BR102017011574B1 - PROPAGATION OF YEAST AND CONTAINMENT OF BACTERIA IN BEER PRODUCTION - Google Patents

Abstract

?PROCESSO DE PROPAGAÇÃO DE LEVEDURA E CONTENÇÃO DE BACTÉRIAS NA PRODUÇÃO CERVEJEIRA?, cuja aplicação desse processo pode ser realizada em todas as combinações das características do dielétrico, ou eletrólito, e do sistema capacitivo, como área de armadura, espaçamento entre pares de armaduras, volume líquido entre armaduras, tensão elétrica aplicada às armaduras, corrente elétrica entre armaduras, energia capacitiva, energia capacitiva por hora e por volume do conversor, volume entre armaduras, e frequência de aplicação no caso de corrente elétrica contínua pulsada ou corrente alternada, condutividade elétrica, concentração de microrganismos.?PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND CONTAINMENT OF BACTERIA IN BEER PRODUCTION?, whose application of this process can be carried out in all combinations of the characteristics of the dielectric, or electrolyte, and of the capacitive system, such as area of reinforcement, spacing between pairs of reinforcements, net volume between armatures, electric voltage applied to armatures, electric current between armatures, capacitive energy, capacitive energy per hour and per converter volume, volume between armatures, and frequency of application in case of pulsed direct current or alternating current, electrical conductivity , concentration of microorganisms.

Description

[001]-Refere-se o presente relatório a um pedido de patente de invenção para um processo de propagação de levedura e contenção de bactérias na produção cervejeira.[001]-This report refers to a patent application for a process of yeast propagation and bacteria containment in brewing production.

[002]-Como é de conhecimento dos técnicos no assunto, embora a fermentação da cerveja seja um processo desenvolvido por microrganismos, pretensamente monocultural em meio a poucas exceções, a produção de cerveja envolve uma sucessão de constituintes microbianos que influenciam dramaticamente na qualidade e no custo do produto final. O conhecimento e a gestão desses constituintes em todas as fases de produção têm elevado de forma significativa a qualidade da cerveja produzida.[002]- As experts in the field know, although beer fermentation is a process developed by microorganisms, allegedly monocultural amidst a few exceptions, beer production involves a succession of microbial constituents that dramatically influence the quality and final product cost. The knowledge and management of these constituents at all stages of production have significantly increased the quality of the beer produced.

[003]-A propagação da levedura, como importante fase na produção que envolve a produção de etanol por fermentação, objetiva o preparo da levedura em termos de pureza e concentração de células, com um mínimo de contaminação bacteriana, capazes de propiciar a manutenção dos níveis de tempo de fermentação e qualidade final do produto. Como exemplo na propagação da levedura Saccharomyces cerevisiae nas fermentações altas e Saccharomyces uvarum nas fermentações baixas.[003]-The propagation of yeast, as an important phase in the production that involves the production of ethanol by fermentation, aims at preparing the yeast in terms of purity and concentration of cells, with a minimum of bacterial contamination, capable of maintaining the levels of fermentation time and final product quality. As an example in the propagation of yeast Saccharomyces cerevisiae in high fermentations and Saccharomyces uvarum in low fermentations.

[004]-Do ponto de vista geral, não apenas focando na fermentação da indústria cervejeira, as reações de respiração aeróbica e anaeróbica dos microrganismos são traduzidas na conversão metabólica de uma matéria-prima, ou de um substrato, para metabólitos ou produtos. Essas reações metabólicas são caracterizadas pela preferência inicial ao crescimento ou propagação microbiana e, subsequentemente, à formação de outros produtos metabólicos. Isto é, o substrato é utilizado inicialmente para o crescimento e manutenção dos microrganismos e, subsequentemente, sem ser exclusivamente, para a formação de produtos.[004]-From a general point of view, not just focusing on the fermentation of the brewing industry, the aerobic and anaerobic respiration reactions of microorganisms are translated into the metabolic conversion of a raw material, or a substrate, to metabolites or products. These metabolic reactions are characterized by an initial preference for microbial growth or propagation and, subsequently, the formation of other metabolic products. That is, the substrate is used initially for the growth and maintenance of microorganisms and subsequently, but not exclusively, for the formation of products.

[005]-Essa formação qualificada e quantificada de produtos está relacionada com a concentração de substrato, a concentração de microrganismos e com os coeficientes de transformações de produtos em relação ao substrato. Adiciona-se a isso, que a concentração de microrganismos é função da taxa de crescimento específico dos mesmos, em relação à população dos microrganismos e em relação ao substrato.[005]-This qualified and quantified formation of products is related to the substrate concentration, the concentration of microorganisms and the coefficients of product transformations in relation to the substrate. In addition, the concentration of microorganisms is a function of their specific growth rate, in relation to the population of microorganisms and in relation to the substrate.

[006]-As reações de fermentação são tipicamente lentas e complexas. Isto é, requerem um longo tempo de presença entre as fases, como, relações elevadas do volume do meio de reação por unidade de volume de produção por unidade de tempo, além de demandar tempo para seu início.[006]-Fermentation reactions are typically slow and complex. That is, they require a long time of presence between the phases, such as high ratios of the volume of the reaction medium per unit of production volume per unit of time, in addition to demanding time for its beginning.

[007]-Assim, o produto metabólico não pode ser formado em grandes quantidades até que estejam presentes concentrações suficientemente elevadas de microrganismos. Considerem-se como complexas as reações intracelulares, desde as formas em que os microrganismos intervenientes se propagam. A levedura, célula eucarionte unicelular tem sua reprodução por brotamento, enquanto a bactéria, célula procarionte unicelular, tem sua reprodução por fissão binária. O levedo cresce por alongamento de cadeia e ramificação, enquanto a bactéria duplicará em massa e conteúdo intercelular para, então ser dividida em duas células idênticas. Enquanto a divisão celular pode demandar de 15 minutos a 1 hora, o brotamento pode demandar de 45 minutos a 2 horas.[007]-Thus, the metabolic product cannot be formed in large quantities until sufficiently high concentrations of microorganisms are present. Consider the intracellular reactions as complex, from the ways in which the intervening microorganisms propagate. Yeast, a unicellular eukaryotic cell, reproduces by budding, while bacteria, a unicellular prokaryotic cell, reproduces by binary fission. The yeast grows by chain elongation and branching, while the bacterium will double in mass and intercellular content and then divide into two identical cells. While cell division can take 15 minutes to 1 hour, budding can take 45 minutes to 2 hours.

[008]-As rotas específicas das sínteses de produtos, compreendendo as sequências de reações para a formação de produtos metabólicos, a partir do substrato ou nutriente são de certa forma, compreendidas para cada reação nos processos respiratórios. Contudo, acredita-se que dependem do crescimento e concentração de microrganismos, da utilização de nutrientes e dos controles metabólicos.[008]-The specific routes of product synthesis, comprising the sequences of reactions for the formation of metabolic products, from the substrate or nutrient are, in a way, understood for each reaction in the respiratory processes. However, it is believed that they depend on the growth and concentration of microorganisms, nutrient utilization and metabolic controls.

[009]-Constata-se agora que a velocidade dessas reações, isto é, as taxas de variação mássica da concentração de produtos e concentração de levedo, por unidade de substrato consumido e por unidade de tempo, são aumentadas pela aplicação de energia elétrica capacitiva em regime especial de corrente contínua e em regime de corrente contínua pulsada ou alternada em alta frequência, diretamente ao mosto, ou ao sistema em reação. O aumento na massa produzida de etanol por massa de substrato, destaca- se entre esses aumentos.[009] - It is now verified that the speed of these reactions, that is, the rates of mass variation of the concentration of products and concentration of yeast, per unit of substrate consumed and per unit of time, are increased by the application of capacitive electrical energy in special regime of direct current and in regime of continuous pulsed or alternating current at high frequency, directly to the wort, or to the system in reaction. The increase in the produced mass of ethanol per mass of substrate stands out among these increases.

[010]-A concentração de bactérias, por outro lado, principalmente lactobacilos, do gênero gram-positivas, como a mais intensa nesses tipos de reações, opostamente tem sua reprodução contida, com acentuada redução na população. Na mesma direção de sensibilidade à energia capacitiva observa-se a produção de Glicerol, mostrado nas tabelas e gráficos (figuras 3 e 4) do EXEMPLO 2, a serem definidos adiante.[010]-The concentration of bacteria, on the other hand, mainly lactobacilli, of the gram-positive genus, as the most intense in these types of reactions, on the contrary has its reproduction contained, with a marked reduction in the population. In the same direction of sensitivity to capacitive energy, the production of Glycerol is observed, shown in the tables and graphs (figures 3 and 4) of EXAMPLE 2, to be defined later.

[011]-Outra constatação, diretamente relacionada com as condições operacionais da invenção, foi a redução na massa de gás dióxido de carbono, durante a fermentação, como mostrado nas tabelas e gráficos (figuras 3 e 4) do EXEMPLO 2 a serem definidos adiante.[011]-Another finding, directly related to the operating conditions of the invention, was the reduction in the mass of carbon dioxide gas during fermentation, as shown in the tables and graphs (figures 3 and 4) of EXAMPLE 2 to be defined below .

[012]-Tal como aqui utilizado, os termos "fermentação", "reações de fermentação" e "reações utilizando técnicas de fermentação" incluem a atividade metabólica aeróbica e anaeróbica de um microrganismo em que são introduzidas alterações químicas num substrato orgânico ou inorgânico e qualquer processo mediado por ou envolvendo microrganismos em que um produto se acumula.[012]- As used herein, the terms "fermentation", "fermentation reactions" and "reactions using fermentation techniques" include the aerobic and anaerobic metabolic activity of a microorganism in which chemical changes are introduced into an organic or inorganic substrate and any process mediated by or involving microorganisms in which a product accumulates.

[013]-Como aqui utilizado, o termo "microrganismos" inclui microrganismos imobilizados e não imobilizados, tal como aqui utilizado, o termo "microrganismos" inclui cepas de ocorrência natural e cepas recombinantes artificiais.[013]- As used herein, the term "microorganisms" includes immobilized and non-immobilized microorganisms, as used herein, the term "microorganisms" includes naturally occurring strains and artificial recombinant strains.

[014]-Nessa invenção foram realizados experimentos utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae, cepa base MAURIFERM Y904.[014] - In this invention, experiments were performed using the yeast Saccharomyces cerevisiae, base strain MAURIFERM Y904.

[015]-As reações de fermentação, com fungos, leveduras, e reações de fermentação bacteriana são utilizadas industrialmente. As reações de fermentação têm seu uso industrial mais amplo com base na disponibilidade e nos custos das matérias-primas, na utilização de subprodutos e em taxas de reação aumentadas.[015]- Fermentation reactions, with fungi, yeasts, and bacterial fermentation reactions are used industrially. Fermentation reactions find their widest industrial use based on the availability and cost of raw materials, the use of by-products, and increased reaction rates.

[016]-De acordo com a invenção aqui descrita, a concentração de inóculo e contaminante, ou as taxas de conversão de produtos são alteradas por estimulação elétrica capacitiva. A estimulação elétrica capacitiva pode ser utilizada para reduzir o tempo necessário para levar a cabo a reação ou para aumentar a produtividade de uma dada unidade de produção, isto é, aumentar o número de corridas ou bateladas que podem ser fermentadas num dado reator e, ainda, aumentar a rentabilidade da reação, mediante o aumento de produto pelo substrato consumido.[016]-According to the invention described herein, the concentration of inoculum and contaminant, or the conversion rates of products are changed by capacitive electrical stimulation. Capacitive electrical stimulation can be used to reduce the time required to carry out the reaction or to increase the productivity of a given production unit, i.e., to increase the number of runs or batches that can be fermented in a given reactor, and even , to increase the profitability of the reaction, by increasing the product per consumed substrate.

[017]-Por estimulação elétrica capacitiva entende-se a aplicação de energia elétrica capacitiva em sistema com corrente elétrica contínua especial (CC), ou sistema com corrente elétrica contínua pulsada (CCP) ou alternada (CA), tendo o mosto em fermentação, ou meio reagente, como dielétrico. As duas últimas, CCP e CA, em alta frequência de 1KHz a 1MHz. Os níveis de tensão que caracterizam a energia capacitiva estão ligados intimamente com as características físico, química e biológica do sistema em reação.[017]- Capacitive electrical stimulation means the application of capacitive electrical energy in a system with special direct electric current (DC), or system with pulsed direct electric current (PCC) or alternating current (AC), with the must in fermentation, or reactive medium, such as dielectric. The last two, CCP and CA, at a high frequency of 1KHz to 1MHz. The voltage levels that characterize the capacitive energy are closely linked with the physical, chemical and biological characteristics of the system in reaction.

[018]-A aplicação dessa invenção pode ser realizada em todas as combinações dessas características do dielétrico, ou eletrólito, e do sistema capacitivo, como área de armadura, espaçamento entre pares de armaduras, volume líquido entre armaduras, tensão elétrica aplicada às armaduras, corrente elétrica entre armaduras, energia capacitiva, energia capacitiva por hora e por volume do conversor, volume entre armaduras, e frequência de aplicação no caso de corrente elétrica contínua pulsada ou corrente alternada, condutividade elétrica, concentração de microrganismos.[018]-The application of this invention can be carried out in all combinations of these characteristics of the dielectric, or electrolyte, and the capacitive system, such as armature area, spacing between pairs of armatures, net volume between armatures, electrical voltage applied to armatures, electric current between armatures, capacitive energy, capacitive energy per hour and per converter volume, volume between armatures, and frequency of application in the case of pulsed direct electric current or alternating current, electrical conductivity, concentration of microorganisms.

[019]-Considerando, ainda, a manutenção dos níveis mais adequados, porém não restritivos ou obrigatoriamente controlados, de pH, temperatura de fermentação dependente do processo e da cepa utilizada, em fermentação cervejeira de alta e baixa, contagem de células (106/ml a 109/ml) e concentração de etanol produzido de 3%(v/v) a 20%(v/v).[019]-Considering also the maintenance of the most appropriate levels, but not restrictive or necessarily controlled, of pH, fermentation temperature dependent on the process and the strain used, in high and low brewing fermentation, cell count (106/ ml to 109/ml) and produced ethanol concentration from 3%(v/v) to 20%(v/v).

[020]-Ressalve-se que esta invenção não se circunscreve à produção de cerveja, mas também, às fermentações utilizadas nas produções de bebidas como cerveja, vinhos e destilados etílicos e, também, na produção de etanol combustível.[020]- It should be noted that this invention is not limited to the production of beer, but also to the fermentations used in the production of beverages such as beer, wines and ethyl spirits, and also in the production of fuel ethanol.

[021]-Para os processos aeróbicos e anaeróbicos, presentes nas fermentações em geral, nas fermentações cervejeiras primárias de alta e baixa e nas fermentações secundárias, na etapa de maturação, os níveis energéticos com maior eficiência nas transformações identificadas, situam-se na faixa de 20J/h.m3 e 150KJ/h.m3, com frequência na faixa de 1KHz a 1MHz, no caso de operação com corrente contínua pulsada (CCP) e corrente alternada (CA). A aplicação de energia capacitiva ao sistema reagente é feita pelo equipamento denominado Conversor, conforme pedido de patente de invenção protocolado junto ao INPI, por esse mesmo titular.[021] - For aerobic and anaerobic processes, present in fermentations in general, in primary brewing fermentations of high and low and in secondary fermentations, in the maturation stage, the energy levels with greater efficiency in the identified transformations, are located in the range of 20J/h.m3 and 150KJ/h.m3, with a frequency in the range of 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (PCC) and alternating current (AC). The application of capacitive energy to the reagent system is carried out by equipment called Converter, according to the invention patent application filed with the INPI, by the same holder.

[022]-Essa invenção pode ser aplicada, também, na operação de preparo e propagação do levedo, através do que se objetiva o controle e redução da contaminação por bactérias e o aumento da concentração de levedo, em termos da contagem de células de levedura e da viabilidade celular.[022]-This invention can also be applied in the operation of preparation and propagation of yeast, through which the objective is to control and reduce contamination by bacteria and increase the concentration of yeast, in terms of yeast cell count and cell viability.

[023]-A presente invenção permite esse duplo efeito positivo: A propagação da levedura e a contenção de bactéria, principalmente de Lactobacilos. Os níveis energéticos adequados nessa operação situam-se na faixa de 20J/h.m3 a 150KJ/h.m3, podendo o limite máximo recomendado elevar-se a 3.000KJ/h.m3, em caso de conversor com volume interno inferior a 5 litros. Em todos esses casos a frequência é mantida na faixa de 1KHz a 1MHz, no caso de operação com corrente contínua pulsada (CCP) e corrente alternada (CA).[023] - The present invention allows this double positive effect: The spread of yeast and the containment of bacteria, mainly Lactobacilli. The appropriate energy levels in this operation are in the range of 20J/h.m3 to 150KJ/h.m3, with the maximum recommended limit rising to 3,000KJ/h.m3, in the case of a converter with an internal volume of less than 5 liters. In all these cases, the frequency is kept in the range of 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (PCC) and alternating current (AC).

[024]-Esse invento, com os benefícios contados na contenção de contaminação por Lactobacilos, pode ser aplicado ao mosto de fermentação, previamente à etapa de fermentação. O mosto objeto dessa aplicação pode ser aquele proveniente da etapa de mosturação na fabricação de cerveja, como os provenientes da sacarificação do amido ou da celulose e os provenientes de açúcares diretos, sacarose, frutose e glicose, como açúcar de beterraba e cana-de-açúcar. Os níveis energéticos adequados nessa operação situam-se na faixa de 1KJ/h.m3 a 400KJ/h.m3, com frequência na faixa de 1KHz a 1MHz, no caso de operação com corrente contínua pulsada (CCP) e corrente alternada (CA).[024]-This invention, with the benefits counted in the containment of contamination by Lactobacilli, can be applied to the fermentation must, prior to the fermentation stage. The must subject to this application can be that from the mashing stage in brewing, such as those from the saccharification of starch or cellulose and those from direct sugars, sucrose, fructose and glucose, such as beet and cane sugar. sugar. The appropriate energy levels in this operation are in the range of 1KJ/h.m3 to 400KJ/h.m3, with a frequency in the range of 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (PCC) and alternating current (AC) .

[025]-Em conversores de pequena capacidade, com volume entre armaduras inferiores a 3 litros, os níveis adequados de energia, na fermentação, podem atingir 3.000KJ/h.m3.[025]-In small capacity converters, with a volume between armatures of less than 3 liters, adequate energy levels in fermentation can reach 3,000KJ/h.m3.

[026]-Diferentes experimentos foram conduzidos para análises de performance e estabelecimento de fronteiras operacionais do invento. Foram empregadas leveduras Saccharomyces cerevisiae com base na cepa MAURIFERM Y904. Como substrato foram utilizados açúcares sacarose, glicose e frutose, xarope de milho - glicose, com medição da concentração de Açúcar Redutor Total (ART) e açúcares fermentáveis totais (AFT), para o caso de xarope de milho. O grau alcoólico do mosto fermentado foi medido por densimetria digital e por cromatografia em fase gasosa. Os açúcares totais foram determinados por cromatografia iônica.[026]-Different experiments were conducted for performance analysis and establishment of operational boundaries of the invention. Saccharomyces cerevisiae yeasts based on the MAURIFERM Y904 strain were used. As substrate, sucrose, glucose and fructose sugars, corn syrup - glucose were used, with measurement of the concentration of Total Reducing Sugar (ART) and total fermentable sugars (AFT), in the case of corn syrup. The alcoholic degree of the fermented must was measured by digital densimetry and gas chromatography. Total sugars were determined by ion chromatography.

[027]-Para análise de biomassa seca foi utilizado o protocolo OD590. Os índices de infestação foram calculados com base na contagem dos microrganismos em microscópio, sendo que o valor reporta a razão entre a quantidade de levedura por lactobacilos.[027]-For dry biomass analysis, the OD590 protocol was used. The infestation indices were calculated based on the microorganism count under the microscope, and the value reports the ratio between the amount of yeast per lactobacilli.

[028]- A seguir a presente invenção será mais bem compreendida com auxílio das figuras anexas, onde: a Fig. 01 representa barras que mostram a relação Contagem de Células X Energia Capacitiva, ou seja, o comportamento dos microrganismos levedura e bastonetes em função da energia capacitiva, do Exemplo 1; a Fig. 2 representa barras que mostram a relação mássica (rendimento) Etanol/ART X Energia Capacitiva, definidas no Exemplo 1; a Fig. 3 representa barras que mostram a relação Massa Molar x Energia Capacitiva para os produtos Etanol e Dióxido de Carbono, definido no Exemplo 2; a Fig. 4 representa barras que mostram a relação Massa x Energia Capacitiva para os produtos Glicerol e Biomassa, definido no Exemplo 2; e a Fig. 5 representa uma curva que mostra a relação Corrente Elétrica x Energia Capacitiva, que determina os limites do conversor, definido no Exemplo 2.[028]- Next, the present invention will be better understood with the aid of the attached figures, where: Fig. 01 represents bars showing the Cell Count X Capacitive Energy relationship, that is, the behavior of yeast and rod microorganisms as a function of capacitive energy, from Example 1; the Fig. 2 represents bars showing the mass ratio (yield) Ethanol/ART X Capacitive Energy, defined in Example 1; the Fig. 3 represents bars showing the Molar Mass x Capacitive Energy ratio for the Ethanol and Carbon Dioxide products, defined in Example 2; the Fig. 4 represents bars showing the Mass x Capacitive Energy ratio for Glycerol and Biomass products, defined in Example 2; and Fig. 5 represents a curve that shows the Electric Current x Capacitive Energy ratio, which determines the limits of the converter, defined in Example 2.

[029]- Para melhor visualização do objeto da presente invenção serão apresentados exemplos de procedimento que devem ser entendidos como ilustrativos, ou seja, os mesmos não portam qualquer conotação limitativa.[029]- For a better visualization of the object of the present invention, examples of procedures will be presented that should be understood as illustrative, that is, they do not carry any limiting connotation.

[030]-EXEMPLO 1: Fermentação foi processada em reator com 50m3 com o emprego do conversor capacitivo imerso e outra convencional, sem o conversor. Conversor com área de troca de 37,7m2, volume de 0,415m3, constituído de 47 armaduras cilíndricas concêntricas, distanciadas radialmente de 1,1cm, construídas em aço inoxidável 316L.

Os seguintes dados foram obtidos:

[030]-EXAMPLE 1: Fermentation was processed in a 50m3 reactor with the use of an immersed capacitive converter and a conventional one, without the converter. Converter with an exchange area of 37.7m2, volume of 0.415m3, consisting of 47 concentric cylindrical armatures, radially spaced 1.1cm apart, made of 316L stainless steel.

The following data were obtained:

[031]-Bactérias são agentes infestantes comuns na fabricação de cerveja. As bactérias gram-positivas, que trazem os maiores problemas para a produção com impacto na produtividade industrial, são as bactérias lácticas pertencentes aos gêneros Lactobacillus e Pediococcus, sendo que pelo menos 10 espécies de lactobacilos podem causar danos ao processo. No EXEMPLO 1, investigou-se a ação da energia capacitiva sobre o nível de infestação por bactérias em fermentação alcoólica e sobre a produção de etanol em relação ao substrato consumido. Nesse tipo de fermentação o meio é acentuadamente contaminado, que é a fermentação de caldo de cana de açúcar na fabricação de aguardente (cachaça), onde o lactobacilo aparece intensamente, forçando a indústria do setor aplicar os meios mais comuns de controle como ácido sulfúrico e antibióticos.[031]-Bacteria are common weeds in brewing. Gram-positive bacteria, which cause the greatest problems for production with an impact on industrial productivity, are the lactic acid bacteria belonging to the genera Lactobacillus and Pediococcus, and at least 10 species of lactobacilli can cause damage to the process. In EXAMPLE 1, the action of capacitive energy on the level of infestation by bacteria in alcoholic fermentation and on the production of ethanol in relation to the substrate consumed was investigated. In this type of fermentation, the medium is highly contaminated, which is the fermentation of sugar cane juice in the manufacture of brandy (cachaça), where the lactobacillus appears intensely, forcing the sector's industry to apply the most common means of control such as sulfuric acid and antibiotics.

[032]-Na figura 1, pode ser verificado o comportamento dos microrganismos levedura e bastonetes em função da energia capacitiva entregue ao meio em reação. A maior redução do nível de infestação ocorreu com a energia capacitiva de 34KJ/h.m3.[032]-In Figure 1, the behavior of yeast and rod microorganisms can be seen as a function of the capacitive energy delivered to the medium in reaction. The greatest reduction in the level of infestation occurred with the capacitive energy of 34KJ/h.m3.

[033]-De acordo com a figura 2 o nível de produção de etanol, em relação ao consumo de substrato com base no ART (açúcar redutor total), em função da energia capacitiva entregue ao meio em reação, mostra que a razão de conversão de substrato em etanol é fortemente influenciada pela ação da energia capacitiva, que atinge o máximo de 0,506(kg/Kg), na energia capacitiva de 11,3KJ/h.m3.[033]-According to figure 2, the level of ethanol production, in relation to substrate consumption based on ART (total reducing sugar), as a function of the capacitive energy delivered to the reaction medium, shows that the conversion ratio of substrate in ethanol is strongly influenced by the action of the capacitive energy, which reaches a maximum of 0.506(kg/Kg), at the capacitive energy of 11.3KJ/h.m3.

[034]- EXEMPLO 2: Nesse caso a fermentação foi processada em reator com 90 litros (0,09m3) com o emprego do concêntricas (12 elementos capacitivos), distanciadas radialmente de 0,9cm, construídas em aço inoxidável 316L. Foi utilizado xarope de milho (açúcares da hidrólise de amido) e medidos os açúcares fermentáveis totais - AFT, com valores na base glicose.

Os seguintes dados foram obtidos:

[034]- EXAMPLE 2: In this case, the fermentation was processed in a reactor with 90 liters (0.09m3) with the use of concentric elements (12 capacitive elements), spaced radially by 0.9cm, made of 316L stainless steel. Corn syrup (sugars from starch hydrolysis) was used and the total fermentable sugars - AFT were measured, with values based on glucose.

The following data were obtained:

[035]- Foram investigadas as condições operacionais de vários arranjos experimentais objetivando comprovar os relacionamentos entre a quantidade de energia capacitiva entregue ao sistema em reação com os níveis de produtos obtidos. Os produtos sob observação são o etanol, o dióxido de carbono, biomassa e glicerol. Operaram-se com valores de energia capacitiva no intervalo de 2KJ/h.m3 a 12.000KJ/h.m3. Os melhores resultados foram obtidos no intervalo de 5KJ/h.m3 a 3.000KJ/h.m3. O conversor utilizado, em função do volume operacional, o melhor ajuste funcional fica estreitamente ao redor de 140KJ/h.m3.[035]- The operating conditions of several experimental arrangements were investigated in order to prove the relationships between the amount of capacitive energy delivered to the system in reaction with the levels of products obtained. The products under observation are ethanol, carbon dioxide, biomass and glycerol. They operated with values of capacitive energy in the range of 2KJ/h.m3 to 12,000KJ/h.m3. The best results were obtained in the interval from 5KJ/h.m3 to 3,000KJ/h.m3. The converter used, depending on the operating volume, the best functional adjustment is narrowly around 140KJ/h.m3.

[036]- O aumento da biomassa ocorre em valores energéticos pouco superiores, como pode ser mostrado na figura 4 do EXEMPLO 2. Dessa forma admite-se que a aplicação exclusiva do conversor na propagação e trato da levedura pode operar na faixa de 5KJ/h.m3 a 3.000KJ/h.m3. Observe-se que a razão de produção de glicerol torna crescer em nível de energia aumentada em relação ao ponto de máximo que favorece o rendimento na produção de etanol.[036]- The increase in biomass occurs at slightly higher energy values, as can be shown in figure 4 of EXAMPLE 2. Thus, it is assumed that the exclusive application of the converter in the propagation and treatment of the yeast can operate in the range of 5KJ/ h.m3 to 3,000KJ/h.m3. Note that the glycerol production ratio makes it grow at an increased energy level in relation to the maximum point that favors the yield in ethanol production.

[037]- As tabelas abaixo exibem as relações de máximos observados de produtos em dois valores de energia capacitiva, conforme as figuras 3 e 4.

Os seguintes dados foram obtidos:

[037]- The tables below display the maximum observed ratios of products in two values of capacitive energy, as shown in figures 3 and 4.

The following data were obtained:

[038]- A Fig.05 exibe o comportamento do conversor capacitivo atuante no EXEMPLO 2, em relação à corrente elétrica induzida ao meio em reação. O gráfico em referência caracteriza a baixa robustez do arranjo, provocada pelas condições dimensionais do reator. Observa- se o máximo recomendado de corrente elétrica de 30A/m3.[038]- Fig.05 shows the behavior of the capacitive converter acting in EXAMPLE 2, in relation to the electric current induced to the medium in reaction. The graph in reference characterizes the low robustness of the arrangement, caused by the dimensional conditions of the reactor. The maximum recommended electrical current of 30A/m3 is observed.

Claims (4)

1.- “PROCESSO DE PROPAGAÇÃO DE LEVEDURA E CONTENÇÃO DE BACTÉRIAS NA PRODUÇÃO CERVEJEIRA”, caracterizado pelo fato de utilizar um conversor energético capacitivo com níveis energéticos na faixa de 20J/h.m3 a 150KJ/h.m3; em que se é empregado um energizado por corrente contínua, corrente contínua pulsada e corrente elétrica alternada; em que o substrato é um açúcar fermentável oriundo da sacarificação de polissacarídeos, de amiláceos e de celulósicos; em que a levedura é Saccharomyces; em que as bactérias são agentes infestantes; em que a corrente elétrica, no volume entre armaduras do conversor, é de 1 a 30 A/m3; em que a densidade de corrente, na área útil capacitiva do conversor, é de 20 a 500 mA/m2; em que se pode incluir, opcionalmente, a contenção bacteriana de mostos de fermentação com a aplicação de energia de 1 KJ/h.m3 a 400 KJ/h.m3, no volume entre armaduras do conversor capacitivo; e em que se pode incluir, opcionalmente, o tratamento e propagação de levedura com a aplicação de energia de 0,2 J/h.m3 a 600 KJ/h.m3, no volume entre armaduras do conversor capacitivo.1.- “PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND CONTAINMENT OF BACTERIA IN BEER PRODUCTION”, characterized by the fact that it uses a capacitive energy converter with energy levels in the range of 20J/h.m3 to 150KJ/h.m3; in which one energized by direct current, pulsed direct current and alternating electric current is used; in which the substrate is a fermentable sugar derived from the saccharification of polysaccharides, starches and cellulosics; wherein the yeast is Saccharomyces; wherein the bacteria are weeds; in which the electric current, in the volume between armatures of the converter, is from 1 to 30 A/m3; in which the current density, in the capacitive useful area of the converter, is from 20 to 500 mA/m2; in which one can optionally include bacterial containment of fermentation musts with the application of energy from 1 KJ/h.m3 to 400 KJ/h.m3, in the volume between armatures of the capacitive converter; and in which, optionally, the treatment and propagation of yeast can be included with the application of energy from 0.2 J/h.m3 to 600 KJ/h.m3, in the volume between armatures of the capacitive converter. 2.- “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da levedura ser Saccharomyces cerevisiae ou Saccharomyces uvarum.2.- “PROCESS”, according to claim 1, characterized by the fact that the yeast is Saccharomyces cerevisiae or Saccharomyces uvarum. 3.- “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do substrato ser sacarose, frutose, glicose, maltose e manose e composição entre esses.3.- “PROCESS”, according to claim 1, characterized by the fact that the substrate is sucrose, fructose, glucose, maltose and mannose and the composition between these. 4.- “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da aplicação de energia no conversor capacitivo na frequência de 1KHz a 1MHz, no caso de energização com corrente contínua pulsada ou alternada.4.- “PROCESS”, according to claim 1, characterized by the fact that energy is applied to the capacitive converter at a frequency of 1KHz to 1MHz, in the case of energizing with pulsed or alternating direct current.

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