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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5529-3363
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação do processo de fermentação alcoólica em condições de altas concentrações de açúcares empregando leveduras de características floculantes
Alternate title (s): Evaluation of the alcoholic fermentation process under high sugar concentration conditions using flocculant yeasts
Author: Brandão, Ana Carolina Tolentino
First Advisor: Ribeiro, Eloízio Júlio
First coorientator: Resende, Miriam Maria de
First member of the Committee: Batista , Fabiana Regina Xavier
Second member of the Committee: Santos , Líbia Diniz
Third member of the Committee: Cabral , Bruna Vieira
Summary: Com a expansão da produção de etanol nas destilarias brasileiras, a incorporação de novas tecnologias no processo fermentativo vem se tornando essencial para elevar o potencial de produção do etanol e minimizar os impactos gerados, principalmente no que diz respeito à redução do volume da vinhaça. Uma tecnologia que tem despertado bastante interesse é a fermentação Very High Gravity (VHG), a qual envolve a preparação de meios com altas concentrações de açúcares. Esta tecnologia tem como vantagens em relação as abordagens convencionais, mostos com altos teores alcoólicos, minimização de custos de produção e redução do volume de vinhaça. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar a influência conjunta da temperatura, concentração de açúcar e concentração celular no reator em processo batelada, empregando a cepa C2/00 da levedura Saccharomyces cerevisiae de característica floculante, utilizando um Delineamento Composto Central (DCC). As condições adotadas pelo DCC foram: temperatura (21-29°C), Concentração de açúcar (240-320g/L) e concentração celular (12-30%v/v). Os ensaios foram realizados em shaker sob controle de temperatura e rotação, utilizando meio sintético à base de açúcar e extrato de levedura. As fermentações foram acompanhadas ao longo do tempo pelas medidas de concentrações de açúcares e etanol durante 24 horas de fermentação. E a viabilidade celular foi analisada no início e fim da fermentação. As faixas das variáveis analisadas no DCC que maximizaram as respostas rendimento, concentração celular e produtividade e minimizaram a resposta açúcar residual foram temperatura de 25-29°C, concentração de ART inicial de 260-310g/L e concentração celular de 22-30% (v/v). Foi observado que utilizando as condições geradas pelo Statistica® para a validação, os modelos obtidos pelas superfícies de respostas e curvas de contorno, apresentaram boa reprodutibilidade, pois os resultados experimentais foram semelhantes aos resultados preditos. As fermentações alcoólicas em batelada alimentada sob condições VHG forneceram teores alcoólico de 17,64-18,54°GL e rendimentos de 90,78-94,12%, satisfatórios quando comparados ao processo convencional e demais autores. A eficiência do processo em batelada alimentada com a reutilização de células se manteve relativamente constante, sendo que na 1° fermentação a viabilidade foi de 84,85% enquanto a 2° fermentação reutilizando as células da 1° foi de 88,18%, evidenciando a possibilidade da reutilização em ciclos sucessivos em fermentações com altos teores alcoólicos.
Abstract: With the expansion of ethanol production in Brazilian distilleries, the incorporation of new technologies in the fermentation process has become essential in order to raise ethanol production potential and minimize the impacts generated, especially with regard to the reduction of vinasse volume. One technology that has attracted a lot of interest is Very High Gravity (VHG) fermentation, which involves the preparation of media with high concentrations of sugars. This technology has advantages over conventional approaches, musts with high alcohol content, minimization of production costs and reduction of vinasse volume. In this context, the objective of this work was to study the influence of temperature, sugar concentration and cell concentration on the batch reactor using Saccharomyces cerevisiae yeast strain C2/00 using a Central Compound Designation (CCD). The conditions adopted by CCD were: temperature (21-29°C), sugar concentration (240-320g/L) and cell concentration (12-30%v/v). The tests were carried out in shaker under temperature and rotation control, using synthetic medium sugar and yeast extract. The fermentations were monitored over time by the measurements of sugars and ethanol concentrations during 24 hours of fermentation. And cell viability was analyzed at the beginning and end of the fermentation. The ranges of the variables analyzed in the CCD that maximized yield, cell concentration and productivity responses and minimized the residual sugar response were temperature of 25-29°C, initial TRS concentration of 260-310 g/L and cellular concentration of 22-30% (v/v). It was observed that using the conditions generated by Statistica® for the validation, the models obtained by the surfaces of responses and contour curves, presented good reproducibility, since the experimental results were similar to the predicted results. The batch alcoholic fermentations in a fed under VHG conditions provided alcoholic contents of 17.64-18.54°GL and yields of 90.78-94.12% satisfactory when compared to the conventional process and other authors. The efficiency of the batch process fed with cell reuse remained relatively constant, and in the 1st fermentation the viability was 84.85% while the 2nd fermentation reusing the 1st cells was 88.18%, evidencing the possibility of reuse in successive cycles in fermentations with high alcohol content
Keywords: Biocombustíveis
Biofuels
Etanol
Ethanol
Fermentação VHG
VHG Fermentation
Levedura floculante
Flocculant yeast
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: BRANDÃO, Ana Carolina Tolentino. Avaliação do processo de fermentação alcoólica em condições de altas concentrações de açúcares empregando leveduras de características floculantes. 2019. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, 2019. disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2246
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2246
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27020
Date of defense: 24-Jul-2019
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