Evaluation of variables with the greatest impact on ethanol formation in the kombucha production process

A kombucha é uma bebida fermentada resultante da ação de leveduras e bactérias sobre um substrato constituído por sacarose dissolvida numa infusão de Camellia Sinensis. O interesse crescente do mercado nacional e internacional na kombucha trouxe a necessidade de estabelecer parâmetros de qualidade da bebida. No Brasil estabeleceu-se uma legislação baseada em sua composição química. Nossos resultados preliminares demonstram que 11 de 12 kombuchas comerciais disponíveis na cidade de São Paulo - SP ultrapassaram a concentração limite de etanol de 0,50% v/v (20°C) antes mesmo da legislação entrar em vigor. As mesmas 12 kombuchas foram analisadas após a publicação da legislação e ainda 66,7% das amostras apresentaram níveis de etanol em desacordo com a lei. Assim, se faz necessário controlar os parâmetros físico-químicos da bebida, em especial a formação de etanol. Parâmetros da fermentação, tais como concentração inicial de sacarose, temperatura, geometria do fermentador e tempo de fermentação são potenciais variáveis de impacto nas respostas do sistema fermentativo, incluindo a concentração de etanol. Um experimento de triagem de variáveis foi realizado em duas colônias de kombuchas comerciais com composição microbiológica distintas para encontrar quais variáveis do processo fermentativo causam maior impacto na variação de etanol. A concentração inicial de sacarose e a área interfacial específica do fermentador foram as variáveis de maior impacto na variação de etanol. Os resultados indicam que o estudo das variáveis de maior impacto e uma possível modelagem do sistema fermentativo deve ser feita para cada comunidade microbiana nas condições de trabalho de cada produtor comercial.Kombucha is a fermented beverage resulting from the action of yeasts and bacteria on a substrate consisting of dissolved sucrose in an infusion of Camellia Sinensis. The growing interest of the national and international market in kombucha has brought the need to establish quality parameters for the beverage. In Brazil, legislation based on its chemical composition has been established. Our preliminary results show that 11 out of 12 commercial kombuchas available in the city of São Paulo - SP exceed the ethanol concentration limit of 0.50% v/v (20°C) even before the legislation comes into effect. The same 12 kombuchas were analyzed after the publication of the legislation, and 66.7% of the samples still showed ethanol levels that are not in compliance with the law. Therefore, it is necessary to control the physical-chemical parameters of the beverage, especially the formation of ethanol. Fermentation parameters such as initial sucrose concentration, temperature, fermenter vessel geometry, and fermentation time are potential impact variables on the fermentative system responses, including ethanol concentration. A variable screening experiment was conducted on two distinct commercial kombucha colonies with different microbiological compositions to identify which process variables have the greatest impact on ethanol variation. The initial sucrose concentration and specific interfacial area of the fermenter were the variables with the greatest impact on ethanol variation. The results indicate that the study of the most impactful variables and possible modeling of the fermentative system should be done for each microbial community under the working conditions of each commercial producer