controle microbiológico do processo de fermentação

Fermentação
Aumento na Produção de Etanol através do Controle Microbiológico
FORUM PROCANA
USINA DE ALTA PERFORMANCE
RIBEIRÃO PRETO-SP
19 de setembro de 2014
Desde a safra de 2006, vem trabalhando com Controle
Microbiológico do Processo de Fermentação Etanólica
com desenvolvimento de metodologias, diagnósticos e
com protocolos laboratoriais oficiais adaptados ao
setor sucroenergético com resultados expressivos em
Desinfecção Industrial com Controle Microbiológico e
adequação de produtos antimicrobianos e antibióticos.
A
MC
DESINFECÇÃO
INDUSTRIAL
segue
rigorosamente todos os protocolos ANVISA-MAPA.
• PORQUE CONTROLAR A
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA?
• O QUE ESTAS BACTÉRIAS
CAUSAM NO NOSSO PROCESSO
FERMENTATIVO?
CONTROLE
MICROBIOLÓGICO
DO PROCESSO •
FERMENTATIVO
ATITUDES DE CONTROLE
MICROBIOLÓGICO EM OUTRAS
INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS
• QUAIS AS METODOLOGIA PARA
SE QUANTIFICAR ESTE
MICROBIOTA CONTAMINANTE?
CONTROLE MICROBIOLÓGICO DO PROCESSO DE
FERMENTAÇÃO ETANÓLICA E SUAS IMPLICAÇÕES
•
•
•
•
Os maiores prejuízos causados pela contaminação bacteriana são a
degradação da sacarose e a formação dos ácidos láticos e acéticos que
ocasionam perda de açúcar para a conversão em etanol e intoxicação das
leveduras .
Faz-se necessário o uso de produtos antimicrobianos para conter esta
contaminação que tem levado prejuízos incalculáveis à produção de
Etanol.
O Controle Microbiológico do Processo de Fermentação é uma ferramenta
importante para o bom rendimento fermentativo para não se fazer uso
abusivo de antibióticos e produtos antimicrobianos que desencadeiam a
resistência bacteriana.
Importante no Controle Microbiológico e a quantificação dos níveis de
contaminação bacteriana para dosagem de produtos adequadamente e
sem causar danos à Saúde Pública e corrigir a fermentação em tempo
hábil. (Oliva-Neto&Yokoya,1997) ( Amorim & colaboradores ,1999)(Pesquisadores UNESP-RIO CLARO 2012)
(Souza e Silva, M.C,2009
)
EFEITOS E CAUSAS DAS BACTÉRIAS NO
NOSSO PROCESSO
* CONSOMEM A NOSSA MATÉRIA PRIMA = SACAROSE
* CONSOMEM NOSSO PRODUTO FINAL = AÇÚCAR
* CONSOMEM NOSSO PRODUTO FINAL = ÁLCOOL
PREJUÍZOS INCALCULÁVEIS EM TODA CADEIA DO PROCESSO
ATITUDES DE CONTROLE
MICROBIOLÓGICO EM OUTRAS
INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS
Diretorias Industriais impuseram controles microbiológicos
rígidos para não tomarem prejuízos incalculáveis em seus
produtos finais e nas suas matérias primas.
Diretorias Industriais impuseram Programa de Qualificação
Especifico aos seus colaboradores evitando desta forma
entre outras coisas a PERDA DE CONFIANÇA NA EMPRESA.
Qual metodologia de
diagnóstico.
CONTROLE MICROBIOLÓGICO EFICIENTE DEPENDE DA
QUANTIFICAÇÃO DO MICROBIOTA CONTAMINANTE
BACTÉRIAS CONTAMINANTES DO
PROCESSO DE FERMENTAÇÃO
Trabalho Científico de Isolamento e Plaqueamentos de
222 culturas bacterianas diretamente da fermentação
Profa. Dejanira-UNESP-RIO CLARO 1999
Gram Negativas -
Bactérias
Gram positivas
24,3%
Acetobacter 30%
Enterobacter28%
Xantobacter 15%
Água,
Re-contaminação
75,7%
Bastonetes
Cocos
77%
23%
Lactobacilos 77%
Bacilos 16%
Sporolactobacilos 6%
Ácido láctico
Leuconostoc 82%
Micrococos 10%
Staphylococos 8%
Dextrana
Ácido láctico
Acetobacter
Levedura
Álcool
Glicerol
Ácido
Acético
NÍVEIS ACEITÁVEIS DE CONTAMINAÇÃO
BACTERIANA PROCESSO FERMENTATIVO
MOSTO
≤103
BOM
CUBA
≤ 106
BOM
DORNA
≤ 106
BOM
NECESSIDADE DE
DESENVOLVER
NOVAS TÉCNICAS
DE
DIAGNÓSTICOS
RÁPIDOS DA
CONTAMINAÇÃO
BACTERIANA DO
PROCESSO DE
FERMENTAÇÃO
 Técnicas como a contagem de bactérias –bastonetes por
microscopia não podem ser mais consideradas como principal
ferramenta quantitativa do microbiota contaminante para um
Controle Microbiológico do Processo de Fermentação pois
quando comparadas com plaqueamentos dificilmente
apresentam o mesmo resultado.
 Quanto à técnica do lactimetro é bom lembrar que a técnica não
mede ácido lático total e que não são todas as bactérias
contaminantes fermentadoras que produzem o ácido lático. O
Lactimetro não é um bom quantificador do microbiota bacteriano
contaminante do processo, não é preciso como o plaqueamento.
 Plaqueamento técnica precisa em quantificação que demora no
mínimo 48 horas para leitura das bactérias contaminantes totais
do processo. Normalmente a série de diluições em PETRIFILM é
NECESSIDADE DE
realizada com solução salina ou água esterilizada não
DESENVOLVER
corrigindo as necessidades nutricionais das bactérias do
NOVAS TÉCNICAS
processo fermentativo induzindo há um falso diagnóstico.
DE
DIAGNÓSTICOS
RÁPIDOS DA
CONTAMINAÇÃO
BACTERIANA DO
PROCESSO DE
FERMENTAÇÃO
 O KIT MC fez uso em sua metodologia de plaqueamentos
prévios corrigidos para criar um Gabarito de Cores e a
quantificação da Contaminação com tempo de diagnóstico
muito rápido, tornando-se uma ferramenta importante para a
Microbiologia Industrial do Setor Sucroalcooleiro.
 O KIT MC e toda a sua metodologia de diagnóstico é VALIDADO
por plaqueamentos devido a sua precisão em quantificar o
microbiota bacteriano contaminante do processo, produtoras
ou não de ácido lático.
A
VITÓRIA DA MICROBIOLOGIA
CONTRA O TEMPO
KIT MC DIAGNÓSTICO RÁPIDO DA
CONTAMINAÇÃO BACTERIANA
KIT MC DE DIAGNÓSTICO RÁPIDO
• Os Kits MC de diagnósticos rápidos de contaminação
bacteriana podem ser utilizados para avaliar e quantificar
os níveis de contaminação no processo com os seguintes
caldos: primário, misto, mosto de alimentação, fermento
tratado-não tratado e dornas em fermentação,dorna
pulmão, tubulações etc
• O Kit MC propicia ao laboratório de microbiologia industrial
um rastreamento do controle microbiológico do
processo de forma precisa e rápida levando de 30 a 60
minutos de incubação em estufa bacteriológica a 35 C0.
para termos a viragem de cor do Indicador Cromogênico.
KIT MC inoculado com
caldo
0µ
30µ
60µ
90µ
210µ 480µ
Fotografia oficial dos testes pilotos realizados na UNESP
GABARITO DE CORES PARA A
QUANTIFICAÇÃO
QUAL TUBO ESCOLHER
PARA FECHAR O
DIAGNÓSTICO NO
GABARITO DE CORES?
ESCOLHENDO O TUBO PARA FECHAR O DIAGNÓSTICO NO
GABARITO DE CORES
DEPOIMENTOS DA PRATICIDADE-RAPIDEZ E
CONFIABILIDADE DOS RESULTADOS
USINA SANTA ADÉLIAJABOTICABAL
DEPOIMENTOS DA PRATICIDADE-RAPIDEZ E
CONFIABILIDADE DOS RESULTADOS
USINA REGIÃO DE PIRACICABA
“CASES”
KIT MC DIAGNÓSTICO RÁPIDO DA CONTAMINAÇÃO
NA
EFICIÊNCIA DO PROCESSO DA FERMENTAÇÃO
E NA
EFICIÊNCIA EM PRODUÇÃO DE ÁLCOOL
Tomamos medidas imediatas no dia 16/11/12 após o resultado rápido do Kit MC, onde
aplicamos uma quantidade mínima de antibiótico para combater a infecção antes da
confirmação da validação pelo plaqueamento e ganhamos 48horas com ações
corretivas e específicas . O resultado foi que aumentamos a produção de etanol nos
03 dias monitorados com volume excedente de 475.291 litros e gastamos menos
antibiótico e ácido sulfúrico. O processo de fermentação esta com eficiência máxima
depois destas correções em tempo e a viabilidade acima de 90% com produção de GL
de 9,68.
.
_______________
SABRINA BARBOSA DE OLIVEIRA
(19/11/12)
Dosagem Anterior
Setembro/outubro
Dosagem Realizada (16/11
e 17/11)
2,500 kg
0,500 kg
R$ 216,89
R$ 216,89
6
6
Dosagem batelada
1
2
Total Dosagem
6
12
R$ 3.253,38
R$ 1.301,35
Descrição
Antibiótico aplicado MONENSINA
R$ (Kg)
Cubas Aplicadas em volume de Cuba com contaminação dado
Pelo KIT MC DIAGNÓSTICO RÁPIDO
108 média ufc/ml e 107 alta ufc/ml na
dorna
R$ (dosagem)
Descrição
Dosagem do dia
anterior (15/11/12)
Dosagem do dia
(16/11/12)
Dosagem do dia
(17/11/12)
Dosagem do dia (18/11/12)
Ácido Sulfúrico (kg)
3.410,00kg
1.620,00kg
1.560,00kg
1.860,00kg
R$ (Kg)
R$ 0,38
R$ 0,38
R$ 0,38
R$ 0,38
R$ (dia)
R$ 1.295,80
R$ 615,60
R$ 592,80
R$ 706,80
Produção Etanol (L)
484.073
571.879
667.145
688.486
pH
2,19
3,5
3,5
3,5
GL dornas
8,12
≥ 9,0
≥ 9,0
≥ 9,5
107 alta UFC/ml no dia 15/11/12
Contaminação das Dornas
para 106 baixa UFC/ml nos dia 16 a 18/11/12
GRUPO GUARANI
Unidade de Tanabi -SP
Leitura dada pelo Gabarito de Cores
Leitura dada pelo Gabarito de Cores
106 baixa UFC/ML
108 alta UFC/ML
CASE
GRUPO GUARANI
•
•
•
•
•
•
Uso Do KIT MC para teste de limpeza do Trocador de calor
de caldo clarificado
Limpeza Manual com água fria.
Amostras :
Caldo Clarificado na Entrada do trocador de calor
< 104
Caldo Clarificado na saída do trocador de calor após 1 h
da limpeza- 104 baixa - 105 media
Caldo Clarificado na saída do trocador de calor após 4,5 h
da limpeza - 104 baixa - 105 media
Caldo Clarificado na saída do trocador de calor após 3
dias da limpeza - 106baixa - 106 media
MC DESINFECÇÃO INDUSTRIAL
Uso do KIT MC para teste de limpeza do Trocador de calor de caldo clarificado
< 104
MC DESINFECÇÃO INDUSTRIAL
104 baixa - 105 media
Uso do KIT MC para teste de limpeza do Trocador de calor de caldo clarificado
104 baixa - 105 media
106 baixa - 106 media
RASTREAMENTO DO PROCESSO PARA DIAGNÓSTICO DOS
PONTOS CRITICOS E DOSAGENS DE PRODUTOS
USINA “1” NA REGIÃO DE RIBEIRÃO PRETO
Na usina “1”, devido a um
problema recontaminação do
vinho , foram avaliados os
seguintes pontos :
• Mosto no anel de distribuição
• Cuba
• Dorna após enchimento
• Dorna Morta
Dorna Pulmão
• Fermento na saída da
centrifuga
O fluxograma ao lado mostra os
resultados obtidos pelo Kit MC:
Pulmão
107
Fermento
Filtro
108
Cuba
108
Mosto Anel
≤
103
TC3
Mosto ETC
TC2
TC1
Dorna
107
RASTREAMENTO DO PROCESSO PARA DIAGNÓSTICO DOS
PONTOS CRITICOS E DOSAGENS DE PRODUTOS
USINA ‘1” NA REGIÃO DE RIBEIRÃO PRETO
RASTREAMENTO DO PROCESSO
PARA DIAGNÓSTICO DOS PONTOS
CRITICOS E DOSAGENS DE
PRODUTOS
USINA “1” NA REGIÃO DE
RIBEIRÃO PRETO
Kit MC
2/mai
Mosto anel
Menor que a detecção do método(< 10e4)
Cuba tratada
108 baixa
Dorna Morta
107 baixa
Pulmão vinho
107 baixa
Fermento saída
centrif.
108 baixa
Conclusão:
Vários pontos analisados pelo Kit MC não tinham sido
avaliados pela unidade o que foi possível pela facilidade do
método.
O principal ponto de contaminação foi na cuba(fermento
parado na tubulação), cujo ponto normalmente não é analisado
pelas usinas.
Foram dosados 3ppm de MONENSINA no volume de cuba em
duas rodadas do ciclo de fermentação. O rendimento
fermentativo foi confirmado no dia seguinte com aumento de
produção de etanol registrado no COI.
Resultados do rastreamento pelo KIT MC
e suas medidas preventivas e corretiva
Usina 1
• Após o Rastreamento da contaminação no Processo foi
melhorada a limpeza nos trocadores de calor e alterada a
aplicação de antibióticos com 2 rodadas no volume de cuba e
não de dorna
• A contaminação no mosto caiu para 102 ufc/ml
• Contaminação na fermentação caiu de 108 para 106 ufc/ml
KIT MC DIAGNÓSTICO RÁPIDO
PRECISÃO EM DIAGNÓSTICO
VALIDADO POR PLAQUEAMENTO
• Prof.Biom Dr. Mário César Souza e Silva
• Microbiologista Especializado em Desinfecção Industrial
• Professor Universitário de Microbiologia desde 1984
• Consultor e Auditor em Desinfecção Industrial com Controle Microbiológico
do Processo de Fermentação Etanólica
• Auditor Interno FSSC 22000 Indústria Alimentícia
Padrões de Segurança Alimentar Seguras dentro do processo de produção.
• Idealizador do Projeto “ Cálculo do Índice de Floculação para avaliação
prévia da qualidade do fermento”.
•
Idealizador do Projeto KIT MC de Diagnóstico Rápido de Contaminação
Bacteriana . UNESP-RIO CLARO.
• Idealizador do Meio de Cultura MCS Específico para Bactérias
Contaminantes do Processo de Fermentação
• Idealizador da Pesquisa de Análise de Cepas Isoladas de Fermentação
Etanólica para averiguação de multirresistência a antibióticos de uso
rotineiro em Destilarias – Laboratório de Referência de Estudos de Genes de
Resistência Bacteriana a Antibióticos-UFRGS
• Diretor Técnico da MC DESINFECÇÃO INDUSTRIAL.
PESQUISA & DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO PARA O
SETOR SUCROENERGÉTICO
ÓRGÃOS FINANCIADORES EM P&D
FAPESP-PIPE - FINEP EMPRESAS - APLA ORG
MASTER CANA 2014 INOVAÇÃO
TECNOLÓGICA
VITÓRIA DA MICROBIOLOGIA CONTRA O TEMPO
As pessoas que vencem neste mundo são
as que procuram as circunstâncias de que
precisam e, quando não as encontram,
as criam."
Bernard Shaw
OBRIGADO
www.mcdesinfeccaoindustrial.com.br
(16 )3512 4310
E-mail: [email protected]