Barreiras térmicas e a utilização de UHT na redução da contaminação microbiana no processo fermentativo do caldo de cana

Abstract

Neste trabalho foram apresentados os principais pontos de contaminação por microorganismos no processo da fermentação etanólica, desde a cana-de-açúcar cultivada no campo até a fermentação, além da deterioração natural da matéria-prima devido ao tempo elevado entre a colheita/queima até o processamento. Foram destacados os pontos de contaminação: no campo durante o plantio, cultivo e corte; e na industrialização durante: a recepção, extração, clarificação, aquecimento, evaporação, preparo do mosto e fermentação do caldo. Os micro-organismos mais comuns contaminando a cana ou caldo em cada etapa do processo são em geral bactérias e fungos que causam perdas por consumirem os açúcares da matériaprima. Assim como vários pontos de contaminação microbiana a industrialização da cana também possui várias etapas que funcionam como barreiras térmicas que atuam sobre os contaminantes microbiológicos diminuindo sua incidência. O conhecimento sobre os pontos onde ocorrem barreiras térmicas em cada etapa do processo da industrialização da cana até a fermentação permite desenvolver um planejamento mais objetivo visando a redução máxima da população microbiana e também evitar os pontos de recontaminação microbiana deste caldo após a passagem pelos tratamentos térmicos. O tratamento além de eliminar as formas mais sensíveis mantém as formas resistentes por maior tempo possível sobre a forma de encistamento que não realiza atividade metabólica, ou seja, não consome matéria-prima. Apresentou-se, teoricamente neste trabalho, a esterilização por UHT do mosto de caldo cana antes da entrada na dorna de fermentação com o intuito de promover fermentações mais puras e eliminar os micro-organismos recontaminante do caldo através do uso do binômio tempo x temperatura usando-se como referência o cisto de B. Stearothermophilus visando a economia de energia e a menor perda de matéria-prima (açúcares) possível, além da redução de antibióticos usados indiscriminadamente no processo de fermentação que geram gastos excessivos e problemas ambientais com bactérias resistentes.

This work demonstrated several points of contamination by micro-organisms in the fermentation process of ethanol from the sugar cane grown in the field to the preparation of the must and the fermentation , including the regular deterioration of the raw material due to the long period between harvest/burn and processing. Additionally, the points of contamination were also highlighted: in the field during plantation, cultivation and cutting; and in the industrialization during the reception, extraction, clarification, heating, evaporation, must preparation and broth (juice) fermentation. The most common micro-organisms contaminating the cane or the juice in each step of the process were usually bacteria and fungi that caused loss by consuming the raw material sugars. Just as many points of microbial contamination, the sugarcane industrialization had many steps that play a pivotal role as thermal barriers acting on the microbiological contaminants, thereby reducing its incidence. Besides, the knowledge over the points where there were thermal barriers in each step of the sugarcane industrialization up to the fermentation allowed the development of a more objective planning in order to reduce the maximum microbial population as well as preventing microbial recontamination points of the juice after passing by the heat treatment. Other than eliminating the most sensitive forms, the treatment kept the resistant forms as long as possible on the encystment form (i.e., with nometabolic activity), which meant they did not consume raw. Thus, this work focused on the UHT sterilization of the must sugarcane juice before it entered the fermentation vat in order to promote purest fermentations and eliminate the microorganisms that could contaminate again the juice via the binomial relation of time x temperature, using as a reference the cyst B.Stearothermophilus, aiming at saving energy and diminishing the raw material (sugar) loss as much as possible, as well as decreasing the antibiotics indiscriminately used in the fermentation process which generated excessive spending and environmental issues with resistant bacteria.