Aprentação Biotec 2 (1) (1)

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Processo de 
Produção de 
Etanol 
GRUPO : ANDRÉ REIS 
DUANNY SOUZA 
FELIPE DE PAULA 
WILSON ÁVILA 
 
Introdução 
 Crescente preocupações ambientais, a valorização de 
resíduos agroindustriais e a produção de bioprodutos a 
partir de fontes renováveis. 
 
 Processo da Cana de açúcar 
 
 Proálcool 
Visão Geral do Processo 
Fases do processo 
Preparação do Inoculo 
 Processo de Fermentação 
 Levedura Saccharomuces cerevisiae 
 Respiração que demanda oxigênio, e a fermentação que se 
estabelece em meio anaeróbio. 
 No início da safra até o instante que se tem uma população 
adequada para condução do processo, nesse instante ocorre 
a multiplicação do levedo. 
 Durante a safra, é realizado um acompanhamento onde se 
verifica a existência de mortes por envelhecimento ou 
condições desfavoráveis 
 
 
Preparação do Meio 
 
 No Brasil a matéria prima mais utilizada para a produção 
de etanol são a cana de açúcar e o melaço, subproduto da 
fabricação do açúcar. 
 
 Para o desenvolvimento da fermentação alcoólica é 
necessário um meio propicio pra o crescimento da 
levedura assim tem-se que levar em consideração o ph, 
temperatura e nutrientes do meio e concentração de 
oxigênio 
 
 
Preparação do Meio 
 No caso da produção de etanol aceita-se que as levedura 
em geral cresçam melhor em meios ácidos pH entre 4,5 e 
5,0 
 a temperatura as leveduras são organismos mesofilos e a 
temperatura ideal do processo segundo a literatura é de 26 
a 35ºC 
 O microorgnismo Saccharomyces cerevisiae ira se 
desenvolver em um ambiente rico em açúcar no caso do 
etanol será utilizado o mosto que é uma mistura de mel, 
xarope e caldo clarificado 
Preparação do Meio 
 O mosto deve ser isento de sólidos e ter um brix entre 6° e 
10°.Caso contrario é necessário a diluição do mosto. 
 O meio também deve conter antibióticos, capaz de impedir 
a proliferação ou de causar a morte de germes patogênicos 
e garantir que a contaminação seja inferior a 102. 
 Em alguns casos para garantir a multiplicação rápida da 
levedura são oferecidos ao mosto nutrientes como fonte de 
nitrogênio (sulfato de amônio), magnésio (sulfato de 
magnésio), fontes de potássio e outros como zinco, 
fósforo, cálcio. 
 
 
Biorreatores utilizados 
  Há Várias formas de se conduzir o processo fermentativo: 
descontínua(batelada), contínua, descontínua alimentada 
(batelada alimentada) ou semi-contínua. 
 No Brasil utilizava-se o batelada clássico no começo do 
século XX. 
 Necessidade do aumento de produtividade e expansão da 
indústria mudou-se para batelada alimentada 
 Porque ? ( entender os tipos de processos) 
 
Biorreatores utilizados 
  Batelada Clássico : (“preparação do meio de cultura 
compatível com a nutrição e o desenvolvimento do micro-
organismo juntamente com o acúmulo de produto onde, se 
adiciona este meio de cultura com os micro-organismos 
em um reator e espera-se o final da fermentação” 
 Vantagens: segurança na manutenção, limpeza do reator e 
do meio. E inóculo com menor riso de contaminação 
 Desvantagens: baixo rendimento(inibição pelo substrato) e 
formação de espumas 
Biorreatores utilizados 
  O baixo rendimento com a formação de espumas tiveram que 
ser corrigidos para que se pudesse ter um aumento da 
produtividade e seguir o processo de globalização que consistia 
na expansão das indústrias 
 O que fizeram ? 
 
 Batelada Alimentada : mesmo conceito do batelada porém: 
 Controle da concentração de açúcar (inibição do substrato) 
 Alimentação intermitente 
 Utilização de vazões decrescentes ( maior rendimento de etanol) 
Biorreatores utilizados 
  Mudanças: 
 Controle da fermentação com adição de mosto de forma 
intermitente ( eliminou a inibição pelo substrato) 
 
 Utilização de vazões decrescentes ( aumento da produtividade) 
 
 Utilização de altas concentrações de substrato com diminuição do 
volume de controle do reator ( aumento de produtividade e 
diferença do batelada clássico que causava inibição) 
Separação e recuperação do 
etanol 
Recuperação dos micro-organismos: 
 
Separação entre o micro-organismo (levedura) e o produto (vinho) 
através da centrifugação. 
 
Separação consiste num processo de floculação, auxiliando na etapa 
de centrifugação. 
 
 
 
Separação e recuperação do etanol 
 
 
As leveduras floculadas são tratadas e inseridas novamente no processo, 
visando economia com gastos e melhores condições de operação, devido ao 
fato que não precisam consumir substrato para a fase de crescimento e por 
estarem adaptadas ao meio. 
 
 
Separação e recuperação do etanol 
 
 Purificação do etanol: 
 
O produto após o processo fermentativo é denominado vinho. 
 
Este é encaminhado as colunas de destilação para que ocorra a 
separação desse produto em diferentes frações. 
 
Principais frações da destilação: etanol anidro (99,3º GL) e etanol 
hidratado (92,6º GL). 
 
Uso de ambas frações da destilação no dia-a-dia. 
 
 
 
 
Separação e recuperação do etanol 
 
Processo de destilação do etanol: 
 
 
Vinho vinhaça e flegma; 
 Flegma Etanol hidratado e flegmaça; 
 Etanol hidratado + desidratante etanol anidro; 
 
Desidratantes mais utilizados: cicloexano, monoetileno glicol; 
 
 
Figura 2: processo simplificado de destilação do etanol. Disponível em: 
ethanolbrasil.blogspot.com/2010_03_13_archive 
 
 Resíduos: flegmaça(resíduo aquoso oriundo da retificação do flegma e isento de álcool) e 
vinhaça( resíduo rico em água, matéria orgânica, nitrogênio, potássio e fósforo e é utilizada 
para a irrigação da lavoura de cana. 
 
 Sub-produtos: glicerol, ácidos orgânicos e biomassa. 
 
 
Conclusão 
 
Mediante o exposto, verifica-se que o processo para obtenção de etanol vem sendo 
aplicado amplamente no sentindo de aumentar fortemente a geração de um biocombustível 
eficaz na substituição dos derivados do petróleo . 
 
Para que o sistema apresente resultados ótimos, o inóculo necessita de pH, nutrientes e 
temperatura ideais para a produção do álcool 
 
Conhecer as formas de operação do sistema é de fundamental importância para que as 
condições do processo, além de serem possíveis de controle, sejam estáveis e acarretem no 
melhor rendimento. 
 
Conhecer todo o processo, bem como o detalhamento de suas etapas, é a forma mais 
indicada para aquisição de conhecimento na área e o despertar de novas ideias, que podem 
gerar novas tecnologias e desenvolvimento 
 
Referências: 
 
OLIVEIRA, L. P. Seleção e aproveitamento Biotecnológico de frutos encontrados na Amazônia para 
elaboração de bebida alcoólica fermentada utilizando levedura imobilizada. Tese de doutorado UFAM 
Manaus-amazonas (2006). 
 
GONDIM, D. R. Produção de bioetanol utilizando células imobilizadas em bagaço de caju. Trabalho de 
conclusão de curso. Universidade Federal do Ceará, Fortaleza. 2009. 
 
JUNIOR CHIEPPE, J. B. Tecnologia e Fabricação do Álcool. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia 
de Goias. Inhumas – GO. 2012. 
 
TAVORÁ, F.L. Historia e economia dos Biocombustíveis no Brasil.Centro de Estudo da Consultoria do 
Senado.2011. 
 
< http://www.senado.gov.br/conleg/centroaltosestudos1.html> Acessado em 02 de novembro de 2015. 
 
 
YOKOYA, F.; OLIVA-NETO, P. Características da floculação de leveduras por Lactobacillus Fermentum. Rev. Microb., 
v.22, n1,p.12-16, 1991. 
 
FURTADO, T. A.; SCANDIFFIO, M. G. Álcool no Brasil – Uma longa história. Scientific American Brasil, p.66- 71, 
Outubro, 2006. 
 
LIMA, W. J. N.; Produção de proteínas recombinantes utilizando Escherichia coli em cultivos em alta densidade 
celular; Tese de doutorado, Universidade Estadual de Campinas; 2004. 
 
BELTER, P. A., CUSSTER, E. L., HU, W. S.; Bioseparations: downstream processing for biotechnologies. United States of 
America: Jonh Wiley & Sons, 1988. 368 p. 
 
SCHMIDELL, W. et al. Biotecnologia Industrial, vol. 2, 1983. 
 
AQUARONE, E.; SANTO, S.; BORZANI , W. Non-constatnt fed-batch etanol fermentation of molanes (preliminar tests). 
Arquivos de Biologia e Tecnologia, vol.29 ,p. 327-335 , 1986 
 
 IMPE VAN, J. F.; NICOLAY, B. M. VANROLLEGHM , P. A.; SPRIET J. A., MOOR , B. D.; VANDEWALLE , J. Optimal controlo f 
the penicilin G. fed-batch fermentation ; an analysis of the model of Heijnen et al. Optimal control Appl. & Methods , 
vol.15 ,p. 13-34 , 1994