BRPI0708203A2

BRPI0708203A2 - método e aparelho para reduzir a concentração de microorganismos indesejáveis, e, método para reduzir a concentração de bactérias

Info

Publication number: BRPI0708203A2
Application number: BRPI0708203-7A
Authority: BR
Inventors: Allen Michael Ziegler
Original assignee: Resonant Biosciences Llc
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2011-05-17
Also published as: CN101389748A; WO2007097874A1; EP1987132A1; AU2007218089A1; CA2643283A1; US20080206215A1; CN101712967A

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA REDUZIR A CONCENTRAçãO DE MICROORGANISMOS INDESEJáVEIS, E, METODO PARA REDUZIR A CONCENTRAçãO DE BACTéRIAS Um método para reduzir a concentração indesejável de microorganismos, a promoção desejável da propagação/condicionamento de microorganismos, e o aumento da eficiência de microorganismos desejáveis em uma corrente fluida aquosa que inclui (a) a introdução de uma quantidade de carboidratos fermentáveis ou de celulose em uma corrente fluida aquosa, (b) a introdução de uma quantidade de microorganismos desejáveis na corrente fluida aquosa, (c) a geração de gás C102, (d) a dissolução do gás C102 para formar uma solução de C102, e (e) a introdução de carboidratos ou celulose na corrente fluida aquosa. Outro método inclui (a) a introdução de uma quantidade de carboidratos fermentáveis ou celulose na corrente fluida aquosa, (b) a introdução de uma quantidade de microorganismos desejáveis na corrente fluida aquosa, e (c) a introdução de C102 tendo uma eficiência como C102 pela menos em tomo de 90% na corrente fluida aquosa. Um aparelho para reduzir a concentração de bactérias, a promoção de propagação/condicionamento de fungos, e o aumento da eficiência da levedura composta de um gerador de C102 conectado de forma fluida a um tanque de batelada, conectado de forma fluida a um vaso de fungos.

Description

"MÉTODO E APARELHO PARA REDUZIR A CONCENTRAÇÃO DEMICROORGANISMOS INDESEJÁVEIS, E, MÉTODO PARA REDUZIRA CONCENTRAÇÃO DE BACTÉRIAS"

Referência cruzada a pedidos relacionados

Este pedido refere-se e reivindica a prioridade dos benefíciosdo pedido provisório de patente americana número de série 60/775.615,depositada em 22 de fevereiro de 2006, intitulada "Apparatus And MethodFor Treatment Of Yeast During Propagation, Conditioning AndFermentation". O pedido provisório '615 é incorporada aqui como referênciana sua integridade.

Campo da invenção

Geralmente, o campo técnico envolve a propagação,condicionamento e/ou fermentação anaeróbica e aeróbica microbiana.Especificamente, é um método para reduzir a concentração demicroorganismos indesejáveis enquanto simultaneamente encoraja apropagação e/ou o condicionamento de microorganismos desejáveis eaumenta a eficiência dos microorganismos desejáveis durante a fermentação.

Antecedentes da invenção

Microorganismos, tais como leveduras, fungos e bactérias, sãoutilizados para produzir uma quantidade de. produtos de fermentação, taiscomo o etanol grau industrial, em espíritos destilados, cerveja, vinho,produtos farmacêuticos e nutracêuticos (alimentos que produzem benefíciospara a saúde, tais como alimentos fortificados e suplementos dietéticos). Asleveduras são também comumente utilizadas na indústria de panificação.

As leveduras são os microorganismos mais comumenteutilizados em processos de fermentação. As leveduras são fungos pequenos,com freqüência unicelulares. Eles usualmente são reproduzidos através de"emersão" ou "desintegração do núcleo". Um tipo comum de levedura é oSacharomyces cerevisia, as espécies predominantemente utilizadas empanificação e fermentação. Os fermentáveis diferentes de Sacharomycestambém conhecidos como leveduras não convencionais, são tambémutilizados para a produção de uma quantidade de produtos comerciais. Algunsexemolos de leveduras não convencionais incluem Kuyberomyces lactis,Yarrowia lipolytica, Hansenula polymorpha e Pichia pastoris.

No entanto, outros organismos também podem ser úteis naprodução de produtos de fermentação. Por exemplo, a produção de etanolcelulósico, a produção de etanol de biomassa celulósica, utiliza fungos ebactérias. Exemplos destes fungos celulósicos incluem Trichoderma reesei eTrichoderma viride. Um exemplo de uma bactéria utilizada na produção deetanol celulósico é a Clostridium Ijungdahlii.

A maioria das leveduras usadas em destilarias e em plantas deetanol combustível são comprados de fabricantes de leveduras especiais. Asleveduras são fabricadas através de um processo de propagação. Apropagação envolve o crescimento de uma grande quantidade de levedura apartir de uma cultura pequena de laboratório da levedura. Durante apropagação, as leveduras recebem oxigênio, nitrogênio, açúcares, proteínas,lipídios e íons, que são necessários ou desejáveis para o crescimento ótimoatravés de respiração aeróbica.

Tão logo esteja presente na destilaria, a levedura pode sersubmetida ao condicionamento. O objetivo, tanto da propagação como docondicionamento, é produzir um grande volume de levedura no tanque defermentação com alta viabilidade, alta "emersão" e um baixo nível deinfecção por outros microorganismos. No entanto, o condicionamento édiferente da propagação, pelo fato de não envolver o crescimento de umagrande quantidade a partir de uma cultura pequena de laboratório. Durante ocondicionamento, são fornecidas condições para a reidratação da levedura,tirando-o da hibernação e permitindo um crescimento anaeróbico máximo e areprodução.Após a propagação ou o condicionamento, a levedura entra noprocesso de fermentação. As leveduras são combinadas em uma soluçãoaquosa com açúcares fermentáveis. A levedura consome os açúcares,convertendo os mesmos em álcoois alifáticos, como o etanol.

Durante estes três processos, a levedura pode ser contaminadacom bactérias ou outros microorganismos indesejáveis. Isto pode ocorrer emum dos vários vasos utilizados na propagação, condicionamento oufermentação. Isto inclui tanques de propagação, tanques de condicionamento,tanques de partida, tanques de fermentação, tubulação e trocadores de calor,entre estas unidades.

A contaminação bacteriana ou microbiana reduz o rendimentodo produto de fermentação de três formas diferentes. Primeiramente, osaçúcares que poderiam ser disponíveis para a levedura, para a produção deálcool, são consumidos pela bactéria ou outros microorganismos indesejáveise desviados da produção de álcool. Além de reduzir o rendimento, os produtosfinais do metabolismo bacteriano, como o ácido lático e o ácido acético,inibem o crescimento da levedura e a fermentação/respiração da levedura, oque resulta em uma produção de levedura menos eficiente. Finalmente, abactéria ou outros microorganismos indesejáveis compete com a levedura emrelação aos nutrientes, além do açúcar.

Depois que a corrente ou vaso de fermentação foi contaminadacom bactérias ou outros microorganismos indesejáveis, aquelas bactérias ououtros microorganismos podem crescer muito mais rapidamente do que alevedura desejada. A bactéria ou outros microorganismos compete com alevedura em relação aos açúcares fermentáveis e retarda a reação bioquímicadesejada, resultando em um rendimento menor de produto. As bactériastambém produzem subprodutos químicos indesejáveis, que podem provocar adeterioração das bateladas inteiras de fermentação. A remoção destasbactérias ou de outros microorganismos indesejáveis permite que a leveduracresça, o que resulta em uma eficiência maior.

Uma redução tão pequena quanto 1% no rendimento de etanolé altamente significativo para a indústria do etanol combustível. Em grandesinstalações, tal redução em eficiência reduz o lucro em um milhão a 3 milhõesde dólares por ano.

Alguns métodos anteriores de redução de bactérias ou deoutros microorganismos indesejáveis durante a propagação, condicionamentoe fermentação, utilizam a vantagem da temperatura mais elevada e datolerância do pH da levedura em comparação com outros microorganismos.Isto é feito aplicando-se calor ou reduzindo-se o pH da solução de levedura.No entanto, estes processos não são totalmente efetivos em retardar ocrescimento bacteriano. Além disso, os microorganismos desejáveis delevedura, embora sobrevivendo, são estressados e não são tão vigorosos ousadios. Assim sendo, as leveduras não trabalham também.

A tendência predominante e na indústria de etanol é reduzir opH da pasta a menos de 4,5 no indício da fermentação. A redução do pH dapasta reduz a população de algumas espécies de bactérias. No entanto, ela émuito menos efetiva na redução das bactérias problemáticas, tais como asbactérias de produção de ácido lático, e geralmente não é efetiva paraleveduras e mofos selvagens. Ela também reduz significativamente orendimento de etanol, através do estresse da levedura.

Outro método atual envolve a adição de antibióticos napropagação, condicionamento ou fermentação da batelada de levedura paraneutralizar as bactérias. Este método tem uma quantidade de problemas. Osantibióticos são dispendiosos e podem aumentar bastante os custos deprodução em larga escala. Uma tecnologia melhorada que refine e melhore aeficiência das técnicas existentes seria de valor considerável para a indústria.Além disso, os antibióticos não são efetivos contra todas as famílias debactérias, tais como as famílias de bactéria resistentes a antibióticos. O usoexcessivo de antibióticos pode levar à criação de variantes adicionais defamílias de bactérias resistentes a antibióticos.

Os resíduos de antibióticos e o estabelecimento de famíliasresistentes a antibióticos é uma preocupação global. Estas preocupaçõespoderão levar a uma ação controladora futura contra o uso de antibióticos.

Uma área preocupante é a dos grãos secos dos destiladores que são utilizadospara a alimentação de animais. Os países da Europa não permitem que ossubprodutos de uma planta de etanol sejam vendidos como alimentação paraanimais, se são utilizados antibióticos na instalação. As vendas de grãos secosdos destiladores representam até 20% dos rendimentos de uma planta deetanol. A concentração de antibióticos no subproduto pode variar de 1- 3%em peso, dessa forma inviabilizando esta fonte importante de receita.

Além disso, existem outras preocupações a serem consideradasquando se utiliza antibióticos. O cálculo da dosagem correta do antibióticopode ser uma tarefa desanimadora. Mesmo após terem sido determinadas asdosagens, as misturas de antibióticos devem ser constantemente, ou pelomenos freqüentemente equilibradas e alteradas para se evitar um só tipo deuso que levará a famílias resistentes a antibióticos. Algumas vezes, aquantidade efetiva de antibiótico não pode ser adicionada na mistura defermentação. Por exemplo, a utilização de mais de 2 mg/l de Virginamicinaimpedirá a fermentação, mas são requeridos mais de 25 mg/l para inibir ocrescimento de Weisella confusa, uma família emergente de bactériasproblemáticas.

Outra estratégia envolve a lavagem da levedura com ácidofosfórico. Este método não mata efetivamente as bactérias e outrosmicroorganismos. Ele também pode estressar a levedura, dessa formareduzindo a sua eficiência.

Ainda outro método é utilizar calor ou produtos químicosirritantes e esterilizar os equipamentos de processo entre as bateladas. Noentanto, este método é efetivo somente quando o equipamento não está sendoutilizado. Ele não é efetivo em matar as bactérias e outros microorganismosdentro da mistura de levedura durante a produção.

Dióxido de cloro (ClO2) apresenta vários usos industriais emunicipais. Quando produzido e manipulado de forma apropriada, o ClO2 éum biocida efetivo e poderoso, desinfetante e oxidante.

O ClO2 tem sido usado como um desinfetante nas indústriasalimentícias e de bebidas, no tratamento de água de rejeitos, no tratamento deágua industrial, em limpeza e desinfecções de rejeitos médicos, embranqueamento de têxteis, controle de odor para a indústria de transformação,limpeza de circuitos da indústria eletrônica, e o uso na indústria de óleos egases. Ele é um biocida efetivo em baixas concentrações ao longo de umalarga faixa de pH. O ClO2 é desejável porque quando ele reage com umorganismo em água, ele reduz o íon a clorito e então a cloreto, cujos estudosaté o momento mostraram não representarem um risco adverso significativopara a saúde humana.

Anteriormente, os cervejeiros adicionava uma solução aquosaa 2 - 6% em peso de clorito de sódio, conhecido de outra forma como dióxidode cloro estabilizado, nas suas bateladas de fermentação, em uma tentativapara matar as bactérias e outros microorganismos. Quando o clorito de sódioreage em um ambiente acidulado ele pode formar ClO2. O ClO2 adicionadoutilizando-se este método não era substancialmente puro, o que tornou difícildeterminar-se a quantidade adicionada ou controlar-se aquela quantidade comprecisão. Se a quantidade não é mantida de forma precisa, o ClO2 pode matara levedura desejada ou inibir a enzima glucoamilase que está presente para apreparação dos açúcares fermentáveis. Se ocorrerem estas conseqüênciasindesejáveis, a adição de ClO2 não resultará em uma produção mais eficiente.Este método também não é efetivo em um nível de pH neutro ou básico.

A produção do gás ClO2 para o tratamento da levedura duranteo processo de propagação, condicionamento e/ou fermentação, é desejável,porque existe uma segurança maior da pureza de ClO2 quando na fase gasosa.No entanto, o ClO2 é instável na fase gasosa e se decompõe rapidamente emcloro gasoso (Cl2), oxigênio gasoso (O2), e calor. A alta reatividade do ClO2geralmente requer que seja produzido e utilizado no mesmo local.

Assim sendo, seria desejável produzir-se um método menoscustoso e mais efetivo de redução de microorganismos indesejáveis durante apropagação, condicionamento e/ou fermentação, do que aqueles utilizadosatualmente. É também desejável que este método encoraje a propagação e/ouo condicionamento dos microorganismos desejáveis e aumente a suaeficiência na fermentação. É também desejável evitar-se o uso de antibióticosdurante a propagação, condicionamento e/ou fermentação de leveduras e/oumicróbios. É também desejável evitar-se a inibição da glucoamilase durante apropagação, condicionamento e/ou fermentação microbiana.

Sumário da invenção

Um método para reduzir a concentração de microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação da levedura, e o aumento daeficiência da levedura em uma corrente fluida aquosa, que é composto de (a)introdução de uma quantidade de carboidratos fermentáveis em uma correntefluida aquosa, (b) a introdução de uma quantidade de levedura na correntefluida aquosa, (c) a geração de gás ClO2, (d) a dissolução do gás ClO2 paraformar uma solução de ClO2, e (e) a introdução de uma solução aquosa deClO2 na corrente fluida aquosa. Estas etapas podem ser executadas emseqüência, ou em uma ordem diferente.

No método mencionado anteriormente, os microorganismos"indesejáveis" que se destinam a ser reduzidos são aqueles que competempelos nutrientes com os microorganismos desejáveis, tais como a levedura e oTrichoderma que promovem os processos de fermentação envolvidos aqui. Aeste respeito, a solução aquosa de ClO2 utilizada no método atual não pareceafetar de forma prejudicial o crescimento e a viabilidade dos microorganismosde fermentação - promoção desejáveis, mas parece que elimina, ou pelomenos anula o crescimento de microorganismos indesejáveis que interferemcom o processo de fermentação. Além disso, a eliminação ou supressão demicroorganismos indesejáveis parece ter um efeito favorável no crescimento ena viabilidade dos microorganismos desejáveis, pelas razões apresentadas naseção de Antecedentes da Invenção.

O gás ClO2 pode ser gerado através da reação de cloro gasosocom água e então adicionando-se clorito de sódio. Alternativamente, o gásClO2 poderia ser gerado pela reação de hipoclorito de sódio com um ácido eentão adicionando-se clorito de sódio. O gás ClO2 também pode ser geradopela reação de clorito de sódio e ácido clorídrico. O gás ClO2 também podeser gerado utilizando-se células eletroquímicas e clorato de sódio ou clorito desódio. A geração com base em equipamentos poderia também ser utilizadapara criar o gás ClO2 utilizando-se clorato de sódio e peróxido de hidrogênio.

Em uma realização, a solução de ClO2 tem uma concentraçãode menos de cerca de 15 mg/l. Em outra realização, a solução de ClO2 temuma concentração entre cerca de 10 e cerca de 75 mg/l. Em uma realização, asolução de ClO2 tem uma eficiência como ClO2 na corrente pelo menos decerca de 90%. Conforme utilizado neste pedido "ter uma eficiência comoClO2 pelo menos de cerca de 90%" significa que pelo menos cerca de 90% dasolução de ClO2 ou do gás ClO2 está na forma de ClO2.

Outro método que reduz a concentração dos microorganismosindesejáveis, promove a propagação da levedura, e aumenta a eficiência dalevedura em uma corrente fluida aquosa é composto de (a) a introdução deuma quantidade de carboidratos fermentáveis em uma corrente fluida aquosa,

(b) a introdução de uma quantidade de levedura na corrente fluida aquosa, e

(c) a introdução de ClO2 tendo uma eficiência como ClO2 pela menos de cercade 90% na corrente fluida aquosa. Estas etapas podem ser executadas emseqüência ou em uma ordem diferente.

O ClO2 tendo uma eficiência como ClO2 na corrente pelomenos de cerca de 90%, pode ser produzido através de métodos baseados emequipamentos ou sem equipamentos. Exemplos de métodos de geração deClO2 baseados sem equipamentos, incluem pacotes secos de mistura dedióxido de cloro que incluem tanto um pacote precursor de clorito como umpacote ativador de ácido. Métodos baseados em equipamentos incluem autilização de células eletroquímicas com clorato de sódio ou clorito de sódio,e um método de clorato de sódio/peróxido de hidrogênio.

Em uma realização, a solução de ClO2 está na forma de umasolução aquosa tendo uma concentração de menos de cerca de 15 mg/l. Emoutra realização, a solução de ClO2 está na forma de uma solução aquosatendo uma concentração entre cerca de 10 e cerca de 75 mg/l. Em outrarealização, o ClO2 está na forma gasosa.

Um aparelho para a redução dos microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação de fungos, e o aumento da eficiênciados fungos, é composto de um gerador de ClO2, um tanque de batelada e umvaso para conter uma solução aquosa de fungos. 0 gerador de ClO2 écomposto de uma conexão de entrada para a introdução pelo menos de umproduto químico de alimentação contendo cloro, e uma conexão para a saídade uma corrente gasosa de ClO2 do gerador. O tanque de batelada é conectadode forma fluida com a saída do gerador de ClO2 e recebe a corrente gasosa deClO2 da saída do gerador de ClO2. O tanque de batelada é composto de umaentrada para a introdução de uma segunda corrente aquosa e uma saída para adescarga de uma solução aquosa de ClO2 do tanque de batelada. O vaso éligado de forma fluida com o tanque de batelada. Em operação, a introduçãoda solução de ClO2 do tanque de batelada para o vaso promove a propagaçãodo fungo presente no vaso.

O tanque de batelada, de preferência, tem uma entrada para aintrodução de uma segunda corrente aquosa e uma saída para a descarga deuma solução aquosa de ClO2. Em uma realização preferida, o tanque debatelada é capaz de descarregar uma solução aquosa de ClO2 que tem umaconcentração de menos de cerca de 5.000 mg/l. Em uma realização, a soluçãode ClO2 descarregada é dosada para ter uma concentração entre cerca de 10 ecerca de 50 mg/l. Em outra realização, a solução de ClO2 descarregada édosada para ter uma concentração de menos de cerca de 15 mg/l. Ainda emoutra realização, a solução de ClO2 descarregada é dosada para ter umaconcentração de menos de cerca de 50 mg/l.

O vaso de fungos pode ser um tanque de condicionamento, quepode ser aquecido, capaz de executar a liquefação ou ser um vaso depropagação de fungos. O vaso de fungos também pode ser um tanque defermentação tendo uma entrada para os fungos, uma entrada para a água, umaentrada para os produtos químicos de fermentação, e uma saída para oproduto de fermentação ligada no equipamento de processamento.

Um método para reduzir a concentração dos microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação dos microorganismos desejáveis, e oaumento da eficiência dos microorganismos desejáveis em uma correntefluida aquosa é composto de (a) a introdução de uma quantidade de celuloseem uma corrente fluida aquosa, (b) a introdução de uma quantidade demicroorganismos desejáveis na corrente fluida aquosa, (c) a geração de gásClO2, (d) a dissolução do gás ClO2 para formar uma solução de ClO2, e (e) aintrodução de uma solução aquosa de ClO2 na corrente fluida aquosa. Estasetapas podem ser executadas em seqüência ou em uma ordem diferente. Emuma realização, a solução de ClO2 tem uma eficiência como ClO2 na correntepelo menos de cerca de 90%.

Outro método que reduz a concentração dos microorganismosindesejáveis, promove a propagação dos microorganismos desejáveis, eaumenta a eficiência dos microorganismos desejáveis em uma corrente fluidaaquosa, é composto de (a) a introdução de uma quantidade de celulose emuma corrente fluida aquosa, (b) a introdução de uma quantidade demicroorganismos desejáveis na corrente fluida aquosa, e (c) a introdução deClO2 tendo uma eficiência como ClO2 pelo menos de cerca de 90% nacorrente fluida aquosa. Estas etapas podem ser executadas em seqüência ouem uma ordem diferente.

Outro método para reduzir a concentração de bactérias sem autilização de antibióticos em uma corrente fluida aquosa, utilizado em umprocesso de fermentação, é composto de (a) a introdução de uma quantidadede microorganismos desejáveis na referida corrente; e (b) a introdução deClO2 tendo uma eficiência como ClO2 pelo menos de cerca de 90% nareferida corrente.

Breve descrição dos desenhos

A fig. 1 é um diagrama de fluxo do processo para a produçãode um produto de fermentação. São indicados exemplos dos pontos nos quaiso ClO2 pode ser adicionado para inibir o crescimento de microorganismos epromover a propagação da levedura.

A fig. 2 é um gráfico de tempo (em horas) contra o etanolproduzido (em gramas) para as bateladas de fermentação tratadas com váriasconcentrações de ClO2 durante a fermentação.

A fig 3. é um gráfico do tempo (em horas) contra o etanolproduzido (em gramas) para a pasta tratada com várias concentrações de ClO2antes do processo de fermentação.

A fig. 4 é um gráfico de barras da viabilidade (% de células delevedura que vivem fora do número original) contra o tempo (em horas) napasta de milho tratada com 0,10 e 50 ppm de ClO2.

A fig. 5 é um gráfico de barras mostrando a quantidade debactérias presentes (em CFU/g) na pasta fermentada tratada com agentes anti-microbianos diferentes (em ppm) em tempos diferentes (em h).A fig. 6 é um gráfico do nível de glicose produzido pelaatividade da glucoamilase em uma solução a 5% de maltose comconcentrações diferentes do íon clorito (em mg/l) contra o tempo (emminutos).

A fig 7 é um esquema de um equipamento de processo defermentação com um sistema integrado de ClO2 de acordo com umarealização.

Descrição detalhada das realizações preferidas

A apresentação atual refere-se a um método para reduzir aconcentração de bactérias e outros microorganismos indesejáveis, ao mesmotempo encorajando simultaneamente a propagação e/ou o condicionamentodos microorganismos desejáveis e o aumento da eficiência daquelesmicroorganismos desejáveis na fermentação, e um aparelho para a execuçãodeste método.

A fig. 1 ilustra o processo para a produção de um produto defermentação. A produção do etanol combustível por intermédio defermentação com levedura é utilizada como um exemplo. No entanto, istomeramente é uma ilustração e não deve ser entendida como uma limitação.Outros produtos de fermentação poderiam incluir espíritos destilados, cerveja,vinho, produtos farmacêuticos, intermediários farmacêuticos, produtos depanificação, nutracêuticos (alimentos que produzem benefícios à saúde, taiscomo alimentos fortificados e suplementos dietéticos), intermediáriosnutracêuticos e enzimas. O método atual poderia também ser utilizado paratratar a levedura utilizada na indústria de panificação. Outrosmicroorganismos de fermentação poderiam também ser substituídos, taiscomo os fungos e bactérias tipicamente utilizados na produção de etanolcelulósico, Trichoderma reesei, Trichoderma viride, e Clostridium Ijunfsahlii.

O processo de fermentação começa com a preparação de umcarboidrato fermentável. Na produção de etanol, o nível 102 é um carboidratofermentáveis possível. Outros carboidratos, incluindo grãos de cereais emateriais contendo amido de celulose, como trigo ou milho, tambémpoderiam ser substituídos. A biomassa celulósica, tais como palha e talo demilho, também poderiam ser utilizados. A produção de etanol celulósicorecentemente recebeu atenção, porque utiliza biomassa diferente de alimentos,disponível rapidamente, para formar um combustível valioso.

Na produção de etanol com base em milho, o milho é o 104moído em um pó fino chamado de alimento 106. O alimento é entãomisturado com água e enzimas 108 como a alfa-amilase, e é passado atravésde um equipamento de cozimento para liqüefazer o amido 110. Resulta umproduto conhecido como pasta de milho 112.

Uma enzima secundária, como a glucoamilase 108, tambémserá adicionada na pasta 112 para converter o amido liqüefeito em um açúcarfermentável. A glucoamilase cliva as moléculas sozinhas da glicose dosamidos de cadeia curta, ou dextrinas. As moléculas de glicose podem entãoser convertidas em etanol durante a fermentação.

Levedura, microorganismos pequenos capazes de fermentação,também serão adicionados na pasta de milho 114. Leveduras são fungos quesão reproduzidos através de emersão ou desintegração do núcleo. Um tipocomum de levedura é o Saccharomyces cerevisia, a espéciepredominantemente utilizada em panificação e fermentação. As levedurasdiferentes de Sacharomyces, também conhecidos como leveduras nãoconvencionais, são leveduras de ocorrência natural que apresentampropriedades que são diferentes das leveduras convencionais. Leveduras nãoconvencionais são utilizadas para a produção de uma quantidade de produtoscomerciais, tais como aminoácidos, produtos químicos, enzimas, ingredientesalimentícios, proteínas, ácidos orgânicos, nutracêuticos, produtosfarmacêuticos, cosméticos, polióis, adoçantes e vitaminas. Alguns exemplosde leveduras não convencionais incluem Kuyberomyces lactis, Yarrowia,Hansenula polymorpha e Pichia pastoris. Os métodos e aparelhos atuais sãoaplicáveis a intermediários e produtos de ambos os Sacharomyces e levedurasnão convencionais.

A maioria das leveduras utilizadas nas plantas de etanolcombustível e de outros processos de fermentação são comprados defabricantes de leveduras de especialidades. As leveduras são fabricadasatravés de um processo de propagação, e usualmente são fornecidos em umadas três formas: suspensão de levedura, levedura comprimida ou leveduraativa e seca. A propagação envolve o crescimento de uma grande quantidadede levedura a partir de uma cultura pequena da levedura em laboratório.Durante a propagação da levedura são fornecidos oxigênio, nitrogênio,açúcares, proteínas, lipídios e íons que são necessários ou desejáveis para ocrescimento ótimo através de respiração aeróbica.

Tão logo estejam na destilaria, as leveduras poderão sersubmetidas ao condicionamento. Os objetivos, tanto da propagação como docondicionamento, são de produzir um grande volume de levedura para otanque de fermentação com alta de viabilidade, emersão elevada e baixo nívelde infecção por intermédio de outros microorganismos. No entanto, ocondicionamento é diferente da propagação, pelo fato de não envolver ocrescimento de uma grande quantidade a partir de uma pequena cultura emlaboratório. Durante o condicionamento, são disponibilizadas condições paraa reidratação da levedura, a retirada do mesmo da hibernação e permitir ocrescimento e a reprodução máxima anaeróbica do mesmo.

Após a propagação ou condicionamento, a levedura entra noprocesso de fermentação. A enzima glucoamilase e a levedura, comfreqüência, são adicionados no tanque de fermentação através de linhasseparadas, quando a pasta está sendo colocada no tanque de fermentação. Esteprocesso é conhecido como sacarificação e fermentação simultâneas ou S SF.A levedura produz energia através da conversão dos açúcares, tais como asmoléculas de glicose, na pasta de milho em dióxido de carbono 116 e etanol.

A pasta de fermentação, agora chamada de "cerveja" 118 édestilada 120. Este processo remove o etanol a prova de 190, um tipo deálcool, 122 dos sólidos, que são conhecidos como resíduo integral 124. Estesólidos são então centrifugados 126 para a obtenção dos grãos úmidos dosdestiladores 128 e dos resíduos finos 130. Os grãos dos destiladores podemser secados 132 e são ingredientes de alimentação para gado de alto valorconhecidos como grãos secos dos destiladores (DDGS) 134. Os resíduos finospodem ser evaporados 136 para produzirem o xarope 138. Depois dadestilação, o álcool é passado através de um sistema de desidratação 140 paraa remoção do restante da água. Neste momento, o produto é o etanol 142 aprova de 200. Este etanol é então desnaturado adicionando-se uma pequenaquantidade de desnaturante 144, como gasolina, para torná-lo inadequadopara consumo humano.

Os processos de propagação, condicionamento e fermentaçãopodem ser executados utilizando-se métodos em batelada e contínuos. Oprocesso em batelada é utilizado para a produção em pequena escala. Cadabatelada é completada antes do início de uma nova. O método contínuo defermentação é utilizado para a produção em grande escala, porque ele produzum suprimento contínuo sem uma nova partida a cada momento. O método eo equipamento atual são efetivos para ambos os métodos.

Durante o processo de propagação, condicionamento oufermentação, a pasta ou mistura de fermentação pode ser contaminada comoutros microorganismos, tais como bactérias de deterioração, levedurasselvagens ou levedura exterminadora. Estes microorganismos competem coma levedura em relação aos açúcares fermentáveis e retardam a reaçãobioquímica desejada, resultando em um rendimento menor do produto. Elestambém podem produzir subprodutos químicos indesejáveis, que podemprovocar deterioração das bateladas inteiras de fermentação. As levedurasselvagens são uma preocupação principal na indústria de bebidas porque elespodem provocar problemas de gosto e de odor no produto final. As levedurasexterminadoras produzem uma toxina que é letal para a levedura desejada deprodução de álcool.

Os produtores de etanol tentaram aumentar a quantidade deetanol produzida a partir de um alqueire de grãos de cereais, que pesaaproximadamente 50 libras (25,4 kg). A contaminação através demicroorganismos reduz a eficiência da levedura, fazendo com que seja difícilatingir-se o exceder-se os níveis desejados de 2,8 - 2,9 galões por alqueire(0,42 - 0,44 l/kg). A redução da concentração de microorganismos encorajaráa propagação e/ou o condicionamento e aumentará a eficiência da levedura,fazendo com que seja possível atingir-se e exceder-se estes níveis desejados.

A levedura pode suportar e na realidade crescer em umambiente de ClO2. No entanto, as bactérias, as leveduras selvagens, asleveduras exterminadoras e os mofos sucumbirão às propriedades do ClO2permitindo que a levedura produzida cresça e atinja uma produção maior.

A solução de ClO2 tem vários usos em desinfecção,branqueamento e oxidação química. O ClO2 pode ser adicionados em váriospontos dos processos de propagação, condicionamento e/ou fermentação, paramatar os microorganismos indesejáveis e promover o crescimento e asobrevivência dos microorganismos desejáveis. Este ClO2 pode seradicionado como uma solução aquosa ou um gás. O ClO2 pode ser adicionadodurante a propagação, condicionamento e/ou fermentação. A solução de ClO2pode ser adicionada em vasos de cozimento, tanques de fermentação, tanquesde propagação, tanques de condicionamento, tanques de partida ou durante aliquefação. A solução de ClO2 também pode ser adicionada no sistema detroca de calor entre estágios ou trocadores de calor. Em uma realização, oClO2 tem uma eficiência como ClO2 na corrente pelo menos de cerca de 90%.A adição de ClO2 tendo uma pureza conhecida permite a adição de umaquantidade controlada de CIO2.

Conforme mencionado acima, o ClO2 pode ser adicionadodiretamente na mistura de fermentação. Isto pode ser feito adicionando-se oClO2 em conjunto com a levedura e a glucoamilase, por exemplo, durante oestágio SSF. A fig. 2 é um gráfico de tempo (em h) contra o etanol produzido(em gramas) para bateladas de fermentação tratadas com várias concentraçõesde ClO2 durante a fermentação. Este gráfico mostra a relação entre a adiçãode ClO2 e uma mistura de fermentação e a quantidade de etanol produzida.Foram notados aumentos na produção de etanol com a adição de ClO2 durantea fermentação. As dosagens de dióxido de cloro menores do que cerca de 15mg/l, de preferência, menores do que cerca de 10 mg/l, e mais de preferência,menores do que cerca de 7,5 mg/l, aplicadas diretamente na mistura defermentação, mostraram uma produção de etanol maior do que o controle quenão continha nenhum ClO2.

O ClO2 também pode ser adicionado na pasta antes doprocesso de fermentação, por exemplo, antes do estágio SSF. A fig. 3 é umgráfico do tempo (em horas) contra o etanol produzido (em gramas) para apasta tratada com várias concentrações de ClO2 antes do processo defermentação. Este gráfico mostra a relação entre a adição de ClO2 na pasta demilho antes do processo de fermentação e a quantidade de etanol produzida.Foram notados aumentos na produção de etanol com a adição de ClO2 antesda fermentação. As dosagens de dióxido de cloro entre cerca de 10 e cerca de75 mg/l, de preferência, entre cerca de 10 e cerca de 50 mg/l, e mais depreferência, entre cerca de 20 e cerca de 50 mg/l, aplicadas na pasta antes dafermentação mostraram uma produção de etanol maior do que o controle nãocontendo nenhum ClO2.

O dióxido de cloro também pode ser adicionado durante apropagação e/ou o condicionamento. Por exemplo, o ClO2 pode seradicionado na suspensão de levedura antes do SSF substituir a etapa delavagem com um ácido. A figura 4 é um gráfico de barras da viabilidade (%de células de levedura vivendo fora do número original) ao longo do tempo(em horas) na pasta de milho tratada com 0,10 e 500 ppm de ClO2. Estegráfico mostra que a levedura tratada com ClO2 durante a fase depropagação/condicionamento apresentou até 80% mais viabilidade do que alevedura não tratada. A levedura pode tolerar um ambiente de ClO2 epermanecer viável em concentrações elevadas de ClO2. As bactérias,leveduras selvagens, mofos, etc, de competição, sucumbirão ao ClO2deixando somente levedura altamente viável para a fermentação sem oestresse adicional da lavagem ácida tradicional. As dosagens de dióxido decloro de menos de cerca de 50 mg/l poderão ser aplicadas diretamente nalevedura durante a propagação.

A fig. 5 é um gráfico de barras mostrando a quantidade debactérias presentes (em CFU/g) na pasta fermentada tratada com níveisdiferentes de agente antimicrobiano (em ppm), com ClO2 ou antibiótico, emtempos diferentes (em horas). Esta figura mostra a eficiência do ClO2 comoum agente antimicrobiano. Depois de 72h, a pasta de milho tratada comoClO2 apresenta uma redução microbiana maior do que a pasta não tratada.Depois de 72h, a pasta de milho tratada com mais de 10 ppm de ClO2 tambémapresenta uma redução microbiana maior do que a pasta de milho tratada como antibiótico.

A habilidade do ClO2 de atingir ou superar a eficiência deantibióticos como um agente antimicrobiano é um benefício do método atual.Vários problemas acompanham o uso de antibióticos como agentesmicrobianos em processo de fermentação. Os antibióticos são dispendiosos enão são efetivos contra todas as famílias de bactérias. Outra área depreocupação é a de grãos secos de destilarias que são utilizados comoalimentação animal. Os países europeus não permitem que os subprodutos deuma planta de etanol sejam vendidos como alimentação animal se sãoutilizados antibióticos na instalação. As vendas de grãos secos das destilariasrepresentam até 20% do lucro de uma planta de etanol. A concentração deantibióticos nos subprodutos pode variar de 1- 3% em peso, dessa formainviabilizando esta fonte importante de lucro.

Além disso, existem outras preocupações a serem consideradasquando se utilizam antibióticos. O cálculo da dosagem correta de umantibiótico pode ser uma tarefa desanimadora. Mesmo após seremdeterminadas as dosagens, as misturas de antibióticos devem serconstantemente ou pelo menos freqüentemente dosadas e alteradas para seevitar utilizações únicas que levariam a famílias resistentes a antibióticos. Ouso de ClO2 como um agente antimicrobiano oferece aos fabricantes umaopção valiosa para os antibióticos.

Outra vantagem de utilização do ClO2, ao contrário dosantibióticos, se refere à redução de subprodutos. O ClO2 é reduzido paraformar o íon de clorito e então é ainda mais reduzido para formar o íon e/ou osal de cloreto. A redução de ClO2 em íon de cloreto acontece rapidamente e éindeterminada, em comparação com os antecedentes residuais já presentes. Oíon de cloreto é um subproduto não perigoso, diferentemente daqueles criadosem vários antibióticos. Os estudos até o presente mostraram que o íon decloreto não apresenta um risco adverso significativo para a saúde humana.

Como o gás ClO2 pode ser decomposto explosivamente, eletipicamente é produzido no local. Existem vários métodos de produção de gásClO2 tendo uma pureza conhecida, que são conhecidos pelas pessoasfamiliarizadas com a tecnologia envolvida aqui. Um ou mais destes métodospode ser utilizado. O ClO2 pode ser produzido utilizando-se célulaseletroquímicas e uma solução de clorito de sódio ou de clorato de sódio.Também existe um equipamento com base no método de clorato desódio/peróxido de hidrogênio. Alternativamente, podem ser utilizadastecnologias de precursor seco ou líquido de precursores múltiplos, binários,com base diferente de equipamentos. Exemplos de métodos com basediferente de equipamentos de geração de ClO2 incluem pacotes de dióxido decloro misturados secos que incluem, tanto um pacote precursor de cloritocomo um pacote ativador de ácido. Outros processos incluem, mas não sãolimitados a, acidulação de clorito de sódio, oxidação de clorito por cloro,oxidação de clorito por persulfato, uso de anidrido acético sobre clorito, usode hipoclorito de sódio e clorito de sódio, uso de cloro seco/clorito, reduçãode cloratos através da acidulação na presença de ácido oxálico, redução decloratos por dióxido de enxofre, e os processos ERCO R-2®, R-3®, R-5®, R-8®, R-10® e R-11®, dos quais o ClO2 é gerado a partir de NaClO3 napresença de NaCl e H2SO4 (processos R-2 R-3), a partir de NaClO3 napresença de HCl (processo R-5), a partir de NaClO3 na presença de H2SO4 eCH3OH (processos R-8 e R-10), e a partir de NaCO3 na presença de H2O2 eH2SO4 (processo R-11).

Aqui, três métodos irão ilustrar algumas possibilidades. Noprimeiro método, o cloro reage com água para formar ácido hipocloroso eácido clorídrico. Estes ácidos então reagem com clorito de sódio para formardióxido de cloro, água e cloreto de sódio. Em um segundo método, ohipoclorito de sódio é combinado com ácido clorídrico ou outro ácido paraformar o ácido hipocloroso. É então adicionado clorito de sódio nesta misturada reação para produzir o dióxido de cloro. O terceiro método combina cloritode sódio e ácido clorídrico suficiente. Em uma realização, o gás ClO2produzido está entre 0,0005 e 5,0% em peso no ar.

O gás ClO2 é dissolvido em um solvente para criar umasolução de ClO2. O gás ClO2 é rapidamente solúvel em água. Em umarealização, a água e o gás ClO2 são combinados em quantidades que criamuma solução para aplicação diretamente na mistura de fermentação com umaconcentração de menos de cerca de 15 mg/l, de preferência, menos de cercade 10 mg/l, e mais de preferência, menos de cerca de 7,5 mg/l. Em outrarealização, a água e o gás ClO2 são combinados em quantidades que criamuma solução para aplicação na pasta de milho antes da fermentação, com umaconcentração entre cerca de 10 e cerca de 75 mg/l, de preferência, entre cercade 10 e cerca de 50 mg/l, e mais de preferência, entre cerca de 20 e cerca de50 mg/l. Ainda em outra realização, a água e o ClO2 são combinados emquantidades que criam uma solução para aplicação na levedura durante apropagação, com uma concentração de menos de cerca de 50 mg/l. Nasolução de uma realização, a solução de ClO2 tem uma eficiência, como ClO2,na corrente pelo menos de cerca de 90%.

É desejável que o ClO2 seja puro ou substancialmente puroporque ele permite que o usuário mantenha com precisão a quantidade deClO2 adicionada na levedura (o termo único "puro" será utilizado daqui pordiante para significar puro ou substancialmente puro). Se é adicionado muitopouco ClO2 a dosagem não será efetiva para matar os microorganismosindesejáveis. Se é adicionado ClO2 em demasia, ele pode matar a leveduradesejada. Se ocorrer qualquer destas situações, a adição de ClO2 não resultaráem uma produção mais eficiente de etanol. A adição de ClO2 puro permiteque o usuário monitore e ajuste cuidadosamente a quantidade de ClO2adicionada na levedura. Isto permite que o usuário adicione ClO2 adequadopara assegurar uma eficácia microbiana sem matar a levedura.

O ClO2 puro é também desejável por outra razão. A enzima deglucoamilase é importante na produção de etanol, para converter os amidos decadeia curta (ou dextrinas) em moléculas fermentáveis de glicose. O ClO2 nãoapresenta uma reação significativa com glucoamilase. No entanto, o ClO2pode ser reduzido para formar o íon clorito. A figura 6 é um gráfico do nívelde glicose (em % de maltose convertida) produzido pela atividade daglucoamilase em uma solução a 5% de maltose tratada com concentraçõesdiferentes de íon clorito (em mg/l) contra o tempo (em minutos). A fig. 5mostra que o íon clorito pode inibir a enzima de glucoamilase comaproximadamente 14 mg/l e mais. A inibição da enzima glucoamilase podereduzir a produção de etanol. Uma concentração do íon clorito de 14 mg/lpode ser produzida por intermédio de uma dosagem de ClO2 em torno de 50 a60 mg/l. A adição de ClO2 puro permite ao usuário adicionar dosagens abaixodo nível onde possa ocorrer a inibição da glucoamilase.

A solução de ClO2 é introduzida em algum ponto durante aprodução de etanol. A solução de ClO2 pode ser adicionada durante apropagação, condicionamento e/ou fermentação. A solução de ClO2 tambémpode ser adicionada diretamente na pasta de milho. A solução de ClO2 podeser adicionada em vasos de cozimento, tanques de fermentação, tanques depropagação, tanques de condicionamento, tanques de partida ou durante aliquefação. A solução de ClO2 também pode ser adicionada na tubulação entreestas unidades ou nos trocadores de calor.

O ClO2 também poderia ser utilizado na produção de etanolcelulósico. O etanol celulósico é um tipo de etanol que é produzido a partir decelulose, ao contrário dos açúcares e amidos utilizados na produção de etanolcom base em carboidratos. A celulose está presente em fontes de biomassanão tradicionais, tais como capim, forragem de milho e em florestas. Este tipode produção de etanol é especialmente atrativo por causa da grandedisponibilidade de fontes de celulose. O etanol celulósico, por causa danatureza da matéria prima, introduz níveis elevados de contaminantes e demicroorganismos de competição no processo de fermentação. O ClO2 poderiaser especialmente útil na produção de etanol celulósico como um agenteantimicrobiano.

Existem dois processos principais de produção de álcool apartir de celulose. Um processo é um processo de hidrólise que utiliza umfungo como o Trichoderma reesei e o Trichoderma viride. O outro é umprocesso de gaseificação utilizando uma bactéria como ClostridiumIjungdahlii. O ClO2 poderia ser utilizado em qualquer processo.No processo de hidrólise, as cadeias de celulose são rompidasem açúcares com cinco carbonos e seis carbonos antes do processo defermentação. Isto é feito quimicamente ou enzimaticamente.

No método de hidrólise química, a celulose pode ser tratadacom ácido diluído em temperatura e pressão altas ou ácido concentrado emtemperatura menor e pressão atmosférica. No processo de hidrólise química, acelulose reage com o ácido e água para formar moléculas individuais deaçúcar. Estas moléculas de açúcar são então neutralizadas e a fermentação dalevedura é utilizada para a produção de etanol. O ClO2 poderia ser utilizadodurante a porção de fermentação de levedura deste método conformemencionado acima.

A hidrólise enzimática pode ser executada utilizando-se doismétodos. O primeiro é conhecido como conversão microbiana direta (DMC).Este método utiliza um só microorganismo para converter a biomassacelulósica em etanol. O etanol e as enzimas requeridas são produzidos pelomesmo microorganismo. O ClO2 poderia ser utilizado durante as etapas depropagação/condicionamento ou fermentação com este organismoespecializado.

O segundo método é conhecido como o método da hidróliseenzimática. Neste método as cadeias de celulose são rompidas utilizando-seenzimas de celulase. Estas enzimas tipicamente estão presentes no estômagode ruminantes, tais como bois e carneiros, para romper a celulose que elescomem. Neste processo a celulose é feita através de fermentação, porintermédio de fungo celulolítico como Trichoderma reesei e Trichodermaviride.

O método enzimático tipicamente é executado em quatro oucinco estágios. A celulose é tratada previamente para produzir a matéria-prima, como madeira ou palha, mais tendente à hidrólise. A seguir, asenzimas de celulase são utilizadas para romper as moléculas de celulose emaçúcares fermentáveis. Após a hidrólise, os açúcares são separados dosmateriais residuais e são adicionados na levedura. Os açúcares de hidrolisadosão fermentados em etanol utilizando a levedura. Finalmente, o etanol érecuperado por destilação. Alternativamente, a hidrólise e a fermentaçãopodem ser executadas ao mesmo tempo, utilizando-se bactérias ou fungosespeciais que executam ambos os processos. Quando ambas as etapas sãoexecutadas simultaneamente, o processo é chamado de hidrólise efermentação seqüencial (SHF).

O ClO2 é compatível com várias famílias de fungosTrichoderma e pode ser introduzido para eficácia microbiológica em váriospontos no método enzimático de hidrólise. o ClO2 poderia ser utilizado naprodução, fabricação e fermentação de enzimas de celulase feitas porTrichoderma e outras famílias de fungos. O ClO2 pode ser adicionado na fasede sacarificação e fermentação simultânea celulósica (SSF). O ClO2 pode serintroduzido na fase seqüencial de hidrólise e fermentação (SHF). Ele tambémpode ser introduzido em um ponto antes, durante ou após a fermentação porintermédio de fungo celulolítico que cria as enzimas de celulase.Alternativamente, o ClO2 poderia ser adicionado durante a fase defermentação com a levedura, conforme discutido acima.

O processo de gaseificação não rompe a cadeia de celulose emmoléculas de açúcar. Primeiramente, o carbono na celulose é convertido emmonóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio em uma reação decombustão parcial. Então, o monóxido de carbono, dióxido de carbono ehidrogênio são alimentados para um fermentador especial que utiliza ummicroorganismo como Clostridium Ijungdahlii que é capaz de consumir omonóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio para produzir etanol eágua. Finalmente, o etanol é separado da água em uma etapa de destilação. OClO2 poderia ser utilizado como um agente antimicrobiano na etapa defermentação envolvendo microorganismos como Clostridium Ijungdahlii quesão capazes de consumir monóxido de carbono, dióxido de carbono ehidrogênio para produzir etanol e água.

A fig 7 ilustra um aparelho para a execução do processo defermentação com um sistema integrado de CIO2.

O aparelho tem um gerador de ClO2 202. O gerador de ClO2 temuma alimentação de eletricidade 204. Existe também uma entrada para pelomenos um produto químico contendo cloro 206. Existem três tipos diferentes desistemas químicos de alimentação: um sistema a vácuo, um sistema pressurizadoe um sistema combinado. Vários tipos de sistemas de alimentação podem serutilizados para a administração de produtos químicos no estado fluido. Clorogasoso, por exemplo, pode ser adicionado através de um sistema de alimentaçãoa vácuo ou combinado. O gerador de ClO2 também deve ter uma saída para aexaustão de uma corrente de gás ClO2 208 do gerador. Em uma realização, acorrente de gás ClO2 que sai do gerador tem 0,0005 a 5,0% em peso no ar.

Para a produção de produtos de fermentação em uma escalamenor, é ideal o equipamento montado sobre rodinhas. A montagem sobrerodinhas permite que o equipamento seja produzido fora do local, sejadespachado para o local desejado e instalado facilmente. Isto assegura afacilidade no transporte, e uma montagem e partida fácil. O gerador de ClO2,o tanque de batelada, o vaso contendo levedura e os equipamentos de conexãopoderiam ser feitos de uma forma montada sobre rodinhas.

Um tanque de batelada 210 que recebe a corrente de gás ClO2é ligado de forma fluida na saída do gerador de ClO2 208. No tanque debatelada o gás ClO2 está dissolvido em água para formar uma solução deClO2. O tanque de batelada tem uma entrada para a introdução de umacorrente de água 212. A corrente de água e a corrente de gás ClO2 sãocombinadas para formar uma solução de ClO2. A concentração da solução deClO2 do tanque de batelada pode variar ao longo de uma larga faixa. Podemser obtidas concentrações de até cerca de 5.000 mg/l e concentrações de atécerca de 8.000 mg/l podem ser obtidas com equipamento adicional. A soluçãode ClO2 é então exaurida do tanque de batelada através de uma saída 214 comuma vazão de dosagem especificada para criar uma solução com aconcentração desejada. Em uma realização, a solução de ClO2 dosada paraaplicação direta na mistura de fermentação, tem uma concentração menor doque cerca de 15 mg/l, de preferência, menor do que cerca de 10 mg/l, e maisde preferência, menor do que cerca de 7,5 mg/l. Em outra realização, asolução de ClO2 dosada para aplicação na pasta de milho antes dafermentação, tem uma concentração entre cerca de 10 e cerca de 75 mg/l, depreferência, entre cerca de 10 e cerca de 50 mg/l, e mais de preferência, entrecerca de 20 e cerca de 50 mg/l. Ainda em outra realização, a solução de ClO2dosada para uso em propagação, tem uma concentração menor do que cercade 50 mg/l. Em uma realização, a solução de saída de ClO2 tem umaeficiência como ClO2 na corrente pelo menos de cerca de 90%.

Um vaso de levedura 216 contendo uma solução aquosa delevedura 218 é ligado de forma fluida ao tanque de batelada através da saídada solução 214 de ClO2. O vaso de fermentação poderia ser um vaso decozimento, um tanque de fermentação, um tanque de condicionamento, umtanque de partida, um tanque de propagação, e/ou tubulação de liquefação outrocador de calor entre estas unidades. A introdução da solução de ClO2 novaso da levedura é capaz de promover a propagação da levedura presente, aomesmo tempo reduzindo a concentração de microorganismos indesejáveis.

Embora tenham sido mostrados e descritos elementos,realizações e utilizações específicas da invenção atual, ficará entendido, éclaro, que a invenção não é limitada aos mesmos, porque podem ser feitasmodificações por aqueles adestrados na arte sem se afastarem do escopo daapresentação atual, especialmente à luz dos ensinamentos mencionadosanteriormente.

Claims

1. Método para reduzir a concentração de microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação/condicionamento da levedura, e oaumento da eficiência da levedura em uma corrente fluida aquosa utilizadaem um processo de fermentação, caracterizado pelo fato de compreender asetapas de:(a) introdução de uma quantidade de carboidratos fermentáveisna referida corrente;(b) introdução de uma quantidade de levedura na referidacorrente;(c) geração de gás CIO2;(d) dissolução do referido gás ClO2 para formar uma soluçãode ClO2; e(e) introdução de uma solução aquosa de ClO2 na referidacorrente.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato das referidas etapas serem executadas em seqüência.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do referido gás ClO2 ser gerado através da reação de cloro gasoso comágua e então a adição de clorito de sódio.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do referido gás ClO2 ser gerado através da reação de hipoclorito de sódioe um ácido e então a adição de clorito de sódio.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do referido gás ClO2 ser gerado através da reação de clorito de sódio eácido clorídrico.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do referido gás ClO2 ser gerado utilizando-se uma célula eletroquímica eclorito de sódio.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do referido gás ClO2 ser gerado utilizando-se uma célula eletroquímica eclorato de sódio.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do referido gás ClO2 ser gerado utilizando-se o método para peróxido dehidrogênio e clorato de sódio com base em equipamentos.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato da referida solução de ClO2 ter uma concentração menor do que cerca de 15 mg/l.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato da referida solução de ClO2 ter uma concentração entre cerca de 10 ecerca de 75 mg/l.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato da referida solução de ClO2 ter uma eficiência como ClO2 nacorrente pelo menos de 90%.

12. Método para reduzir a concentração de microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação/condicionamento da levedura, e oaumento da eficiência da levedura em uma corrente fluida aquosa utilizadaem um processo de fermentação, caracterizado pelo fato de compreender asetapas de:(a) introdução de uma quantidade de carboidratos fermentáveisna referida corrente;(b) introdução de uma quantidade de levedura na referidacorrente; e(c) introdução de ClO2 tendo uma eficiência como ClO2 pelomenos de 90% na referida corrente.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato das referidas etapas serem executadas em seqüência.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser uma solução aquosa tendo uma concentraçãomenor do que cerca de 15 mg/l.

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser uma solução aquosa tendo uma concentraçãoentre cerca de 10 e cerca de 75 mg/l.

16. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadapelo fato do referido ClO2 ser um gás.

17. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser produzido pela reação entre clorato de sódio eperóxido de hidrogênio.

18. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser produzido através da mistura a seco de pacotesde dióxido de cloro tendo um pacote precursor de clorito e um pacote ativadorde ácido.

19. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser gerado utilizando-se uma célula eletroquímica eclorito de sódio.

20. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser gerado utilizando-se uma célula eletroquímica eclorato de sódio.

21. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato do referido ClO2 ser gerado utilizando-se um método para peróxidode hidrogênio e clorato de sódio com base em equipamentos.

22. Aparelho para reduzir a concentração de microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação/condicionamento da levedura, e oaumento da eficiência do fungo utilizado em um processo de fermentação,caracterizado pelo fato de compreender:(a) gerador de ClO2 composto de uma entrada para aintrodução pelo menos de um produto químico de alimentação contendo cloroe uma saída para exaurir uma corrente de gás ClO2 do referido gerador;(b) um tanque de batelada ligado de forma fluida na referidasaída do gerador de ClO2, o referido tanque de batelada recebendo a correntede gás ClO2 da referida saída do gerador de ClO2, o referido tanque debatelada sendo composto de uma entrada para a introdução de uma segundacorrente de água e uma saída para exaurir uma solução aquosa de ClO2 doreferido tanque de batelada;(c) um vaso contendo uma solução aquosa de fungos, oreferido vaso sendo ligado de forma fluida ao referido tanque de batelada;onde a introdução da referida solução de ClO2 do referidotanque de batelada no referido vaso promove a propagação do fungo presenteno referido vaso.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido vaso de fungo poder ser aquecido.

24. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido vaso de fungos ser um tanque de fermentação tendo umaentrada para fungos, uma entrada para água, uma entrada para produtosquímicos de fermentação e uma saída para o produto de fermentação ligadano equipamento de processamento.

25. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido vaso de fungos ser capaz de executar a liquefação.

26. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido vaso de fungos ser um tanque de propagação delevedura.

27. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido vaso de fungos ser um tanque de condicionamento delevedura.

28. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato da referida solução aquosa de ClO2 que sai do referido tanque debatelada ser dosada até uma concentração menor do que cerca de 15 mg/l.

29. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato da referida solução aquosa de ClO2 que sai do referido tanque debatelada ser dosada até uma concentração entre cerca de 10 e cerca de 75mg/l.

30. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido gerador de ClO2 ser montado sobre rodinhas.

31. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido tanque de batelada ser montado sobre rodinhas.

32. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizadopelo fato do referido vaso que contém a referida solução aquosa de fungos sermontado sobre rodinhas.

33. Método para reduzir a concentração de microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação/condicionamento demicroorganismos desejáveis, e o aumento da eficiência de microorganismosdesejáveis em uma corrente fluida aquosa utilizada em um processo defermentação, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) introdução de uma quantidade de celulose na referidacorrente;(b) introdução de uma quantidade de microorganismosdesejáveis na referida corrente;(c) geração de gás ClO2;(d) dissolução do referido gás ClO2 para formar uma soluçãode ClO2;(e) introdução de uma solução aquosa de ClO2 na referidacorrente.

34. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopelo fato das referidas etapas serem executadas em seqüência.

35. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopelo fato da referida solução de ClO2 ter uma eficiência como ClO2 nacorrente pelo menos de 90%.

36. Método para reduzir a concentração de microorganismosindesejáveis, a promoção da propagação/condicionamento demicroorganismos desejáveis, e aumento da eficiência dos microorganismosdesejáveis em uma corrente fluida aquosa utilizada em um processo defermentação, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) introdução de uma quantidade de celulose na referidacorrente;(b) introdução de uma quantidade de microorganismosdesejáveis na referida corrente; e(c) introdução de ClO2 tendo uma eficiência como ClO2 pelomenos de 90% na referida corrente.

37. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizadopelo fato das referidas etapas serem executadas em seqüência.

38. Método para reduzir a concentração de bactérias sem autilização de antibióticos em uma corrente fluida aquosa utilizada em umprocesso de fermentação, caracterizado pelo fato de compreender as etapasde:(a) introdução de uma quantidade de microorganismosdesejáveis na referida corrente; e(b) a introdução de ClO2 tendo uma eficiência como ClO2 pelomenos de 90% na referida corrente.