Treinamento Fermentador

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Treinamento Fermentador

  1. 1. TREINAMENTO PARA OPERADORES DE FERMENTAÇÃO MARCOS ABREU/FÁBIO TURRA
  2. 2.  Esse Trabalho tem por objetivo mostrar os impáctos causados pelo processo de Fermentação na Eficiência Global, suas possíveis causas e medidas a serem tomadas.
  3. 3.  Como é a Fermentação Alcoólica ?  Principais Fornecedores (matérias-primas)  Rendimento Fermentativo  Como Calcular o Rendimento Fermentativo  Otimização do Rendimento Fermentativo  Otimização dos Subprodutos  Operações Padronizadas  Principais Insumos
  4. 4.  O processo de fermentação é a forma de “enganar” a levedura levando-a a produzir o máximo de etanol e o mínimo de outros produtos.  Trata-se de formas praticas de regular a alimentação de uma certa qualidade de mostos, o tempo em que a célula passa em contato com o meio, bem como de regular outros aspectos como a temperatura e o pH do meio.
  5. 5.  Caldo Clarificado  Caldo Filtrado  Méis  Xarope O mosto é formulado pela mistura destas matérias-primas eventualmente com água para acertar o teor de açúcar e a vazão.  Composição da cana A cana ideal para a fermentação tem que ser madura, limpa e fresca.
  6. 6.  O rendimento é o fator que melhor caracteriza a operação e mede a relação entre a quantidade de álcool que se consegui produzir e quantidade de açúcar que se colocou a disposição (que foi fornecido) do processo.  Ele pode ser medido em kg álcool / kg de açúcar ou pode ser medido como uma porcentagem em relação ao máximo que teoricamente se poderia obter (em qualquer processo e em qualquer parte do mundo, com a melhor tecnologia).  RESUMINDO : MELHOR ÍNDICE PARA AVALIAR A FERMENTAÇÃO É O RENDIMENTO FERMENTATIVO.
  7. 7.  RENDIMENTO FERMENTATIVO POR SUBPRODUTOS.  RENDIMENTO FERMENTATIVO POR MEDIÇÃO.
  8. 8.  Nas condições da maioria das usinas, diversos balanços realizados mostraram que os principais subprodutos são: Fermento, Glicerol, Ácidos, Açúcar não convertido. Através de análises laboratoriais, pode-se obter os valores desses subprodutos e calcular o Rendimento pela fórmula: 100 R= ---------------------------------------------------------- 1 + 1,19 KL + 0,50 KG + 0,511 (KAC + KART) Os Ks da fórmula acima são as produções relativas de cada subproduto, ou seja: KL = massa de levedura produzida / álcool produzido (g lev. seca / g etanol) KG = massa de glicerol produzido / álcool produzido ( g glicerol / g etanol) KAC = massa de ácido produzido / álcool produzido ( g ac. láctico / g etanol ) KART = massa de açúcar residual / álcool produzido (g ART res. / g etanol)
  9. 9.  Nesse cálculo de Rendimento Fermentativo, é fundamental para que o resultado seja correto, que os dados colhidos tanto nas análises de laboratório quanto nas medições de processo sejam corretos, pois 1cm de erro em medição ou 0,1 ponto de erro em análise, causa grandes distorções no resultado. Com todos os dados necessários, mede-se a (%) do Rendimento com a relação entre o álcool produzido no processo de fermentação e o álcool que teoricamente haveria de ser produzido com o açúcar que entrou junto com o mosto nesse processo.  R= Álcool Prod. na Fermentação x 100 Álcool Teórico Mosto
  10. 10.  O rendimento real é dado pelo Rendimento por sub-produtos e este índice é estimado pelos Ks, os fatores que medem a produção relativa de levedura, glicerol, ácidos e as perdas de açúcar. De forma simplificada os Ks medem a proporção da perda em relação ao produto principal que é o álcool. Ou seja, quanto maior for o valor dos subprodutos, menor o Rendimento Fermentativo. Quanto menor o valor dos subprodutos maior o Rendimento Fermentativo. Portanto para obtermos um bom Rendimento Fermentativo, devemos otimizar a produção de subprodutos.
  11. 11.  Para otimizar a produção de Subprodutos é necessário controlar os seguintes fatores principais:  Matéria-prima (cana), madura, limpa e fresca;  Mosto de boa qualidade, (limpo e com o mínimo de contaminação);  Controle da alimentação de mosto (contínua e intermitente sem grandes variações de brix);  Controle do tempo e temperatura de alimentação;  Controle da temperatura da Fermentação;  Controle do teor alcoólico do vinho;  Controle da porcentagem de fermento no vinho;  Controle da infecção bacteriana e floculação;  Tempo de retenção do fermento no meio, após a fermentação;  Controle da Viabilidade celular;  Controle da centrifugação;  Controle do ph no tratamento do fermento;  Operações Padronizadas.
  12. 12.  Não deve ser necessário haver alguma reclamação para iniciar algum procedimento de solução, ao contrário, deve-se ter um Plano de Ação que PREVINA os problemas.  Para que isso seja viável é necessário conhecer com profundidade que problemas ocorrem, procurando-se as causas, sendo que OPERAÇÕES PRADONIZADAS devem atacar as causas e não os efeitos.  Exemplos de OPERAÇÕES PADRONIZADAS:  procedimentos de manutenção e preparação dos equipamentos;  procedimentos de assepsia de instalações;  procedimentos de partida de equipamentos (no início da safra ou após paradas);  procedimentos de parada e esgotamento de equipamentos;  procedimentos de fornecimentos à fermentação em caso de redução de moagem;  procedimento de retomada da fermentação;  procedimento de alimentação da fermentação com diferentes matérias primas;  procedimentos de reposição de estoque de produtos químicos (insumos);  procedimento de combate á infecção;  procedimento de resfriamento de dornas;  procedimento de combate á espuma;  procedimento de propagação de fermento.
  13. 13.  Ácido Sulfúrico: -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). - Antiespumantes: Combater as espumas causadas pelo processo de Fermentação.  Antibióticos e Biocidas: São produtos usados para matar ou inibir os contaminantes da fermentação.  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.  fermento para partida (ou repartidas)
  14. 14. . COMO O SETOR DE FERMENTAÇÃO IRÁ CONTRIBUIR PARA AS METAS INDUSTRIAS? . RENDIMENTO FERMENTATIVO .GASTOS COM INSUMOS FERMENTAÇ.
  15. 15. . COMO EU “FUNCIONÁRIO” PARTICIPO DE TUDO ISSO? . PLANOS DE AÇÃO Ações para bloquear as causas dos problemas. . INSTRUÇÕES DE TRABALHO Processo repetitivo e pouco variável . COM AUTORIDADE E RESPONSABILIDADE NOS RESULTADOS OBTIDOS ATRAVEZ DO PPR
  16. 16. META – AUMENTAR O RENDIMENTO FERMENTATIVO PARA ........ PRINCIPAIS CAUSAS QUE PODEM IMPEDIR O ALCANCE DA META: RENDIMENTO FERMENTATIVO QUANTIDADE DE BACTÉRIAS PRODUÇÃO EXCESSIVA DE GLICEROL MULTIPLICAÇÃO DE FERMENTO TIPO DE FERMENTO PERDA DE AÇÚCAR NO VINHO BRUTO MORTE EXCESSIVA DE FERMENTO (VIABILIDADE) PERDA EXCESSIVA DE FERMENTO
  17. 17. PARÂMETRO PADRÃO – VIABILIDADE DO FERMENTO MAIOR QUE ..... PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA QUE A VIABILIDADE SEJA REDUZIDA ABAIXO DE ..... VIABILIDADE MORTE DE FERMENTO NA FERMENTAÇÃO MORTE DE FERMENTO NAS PARADAS MORTE DE FERMENTO NO TRAT. ÁCIDO Inibidores do Caldo Teor de Álcool no Vinho Bruto ART do Mosto Temperatura Temp. Mosto Temp. da Água Tempo de “espera” para centrifugação Nutrientes do Caldo Paradas Excesso de Dornas Temperatura pH Teor de Álcool Tempo sem açúcar Fim Reservas Internas Teor de Álcool do Leite Diluído Tempo de Tratamento Método de Adição de Ácido Conc. Separadoras pH Trabalho Temp. Processo Temp. Água Tratamento Temp. do Leite
  18. 18. PARÂMETRO PADRÃO – PERDA DE FERMENTO – FERMENTO NAS DORNAS: 10 A 12% PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA PERDA DE FERMENTO: PERDA DE FERMENTO DESCARTES CENTRIFUGAÇÃO RUPTURA DA CÉLULA Fundo de Dorna Separadoras Sujas Floculação Bicos Trat. Ácido Temp. de Processo Tempo de Espera
  19. 19. Y = - 0,3521X + 92,6596 R = - 0,68** 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 0,40 1,46 2,52 3,57 4,63 5,69 92,8 92,4 91,9 91,5 91,0 90,5
  20. 20. PARÂMETRO PADRÃO – QUANT. DE BACTÉRIAS MENOR QUE 1,0 X 107 PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA QUE A QUANTIDADE DE BACTÉRIAS ULTRAPASSEM O VALOR PADRÃO: QUANTIDADE DE BACTÉRIA MULTIPLICAÇÃO DAS BACTÉRIAS ENTRADA DE BACTÉRIAS PELA ÁGUA ENTRADA DE BACTÉRIAS PELO MOSTO < 1,5 X 101 REJEIÇÃO DE BACTÉRIAS MORTE DE BACTÉRIAS NO TRAT. FERMENTO Limpeza Dornas Temp. Fermentação Pontos Mortos Impurezas no Mosto Pontos Mortos Baixa taxa de redução bacteriana no Trat. Caldo Limpeza Troc. Calor Ø dos Bicos Impurezas no Mosto Tipo de Separadora Concentração do Leite Espaçamento Pratos % Fermento no vinho Bruto Tempo Tratamento pH Trabalho Floculação Polimento dos Pratos Dextrana no Mosto (Viscosidade) Bactérias Tipo de Fermento Qualidade da Cana
  21. 21. Células de levedura Bactérias
  22. 22. Lactobacillus LEVEDURA LEVEDURA FLOCULAÇÃO
  23. 23. ÍNDICE DE CONTAMINAÇÃO O Índice de Contaminação Bacteriana é medido pelo número de célula por ml, por esse número ser estremamente alto, são utilizadas potências para descrevar esses números. Ex: Quando se diz que o número de bactéria está em 2,5 X 106 cel/ml isto significa que: A população de bactéria existente no meio é de 2,5 X (10X10X10X10X10X10) cel/ml ou 2.500.000 cel/ml.
  24. 24. PARÂMETRO PADRÃO – MULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO MENOR 10%. PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA MULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO: MULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO EXCESSO DE NITROGENIO NO MOSTO MAIOR 200 ppm CONCENTRAÇÃO DE ÁLCOOL NA DORNA 8,5 A 9,5% TEMPO DE ALIMENTAÇÃO DA DORNA MÍN. 4h PERDA DE FERMENTOMORTE DO FERMENTO (VIABILIDADE) MÍN. 80% Açúcar no Mosto Descartes Centrifugação Vazão de Caldo N˚ de Dornas Disponíveis Pontos Mortos Morte no Trat. Ácido Morte na Fermentação Morte nas Paradas
  25. 25. PARÂMETRO PADRÃO – ART DO VINHO BRUTO MENOR QUE 0,10% PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA SOBRA DE AÇÚCAR NA VINHO BRUTO: PERDA DE AÇÚCAR NO VINHO BRUTO BAIXA FORÇA FERMENTATIVA VAZAMENTOS TEMPO DISPONÍVEL PARA FERMENTAÇÃO BAIXO Concent. Fermento na Dorna Temperatura Viabilidade Nutrientes do Mosto Inibição Concent. De Álcool Açúcar do Mosto Volume de Dornas Vazão de Mosto
  26. 26. PRODUÇÃO DE GLICEROL PARÂMETRO PADRÃO – PRODUÇÃO DE GLICEROL MENOR QUE 0,05 g/ PRINCIPAIS CAUSAS QUE CONTRIBUEM PARA A PRODUÇÃO EM EXCESSO DE GLICEROL: STRESS TIPO DE FERMENTOMULTIPLICAÇÃO DO FERMENTO Inibidores Tempo sem Açúcar Tempo de Alimentação de Dornas Tempo de Alimentação de Dornas Morte de Fermento Conc. Álcool na Dorna Perda de Fermento Tempo de espera para centrifugação Paradas Tratamento Ácido Contaminação Início de Safra Contaminação do Mosto Fermento do Início de Safra
  27. 27. ÁGUA ÁCIDO DORNA ÁGUA TROCADOR DE CALOR VOLANTE VINHO BRUTO DESTILAÇÃO VOLANTE DE VINHO CENTRÍFUGA CUBA FERMENTO TRATADO MOSTO (MELLE BOINOT)
  28. 28. CENTRIFUGAÇÃO E TRATAMENTO FERMENTO CANALETA ÁGUA COLUNA RECUP. OBSERVAÇÃ Ferm Ferm Álcool Rejeição PH Tempo Ferm. Álcool Ferm. Arrt Temp. Álcool Vazão LeiteB Leite Trat. Leite Trat.     Trat. Vinho C.       Resf. Dorna   Água (%) (%) (%) (%) Leite T (h) (%) (%) (%) (%) (ºC) (%) (m3 /h) PADRÃO OPERACIONAL Maior  3/8  5/8 Mínimo 2,2 0,2 Conf. Menor Conf. Menor Menor 0,5 8   do do   a a % Ferm.   Vinho     a a 70 Leite Bruto Vinho Bruto 30% 2,8 1,0 Dornas 0,05 Cent. 0,1 30 1,0 13                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
  29. 29. ITENS A SEREM VERIFICADOS Dorn as Ítem Horas - M Fer m. Alim. (h) Cent. (h) Cub as 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 1 2 3 4 5 (h) Iní c. Fi m Iní c. Fi m (cm)   Brix (%)                                                             Temp.  (ºC)                                                               Brix (%)                                                             Temp.  (ºC)                                                               Brix (%)                                                             Temp.  (ºC)                                                               Brix (%)                                                             Temp.  (ºC)                                                               Brix (%)                                                             Temp.  (ºC)                                                               Brix (%)                                                            
  30. 30. CARIOTIPAGEM METODOLOGIA RESULTADO LEVEDURA EXTRAÇÃO DNA ELETROFORESE
  31. 31. RESULTADOS CARIOTIPAGEM LEVEDURAS OBSERVADASPROPORÇÃO NA AMOSTRA (%)BG-10PE- 252Outras Saccharomyces48 Mediante plaqueamento a amostra apresentou 52% de colônias normais, de cor creme, cremosas, brilhantes, elevadas e de bordos regulares (perfis 1 a 7), juntamente com 48% de colônias rugosas, opacas e de bordos irregulares (perfis 8 a 11). A cariotipagem revelou a presença da linhagem PE-2 (52% da população – perfis 1 a 7), na forma de colônias normais. Observou-se também que cerca de 29% da população estava na forma de rearranjos cromossômicos desta linhagem (perfis 1, 3, 4 e 6). Não foi encontrada a levedura BG-1. A destilaria havia, em 27/06, substituído o fermento por outro oriundo da Sta. Helena/MS.

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