fermentação e destilação

Fermentação / Destilação

Safra 17/18

Polo Araguaia

Março/2017

Determinação pH Mosto, Vinho e Levedo


A determinação do pH de uma solução, identificado pela expressão pH = - logH+ permite

conhecer a concentração de íons hidrogênio presentes na solução. O pH varia com a

temperatura, com a presença de substâncias dissolvidas e com a diluição e é medido

através de eletrodos adequados;

Teoria de Arrhenius.

Segundo Arrhenius, ácidos são substâncias que em meio aquoso se dissociam liberando

como cátions somente íons hidrogênio (H+). Já bases se dissociam produzindo como

ânions somente íons hidroxila (OH-). Essa teoria funciona perfeitamente para ácidos e

bases fortes como H2SO4, HCl, KOH e NaOH, pois esses se dissociam completamente em

solução aquosa.

Por outro lado, em situações em que a solução não é aquosa ou em que não há íons de

hidrogênio ou hidroxila a teoria não se aplica. Como exemplo, pode-se citar a amônia (NH3),

que mesmo não possuindo íons de hidroxila tem como produto de sua reação com a água

tais íons:

NH3(aq) + H2O -> NH3HOH -> NH4OH -> NH4+ (aq) + OH - (aq)


Para medir o quão ácida ou básica é uma solução, o químico dinamarquês Søren P. L.

Sörenson propôs, em 1909, que o grau de acidez deveria ser medido pela concentração de

íons de hidrogênio na solução. Ele também sugeriu o uso da escala de pH .Em uma solução

ideal, matematicamente o pH é definido pela equação:

pH= -log10[H+]

Onde [H+] é a concentração de íons de hidrogênio. Também foi definido o potencial

hidroxiloiônico (pOH) e o produto potencial da água (pK).

Matematicamente, esses se definem pelas equações abaixo:

pOH= -log10[OH-]

pK= pH+pOH =14


pHmetro e Indicadores de pH

O pHmetro é um equipamento eletrônico que mede o pH através de eletrodos e de um

circuito de medição da diferença de potencial. O seu princípio de funcionamento se baseia

na diferença de potencial eletroquímico existente entre dois eletrodos com diferentes

concentrações iônicas. Um dos eletrodos é o de referência e o outro é o que efetivamente

mede o pH. Ambos devem ser colocados na mesma amostra. A equação que rege o pHmetro

a 25ºC é, segundo Prichard.

pHD = pHR - (ED – ER)/0,0592

Onde d (desconhecido) e r (referência).

Determinação Brix Refratométrico do Mosto

Determinação Acidez Sulfúrica do Mosto

Determinação Acidez Sulfúrica do Mosto

Cálculo:

Acidez sulfúrica (g H2SO4 / L) = V x 0,98 x f

Onde:

V = Volume gasto na titulação da solução de hidróxido de sódio 1mol/L

f = Fator de correção do hidróxido de sódio 1mol/L

Titular com Hidróxido de Sódio (base forte) até valor definido de pH (no

caso 8,7) sendo a neutralização da amostra.

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

98 mm 80mm 142mm 36mm

Logo, no cálculo eu utilizo o volume de hidróxido que foi necessário para

neutralizar o ácido sulfúrico, assim eu sei qual o volume de ácido

continha na amostra.

Determinação ART do Mosto e Caldos

MESMO PRINCÍPIO DO AR %, PORÉM COM A DIFERENÇA EM QUE UTILIZAMOS O CALOR EM MEIO ÁCIDO COMO CATALISADORES

PARA QUEBRA DA MOLÉCULA DE SACAROSE.

Determinação ART do Mosto e Caldos

Exemplo: 1ª titulação: 23,0 ml 2ª titulação: 22,8 ml ou 23,2 ml.

Cálculo

O ART do caldo é obtido pela seguinte fórmula:

ART % = (397,152 / V) + 0,484) x F

Onde:

V= volume gasto

F= fator de padronização do Fehling

Determinação Eficiência da Fermentação

Eficiência de Fermentação Por Balanço de Massa

A eficiência da fermentação é dada pela divisão do rendimento obtido pelo rendimento estequiométrico.Exemplo:Utilizando um ART no valor de 14.974,36 kg, podem-se obter, no máximo, 10.147,01 litros de álcoolhidratado 93,2 INPM e sabe-se que 100% de eficiência é praticamente impossível levando em conta asperdas que acontecem durante todo o processo. Considera-se então, que houve uma produção de 9.500litros de álcool hidratado.Utilizou-se 14.974,36 kg de ART, então o rendimento global da destilaria será de:

Para o álcool hidratado de graduação de 93,2 % INPM, o rendimento estequiométrico é de:

Rendeq = 1.000 x 1.000 x = 0, 6776 L/kg ART

RDg = = 0,6344 litros/kg ART

Então a eficiência da usina se dá por:

EFf = x 100 = 93% de eficiência de fermentação

Determinação Eficiência da Fermentação

Eficiência de Fermentação Por Balanço de Massa – Impacto ART %

EFBM = (Etanol Produzido Fermentação*100/Etanol Teórico))

ETFerm = ((Etanol Absoluto(m³)*100.000)/Eficiência de Destilação))

ETTeórico = (((Volume de Mosto (litros)*ART% Mosto*0,6475))*((0,004134*Brix Mosto)+ 0,996241 )) / 100

Dados:Etanol Absoluto Produzido = 916.321 litrosEficiência de Destilação = 99,71Volume de Mosto = 9.145.962 litrosBrix Mosto = 17,36ART % Mosto = 16,0523

EFBM = ?

Considerando ART % Mosto = 16,1523 ( +/- 0,62 %)

Etanol Absoluto 916.321

Eficiencia de Destilação 99,71

Volume de Mosto 9.145.962

Brix do Mosto 17,36

ART % Mosto 16,0523

Eficiência Fermentação 90,52

Etanol Absoluto 916.321

Eficiencia de Destilação 99,71

Volume de Mosto 9.145.962

Brix do Mosto 17,36

ART % Mosto 16,1523

Eficiência Fermentação 89,96

Determinação Impurezas do Mosto

Determinação Nitrogênio Amoniacal


Cálculo

ppm de N amoniacal = 7 x (Va - Vb) x f

Onde:

Va = volume de H2SO4 0,01N gasto para titular a amostra

Vb = volume de H2SO4 0,01N gasto para titular o branco, água destilada

f = Fator de correção do H2SO4 0,01N


De acordo com CATANI, (1967) o nitrogênio amoniacal quando aquecido à ebulição em presençade uma base forte é quantitativamente transformado em amoníaco gasoso.

Conforme metodologia descrita por Alvares da Silva, (1977) esse nitrogênio na forma de NH3

pode ser recebido numa solução de ácido bórico com mistura indicadora composta porvermelho de metila e verde de bromocresol, as reações que ocorrem são as seguintes:

NH4+ + OH- NaOH

Quando o NH3 é borbulhado na solução de ácido bórico temos a formação de tetraborato deamônia.

NH3 +

Titulando-se a solução de tetraborato de amônio com ácido sulfúrico padronizado temos:

+ H2SO4 + 10H2O ⇌ (NH4)2 SO4 + 8H3BO3

sulfato de amônia ácido bórico

Portanto 28 g N --------- 98 g H2SO4

Ebulição NH3 + H2O

4H3BO3

Ácido bórico→ NH4HB4O7

Tetraborato de amônia

+ 5H2O

2NH4HB4O7

Tetraborato de Amônia

Determinação da %Levedo (Vinho Bruto, Vinho Centrifugado e Levedo Tratado)

Determinação do Teor Alcoólico (°GL) de Vinhos e de Levedo Tratado

% Álcool = % álcool lida x 2

Determinação do Glicerol pelo Método Enzimático em Vinho e Levedo


Cálculo

Glicerol % m/v = a * L + b

Exemplo:

Seja 0,315 o valor de absorbância lido para a amostra, com auxílio da

curva de calibração, calcular o valor correspondente de glicerol presente

na amostra.

Glicerol % m/v = 1,218 * 0,315 + 0,003

Glicerol % m/v = 0,39


Determinação de Triglicerídeos após rompimento enzimático com a lipoproteína lipase . Oindicador é a Quinonimina (violácea) que é gerada a partir 4-Aminoantipirina e 4-Clorofenolpelo peróxido de hidrogênio sob a ação catalítica da peroxidase.

Triglicerídeos

Glicerol + ATP

Glicerol-3-Fosfato + O2

2 H2O2 + Aminoantipirina + 4-Clorofenol

LPL

GK

GPO

POD

INDICADOR

Glicerol + Ácidos Graxos

Glicerol-3-Fosfato + ADP

Dihidroxiacetona Fosfato + H2O2

+ HCl + 4 H2O

Lipoproteína lipase

Gliceroquinase

Glicerol-3-fosfato-oxidase

PeroxidaseQuinonimina

Determinação de Açúcares Redutores Residuais Totais (ARRT) em Vinhos -

Titrino

Determinação de Teor Alcoólico (°GL) em Coluna de CO2, Vinhaça e Flegmaça

Determinação de Potássio em Vinhaça –Método do Condutivímetro

Determinação de Potássio em Vinhaça –Método do Condutivímetro

Cálculo:

% cinzas = K x (C-0,9 x Ca)

Onde:

K = 0,0018

C = condutividade da solução em µS/cm a 20°C

Ca = condutividade da água destilada utilizada na diluição (µS/cm) a 20°C

Conversão do teor de cinzas em potássio (K):

K (Kg/m3) = 2,2496 x % Cinzas – 0,26747

K2O (Kg/m3) = K x 1,21

Determinação de pH em Álcool Etílico

Determinação de Condutividade em Álcool Etílico

Determinação de Acidez Total em Álcool Etílico

MESMO PRINCÍPIO DA ACIDEZ DOS CALDOS, PORÉM COM A DIFERENÇA EM QUE UTILIZAMOS UM INDICADOR NO LUGAR DO

PHMETRO PARA INDICAR O FINAL DA TITULAÇÃO.

Determinação de Acidez Total em Álcool Etílico

Cálculo:

Acidez Total (mg/L) = [(60 x 1000 x CR)] x V2

V1

Onde:

60 = Massa Molecular do ácido acético (CH3COOH);

CR = Concentração Real do Hidróxido de sódio 0,02 mol/L;

V1 = Volume de álcool etílico utilizado, em ml;

V2 = Volume da solução de Hidróxido de sódio na titulação, em ml.

Acidez Total (mg/L) = 1200 x CR x V2 (sendo esta à equação encontrada no

sistema PIMS_PI)

Determinação de Massa Específica e °INPM

Massa Específica

ME =massa

volumeME * Volume = Massa

ME = massa específica (kg/m3)

kg

m3

Por ser uma relação massa/volume, a massa específica depende datemperatura de medição. Normalmente, a massa específica é expressaa 20ºC.

1m

1m 1m3

20ºC 789,23 kgETANOL

4,4ºC 1.000,00 kgÁGUA

Massa Específica

EQUAÇÃO UTILIZADA

Onde:ρLi = Massa específica do líquido indicado no densímetro digital , em g / cm³ρα = Massa específica do ar indicada no densímetro digital, em g / cm³Fv = valor indicado para determinação do Fator interno de calibração g/cm³tvα = valor indicado diretamente proporcional ao período de oscilação do artvL= valor indicado diretamente proporcional ao período de oscilação do líquidoδρα = Variação da massa específica do ar durante a medição da solução, em g/cm³δρL (T) = Variação da massa específica do líquidoδR (ρL ) = Repetitividade das medições (aleatório)δD = Correção devido ao amortecimento (oscilação) do fluido

Determinação de Aspecto Visual e Cor Aparente em Álcool Etílico

Resultado para o Aspecto Visual

Expressar conforme segue:

LI - Límpido e isento de material em suspensão;

LP - Límpido e com presença de material em suspensão.

Resultado para Cor Aparente

Expressar conforme segue:

Incolor;

Amarelado.

Determinação Fermentação e Destilação

Caldo Mosto°Brix

Determinante para o cálculo da eficiência de fermentação. Utilizado para o controle naalimentação das dornas.

ART %Aumentando-se a concentração de açúcares, aumenta-se a velocidade de fermentação, aprodutividade e, dentro de certos limites, acarreta-se menor crescimento do fermento emenor formação de glicerol por unidade de substrato processado. Entretanto, elevadosteores de açúcar acarretam um estresse osmótico da levedura aumentando a taxa decélulas mortas.

AcidezDado que indica a ação das bactérias e pode indicar baixo pH no mosto. Acidez altaindica, também a inversão da sacarose.

Impureza %Causa aumentos de contaminação na fermentação. Dificulta a centrifugação e aconcentração do levedo nas centrífugas. Aumenta consumo de ácido tratamento levedo.Diminuição viabilidade. Queda no Rendimento Fermentativo.

Nitrogênio Amoniacal> 50 mg/l muita multiplicação do fermento abaixa o rendimento em álcool. < 50 mg/ldiminui velocidade da fermentação e a multiplicação do fermento.


Fermento CentrifugadoFermento %

Concentração maior indica boa centrifugação (separação vinho/fermento), menor gastode ácido sulfúrico, menor recirculação de vinho (mais vinho para o aparelho), etc.Concentração baixa indica falha na centrifugação indicando perdas de fermentoarrastado junto ao vinho, bicos com abertura excessiva, baixa vazão de alimentação, baixaconcentração de fermento no vinho levedurado, etc.

Perdas Fermento no VinhoConcentração maior indica bicos com abertura excessiva, baixa vazão de alimentação.Concentração baixa indica uma boa centrifugação.


Fermento Tratado (Cuba)pH

Indica como está o meio em que as leveduras vivem. Um pH muito baixo (ácido) restringeo brotamento da levedura diminuindo sua viabilidade e restringe a proliferação debactérias. Um pH muito alto (alcalino) acelera o brotamento da levedura e acelera aproliferação das bactérias.

Álcool (°GL)Indica o teor alcoólico na levedura que possivelmente tenha sido carregado durante acentrifugação. O teor alcoólico deve ser baixo para não prejudicar a levedura.

Fermento %Indica a porcentagem de levedura contida na cuba. Alta concentração indica um bomfuncionamento das centrífugas.

AcidezDado que indica a ação das bactérias e pode indicar baixo pH no fermento ocasionadopelo excesso de dosagem de ácido sulfúrico para tratamento, ou até mesmo pode ocorreracidez alta provocada por °GL alto nas cubas por falha na centrifugação.

GlicerolFormado pelas leveduras durante o processo de fermentação. Quanto maior a produçãode glicerol, menor a produção de etanol e menor o rendimento fermentativo. Sãoproduzidos em decorrência de fatores que podem estressar a levedura, como: brix alto domosto, altos teores de sulfito ou potássio no mosto, biótipo de levedura, etc.


Vinho Bruto (Dorna)°Brix

Controle eficiência da fermentação. Valores altos indicam que a fermentação não foifinalizada.

ARRT %Controle de eficiência da fermentação. Valores altos indicam perdas durante afermentação.

Álcool (°GL)A porcentagem de álcool no vinho indica se a eficiência da fermentação foi boa. Uma boafermentação gera índices em torno de 6,5 – 8,0 % de etanol porém em níveis maiores doque 8% acelera o processo já que a destilação nas colunas será mais rápida além decausar um certo estresse na levedura pois o etanol formado se torna prejudicial.

pHFermentações conduzidas em meios mais ácidos resultam em maiores rendimentos emetanol, pelo fato de restringir o crescimento do fermento, com a consequente redução daprodução de glicerol, o mesmo tempo que reduz a contaminação bacteriana mas, diminuia viabilidade celular prejudicando a levedura através do esforço imposto a ela.


Vinho Bruto (Dorna)Fermento %

Maiores concentrações de levedura na dorna permitem fermentações mais rápidas, commaior produtividade e com maior controle sobre as bactérias contaminantes, além derestringir o crescimento da própria levedura. Por outro lado, elevado teor de leveduraexige energia de manutenção e maior volume de mosto já que haverá muita levedurapara pouca sacarose. Uma baixa concentração de levedura diminui a eficiência dafermentação alcoólica.

AcidezÉ a quantidade, em gramas, de ácidos totais dissolvidos. A acidez no vinho inicialdetermina como será o controle nas dornas de fermentação. Uma acidez muito altaprejudica a levedura apesar de manter um nível baixo de bactérias. Se tiver um nível deacidez baixo, pode provocar a proliferação de bactérias.

Nitrogênio Amoniacal> 50 mg/l muita multiplicação do fermento abaixa o rendimento em álcool. < 50 mg/ldiminui velocidade da fermentação e a multiplicação do fermento.

GlicerolElevadas concentrações de açúcar, sais no mosto, contaminação bacteriana e presença desulfito no mosto faz com que a levedura sinta os choques osmóticos induzindo a leveduraa produzir o glicerol como proteção do meio inadequado. A alta produção de glicerolindica o baixo rendimento de fermentação.


Vinho Centrifugado (Dorna Volante)Álcool (° GL)

Utilizado no calculo de etanol em processo. Indica o resultado da fermentação.pH

Baixos valores indicam meio ácido que pode prejudicar os aparelhos de destilação e gerarum produto (etanol) com baixo pH, sendo necessário sua correção. Valores altos tambémpartem para o mesmo raciocínio.

AcidezAltos valores indicam meio ácido que pode prejudicar os aparelhos de destilação e gerarum produto (etanol) com acidez alta, sendo necessário sua correção. Valores baixostambém partem para o mesmo raciocínio.

Fermento %Indicam as perdas totais das centrífugas.

Água da Torre de CO2

Álcool (° GL)Indicam a eficiência da torre de recuperação de etanol carregado com o CO2 gerado nafermentação.


VinhaçaÁlcool (° GL)

Indica a perda sofrida durante a destilação do vinho. Valores altos indicam:Excesso de vinho, falta de vapor na coluna, contrapressão da coluna “B1, incrustações nasbandejas, etc.

PotássioDado utilizado para o controle de fertirrigação.

FlegmaçaÁlcool (° GL)

Indica a perda sofrida durante a destilação do flegma. Valores altos indicam:Excesso de flegma, falta de vapor na coluna, etc.

pHDado utilizado pelo processo em geral, onde a flegmaça é utilizada como agente delimpeza. Valores anormais podem prejudicar o funcionamento dos equipamentos.


Álcool Hidratado e Anidro°INPM

Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP.Valores acima do estabelecido indicam perda de vapor e eficiência da produção:Valores abaixo do estabelecido indicam:Excesso de retirada de álcool no topo da coluna, vazamento nos condensadores, pré-aquecedores de vinho, resfriadeira, etc.

pH (Hidratado)Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

AcidezValor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

CondutividadeValor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

Massa EspecíficaValor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.


Álcool Hidratado e AnidroCor

Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Resultados anormaisindicam possíveis contaminantes durante destilação e linha.

Aspecto VisualValor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Resultados anormaisindicam possíveis contaminantes durante destilação e linha.

Cloreto (externo)Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

Sulfato (externo)Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

Ferro (externo)Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

Sódio (externo)Valor que qualifica o produto final dentro das especificações ANP. Valores anormaispodem prejudicar os equipamentos (carros) que utilizam o produto.

Obrigado!

fermentação e destilação

Education