Bioenergia em Revista:
Diálogos
ano 3 | n. 2 | jul.2013 / dez.2013 | ISSN: 2236-9171
Bioenergia em Revista:
Diálogos
ISSN: 2236-9171
Bioenergia em Revista: Diálogos | publicação semestral | Piracicaba / Araçatuba
ano 3 | n. 2 | jul. 2013 / dez. 2013
Governador do Estado de São Paulo
Geraldo Alckmin
Secretario de Desenvolvimento Econômico, Ciência e Tecnologia
Rodrigo Garcia
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Diretor do CESU
César Silva
Diretor da Faculdade de Tecnologia de Piracicaba Dep. “Roque Trevisan”
Hermas Amaral Germek
Diretora da Faculdade de Tecnologia de Araçatuba
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Editoria
Filomena Maria Formaggio
Adriana Badioli – estagiária
Editores de Seção
Profª Drª Filomena Maria Formaggio – Fatec Piracicaba
Prof. Dr. Luis Fernando Sanglade Marchiori – ESALQ-USP e Fatec Piracicaba
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Prof. Dr. Fernando de Lima Camargo – Fatec Piracicaba, EEP
Prof. Dr. Christiano Franca da Cunha – Fatec Piracicaba e UNIMEP
Prof. Msc. Fabio Augusto Pacano – Fatec Piracicaba, CNEC Capivari-SP
Profa Msc. Luciana Fischer – Fatec Piracicaba e PUCCampinas-SP
Bel. e Tecnólogo Mauricio D. C. Pinheiro – Fatec Piracicaba
Comissão Editorial
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Vanessa de Cillos Silva - Fatec Piracicaba
Paulo Cesar Doimo Mendes - Fatec Piracicaba
Carolina Ribeiro Germek - Fatec Araçatuba
Marcia Nalesso Costa Harder - Fatec Piracicaba
Fabio Augusto Pacano - Fatec Piracicaba
Karenine Miracelly Rocha da Cunha – Fatec Araçatuba
Maria Helena Bernardo Myczkowski
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CEP: 13.414-155 ● Piracicaba / SP ● Telefone: [+55 19] 3413-1702
Conselho Editorial
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Eliana Maria G. Rodrigues de Siqueira – Fatec Piracicaba
Daniela Defavari do Nascimento – Fatec Piracicaba
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Gregorio M. Katz - San Miguel de Tucuman Argentina
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Angelo Luis Bortolazzo – Centro Paula Souza
Jorge Corbera Gorotiza - San Jose de Las Lajas - La Habana - Cuba
Bioenergia em Revista: Diálogos (ISSN 2236-9171) é uma publicação eletrônica semestral
vinculada a Faculdade de Tecnologia de Piracicaba “Dep. Roque Trevisan” e à Faculdade de Tecnologia
de Araçatuba (Fatecs).
Objetivo: publicar estudos inéditos, na forma de artigos e resenhas, nacionais e internacionais,
que contribuam ao debate acadêmico-científico, além de estimular a produção acadêmica nos
níveis da graduação e pós-graduação.
Os artigos são de responsabilidade exclusiva dos autores. É permitida sua reprodução, total ou
parcial, desde que seja citada a fonte.
Bioenergia em Revista: Diálogos / Fatec - Faculdade de Tecnologia de Piracicaba /
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba. - - Piracicaba / Araçatuba, SP: a Instituição, 2011.
v. Semestral - ISSN 2236-9171
1. Ciências Aplicadas / Tecnologia- periódico I.
Bioenergia em Revista: Diálogos II. Fatec Faculdade de Tecnologia de Piracicaba “Dep. Roque Trevisan” / Faculdade de Tecnologia de Araçatuba
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Sumário
5
7
9
Apresentação
Chamada de Artigos
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity
operation industry
GERMEK, H. A.; PATROCÍNIO, A. B do; SILVA, F. C. da; SIMON, E. J.; RIPOLI, T.
C. C..
18
A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
ALVES, SÉRGIO A. DE O.; Amaral, Weber A. N. do; HORBACH, Micheli A.;
ANTIQUEIRA, Lia Maris O. R.; BRAGA, Lucas P. P.; DIAS, Isabel F. da S.
29
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação
alcoólica
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flavia Piacentini
38
Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de
cana-de-açúcar através da utilização de um planejamento fatorial
SIQUEIRA, Eliana M. Gonçalves Rodrigues de
50
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando
meios de cultura a base de açúcar mascavo
BORTOLI, Daiane Aline da Silva; SANTOS, Flávio dos; STOCCO, Nádia Monique; ORELLI Jr.,
Alessandro; TON, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Apresentação
A publicação Bioenergia em Revista: Diálogos, periódico semestral das Faculdades de
Tecnologia de Piracicaba Dep. “Roque Trevisan” e de Araçatuba oferece à comunidade
acadêmica mais uma edição cujo objetivo principal é considerar a pesquisa, a inovação e a
dialogicidade como elementos constituidores da formação superior tecnológica.
Assim, o presente número aborda temas relevantes que envolvem as áreas de abrangência
deste periódico. Iniciamos esta edição com uma discussão acerca das Analysis decision about the
sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry cujo estudo revela uma nova tendência
no gerenciamento ambiental para redução da poluição a partir da prevenção de queimada pelo
uso de resíduos agrícolas, para vantagens competitivas e geração de um ciclo limpo de energia
alternativa, com utilização de biomassa (palha) de acordo com o Protocolo de Kyoto. Além disso,
este trabalho enfatiza que uma análise de simulação deve considerar os setores de agricultura e
indústria ficando sujeito a um desenvolvimento isolado. Determinou-se, ainda, através de uma
equação linear que a palha contribui com um aumento para a disponibilidade de energia a partir
da palha, no intervalo de 5,59 % a 55,94 %, dependendo do estágio da cana plantada e do
percentual de tipo de colheita adotado e a viabilidade para a utilização da palha.
Continuando discussão iniciada em publicações anteriores, o artigo A dendeicultura no estado
do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas ressalta que atualmente, o estado do Pará é o maior
produtor de óleo de palma do país, representando mais de 90% da produção nacional. Lembram
os autores que, a proposta do estudo ora apresentado é avaliar o atual cenário da dendeicultura
no estado do Pará, considerando-se a análise SWOT (forças, fraquezas, oportunidades e
ameaças). Tal diagnóstico permitiu identificar os maiores desafios para a agroindústria do dendê
no estado, dentre os quais se encontram o combate ao amarelecimento fatal (AF), a falta de
infraestrutura e mão de obra qualificada e a certificação. Além disso, sugere-se que à medida que
as dificuldades vão sendo superadas, as empresas poderão alcançar novos mercados, assegurando
a normatização de toda a cadeia e uma produção sustentável em longo prazo.
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica aponta que a
fermentação alcoólica é o principal processo adotado para a produção de etanol pelas indústrias
sucroalcooleiras. Informam as pesquisadoras, que esse processo ocorre de forma biológica, onde
as leveduras (Saccharomyces cerevisiae) transformam o açúcar do meio em etanol e CO2. Todavia, é
um processo que exige alguns cuidados, em especial na assepsia, para obter um processo
fermentativo sadio, o nível de contaminação bacteriana deve ser próximo a 105 células.mℓ-1, pois,
níveis superiores a 107UFL.mℓ-1 levam a prejuízos significativos uma vez que os microrganismos
contaminantes de maior ocorrência no processo fermentativo são bactérias Gram-positivas que,
dependendo do gênero da bactéria e do nível de contaminação, pode ocasionar diversos
problemas como o consumo de açúcar pelos contaminantes, floculação do fermento, queda da
viabilidade das leveduras e outros inconvenientes que se somados causam queda no rendimento
alcoólico do vinho, além de dificuldades operacionais.
No âmbito, ainda, da energia, o artigo Determinação das melhores condições do pré-tratamento
alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um planejamento fatorial discute sobre as
preocupações mundiais com o avanço do aquecimento global e elevação dos preços do petróleo,
e lembra que a importância dos biocombustíveis vem aumentando. Assim, afirma que os resíduos
lignocelulósicos são fontes importantes de matérias-primas. Entretanto, necessitam de prétratamento, os quais visam à desorganização do complexo lignocelulósico e, como consequência,
aumento da acessibilidade às moléculas de celulose. Este estudo aponta que, através da utilização
de um pré-tratamento alcalino no bagaço de cana-de-açúcar, juntamente com uma análise
estatística, foi possível determinar um modelo matemático que representasse as melhores
condições experimentais do processo. Nestas condições o rendimento máximo foi de 67%,
obtido com 5 minutos de reação e concentração de NaOH de 2,5%.
Finaliza a presente edição, o artigo Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras
utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo lembrando que a disponibilidade de leveduras
comerciais nacionais para o setor cervejeiro ainda é muito escassa já que, grande parte das
leveduras utilizadas durante o processo produtivo é de origem importada. Dessa forma, foi
realizado um estudo para promover a multiplicação de leveduras cervejeiras, com o objetivo de
manter suas características morfológicas e pureza, testando ainda o desempenho das leveduras
multiplicadas na produção de cerveja. Informam os autores que, o crescimento celular em
diferentes meios de culturas permitiu avaliar a viabilidade econômica e a relação custo-benefício
dos meios de cultura empregados. Dentre as quatro formulações de meios de cultura testadas, a
formulação que resultou em maior rendimento celular foi a de maior custo, porém, visando
economizar durante o processo de multiplicação, o meio de cultura constituído apenas de açúcar
mascavo pode ser considerado o mais viável, embora seja necessário aumentar a escala de
produção para obter equivalente quantidade de massa celular. Afirmam, ainda, os pesquisadores
que, para que a multiplicação seja certificada torna-se essencial a caracterização molecular antes e
após a multiplicação para garantia de obtenção de culturas puras.
A Editora
Chamada de artigos
A Revista Bioenergia em Revista: Diálogos convida pesquisadores, docentes e demais
interessados das áreas de Bioenergia, Gestão Empresarial, Agroindústria e áreas afins, a
colaborarem com artigos científicos, de revisão e/ou resenhas para a próxima edição deste
periódico.
As normas de submissão e análise estão disponíveis em nosso site –
www.fatecpiracicaba.edu.br/revista. Os trabalhos serão recebidos por via eletrônica até
30/05/2014, e os autores poderão acompanhar o progresso de sua submissão através do sistema
eletrônico da revista.
Os dados apresentados, bem como a organização do texto em termos de formulação e
encadeamento dos enunciados, das regras de funcionamento da escrita, das versões em língua
inglesa e espanhola dos respectivos resumos, bem como o respeito às Normas da ABNT são de
inteira responsabilidade dos articulistas.
Analysis decision about the sugarcane straw
recovery for cogeneration in unity operation
industry
GERMEK, H. A.
PATROCÍNIO, A. B. do
SILVA, F. C. da
SIMON, E. J.
RIPOLI, T. C. C..
Resumo
Este estudo revela uma nova tendência no gerenciamento ambiental para redução da poluição a partir da
prevenção de queimada pelo uso de resíduos agrícolas para vantagens competitivas e geração de um ciclo
limpo de energia alternativa com utilização de biomassa (palha) de acordo com o Protocolo de Kyoto.
Além disso, a redução de fontes poluentes também foi considerada para melhoria da saúde da população e
qualidade de vida enquanto contemple o bom uso do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL).
Este trabalho enfatiza que uma análise de simulação deve considerar os setores de agricultura e indústria
ficando sujeito a um desenvolvimento isolado. Também foi determinado através de uma equação linear
que a palha contribui com um aumento para a disponibilidade de energia a partir da palha no intervalo de
5,59 % a 55,94 %, dependendo do estágio da cana plantada e do percentual de tipo de colheita adotado e a
viabilidade para a utilização da palha.
Palavras chaves: palha, MDL, geração de energia e rotas de simulação.
Abstract
This study reveals new trends in environmental management for pollution reduction from sugarcane
burning prevention by using agricultural residues for some advantages competitive and generating of a
clean cycle of alternative energy with biomass utilization (straw) according to Kyoto Protocol. Moreover,
the reduction of pollutant sources are also considered for improving the population’s health and life´s
quality while making good use of Clean Development Mechanism (MDL).
This work emphasizes that an analysis of the simulation must consider both agricultural and industrial
sections avoiding incurring isolated evolution. It was also determined by linear equation that the straw
contributes with increment to energy readiness to the bagasse into the range from 5,59 % to 55,94 %,
depending on the suck sugarcane plantation and on the percentile of harvest adopted and the viability for
straw utilization.
Keywords: straw, MDL, energy´s generation and route´ simulations
9
Resumen
Este estudio revela una nueva tendencia en la gestión ambiental para reducción de la polución a partir de
la prevención de quemada por el uso de residuos agrícolas para obtener ventajas competitivas y generación
de un ciclo limpio de energía alternativa con utilización de biomasas (paja) en consonancia con el
Protocolo de Kyoto. Además de eso, la reducción de fuentes contaminantes también fue considerada para
mejoría de la salud de la población y calidad de vida a través del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL).
Este trabajo enfatiza que un análisis de simulación debe considerar los sectores de agricultura e industria
quedando sujeto a un desarrollo aislado. También fue determinado a través que una ecuación lineal que la
paja contribuye con un aumento para la disponibilidad de energía a partir de la paja en el intervalo de 5,59
% a 55,94 %, dependiendo de la plantación de caña soca y del percentil cosecha adoptado y la viabilidad
para la utilización de la paja.
Palabras Llaves: paja, MDL, generación de energía y rutas de simulación.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
INTRODUCTION
Brazil has an area of 851 billion of hectare in which 376 million are arable land and only 5
million that are been used for sugarcane cultivation, which represents 1.3% of the available area
for agriculture. Overall, the national average is 75 t of sugarcane per hectare, which provides 8.5 t
of sugar or 5,400 liters of ethanol and 19.5 t of bagasse with 50% moisture.
The activity of burning sugarcane produces 1.2 t of CO2 and absorbs 0.9 t of oxygen
from the atmosphere. The burning of the bagasse, which produces the same energy, that alcohol
releases 4.0 t of CO2.
Moreover, the 5400 liters of alcohol, or 4.27 ton to be burned produces 8.2 tons of CO2.
Thus, the fuel cycle ethyl sends 13.4 t CO2 to the atmosphere.
The same ton of sugarcane removes from the atmosphere 109 tons of CO2 to grow and
returns 70 ton of oxygen.
To sum up the sugarcane cycle up to bioethanol removed from the atmosphere about
eight times the CO2 it produces while gasoline produces three tons of CO2 per tons of fuel
without any other environmental compensation and it produces even more aggressive pollutants,
according to Eston (1990).
A non-optimized waste burning from sugarcane harvest produces 1.2 tons of CO2,
however, if this residue that were tapped as a fuel in the boilers, it could produce steam for the
generation of bioelectricity.
The use of residual biomass sugarcane in São Paulo would allow the final recovery of
34.8% of the culture available energy generating 12 to 33 million MWh and 22-60 million MWh
in Brazil.
For Paturau (1982) the oldest industries consumed 500-550 kg bagasse for generating a
ton of steam. Nowadays the most modern industries, with low-pressure boiler consumption are
in the range 450-500 kg / t of steam. The consumption for the boilers of medium and high
pressure becomes in the range of 400 to 450 kg / t of steam allowing the use of the excess for
other purposes, which can be a generation of bioelectricity to be sold to private utilities.
These crop residues have moisture around 50% and its heterogeneity has caused obstruction in
the supply system of high-pressure boiler operating with a fluidized bed instead of racks.
The alternative has been to burn these mixed waste such as stalks of cane sugar before
desfibration operation.
This technique is not be recommended, since it can affect the extraction efficiency and
increases the fiber content in the industry, causing a reduction in milling capacity according to
equation 1 Hugot (1984) in which the fiber is a divisor parameter.
11
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
(1)
C =milling capacity;
K =factor forced feeding = 0,8;
f =fiber content in sugarcane;
c =coefficient for the sugarcane preparation;
c = 1.20 (when using two sets of knives);
c = 1.25 (when using two sets of knives and one disintegrated);
c = 1.15 (when using one set of knife);
N = speed of the first mill tender (rpm);
L =length of tender milling (m);
D=diameter of tender milling (m) and
n = number of tender milling.
The determination of the best technological route to the use of crop residue can be
evaluated by the company with mathematical models of reduce costs, risks and time tests.
It can also determine what increment of power that was generated by the use of crop
residues in relation to bagasse contributing energy matrix type of alternative biomass.
In the impossibility to test systems and procedures these linear equations can be used in
the simulation as developed from the problem to define the shielding of a nuclear reactor in 1940
by von Neumann and Ulam cited by Silva (2003), which became known as analysis "Monte
Carlo".
Therefore, the typical plant producing sugar and alcohol should in future become an
island of alternative energy production with the total use of sugarcane.
MATERIALS AND METHODS
The methodological approach was been characterized from a basic conceptualization in
the field of operation research with objective functions and equations of restriction for each
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
alternative technology route with the straw received at the industrial unit from some different
forms according to the process diagrams and simulation.
The systems of equations for each model were analysed using the techniques of
operations research through a spreadsheet calculation with Microsoft Excel to determine the
most economical route. The method adopted was one that aimed to provide better modelling of
alternative processing of straw for energy cogeneration with percentage of residues collection of
30, 50, 70 % and integral:
Collection System:
a) System cane harvest in full;
b) System of collection of crop residue mechanized bulk;
c) Collection system mechanized crop residue baled.
Percentage of residues collection:
a) Integral
b) 30%
c) 50%
d) 70%
The aim of studying bioelectricity cogeneration is support the mill owners to make a
decision by the analysis on the use of trash from sugarcane, which was brought by the agricultural
area and taken to the industrial area. The field experiment been done in Usina Guaira; Usinas do
Grupo Andrade, Techpetersen and Santa Adélia.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
Figure 1 - Analysis decision on the utilization of straw sugarcane.
RESULTS AND DISCUSSIONS
In the example (Table 1), a unit that processes 100TCH, can generate 10.48MW to
process all bagasse resulting from the industrialization of sugarcane, while processing all bagasse
along with all agricultural waste, it can be generated 16.33 MW.
Table 1 - Power generated (KW) to 100 t/h of sugarcane in some different uses of
biomass.
Use of Biomass
Bagasse
Agricultural waste
(Minimum)
Agricultural waste
(Maximum)
Bagasse Residue + (Min)
Bagasse Residue + (Max)
Power (MW)
10.48
0.58
Energy harvest (MWh)
50.300
2.800
5,85
28.000
12.40
16,33
59.520
78.380
As 50% of biomass, the industrial process for the production of sugar and alcohol
consumed bioenergy. Spare for marketing in the public's equivalent to about 50% of this
bioelectricity.
With the additional use of agricultural waste mechanical harvesting there will be an
increase that could double revenue with agribusiness marketing bioelectricity to the public.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
Table 2 - Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity
operation industry.
Table 3 - Percentages of increase of power due to the use of agricultural crop residue as
an additional source of fuel, type of biomass to bagasse.
Minimum Scenario:
⁄
=
/
,
Et = Ep +Eb = 385 x 106 x 4,18 { [4 /
71,3 x 0,30 x 1.500] + [250 / 71,3 x 1.800]
} x 0,20
Et = 2.039.485,34 x 106MJ/safra x 0,278 =
5,7 x 1010MWh/safra
Maximum scenario:
⁄
+
Et = Ep +Eb = 385 x 106 x 4,18 { [12 /
71,3 x 0,90 x 1.500] + [250 / 71,3 x
1.800] } x 0,25
Et = 2.630.400 x 106MW/safra x 0,278 =
7,32 x 1010MWh/safra
It should been noted that the availability of this type of biomass - agricultural residue of
mechanized harvesting and surplus bagasse can be accessible in the sugarcane harvest periods,
which corresponds to the dry season in the east of the country where the water reservoirs of
hydroelectric are in their minimum.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
Considering that Brazil produces about 558 million tons of sugar cane per year according
to UNICA (2012), in an area of 9.5 mi ha, and that the availability of agricultural residue harvest
is mechanized in the range of 4-12 tons per hectare (Ripoli, 2003) and also considering the
average farm income of 71.3 t / ha according to Vieira (2003). It is possible to estimate available
electricity to be provided by the sugarcane sector for utilities, and remunerated by the Table
Proinfra 2012, which contributes to creation of new job opportunities and ensuring energy
supply for the implementation of projects in various sectors in Brazil.
CONCLUSIONS
Considering that the 18 turbines of 700MW of hydroelectric Itaipu on the Paraná River,
can generate 12.6 MWh. The potential values that the sugarcane industry can offer with its
biomass to generate electricity (Bioelectricity) for the utilities of the public is in order 45-58% of
potential Itaipu, when compared with the potentials mills in Brazil (5.7 to 7.3 MWh).
It should be emphasized that the creation of jobs by the Brazilian sugarcane sector is very
representative, reaching people from different social classes and workers who are geographically
distributed throughout the national territory. This is an important moving of chain for
agribusiness in Brazil, which involve companies that produce capital goods, producers of inputs,
training facilities and improvement of workforce, research institutions, carriers, educational
institutions. Directly and indirectly, contribute to improving the quality of life of people with
competence and social responsibility.
REFERENCES
ESTON, N. E. Etanol o combustível despoluente. Revista. AEA - Associação Brasileira de Energia
Alternativa, n. 3/4 v. 5 mai./jul. 1990.
HUGOT, E. Manual para ingenieros azucareros. 7. ed., México: Continental, 1984, 803 p.
PATURAU, J. M. By – products of cane sugar industry. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing
Company, 1982. 366p.
PROINFA. Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica. ELETROBRÁS.
Disponível em: http://www.aneel.gov.br/cedoc/areh20111244_3.pdf. Acesso em 18 de
setembro de 2012.
16
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 9-17, jul./dez. 2013.
GERMEK, Hermas Amaral, PATROCÍNIO. Alexei Barban do, SILVA, Fábio César da, SIMON, E. J.,
RÍPOLI, Tomás C. C.
Analysis decision about the sugarcane straw recovery for cogeneration in unity operation industry
RIPOLI, M. L. & RIPOLI, T. C. & GAMERO, C. A. Colheita integral: Retrocesso ou
barateamento do sistema? IDEANews, Ribeirão Preto, Ano 4, n. 28, p 66 -67, 2003.
SILVA, J. C. T. Pesquisa operacional. (apostila), Faculdade de Engenharia de Produção. UNESP.
Bauru, São Paulo, 2003.
ÚNICA União da agroindústria canavieira de São Paulo. Cana de açúcar: origem da atividade.
Disponível em: www.única.com.br. acesso em 18 de setembro de 2012.
VIEIRA. G. Avaliação do custo, produtividade e geração de emprego no corte de cana-de-açúcar, manual e
mecanizada, com e sem queima prévia. 2003, 114p. Dissertação (Mestrado) FCA/UNESP –
Universidade “Júlio de Mesquita Filho”, Botucatu, 2003.
1 Hermas Amaral GERMEK é doutor em Agronomia (Energia na Agricultura) pela
Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Brasil (2005). Professor Pleno e
Diretor da Faculdade de Tecnologia de Piracicaba Dep. “Roque Trevisan” do Centro
Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza, Brasil.
2 Alexei Barban do PATROCÍNIO é doutor em Engenharia Química pela Universidade
Federal de São Carlos, Brasil (2005). Professor Associado I do Centro Estadual de Educação
Tecnológica Paula Souza, Brasil.
3 Fábio César da SILVA é doutor em Solos e Nutrição de Plantas pela Universidade de São
Paulo, Brasil(1995). Pesquisador Doutor da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária,
Brasil e Professor da FATEC – Faculdade de Tecnologia de Piracicaba Dep. “Roque
Trevisan”.
4 E. J. SIMON é professor da ESALQ-USP.
5 Tomás C. C. RÍPOLI é professor da ESALQ-USP.
17
A dendeicultura no estado do Pará: cenário
atual, entraves e perspectivas
ALVES, SÉRGIO A. DE O.
AMARAL, Weber A. N. do
HORBACH, Micheli A.
ANTIQUEIRA, Lia Maris O. R.
BRAGA, Lucas P. P.
DIAS, Isabel F. da S.
Resumo
Atualmente, o estado do Pará é o maior produtor de óleo de palma do país, representando mais de 90%
da produção nacional. Além de empresas estabelecidas há mais de 20 anos, recentemente novas empresas
estão se estabelecendo na região. O objetivo desse trabalho foi avaliar o atual cenário da dendeicultura no
estado do Pará, considerando-se a análise SWOT (forças, fraquezas, oportunidades e ameaças). Entrevistas
semiestruturadas foram realizadas com as principais empresas da região para levantamento de dados. Este
diagnóstico permitiu identificar os maiores desafios para a agroindústria do dendê no estado. Entre estes
desafios se encontram o combate ao amarelecimento fatal (AF), a falta de infraestrutura e mão de obra
qualificada e a certificação. Conforme as dificuldades vão sendo superadas, as empresas poderão alcançar
novos mercados, assegurando a normatização de toda a cadeia e uma produção sustentável em longo
prazo.
Palavras-chave: Óleo de palma; Agroindústria; Entrevistas; SWOT.
Abstract
Nowadays, the Pará State is the major Brazilian palm oil producer about 90% of national production.
Beyond the ancient companies, recently the new trades are arriving in the region and intend to reach new
markets and competitiveness. The aim of this work was to evaluate the current scenario of palm culture in
the state of Pará, considering the SWOT (strengths, weaknesses, opportunities and threats). Semistructured interviews were conducted with key companies in the region. This analysis identified the major
challenges for the oil palm agribusiness in the state. Between these challenges are combating the fatal
yellowing (AF), the lack of infrastructure and qualified workforce and the certification. As difficulties are
identified, companies can reach new markets, with the certification of the entire chain and the sustainable
in the long-term production.
Keywords: Oil palm; Agribusiness; Survey; SWOT.
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Resumen
Actualmente, el estado de Pará es el mayor productor de aceite de palma en el país, lo que representa más
del 90 % de la producción nacional. Además de las empresas establecidas para más de 20 años,
recientemente nuevas empresas están estableciendo en la región. El objetivo de este estudio fue evaluar la
situación actual de la cultura de palma en el estado de Pará, teniendo en cuenta el análisis SWOT
(fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas). Las entrevistas semiestructuradas se realizaron con
empresas líderes en la región de datos de la encuesta. Este análisis identificó los principales retos para la
agroindustria de la palma aceitera en el estado. Entre estos retos son la lucha contra el amarillamiento letal
(AF), la falta de infraestructura y mano de obra calificada y la certificación. Como se están superando las
dificultades, las empresas pueden llegar a nuevos mercados, lo que garantiza la estandarización de toda la
cadena y la producción sostenibles en el largo plazo.
Palabras clave: Aceite de palma; Agronegocios; Entrevistas; SWOT.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 18-28, jul./dez. 2013.
ALVES, Sérgio A. de O.; AMARAL, Weber A. N. do; HORBACH, Micheli A.; ANTIQUEIRA, Lia
Maris O. R.; BRAGA, Lucas P. P.; DIAS, Isabel F. da S.
A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
INTRODUÇÃO
O dendê (Elaeis guineensis Jacq) é uma palmeira de origem africana que fornece uma das
mais versáteis fontes de óleos vegetais do mundo (ALVES et al., 2011). Do fruto do dendezeiro
podem ser extraídos dois tipos de óleos: o óleo de palma que é extraído diretamente da polpa e
utilizado principalmente na indústria alimentícia e o óleo de palmiste extraído da amêndoa do fruto,
muito utilizado na fabricação de lubrificantes e cosméticos (ALVES, 2007). O óleo de dendê
também é uma fonte importante para produção de biodiesel, comumente chamado de palmdiesel,
que já é a principal matriz energética em alguns países asiáticos, principalmente na Indonésia e
Malásia (WICKE et al., 2008).
No Brasil o plantio de dendê pode chegar a 96 mil hectares, o que garante uma produção
nacional de mais 220 mil toneladas de óleo/ano, ocupando apenas 0,53% do mercado
internacional (IBGE, 2010). No estado do Pará, os plantios cresceram mais de 70% na última
década, saltando de 39.877 para 56.193 hectares (ALVES, 2007). A cada ano, a tendência é
aumentar ainda mais a área plantada na região não apenas pela vinda de novas empresas como
também pela possibilidade de recuperação de áreas degradadas com espécies exóticas.
Os plantios de dendê do estado se localizam em florestas tropicais do bioma Amazônico,
em regiões fragmentadas pela atividade madeireira, abandonadas após a degradação, tornando-se
pastagens. Este cenário é comum na Amazônia (PRATA et al., 2007), embora ela seja a floresta
tropical com maior índice de biodiversidade do planeta. O dendê tem características de espécies
arbóreas tropicais apresentando uma boa alternativa para o desenvolvimento na Amazônia, além
disso, o manejo da cultura é manual o que garante a geração de empregos no campo (VIEGAS e
MULLER, 2000).
Aliado às questões ambientais encontram-se os desafios econômicos e acesso a novos
mercados. Para isto, é necessário conhecer os pontos fortes, as deficiências, as exigências do
mercado, além das perspectivas e desafios no setor. A análise SWOT é uma das ferramentas de
gestão para suporte ao planejamento estratégico. O termo SWOT é um acrônimo das palavras
Strenghts (forças), Weaknesses (fraquezas), Opportunities (oportunidades) e Threats (ameaças) e pode
ser dividida em duas partes: o ambiente externo à organização (oportunidades e ameaças) e o
ambiente interno (pontos fortes e pontos fracos) (ANSOFF e MCDONNELL, 1984).
O ambiente externo não está no controle da organização, atua sobre todas as
organizações e, desta forma, representa oportunidade ou ameaça igual para todas. Por outro lado,
o ambiente interno é aquele que pode ser controlado pela empresa e, portanto, é diretamente
sensível às estratégias formuladas pela organização. A análise SWOT fornece os principais
elementos para a formulação das estratégias competitivas
Considerando estes aspectos, buscamos neste trabalho diagnosticar o atual cenário da
cultura do dendê no estado do Pará, as perspectivas da atividade para os próximos anos, bem
como os principais entraves, considerando a sustentabilidade da produção e a análise SWOT.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 18-28, jul./dez. 2013.
ALVES, Sérgio A. de O.; AMARAL, Weber A. N. do; HORBACH, Micheli A.; ANTIQUEIRA, Lia
Maris O. R.; BRAGA, Lucas P. P.; DIAS, Isabel F. da S.
A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
MATERIAL E MÉTODOS
Para a realização desde trabalho foram conduzidas entrevistas semiestruturadas com os
diretores executivos das quatro principais empresas produtoras de óleo de palma do estado do
Pará: Agropalma, Marborges, Biopalma e Yossan. As quatro empresas mencionadas estão
distribuídas em basicamente três municípios, Moju, Tailândia e Bonito e respondem por 98% dos
plantios de dendê no estado. O direito de uso das informações coletadas foi concedido sem
identificação das empresas, portanto, as mesmas não são identificadas ao longo do trabalho.
As entrevistas foram conduzidas no mês de Janeiro de 2009. Nelas foram levantados os
dados referentes à diversidade dos plantios e utilização de bancos de germoplasma, as
perspectivas da atividade para os próximos anos e os principais entraves, considerando as
questões de sustentabilidade ambiental da produção. Os dados foram confrontados com
literatura especializada e utilizou-se da análise descritiva para descrever os resultados obtidos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para escolha das variedades utilizadas no plantio, as empresas baseiam-se em critérios de
produtividade, ou seja, plantas com crescimento reduzido e elevado teor de óleo. Empresas que
possuem plantios em áreas de déficit hídrico utilizam também variedades resistentes à seca.
A maior preocupação das empresas sediadas nas proximidades de Belém é de plantios
resistentes ao amarelecimento fatal (AF). O AF provoca o amarelecimento dos folíolos, da base
para as folhas mais jovens, causando posteriormente sua necrose. No sistema radicular também
ocorrem alterações, com diminuição de novas raízes, paralisando o crescimento e causando a
morte da planta (MULLER; TRINDADE, 2001). Há uma correlação positiva entre o regime
abundante de chuvas da região e a propagação do AF. Desta forma, as sementes e mudas que não
sejam resistentes ou com grande tolerância possuem vida útil de no máximo sete anos.
As empresas consultadas não possuem bancos de germoplasma. A justificativa para não
investir em bancos de germoplasma se dá por três argumentos: (i) demanda de tempo, que varia
entre 10 a 15 anos para se começar a produzir sementes de qualidades satisfatórias; (ii) falta de
pessoal qualificado para implantação; (iii) custo de manutenção elevado. Os bancos de
germoplasma não fazem parte da estratégia comercial, entretanto, duas empresas financiam o
banco de germoplasma da Embrapa Amazônia Ocidental.
Em relação à procedência das variedades adquiridas para o plantio, estas são oriundas de
empresas da Colômbia, ASD (Costa Rica), Cirad (França) e Embrapa Amazônia Ocidental
(Manaus). Algumas empresas ainda importam variedades da Costa do Marfim, que são resistentes
à seca. Os materiais provenientes da Colômbia e Cirad são pertencentes à espécie E. guineensis
que, embora possua alta produção, não tem resistência ao AF. As empresas que convivem
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A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
diretamente com a doença compram materiais híbridos (E. guineensis x E. oleifera) da ASD e
Embrapa.
Houve um consenso geral entre os entrevistados sobre a importância da biodiversidade,
sendo vista como um fator importante na resistência a doenças. Além disso, também foi
mencionada a relação entre a importância da diversidade genética como componente da
biodiversidade. Vários autores confirmam a importância da biodiversidade como fonte de genes
de interesse relacionados à resistência (MENEZES et al., 1994; MELETTI; FISCHER, 2003).
A diversidade genética é tida como importante para evitar o processo da endogamia que
pode colocar em risco a sobrevivência do plantio contra doenças. A endogamia é sem dúvida uns
dos problemas mais sérios que podem afetar um plantio comercial. No caso do dendezeiro, por
se tratar de uma espécie perene a endogamia tem resultados adversos na produção e vigor de
plantas, podendo reduzir o sucesso da polinização e aumentar a porcentagem de plantas
raquíticas (HO, 1979). Luyindula et al. (2004), trabalhando na República do Congo, avaliou os
efeitos da depressão endogâmica na produção do dendê, e observou a redução no rendimento de
produção de cachos, sendo que houve pouco efeito na composição do cacho, não afetando a
produção de folhas. Como as empresas analisadas não possuem banco de germoplasma, a
preocupação recai sobre os bancos das empresas produtoras de sementes, se de fato há rigoroso
critério na produção de sementes.
O principal problema declarado pelas empresas é o preço elevado das sementes, que
acabam por elevar o custo da produção. Sementes oriundas da espécie E. guineensis apresentam
menor custo, com uma maior porcentagem de germinação, porém não possuem resistência ao
AF e tem longevidade menor (cerca de 20 a 25 anos). Já as sementes híbridas (E. guineensis x E.
oleifera) são as mais caras, pois sua taxa de germinação é de apenas 60%. Atualmente, estas são as
sementes mais procuradas, principalmente por sua resistência ao AF. Além disso, a longevidade é
maior e as plantas permanecem até 35 anos produzindo.
Outra dificuldade relatada para a manutenção da agroindústria do dendê no estado são as
barreiras tributárias, de certificação do produto, de financiamentos e exigências relacionadas à
legislação ambiental. Segundo os entrevistados, a legislação tributária é muito rígida e de difícil
acompanhamento. A legislação ambiental também é apontada como um problema, devido à
dificuldade em se cumprir as leis vigentes. Um bom exemplo é o zoneamento agroecológico da
região do Pará, que foi realizado recentemente (EMBRAPA et al., 2010). Durante muito tempo,
as empresas ficaram impossibilitadas de estender suas áreas de plantios por indefinição de quais
seriam as regiões com maior aptidão para a produção de dendê.
Análise SWOT
A agroindústria do dendê demonstra um grande potencial para o crescimento e desenvolvimento,
porém há ainda pontos vulneráveis que precisam ser estudados. A análise SWOT é uma ferramenta
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Maris O. R.; BRAGA, Lucas P. P.; DIAS, Isabel F. da S.
A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
importante para direcionar futuros planos negócios. A partir das entrevistas foram diagnosticadas as
principais fortalezas, fraquezas, oportunidades e ameaças da agroindústria do dendê (Tabela 1).
Tabela 1 – Análise SWOT da agroindústria de dendê no estado do Pará
Análise SWOT
Fortalezas
Fraquezas
- Maior produtor de óleo do país;
- Impacto ambiental de uma
monocultura;
- Experiência na produção de dendê;
- Diversas utilizações do óleo (indústria
alimentícia à química).
- Mão de obra capacitada;
- Alta rotatividade de funcionários;
Oportunidades
Ameaças
- Alteração do código florestal;
- Falta de infraestrutura para
escoamento da produção;
- Certificação da RSPO*;
- Alcance de novos mercados;
- Matriz energética para o biodiesel na
Amazônia.
- Suscetíveis a fatores climáticos;
- Oscilações na economia;
- Política fundiária;
- Política tributária;
- Amarelecimento fatal;
- Autonomia em pesquisas científicas.
*RSPO: “Roundtable Sustainable Palm Oil”.
As fortalezas se configuram em características que fazem parte da estrutura interna das
empresas. O estado do Pará atualmente é o maior produtor nacional de óleo de palma e conta
também com os plantios mais antigos. Ao longo do tempo, o conhecimento foi sendo acumulado
pelas empresas, o que permite melhor administração dos plantios. Além disso, o óleo produzido
pelo dendê têm usos múltiplos, podendo ser utilizado tanto para o mercado alimentício quanto
para indústria química.
Entretanto, alguns pontos fracos das empresas precisam ser trabalhados, como o destino
final dos efluentes, os impactos provocados pela monocultura, além de problemas relacionados à
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A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
contratação de mão de obra. Um dos maiores passivos, gerados pela agroindústria de palma, são
os efluentes, pois ainda utilizam-se grandes quantidades de água (cerca de 6.000 m3) para a
produção de óleo, o que gera uma quantidade enorme de efluentes (ALVES et al., no prelo).
Segundo Tan et al. (2009), em alguns países do sudeste asiático, utiliza-se a decomposição
anaeróbica dos efluentes para produção de gás metano, mas no Brasil nenhuma empresa adota
esse sistema. Há muitos anos têm denúncias de derramamento de efluentes nos rios das regiões,
provocando o aumento do processo de eutrofizacão, porém com o aumento da fiscalização, esse
processo foi interrompido (VIEGAS; MULLER, 2000). Atualmente, estes efluentes são
armazenados em piscinas e distribuídos nas parcelas para fertirrigação.
Problemas com mão de obra também se configuram em fraqueza na análise SWOT. A
agroindústria necessita de mão de obra capacitada e as empresas têm dificuldades em atrair
trabalhadores e, quando contratam, os trabalhadores não permanecem por mais de um ano, o que
dificulta um seguimento no processo de melhoria. A dificuldade maior está na localização dos
plantios, em cidades pequenas e afastadas, que não oferecem infraestrutura adequada.
Em relação às oportunidades, a certificação pela “Roundtable Sustainable Palm Oil”
(RSPO) é uma excelente alternativa para a agroindústria do dendezeiro de alcançar novos
mercados. Apesar de algumas empresas possuírem algumas certificações, entre elas, ISO 9001,
ISO 14001 e OHSAS 18001 (qualidades de produtos, proteção do meio ambiente, segurança e
saúde dos funcionários), estas ainda, não são o suficiente para o alcance de mercados externos.
O início do plantio de palma, em alguns locais, se desenvolveu em áreas de mata nativa, o
que dificulta o alcance da certificação internacional. Em 2004, foi criado um fórum internacional
para discutir critérios de sustentabilidade da atividade conhecido como RSPO. Atualmente, para
o alcance de mercados internacionais, as indústrias de palma precisam seguir os indicadores de
sustentabilidade ambiental propostos pela RSPO. Segundo Tan et al. (2009) os indicadores da
RSPO abrangem as três áreas que compõem o tripé da sustentabilidade: econômico, social e
ambiental.
Entre as empresas associadas ao RSPO estão grandes multinacionais da produção de
alimentos. Essas empresas, por sua vez, almejam a certificação de toda a cadeia, que passa
também pelos fornecedores da matéria prima, ou seja, pelas empresas que produzem o óleo de
palma.
O zoneamento agroecológico do dendezeiro constitui em outra oportunidade para a
região, pois as empresas poderão estender suas áreas de plantios. O zoneamento é uma
ferramenta importante para criação de mecanismos de orientação e implementação da cadeia de
óleo de dendê, representando para a Amazônia a base para a busca da sustentabilidade (BASTOS
et al., 2001; EMBRAPA, 2010). O zoneamento foi lançado por uma demanda do Governo
Federal com o apoio do FINEP para o Brasil e para a Amazônia Legal. Para o zoneamento,
foram utilizados basicamente dois procedimentos metodológicos o cruzamento de informações
sobre aptidão climática com aptidão das terras para produção de óleo enquadrando no primeiro
momento em uma área de 232,8 milhões de hectares; e a superposição, sendo excluídas todas as
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Maris O. R.; BRAGA, Lucas P. P.; DIAS, Isabel F. da S.
A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
áreas cobertas com vegetação nativas e protegidas, indígenas e ecossistemas sensíveis
(EMBRAPA, 2010). A partir do zoneamento, essas áreas reduziram para 31,8 milhões de hectares
se estendo de áreas antropizadas do Acre, Amazonas, Amapá, Maranhão, Mato Grosso, Pará,
Rondônia e Roraima até Alagoas, Bahia, Pernambuco, Sergipe, Espírito Santo ao Rio de Janeiro.
Com relação às ameaças, as principais são o AF (por se tratar de uma doença letal e de
causa desconhecida), as condições climáticas (que são variáveis), a política tributária (considerada
alta) e fundiária. Estas ameaças podem dificultar o avanço da dendeicultura no estado do Pará.
Além disso, são necessários maiores investimentos em pesquisa, para melhoramento dos cultivos
e da produção e, principalmente para o combate ao AF.
A falta de infraestrutura para o escoamento da produção pode ser responsável por elevar
os custos de produção do óleo de palma. Na região, as vias de escoamento são estradas estaduais
que não recebem a devida manutenção o que implica na demora na entrega e nos custos elevados
dos fretes.
Os encargos tributários são um dos custos que mais oneram a cadeia de produção do
óleo de palma, sendo que de cada tonelada de óleo produzida, aproximadamente US$ 33,67
dólares são recolhidos em tributos na produção, sendo que o valor dos tributos incidente sobre o
preço de venda pode chegar a mais de US$ 200,00 a tonelada. Portanto, a quantidade de tributos
incidentes é considerada elevada, o que provoca o aumento dos custos de produção. Futuramente
no cenário cada vez maior de competitividade entre as empresas brasileiras e as estrangeiras,
estratégias que visem aperfeiçoar processos dentro das empresas serão cada vez mais necessárias
para que os custos de produção diminuam.
CONCLUSÕES
A atividade da dendeicultura figura atualmente como uma das principais fontes de
geração de emprego e renda para Amazônia. Entretanto, ainda há muitos desafios, como o
combate ao AF, a falta de infraestrutura e mão de obra qualificada. Conforme as dificuldades vão
sendo superadas, as empresas poderão alcançar novos mercados, internacionais e nacionais, com
a normatização da cadeia produtiva e uma produção sustentável em longo prazo.
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Maris O. R.; BRAGA, Lucas P. P.; DIAS, Isabel F. da S.
A dendeicultura no estado do Pará: cenário atual, entraves e perspectivas
1 Sérgio A. de O. ALVES: [email protected]
2 Weber A. N. do AMARAL é Weber A. N. Amaral, a Brazilian national, obtained his Ph.D. and M.A.
degrees from Harvard University, USA. He also holds a Master of Sciences degree from the
University of Sao Paulo (USP), Brazil. His research and professional interests are in the areas of
biofuels and sustainable use of biodiversity, forest genetic resources, biotechnology and biosafety,
sustainable development and public policy. He is a professor at the University of São Paulo
(http://www.esalq.usp.br), ESALQ, Brazil. He was the coordinator of the Brazilian Center for
Biofuels - 2005 - 2008 (www.polobio.esalq.usp.br), and formally Senior Scientist at the International
Plant Genetic Resources Institute, IPGRI (http://www.ipgri.cgiar.org/), based in Rome,
coordinating the Global Forest Genetic Resources Project. Prior to his current assignment at the
University of Sao Paulo, he was an Assistant Professor, Agronomy and Forestry at the State
University of Sao Paulo (UNESP: http://www.fac.unesp.br) from 1989 to 1996. His professional
career has included working as a researcher in Plant Genetics and Breeding at Florin Florestamento
Integrado SA. Weber Amaral has been a consultant on Biodiversity for the Brazilian government,
member of the International Advisory Group of the Pilot Programme on Tropical Rain Forests
(PPG7), UNCTAD Biotrade Programme, FUNBIO, NGOs and private sector. E-mail:
[email protected]
3 Micheli A. HORBACH: [email protected]
4 Lia Maria O. R. ANTIQUEIRA: [email protected]
5 Lucas P. P. BRAGA: [email protected]
6. Isabel F. da S. DIAS: [email protected]
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Tipos de contaminações bacterianas
presentes no processo de fermentação
alcoólica
FREITAS, Marcela Domingues
ROMANO, Flavia Piacentini
Resumo
A fermentação alcoólica é o principal processo adotado para a produção de etanol pelas indústrias
sucroalcooleiras. Esse processo ocorre de forma biológica, onde as leveduras (Saccharomyces cerevisiae)
transformam o açúcar do meio em etanol e CO2. Todavia, é um processo que exige alguns cuidados, em
especial na assepsia, para obter um processo fermentativo sadio, o nível de contaminação bacteriana deve
ser próximo a 105 células.mℓ-1. Pois, níveis superiores a 107UFL.mℓ-1, levam a prejuízos significativos. Os
microrganismos contaminantes de maior ocorrência no processo fermentativo são bactérias Grampositivas, que dependendo do gênero da bactéria e do nível de contaminação, pode ocasionar diversos
problemas como o consumo de açúcar pelos contaminantes, floculação do fermento, queda da viabilidade
das leveduras e outros inconvenientes que se somados causam queda no rendimento alcoólico do vinho,
além de dificuldades operacionais.
Palavras-chave: contaminação bacteriana, fermentação alcoólica, Saccharomyces cerevisiae.
Abstract
The alcoholic fermentation is the main process used for producing ethanol by sugar and alcohol
industries. This process occurs in a biological form, in which the yeast (Saccharomyces cerevisiae) transform
the sugar into ethanol and CO2. However, it is a process that requires some care, especially in aseptic
fermentation, so it is possible to obtain a sound fermentation process with levels of bacterial
contamination near 105 cells.m ℓ -1. For contamination levels exceeding 107UFL.m ℓ -1 leads to significant
losses. The highest occurrence of contaminating microorganisms in the fermentation process are Grampositive bacteria, which depending on the gender of the bacteria and the level of contamination, can cause
many problems such as the consumption of sugar by contaminants, yeast flocculation, drop in viability of
yeast and other drawbacks which together decrease the income alcoholic of wine, and also generate
operational difficulties.
Keywords: bacterial contamination, alcoholic fermentation, Saccharomyces cerevisiae.
Resumen
29
La fermentación alcohólica es el proceso principal que se utiliza para la producción de etanol por las
industrias de azúcar y alcohol. Este proceso se produce en una forma biológica, en la cual la levadura
(Saccharomyces cerevisiae) convierte el azúcar en alcohol y CO2. Sin embargo, es un proceso que requiere
algunos cuidados, especialmente en la asepsia, por lo que es posible obtener un proceso de fermentación
saludable, con niveles de contaminación bacteriana cercana a 105 cells.m ℓ -1. Niveles de contaminación
superiores a 107UFL.mℓ-1 conduce a pérdidas significativas. La incidencia más alta de contaminación de
microrganismos en la fermentación son las bacterias Gram-positivas, que de acuerdo con el género de la
bacteria y el nivel de contaminación, pueden causar muchos problemas, como el consumo de azúcar por
los contaminantes, floculación de la levadura, redución en la viabilidad de levaduras y otros inconvenientes
que en adjunto reducen el contenido alcoholico de el vino, y también generan dificultades operacionales.
Palabras clave: contaminación bacteriana, fermentación alcohólica, Saccharomyces.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flávia Piacentini
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica
INTRODUÇÃO
No processo industrial de fabricação de álcool, a contaminação bacteriana devido ao
desenvolvimento de microrganismos na fermentação alcoólica, consiste num fator limitante à
otimização do processo, podendo ocasionar diversos problemas, como o consumo de açúcar e
etanol por eles, produção de gomas, inibição e queda da viabilidade das leveduras devido às
toxinas e ácidos excretados no meio durante a fermentação alcoólica, principalmente, ácidos
lático e acético (Gallo, 1990; Freitas & Romano, 2012), perda das células de levedura no fundo
das dornas ou nas centrífugas, causadas pela floculação do fermento, devido à produção de goma
por bactérias (Serra at al., 1976; Oliva-Neto, 1995; Freitas & Romano, 2012), floculação causada
pelo contato de bactérias floculentas e leveduras (Oliva-Neto, 1995) e outros inconvenientes que
somados causam consequente queda no rendimento alcoólico do vinho.
As bactérias que habitam a matéria prima não estão restritas a determinados grupos de
microrganismos, considerando que o caldo de cana é um meio de cultivo extremamente rico em
nutrientes (FREITAS & ROMANO, 2012).
Tilbury at al.1 citado por Gallo (1990) e Cherubin (2003), relatam que estudos realizados
no Reino Unido, na Índia e na África do Sul, indicam que a maior parte das perdas de sacarose é
causada pelo crescimento bacteriano nas moendas, que corresponde a cerca de 62%. Podendo os
contaminantes presentes na linha do caldo ocasionar perdas de sacarose que variam de 1 kg.ton-1
de cana, quando as condições higiênicas e operacionais são satisfatórias, até chegar a 2,5 kg.ton-1
quando não adequadas (CHERUBIN, 2003).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As leveduras Saccharomyces cerevisiae responsáveis pela fermentação alcoólica competem
pelo substrato com bactérias que normalmente habitam as dornas de fermentação. Um processo
de fermentação considerado sadio apresenta níveis de bactéria próximo a 105 células.mℓ-1
(ANDRIETTA et al., 2006). Sendo níveis de contaminação acima de 5,0x106UFL.mℓ-1
consideradas prejudiciais, níveis acima de 107UFL.mℓ-1, causam prejuízos significativos e acima de
108UFL.mℓ-1 ocorrem queda no rendimento fermentativo, dificultando as operações das
centrífugas e consequente aumento do consumo de ácido e antibiótico.
Segundo Vermelho et al. (2006), a célula bacteriana é formada por glicoproteínas e
glicolipídeos, o que torna importante para a virulência celular e para a fixação dessa célula a
diversas superfícies. Possuem também ácido diaminopimélico (DPA), ácido murânico e ácido
1
TILBURY, R.H.; at al. Mill sanitation: a fresh approach to biocide evaluation. In: Proc. XVI Congress of the
International Society of Sugar Cane Technology, 1977. Proceedings. V. 3, p. 2749-2768.
31
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flávia Piacentini
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica
teicóico (AMORIM, 2000). Como meio de locomoção, algumas bactérias possuem flagelo ou
fímbria de adesão (pili), onde além da locomoção é responsável também pela reprodução celular.
Dentre os principais grupos de bactérias existentes, podemos citar a Gram-positiva,
Gram-negativa, espiroquetas, clamídias, micoplasmas, nocárdias, cianobactérias, entre outras
(VERMELHO et al., 2006). As bactérias Gram-negativas possuem uma fração menor de
peptoglicano na parede celular, quando comparada com as Gram-positivas, porém estas possuem
um conteúdo maior de lipídeos, além de sua estrutura ser mais complexa (AMORIM, 2000;
FREITAS & ROMANO, 2012).
Serra et al. (1976) e Amorim e Oliveira (1982), citam como principais contaminantes na
fermentação alcoólica os gêneros Acetobacter, Lactobacillus, Clostridium, Bacillus, Enterobacter,
Streptococcus e Leuconostoc e geralmente associados ao baixo rendimento fermentativo na
fermentação alcoólica, devido à formação de ácido lático e outros ácidos orgânicos, além de
estarem associados à floculação (FREITAS & ROMANO, 2012).
Rosales2, apud Cherubin (2003), avaliou amostras de fermento centrifugado, fermento
após tratamento com ácido sulfúrico, mosto, vinho inicial e final, em que todas as amostras
provenientes de destilarias se identificaram com as principais bactérias contaminantes do
processo, as do tipo Lactobacillus sp (45,0%), Leuconostoc mesenteroides (14,4%), Bacillus sp (9,5%),
Acetobacter sp (7,4%), Enterobacter sp (6,7%), Sporolactobacillus sp (3,6%), Pseudomonas flurescens (1,3%),
Escherichia coli (1,3%) e Citrobacter sp (0,5%).
Segundo Gallo3 apud Cherubin (2003) e Freitas & Romano (2012), as bactérias
predominantes na fermentação alcoólica e identificadas em seu estudo, as do tipo Gram-positivas
(98,52%), em forma de bastonetes (87,76%) e não esporuladas (73,95%), principalmente as do
gênero Bacillus, Lactobacillus, Staphylococus, Micrococcus, linhagens pertencentes à família
Enterobacteriaceae, Pediococcus e Streptococcus, sendo em sua maioria Lactobacillus (59,75%) e Bacillus
(26,58%).
Naves et al. (2010), citam como principais contaminantes que interferem no processo
fermentativo as bactérias Gram-positivas dos gêneros Lactobacillus, Bacillus e Leuconostoc, sendo as
do tipo Lactobacillus e Bacillus sempre presente na fermentação industrial e dependendo de sua
intensidade, comprometem o rendimento do processo fermentativo.
Diversos autores identificaram em seus estudos a predominância de bactérias Grampositivas e em forma de bastonetes no processo de fermentação alcoólica (CHERUBIN, 2003;
ANDRIETTA et al., 2006; BREGAGNOLI, 2006; FREITAS & ROMANO, 2012), com
destaque para os gêneros Bacillus e Lactobacillus.
Assim entre os problemas encontrados na fermentação alcoólica podem-se mencionar
fermentações indesejáveis como a fermentação acética, atribuída principalmente aos gêneros
2
ROSALES, S.Y.R. Contaminantes bacterianos da fermentação etanólica: isolamento em meios diferenciais,
identificação e avaliação de desinfectantes. Rio Claro, 1989. 200p. Tese (Doutorado) – Instituto de Biociências,
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”.
3 GALLO. C. R. Determinação da microbiota bacteriana de mosto e de dornas de fermentação. Campinas,
1990, 338p. Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Campinas.
32
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flávia Piacentini
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica
Acetobacter e Pseudomas, como as espécies Acetobacter aceti, A. pasteurianum, A. acetosum, A.
kuntzegianum e A. suboxydans, fermentação lática principalmente aos gêneros Lactobacillus e
Streptococcus e espécies Lactobacillus acidophilus, L. bulgaricus, L. casei e L. leischmanii e Streptococcus lactis,
a fermentação butírica às espécies Clostridium pasteurianum e C. Saccharobutyricum e a produção de
goma dextrana a espécie Leuconostoc mesenteroides e a levana às espécies dos gêneros Bacillus,
Aerobacter e Streptococcus (OLIVA-NETO, 1995; NAVES et al., 2010).
Oliva-Neto (1995) relata em seu estudo, que dentre os contaminantes mais frequentes nas
dornas e mais resistentes ao etanol, destacam-se as bactérias láticas, especialmente o gênero
Lactobacillus.
De acordo com Oliva-Neto (1995) e Cherubin (2003), as bactérias lácticas são acidófilas,
crescendo a uma faixa ótima de pH 5,5 a 6,2, mas também em valores abaixo de 5,0, são
tolerantes a temperaturas elevadas, apresentam habilidade de desenvolvimento rápido e
comportamento não fastidioso e são capazes de inibir a viabilidade celular da levedura devido à
pressão osmótica no meio de cultivo. Além de exercer ação inibidora ao crescimento bacteriano e
produzir peptídeos, com a função de executar a comunicação célula-célula. A redução do
rendimento fermentativo causada pela presença de bactérias láticas é obvia, pois
consequentemente quando uma molécula de glicose é convertida em duas de ácido lático, deixam
de serem produzidas duas moléculas de álcool pela levedura.
Oliva-Neto (1995) menciona em seu estudo que o ácido acético é solúvel nos lipídios da
membrana celular e inibe por interferência química o transporte de fosfato através da membrana.
Já o ácido lático contém uma hidroxila extra e é muito menos solúvel em lipídios do que o ácido
acético, ocorrendo à inibição das células de leveduras em concentrações mais elevadas (10 - 40
g.ℓ-1), o que torna o ácido acético com maior poder de toxidade sobre a levedura que o ácido
lático. Oliva-Neto (1995) menciona ainda que, esta ação inibitória por sua vez, pode ser
diminuída com a simples lavagem da célula de levedura com água.
Gallo (1990) chama a atenção para o fato de que a fermentação acética se estabelece
principalmente quando o mosto fermentado permanece por um longo período de tempo na
dorna, à espera da destilação e que açúcares redutores como glicose e frutose, e substâncias
relacionadas com o manitol e glicerol promovem o crescimento das espécies do gênero
Acetobacter, produtoras de ácido acético. Essas bactérias por sua vez, também se desenvolvem
principalmente em locais onde o contato com ar é muito intenso.
O pH relativamente baixo do caldo, oriundo das moendas, favorecem as espécies
consideradas acidófilas de gêneros como Leuconostoc e Lactobacillus, por outro lado, altas
temperaturas associadas ao pH favorecem o crescimento de alguns microrganismos termófilos
esporulados (CHERUBIN, 2003).
Oliva-Neto (1995) relata em seu estudo que o gênero Leuconostoc apesar de contaminar a
fermentação alcoólica proveniente do caldo de cana, raramente chega a causar grandes infecções,
devido a sua relativa baixa resistência ao etanol, onde teores alcoólicos superiores a 6%
impactaram na interrupção total do crescimento bacteriano.
33
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flávia Piacentini
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica
Segundo Andrietta (2006), entre as bactérias do ácido lático o gênero Leuconostoc possui o
papel mais importante como contaminante, principalmente na produção de açúcar, onde esta
bactéria utiliza o açúcar para a produção de goma. A presença de L. mesenteroides é considerada
como o principal agente formador de goma (Serra at al., 1976), promovendo o aumento da
viscosidade, o que além de dificultar a recuperação da sacarose, aumenta a presença desse açúcar
no melaço, causando problemas na indústria e dificultando as operações de clarificação,
evaporação e entupimento de trocadores de calor, centrífugas e peneiras. Outros microrganismos
como algumas bactérias Gram-negativas como Klebisiella e Enterobacter apresentam algumas
espécies produtoras de biopolímero de forma gomosa (OLIVA-NETO, 1995). Naves et al. (2010)
também citam outros grupos que estão associados à formação de goma, como o Bacillus,
Aerobacter, Streptococcus, Enterobacter aerogenes, E. cloacae, sendo que as espécies Bacillus subtilis, B.
licheniformis e B. polymyxa também podem produzir gomas levana ou dextrana.
Egan4 citado por Oliva-Neto (1995) verificou que a deterioração da cana cortada com
mais de 1 dia, é muito rápida, encontrando valores de 6-11% de perda de açúcar por finais de
semana, além do aumento de goma.
Oliva-Neto (1995) relata ainda em seu estudo, perdas de até 3 kg.ton-1 de cana em
unidades industriais, devido à formação de gomas dextrana em cana cortada, sendo que esse tipo
de contaminação não se encontra em cana cortada com menos de 10 dias de armazenagem.
Outro problema é a floculação do fermento, que ocorre na fermentação alcoólica por
leveduras, as células agrupam-se formando flocos ou conglomerados, que muitas vezes maior em
comparação à célula individualizada (Naves et al., 2010). Oliva-Neto (1995) e Naves et al. (2010),
assim como outros autores relacionam a floculação das células de leveduras a várias causas, como
a presença de leveduras selvagens floculentas, à produção de polissacarídeos como a dextrana, à
bactérias que podem ser adsorvidas à parede das células de leveduras e causar a floculação do
fermento, devido uma capa proteica, de natureza gelatinosa, ocorrendo assim a fixação das células
de leveduras, causado principalmente pelo aumento do tempo de fermentação, como várias
espécies de Bacillus, que não são resistentes ao tratamento ácido, bem como uma linhagem
resistente ao tratamento ácido, à pHs de 1,9 a 2,0, identificada como Sporolactobacillus inulinus
(Serra et al., 1976; Gallo, 1990; Andrietta et al., 2006) e algumas linhagens de Lactobacillus
(GALLO, 1990).
Segundo Amorim (2000), a interação entre as células das bactérias com as células das
leveduras é afetada pela variação de pH, ou seja, presença de íons. Pois, para a ocorrência de
floculação é preciso que íons Ca+2 estejam em concentrações a baixo de 10-1M, pois acima disso
as células de bactérias e leveduras se repelem, ocorrendo a desfloculação.
Gallo (1990) segue a mesma linha de raciocínio mostrando a importância do tratamento
ácido para amenizar a contaminação bacteriana, devido ao processo químico que ocorre no
4
EGAN, B. T. Post-harvest deterioration losses in sugar cane in Queensland. Proc. Congress ISSCT, 13 th, 1729-1734.
1968.
34
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flávia Piacentini
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica
interior das células bacterianas, as injúrias celulares. Oliva-Neto (1995) também relaciona a
necessidade do tratamento térmico à destruição das propriedades floculentas da bactéria.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nessa revisão bibliográfica foi possível verificar que as bactérias Gram-positivas
são as bactérias de maior ocorrência no processo de fermentação alcoólica, sendo que, níveis de
contaminação superiores a 107UFL.mℓ-1, levam a prejuízos significativos, podendo ocasionar
queda no rendimento fermentativo, dificuldades operacionais e aumento do consumo de ácido e
antibiótico, elevando o custo de produção.
O controle bacteriano no processo de fermentação alcoólica é importante não somente
para obter rendimento etanólico satisfatório, mas também para garantir a qualidade do produto
final. No intuito de controlar ou inibir a contaminação no processo fermentativo é
frequentemente utilizado na indústria produtora de etanol a lavagem da massa de fermento com
ácido sulfúrico no pré-fermentador e reforçado pela adição de antibióticos de origem sintética ou
natural. Pois, para esta finalidade, é necessário utilizar produtos que especialmente controle ou
iniba a contaminação no processo de fermentação alcoólica, sem afetar a viabilidade das
leveduras, e consequentemente, mantendo teores elevados de grau alcoólico, além de sempre
manter o rendimento fermentativo elevado com baixo custo de tratamento.
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35
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
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36
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 29-37, jul./dez. 2013.
FREITAS, Marcela Domingues; ROMANO, Flávia Piacentini
Tipos de contaminações bacterianas presentes no processo de fermentação alcoólica
1 Marcela Domingues FREITAS é Tecnóloga em Biocombustíveis pela FATEC
Piracicaba (2012).
2 Flávia Piacentini ROMANO é Tecnóloga em Biocombustíveis pela FATEC Piracicaba
(2012). Atualmente é assistente de laboratório - Fermentec Internacional Assistência Técnica em
Fermentação Alcoólica. Tem experiência na área de Bioquímica, com ênfase em Bioquímica, em
microbiologia e na área de fermentação alcoólica.
37
Determinação das melhores condições do
pré-tratamento alcalino do bagaço de canade-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
SIQUEIRA, Eliana M. Gonçalves Rodrigues de
Resumo
Em virtude das preocupações mundiais com o avanço do aquecimento global e elevação dos preços do
petróleo, a importância pelos biocombustíveis vem aumentando. Os resíduos lignocelulósicos são fontes
importantes de matérias-primas. Entretanto, necessitam de pré-tratamento, os quais visam à
desorganização do complexo lignocelulósico e, como consequência, aumento da acessibilidade às
moléculas de celulose. Através da utilização de um pré-tratamento alcalino no bagaço de cana-de-açúcar,
juntamente com uma análise estatística, foi possível determinar um modelo matemático que representasse
as melhores condições experimentais do processo. Nestas condições o rendimento máximo foi de 67%,
obtido com 5 minutos de reação e concentração de NaOH de 2,5%.
Palavras-chave: pré-tratamento alcalino; bagaço de cana-de-açúcar; planejamento fatorial.
Abstract
Due to concerns with the advance of global warming and rising of oil prices, the importance of biofuels is
increasing. Lignocellulosic residues are important sources of raw material. However, it requires pretreatment which aims the disruption of lignocellulosic complex and, consequently, increase accessibility to
cellulose molecules. Through the use of an alkaline pre-treatment of sugar cane bagasse, along with a
statistical analysis, it was possible to determine a mathematical model to represent the best experimental
conditions of the process. Under these conditions the maximum yield of 67% was obtained for 5 minutes
of reaction with 2.5% of NaOH concentration.
Keywords: pre-treatment with alkali; sugar cane bagasse; factorial design.
Resumen
En vista de la preocupación mundial con el avance del calentamiento global y el aumento de los precios
del petróleo, la importancia de los biocombustibles está aumentando. Los residuos lignocelulósicos son
fuente importante de materia prima. Sin embargo, se requiere pre-tratamiento que está dirigido a la
38
interrupción del complejo lignocelulósico y, en consecuencia, el aumento de la accesibilidad a las
moléculas de celulosa. Mediante el uso de un pre-tratamiento en alcalina bagazo de caña de azúcar, junto
con un análisis estadístico, era posible determinar un modelo matemático para representar las mejores
condiciones experimentales del proceso. Bajo estas condiciones se obtuvo el rendimiento máximo de 67%
a los 5 minutos de reacción y la concentración de NaOH al 2,5%.
Palablas-clave: pre-tratamiento con álcali, bagazo de caña de azúcar, el diseño factorial.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 38-49, jul./dez. 2013.
SIQUEIRA, Eliana Maria Gonçalves Rodrigues de
Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
INTRODUÇÃO
O bagaço de cana-de-açúcar é um dos principais resíduos agroindustriais do país, tendo
uma produção de aproximadamente 250 kg por tonelada de cana. Apesar de possuir um grande
potencial na produção de combustíveis líquidos, a maior parte é queimada nas usinas de açúcar e
álcool, para gerar energia, e uma pequena fração é utilizada na alimentação de animais. No
entanto, ainda há excedentes (WYMAN et al. 2005).
Atualmente, os esforços para se conseguir produzir bioetanol de segunda geração estão sendo realizados
a partir da conversão de resíduos lignocelulósicos (BALET, 2011). Essas matérias-primas provenientes dos
resíduos de produtos naturais são fundamentais para a ampliação da produção, o que
esbarraria em limitações para expansão da área plantada, seja por competir com a produção de
alimentos, seja pelo nível de seus preços frente ao petróleo e também aos próprios alimentos. Os
açúcares contidos nestes resíduos podem ser utilizados para produção de bioetanol, através de
vias fermentativas (CANILHA et al., 2009).
A celulose é um polímero linear que contém até 15.000 unidades D-glicose unidas por
ligações glicosídicas β-1,4. As ligações intermoleculares são responsáveis pela rigidez e as
intramoleculares pela formação de fibrilas, estruturas altamente ordenadas que se associam
formando as fibras da celulose. As fibrilas apresentam desde regiões com elevado grau de
cristalinidade até regiões com menor grau de ordenação, chamadas de regiões amorfas
(ARANTES e SADDLER, 2010).
Por sua vez, a fração hemicelulósica consiste em cadeias ramificadas de açúcares, cujas
unidades incluem principalmente pentoses. A variedade de ligações e de ramificações, assim
como a presença de diferentes unidades monoméricas, contribui para a complexidade da
estrutura hemicelulósica e suas diferentes conformações (KOOTSTRA et al., 2009).
Já a lignina, é um composto que é incorporado durante o crescimento da planta, sendo
composta basicamente de unidades fenilpropano que formam uma macromolécula tridimensional
e amorfa. É um complexo polimérico com caráter fenólico, formando uma estrutura rígida e
hidrofóbica, que permite um suporte mecânico e facilita a adaptação das plantas superiores
(RAVEN et al., 2001).
As tecnologias empregadas na obtenção do bioetanol de segunda geração, a partir de
materiais lignocelulósicos, consistem na hidrólise dos polissacarídeos da biomassa em açúcares
fermentáveis e sua posterior fermentação. Para realizar esta tarefa, o processo de hidrólise
necessita separar os açúcares e remover a lignina (PEREIRA JR et al., 2008).
Alguns agentes alcalinos podem ser utilizados durante o pré-tratamento dos resíduos
lignocelulósicos e os efeitos desse tratamento dependem da quantidade de lignina presente.
Durante a utilização dos processos alcalinos, tende-se a obter uma maior dissolução da lignina e
menor solubilização da hemicelulose. Estes tratamentos normalmente utilizam condições amenas
de operação, em relação à temperatura e pressão, quando comparados com a hidrólise com
ácidos diluídos. O principal resultado é a remoção de lignina, promovendo uma maior reatividade
40
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 38-49, jul./dez. 2013.
SIQUEIRA, Eliana Maria Gonçalves Rodrigues de
Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
da fibra. O álcali tende a causar um “estufamento” da biomassa de modo que a cristalinidade da
celulose diminui, enquanto ocorre um aumento da superfície de contato e da porosidade. Em
comparação com outras tecnologias de pré-tratamento este requer temperaturas e pressões mais
baixas se comparadas com outros processos. São realizados em temperatura ambiente, mas
exigem um tempo maior de processamento (RABELO, 2013).
MATERIAIS E MÉTODOS
Bagaço de cana-de-açúcar
O bagaço de cana-de-açúcar foi proveniente de usina próxima ao município de Piracicaba
- SP. Antes de se iniciar os tratamentos, foi submetido à secagem em estufa com temperatura de
45ºC durante 48 horas. Em seguida, foram submetidos à moagem e separado em peneiras da
série de Taylor de 14 e 60 mesh.
Pré-tratamento alcalino
O bagaço de cana-de-açúcar foi pesado em Erlenmeyer, onde se adicionou solução de
hidróxido de sódio de acordo com os valores determinados no planejamento fatorial (Tabela 1).
Sendo levado à autoclave à temperatura de 121°C por tempo determinado também por
planejamento fatorial. Em seguida, ficou em repouso por 24 horas, para permitir melhor atuação
do NaOH. O bagaço foi lavado, neutralizado e analisado quanto aos açúcares redutores (AR).
Açúcares Redutores (AR)
Pesou-se 1g de amostra e dilui-se para 50mL de água destilada. Agitou-se e filtrou-se com
gaze e algodão. Em um tubo de ensaio foi colocado 0,5mL desta amostra e 0,5mL ácido 3,5dinitrosalicílico (DNS). Ferveu-se por 5 minutos e esfriou em banho de gelo. Acrescentou-se
4mL de água destilada e agitou-se bastante. Procedeu a leitura no espectrofotômetro em um
comprimento de onda de 540nm. O valor obtido foi expresso em gramas de açúcar redutores por
mililitros (g.mL-1) de solução da amostra (MILLER, 1959).
Delineamento Experimental do Pré-Tratamento do Bagaço de Cana-de-açúcar em meio Alcalino
As variáveis aqui estudadas foram: tempo de hidrólise (A), razão sólido-líquido (B) e
concentração de NaOH (C).
O delineamento experimental para verificação das variáveis sobre o pré-tratamento
alcalino foi realizado segundo um esquema fatorial completo do tipo 23 com 4 ensaios no ponto
41
bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 38-49, jul./dez. 2013.
SIQUEIRA, Eliana Maria Gonçalves Rodrigues de
Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
central e em duplicata. Os níveis dos fatores utilizados são mostrados na Tabela 1, onde (-1), (0) e
(+1) significam o menor nível, nível médio e maior nível, respectivamente.
TABELA 1: Valores dos níveis das variáveis avaliadas no planejamento fatorial completo
23 com 4 ensaios no ponto central utilizados no pré-tratamento alcalino:
Variáveis
Níveis
(-1)
0
(+1)
A = Tempo de hidrólise (minuto)
10
15
20
B = Razão sólido-líquido (g/mL)
1:6
1:7
1:8
C = Concentração de NaOH (%)
3
4
5
Análise Estatística
A análise estatística dos resultados foi realizada através do software STATISTICATM,
versão 10.0, onde foram feitas estimativas dos efeitos das variáveis e suas interações,
considerando um nível de significância de 95%. Os resultados foram expressos em tabelas de
estimativa de efeitos, erros-padrão, teste t de “Student” e ainda em tabelas de análise de variância.
Metodologia de Análise de Resultados
Após cada pré-tratamento foi determinada a quantidade de açúcar redutor (AR) no
bagaço de cana-de-açúcar. Valores estes que foram comparados com o valor inicial. O
rendimento em açúcar redutor (ηAR) foi definido como:
ηAR = ARTrat. – ARI x 100, onde :
Equação (1)
ARI
ARTrat. = Açúcar redutor bagaço com pré-tratamento
ARI = açúcar redutor bagaço inicial sem pré-tratamento
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SIQUEIRA, Eliana Maria Gonçalves Rodrigues de
Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Um dos reagentes mais empregados nos pré-tratamentos químicos são as bases, uma vez
que são relativamente econômicos e degradam menos a celulose. O inchamento e a diminuição
da cristalinidade são os principais fatores físicos que se alteram durante a reação da celulose com
os hidróxidos. Comparando os pré-tratamentos ácido e alcalino, o meio alcalino resulta em
menor perda dos açúcares provenientes da celulose (KUMAR et al., 2009).
A utilização destes reagentes requer normalmente valores de temperatura e pressões mais
baixas em relação aos outros processos. Entretanto, nestas condições, pode-se levar mais tempo
na realização do pré-tratamento. Em função disso, optou-se por trabalhar a 121°C e 1 atm em
todos os experimentos, variando o tempo de reação, razão sólido-líquido e concentração de
NaOH de acordo com o planejamento fatorial. As condições experimentais de cada ensaio,
juntamente com os resultados, estão apresentadas na Tabela 2.
TABELA 2: Esquema da matriz utilizada no planejamento fatorial completo 23 com 4
ensaios no ponto central.
Ensaios
A
B
C
Rendimento em
AR (%)
1
-1
-1
-1
64,6
2
+1
-1
-1
31,3
3
-1
+1
-1
60,4
4
+1
+1
-1
43,8
5
-1
-1
+1
41,7
6
+1
-1
+1
27,1
7
-1
+1
+1
35,4
43
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planejamento fatorial
8
+1
+1
+1
45,8
9
0
0
0
36,5
10
0
0
0
37,5
11
0
0
0
33,3
12
0
0
0
47,9
A = Tempo de hidrólise (min) (-1 = 10; 0 = 15; 1 = 20)
B = Razão entre as fases (g/mL) (-1 = 1:6; 0 = 1:7; 1 = 1:8)
C = Concentração de NaOH (%) (-1 = 3; 0 = 4; 1 = 5)
Ao comparar os ensaios 1 e 6 (Tabela 2), onde temos o menor e maior rendimento em
atividade, respectivamente, pode se observar que houve uma redução do rendimento da atividade
em torno de 60%. Nestas condições percebe-se uma alteração significativa nos valores das
variáveis tempo de reação e concentração de NaOH, pois passam do menor (-1) para o maior
nível (+1). Estes resultados indicam que estas variáveis podem ser significativas. Todavia, se
mantém inalterado o valor da razão sólido/líquido, o que pode significar que esta variável não
seja significativa. Estas observações podem ser comprovadas pela análise estatística (Tabela 3).
Os resultados comprovam as observações anteriores, ou seja, as variáveis tempo de reação e
concentração de NaOH apresentam realmente efeitos significativos. O mesmo não acontece com
a razão sólido-líquido.
A variável concentração de NaOH apresenta um sinal negativo o que indica que para
haver aumento do rendimento em atividade será preciso diminuir os valores desta variável. O
mesmo acontece com o tempo de hidrólise. Os resultados indicam também que a curvatura não é
significativa, o que demonstra que o modelo é mais bem representado por um modelo linear.
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Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
TABELA 3: Efeitos estimados, valores do teste t de “Student” e erros-padrão obtidos no
planejamento fatorial completo 23 com 4 ensaios no ponto central.
Efeitos e interações
Estimativas
Erros-Padrão
T
Média
43,7625
+/- 2,005
-
A
-13,5250
+/- 4,010
-3,3727*
B
5,1750
+/- 4,010
1,2905
C
-12,5250
+/- 4,010
-3,1233*
AB
10,4250
+/- 4,010
2,5997
AC
11,4250
+/- 4,010
2,8490*
BC
1,0250
+/- 4,010
0,2556
A = Tempo de hidrólise (min); B = Razão entre as fases (g/mL); C = Concentração de NaOH
(%)
*Significativos (t 4,0,95 = 2,77)
Como os resultados das análises demonstraram que o modelo se ajusta a um linear, então
podemos representar o processo de pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar
considerando os termos que realmente influenciam no rendimento em atividade, pela Equação 2:
Y = 43,76 - 6,76A –6,26C + 5,71 AC
(2)
Sendo que Y representa o rendimento em atividade, A o tempo de reação e C a
concentração de NaOH.
A partir deste modelo, obtiveram-se melhores resultados de recuperação em atividade
quando se utilizou o valor de 10 minutos para tempo de reação (A = -1) e 3% de concentração de
NaOH (C = -1). Nessas condições o rendimento máximo estimado pelo modelo foi de 62,5% de
acordo com a Equação 2.
A superfície de resposta do modelo e as linhas de contorno estão apresentadas na Figura
1.
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Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
> 70
< 70
< 60
< 50
< 40
FIGURA 1: Superfície de resposta e curvas de nível descritas pelo modelo da equação 7.1, que representa
o pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar.
Com o objetivo de se avaliar o modelo, foi realizado um novo experimento nas condições
otimizadas, ou seja, valores menores para as variáveis significativas. Para isto, utilizou-se 5
minutos de reação e 2,5% de concentração de NaOH o que equivalem ao valor codificado de (1,5). Uma vez que o valor da razão entre as fases não foi significativo, optou-se em trabalhar no
valor inicial, ou seja, 1:6, o que equivale ao valor codificado de (–1). Nestas condições foi obtido
um valor de rendimento em atividade de 66,7%. O rendimento previsto variou em função do
experimental em 12,4%, estando o mesmo dentro dos valores esperados.
CONCLUSÃO
Com base nos resultados experimentais obtidos, dentro da faixa dos valores utilizados,
pode-se concluir que, através da utilização do planejamento fatorial, foi possível determinar o
modelo matemático que representa as melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço
de cana-de-açúcar. O rendimento máximo foi de 67%, obtido nas condições 5 minutos de reação
e concentração de NaOH de 2,5%.
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Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 38-49, jul./dez. 2013.
SIQUEIRA, Eliana Maria Gonçalves Rodrigues de
Determinação das melhores condições do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar através da utilização de um
planejamento fatorial
1 Eliana Maria Gonçalves Rodrigues de SIQUEIRA possui graduação em Engenharia
Industrial Química pela Faculdade de Engenharia Química de Lorena, Mestrado em
Biotecnologia Industrial pela Faculdade de Engenharia Química de Lorena na área de
Microbiologia Aplicada e Genética de Microrganismos, Doutorado em Engenharia Química
na área de Processos Biotecnológicos pela Universidade Estadual de Campinas e PósDoutorado pela USP. Atualmente é Professora Associada da Faculdade de Tecnologia de
Piracicaba-FATEC. Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em
Purificação de Enzimas, atuando principalmente nos seguintes temas: microrganismos,
enzimas, fermentação e extração líquido-líquido.
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Multiplicação de leveduras (Saccharomyces
cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de
cultura a base de açúcar mascavo
BORTOLI, Daiane Aline da Silva
DOS SANTOS, Flávio;
STOCCO, Nádia Monique
ORELLI Jr., Alessandro
TOM, Ariel
NEME, Fernanda Faganello
DEFAVARI DO NASCIMENTO, Daniela
Resumo
A disponibilidade de leveduras comerciais nacionais para o setor cervejeiro ainda é muito escassa, grande
parte das leveduras utilizadas durante o processo produtivo é de origem importada. Dessa forma, foi
realizado um estudo para promover a multiplicação de leveduras cervejeiras, com o objetivo de manter
suas características morfológicas e pureza, testando ainda o desempenho das leveduras multiplicadas na
produção de cerveja. A partir de duas cepas distintas de leveduras, uma comercial e outra de reciclo, foram
testados diferentes tipos de meios de cultura caseiros a base de açúcar mascavo. Após o processo de
fermentação, as leveduras originadas foram submetidas à caracterização molecular, que permitiu observar
a possível presença de leveduras selvagens, mesmo na linhagem comercial, uma vez que produtos de
amplificação apresentaram padrões diferentes após multiplicação celular e produção das cervejas. Após a
fermentação, as amostras foram avaliadas através de análises químicas (teor alcoólico e de Diacetil) e
sensorial para verificar a aceitação do produto. O crescimento celular em diferentes meios de culturas
permitiu avaliar a viabilidade econômica e a relação custo-benefício dos meios de cultura empregados.
Dentre as quatro formulações de meios de cultura testadas, a formulação que resultou em maior
rendimento celular foi a de maior custo, porém, visando economizar durante o processo de multiplicação,
o meio de cultura constituído apenas de açúcar mascavo pode ser considerado o mais viável, embora seja
necessário aumentar a escala de produção para obter equivalente quantidade de massa celular. Para manter
a pureza da cultura, antes de iniciar a multiplicação, é essencial isolar a cepa em meios de cultura
específicos. Entretanto, para que a multiplicação seja certificada torna-se essencial a caracterização
molecular antes e após a multiplicação para garantia de obtenção de culturas puras.
Palavras-chave: Leveduras; Meios de Cultura; Multiplicação.
Abstract
The availability of commercial yeast for the national beer industry is still very scarce, most of the yeast
used in the production process is of imported origin. Thus, a study was conducted to promote the
50
multiplication of brewing yeasts, with the goal of maintaining their morphological characteristics and
purity, further testing the performance of multiplied yeast for brewing. From two distinct strains of yeasts,
and other recycled were tested various types of home culture media based of brown sugar. After the
fermentation process, the yeast derived underwent molecular characterization, which allowed observing
the possible presence of wild yeasts, even at commercial line, since amplification products showed
different patterns after cell multiplication and production of beers. After fermentation, the samples were
evaluated by chemical (alcoholic and Diacetyl) and sensorial analysis to verify the acceptance of the
product. Cell growth in different culture media allowed to evaluate the economic feasibility and costbenefit of culture media employed. Among the four culture media formulations tested, the composition
that resulted in the highest cell yield was the one of the highest cost, however, in order to save money
during the multiplication process, the culture medium consisting of brown sugar is the most viable
although it is necessary to increase the scale of production to obtain equivalent amount of cell mass. To
maintain the purity of the culture before starting the multiplication, it is essential to isolate the specific
strain in culture media. However, for the multiplication, to be certified, is essential molecular
characterization before and after multiplication to guarantee obtaining pure cultures.
Keywords: Yeast, Culture Medium; Multiplication.
Resumen
La disponibilidad de levadura nacional comercial para la industria de la cerveza es todavía muy escasa, la
mayor parte de la levadura usada en el proceso de producción es de origen importado. Por lo tanto, se
realizó un estudio para promover la multiplicación de la levadura, con el objetivo de mantener sus
características morfológicas y de la pureza, además probar el rendimiento de la levadura multiplicado para
elaborar cerveza. A partir de dos cepas distintas de levaduras, y otro de reciclo se probaron varios tipos de
medios caseros de cultivo a base de azúcar moreno. Después del proceso de fermentación, la levadura
derivada fue sometida a la caracterización molecular, que permitió observar la posible presencia de
levaduras silvestres, incluso en la línea comercial, ya que los productos de amplificación mostraron
diferentes patrones después de la multiplicación celular y la producción de cervezas. Después de la
fermentación, las muestras se evaluaron mediante análisis químico (alcohólica y diacetilo) y sensorial para
verificar la aceptación del producto. El crecimiento celular en diferentes medios de cultivo permitió
evaluar la viabilidad económica y la rentabilidad de los medios de cultivo empleados. Entre los cuatro
medios de cultivo de las formulaciones ensayadas, la composición que dio como resultado el mayor
rendimiento fue la de mayor costo, sin embargo, con el fin de ahorrar durante el proceso de
multiplicación, el medio de cultivo compuesto de azúcar moreno sólo puede ser la más viable, aunque es
necesario aumentar la escala de producción para obtener una cantidad equivalente de la masa de células.
Para mantener la pureza del cultivo antes de iniciar la multiplicación, es esencial aislar la cepa en medios de
cultivo específicos. Sin embargo, para la multiplicación a ser certificado, es esencial caracterización
molecular antes y después de la multiplicación, para garantizar la obtención de cultivos puros.
Palabras-clave: Levaduras, medios de cultivo, multiplicación.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 50-68, jul./dez. 2013.
BORTOLI, Daiane Aline da Silva; SANTOS, Flávio dos; STOCCO, Nádia Monique; ORELLI Jr.,
Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
INTRODUÇÃO
Atualmente as leveduras tem grande importância na indústria em vários seguimentos,
dentre eles a produção de cervejas. Muitos autores citam que as leveduras dão às cervejas sabor,
aromas e textura. É o agente biológico que transforma o mosto cervejeiro em produto final. Para
cada tipo de cerveja como as Belgas, Inglesas e outras, são selecionadas determinadas cepas de
leveduras. Como a maioria desse material não é produzida no Brasil, o custo de aquisição acaba
sendo elevado. Visando redução de custos, esse trabalho teve como objetivo avaliar diferentes
meios de cultura a base de açúcar mascavo, para multiplicação de leveduras cervejeiras do tipo
Saccharomycies cerevisiae, multiplicando uma cepa comercial (T58) do laboratório Fermentis, e outra
cepa (Nottingham) de reciclo obtida de uma dorna de fermentação.
REVISÃO DE LITERATURA
As necessidades nutricionais dos microrganismos são basicamente iguais às de todos os
seres vivos, que, para renovar seu protoplasma e exercer suas atividades, exigem fontes de energia
e de materiais plásticos. (ALTERTHUM, 2001).
O meio de cultura é caracterizado como um conjunto de nutrientes necessários para
suprir os microrganismos durante sua fase de multiplicação, manutenção ou transporte
(CARVALHAL, 2001).
A composição de um meio adequado se dá através do conhecimento fisiológico dos
microrganismos em estudo. Basicamente, existem dois grandes grupos de meios de cultura: os
sintéticos e os complexos. Os sintéticos possuem sua composição qualitativa e quantitativamente
conhecida (ALTERTHUM, 2001). Já os meios mais complexos, empregados na maioria dos
processos fermentativos em grande escala, como o caldo de cana-de-açúcar, melaços, farinhas
diversas, água de maceração do milho, entre outros, apresentam sua composição química
desconhecida, podendo-se conhecer apenas os teores de açúcares disponíveis, nitrogênio,
fósforo, mão não se conhecem os teores de sais minerais, devido ao fato de serem meios com
grande número de constituintes (SCHMIDELL, 2007).
A avaliação do crescimento de microrganismos pode ser realizada pelo aumento da massa
celular ou pelo número de células, e é resultado de um conjunto de eventos altamente
coordenados e enzimaticamente catalisados (MORAES, 2007) e pode ser determinada de diversas
maneiras, como determinação da massa de matéria seca ou úmida; determinação química de
componentes celulares, e através de turbidimetria (ALTERTHUM, 2001).
A espécie Saccharomyces cerevisiae é uma levedura de grande importância econômica para as
áreas de panificação, cervejaria e de produção de etanol (CARVALHO et al., 2006). Cepas desta
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 50-68, jul./dez. 2013.
BORTOLI, Daiane Aline da Silva; SANTOS, Flávio dos; STOCCO, Nádia Monique; ORELLI Jr.,
Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
espécie são usadas em processos fermentativos para produção de bebidas alcoólicas. Em meio
oxigenado, as leveduras convertem os açúcares em dióxido de carbono, gerando as “bolhas de
ar” no pão.
A cerveja é uma bebida basicamente feita através de malte fermentado pela ação de
leveduras. A fermentação tem a função de transformar carboidratos em etanol. Os grãos de
cevada utilizados têm na sua composição amido, um carboidrato que as leveduras fermentadoras
não conseguem hidrolisar. Estes grãos são colocados para germinar e, nesse processo, produz
enzimas α-amilase e β-amilase. A α-amilase liquefaz o amido e a β-amilase estimula a formação de
açúcares (Jay, 2005). Ainda de acordo com este autor, as leveduras de alta fermentação resultam
uma cerveja tipo Ale de pH aproximadamente 3,8, enquanto leveduras de baixa fermentação
proporcionam uma cerveja tipo Lager com pH entre 4,1 e 4,2.
Tradicionalmente, na fabricação de cervejas, utiliza-se água, malte, lúpulo (Humulus
lupulus) e levedura. Em muitos processos utilizam-se também adjuntos (LEWIS & YOUNG,
2002), embora a antiga lei de pureza da cerveja (Reinheitsgetbot) publicada em 1516, na Bavária
(Alemanha), estabeleça que essa bebida deva ser produzida exclusivamente com malte, lúpulo e
água (VENTURINI & CEREDA, 2008).
Adjuntos são considerados qualquer produto ou material que forneça carboidratos para o
mosto cervejeiro desde que seja permitido por lei. Os mais usados são centeio, aveia, batata e
mandioca. Mas pode-se usar também: milho, arroz, cevada, trigo, sorgo, açúcar cristal, xarope ou
melaço de cana-de-açúcar. A vantagem do uso de adjuntos é principalmente econômica, embora
melhore a qualidade físico-química e sensorial da cerveja acabada. Cervejas que utilizam adjuntos
em sua composição são mais leves e refrescantes, normalmente apresentam cor mais clara e
maior brilho (VENTURINI & CEREDA, 2008).
O processo de produção de cerveja pode ser dividido basicamente em seis etapas:
moagem do malte; mosturação ou brassagem; filtração; fervura; fermentação e maturação.
Detalhes sobre estas etapas podem ser encontradas em artigo de Revisão de Literatura sobre o
tema (Bortoli et al., 2013).
MATERIAL E MÉTODOS
Este trabalho de pesquisa utilizou leveduras do tipo Saccharomyces cerevisiae comerciais (T58) e leveduras de reciclo (Nottingham), fornecidas, respectivamente, pelo Comerciante Afonso
Landini, da “Turma da Cerveja – Cerva Paulista” e pelo professor Alessando Antonio Orelli
Júnior. Estas leveduras foram submetidas à multiplicação em meios de cultura caseiros a base de
açúcar mascavo.
Para estabelecimento das culturas, foi necessário o preparo de um meio de cultura para
ativação das leveduras. Nesse caso foi utilizado o meio YEP (2% extrato de levedura; 4%
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Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
peptona e 4% glicose, pH=5) e após essa etapa utilizou-se quatro diferentes formulações de
Meios de cultura caseiros para a multiplicação das leveduras. O crescimento nos meios caseiros
foi realizado em três etapas, apenas aumentando o volume de meio conforme as leveduras foram
se multiplicando.
Na primeira fase do crescimento o volume de meio utilizado foi 60 mL, na segunda 220
mL e na terceira 1020 mL, para cada tipo de meio.
As formulações dos meios de cultura caseiros foram identificadas como A, B, C e D, de
acordo com sua composição final. Meio A: solução de açúcar mascavo 4%; Meio B: solução de
açúcar mascavo 4% e Extrato de Levedura 0,1%; Meio C: solução de açúcar mascavo 4% e
Peptona 0,1%; Meio D: solução de açúcar mascavo 4%, Extrato de Levedura 0,1% e Peptona
0,1%.
Todos os meios tiveram seu pH ajustado para 5 e foram submetidos à análise de Brix em
refratômetro de bancada e posteriormente esterilizados em autoclave por 15 minutos, a 1 atm e
temperatura de 121oC.
Inoculação das leveduras
Para a ativação das leveduras utilizou-se fluxo laminar limpo e estéril, onde com a alça de
platina foi retirada uma alíquota da amostra de levedura da placa de petri e mergulhada no meio
YEP. Após a inoculação, o erlenmeyer foi colocado em mesa agitadora a 150 rpm, 28oC, por 24
horas.
Passadas 24 horas, as leveduras foram retiradas da mesa agitadora e, novamente no fluxo,
removeu-se 1 mL da cultura ativada e transferiu-se para o meio de cultura da primeira fase, esse
procedimento foi realizado para os quatro tipos de meio de cultura caseiros (A, B, C e D). Eles
foram levados novamente para a mesa agitadora a 175 rpm, 28oC, por 24 horas.
Após o crescimento da primeira fase retirou-se os erlenmeyers da agitação e, no fluxo
laminar, foram separados alíquotas de: 2 mL para leitura de Densidade Ótica; outra alíquota de 10
mL para a leitura de pH, Brix e análise de células vivas em câmara de Neubauer (esta com
diluição de 10:1); e o restante de cultura da primeira fase (~48mL) foi transferido para o meio de
cultura da segunda fase de crescimento. Esse procedimento foi realizado para os quatro meios de
cultura (A, B, C e D). Após inoculação foram mantidos em mesa agitadora por 24 horas a 175
rpm e 28oC.
Terminado o crescimento da segunda fase, retiraram-se os meios da agitação e, em fluxo
laminar, foram retiradas alíquotas para análise de Densidade Óptica (2mL), leituras de pH e Brix
e contagem de células vivas em câmara de Neubauer (10mL). O restante da cultura (~256mL) foi
transferido para o meio da terceira fase de crescimento. Novamente, esse procedimento foi
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bioenergia em revista: diálogos, ano 3, n. 2, p. 50-68, jul./dez. 2013.
BORTOLI, Daiane Aline da Silva; SANTOS, Flávio dos; STOCCO, Nádia Monique; ORELLI Jr.,
Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
realizado para os quatro tipos de meios de cultura caseiros. Os erlenmeyers foram então levados
para agitação por mais 24 horas, a 175 rpm, 28oC.
Com o crescimento da terceira etapa finalizado, retirou-se os meios da mesa agitadora e as
alíquotas para análise de Brix, pH e leitura de Densidade Óptica foram coletadas. O meio restante
foi dividido em tubos de fundo cônico tipo falcon de 50 ml, previamente pesados e identificados
pelo tipo de meio e submetidos à centrifugação.
A leitura da Densidade Óptica (OD) a 600nm foi feita, em triplicata, em
espectrofotômetro da marca Eppendorf. O material coletado foi centrifugado por 10 minutos e
rotação de 3000 rpm. Após a centrifugação, em câmara de fluxo laminar, foi descartado o
sobrenadante (parte líquida) e os tubos foram pesados em balança analítica, anotando-se os
valores da massa de fermento precipitado no fundo do tubo.
Contagem de células viáveis
A contagem de células foi realizada em microscópio óptico com objetiva de 40X, em
câmara de Neubauer. Adicionou se 1 mL de corante azul de metileno com citrato de sódio em 1
mL da amostra já diluída 1:10. Deixou-se o corante agir por 5 minutos e contaram-se as células
não coradas para determinar o número de células viáveis por mL. Para determinar a viabilidade,
as células coradas (mortas) e as não coradas foram contadas e anotadas.
Amostras das cepas T58 e da levedura de reciclo (Nottingham), ativadas em meio YEP,
antes de passar para a primeira fase de crescimento, foram analisadas através de contagem para
determinar o número de células iniciais. Foi Inoculado 1 mL dessa suspensão ativada em cada um
dos meios A, B, C e D. E em cada uma das fases, retirava-se uma alíquota para fazer a contagem
de células viáveis.
Produção das cervejas
Para preparar o mosto foram utilizados 50 litros de água, 17 quilos de malte de diferentes
tipos: 5 Kg de malte pilsen, 10,5 Kg de pale ale, 750 g de caramunique II, 750 g de cara-pils e 350 g de
lúpulo.
O mosto para o experimento foi feito na planta piloto da microcervejaria da Fatec
Piracicaba pelo mestre cervejeiro Phillip Zanello, integrante da “Acerva Paulista”, que, muito
gentilmente, cedeu cinco litros de mosto, para o teste de fermentação com as linhagens de
levedura multiplicadas. A cerveja feita foi uma IPA (Indian Pale Ale), que se caracteriza por ser
forte no teor alcoólico e amargor.
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BORTOLI, Daiane Aline da Silva; SANTOS, Flávio dos; STOCCO, Nádia Monique; ORELLI Jr.,
Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
Todos os tipos de malte foram moídos juntos, em moinho de dois rolos motorizado.
Após a triturado foi transferido para tina de cocção com água pré-aquecida a 65 °C, para ativação
das enzimas. Essa temperatura foi mantida durante 90 minutos. Elevou-se a temperatura para 78
°C aumentando 1 °C por minuto, mantendo a 78 °C por 45 minutos. Neste momento foi retirada
uma alíquota do mosto e adicionado 2 gotas de iodo. A cor roxa do iodo mudou para amarelo,
com esse teste, foi possível comprovar que todo amido havia sido convertido. Em seguida, a
temperatura foi elevada para 85 °C, mantendo mais 30 minutos para inativar todas as enzimas.
Terminada a mosturação, foi realizada a filtragem. Para isto, o mosto foi bombeado para
tina de filtração e ficou circulando até que se obtivesse um mosto livre de cascas. Concluída a
filtração, a temperatura foi elevada até 100°C para fervura. Após a ebulição do mosto, adicionouse 200 gramas de lúpulo. Decorridos 20 minutos, foi retirado 5250 mL para a fermentação em
laboratório, quando se mediu o pH e o Brix.
O mosto foi dividido em 3 Erlenmeyers, previamente identificados (T1 a T3) lavados e
esterilizados para que não houvesse qualquer tipo de contaminação, com capacidade de 2 litros
cada, preenchendo um volume de 1750 mL. Foi inoculado 2g do fermento comercial T58
liofilizado no Erlenmeyer T1; 2 g do fermento comercial T58 previamente multiplicado em
laboratório no T2; e 2 g do fermento de reciclo (Nottingham) no T3.
As amostras foram tampadas com rolha de borracha, com um furo no meio, onde foi
colocada uma mangueira, tomando cuidado para não encostá-la no mosto, e a outra ponta da
mangueira ficou mergulhada em uma garrafa de água, com a função de não deixar entrar ar no
mosto durante a fermentação. Foram mantidas em B.O.D. a 18°C durante 2 semanas. Depois de
constatado a diminuição da formação de gás carbônico, indicativo do final da fermentação,
abaixou-se a temperatura para 10°C, por mais 2 semanas até completa finalização da fermentação.
A cerveja foi transferida para outros recipientes com o auxilio de mangueiras sem sugar o
fermento do fundo do erlenmeyer e mantida a 4°C.
Análise sensorial
A análise sensorial foi realizada por integrantes da Acerva – Paulista, o método usado foi
o descritivo, cada julgador analisou as características de aroma, odor, textura e cor de cada
amostra codificada como T1, T2 e T3, seguindo mesma identificação do processo de
fermentação.
Cada julgador preencheu um questionário (INSTITUTO ADOLFO LUTZ, 2008),
avaliando aparência, odor e aroma, sabor e gosto e sensação bucal. Depois, os resultados foram
discutidos em uma mesa redonda e cada um contribuiu com o seu parecer.
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BORTOLI, Daiane Aline da Silva; SANTOS, Flávio dos; STOCCO, Nádia Monique; ORELLI Jr.,
Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
Análises químicas
As análises de teor alcoólico e de Diacetil das amostras foram gentilmente feitas por
Cromatografia gasosa CGMS da marca Agilent 7890A / 5975C, realizada no Laboratório de
Açúcar e Álcool localizado no Centro de Tecnologia Canavieira-CTC pelo técnico de laboratório
Marcos Rasera, através de metodologia própria e confidencial do CTC.
Análises Moleculares
O DNA genômico total foi extraído de amostras de leveduras, através do método CTAB
adaptado de Doyle & Doyle (1987). Aproximadamente 1mL de solução celular de leveduras
foram centrifugadas a 3000xg por 5 minutos, descartando o sobrenadante. Os precipitados foram
macerados em tubo eppendorf autoclavado, juntamente com 700µL de tampão de extração sem βmercaptoetanol (1,4M NaCl; 100mM Tris HCl pH=8; 20mM EDTA ph=8; 1% PVP; 2%
CTAB) previamente aquecido (55ºC). Em seguida foram agitados e mantidos por 15 minutos a
55°C, com homogeneização em intervalos de 5 minutos. As amostras foram deixadas à
temperatura ambiente por 5 minutos, para posterior adição de 600µL de CIA 24:1 (24v
clorofórmio : 1v álcool isoamílico). A homogeneização foi feita por inversão dos tubos (25 vezes)
até a formação de uma emulsão, antes da centrifugação (18.000xg), à temperatura ambiente, por 7
minutos.
A fase aquosa (superior) foi transferida para tubo novo. A esse, adicionou-se 200µL de
tampão de extração sem β-mercaptoetanol, e 600µL de CIA. Após a homogeneização, a amostra
foi centrifugada (18.000xg), à temperatura ambiente, por 7 minutos. A fase aquosa superior foi
novamente transferida para tubo novo, repetindo-se esse passo, uma segunda vez.
Após a centrifugação, a fase aquosa superior, contendo o DNA genômico, foi recuperada.
A precipitação foi feita pela adição de 600µL de isopropanol, seguida de centrifugação (18.000xg),
a 4oC, por 15 minutos. O sobrenadante foi então descartado e o precipitado lavado com 600µL
de etanol 70%, mantido a –20o C por 20 minutos, antes da centrifugação por 15 minutos, 4o C, a
18.000xg. O precipitado, após a secagem, foi ressuspendido em 30µL de tampão TE (Tris 10mM,
EDTA 1mM, pH=7,5), contendo 10µg/mL de RNAse, e mantido a 37oC por 1 hora, antes de
ser armazenado a 4oC. A verificação da qualidade do DNA total e a quantificação foram
realizadas por eletroforese em gel de agarose (1%). As bandas foram visualizadas através de
coloração com brometo de etídeo (0,01ng/µL) sob luz ultravioleta (Sambrook et al., 1989) e
comparadas com padrões de peso molecular.
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Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
A reação de PCR do DNA genômico das leveduras com 4 pares de primers específicos
para caracterização molecular de cepas (Carvalho-Netto et al., 2012), foi feita para um volume
final de 20µL, utilizando-se Drem Taq® (Fermentas), conforme recomendações do fabricante.
A amplificação do segmento de DNA a levedura foi realizada em duas etapas, devido a
diferenças na temperatura de anelamento dos pares de primers. Para dóis pares (P1 e P2) o
programa utilizado no termociclador TECHNE, modelo TC-4000, foi 5 minutos iniciais a 94ºC,
e 45 ciclos de 45 segundos a 94ºC, 40 segundos a 54ºC e 1 minuto e 30 segundos a 72ºC; mais 2
minutos a 72ºC, para extensão final. Para os outros dois pares de primes (P3 e P4), mudou-se
apenas a temperatura de anelamento ficando, portanto: 5 minutos iniciais a 94ºC, e 45 ciclos de
45 segundos a 94ºC, 40 segundos a 57ºC e 1 minuto e 30 segundos a 72ºC; mais 2 minutos a
72ºC, para extensão final (Carvalho-Netto et al., 2012).
O produto de PCR (10µL de cada reação) foi submetido à eletroforese em gel de agarose
1% com tampão TBE 0,5x, submetido a corrente de 75V por 60 minutos, tendo como marcador
de peso molecular 1kb DNA Ladder (Fermentas), todos acrescidos de tampão de amostra (Dye
IV) (Sambrook et al., 1989). As bandas foram visualizadas por meio de coloração com brometo
de etídio (0,01ng/µL) sob luz ultravioleta.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Através de análise da Tabela 1, onde estão apresentadas as medições realizadas para cada
parâmetro e cepas estudadas, pode-se observar que, em todas as fases, o meio D tendeu a
apresentar maior consumo de açúcar pelas leveduras em relação às demais formulações de meios.
Isso se explica devido à composição do meio D, que contém além da fonte de carboidrato
(açúcar mascavo), o extrato de levedura e a peptona, favorecendo o crescimento e
consequentemente, maior consumo de açúcar pelas leveduras.
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Tabela 1: Medidas de pH, Brix e Consumo de açúcar
Cepa 1
Meio de
pH
Brix
Cultura
Fase de Ativação
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Cepa 2
Açúcar
pH
Brix
Brix
5,07
4,60
A
4,45
2,10
B
4,50
C
Açúcar
Brix
5,00
4,80
2,50
3,45
1,90
2,90
1,90
2,70
3,50
1,00
3,80
4,38
1,50
3,10
3,38
0,90
3,90
D
4,54
1,80
2,80
3,54
0,90
3,90
A
4,35
3,70
0,90
4,35
3,70
1,10
B
4,52
2,10
2,50
4,52
1,10
3,70
C
4,55
2,50
2,10
4,55
1,00
3,80
D
4,67
1,60
3,00
4,67
1,00
3,80
A
4,63
4,10
0,50
4,63
3,90
0,90
B
4,52
1,70
2,90
4,52
1,30
3,50
C
4,50
1,90
2,70
4,50
1,50
3,30
D
4,50
1,10
3,50
4,50
1,00
3,80
As leituras da densidade óptica (OD) foram realizadas no comprimento de onda de 600
nm e como amostra padrão (branco) foi utilizado, 1mL de cada meio de cultura (A, B, C ou D).
Foram efetuadas leituras no tempo 0, antes de iniciar a multiplicação e após 24 horas, ou seja,
após multiplicação, para avaliar o crescimento celular. Através da diferença entre as leituras da
densidade óptica, antes e após multiplicação, foi possível obter a taxa média de multiplicação para
cada meio, em cada fase (Figura 1).
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Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
Figura 1: Leitura da densidade óptica (OD), valores médios para multiplicação.
Observa-se que a formulação do meio A, para as duas cepas, e após a fase 1 de
multiplicação, promove queda de rendimento em relação aos demais meios de cultura,
provavelmente, devido ao fato de sua formulação conter apenas açúcar mascavo. O açúcar
mascavo possui em sua composição química, além de carboidratos, alguns sais minerais como
potássio (60-400mg/100g), magnésio (35-80mg/100g), cálcio (50-350mg/100g), fósforo (3080mg/100g), ferro (4-10mg/100g), manganês (1-5mg/100g), zinco (1-4mg/100g) e sódio (4070mg/100g) (Natalino, 2006). Para um adequado crescimento de leveduras, além da fonte de
carboidratos, é essencial, para um meio mínimo, também o suprimento de nitrogênio, fósforo e
de quantidades mínimas de metais (Bergman, 2001). Como na constituição química do açúcar
mascavo não se detecta nitrogênio, pode-se mencionar que nitrogênio deve ser um o principal
fator limitante ao crescimento da levedura, seguido de necessidade de complementação de
fósforo e de demais micronutrientes. Estes complementos se encontram na formulação do meio
de cultura D, que contém peptona e extrato de levedura, suprindo as necessidades nutricionais
para a multiplicação celular e promovendo, assim, na maioria das fases, rendimento celular
superior para ambas as cepas.
Como parâmetro para determinar o crescimento celular, foram obtidos também os pesos
em gramas de cada tubo tipo falcon de 50 mL. Para as duas cepas, observa-se que o meio de
cultura D foi o que apresentou maior massa de fermento produzido durante as fases de
crescimento. Os meios de cultura B e C apresentaram massa de leveduras equivalentes e o meio
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de cultura A foi o que apresentou menor quantidade de massa de levedura produzida durante a
multiplicação. Demonstrando coerência na comparação com os resultados obtidos das leituras de
densidade óptica.
Contagem de células viáveis
A ativação da Cepa 1 (T-58) resultou em uma suspensão com 2 x 107 células. mL-1,
enquanto que a Cepa 2 (levedura de reciclo - Nottingham) resultou em uma suspensão com 2,64
x 107 células. mL -1. A concentração comparativa de células viáveis para cada composição de meio
e para cada fase de desenvolvimento pode ser observada na figura 2, para as cepas 1 (T58) e 2
(Nottingham de reciclo).
A
B
8
7
Cels . 107 . mL-1
6
5
4
3
2
1
0
Fase1
Fase2
Meio A
Meio B
Meio C
Fase 3
Meio D
Figura 2: Concentração de células viáveis em cada meio e fase de desenvolvimento A. Células viáveis
- Cepa 1 (T 58); B. Células viáveis - cepa 2 (levedura de reciclo - Nottingham).
Na fase 1 a cepa 1 teve uma quantidade menor de células viáveis, comparado com a cepa
2, para a composição do meio D como pode ser observado nas Figuras 7 e 8. Provavelmente a
cepa 1 estava em uma fase de adaptação, a cepa 2 já tinha saído de um processo fermentativo, e
foi repicada varias vezes em laboratório, com isso já estava ambientada ao meio de cultura.
Ambas as cepas tiveram melhor resultados no meio de cultura D, por ser um meio mais
rico em nutrientes, com fonte suplementar de nitrogênio, fósforo e demais nutrientes. Já o meio
A é o mais pobre em nutrientes, e não tem uma fonte de nitrogênio necessária para que as
leveduras metabolizem os nutrientes e assim, se multipliquem, acumulando massa.
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Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
Análise sensorial
Os mestres-cervejeiros entrevistados durante análise sensorial chegaram à conclusão que
as três amostras não diferiram visualmente entre si na cor, amarelo escuro. As amostras
apresentavam um leve aroma de etanol, não sendo detectado aroma amanteigado ou rançoso
(indicando presença de Diacetil), de fermento (indicativo de fermentação incompleta), nem de
ácido acético (indicativo de contaminação por bactérias). As cervejas T1 (cerveja preparada com
levedura T 58 comercial) e T2 (cerveja preparada com levedura T 58 multiplicada no laboratório
da Fatec Piracicaba) apresentaram um aroma de lúpulo com notas frutadas. A amostra T3
(cerveja preparada com levedura de reciclo Nottingham multiplicada no laboratório da Fatec
Piracicaba) não apresentou aroma de lúpulo tão acentuado como as demais, mesmo tendo sido
preparada a partir do mesmo mosto cervejeiro e com a mesma receita. Foi constatada uma
diferença no aroma da cerveja T3 em relação às T1 e T2. Entre a T1 e T2 não tiveram grandes
diferenças de aroma, apenas da intensidade do aroma: a amostra T2 teve seu aroma atenuado.
Durabilidade do fermento em meio líquido
O fermento armazenado em meio D (açúcar mascavo + extrato de levedura + peptona), a
uma temperatura de 4°C, por um período de três meses, manteve-se com bom número de células
viáveis, conforme observado em exame microscópio usando azul de metileno e citrato de sódio
como corantes.
Segundo Costa (1991), dos métodos de conservação, o congelamento a -180 oC, com
nitrogênio líquido e glicerol 20% ou óleo mineral, é o mais empregado. Quando se deseja manter
o microrganismo para uso em um período de três meses, o uso de meio líquido contendo fontes
de energia para a levedura também pode ser utilizado para minimizar o estresse em relação à
queda de temperatura.
Caracterização Molecular das leveduras
Pela análise de PCR do DNA genômico das leveduras, com primers específicos para a
caracterização molecular (Carvalho-Netto et al., 2012), foi possível identificar as duas cepas de
leveduras testadas. Dada a diferenças de altura de bandas, em gel de agarose (Figura 3), dos
produtos de reação PCR com os primers P2 e P4 pode-se claramente caracterizar os dois
genótipos: T 58 (amostras 1, 2, 5 e 6) e Nottingham de reciclo (amostras 3, 4 e 7). A possível
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presença de leveduras selvagens também pode ser observada ao analisar os produtos de PCR da
amostra 5 (T 58 comercial) com os primers P1 e P4 (Figura 3), pois os produtos de amplificação
resultantes apresentam padrões diferentes após crescimento celular e produção das cervejas,
apresentam bandas adicionais (Figura 3). Sabe-se, através de indicação nas próprias embalagens
comerciais de leveduras, que estas não são puras, podendo ter a presença de até 10% de leveduras
selvagens. De posse dos resultados, há indícios de que as leveduras contaminantes levam
vantagens durante a multiplicação nos meios de cultura e por este motivo, após etapa de
crescimento, a presença de outro genótipo (devido à presença de banda adicional) pode ser
detectada.
Para se obter um fermento puro a ser comercializado, garantindo 100% de qualidade, fazse necessário, antes de iniciar o processo de multiplicação da levedura, purificar a amostra original
(comercial) em placa de petri, com meio seletivo, isolar uma colônia, fazer seu crescimento em
meio líquido e realizar a genotipagem da cepa, garantindo que não haja presença de outras
espécies contaminantes. Só a partir de a caracterização iniciar o processo de multiplicação,
tomando todo cuidado necessário de esterilização para evitar contaminações.
A técnica de PCR é a mais empregada por requerer uma pequena quantidade de DNA
que revela um grande número de marcas polifórmicas, é rápido e automatizado. Dentre as
literaturas estudadas, não encontramos muitos trabalhos sobre este tipo específico de levedura
cervejeira, mas sim, para leveduras utilizadas na produção de etanol de segunda geração e para a
área de ciências dos alimentos.
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Figura 3: Caracterização molecular das leveduras. Produto de PCR de cada primer (P1 a P4) para
cada amostra de DNA: 1- Levedura T 58 multiplicada em meio de cultura YEP; 2- Levedura
T 58 multiplicada em meio de cultura caseiro A (açúcar mascavo); 3- Levedura de reciclo
(Nottingham) multiplicada em meio de cultura YEP; 4- Levedura de reciclo (Nottingham)
multiplicada em meio de cultura caseiro A (açúcar mascavo); 5- Levedura T 58 (comercial)
após produção da cerveja; 6- Levedura T 58 (multiplicada em laboratório) após produção da
cerveja; 7- Levedura de reciclo (Nottingham), multiplicada em laboratório, após produção da
cerveja.
Teor alcoólico das cervejas produzidas
Para a fermentação a partir do fermento puro comercial T58, cerveja T1, foi obtido 6,037
GL. Já para a cerveja T2, que foi fermentada a partir do fermento T58 multiplicado em
laboratório, foi obtido 5,847 0GL e para a fermentação a partir do fermento de reciclo
(Nottingham) (cerveja T3), obteve-se 5, 798 0GL. Em comparação com as cervejas nacionais do
tipo Pilsen, as amostras apresentam um teor alcoólico mais elevado, sendo que a cerveja da marca
Antarctica apresenta 5 0GL e a marca Skol, 4,7 0GL (FARIA, 2012).
De acordo com Oliveira, 2009, as cervejas produzidas (T1, T2 e T3) são consideradas de
elevado teor alcoólico, já que estão entre 4,5 e 7 0GL. Para cervejas com teor alcoólico médio e
baixo, os valores ficam respectivamente, entre, 2 a 4,5 0GL e 0,5 a 20GL.
0
Concentração de Diacetil nas cervejas produzidas
A eliminação do Diacetil se deu através do repouso do material fermentado por um
período de três semanas, sob refrigeração constante, a 100C. A partir disso, a amostra B não
acusou a presença de Diacetil, já a amostra C apresentou 0,87 mg/L e a amostra A, apresentou o
maior teor de Diacetil com 1,46 mg/L. De acordo com Carvalho (2007), o Diacetil é o composto
chave na determinação das características organolépticas do produto final, podendo variar de 0,12
a 0,15 mg/L. Acima disso, pode promover um sabor de manteiga na cerveja. Embora algumas
amostras avaliadas tenham apresentado teor de Diacetil bem acima do recomentado, em análise
sensorial, a presença deste composto não foi suficiente para alterar as propriedades
organolépticas das cervejas produzidas, ao menos para o paladar de cervejeiros artesanais e
demais apreciadores de cerveja, uma vez que os avaliadores não notaram sabor amanteigado ou
rançoso nas amostras.
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Viabilidade econômica
A partir do custo dos reagentes e de posse das proporções necessárias de cada um para
preparado das formulações foi calculado o custo de produção de cada meio de cultura para as três
fases de crescimento. Considerando-se a massa celular obtida do cultivo em cada meio de cultura,
foi possível inferir o custo de produção de cada grama de levedura e identificar qual meio seria
mais viável economicamente para multiplicação das leveduras cervejeiras. O Meio A, somente
com açúcar mascavo, foi o meio que apresentou o menor custo por grama de levedura produzida
(R$0,01/g), apesar de ser o meio que apresentou o menor crescimento de células. Isso ocorreu
devido à composição do meio de cultura não ser completo para suprir todas as necessidades
exigidas durante o desenvolvimento das leveduras. O Meio D apresentou o maior crescimento de
leveduras, porém é o meio mais caro (R$0,08/g) devido ao custo dos reagentes de sua
composição. Para multiplicação de leveduras com menores custos, o meio A seria o mais
indicado, pois apesar de ter pouco rendimento em relação à produção de leveduras, pode-se
aumentar a escala de produção para obter a quantidade de fermento desejado, sendo possível
ainda, em trabalhos futuros, testar fontes alternativas, economicamente mais viáveis de nitrogênio
e fósforo para enriquecimento do açúcar mascavo, visando maiores rendimentos na multiplicação
celular.
CONCLUSÕES
Meios de cultura caseiros, à base de açúcar mascavo, são viáveis para a multiplicação de
leveduras cervejeiras, mas possuem dependência suplementar de alguma fonte de nitrogênio e
outros nutrientes.
Dependendo das condições ambientais, as leveduras contaminantes se desenvolvem em
maior ou menor proporção, alterando características das cervejas produzidas;
É essencial purificar e caracterizar as leveduras comerciais antes de fazer a multiplicação
em laboratório, para evitar crescimento elevado de cepas selvagens, presentes nas cepas
comercializadas.
REFERÊNCIAS
ALTERTHUM, F. Elementos de microbiologia. In: Biotecnologia Industrial-Fundamentos. V. 1, São
Paulo, Editora Edgard Blucher LTDA, 2001. Cap. 1, p. 1-32.
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Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
BERGMAN, L. W. Growth and Maintenance of Yeast. In: MACDONAL, P.N. Methods in
Molecular Biology, v.177, p.9-14. Doi: 10.1385/1-59259-210-4:009. 2001
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Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
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Alessandro; TOM, Ariel; NEME, Fernanda Faganello; NASCIMENTO, Daniela Defavari do
Multiplicação de leveduras (Saccharomyces cerevisiae) cervejeiras utilizando meios de cultura a base de açúcar mascavo
1
Daiane A. da S. BORTOLI é Tecnóloga em Biocombustíveis pela FATEC Piracicaba.
2
2 Flávio dos SANTOS é Tecnólogo em Biocombustíveis pela FATEC Piracicaba.
3
3 Nádia M. STOCCO Possui graduação em Tecnologia em Biocombustíveis - Fatec
Piracicaba (2012). Tem experiência nos laboratórios de Biotecnologia, Microbiologia e
Química.
4
4 Alessandro A. ORELLI Jr. possui graduação em Engenharia Agronômica pela Escola
Superior de Agricultura Luiz de Queiroz-USP (1985). Atualmente é professor de
graduação da FATEC-Piracicaba, da FATEP e professor do MBA do Instituto de
Aperfeiçoamento Tecnológico - IAT., atuando principalmente nos seguintes segmentos:
cervejaria, cana-de-açúcar, etanol, fermentação, destilação, usinas e destilarias.
5
5 Ariel TON possui graduação em Tecnologia em Biocombustíveis pela Faculdade de
Tecnologia de Piracicaba (FATEC) (2011), curso-técnico-profissionalizante pela Escola
SENAI "MÁRIO DEDINI" - Piracicaba (2006) e curso-técnico-profissionalizante pela
ETEC Cel. "FERNANDO FEBELIANO DA COSTA" - Piracicaba (2004).
6
6 Fernanda F. NEME é Graduada pela Faculdade de Tecnologia de Piracicaba FATEC, no curso de Biocombustíveis. Tem conhecimento na área de Microbiologia,
com ênfase em biologia molecular, produção de bebidas fermentadas e destiladas.
Experiente em análises físico-químicas em açúcar, álcool e biodiesel, calibração em
Infra Vermelho Próximo (NIR) para elaboração de equações, análises de componentes
inorgânicos por espectrometria de absorção atômica e preparação de amostras de
açúcar, álcool e caldo de cana para ensaios de proficiência.
7
7 Daniela Defavari do NASCIMENTO possui graduação em Engenharia Agronômica
pela Universidade de São Paulo (1997), graduação em Licenciatura Em Ciências Agrárias
pela ESALQ/USP (1998), mestrado em Fisiologia e Bioquímica de Plantas pela
ESALQ/USP (2000) e doutorado em Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas)
pela ESALQ/USP (2005). Especialista (MBA) em Agronegócios pelo
PECEGE/ESALQ/USP (2012). Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em
Bioquímica e Biologia Molecular, atuando principalmente nos seguintes temas: cultura
de tecidos, micropropagação de plantas, clonagem gênica, transformação genética de
plantas (Tabaco, Arabidopsis, Eucalipto e cana-de-açúcar), análises moleculares, DNA e
RNA. Desde 2010 é professora nas disciplinas: Biotecnologia do curso de Graduação em
Biocombustíveis, Biologia Celular e Bioquímica Aplicada à Agroindústria do curso de
Graduação em Agroindústrias todos da FATEC Piracicaba.
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