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Diferenças entre processos de fermentação contínua e batelada

Existe muita polêmica sobre este assunto e tentarei ser o mais imparcial possível, pois, não existe razão de ordem pessoal para que eu defenda um ou outro tipo de processo. Existem situações onde um dos processos é mais indicado que o outro, mas esta definição deve estar baseada em argumentos técnicos e econômicos e não emocionais.

Infelizmente, os primeiros processos de fermentação contínua instalados no Brasil, não levavam em consideração o mínimo de conceito básico de engenharia. Concebidos por tecnólogos ou mesmo práticos do setor, estes sistemas de fermentação eram a adaptação de baixo custo de unidades de fermentação batelada existentes e sempre eram feitos no sentido de aumentar a produção de etanol sem que fosse necessário gastar muito dinheiro. Estas gambiarras foram uma das causas da perda de confiança por parte dos técnicos do setor com respeito a este tipo de processo. Mesmo os processos com um pouco mais de engenharia, desenvolvidos no final dos anos 80 ainda apresentavam limitações, não somente por erros na sua concepção, mas também pelo custo de instalação de sistema de controle confiáveis que atualmente transmite às plantas de fermentação contínua uma flexibilidade jamais imaginada à 20 anos atrás.

Os primeiros processos de fermentação alcoólica contínua apresentavam configuração de fermentadores que favoreciam a decantação de células de levedura no seu interior, formando zonas de estagnação e pontos de contaminação muito difíceis de serem removidos com a planta em funcionamento. Da mesma forma, as interligações dos fermentadores eram feitas sem nenhum critério, formando hora curto circuito de material em processo e hora zonas de estagnação. Sem nenhum controle de tempo de residência, não era possível controlar o nível de conversão em cada estágio de fermentação, submetendo as células de levedura a situações de stress. Com todas estas falhas, é óbvio que estes processos de fermentação apresentavam muitos problemas operacionais e de difícil solução, não porque o processo contínuo é falho, mas sim porque as plantas continham erros conceituais. Na verdade o surgimento dos processos contínuos e sua instalação nas unidades industriais foram feitas de forma precoce, em um tempo onde não estava disponível ainda todo o conhecimento necessário sobre seu comportamento para permitir a elaboração de um projeto adequado. Estas instalações, apesar de terem acelerado a obtenção de informações sobre o comportamento deste tipo de processo, causaram mais danos que benefícios, pois, criaram um preconceito contra este tipo de processo que persiste até hoje.

A diferença básica de um processo batelada e um processo contínuo está no fato de que uma planta operando de forma contínua tem um nível de utilização dos equipamentos de 100%, ou seja, não existem tempos mortos, diminuindo assim o volume de fermentadores necessários e área de troca térmica dos trocadores de calor utilizados para resfriar os mesmos. Este fato faz com que o investimento inicial em um processo contínuo possa chegar a 60% daquele necessário para a instalação de um processo batelada de mesma capacidade. Apesar de custarem menos, os processos de fermentação contínua exigem um maior nível de automação e sua operação, apesar de mais simples, exigem maiores cuidados. Isto se dá porque no processo contínuo, somente 15% do total de fermento em processos está sendo tratado nas cubas e quando retorna para o primeiro fermentador o encontra cheio, ou seja, se as condições de fermentação no primeiro fermentador não forem satisfatórias, tem-se sérios problemas operacionais. Já no processo batelada, todo o fermento contido no fermentador é tratado ao mesmo tempo e ao retornar para o processo encontra um fermentador vazio e limpo, tornando o controle do nível de contaminação mais fácil. Pelo exposto acima, na condução dos processos de fermentação contínua deve-se trabalhar no sentido de manter as condições de operação dentro da faixa desejada, pois, caso haja algum desvio, a correção é muito demorada devido a grande inércia do sistema, ou seja, o processo de fermentação alcoólica contínua não admite erros na sua condução.

Sendo assim, o processo de fermentação contínua é indicado para plantas que utilizam matéria prima de melhor qualidade (caldo evaporado com adição de no máximo 40% de ART proveniente de mel) e que possuam certa continuidade do processo (poucas paradas por chuva ou por problemas mecânicos). Para unidades trabalhando com mosto a base de mel esgotado e água, instaladas em regiões chuvosas ou com muitas paradas por problemas mecânicos, o processo batelada é o mais indicado, pois, permite algumas estratégias operacionais não convencionais que permitem obter melhores resultados nestas situações.

Quanto ao rendimento fermentativo, os dois processos se bem operados fornecem o mesmo rendimento. Neste caso deve-se utilizar os rendimentos obtidos por balanço de massa para avaliação destes processos.

O controle de contaminação de ambos os processos dependem de uma instalação adequada do sistema de limpeza de linhas e equipamentos. Para os processos de fermentação contínua, são instalados nos tetos dos fermentadores e tanques de tratamento ácido, dispositivos que permitem a limpeza do espaço vazio destes tanques utilizando condensado a 95oC, sem que haja necessidade de parar a operação do mesmo. Este procedimento impede a formação de focos de contaminação dentro destes equipamentos. Com estes recursos, é possível controlar o nível de contaminação destes processos com baixo consumo de agentes antimicrobianos.

Espero que este texto tenha esclarecido as principais diferenças entre o processo contínuo e batelada e quando a utilização de um é mais indicada que a do outro. É importante também lembrar que erros na concepção de projeto afetam negativamente ambos os processos, mas com mais intensidade o processo contínuo. Para o processo contínuo o controle do nível de conversão nos estágios de fermentação é de fundamental importância para se atingir desempenho satisfatório, sendo, portanto, necessário levar este fator em consideração na concepção do projeto.

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