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A produção de etanol por fermentação envolve diversos fatores que afetam o desempenho e a viabilidade da levedura, especialmente Saccharomyces cerevisiae, a mais comumente utilizada. Esses fatores podem influenciar diretamente a taxa de crescimento, a eficiência fermentativa e a sobrevivência da levedura no ambiente industrial.

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Segundo Dorta (2006), a levedura Saccharomyces cerevisiae tem sua tolerância ao etanol limitada a uma concentração de 10% (p

), com o efeito inibidor do etanol dependendo da temperatura de fermentação. A faixa ideal de resistência da levedura ao etanol é entre 13°C e 27°C; fora dessa faixa, o crescimento é inibido.

A presença de etanol no meio reduz a viabilidade celular e o crescimento, já que o etanol interfere na bicamada fosfolipídica da membrana celular. Isso diminui sua fluidez e prejudica a função das proteínas, afetando a captação de glicose (Monteiro, 2016; Banat et al., 1998).

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Sousa e Monteiro (2011) mencionam que as fermentações alcoólicas podem ocorrer em uma ampla faixa de pH, mas a ideal para o crescimento da levedura está entre 4,0 e 5,0. Na indústria, a fermentação começa com pH entre 2,0 e 3,0 e termina entre 3,5 e 4,0, pois pH mais baixo melhora o rendimento em etanol, restringindo o crescimento da levedura e a produção de glicerol, além de reduzir a contaminação bacteriana. No entanto, Dorta (2006) ressalta que pH muito ácido (~2,0) pode inibir a levedura e favorecer microrganismos indesejados, afetando o rendimento do etanol

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Temperaturas entre 30°C e 35°C são ideais para o crescimento de Saccharomyces cerevisiae. Temperaturas acima de 40°C podem causar a morte das leveduras ou diminuir drasticamente sua eficiência fermentativa. Temperaturas muito baixas (<25°C) desaceleram o metabolismo, reduzindo a produção de etanol. O impacto seria que em temperaturas inadequadas prejudicam o desempenho e a viabilidade da levedura, levando à menor produção de etanol.

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Concentrações de açúcar entre 150-200 g/L são ideais para o processo fermentativo. Concentrações muito altas de açúcar (>250 g/L) podem causar estresse osmótico, diminuindo o desempenho da levedura. Impacto: A concentração adequada de substrato garante a maximização da produção de etanol sem sobrecarregar a levedura.

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Segundo Viégas (2011), a cana-de-açúcar é um excelente meio para o crescimento não apenas de leveduras alcoólicas, mas também de bactérias contaminantes, devido à sua alta quantidade de nutrientes, atividade de água e pH favorável. A má higiene dos equipamentos intensifica a contaminação bacteriana, que pode causar diversos problemas no processo de fermentação, como consumo de açúcar, redução da produção de etanol e aumento da viscosidade do caldo, resultando em entupimentos e danos a equipamentos. O tratamento com ácido sulfúrico, embora eficaz na redução de contaminantes, pode prejudicar as leveduras, enquanto antibióticos, como a tetraciclina e a penicilina, podem induzir resistência bacteriana. Novos biocidas naturais, como a própolis, o jambolão e o lúpulo, estão sendo estudados como alternativas promissoras no controle de bactérias, embora ainda não sejam amplamente aplicados na indústria.

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Conforme Dorta et al. (2006), o sulfito presente na fermentação alcoólica resulta da queima de enxofre no processo de produção de açúcar, e sua presença no melaço, subproduto utilizado na fermentação, pode reduzir o rendimento alcoólico e a viabilidade das leveduras. O sulfito age como antimicrobiano, inibindo tanto bactérias quanto leveduras, afetando a replicação do DNA e a síntese de proteínas. Apesar de sua toxicidade para leveduras, Meneses (2008) aponta que concentrações de até 100 ppm de sulfito podem ser benéficas, pois inibem o crescimento bacteriano, que tem maior impacto negativo no rendimento alcoólico do que o sulfito nas leveduras.

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A fermentação alcoólica é anaeróbica, mas um nível inicial de oxigênio ajuda na síntese de esteróis e ácidos graxos, importantes para a viabilidade celular. Excesso de oxigênio pode desencadear respiração em vez de fermentação, reduzindo a produção de etanol. Impacto: Níveis controlados de oxigenação inicial melhoram a viabilidade da levedura, mas sua exposição prolongada prejudica o processo.