usar a fórmula Y=(298,96*X) -1620, onde X é o índice de contaminação em Log10 e Y é a concentração de ácido láctico no final da fermentação. Assim:

Y= (298,96*7,7) -1620 , logo, Y= 682 ppm

TAXA DE CONVERSÃO

Este valor é um cálculo baseado na observação dos dados de teor alcoólico e %ART mosto, onde o resultado obtido nos dá uma ideia do nível de conversão do ART presente no mosto em álcool no final da fermentação.

No gráfico 2, podemos observar que quanto menor a contaminação, melhor a conversão dos açúcares em álcool. Sendo assim, fica evidente que a unidade terá o gatilho para entrar com o tratamento antibacteriano quando a contaminação chegar em 1 x 107, mantendo assim, a taxa de conversão em 0,51. Caso contrário a taxa cairá para 0,49 rapidamente, e as perdas de ART serão acentuadas.

Sabemos que vários fatores podem interferir no rendimento fermentativo, como viabilidade, eficiência das centrífugas, tipo de microbiota contaminante, entre outros. Mas o controle da contaminação bacteriana é de extrema importância para se obter a máxima eficiência fermentativa de cada unidade. E o tratamento deve ser realizado com produtos de qualidade e eficácia.

CONTRA A CONTAMINAÇÃO

A necessidade do controle efetivo das principais bactérias que contaminam as fermentações etanólicas é vital para a manutenção de uma fermentação mais saudável, pois não há dúvida que existe uma competição muito forte entre as células de leveduras e as bactérias contaminantes nas dornas de fermentação.

Podemos afirmar que existem basicamente, duas formas nas quais as bactérias trazem grandes prejuízos às fermentações:

1) Consumo de açúcares fermentescíveis:

– com redução na produção de etanol, impactando diretamente na rentabilidade da unidade industrial;

– e com produção de ácido lático, impactando diretamente na inibição do crescimento das células de leveduras.

É importante saber não só o tipo de bactéria contaminante na planta industrial, mas também o número total destas bactérias. Afinal, bactérias em níveis maiores que 1×106 bast./ml são suficientes para registrar um aumento na produção de ácido lático. Utilizando dados reais de uma planta de fermentação, chegamos à seguinte situação:

Nesta unidade, processando 10 cubas/dia e mantendo uma contaminação em 5×107, estará se perdendo 9,57 m³ de etanol/dia, apenas no desvio dos açúcares para a produção de ácido láctico pelas bactérias. Em um mês, o prejuízo já contabiliza 287 m3 de etanol. Convertendo em reais, para uma cotação de R$1,70/l (CEPEA – 23/12/2015), o prejuízo financeiro é de R$487.900/mês.

Neste sentido, uso de antibacterianos especiais oferecidos pelo mercado, como o Kamoran, resulta em uma levedura mais saudável, pois ela sofrerá menos ataque da contaminação bacteriana, propiciando uma fermentação mais rápida e maior rendimento fermentativo.

2) Absorção dos nutrientes do  meio fermentativo:

Os nutrientes disponíveis no vinho em fermentação são utilizados pelas bactérias para o crescimento, desenvolvimento e competição com as células de leveduras. Ao encontrarmos uma fermentação alcoólica altamente contaminada, a recomendação é mais uma vez fazer o uso do antibacteriano que irá combater as principais bactérias e permitirá a utilização de nutrientes para a recuperação rápida da vitalidade das células de leveduras. É importante destacar que a bactéria presente neste processo fermentativo não está somente produzindo ácido lático, mas também se multiplicando e consumindo os nutrientes.

Definir qual o nível ideal de contaminação máxima bacteriana em uma unidade industrial produtora de etanol, varia de unidade para unidade, com o tipo de bactérias encontradas, o layout da fermentação e as condições operacionais do processo (pH, temperatura, assepsias e qualidade do mosto a ser fermentado). Estes fatores são determinantes para evitar as duas situações citadas acima.

Em outras palavras, estar ciente das necessidades das células de leveduras para a produção de etanol é o ponto chave do processo fermentativo, sendo assim é necessário ter conhecimento de quais são as principais bactérias que contaminam o processo fermentativo, e o uso correto do antibacteriano, seguindo um protocolo de avaliação e aplicação na planta industrial.

É importante salientar que, mesmo em níveis menores que 1×106 bactérias/ml a contaminação bacteriana representa um sério risco para a saúde das leveduras. E agir pró-ativamente para a manutenção de um mosto a ser fermentado contendo uma população bacteriana em níveis menores do que 1×103 bactérias/ml e a aplicação do antibacteriano no momento em que esta contaminação supera o nível de 1×106 bast./ml são fundamentais para a manutenção da saúde das leveduras e alta produção de etanol, antes que seja tarde demais.

Em tempos difíceis, onde a produtividade é uma das melhores ações contra a crise, a escolha de um produto de qualidade que reduza as perdas do processo fermentativo é de suma importância. Nesta situação, não vale arriscar em trabalhar com parâmetros que prejudiquem o rendimento fermentativo. E neste caso o tratamento preventivo se faz necessário.

* Andresa Menezes é consultora Comercial da Química Real

* Higor Santos é coordenador Técnico da Química Real