BR102017011574A2

BR102017011574A2 - yeast propagation process and bacterial containment in brewing

Info

Publication number: BR102017011574A2
Application number: BR102017011574-7A
Authority: BR
Inventors: 6 § 4 Da Lpi 9279/96 Art
Original assignee: Leonardo Garnica
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-18
Also published as: BR102017011574B1

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."yeast propagation process and bacterial containment in brewing", whose application of this process can be performed in all combinations of the characteristics of the dielectric, or electrolyte, and capacitive system, such as armature area, armature pair spacing, net volume between armatures, electrical voltage applied to armatures, electrical current between armatures, capacitive energy, capacitive energy per hour and by converter volume, volume between armatures, and frequency of application in the case of pulsed direct current or alternating current, electrical conductivity , concentration of microorganisms.

Description

PROCESSO DE PROPAGAÇÃO DE LEVEDURA EYEAST AND PROPAGATION PROCESS

CONTENÇÃO DE BACTÉRIAS NA PRODUÇÃO CERVEJEIRA.BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION.

[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 an application for an invention patent for a yeast propagation and bacteria containment process in beer production.

[002]-Como é de conhecimento dos técnicos no assunto, embora a fermentação da cerveja seja um processo desenvolvido por microrganismos, pretensamente mono-cultural 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. 0 conhecimento e a gestão desses constituintes em todas as fases de produção tem elevado de forma significativa a qualidade da cerveja produzida.[002] -As is known to technicians in the subject, although beer fermentation is a process developed by microorganisms, supposedly mono-cultural amid a few exceptions, beer production involves a succession of microbial constituents that dramatically influence quality and the cost of the final product. The knowledge and management of these constituents at all stages of production has significantly raised 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 pureza e concentração contaminação bacteriana, o preparo da levedura em termos de de células, com um mínimo de capazes de propiciar a manutenção dos níveis de tempo de fermentação e qualidade final do produto. Como exemplo na propagação da levedura[003] -The spread of yeast, as an important stage in production that involves the production of ethanol by fermentation, aims at purity and concentration of bacterial contamination, the preparation of yeast in terms of cells, with a minimum of capable of providing maintenance of fermentation time levels and final product quality. As an example in the spread of yeast

Saccharomyces cerevisíae nas fermentações altas eSaccharomyces cerevisíae in high fermentations and

Saccharomyces uvarum nas fermentações baixas.Saccharomyces uvarum in low fermentations.

[004]-Do ponto de vista geral, não apenas focando na fermentação da indústria cervejeira, as reações de respiração aeróbica traduzidas na conversão e anaeróbica dos microrganismos são metabólica de uma matéria-prima, ou de um substrato, para metabólitos ou produtos. Essas reações[004] -From the general point of view, not only focusing on the fermentation of the brewing industry, the reactions of aerobic respiration translated into the conversion and anaerobic of the microorganisms are metabolic of a raw material, or of a substrate, for metabolites or products. These reactions

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2/13 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.2/13 metabolic are characterized by the 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, without being 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 especifico dos mesmos, em relação à população dos microrganismos e em relação ao substrato.[005] -This qualified and quantified product formation is related to the concentration of substrate, the concentration of microorganisms and the transformation coefficients of products 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 the 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 inicio.[006] -The 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 to start.

[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[007] -Thus, the metabolic product cannot be formed in large quantities until sufficiently high concentrations of microorganisms are present. Consider intracellular reactions as complex, from the ways in which the intervening microorganisms spread. Yeast, a single-celled eukaryotic cell, reproduces by budding, while the bacterium, a single-celled prokaryote cell, reproduces by fission.

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3/13 binária. 0 levedo cresce por alongamento de cadeia e ramificação, enquanto que 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.3/13 binary. The yeast grows by chain lengthening and branching, while the bacteria will double in mass and intercellular content to then be divided into two identical cells. While cell division can take 15 minutes to 1 hour, sprouting can take 45 minutes to 2 hours.

[008]-As rotas especificas 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 reaction sequences 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, on the use of nutrients and on 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 continua e em regime de corrente continua pulsada ou alternada em alta frequência, diretamente ao mosto, ou ao sistema em reação. 0 aumento na massa produzida de etanol por massa de substrato, destaca-se entre esses aumentos.[009] -It is now found that the speed of these reactions, that is, the rates of mass variation of product concentration and yeast concentration, per unit of substrate consumed and per unit of time, are increased by the application of capacitive electrical energy in special direct current regime and in high frequency pulsed or alternating direct current regime, directly to the wort, or to the system in reaction. The increase in the mass of ethanol produced 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[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, has their reproduction restrained, with a marked reduction in the population. In the same direction of sensitivity to capacitive energy

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4/13 observa-se a produção de Glicerol, mostrado nas tabelas e gráficos (figuras 3 e 4) do EXEMPLO 2, a serem definidos adiante.4/13 we observe the production of Glycerol, shown in the tables and graphs (figures 3 and 4) of EXAMPLE 2, to be defined below.

[Oll]-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.[Oll] - Another finding, directly related to the operational 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 made to 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 carried out 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[015] -Fermentation reactions with fungi, yeasts and bacterial fermentation reactions are used industrially. Fermentation reactions have their broadest industrial use based on availability and

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5/13 nos custos das matérias-primas, na utilização de subprodutos e em taxas de reação aumentadas.5/13 in raw material costs, 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] -In accordance with the invention described here, the concentration of inoculum and contaminant, or the conversion rates of products are altered 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, that is, to increase the number of runs or batches that can be fermented in a given reactor and, furthermore, , increase the profitability of the reaction, by increasing the product by the substrate consumed.

[017]-Por estimulação elétrica capacitiva entende-se a aplicação de energia elétrica capacitiva em sistema com corrente elétrica continua especial (CC), ou sistema com corrente elétrica continua 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 lKHz 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] - By capacitive electrical stimulation is understood as the application of capacitive electrical energy in a system with special continuous electric current (DC), or a system with pulsed continuous electric current (CCP) or alternating (AC), with the must in fermentation, or reagent medium, such as dielectric. The last two, CCP and CA, in high frequency from 1KHz to 1MHz. The voltage levels that characterize capacitive energy are closely linked to the physical, chemical and biological characteristics of the system in reaction.

[018J-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 volume liquido entre armaduras, armaduras, corrente elétrica entre pares de armaduras, tensão elétrica aplicada às entre armaduras, energia[018J-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, net volume spacing between armatures, armatures, electric current between armature pairs, applied electrical voltage between armor, energy

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6/13 capacitiva, energia capacitiva por hora e por volume do conversor, volume entre armaduras, e frequência de aplicação no caso de corrente elétrica continua pulsada ou corrente alternada, condutividade elétrica, concentração de microrganismos.6/13 capacitive, capacitive energy per hour and per volume of the converter, volume between armatures, and frequency of application in the case of pulsed electrical 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 adequate levels, however not restrictive or obligatorily controlled, of pH, fermentation temperature dependent on the process and the strain used, in high and low beer fermentation, cell count (10 ⁶ / ml to 10 ⁹ / ml) and concentration of ethanol produced 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 etilicos 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 distillates and also in the production of fuel ethanol.

[021]-Para os processos aeróbicos 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 lKHz a 1MHz, no caso de operação com corrente continua 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 anaerobic aerobic processes, present in fermentations in general, in high and low primary beer fermentations and in secondary fermentations, in the maturation stage, the energy levels with greater efficiency in the identified transformations, are in the range of 20J / hm ³ and 150KJ / hm ³ , with frequency in the range from 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (CCP) and alternating current (AC). The application of capacitive energy to the reagent system is done by the equipment called Converter, according to the patent application filed with the INPI, by the same holder.

Petição 870170036787, de 31/05/2017, pág. 17/32Petition 870170036787, of 05/31/2017, p. 17/32

7/13 [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.7/13 [022] -This invention can also be applied in the preparation and propagation of yeast, through which it aims to control and reduce contamination by bacteria and increase the concentration of yeast, in terms of the count of yeast cells and cell viability.

[023J-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 lKHz a 1MHz, no caso de operação com corrente continua pulsada (CCP) e corrente alternada (CA).[023J-The present invention allows this double positive effect: The spread of yeast and the containment of bacteria, especially Lactobacilli. Adequate energy levels for this operation are in the range of 20J / hm ³ to 150KJ / hm ³ , with the recommended maximum limit being 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 maintained in the range from 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (CCP) 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. 0 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-deaçúcar. Os níveis energéticos adequados nessa operação situam-se na faixa de lKJ/h.m³ a 400KJ/h.m³, com frequência na faixa de lKHz a 1MHz, no caso de operação com corrente continua pulsada (CCP) e corrente alternada (CA).[024] -This invention, with the benefits counted in containing contamination by Lactobacilli, can be applied to the fermentation wort, prior to the fermentation stage. The must that is the object of this application may be that from the mashing stage in the manufacture of beer, such as those from the saccharification of starch or cellulose and those from direct sugars, sucrose, fructose and glucose, such as sugar beet and sugar cane. The appropriate energy levels for this operation are in the range of 1KJ / hm ³ to 400KJ / hm ³ , often in the range of 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (CCP) and alternating current (AC).

Petição 870170036787, de 31/05/2017, pág. 18/32Petition 870170036787, of 05/31/2017, p. 18/32

8/13 [025]-Em conversores de pequena capacidade, com volume entre armaduras inferiores a 3 litros, os níveis adequados de energia, na fermentação, podem atingir 3.OOOKJ/h.m³.8/13 [025] -In small capacity converters, with volume between reinforcements below 3 liters, the adequate levels of energy, in the fermentation, can reach 3.OOOKJ / hm ³ .

[026]-Diferentes experimentos foram conduzidos para análises de performance e estabelecimento de fronteiras operacionais do invento. Foram empregadas leveduras Saccharomyces cerevísíae 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. 0 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 to analyze performance and establish operational boundaries of the invention. Saccharomyces cerevísíae yeasts based on the strain MAURIFERM Y904 were used. As substrate, sucrose, glucose and fructose sugars, corn syrup - glucose were used, with measurement of the Total Reducing Sugar (ART) concentration and total fermentable sugars (AFT), in the case of corn syrup. The alcoholic degree of the fermented wort 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 the analysis of dry biomass the protocol OD590 was used. The infestation rates were calculated based on the count of microorganisms under a microscope, and the value reports the ratio between the amount of yeast by lactobacilli.

[028]- A seguir a presente invenção será melhor compreendida com auxilio das figuras anexas, onde:[028] - Next, the present invention will be better understood with the help of the attached figures, where:

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;Fig. 01 represents bars that show the Cell Count X Capacitive Energy ratio, that is, the behavior of yeast and rod microorganisms as a function of the capacitive energy, of Example 1;

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9/13 a Fig. 2 representa barras que mostram a relação mássica (rendimento) Etanol/ART X Energia Capacitiva, definidas no Exemplo 1;9/13 Fig. 2 represents bars that show the mass ratio (yield) Ethanol / ART X Capacitive Energy, defined in Example 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;Fig. 3 represents bars showing the Molar Mass x Capacitive Energy ratio for the products Ethanol and Carbon Dioxide, defined in Example 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.Fig. 4 represents bars showing the Mass x Capacitive Energy ratio for the Glycerol and Biomass products, defined in Example 2; and Fig. 5 represents a curve showing 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 which should be understood as illustrative, that is, they do not have 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 l,lcm, construídas em aço inoxidável 316L.[030] -EXAMPLE 1: Fermentation was processed in a 50m ³ reactor using an immersed capacitive converter and a conventional one, without the converter. Converter with an exchange area of 37.7m ² , volume of 0.415m ³ , consisting of 47 concentric cylindrical reinforcements, radially spaced 1, 1 cm, made of 316L stainless steel.

Condições Operacionais Operating Conditions Controle Control Conversor Converter Convencional Conventional Mosto Wort Caldo de Cana de Açúcar Sugar cane juice Inóculo S. cerevisíae Inoculum S. cerevisíae Recirculado Tratado Recirculated Treaty Temperatura Temperature 32°C a 34°C 32 ° C to 34 ° C pH pH 4,0 a 5,0 4.0 to 5.0 Energização do Conversor Converter Energization C.C. - l,7v DC - 1.7V - - Corrente Elétrica Electric current 724mA 724mA - - Frequência Frequency ~8.000Hz ~ 8,000Hz - - Energia Capacitiva Capacitive Energy ll,3KJ/h.m³ ll, 3KJ / hm ³ - -

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10/1310/13

Os seguintes dados foram obtidos:The following data were obtained:

Comparação de Fermentação sem e com Conversor Capacitivo Comparison of Fermentation without and with Capacitive Converter Hora Hour Processo Process Reagentes (Kg) Reagents (Kg) índice Infestação index Infestation Produtos (kg) Products (kg) ART ART Biomassa Biomass Etanol Ethanol Glicerol Glycerol 0 0 Sem Without 6.164 6,164 395 395 4,537 4,537 0 0 0 0 8 8 Sem Without <0, 01 <0.01 545 545 2,307 2.307 2.515 2,515 194 194 0 0 Com With 5.686 5,686 481 481 7,414 7.414 0 0 0 0 8 8 Com With <0, 01 <0.01 705 705 2,789 2,789 2.880 2,880 212 212

[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 LactobacíHus e Pedíococcus, 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 weed agents in beer making. The gram-positive bacteria, which bring the biggest problems for production with an impact on industrial productivity, are the lactic acid bacteria belonging to the genera LactobacíHus and Pedíococcus, and at least 10 species of lactobacillus 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 heavily contaminated, which is the fermentation of sugar cane juice in the manufacture of brandy (cachaça), where lactobacillus appears intensely, forcing the industry in the sector 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[032] -In figure 1, the behavior of yeast and rod microorganisms can be verified in

função occupation da gives energia capacitiva capacitive energy entregue delivered ao meio em in half in reação. A reaction. THE maior bigger redução reduction do nível of the level de infestação infestation ocorreu com occurred with a energia the energy capacitiva capacitive de in 34KJ/h.m³ 34KJ / hm ³ • • [033]-De [033] -From acordo wake up com a with the figura 2 o figure 2 nível de level of

produção de etanol, em relação ao consumo de substrato com base no ART (açúcar redutor total), em função da energiaethanol production, in relation to the substrate consumption based on ART (total reducing sugar), depending on the energy

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11/13 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 ll,3KJ/h.m³.11/13 capacitive delivered to the reaction medium, shows that the ratio of substrate conversion to ethanol is strongly influenced by the action of capacitive energy, which reaches a maximum of 0.506 (kg / kg), in the capacitive energy of ll, 3KJ / hm ³ .

[034]- EXEMPLO 2: Nesse caso a fermentação foi processada em reator com 90 litros (0,09m³) com o emprego do conversor capacitivo imerso e outra convencional, ou seja, sem o conversor. Conversor com área de troca de 0,13m², volume de 1,21 (0,0012m³), com 13 armaduras cilíndricas 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.[034] - EXAMPLE 2: In this case the fermentation was processed in a reactor with 90 liters (0.09m ³ ) using the immersed capacitive converter and another conventional one, that is, without the converter. Converter with 0.13m ² exchange area, 1.21 volume (0.0012m ³ ), with 13 concentric cylindrical reinforcements (12 capacitive elements), radially 0.9cm apart, made of 316L stainless steel. Corn syrup (sugars from starch hydrolysis) was used and total fermentable sugars - AFT were measured, with values in the glucose base.

Condições Operacionais Operating Conditions Controle Control Conversor Converter Convencional Conventional Mosto Wort Xarope de Mil Mil Syrup ao (Glicose) to (Glucose) Inóculo S. cerevisíae Inoculum S. cerevisíae Levedura Prensada Úmida Wet Pressed Yeast Temperatura Temperature 32°C a 34°C 32 ° C to 34 ° C pH pH 4,0 a 5,0 4.0 to 5.0 Energização do Conversor Converter Energization C.C. - l,5v DC - 1.5V - - Corrente Elétrica Electric current 31,lmA 31, lmA - - Frequência Frequency -7.000Hz -7,000Hz - - Energia Capacitiva Capacitive Energy 140KJ/h.m³ 140KJ / hm ³ - -

Os seguintes dados foram obtidos:The following data were obtained:

Comparação da Fermentação sem e com Conversor Capacitivo Comparison of Fermentation without and with Capacitive Converter Hora Hour Processo Process Reagentes (Kg) Reagents (Kg) Produtos (kg) Products (kg) AFT AFT Biomassa Biomass CO₂ Kg/(Mol)CO ₂ Kg / (Mol) Etanol Kg/(Mol) Ethanol Kg / (Mol) Glicerol Glycerol 0 0 Sem Without 11,993 11,993 1,125 1,125 0 0 0 0 0 0 8 8 Sem Without <0,005 <0.005 1,607 1.607 4,990 (113,4) 4,990 (113.4) 5,217 (113,3) 5.217 (113.3) 0,684 0.684 0 0 Com With 12,026 12,026 1,014 1,014 0 0 0 0 0 0 8 8 Com With <0,005 <0.005 1,605 1.605 4,589 (104,3) 4,589 (104.3) 5,488 (119,1) 5,488 (119.1) 0,713 0.713

Petição 870170036787, de 31/05/2017, pág. 22/32Petition 870170036787, of 05/31/2017, p. 22/32

12/13 [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.OOOKJ/h.m³. O melhores resultados foram obtidos no intervalo de 5KJ/h.m³ a 3.OOOKJ/h.m³. O conversor utilizado, em função do volume operacional, o melhor ajuste funcional fica estreitamente ao redor de 140KJ/h.m³.12/13 [035] - The operational 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 were operated with capacitive energy values in the range of 2KJ / hm ³ to 12.OOOKJ / hm ³ . The best results were obtained in the range of 5KJ / hm ³ to 3.OOOKJ / hm ³ . The converter used, depending on the operating volume, the best functional setting is closely around 140KJ / hm ³ .

[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.OOOKJ/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 shown in figure 4 of EXAMPLE 2. Thus, it is assumed that the exclusive application of the converter in the propagation and treatment of yeast can operate in the range of 5KJ / hm ³ to 3.OOOKJ / hm ³ . Note that the glycerol production ratio makes it grow in 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.[037] - The tables below show the observed maximum product ratios in two capacitive energy values, according to figures 3 and 4.

Condições Operacionais Operating Conditions Controle Control Conversor Converter Convencional Conventional Mosto Wort Xarope de Milho (Glicose) Corn Syrup (Glucose) Inóculo S. cerevisiae Inoculum S. cerevisiae Levedura Comercial Prensada Úmida Wet Pressed Commercial Yeast Temperatura Temperature 32°C a 34°C 32 ° C to 34 ° C pH pH 4,0 a 5,0 4.0 to 5.0 Energização do Conversor Converter Energization C.C. - 2,Ov C.C. - 2, Ov - - Corrente Elétrica Electric current 47 6mA 47 6mA - - Frequência Frequency ~7.000Hz ~ 7,000Hz - - Energia Capacitiva Capacitive Energy 2.860KJ/h.m³ 2.860KJ / hm ³ - -

Os seguintes dados foram obtidos:The following data were obtained:

Petição 870170036787, de 31/05/2017, pág. 23/32Petition 870170036787, of 05/31/2017, p. 23/32

13/1313/13

Comparação Entre dois Valores de Energia Capacitiva Comparison Between Two Capacitive Energy Values Hora Hour Energia de Processo Energy of Process Reagentes (Kg) Reagents (Kg) Produtos (kg) Products (kg) AFT AFT Biomassa Biomass CO₂ Kg/(Mol)CO ₂ Kg / (Mol) Etanol Kg/(Mol) Ethanol Kg / (Mol) Glicerol Glycerol 0 0 140KJ/h.m³ 140KJ / hm ³ 12,026 12,026 1, 014 1.014 0 0 0 0 0 0 8 8 140/h.m³ 140 / hm ³ <0,005 <0.005 1, 605 1.605 4,589 (104,3) 4,589 (104.3) 5,488 (119,1) 5,488 (119.1) 0,713 0.713 0 0 2.8 60KJ/h.m³ 2.8 60KJ / hm ³ 11,979 11,979 0, 902 0.902 0 0 0 0 0 0 8 8 2.8 60KJ/h.m³ 2.8 60KJ / hm ³ <0,005 <0.005 1,550 1.550 4,790 (108,8) 4,790 (108.8) 5, 399 (117,4) 5.399 (117.4) 0,755 0.755

[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 reaction medium. The graphic in reference characterizes the low robustness of the arrangement, caused by the dimensional conditions of the reactor. The maximum recommended electric current of 30A / m ³ is observed.

Claims

1. - YEAST PROPAGATION PROCESS AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, characterized by the fact that it uses adequate energy levels in the range of 20J / hm ³ to 150KJ / hm ³ , with frequency in the range of 1KHz to 1MHz, in the case of operation with pulsed direct current (CCP) and alternating current (AC).

2/4

6.- YEAST PROPAGATION PROCESS AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to any one of claims 1, 2, 3 or 5, characterized by the fact that a capacitive energetic converter energized by direct current, pulsed direct current and alternating electric current.

7.- YEAST PROPAGATION PROCESS AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 6 characterized by the fact that the alternating or continuous pulsed electrical signal is delivered in the frequency of 1 KHz to 1,000 KHz.

8. - PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 6, characterized by the fact that the electric current is from 1 to 30 A / m ³ , in the volume between reinforcement of the converter.

9. - YEAST PROPAGATION PROCESS AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 8 characterized by the fact that the current density is from 20 to 500 mA / m ² , in the capacitive useful area of the converter.

10. - PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 6 characterized by the fact that the application of energy in the capacitive converter between reinforcements is from lKJ / hm ³ to 400KJ / hm ³ , in the volume between reinforcements of the converter, in the process of bacterial containment of fermentation musts.

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2. - PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 1, characterized by the fact that the yeast is of the Saccharomyces variety and having bacteria as weeds.

3/4

11. - PROCESSING PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 6 characterized by the fact that the application of energy in the capacitive converter, between reinforcements is from 0.2J / hm ³ to 150KJ / hm ³ , in the volume between reinforcement of the converter, in fermentation processes in general.

12. - PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 6 characterized by the fact that the application of energy in the capacitive converter, between armatures is of

0.2J / hm ³ at 600KJ / hm ³ , at the volume between armor of converter, in the processes in treatment and propagation in yeast. 13.- PROCESS PROPAGATION YEAST AND

BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 6 characterized by the fact that energy is applied to the capacitive converter at the frequency of 1KHz to 1MHz, in the case of energization with pulsed or alternating direct current

14-PROCESSING PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to the previous claims, characterized by the fact that it has its application in all combinations of the characteristics of the dielectric, or electrolyte, and the capacitive system, as an area of armature, spacing between armature pairs, net volume between armatures, electrical voltage applied to armatures, electrical current between armatures, capacitive energy, capacitive energy per hour and

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3. - PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 1, characterized by the fact that the yeast is of the Saccharomyces cerevisiae type or a Saccharomyces uvarum.

4. - PROCESSING PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized by the fact that the substrate is a fermentable sugar derived from the saccharification of polysaccharides, as in the saccharification of starches and cellulosic.

5. - PROCESS OF PROPAGATION OF YEAST AND BACTERIA CONTAINMENT IN BEER PRODUCTION, according to claim 4, characterized by the fact that the substrate is sucrose, fructose, glucose, maltose and mannose and composition among them.

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4/4 by volume of the converter, volume between armatures, and frequency of application in the case of continuous pulsed or alternating current, electrical conductivity, concentration of microorganisms.