Magnésio na fermentação: ganhos com o Sistema Hidratec Clarisina® Caltec

O magnésio é um elemento essencial para o crescimento e metabolismo da levedura. Isso porque ele atua como cofator essencial de diversas enzimas envolvidas nas vias glicolítica e fermentativa. Além disso, o Mg contribui para a integridade da membrana celular, síntese de proteínas e viabilidade da célula frente ao estresse térmico e osmótico. Este efeito protetivo de magnésio é muito importante para alcançar altos rendimentos fermentativos, pois justamente a elevada temperatura e altas concentrações alcóolicas estão entre os principais obstáculos para alcançar patamares de rendimento superiores. 

Portanto, a presença de magnésio nos mostos de fermentação é extremamente desejável. Existem inúmeros estudos que demonstram que a adição de sais de magnésio nos mostos melhora a resistência da levedura. Porém estes sais são caros e elevam o custo do processo. Por outro lado, é possível obter o magnésio altamente disponível no mosto usando no tratamento de caldo produtos com magnésio. A Caltec foi pioneira em implementar o uso de magnésio neste processo. Seu Sistema Hidratec Clarisina (SHC) é responsável por produzir o óxido de magnésio extremamente reativo. Este sistema é utilizado no tratamento de caldo e traz diversas vantagens, tais como menor consumo, menor índice de incrustações e menor inversão de sacarose. Por isso, Eder Paz, gerente técnico da Caltec conduziu o estudo em parceria com o laboratório BIOSAB para verificar a eficiência de magnésio proveniente do tratamento de caldo nos processos fermentativos.

No tratamento de caldo, diferentes termos relacionados às fontes minerais utilizadas no processo aparecem com frequência, como cal, cal calcítica, cal virgem, cal hidratada e leite de cal. Também são comuns buscas por materiais como cal dolomítica e calcário, embora cada um apresente composição e características próprias. Por isso, mais do que olhar apenas para a nomenclatura da fonte, é importante entender sua composição e o impacto que ela pode gerar ao longo do processo industrial.

Para o estudo foram usados dois melaços. Um deles foi obtido de uma usina que utiliza o Sistema Hidratec Clarisina (chamado Clarisina SHC) e outro de uma usina que utiliza cal calcítica no tratamento de caldo. Nesse tipo de processo, a cal também pode aparecer em diferentes formas de preparo e aplicação, como cal virgem, cal hidratada ou leite de cal, dependendo do sistema utilizado pela usina.

A análise de magnésio nos dois mostos mostrou que o mosto SHC tem 1.085 mg/L de Mg, enquanto o mosto proveniente do tratamento com cal calcítica apresenta 990 mg/L. Ou seja, o SHC disponibilizou 9,5% a mais de magnésio para o mosto de fermentação.

Para o estudo foram usados dois melaços. Um deles foi obtido de uma usina que utiliza Sistema Hidratec Clarisina (chamado Clarisina SHC) e outro melaço foi de uma usina que utiliza cal calcítica para o tratamento de caldo (chamado cal calcítica). A análise de magnésio nos dois mostos mostrou que o mosto SHC tem 1085 mg/l de mg, enquanto o mosto da cal calcítica tem somente 990 mg/l, ou seja, SHC disponibiliza 9,5% a mais de magnésio para o mosto de fermentação.

Foram utilizadas leveduras Saccharomyces fermentadas em melaços tratados ou não com Clarisina®. Após a fermentação, realizaram-se análises cromatográficas e cálculos cinéticos, avaliando produção de CO₂, etanol, consumo de açúcares, crescimento celular e balanço de Mg por espectrometria de massas. As fermentações foram conduzidas em sistema de reciclo. Os seis primeiros reciclos foram conduzidos em condições normais de 33 ^oC e 18 Brix. O último reciclo foi conduzido em condições extremas (40 ^oC e 27 Brix) para avaliar a resposta fisiológica das leveduras frente ao estresse simultâneo de temperatura e osmorregulação. O gráfico abaixo mostra o desempenho fermentativo em dois mostos.

Fica evidente pelo gráfico que em todos os reciclos o mosto proveniente do caldo com tratamento com Clarisina (SHC) teve rendimento superior ao mosto proveniente de tratamento com cal calcítica.

Também chamam a atenção os resultados obtidos em último reciclo, realizado em condições extremas de fermentação. Os gráficos relativos ao último reciclo estão apresentados abaixo e mostram claramente que o mosto proveniente do mel obtido com Clarisina (SHC) foi superior em condições extremas. Um ponto importante é que o mel do tratamento com cal calcítica teve rendimentos inferiores aos referenciados pela literatura.

O estudo apresentado comprova que o magnésio residual do tratamento de caldo com SHC é altamente disponível e atua na proteção das leveduras. A suplementação de Mg via Clarisina® (SHC) proporcionou ganhos expressivos em produtividade, conversão e rendimento, sem comprometer a viabilidade celular. Apesar de aplicada no tratamento de caldo, a Clarisina® se apresenta como diferencial inovador para também otimizar a fermentação industrial, aumentar a eficiência econômica e elevar o rendimento global das usinas. E o mais importante, ganhos financeiros na produção de álcool com uso da Clarisina (SHC) são um bônus, pois não geram gastos adicionais.

Os resultados reforçam que a escolha da fonte utilizada no tratamento de caldo vai além da simples aplicação de cal. Seja na avaliação de sistemas que utilizam cal calcítica, outras formas de cal ou tecnologias como o SHC, é importante observar os impactos que cada solução pode gerar nas etapas seguintes do processo, incluindo a fermentação.

Assista na íntegra a apresentação de dados do estudo: