BRPI0905395A2 - processo para produção de etanol a partir da fermentação de fontes de açúcares em meio fermentativo com alto teor de etanol - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA PRODUçãO DE ETANOL A PARTIR DA FERMENTAçãO DE FONTES DE AçúCARES EM MEIO FERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL, especialmente de um processo que permite efetuar a fermentação bioquímica de açúcares a etanol, em baixa temperatura, altas concentrações de açucares e que resulte em baixa produção de ácidos carboxílicos e glicerol, altas taxa de conversão de ART a etanol, de modo a obter teores de etanol, no mosto fermentado final, superiores a cerca de 10<198> GL, em que o processo consiste de onze etapas.

Description

"PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL"

Campo de invenção

O presente relatório descritivo é referente a um pedido de Privilégiode Invenção para um "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL APARTIR DA FERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL", especialmente umprocesso para produção de etanol a partir da fermentação microbiológica deaçúcares como sacarose, glicose e frutose utilizando leveduras, especialmente dogênero Saccharomyces sp, em condições controladas de temperatura e de altaconcentração de etanol no meio fermentativo.

Antecedentes da invenção

O atual ESTADO DA TÉCNICA compreende um processoprodutivo em que fontes de açúcares são convertidas, através de processofermentativo de alta eficiência, a etanol. Dentre as fontes de carboidrato quepodem ser convertidos em açúcares fermentescíveis pode-se destacar:

- Fontes de sacarose (C12H22O11): cana-de-açúcar, beterraba e sorgosacarino;

- Fonte de celulósicos e ligno-celulósicos: são compostos lenhososcontendo hemi-celulose e celulose que podem ser convertidos química ouenzimaticamente em pentoses (não fermentescível por Saccharomyces sp) ehexoses, respectivamente. Exemplos de matérias-primas que podem serutilizadas nessa rota são: materiais lenhosos, fibras de capim elefante, de cana-de-açúcar, de sorgo granífero, palha de cana-de-açúcar ou de sorgo sacarino;

- Fontes amiláceas: principalmente grãos e tubérculos. No processo deconversão de açúcares a etanol, utilizando-se leveduras, mais especificamenteSaccharomyees eerevisiae, as fontes de açúcares devem ser a sacarose(C12H22O11) ou glicose e frutose (C6Hi2O6). Esses microorganismos sãohabilitados para converter sacarose à glicose e frutose através de uma exo-enzima denominada invertase. A equação (1) a seguir descrita representa areação bioquímica de conversão de sacarose, glicose e frutose a etanol.

Evidentemente, fontes de carboidratos amiláceos e ligno-celulósicos, antes deservirem como substratos para fermentação devem ser convertidos em açúcaresfermentescíveis (hexoses). As fontes amiláceas podem ser hidrolisadas porglicose, pela via ácido-enzimática onde o amido é convertido a dextrina eposteriormente a glicose, utilizando-se as enzimas alfa-amilase e glicoseoxidase. As fontes de celulose e ligno-celulose podem ser parcialmentehidrolisadas a hexoses, fermentescíveis, e pentoses, não fermentescíveis, pelavia ácida, concentrado ou diluído, ou enzimática - para celulose: coquetéisenzimáticos a base de endo-glucanase, exo-glucanase e beta-glucosidade -hemicelulose: hemicelulase, exo-hemicelusase e xilosidase.No referido processo, através do controle da fermentação é possívelobter um mosto fermentado com alto teor de etanol e com alta conversão deaçúcares a etanol.

A reação básica (1) que expressa à conversão bioquímica deaçúcares compreendendo a sacarose (C12H22O11), glicose (C6Hi2O6) e frutose(C6H12O6) a etanol (C2H5OH) pode ser resumida conforme a seguir:

(I)

C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 54 kcal (1)(I): invertase

A primeira parte da reação compreende a conversão enzimática dasacarose à glicose e frutose (açúcares redutores), e a segunda, a conversãobioquímica desses açúcares à etanol e gás carbônico. Conforme se pode notar areação é exotérmica existindo a liberação de calor.

Como dito anteriormente, as fontes de açúcar podem ser as maisdiversas, no entanto uma importante fonte dessa matéria prima é a cana-de-açúcar. Na cana-de-açúcar o açúcar predominante é a sacarose, que contémaproximadamente 99,5% dos açúcares contidos (base seca) e o restante (0,5%) ébasicamente glicose e frutose. A soma de toda a sacarose convertida a açúcaresredutores, mais os açúcares redutores originalmente contidos, denominam-seaçúcares redutores totais (ART). Normalmente a produção de etanol e demaisparâmetros de processo são expressos em função desse termo.O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo, só sendosuperado pelos EUA. Na safra brasileira de 2007/2008 foram processadas 493milhões de toneladas de cana, sendo produzidos 22,5 bilhões de litros de etanol(anidro e hidratado) e 30,7 milhões de toneladas de açúcar. Existem basicamentedois tipos de usinas no Brasil, as autônomas, que só produzem etanol a partir decaldo de cana, e as anexas, que produzem açúcar e etanol, sendo que o último éfabricado a partir de caldo e mel residual (melaço) do processo de fabricação deaçúcar. Nas usinas anexas, em média, o equivalente a cerca de 50 % da canaprocessada é encaminhada à fabricação de açúcar e 50% à de etanol (anidro e/ouhidratado). A matéria-prima utilizada na fabricação de etanol e açúcar requerdiversas etapas de processamento. O caldo destinado à fabricação de etanolpassa por um tratamento físico-químico específico e é enviado para as dornas defermentação, juntamente com o mel final esgotado (licor mãe) proveniente dafabricação de açúcar. Essa mistura, denominada mosto, passa por processo defermentação alcoólica em tanques agitados (fermentadores ou dornas),utilizando principalmente leveduras {Saccharomyces cerevisiae), gerando ummosto fermentado contendo normalmente de 6 a 11% de etanol. Comosubproduto do processo de fermentação, é gerado, ainda, o gás carbônico numaquantidade, em massa, em relação ao etanol, de 1:1, além do óleo fusel (menosque 1% em massa) que é separado na etapa posterior de destilação. O mostofermentado resultante é então submetido à centrifugação onde o fermento éseparado e reciclado, e o vinho, contendo o etanol, é encaminhado para adestilação. Em seguida, o vinho, normalmente, é colocado em contato diretocom o vapor em colunas de destilação gerando duas correntes, etanol no topo e avinhaça no fundo. Quando é utilizado o sistema de borbotagem direta de vaporna coluna, o vapor é colocado em contato direto com o vinho onde, dessa forma,há incorporação de condensado na vinhaça, sendo que o volume gerado pode seralgo entre dez e catorze vezes o volume de álcool, dependendo do grau alcoólicodo vinho. Existe também o processo de destilação por contato indireto, onde ovolume de vinhaça gerado é menor, da ordem de seis a oito vezes o volume deetanol produzido.

O caldo misto destinado à fabricação de açúcar, passa pela operaçãode separação do bagacilho em peneiras tipo cush-cush e/ou peneiras rotativas,sendo aquecido até cerca de 40 0C e é encaminhado, quando se produz açúcarbranco, à sulfitação (normalmente em colunas ou hidroejetores), onde, mediantea adição de dióxido de enxofre, resultante da queima do enxofre nos fornos, temseu pH abaixado para cerca de 4,0 a 4,5.

Após a sulfitação, o caldo recebe a adição do leite de cal (ousacarato de cálcio) onde o pH é elevado até cerca de 7,0 a 7,2.

O caldo caleado ou dosado é então aquecido até cerca de 105°C,passando em seguida por um processo de vaporização ("balão de flash") pararemoção de gases dissolvidos, recebendo a adição de um agente floculantenormalmente um polieletrólito de poliacrilamida, sendo então submetido àdecantação em decantadores estáticos com ou sem bandejas. Esta operaçãotambém é comumente chamada de clarificação.

Do processo de clarificação resultam duas correntes: uma de lodo eoutra que é o caldo clarificado. O lodo, após receber a adição do bagacilho que éum tipo de elemento natural, recebe a adição do leite de cal e, eventualmente,polieletrólito, normalmente uma poliacrilamida, é então filtrado em filtrosrotativos a vácuo ou tipo belt press, gerando, desta forma, a torta de filtro, que éencaminhada à lavoura, e o caldo filtrado, que é re-enviado ao processo.

O caldo clarificado obtido é encaminhado para a evaporação emevaporadores de múltiplos efeitos a vácuo, normalmente evaporadores tipoRobert de quatro ou cinco estágios, gerando um caldo concentrado, denominadoxarope, que possui uma concentração de cerca de 60-65° Brix.

No primeiro estágio de evaporação, normalmente denominado depré-evaporação, efetua-se uma sangria de vapor vegetal (Vl) utilizado nasoperações de evapo-cristalização, aquecimento do caldo misto e destilação nafabricação de etanol. Existem usinas que efetuam as sangrias no segundo eterceiro efeito, denominadas respectivamente de vapor vegetal V2 e V3 e essesvapores são utilizados para aquecimento do caldo, ou mesmo, no caso do vaporV2, para o cozimento.

O xarope obtido na evaporação é encaminhado à etapa posterior decristalização, que é efetuada em evapo-cristalizadores tipo calandra a vácuo, emsistemas de duas ou três "massas".

Normalmente, o processo de cristalização convencional leva de 3 a5 horas, e a massa de cristais obtida é encaminhada à cristalizadores horizontaisdotados de camisa de resfriamento até a temperatura ambiente.

A massa final é então submetida a um ciclo de centrifugação, emcentrífugas de cesto, onde os cristais são lavados mediante aplicação de água evapor, e então encaminhados à secagem e ensaque.

O mel obtido na centrifugação é reutilizado nos cozimentos paraobtenção dos açúcares de segunda (açúcar B ou magma) e, eventualmente,terceira (açúcar C ou magma), que são também recirculados no processo defabricação do açúcar de primeira. O mel final (melaço) originário na massa B,no sistema de duas massas, ou originário na massa C, é encaminhado parafabricação de etanol, juntamente com parte do caldo separado para produção deetanol, compondo assim o mosto para fermentação.

Os processos de fermentação de açúcar a etanol podem sercontínuos ou batelada alimentada. No Brasil, o processo predominantementeadotado é a batelada alimentada. No processo em batelada, inicialmente éadicionado no fermentador uma fração de fermento de cerca de 8% a 15% deseu volume útil. Em seguida, inicia-se a adição de mosto, que é adicionado emquantidades crescentes, gradativamente à medida que a fermentação vai seativando. Com a ativação da fermentação, existe dissipação de calor advindo dametabolização do açúcar e conversão a etanol e gás carbônico, pelomicroorganismo (reação bioquímica 1). A remoção de calor normalmente éefetuada através de dispositivos de troca térmica indireta (trocadores de calor eserpentinas) entre o mosto em processo de fermentação e a água proveniente deum sistema de resfriamento por torre ou aspersão. Nesse processo, a águaefluente do trocador de calor é encaminhada a uma torre de resfriamento onde aágua aquecida resultante da troca de calor com o mosto fermentando recebe umfluxo de ar forçado. Dessa forma, a água é resinada até a temperatura de bulboúmido do ar ambiente, retornando ao processo de resfriamento dosfermentadores. Durante o processo de fermentação, o teor de ART nofermentador é mantido entre 2 e 4% até que o processo de fermentação secomplete. A espuma formada, decorrente da forte evolução de CO2, é controladaatravés da adição de anti-espumante. O processo é finalizado quando o volumeútil do fermentador é completado e o ART substancialmente esgotado, levandoem média de cerca de 6 a 12h.

O sistema de fermentação contínuo é constituído de vasos agitados,conectados em série, de modo que o mosto e o fermento são, normalmente,alimentados no primeiro estágio, sendo que na saída do último reator da série oART é mantido em valores substancialmente zero. Da mesma forma que afermentação em batelada alimentada, o resfriamento dos fermentadores ocorreatravés de dispositivos de troca térmica indireta, conectados em cada estágio,sendo o fluido frio proveniente de um sistema de spray ou torres deresfriamento, constituindo-se basicamente de um resfriamento evaporativo atemperatura ambiente.

Nesses sistemas, que operam utilizando água de resfriamentoproveniente de torres de resfriamento ou sprays, no final do processo defermentação é obtido um teor alcoólico no mosto fermentado, normalmenteentre 6,0 a 8°GL, para processos não otimizados, e de cerca de 8,5 a Il0GL,para processos bem otimizados e controlados. O mosto fermentado é entãoenviado para centrifugação, para separação do fermento do vinho, sendo ofermento concentrado ("creme de levedura") enviado para um tanque agitadoonde, recebe freqüentemente, um tratamento ácido (a base de ácido sulfurico), eé novamente reutilizado no processo. O vinho resultante é enviado para adestilação, onde o etanol contido é recuperado na sua forma anidro ou hidratado,sendo gerado cerca de 5 a 14 L de vinhaça/L de etanol produzido. No processode fermentação e posterior destilação, quanto maior o teor alcoólico melhor odesempenho das etapas posteriores, uma vez que há maior produção de etanolpor volume de reator, maior quantidade de etanol produzido por volume decoluna de destilação, redução do consumo de vapor na destilação, e redução dovolume de vinhaça gerado. Existem variantes do processo em que, parte davinhaça gerada, é retornada ao processo de fermentação e utilizada para preparodo mosto. A quantidade a ser recirculada dependerá evidentemente da pressãoosmótica do meio, que é o fator limitante da quantidade a ser recirculada. Se emquantidade elevada, poderá afetar de forma dramática o desempenho dasleveduras e prejudicar, portanto, o processo de fermentação alcoólica.

Normalmente, as taxas de recirculação situam-se numa faixa de cerca de 20 a60% do volume gerado.

De uma forma geral, para se garantir boas taxas de conversão deaçúcares a etanol, diversos fatores devem ser controlados no processo defermentação como qualidade da matéria prima, tempo de corte da cana,quantidade de impurezas, contaminantes, tratamento do caldo de cana, assepsiado processo, qualidade do fermento, concentração do fermento, pH,complementação de nutrientes e, principalmente, temperatura do meio emprocesso de fermentação, que deve ser mantida, normalmente, numa faixa decerca de 30 a 34°C. No entanto, quando se deseja obter altos níveis de etanol nomosto fermentado, níveis acima de Il0GL, o abaixamento e controle datemperatura tornam-se fundamentais. Diversos trabalhos demonstram que, parase evitar o stress da levedura quando se deseja operar com elevados teoresalcoólicos, a redução da temperatura é um dos fatores de maior relevância.

Rivera et al. (E. C. Rivera et al., Evaluation of optimizationtechniques for parameter estimation: Application to ethanol fermentationconsidering the effect of temperature, Process Biochemistry, 1682-1687, 2006)consideraram a variável temperatura importantíssimo para avaliar os parâmetrosotimizados e estimados da fermentação etanólica, com base em dadosexperimentais. Esses autores concluíram que, entre 28 e 310C, a produção deetanol é máxima.

Prescott e Dunn 's (Prescott, S.Dunn 's, A. Industrial Microbiology,4aed. CBS Publishers and Distributors, New Delhi, índia, p.541-581, 1987)verificaram que a temperatura ótima para o crescimento de células e produçãode etanol é 30 0C, mas que temperaturas maiores, 35-38 0C, são toleráveis, mascom prejuízo dos teores alcoólicos. Nessa faixa de temperatura, a taxa decrescimento celular, a produção de etanol e a taxa de morte podem ser afetadasdrasticamente.

Jones et al. (Alcohol fermentation by yeast-the effeet ofenvironmental and other variables. Process Bioehem., 1981) relataram que alevedura S. eerevisiae tolera níveis de temperatura de até cerca de 33°C, emcondições industriais, para produção de etanol. A faixa de crescimento mínimaocorre nas temperaturas de cerca de IO0C, e a máxima, na de 40°C, sendo que atemperatura ótima de operação está na faixa de 28°C e 35°C.

Dias et al. (M.O.S. Dias, R. Maciel Filho e C.E.V. Rossei, Effieienteooling of fermentation vats in ethanol produetion. Proe. Int. Soe. CaneTechnol., vol. 26, 2007) relataram que elevadas temperaturas na fermentaçãoafetam o metabolismo das leveduras e reduz a concentração de etanol no vinhofinal, o que eleva o consumo de vapor na destilação. Fermentação conduzida a28°C possibilita operar com concentrações maiores de açúcares no mosto, sendoque isto reduz o vapor consumido na destilação, e a geração de vinhaça paraníveis de 5,76 L/ L EtOH. O abaixamento da temperatura de fermentação, alémde beneficiar diretamente os teores finais de etanol no mosto fermentado, o queresulta em aumento da capacidade específica de produção de etanol por volumetotal de fermentadores, leva a um menor consumo de vapor na destilação dovinho e redução da geração de efluentes (vinhaça) entre outros benefícios.

Dentre esses, pode-se destacar a redução nos níveis de infecção bacteriana domosto, a redução do consumo de insumos (antibiótico e ácido sulfurico paracontrole de microorganismos contaminantes) para o tratamento do fermento nopé-de-cuba, um melhor controle de espuma na fermentação (redução doconsumo de dispersante e anti-espumante), e um aumento do rendimentofermentativo.

Durante a safra brasileira, as temperaturas registradas dafermentação situam-se na faixa de 32°C a 36°C. Dessa forma, para abaixar atemperatura da fermentação para valores entre 28-32°C, é necessário a utilizaçãode sistemas adequados de refrigeração de água (chillers). O sistema derefrigeração tem por objetivo a redução da temperatura de um fluido a umatemperatura sensivelmente menor que a temperatura ambiente. O princípiotermodinâmico que rege esse sistema é o de que a energia não pode ser criadanem destruída, e que nenhum sistema pode receber calor a uma dadatemperatura e desprendê-lo para um sistema em temperatura mais elevada semreceber trabalho externo. Usualmente, nos processos industriais, são utilizadosequipamentos para gerar água gelada, com o intuito de refrigerar unidadesgeradoras de calor.

A escolha de sistemas eficientes, de baixo custo e de baixoconsumo de energia para produção de água gelada, bem como a estratégicaadequada de resfriamento do mosto e dos fermentadores são determinantes paraviabilizar a aplicação desse sistema. Os chillers se dividem basicamente emchillers centrífugos, chillers parafuso, chillers recíprocos e máquinas deabsorção. Os três primeiros tipos são tecnologias de refrigeração industrial queutilizam o principio da compressão de vapor. Esses sistemas apresentamdesvantagens em relação ao sistema de absorção, pois possuem um altoconsumo de energia elétrica, não permitem a utilização de fontes alternativas deenergia, utilizam refrigerantes sintéticos com CFC/HCFC, apresentam alto custooperacional e altos índices de ruído e vibração. Já as máquinas de absorção abase de brometo de lítio, permitem utilizar fontes térmicas como gás natural ouGLP, vapor de escape das turbinas ou geradores, vapor vegetal de baixa pressãodos evaporadores, água quente ou condensado, vapores alcoólicos, vinhaçaefluente da coluna de destilação, e até gases residuais da combustão. Para aviabilização da utilização das fontes quentes existentes, a exigência é que essasestejam a uma temperatura maior que 75°C. Esses sistemas requerem um baixoinvestimento e apresentam um baixo custo operacional. Os sistemas de absorçãoempregam principalmente a água, brometo de lítio ou amônia. A máquina derefrigeração por absorção a brometo de lítio utiliza o princípio do vácuo e agrande capacidade da solução de brometo de lítio em absorver vapor de água. Aágua, quando mantida sob vácuo intenso, entra em ebulição e vaporiza-sebruscamente, além de resfnar-se até baixas temperaturas. A solução de brometode lítio é uma solução altamente higroscópica, apresentando a melhor relaçãosolubilidade - pressão de vapor, e com o qual obtém ciclo de alta eficiência.

A afinidade da água pelo sal é medida pelo abaixamento da pressãode vapor de água, sendo mais pronunciada quanto maior for a concentração dosal. Uma unidade de absorção a brometo de lítio consiste basicamente de cincocomponentes principais:

1. Elemento Resfriador: compreende uma seção da tubulação na qualhá o retorno da água gelada que é resfriada indiretamente pela água pulverizadasobre os tubos. O elemento evaporador é mantido a baixa pressão absoluta paraque água borrifada vaporize e resfrie a água que passa pelos tubos.

2. Elemento Absorvedor: consiste de uma solução concentrada debrometo de lítio que absorve o vapor d'água vaporizada no elementoevaporador. A solução de brometo de lítio é recalcada sobre os tubos através deum elemento de bombeamento. A carga térmica total (carga de refrigeração +calor de diluição + resfriamento da água condensada + resfriamento sensível dasolução) é transferida, indiretamente, para a água de resfriamento, que vem deuma torre de resfriamento.

3. Elemento Trocador de Calor da Solução: Usa-se este componentepara melhorar a eficiência do ciclo por troca calor entre a solução diluída, quedeixa o absorvedor e a concentrada, quente, que vem do gerador.

4. Elemento Gerador: nesse compartimento a solução de brometo delítio diluída é mantida no ponto de ebulição na solução, por uma fonte quente(acima de 75°C), para eliminar os vapores de água absorvidos.

5. Elemento Condensador: nesse compartimento, o vapor de água,eliminado no elemento gerador, é condensado para retornar posteriormente aoelemento resfriador.

O ciclo de absorção, portanto, é um ciclo de duas pressões na qualse mantém, normalmente, uma temperatura da água fria efluente entre 7,2°C e8,3 0C. Essa água será utilizada para resfriamento, a pressão absoluta de 0,27 inde Hg°, na seção dos elementos evaporador-gerador, e 3,0 in de Hg0 absoluto,na seção dos elementos gerador-condensador. O ciclo de absorção envolve,basicamente, três circuitos: um em que a água de refrigeração é recalcada para oelemento evaporador, e o brometo de lítio, usado como absorvente, circula sobreos tubos do evaporador, através do trocador de calor para o gerador; a água deresfriamento escoa em série, inicialmente através dos tubos do absorvedor, eparcialmente através dos tubos do condensador. A água a ser resfriada entra nofeixe de tubos do resfriador onde é resfriada indiretamente por pulverização deágua. A água vaporizada é absorvida por uma solução concentrada de brometode lítio a baixa pressão. O brometo de lítio que absorveu o vapor de água é entãorecalcado através do trocador de calor da solução para o gerador, de modo areconstituir a solução diluída. O gerador vapor de água opera a baixa pressãopara expelir o vapor de água absorvido na solução, concentrando, dessa forma, asolução do sal, antes que entre novamente no elemento absorvedor. O fluxo desolução que vem do gerador vai para o absorvedor por diferença de gravidade ede pressão. A água que sai do gerador na forma de vapor é então condensada,passa a forma líquida na seção do elemento condensador, e o condensadoretorna ao elemento evaporador. Mediante a aplicação desse sistema deprodução de água gelada, além de um protocolo adequado para alimentação domosto resfriado e do sistema de resfriamento dos fermentadores, pode se definirum novo processo que opera com teores elevados de etanol no mostofermentado final. As fontes térmicas a serem utilizadas no sistema de produçãode água gelada devem ser fluidos com temperatura superior a 75°C.

Sendo assim, dentre as fontes disponíveis no complexo sucroalcooleiro,pode-se destacar, como passíveis de utilização, a vinhaça efluente da destilação,condensados da evaporação de caldo, vapores alcoólicos da destilação, vaporesvegetais provenientes da evaporação de caldo ou de vinhaça, vapor de escapeefluente das turbinas ou sangrado dos geradores, biogás (metano) proveniente dabiodigestão de vinhaça e gases de chaminé resultantes da queima de bagaço e/oupalha.

Sumário da invenção

Foi pensando nos inconvenientes supra mencionados e na lacunaexistente no estado da técnica, que o inventor, pessoa interessada e ligada aoramo, após estudos e pesquisas, criou e desenvolveu o "PROCESSO PARAPRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA FERMENTAÇÃO DEFONTES DE AÇÚCARES EM MEIO FERMENTATIVO COM ALTOTEOR DE ETANOL" objeto deste pedido de patente, que tem por objetivoprover um processo que permite efetuar a fermentação bioquímica de açúcares aetanol, em baixa temperatura, altas concentrações de açúcares, que resulte embaixa produção de ácidos carboxílicos e glicerol, e altas taxas de conversão deART a etanol, de modo a obter teores de etanol, no mosto fermentado final,superiores a cerca de 10-110GL.

O processo consiste das etapas de: (i) preparar um mosto paraalimentar a fermentação contendo um teor de açúcar elevado, contendo entre 16a 30% de ART, preferencialmente acima de 22% de ART; (ii) resfriar o mostoutilizado na fermentação a temperaturas entre 8 a 30°C, preferencialmente 22°Ca 25°C; (iii) alimentar o creme de fermento constituído substancialmente deSaccharomyces cerevisiae, no fermentador, de modo a manter umaconcentração, em base volumétrica, de cerca de 5% a 15%, preferencialmentecerca de 10%; (iv) alimentar gradativamente, a taxas crescentes de vazão, omosto resfriado a ser fermentado no fermentador contendo o fermento, de modoa acompanhar o aumento progressivo da atividade metabólica do micro-organismo; (v) iniciar o processo de resfriamento dos fermentadores, no estágioem que a temperatura do sistema de fermentação ultrapassar 28°C a 30°C,preferencialmente 28°C; (vi) manter o processo de fermentação e alimentação demosto; (viii) manter a fermentação até que se atinja um valor de ARTsubstancialmente zero; (ix) encaminhar o mosto fermentado para separação dovinho e fermento em um sistema de centrifugação; (x) retornar o fermentoseparado para reutilização no processo; (xi) e enviar o vinho centrifugado paradestilação. Nesse processo, utiliza-se, preferencialmente, um sistema gerador deágua gelada que utiliza como fonte térmica disponíveis no complexosucroalcooleiro. Podem ser essas: a vinhaça efluente do fundo do sistema dedestilação, condensados de vapores alcoólicos do topo da coluna de destilação,ou mesmo vapores vegetais efluentes da evaporação de caldo para fabricação deaçúcar e/ou etanol ou vapor de escape sangrado das turbinas e dos geradores.

Breve descrição dos desenhos:

A invenção será a seguir descrita, fazendo-se referência aosdesenhos anexos, nos quais estão representadas de forma ilustrativa e nãolimitativa, dados a título de exemplo algumas das possíveis formas de realizaçãoda invenção e do sistema atualmente empregado.

A figura 1 representa um diagrama de blocos de uma das formaspreferidas da invenção, em que se utiliza água gelada (14) para efetuar oresfriamento do mosto (10) e do sistema de fermentação (3). Esse sistema deresfriamento é constituído de chillers de absorção, onde o mosto (10) preparadoda mesma maneira que o sistema atual, descrito na figura 5, com temperatura nafaixa de 45 a 95°C, é enviado ao dispositivo de troca térmica indireta (2) para serresfriado pela água de resfriamento (14) proveniente de (6) até a faixa de 30 a34°C. Segue então para o próximo estágio de resfriamento (8) com água gelada(14), na faixa de 5 a 25°C, proveniente do chiller de absorção (7). Essa águagelada (14), utilizada para resfriamento do mosto (10), é refrigerada pela águado circuito interno da máquina de refrigeração por absorção. O mosto (10),então resfriado até uma faixa de temperatura de 7 a 27°C, é alimentado nosistema de fermentação (3) que fornece vinho (13) para a destilaria (5). Nessesistema, a temperatura será controlada numa faixa de temperatura entre 20 a32°C. Dessa forma, o mosto em fermentação (12) estará em constantecirculação, passando pelos dispositivos de troca térmica indireta (4) no qual aágua gelada (14), proveniente do chiller de absorção (7), é mantida na faixa de15 a 27°C. As fontes térmicas quentes (15), disponíveis para concentrar asolução de brometo de lítio do ciclo de absorção do chiller (7) na destilaria (5),são vapor vegetal, condensados, vinhaça, vapores alcoólicos e vapor de escape,preferivelmente vinhaça. Uma dessas fontes é encaminhada até (7) e, apóspassar pelo elemento gerador constituinte do chiller (7), será disposto em (9) damaneira mais econômica. Caso o fluido de aquecimento seja a vinhaça, suacaptação deverá ser efetuada após o dispositivo de troca térmico regenerativodescrito na Figura 5. A vinhaça, então, numa faixa de temperatura entre 80 a90°C, passará pelo elemento gerador do chiller (7) trocando calor de formaindireta com a solução diluída de brometo de lítio, saindo com temperatura nafaixa de 50 a 70°C. Caso se utilize os condensados de vapor vegetal, numa faixade temperatura entre 95 a 98°C, a temperatura de saída desses será de cerca de60 a 70°C e poderão, portanto, ser reaproveitados/tratados para outros fins noprocesso de produção. No caso de se utilizar como fonte quente vaporesalcoólicos, estes serão desviados do seu fluxo convencional e, após passar pelochiller, voltará ao fluxo convencional dos vapores alcoólicos condensados. Nochiller de absorção (7) é necessário remover o calor do processo, que foiremovido pela água fria (14) e o calor da fonte quente (15), por meio de fluidodisponível na faixa de 20 a 35°C. No sistema convencional do chiller, é utilizadoágua em circuito fechado por um resfriamento evaporativo (6).

A figura 2 representa um diagrama de blocos da outra formapreferida da invenção. Nesse sistema, basicamente, foram excluídos osdispositivos de troca térmica (4) e (8), representados na figura 1, sendo que aágua (14) como fluido de troca térmica no gerador do chiller foi removida (7) esubstituída por um fluido do processo. A substituição da água (14) circulante nosistema de refrigeração implica na eliminação dos dispositivos auxiliares detroca térmica indireta, equipamentos de transporte de fluidos, tubulações ediversos acessórios. Nesse sistema inovado de resfriamento com chiller deabsorção (7), o mosto (10) preparado da mesma maneira que o sistema atualcom temperatura na faixa de 45 a 95°C é enviado ao dispositivo de troca térmica(2) para ser resfriado pela água de resfriamento (14) proveniente de (6) até afaixa de 30 a 34°C. Esse mosto (10) é enviado para o evaporador do chiller (J) eé resfriado pelo refrigerante na faixa de 5 a 25°C, sendo depois encaminahdo àfermentação (3). Durante o processo fermentativo, haverá um controle datemperatura na faixa de 20 a 32°C, assim o mosto em fermentação (12) estaráem constante circulação passando diretamente no evaporador do chiller (7). Ocircuito quente é o mesmo descrito na Figura 1. Já o calor total do ciclo deabsorção (7) será removido pelo vinho (13) proveniente da fermentação (3) queestá na temperatura ambiente e deixará o chiller na faixa de 30 a 40°C.

A figura 3 representa um diagrama de blocos do ciclo derefrigeração das formas preferidas da invenção representada na figura 1, queutiliza água gelada (14) para efetuar o resfriamento. Nesse arranjo, a máquina derefrigeração por absorção de vapor por brometo de lítio (16), o fluidorefrigerante (17), água (14), proveniente do condensador (3) no estado líquido éaspergido no evaporador (1) que está sob vácuo de cerca de 6 mmHg0. Nessenível de pressão, o refrigerante (17) evapora e resfria a água que passa pelostubos. O refrigerante (17), no estado vapor, é absorvido no dispositivo deabsorção (1) onde uma solução de brometo de lítio (16) concentrada é aspergidasobre os vapores do refrigerante (17), absorvendo-o, e então se diluindo. Asolução diluída é recalcada para o dispositivo gerador (2) em que é aquecida,num dispositivo de troca térmica indireta, por uma fonte quente (15),provocando a evaporação do fluido refrigerante (17). Esse, no estado vapor, éencaminhado ao dispositivo condensador (3) onde é condensado para formalíquida, num dispositivo de troca térmica indireta, cujo fluido de resfriamento éproveniente de um dispositivo de resfriamento evaporativo, por exemplo, umatorre de resfriamento. A energia liberada durante o processo de absorção éremovida com água de resfriamento (14) proveniente do dispositivocondensador (3).

A figura 4 representa um diagrama de blocos do ciclo derefrigeração da outra forma preferida da invenção representada na figura 3 quenão utiliza água gelada (11) para efetuar o resfriamento, mas sim fluídosdisponíveis no processo de fermentação e destilação. Nesse arranjo, a máquinade absorção de vapor por brometo de lítio (16) apresenta as seguintesdiferenciações em relação ao sistema representado esquematicamente na figura3: o circuito de água fria (11) no dispositivo evaporador (1) é substituído pormosto (10) e mosto fermentando (12), e a água de resfriamento (14) utilizada nodispositivo condensador (3), e do dispositivo absorvedor (1), é substituída porvinho (13).

A figura 5 representa um diagrama do sistema atualmenteempregado para resfriamento da fermentação e sua integração com a destilaria.

As matérias-primas utilizadas para a composição do mosto tais como caldoclarificado, caldo pré-evaporado, mel e água, são enviadas a unidade de preparode mosto (1) em quantidades controladas. Esse mosto (10) na faixa de 45 a 95°Cé enviado ao dispositivo de troca térmica (2) para ser resfriado pela água deresfriamento (14) proveniente do sistema de resfriamento por torre ou sprays (6)até a faixa de 30 a 34°C. O mosto (10) resfriado é alimentado no sistema defermentação (3) que pode ser tanto uma fermentação tipo batelada alimentada oucontínua. Para controlar a temperatura do processo fermentativo, o mosto (12)em processo de fermentação é continuamente resfriado nos dispositivos de trocatérmica indireta (4), cujo fluido frio é a água de resfriamento (14), noresfriamento evaporativo (6). A temperatura da fermentação é mantidacontrolada numa faixa de 32 a 36°C. O produto final da fermentação (3), o vinho(13), é enviado à destilaria (5) para recuperação do álcool etílico gerando umsegundo efluente constituído de (5), que é utilizada em dispositivos de trocatérmica regenerativo para o pré-aquecimento do vinho, antes de ser alimentadono dispositivo de destilação. Após esse uso, a vinhaça é então resfriada a cercade 60°C e encaminhada para disposição na lavoura de cana-de-açúcar.Descrição detalhada da invenção

Em uma das formas preferidas da invenção o mosto é preparado apartir de caldo misto, ou caldo clarificado, ou caldo pré-evaporado até cerca de22 a 30% de matéria seca, ou méis e melaço efluente do processo de fabricaçãode açúcar de cana-de-açúcar e/ou suas misturas, de modo a obter-se um ART de18 a 28%. O mosto é então resfriado até cerca 15 a 25°C, preferencialmente 22 a25°C, em dispositivos auxiliares de troca térmica indireta, cujo fluido frio é águagelada (10 a 20 °C) proveniente de uma máquina de refrigeração,preferencialmente máquina de absorção a base de brometo de lítio. O fermentosubstancialmente constituído de levedura {Saccharomyces cerevisiaé), com umaconcentração entre 30 a 60% (volume/volume), é alimentado nos fermentadoresnuma proporção de 5 a 15% do volume útil do mesmo, preferencialmente 10%.

Em seguida o fermentador contendo fermento recebe adição de mosto,inicialmente numa vazão pequena, que é progressivamente aumentada namedida em que a atividade metabólica de conversão de açúcares a etanol e CO2,dos microorganismos constituintes do fermento, é acelerada. Quando atemperatura do mosto em processo de fermentação atinge 28 a 32°C, o sistemade refrigeração dos fermentadores é acionado. Esse sistema constitui dedispositivos de troca térmica indireta em que o fluido frio é água gelada geradano sistema de refrigeração, numa máquina de refrigeração, preferivelmente umamáquina de absorção a base de brometo de lítio, que troca calor com o mosto emprocesso de fermentação, de modo a manter nos fermentadores uma temperaturade entre 28 e 32°C, preferivelmente 30°C. A água gelada, alimentada nosdispositivos de troca térmica indireta, é dosada normalmente numa faixa detemperatura entre 8 e 12°C, e sai com uma temperatura de cerca de 5 a 8°Cacima da temperatura na qual o mosto em processo de fermentação é mantido. Aalimentação do mosto refrigerado é efetuada até atingir o volume útil dofermentador, sendo então interrompida. A fermentação é considerada encerradaquando o ART do mosto em processo de fermentação atingir substancialmente ovalor zero. Os fermentadores são vasos fechados, sendo que o gás (CO2) emitidono processo de fermentação é coletado e lavado com água em torres pararecuperação do etanol arrastado juntamente com acorrente do gás. Finalizado oprocesso de fermentação, a concentração de etanol no mosto fermentadoencontra-se na faixa de 8 a 16°GL, preferivelmente acima de 10°GL. O processode fermentação se completa num intervalo de tempo de 6 a 12 horas,dependendo do teor final de etanol no mosto fermentado, possuindo um valortípico de cerca de 10 horas. O mosto fermentado é então enviado a um sistemade separação do fermento e do vinho. O vinho obtido é enviado para a destilaçãoe o fermento, contendo uma concentração de 30 a 60%, retorna para um sistemade tratamento ácido e em seguida para o processo de fermentação. Nessa formada invenção, deve-se destacar que a refrigeração do mosto reduz drasticamente apossibilidade de infecção da fermentação e diminui a área de troca térmica dostrocadores auxiliares da fermentação, uma vez que boa parte do calor éremovida de forma direta pela simples mistura do mosto refrigerado com omosto em processo de fermentação.

Na outra forma preferida da invenção (figura 4) o mosto épreparado a partir de caldo misto, ou caldo clarificado, ou caldo pré-evaporadoaté cerca 22 a 30% de matéria seca ou méis e melaço efluente do processo defabricação de açúcar de cana-de-açúcar e/ou suas misturas, de modo a obter umART de 18 a 28%. O mosto é então resfriado até cerca 15 a 25°C,preferencialmente 22 a 25°C, em dispositivo de troca térmica indiretaconstituinte do sistema de refrigeração, preferencialmente máquina de absorçãoa base de brometo de lítio. Nesse caso, o mosto substitui a água no circuito dosistema de refrigeração preferido, sendo resfriado através de troca térmicaindireta com a água do circuito interno do referido sistema, que é pulverizadasobre a área de troca térmica, e esta, submetida a um processo de evaporação emalto vácuo. Dessa forma, obtêm-se temperaturas de cerca de 3 a 4°C(temperatura correspondente a água na forma vapor a uma pressão de 6,0 mmHg0) no lado interno contendo da água em processo de evaporação a alto vácuo.

Em seguida o fermento, substancialmente constituído de levedura(.Saccharomyces eerevisiae), com uma concentração entre 30 a 60%(volume/volume), é alimentado nos fermentadores numa proporção de 5 a 15%do volume útil do mesmo, preferencialmente 10%. O fermentador contendofermento recebe então a adição do mosto, inicialmente numa vazão pequena,que é progressivamente aumentada na medida em que a atividade metabólica deconversão de açúcares a etanol e CO2, dos microorganismos constituintes dofermento, é acelerada. Quando a temperatura do mosto em processo defermentação nos fermentadores atinge 28 a 32°C o sistema de refrigeração dosfermentadores é acionado. Nesse sistema, o mosto em processo de fermentaçãoé recalcado para um dispositivo de troca térmica indireta, constituinte do sistemade refrigeração preferido (máquina de absorção a base de brometo de lítio).

Nesse dispositivo, a água do circuito interno é pulverizada sobre a área de trocatérmica que, por estar submetida a um processo de evaporação em alto vácuo,permite obter temperaturas no lado interno contendo a cerca de 3 a 4°C(temperatura correspondente a água na forma vapor a uma pressão de 6,0 mmHg0). O mosto em processo de fermentação, agora resfriado, retorna para osfermentadores, e dessa forma, permite manter no mesmo, uma temperatura deentre 28 e 32°C, preferivelmente 30°C.

Os vapores produzidos pela evaporação da água são absorvidospelo brometo de lítio que é dessa forma diluído. Para a reconstituição daconcentração original da solução de brometo de lítio é necessário a evaporaçãoda água absorvida, que é efetuada através de outro dispositivo de troca térmicaindireta. Nesse dispositivo, a solução de brometo de lítio troca calor com umadas fontes quente, acima de 75°C, podendo ser vinhaça, condensados, vaporvegetal, vapores alcoólicos e vapor de escape. O vapor de água é encaminhadopara um dispositivo de condensação indireta, onde o fluido condensante é ovinho delevedurado proveniente da fermentação. Dessa forma, o vinho seaquece e é encaminhado para a destilação, completando o ciclo de refrigeraçãopor adsorção. As demais operações são idênticas às descritas para a outra formapreferida da invenção. Dessa forma, os dispositivos auxiliares de troca térmicaindireta, utilizados na outra forma da invenção, são eliminados, constituindo-seeconomia para o sistema de fermentação.

O processo objeto dessa invenção, nas duas formas preferidas, sediferencia do processo convencional a luz dos aspectos a seguir descritos. Nocaso de uma usina anexa, o mosto é preparado a partir de melaço, água e caldoclarificado, e no caso de uma destilaria autônoma, o mosto é preparado a partirde caldo de cana pré-evaporado. Após o preparo, a temperatura do mostoencontra-se na faixa de 70 a IOO0C. Este mosto é então resinado utilizando águada torre de resfriamento, ou do sistema de aspersão, para então ser enviado aoprocesso de fermentação. Na fermentação alcoólica existe a necessidade deremoção da energia liberada na forma de calor na proporção de cerca de 150kcal/ kg ART (equação 1) para que se consiga manter a temperatura dafermentação estável. Usualmente, o resfriamento do mosto e o controle datemperatura da fermentação é efetuado utilizando água bruta/tratada do circuitoda usina, que pode ser um sistema aberto ou fechado. Quando se utiliza ocircuito fechado, o resfriamento da água é através do sistema evaporativo,efetuados através de equipamentos como torres de resfriamento ou sistemas deaspersão ao ar ambiente. O processo de resfriamento evaporativo envolvebasicamente dois mecanismos. Um primeiro, onde a transferência de calordecorre da vaporização de uma pequena porção de água, e um segundo onde atransferência de calor sensível é devida a diferença de temperatura entre a água eo ar. O calor que se pode remover da água na torre de resfriamento depende datemperatura e do teor de umidade do ar. Uma indicação do teor de umidade doar é sua temperatura de bulbo úmido. Temperatura de bulbo úmido é atemperatura de equilíbrio dinâmico que uma superfície de água atinge quando ataxa de transferência de calor para a superfície, por convecção, iguala-se aoconsumo de calor por transferência de massa da superfície para o ambiente. Ouseja, a temperatura de bulbo úmido depende da temperatura e da umidade do ar.

A temperatura de bulbo úmido determinará a mínima temperatura possível noresfriamento evaporativo. Os equipamentos de resfriamento evaporativo sãoprojetados para uma aproximação em torno de 5°C. Dessa forma, por exemplo,em uma região com temperatura de bulbo úmido de cerca de 24°C, em certaépoca do ano, proporcionará uma temperatura mínima da água resfriada emtorno de 29°C. Essa representará, portanto, a menor temperatura existente noprocesso de fabricação de açúcar e etanol. Assim, os processos de resfriamentona indústria sucroalcooleira estão limitados às condições climáticas e,consequentemente, sofrem uma variação natural. Durante a safra, no Brasil, astemperaturas registradas da fermentação situam na faixa de 32°C a 36°C. Emdiferentes condições ambientais e nutricionais, as leveduras podem adotar rotasmetabólicas distintas para a produção de diferentes compostos. Em condiçõesanaeróbicas, a glicose pode ser convertida em etanol, ácido acético, ácido láticoe gás carbônico, o que reduz o etanol produzido por unidade de ART. Conformerelata a literatura especializada, um dos fatores mais importantes relacionados nareação preferencial da levedura é a temperatura. Há diversos relatos na literaturaque indicam, como sendo valores ótimos para a máxima conversão a etanol,valores abaixo de 32°C. Dessa forma o processo proposto elimina as limitaçõesinerentes ao controle da temperatura em patamares adequados. As vantagensadvindas da adoção desse processo podem ser resumidas abaixo:

- Eliminação do circuito aberto de água no sistema de resfriamento demosto e da fermentação, conseqüentemente, elimina a captação de água pararepor a água perdida no sistema de resfriamento evaporativo e, por conseguinte,reduz o consumo de produtos químicos no tratamento de água;

- A eliminação da água, permite utilizar torres de resfriamento menorespara atender a demanda da destilaria. Visto que usualmente a água que vai paraos condensadores é a água após os dispositivos de troca térmica indireta dosfermentadores, ou seja, já é uma água a uma temperatura acima de 29°C e com osistema proposto, a água que irá para os condensadores é a água comtemperatura em torno de 32 a 35°C, proveniente do sistema de resfriamentoevaporativo;

- Operação da fermentação na temperatura ideal (propicia a produção deetanol e reduz as fermentações secundárias e contaminações microbianas);

- Estabilidade operacional da fermentação;

- Redução da infecção bacteriana do mosto;

- Redução do consumo de insumos (antibiótico e ácido sulfurico) para otratamento do pé-de-cuba e controle de espuma na fermentação (dispersante eanti-espumante);

- Aumento do rendimento fermentativo;

- Propicia a elevação do teor alcoólico do vinho a níveis de entre 12 a16°GL. Isto acarreta em aumento da capacidade específica de produção deetanol por volume total de fermentadores e colunas de destilação, bem comomenor consumo de vapor na destilação do vinho;

- Redução da geração de efluentes (vinhaça) que acarreta a redução degastos com transporte e aplicação de vinhaça a lavoura.

Claims (28)

1.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL", caracterizado pelofato de o processo fermentativo se dar em meio contendo alto teor de ART eetanol, compreendendo as etapas de; (i) preparar um mosto para alimentar afermentação contendo um teor de açúcar elevado, contendo entre 16 a 30% deART, preferencialmente acima de 22% de ART; (ii) resfriar o mosto utilizado nafermentação a temperaturas entre 8 a 30°C, preferencialmente 22°C a 25°C;(iii) alimentar o creme de fermento constituído substancialmente deSaccharomyces eerevisiae no fermentador de modo a manter uma concentração,em base volumétrica, de cerca de 5% a 15%, preferencialmente cerca de 10%;(iv) alimentar gradativamente, a taxas crescentes de vazão, o mosto resinado aser fermentado no fermentador contendo o fermento, de modo a acompanhar oaumento progressivo da atividade metabólica do micro-organismo; (v) iniciar oprocesso de resfriamento dos fermentadores no estágio em que a temperatura dosistema de fermentação ultrapassar 28°C a 30°C, preferencialmente 28°C; (vi)manter o processo de fermentação e alimentação de mosto; (viii) manter afermentação até que se atinja um estágio em que o ART atinja um valorsubstancialmente zero; (ix) encaminhar o mosto fermentado para separação dovinho e fermento em sistema de centrifugação; (x) retornar o fermento separadopara reutilização no processo; (xi) enviar o vinho centrifugado para destilação.

2.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fermentação ser do tipo bateladaalimentada.

3.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 e 2, caracterizado pelo fato de o processo de alimentação domosto no fermentador, contendo o mosto em processo de fermentação se darquando o volume útil do fermentador for atingido.

4.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fermentação ser do tipo contínua,constituída de uma série de estágios de fermentação conectados em série.

5.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 e 4, caracterizado pelo fato de o mosto resfriado ser alimentadono primeiro, segundo e terceiro estágio de fermentação conectados em série,preferencialmente no primeiro e segundo estágio, e mais preferencialmenteainda no primeiro estágio.

6.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 e 4, caracterizado pelo fato de o creme de fermento seralimentado no primeiro, segundo e terceiro estágio de fermentação conectadosem série, preferencialmente no primeiro e segundo estágio, e maispreferencialmente ainda no primeiro estágio.

7.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 e 4, caracterizado pelo fato de os fermentadores seremconstituídos em uma quantidade de reatores agitados em série, em umaquantidade tal que o valor do ART substancialmente zero seja atingido na saídado último estágio de fermentação.

8.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 caracterizado pelo fato de o creme de fermento receber umtratamento ácido antes de ser recirculado no sistema de fermentação.

9.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema de refrigeração do mostoe/ou do mosto em processo de fermentação nos fermentadores, compreenderuma circulação de água gelada através de dispositivos de troca térmica indireta,respectivamente, entre esses e a água gelada.

10.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 e 9, caracterizado pelo fato de o sistema de refrigeração domosto e/ou dos fermentadores serem preferencialmente do tipo máquina deabsorção e que utilizam como fonte quente pelo menos um dos fluidos atemperatura superiores a 75°C, compreendidos entre vinhaça, condensados,vapor vegetal,vapores alcoólicos ou vapor de escape, preferencialmentecondensados, vapor alcoólicos ou vinhaça, mais preferencialmente aindavinhaça.

11.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 caracterizado pelo fato de o mosto ser resinado por contatoindireto no trocador interno ao sistema de refrigeração, eliminando a circulaçãode água gelada.

12.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação Iell caracterizado pelo fato de a fonte quente circulante nosistema de refrigeração por adsorção ser pelo menos uma das fontes, comtemperatura acima de 75°C, escolhidas entre vinhaça, condensados, vaporvegetal, vapores alcoólicos ou vapor de escape, preferencialmente condensados,vapores alcoólicos ou vinhaça, mais preferencialmente ainda vinhaça.

13.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação Iell caracterizado pelo fato de o fluido utilizado no condensadorde água da máquina de refrigeração por adsorção ser o vinho efluente dafermentação.

14.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1 e 11, caracterizado pelo fato de o mosto ser constituído de pelomenos um dos componentes constituídos de caldo misto de cana-de-açúcar,caldo clarificado de cana-de-açúcar caldo de cana-de-açúcar pré-evaporado,xarope de cana-de-açúcar ou méis de cana-de-açúcar, resultantes do processo defabricação de açúcar.

15.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fermento ser substancialmenteconstituído por cepas de Sacharomyces sp ou Zimomonas sp, preferencialmenteZimomonas mobilis ou Saeharomyees eerevisiae, mais preferencialmente aindaSaeharomyees eerevisiae.

16.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1,9 e 11, caracterizado pelo fato de a viabilidade do fermento sermantida em valores acima de 80%, através do controle de processo, sanitário,das matérias-primas, fermentação, grau alcoólico, e da manutenção do mosto emosto em processo de fermentação nos fermentadores em temperaturas daordem de 28 a 30°C.

17.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de o nível de contaminação no mosto,em processo de fermentação, ser controlado em níveis menores de cerca de 105 ,através do controle de processo e sanitário e das matérias-primas, elevado graualcoólico e fermentação e da manutenção do mosto e mosto em processo defermentação nos fermentadores em temperaturas da ordem de 28 a 30°C.

18.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1,9 e 11, caracterizado pelo fato de o volume de vinhaça gerado,resultante do processo de destilação do vinho, ser reduzido a cerca de 40-60%do volume normalmente gerado no processo de destilação através damanutenção dos teor alcoólico final do fermentado em cerca de 12 a 17°GL.

19.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1,9 e 11 caracterizado pelo fato de os fermentadores serempreferencialmente construídos em aço inoxidável polidos.

20.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1,9 e 11 caracterizado pelo fato de os fermentadores seremsanitizados mediante aplicação de flegmassa proveniente do dispositivo dedestilação de etanol e condensado quente e/ou vapor, antes de serem novamenteutilizados.

21.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de açúcar ser proveniente decana-de-açúcar.

22.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de açúcar ser proveniente debeterraba.

23.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de açúcar ser proveniente desorgo sacarino.

24.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de açúcar ser proveniente defontes amiláceas hidrolisadas a glicose.

25.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de açúcar ser proveniente demateriais celulósicos convertidos química ou enzimaticamente a hexoses.

26.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de açúcar ser proveniente demateriais ligno-celulósicos convertidos química ou enzimaticamente a hexoses.

27.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1,21,22,23,24,25 e 26 caracterizado pelo fato de a fonte de açúcarutilizada no processo de fermentação ser proveniente de pelo menos uma dasfontes, constituídas de cana-de-açúcar, beterraba, sorgo sacarino, fontesamiláceas hidrolisadas a glicose, materiais celulósicos convertidos química ouenzimaticamente a hexoses e ligno-celulósicos convertidos química ouenzimaticamente a hexoses.

28.) "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DAFERMENTAÇÃO DE FONTES DE AÇÚCARES EM MEIOFERMENTATIVO COM ALTO TEOR DE ETANOL" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de parte da vinhaça resultante doprocesso de fermentação do mosto, e sua posterior destilação, serem recirculadono processo de fermentação numa fração de cerca de 10 a 60%,preferencialmente 20 a 30%, mais preferencialmente ainda 25%.