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Modelagem Matemática e simulação numérica da dinâmica populacional de leveduras durante a fermentação alcoólica do vinho
Taís Amanda Giovanella Becker, Tamara Miranda Rustick, Raiane Jacqueline Conci, Delair Bavaresco

Última alteração: 06-02-2020

Resumo


Pesquisas relacionadas a fermentação alcoólica do vinho são, em sua grande maioria, realizadas com base em observações experimentais a partir da variação mássica do mosto. Nesse processo, nem sempre é utilizada a quantidade inicial de células de levedura que otimiza o processo por não haver conhecimento desse parâmetro, nem conhecida a dinâmica populacional desses organismos unicelulares durante o período de fermentação. A levedura responsável pela produção de álcool no vinho é a Saccharomyces cerevisiae. Cada grama de levedo desidratado contém em torno de 20 bilhões de células. O mosto é o composto resultante da uva prensada que contém, predominantemente água, entre 70% e 85% de seu volume. Além deste componente, o mosto contém açúcares (frutose e glicose), leveduras naturais, taninos, ácidos orgânicos (tartárico, málico e cítrico, os mais importantes), minerais, enzimas e vitaminas. Para a produção de vinhos, um dos principais componentes do mosto é o percentual de açúcar. As leveduras, ao entrarem em contato com o mosto, iniciam o seu metabolismo consumindo açúcar e transformando-o em álcool e gás carbônico. Com isso, ao longo da fermentação ocorre multiplicação celular das leveduras ocasionando uma dinâmica populacional. Desse modo, a fermentação alcoólica do vinho resulta num processo dinâmico da quantidade (x) de células de leveduras, da quantidade (s) de açúcar e da quantidade (E) de álcool. Diante dessa problemática, este trabalho apresenta resultados parciais de uma investigação focada na Modelagem Matemática e simulação numérica da dinâmica da fermentação alcóolica do vinho. Na fermentação em batelada (volume constante), o crescimento celular da levedura inicialmente é livre, até atingir a concentração de 4% de etanol, quando o metabolismo celular começa a ser afetado por esse produto ocorrendo a inibição completa quando a concentração chega a aproximadamente 9,5% em temperaturas de 34ºC. Outro fator de inibição é a redução do açúcar disponível ao longo da fermentação. Assim, um dos objetivos da pesquisa é identificar o tempo que a levedura leva para formar uma nova geração, bem como avaliar os fatores inibitórios, ou seja, qual a interferência do aumento da concentração de álcool e da falta de açúcar na dinâmica populacional ao longo do processo. A metodologia utilizada parte da simulação computacional com base em dados da literatura sobre concentração inicial de açúcar e quantidade inicial de células de levedura. Como a pesquisa ainda está em desenvolvimento, pretende-se efetuar uma observação em laboratório com uma pequena quantidade de mosto misturado com a levedura procurando identificar a taxa de crescimento populacional livre de inibições. A partir daí, com a realização de simulação computacional será possível identificar pontos de inflexão da dinâmica populacional a partir da inibição pelo álcool e/ou pela falta de açúcar, bem como pontos de estabilidade do sistema.



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