Esterilização de mosto para a produção de etanol

• Main Author: Silva, Eric Alberto da
• Other Authors: Arthur, Valter
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2019
• Subjects: alcoholic fermentation; electron beam; esterilização de mosto; feixe de elétrons; fermentação alcoólica; indústria sucroenergética; ionizing radiation; radiação ionizante; sugar-energy industry; wine sterilization
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde-11092019-153848/

A produção brasileira de etanol na safra 2018/19 foi de aproximadamente 30,4 bilhões de litros. Na produção de etanol, realiza-se a extração do caldo de cana-de-açúcar, do qual se prepara o mosto que não é esterilizado. Os contaminantes presentes afetam negativamente a eficiência e produtividade, por isso, ao utilizar o mosto esterilizado é possível diminuir perdas do processo. Dentre os vários métodos que podem ser utilizados para a esterilização do mosto, destaca-se o feixe elétrons, porque permite tratar grande volume de mosto em pouco tempo, por esses motivos, os objetivos do trabalho foram: a) verificar os efeitos do tratamento com feixe de elétrons sobre mosto derivado da cana-de-açúcar; b) avaliar o potencial de esterilização e os efeitos físico-químico sobre açucares; c) avaliar o rendimento e a produtividade da fermentação alcoólica. Na primeira etapa do experimento, o mostro foi contaminado (107 UFC.mL-1), posteriormente foi submetido à diferentes tratamentos radioativos de 0, 10, 20, 40 e 80 kGy (respectivamente T0, T1, T2, T3 e T4). Após os tratamentos foram feitas as análises por contagem total de microrganismo e bactérias totais e caracterizado pelos teores de carboidratos, glicerol, 5-HMF, furfural, fenólicos totais e flavonoides totais. Na segunda etapa foram utilizados os mostos sujeitos aos seguintes tratamentos da primeira etapa T0, T1, T2 e T3. A fermentação alcoólica utilizou a levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae, que foi monitorada através da análise do desprendimento de CO2. Também foram avaliados teores de carboidratos, glicerol, alcoólico, rendimento, produção, viabilidade celular e contaminação bacteriana e total. Após a primeira etapa foram observadores que os tratamentos apresentaram um redução das atividades dos microrganismos. Na análise de fenólicos totais houve um aumento, provavelmente pela degradação dos fenólicos complexos em mais simples, e, para as demais análises todos os tratamentos demonstraram resultados semelhantes entre si. Na etapa da fermentação, os resultados das análises demonstraram que ART foram consumidos 99,5%. O teor de manitol apresentou um aumento, justificado por ser um indicador de contaminação. O rendimento mostrou aumento de até 5% em relação T0 e T3 ou T4 e 4% entre T0 e T1. As análises de teor glicerol, e viabilidade celular não apresentaram diferença significativa entre os tratamentos. Conclui-se que, é possível utilizar a aplicação dos feixes de elétrons para esterilizar o mosto, visando a produção de etanol, na dose de 80 kGy, ocorreu a esterilização do mosto e não há necessidade de se utilizar agentes antimicrobianos para o controle de contaminantes na fermentação alcoólica. O tratamento do mosto com feixe de elétrons não promoveu a inversão de açúcar. Foi observado um aumento do rendimento fermentativo para os mostos tratados com feixe de elétrons. === Brazilian ethanol production in the 2018/19 harvest was approximately 30.4 billion liters. In the production of ethanol, the sugarcane juice is extracted from which the must is prepared which is not sterilized. Contaminants present negatively affect efficiency and productivity, so using sterile mash can reduce process losses. Among the various methods that can be used for the sterilization of the wort, the electron beam stands out, because it allows to treat large volume of wort in a short time, for these reasons, the objectives of the work were: a) to verify the effects of electron beam treatment on sugar cane must; b) to evaluate sterilization potential and physicochemical effects on sugars; c) evaluate the yield and productivity of alcoholic fermentation. In the first stage of the experiment, the specimen was contaminated (107 CFU.mL-1), subsequently submitted to different radioactive treatments of 0, 10, 20, 40 and 80 kGy (respectively T0, T1, T2, T3 and T4). After the treatments, total microorganism and total bacteria counts were analyzed and characterized by carbohydrate, glycerol, 5-HMF, furfural, total phenolics and total flavonoids. In the second stage were used musts subject to the following treatments of the first stage T0, T1, T2 and T3. The alcoholic fermentation used the yeast of Saccharomyces cerevisiae species, which was monitored by detachment analysis of CO2. Carbohydrate, glycerol, alcoholic content, yield, production, cell viability and bacterial and total contamination were also evaluated. After the first stage, it was observed that the treatments presented a reduction of the microorganisms activities. In the analysis of total phenolics there was an increase, probably due to the degradation of complex phenolics into simpler ones, and for the other analyzes all treatments showed similar results. In the fermentation stage, the results of the analyzes showed that ART was consumed 99.5%. The mannitol content showed an increase, justified by being an indicator of contamination. The yield showed an increase of up to 5% in relation to T0 and T3 or T4 and 4% between T0 and T1. Analysis of glycerol content and cell viability showed no significant difference between treatments. It can be concluded that it is possible to use the electron beams application to sterilize the must, aiming at the 80 kGy ethanol production, the sterilization of the must occurred and there is no need to use antimicrobial agents to control contaminants. in alcoholic fermentation. The treatment of wort with electron beam did not promote sugar inversion. An increase in fermentative yield was observed for electron beam treated musts.