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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Fermentação alcoólica empregando leveduras floculantes em sistema de reatores torre
metadata.dc.creator: Marquez, Líbia Diniz Santos
metadata.dc.contributor.advisor1: Ribeiro, Eloizio Julio
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee1: Ferreira, Juliana de Souza
metadata.dc.contributor.referee2: Coutinho Filho, Ubirajara
metadata.dc.contributor.referee3: Kamimura, Eliana Setsuko
metadata.dc.contributor.referee4: Kalil, Susana Juliano
metadata.dc.description.resumo: A produção de bioetanol é uma alternativa interessante para a substituição dos combustíveis à base de petróleo. Com intuito de diminuir os custos desta produção, estudos são impulsionados na direção de encontrar leveduras e processos alternativos que alcancem altos rendimentos e produtividades para a fermentação alcoólica. O uso de leveduras floculantes se mostra interessante por facilitar a separação e, consequentemente, a reutilização de células pelo processo de decantação. No presente trabalho, estudou-se o uso de Saccharomycescerevisiae de características floculantes em processo contínuo com dois reatores torre em série com decantadores intermediários e recirculação celular. Os testes utilizaram meio sintético e as análises de etanol e açúcares foram feitas por cromatografia líquida. Foram analisadas seis cepasfloculantes pelo estudo da capacidade fermentativa, que resultou na escolha da cepa C2/00 Saccharomycescerevisiae, doada pelo CPQBA. Após a escolha da cepa foram analisadas a influência da temperatura, pH e agitação na floculação e no rendimento da fermentação alcóolica, sendo verificado que os melhores resultados foram obtidos a 32°C, pH 4,5 a 5,0 e 150 rpm de agitação. A velocidade de sedimentação da levedura floculante foi influenciada pelo pH, obtendo a maior velocidade de sedimentação específica, 0,240 min-1 a pH 5,0 e para valores de pH em torno de 4,0 foi obtido 0,178 min-1. Estes valores de velocidade de decantação permitem uma boa separação dos flocos do meio sobrenadante nos decantadores durante o processo fermentativo, facilitando a recirculação de células.Verificou-se a eficiência do uso de antibióticos naturais e comerciais no controle da contaminação microbiana da fermentação e obteve-se resultados satisfatórios com o emprego de Kamoran a 6ppm, Beta Bio a 35 ppm e 50 ppm de ácido nalidíxico e ampicilina. Estudouse várias condições de processo para se chegar ao sistema de dois fermentadores tipo torre ligados em série com decantadores intermediários, que promoveram a recirculação de células garantindo o funcionamento no processo contínuo e obtendo altos valores de rendimento e produtividade. Foi realizado um Planejamento Composto Central com intuito de analisar a influência simultânea da concentração de sacarose na alimentação (S0), vazão de reciclo para o primeiro reator (V) e tempo de residência total (TR), sendo que os melhores resultados foram obtidos no ponto central (S0 = 225 g/L; V = 5 mL/s e TR = 6h), os quais foram: rendimento de 92,4%, produtividade de 17,37 g/L.h e 16,03 g/L de açúcar residual. Após os estudos utilizando meio sintético, realizou-se experimentos com meios industriais (caldo-decana), para verificar o funcionamento e eficiência do sistema de reatores em estudo e obtevese um rendimento de 93.8%, resultado este promissor quando comparado aos valores obtidos industrialmente.
Abstract: Bioethanol production is an interesting alternative for the replacement of petroleum-based fuels. In order to reduce the production costs, studies have been driven toward finding alternative strains and processes that achieve high yields and productivities for alcoholic fermentation. The use of flocculant yeast is interesting because it shows facilitate separation and thus reusing cells by decantation process. In the present work the use of a flocculantSaccharomyces cerevisiae strain in continuous process was studied employing two tower reactors in series. In the experiments synthetic mediumwas used and the ethanol and sugar analyzes were done by liquid chromatography. Six flocculant yeast strains were evaluated for their fermentative capacity, which resulted in the choice of the strain C2/00, donated by CPQBA. After choosing the strain, the influence of temperature, pH and agitation rate on flocculation and fermentation yield were analyzed, and the best results were obtained at 32°C, pH 4.5 to 5.0 and 150 rpm.The sedimentation velocity of flocculant yeast was influenced by pH, obtaining the highest sedimentation specific velocity, 0.240 min-1 at pH 5.0 and at pH 4.0 was obtained 0.178 min-1. These velocities values alloweda good separation of flakes in the supernatant medium during the fermentation process, facilitating the cells recirculation. It was studied the effectiveness of using natural and commercial antibiotics to control contamination of fermentation and obtained satisfactory results with the use of the Kamoran 6ppm , Beta Bio 35 ppm and 50 ppm for nalidixic acid and ampicillin. It was analyzed several process conditions until reaching the configuration of two tower reactors connected in series with decanters for effluents of both reactors and cell recirculation to the respective reactor. This system was operated satisfactorily and the recirculation of cells ensured a better mixture in the reactor, reaching high yields and high productivities. A Central Composite Design (CCD) was applied to study the simultaneous influence of sucrose concentration in the system feed (S0), recycle flow rate for reactor first(V) and total residence time (TR). The best results were obtained at the central point (S0 = 225 g/L, V = 5 mL/s and TR = 6 h), which were yield 92.4%, productivity of 17.37 g/L.h and 16.03 g/L residual sugar. After studies using synthetic medium, experiments wererealizedwith sugar cane juice as sugar sourcein the reactor system under study and it was obtained a yield of 93.8%.
Keywords: Bioetanol
Fermentação alcoólica
Saccharomyces cerevisiae floculante
Reatores torre em série
Bioethanol fermentation
Flocculant Saccharomyces cerevisiae
Tower reactors in series
Saccharomyces cerevisiae
Bioetanol
Biorreatores
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: SANTOS, Líbia Diniz. Fermentação alcoólica empregando leveduras floculantes em sistema de reatores torre. 2014. 148 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15072
Issue Date: 18-Feb-2014
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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